UA53626C2 - Газопоглинаючий сплав, що не випаровується і пристрій на його основі - Google Patents
Газопоглинаючий сплав, що не випаровується і пристрій на його основі Download PDFInfo
- Publication number
- UA53626C2 UA53626C2 UA98031585A UA98031585A UA53626C2 UA 53626 C2 UA53626 C2 UA 53626C2 UA 98031585 A UA98031585 A UA 98031585A UA 98031585 A UA98031585 A UA 98031585A UA 53626 C2 UA53626 C2 UA 53626C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- gas
- alloy
- alloys
- absorbing
- absorbing device
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 126
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 126
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 20
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 8
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 30
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 7
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 5
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 abstract description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 19
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 18
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 2
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000714 At alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000952 Be alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Описані газопоглинаючі сплави, що не випаровуються, складу Zr-Co-A, де А являє собою елемент, вибираний з ітрію, лантану, рідкоземельних металів або їх сумішей. Вони можуть бути активовані при відносно низьких температурах і здатні сорбувати різні гази. Крім того, сплави, згідно з винаходом, більш безпечні для навколишнього середовища в порівнянні з іншими аналогічними сплавами, оскільки не містять токсичних металів або металів, які створюють токсичні сполуки, і дають при горінні більш низькі температури.
Description
Опис винаходу
Газопоглинаючі сплави, що не випарюються, також відомі як НВГ-сплави мають здатність оборотно 2 сорбувати водень і незворотно сорбувати такі гази, як кисень, пару води, оксиди карбону, а у разі деяких сплавів - навіть азот. Таким чином, ці сплави знаходять застосування для збереження вакууму при термоізоляції, наприклад, всередині розріджених порожнин термопосудин (термосів) чи посудин Дюара, або трубопроводів для транспортування нафти в північних районах. З іншого боку, їх можна використовувати для видалення перерахованих вище газів з газових атмосфер, звичайно утворених інертними газами. Прикладом такого застосування є використання цих сплавів в лампах, особливо у флуоресцентних, де НВГ-сплав діє так, щоб зберегти атмосферу, необхідну для роботи лампи. Крім того, НВГ- сплави використовують для очищення інертних газів, з яких вони видаляють названі вище гази; у цьому випадку очищення може бути здійснене до або на початку потоку використовуємого відносно очищеного газу, або всередині тієї ж камери, в якій повинен бути використаним очищений газ, наприклад, при виробництві напівпровідників, як це описано у патентній заявці УМО 72 96/13620 компанії ЗАЕ5 Риге Саз (Зап І ців Орізро, США). Звичайно такі сплави містять цирконій і/або титан як основні компоненти і містять один або більше інших елементів, вибраних з перехідних металів або алюмінію.
НВГ- сплави є об'єктом декількох патентів. У патенті США 3203901 розкрито сплави 7271-АЇ, зокрема сплав, що має масовий склад 2г 8495 - АІ 16, вироблюваний заявником, який продається під торговою назвою 51 101 й: у патенті США 4071335 описані сплави 71-Мі, зокрема сплав, що має ваговий склад 7 75, 795-Мі 24.3905, вироблюваний заявником, який продається під торговою назвою 51 19Отм в патенті США 4306887 описані сплави 21-Бе, зокрема сплав, що має ваговий склад 2г 76,695-Ге23,495, вироблюваний заявником, який продається під торговою назвою 51 1981м, Застосування цих матеріалів звичайно обмежене деякими спеціальними випадками, що зумовлено деякими особливими властивостями цих сплавів: наприклад, названий вище сплав 51 101 М має с об Температуру активації приблизно 900 С, тому його використовують тоді, коли прилади, які повинні його містити, можуть витримувати високі температури, тоді як вказаний вище сплав 5ї 1981м має обмежену здатність і) сорбувати азот.
Матеріали, аналогічні матеріалам, розкритим в названих вище патентах, знаходять навіть більш спеціальне призначення. Наприклад, у патенті Канади 1320336 описано використання інтерметалевої сполуки 2гСо в якості Ге) оборотно сорбуючої водень, оскільки вона має високий рівноважний тиск по відношенню до цього газу і його ізотопів. У патенті США 4668424 розкрито сплав цирконій-нікель-миш-метал, що можливо містить також один або с декілька таких металів, як кобальт. Призначення цих матеріалів однак обмежено оборотною сорбцією водня і Ге) його ізотопів.
Внаслідок названих вище причин перераховані сплави можуть бути визначені як сплави спеціального о призначення і часто описуються і називаються в патентах або технічних і комерційних бюлетенях як сплави, ю призначені для спеціального застосування.
З іншого боку, існують сплави, що мають відносно низькі температури активації і гарні сорбційні властивості по відношенню до великого числа різних газів; сплави, що мають такі функціональні характеристики особливо корисні, оскільки вони можуть бути використані в широкому інтервалі умов, отже, можуть знайти « широке застосування. Ці сплави можуть бути визначені як сплави загального призначення і так вони будуть 8 с називатися далі. Серед сплавів загального призначення найбільш широко використовується сплав, що має й ваговий склад 2 7095-М 24, б95-Ре 5,4 95 з температурою активації в інтервалі від 350 до 500 2С, яка відносно "» низька в порівнянні з нормальною температурою активації газопоглинаючих матеріалів; цей сплав описаний в патенті США 4312669 і виготовляється та продається заявником під торговою маркою 51 707 тм, Однак недолік сплаву 5 707тм полягає в тому, що він містить ванадій, сполуки якого, зокрема, його оксиди, токсичні. 1 Ванадій міститься в багатьох сплавах, що використовують для очищення інертних газів, які описані в декількох сю викладених патентних заявках компанії дарап Роїіпісв, наприклад, в заявках КокКаї 5-4809, 6-135707 і 7-242401.
Інша проблема, виникаюча при використанні деяких НВГ-сплавів попереднього рівня техніки, складається в (22) тому, що при несподіваному контакті з великими кількостями хімічно активних газів, наприклад, при впливі 7 50 повітря, і коли сплав спочатку має температуру приблизно 200 - 250 С, можуть протікати сильно екзотермічні реакції, внаслідок чого температура підвищується вище за 10007 С і виникає небезпека для робітників і 42) обладнання. Дійсно, ці сплави знаходяться всередині пристроїв або обладнання, виготовлених з металу, часто з сталі, зі стінками, які можуть плавитися при температурах приблизно 1000" С, що, мабуть, може призводити до витікання матеріалів при високій температурі і шкодити навколишньому середовищу. Такі випадки можуть мати місце, наприклад, через випадкове пошкодження приладу, що містить сплав, або через помилку оператора при о завантаженні комплекту або при роботі такого пристрою. Ці проблеми виникають, головним чином, при очистці інертних газів; всередині очисного апарату, що має стінки, звичайно виготовлені з сталі, знаходяться великі їмо) кількості газопоглинаючих сплавів, робочі температури яких становлять приблизно 400 С; при несподіваному надходженні повітря або іншого хімічно активного газу такі умови сприяють протіканню інтенсивної реакції, що 60 ймовірно призводить до розплавлення всієї маси газопоглинаючого матеріалу і стінок очисного апарату.
Аналогічні випадки раніше вже мали місце на заводах по виробництву напівпровідників, на яких застосовують газоочисні апарати середнього і великого розмірів, дія яких заснована на використанні газопоглинаючих сплавів. Крім того, при подібній нагоді підвищується небезпека утворення і поширення у навколишньому середовищі токсичних і шкідливих продуктів, таких як, наприклад, оксиди ванадію, якщо газопоглинаючим 65 матеріалом слугує сплав 5 707 або будь-який сплав, описаний в названих вище патентних заявках фірми дарап
Ріопісв.
Мета цього винаходу складається в отриманні газопоглинаючих сплавів, що не випарюються і знаходять загальне застосування, які безпечні, і використання яких спричиняє ризик для навколишнього середовища.
Зокрема, метою справжнього винаходу є газопоглинаючі сплави, що мають здатність сорбувати різноманітні ази, що мають відносно низьку температуру активації, не містять ванадій і інші токсичні матеріали або матеріали, здатні утворювати токсичні сполуки, а у разі протікання бурхливої реакції з хімічно активними газами, дають нижчу температуру, ніж інші відомі НВГ- сплави.
Згідно з цим винаходом цієї мети досягають використанням газопоглинаючих сплавів, що не випарюються і містять цирконій, кобальт та один або декілька компонентів, вибраних з іттрію, лантану або рідкоземельного /о металу.
Далі цей винахід описано за допомогою креслень.
На Фіг. 1 представлена потрійна діаграма, на якій вказано можливий склад НВГ- сплавів згідно з цим винаходом.
Фіг. 2а - 24 ілюструють деякі можливі варіанти газопоглинаючих пристроїв, що не випарюються, в яких 7/5 Використовують сплави згідно з цим винаходом.
На Фіг. З - 7 в графічному вигляді представлені сорбційні властивості сплавів згідно з винаходом і деяких довідкових сплавів.
Сплави, які можуть бути використані на практиці, являють собою сплави, які на потрійній діаграмі вагових складів на Фіг. 1 взяті в багатокутник, визначений точками: а) 2 81 96 -Со 995 - А 1090;
Б) 2т 6896 - Со 2296 - А 10 905; с) 2 7495 - Со 2495-А 2 90; б) 7т 8895 - Со 1095 - А 2 905; де А являє собою будь-який елемент, вибираний з іттрію, лантану, рідкоземельного металу або їх сумішей. с
Зокрема, бажаними є сплави, які містять елемент або суміш елементів А в кількості приблизно 595 за масою; більш бажані навіть сплави, що мають масовий склад 7 80,8 95 - Со 14,2 95 - А 595, який на діаграмі Фіг.1 о позначений точкою е.
Використання миш-металу як третього компоненту, крім цирконія і кобальту, особливо корисне в цьому винаході. Миш-метал, що позначається як ММ, являє собою суміш елементів, що містить в основному церій, Ге зо лантан ії неодим і невеликі кількості інших рідкоземельних металів. Принаймні точний склад миш-металу не є критичним, оскільки перераховані вище елементи мають схожу реакційну здатність, внаслідок чого при зміні с вмісту одного елемента хімічні властивості різних типів миш-металів залишаються по суті однаковими; отже, Ге робочі характеристики сплавів згідно з цим винаходом не залежать від конкретного складу типу миш-металу, що використовують. о
Сплави згідно з цим винаходом можуть бути отримані шляхом сплавлення в печі шматків або порошку ю складових металів, узятих у співвідношеннях, відповідних бажаному кінцевому складу. Бажані технології сплавлення в дуговій печі в інертній атмосфері, наприклад, при тиску аргону ЗОО0 мбар; або сплавлення в індукційній печі у вакуумі або в інертній атмосфері. У будь-якому випадку можна використати інші сучасні технології, які застосовуються в металургії при отриманні сплавів. Для сплавлення необхідні температури вище « приблизно 1000" С. в с Для того, щоб виготовити газопоглинаючі пристрої з використанням сплавів згідно з цим винаходом, чи мають вони форму пелет з одного газопоглинаючого матеріалу або зібрані у вузол з останнього на підкладці або ;» в контейнері, сплави переважно використовують у вигляді порошків, що мають розмір часток звичайно менше за 200 мкм і бажано від 40 до 125 мкм. Більший розмір часток спричиняє істотне зменшення питомої поверхні (площа поверхні на одиницю маси) матеріалу, що погіршує газосорбційні властивості, головним чином при с температурах нижче приблизно 2007 С; при розмірі часток менше за 40 мкм, хоч такі частки і можуть бути використані в деяких випадках, виникають певні проблеми при виробництві газопоглинаючих пристроїв. о Як вже згадувалося вище, у виробництві газопоглинаючих пристроїв, які можуть бути виготовлені з б використанням сплавів згідно з цим винаходом, ущільнення може бути досягнуте шляхом пресування або 5ор спікання. Пелети тільки з спресованих порошків використовуються, наприклад, при термоізоляції термосів. Коли де порошки нанесені на підкладку, як матеріал підкладки звичайно використовують сталь, нікель і сплави нікеля.
Ф Підкладка може мати форму просто стрічки, на поверхні якої знаходиться порошок сплаву, прикріплений до неї шляхом холодного вальцювання або шляхом спікання після нанесення, здійсненого за різними технологіями; газопоглинаючий пристрій, отриманий з використанням таких стрічок, знаходить застосування в лампах.
Підкладка може також мати форму справжнього контейнера, який може бути виконаний в будь-якій формі і може містити порошок, введений в нього звичайно шляхом ущільнення або навіть без ущільнення, наприклад, у (Ф, пристрої, де контейнер забезпечено пористою перегородкою, проникною для газу і здатною втримувати ка порошок. Деякі з цих варіантів представлені на Фіг. 2а - 2а: на Фіг. 2а показана пелета 20, отримана тільки з спресованого порошку НВГ - сплаву; на Фіг. 2Ь показаний НВГ-пристрій 30, отриманий з металевої стрічки 31, на бо яку нанесені порошки НВГ - сплавів 32; Фіг. 2с являє вигляд в розтині НВГ - пристрою 40, виготовленого з металевого контейнера 41, в якому знаходяться порошки НВГ - сплавів, з верхнім отвором 42; Фіг. 24 являє собою вигляд в розтині НВГ - пристрою 50, виготовленого з металевого контейнера 51, в якому знаходяться порошки НВГ - сплавів 52, з верхнім отвором, закритим пористою перегородкою 53.
НВГ - сплави згідно з цим винаходом являють собою сплави загального призначення і, отже, мають відносно 65 низьку температуру активації і здатність сорбувати деякі гази.
Активація, достатня для того, щоб сплави згідно з цим винаходом функціонували, може бути досягнута при їх нагріванні при 2007 С протягом 1 - 2 годин. Повної активації, що забезпечує більш високі швидкості сорбції і більш високу сорбційну здатність, досягають шляхом теплової обробки при 350" С протягом однієї години.
Після активації ці сплави можуть працювати так, що сорбують газ, крім водня, при температурі від кімнатної до теоретичної межі, визначаємої температурою плавлення. Звичайно максимальна робоча температура дорівнює приблизно 5007 С, при цьому стабільність і функціональність пристрою, що містить ці сплави, не погіршується. При кімнатній температурі сорбція протікає тільки на поверхні гранул і сорбційна здатність тому обмежена, тоді як при температурах вищих за приблизно 3007 С швидкість дифузії молекул сорбуємого газу від поверхні до ядра гранул достатня для безперервного "очищення" поверхні, внаслідок чого 7/0 підвищуються сорбційна здатність і швидкість сорбції. Оптимальна робоча температура цих сплавів залежить від конкретного призначення. Наприклад, для очищення газів оптимальна температура знаходиться в інтервалі приблизно від З00 до 400" С.
Як ії у всіх НВГ-матеріалів, сорбція водню оборотна, тому їх сорбційна властивість оцінюється по рівноважному тиску водня над сплавом, що є функцією температури і кількості сорбованого водня. З цієї точки 7/5 Зору сорбційна здатність по водню сплавів згідно з винаходом вважається дуже хорошою: рівноважний тиск водня нижче, ніж майже у всіх згаданих вище сплавів, за винятком сплаву 5 101 АК для якого, однак, необхідна температура активації 800 - 900" С.
Ї нарешті, температури, які дають сплави в процесі бурхливих реакцій сплавів згідно з цим винаходом, наприклад, з атмосферними газами, в залежності їх від складу знаходяться в інтервалі приблизно від 550 до 740" С, на відміну від температури приблизно 1200 С, яку при горінні має сплав 5 707. Отже, навіть у разі аварій, виникаючих при попаданні атмосферних газів в камеру, що містить сплав, сплави згідно з цим винаходом не досягають температури їх плавлення або температур плавлення більшості матеріалів (таких металів або сплавів, як сталь), з яких звичайно виготовлені стінки вказаних камер. Навіть у разі аварій сплав краще утримується в обмеженому просторі, зменшуючи таким чином небезпеку для робітників і обладнання. с
Винахід додатково пояснюється наступними прикладами. Ці не обмежуючі приклади ілюструють деякі варіанти здійснення винаходу і призначені для того, щоб показати кваліфікованим в даній області фахівцям і9) роботу винаходу і найкращий спосіб реалізації винаходу на практиці.
Приклад 1
У цьому прикладі описано отримання згідно з цим винаходом. Ге)
Зважують 80,8 г цирконію, а також 14,2 г кобальту і 5,0 г миш-металу, що має такий склад за масою: приблизно 5095 церия, 30 9о лантану, 15 95 неодима і 5 95 інших рідкоземельних металів. Порошки змішують і с вміщують у мідний тигель, що охолоджується водою, дугової печі в атмосфері аргону з тиском 300 мбар. Сумішв «о процесі плавлення досягає температури приблизно 2000 С, яку підтримують протягом приблизно 5 хвилин.
Оскільки сплав отримують в дуговій печі шляхом вміщення початкових матеріалів у мідний тигель, що о охолоджується водою, тобто з високим температурним градієнтом (так звана технологія "холодної землі"), ю плавлення злитка повторюють чотири рази з метою поліпшення гомогености сплаву. Злиток, отриманий при охолодженні розплавленої маси, потім подрібнюють і отриманий порошок просівають, збираючи фракцію з розміром часток в інтервалі від 40 до 105 мкм. Цей порошок використовують при отриманні різних зразків для « проведення подальших дослідів: кожний зразок отримують пресуванням 150 мг порошку всередині контейнера кругової форми під тиском 2000 кг/см2. До кожного контейнера потім приварюють термопару для вимірювання - с температур активації і температури сплавів при проведенні досліду. а Приклад 2 ,» У цьому прикладі описано отримання іншого сплаву згідно з цим винаходом.
Зважують 83,0 г цирконію, а також 14,7 г кобальту і 2,3 г миш-металу. Потім повторюють методику прикладу 1 і отримують серію ідентичних зразків. 1 Приклад З о У цьому прикладі описано отримання третього сплаву згідно з цим винаходом.
Зважують 76,7 г цирконію, а також 13,5 г кобальту і 9,8 г миш-металу. Потім повторюють методику прикладу (о) 1 ії отримують серію ідентичних зразків. т 50 Приклад 4 (порівняльний)
У цьому прикладі описано отримання зразка сплаву 51 707. 4) Зважують 70,0 г цирконія, а також 24, 6 г ванадію і 5,4 г заліза. Потім повторюють методику прикладу 1 і отримують серію ідентичних зразків.
Приклад 5
Оцінку сорбції водню проводять на зразок кожного сплаву, отриманого у прикладах 1 - 4. Всі зразки о активують при 500" за протягом 10 хвилин. Сорбційні визначення проводять за методикою, описаною в стандарті
АВТМ Е 798 - 82, при роботі при кімнатній температурі і тиску водня 4 х 1075 мбар. Результати цих тестів де представлені на Фіг. З у вигляді залежності швидкості сорбції (5) від кількості сорбованого газу (С); криві позначені номерами 1 - 4 відповідно для зразків 1 - 4. 60 Приклад 6
Повторюють дослід 5 на інших чотирьох зразках, отриманих у прикладах 1 - 4, але з використанням в якості газу, що оцінюється СО. Отримані результати представлені на Фіг 4 у вигляді кривих, позначених номерами 5 - 8 відповідно для зразків 1 - 4.
Приклад 7 65 Рівноважний тиск водню вимірюють для трьох сплавів винаходу, отриманих в прикладах 1 - 3, і для сплаву 5 707 прикладу 4. Спосіб вимірювання аналогічний способу, описаному в прикладі 17, але в цьому випадку посудину не вміщують в піч, а нагрівають зразок ззовні шляхом високочастотного нагріву; крім того, в цьому випадку до посудини приєднують пастку з рідким азотом, яка служить для збереження низького фонового тиску під час проведення досліду. Систему вакуумуют до залишкових 109 мбар. При працюючому насосі зразок активують шляхом високочастотного нагріву при 720 С протягом однієї години. По закінченні активації температуру зразка доводять до 700' С і посудину відключають від насосної системи. У посудину подають точно відому кількість водня і потім вимірюють рівноважний тиск водню, який встановлюється в системі через 10 хвилин. Температуру зразка потім знижують до 600 С і 500' С і вимірюють рівноважний тиск всередині судини при нових умовах. Рівноважний тиск вимірюють знов при тих же температурах, але в цьому випадку досягають 70 температури досліду, починаючи від більш низької температури. Концентрацію водню, сорбованого сплавом при різних умовах вимірювання, визначають виходячи з виміряного рівноважного тиску і об'єму системи і відомої маси сплаву.
Рівноважний тиск (Р) у вигляді функції концентрації (С) сорбованого водню при різних температурах показано на Фіг. 5, 6, 7, які відносяться відповідно до рівноважного тиску зразків при 500, 600 і 700" с. На 75 Фіг. 5 криві позначені номерами 9 - 12 відповідно для зразків 1 - 4; на Фіг. 6 - номерами 13 - 16 відповідно для зразків 1 - 4; на Фіг. 7 - номерами 17 - 20 відповідно для зразків 1 - 4.
Приклад 8
У цьому досліді вимірюють температури, які дають сплави згідно з цим винаходом і деякі довідкові сплави, при горінні на повітрі.
Випробовують зразок кожного сплаву прикладів 1 - 4, а також зразок, отриманий відповідно до прикладу 1, для кожного сплаву 51 198, 51 199 і 51 101, які були згадані в тексті. Кожний зразок, вміщують в скляну посудину, сполучену з атмосферою. Зразки, сполучені з атмосферою, нагрівають за допомогою високої частоти, яку генерує котушка, розташована на зовнішній поверхні посудини, і потужність випромінювання якої контролюють за допомогою комп'ютера, який одночасно записує температуру зразка. Для кожного зразка с спочатку вимірюють температуру горіння на повітрі. Цей попередній дослід проводять шляхом подачі до зразка лінійно зростаючої високочастотної енергії і фіксують зміну температури; спочатку спостерігається лінійне і9) підвищення температури, яке потім відхиляється від лінійної залежності у бік великих значень; температуру, відповідну цьому відхиленню, розглядають як температуру початку горіння.
При максимальній температурі дослід проводять шляхом високочастотного нагріву кожного зразка до раніше «о виміряної початкової температури, припиняючи зовнішнє нагрівання відразу після досягнення цієї температури і вимірюючи максимальну температуру, якої досягає зразок при горінні. Точність вимірювання становить 57 С. с
Результати досліду представлені в приведеній нижче Таблиці, де кожний зразок позначений номером «о прикладу, в якому він отриманий, або торговою назвою сплаву. со зв ю ч 4 З с .
Порівняння сорбційних властивостей сплавів винаходу і сплаву 5 707, який є кращим сплавом загального с призначення серед відомих сплавів, відносно деяких газів представлено на Фіг. З -7. Досліди проведені на водні і оксиді карбону, оскільки ці гази вносять основний внесок в залишковий тиск у вакуумованих камерах. і Графічний аналіз показує, що відносно СО сплави згідно з цим винаходом мають властивості, аналогічні
Ге» властивостям сплаву 5 707, і мають більш хороші властивості відносно водню, за винятком сплаву, що має 50р Максимальний вміст миш-металу (зразок 3), для якого характерне підвищення рівноважного тиску при високих о значеннях сорбованого водню. Максимальна температура, що досягається цими сплавами при горінні, не
Ф перевищує приблизно 740' С, що відповідає температурі, яку може витримати метал стінок. Це дає можливість утримувати сплав у разі аварій. З метою порівняння у досліді також вимірюються максимальні температури, яких досягають при горінні деякі сплави спеціального призначення, що мають однак більш обмежене застосування в порівнянні зі сплавами згідно з цим винаходом; результати, представлені в таблиці, свідчать, що ці сплави, за винятком 51 198, при горінні дають більш високі температури і, таким чином, створюють більш серйозні проблеми
Ф) з точки зору безпеки у порівнянні зі сплавами згідно з винаходом. На закінчення потрібно відмітити, що ка завдяки відносно низькій температурі активації і великому числу сорбуємих газів сплави згідно з винаходом можуть знайти широке застосування, наприклад, у вакуумованих порожнинах термосів або посудин Дюара або бо для очистки газів; крім того, оскільки ці сплави не містять токсичних металів і дають при горінні відносно низькі температури, у випадку аварій вони являють меншу небезпеку для навколишнього середовища і викликають менші проблеми з точки зору безпеки, у порівнянні зі сплавом 5 707, який має аналогічні характеристики активації і сорбції, а також у порівнянні з більшістю інших відомих газопоглинаючих сплавів, які мають менш широку область застосування. б5
Claims (12)
1. Газопоглинаючий сплав, що не випаровується, який містить цирконій, кобальт і один або декілька 2 компонентів, які вибрано з групи, що складається з ітрію, лантану або рідкісноземельного металу, який відрізняється тим, що вміст кожного компонента сплава на потрійній діаграмі складу, визначеного у масових частках, знаходиться в межах багатокутника з вершинами, визначеними точками: а) 2 81 965 - Со 995 - А 1095; Б) 21 68 96 - Со 2296 - А 10905; 70 с) 7 74 96 - Со 2496 - А 295; а) 2 8895 - Со 1096 - А 290, де А - елемент, який вибрано з групи, що складається з ітрію, лантану, рідкісноземельних металів або їх суміші.
2. Сплав за п. 1, який відрізняється тим, що масова частка елемента або суміші елементів А становить 12 приблизно 5 905.
3. Сплав за п. 2, який відрізняється тим, що має такий масовий склад: 7 80,8 95 -Со14,295-А590.
4. Сплав за п. 1, який відрізняється тим, що компонент А є сумішшю лантану та рідкісноземельних металів.
5. Газопоглинаючий пристрій на основі газопоглинаючого сплаву, який не випаровується і який містить цирконій, кобальт і один або декілька компонентів, які вибрано з групи, що складається з ітрію, лантану або рідкісноземельного металу, та має форму, зручну для конкретного застосування, який відрізняється тим, що газопоглинаючий сплав має форму порошку і вміст кожного компонента сплава на потрійній діаграмі складу, визначеного у масових частках, знаходиться в межах багатокутника з вершинами, визначеними точками: а) 2 81 965 - Со 995 - А 1095, Б) 21 68 96 - Со 2296 - А 10905; с с) 7 74 96 - Со 2496 - А 295; о а) 2 8895 - Со 1096 - А 290; де А - елемент, який вибрано з групи, що складається з ітрію, лантану, рідкісноземельних металів або їх суміші.
6. Газопоглинаючий пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що порошок газопоглинаючого сплаву має ее, розмір частинок, менший за приблизно 250 мкм. с
7. Газопоглинаючий пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що порошок газопоглинаючого сплаву має розмір частинок від 40 до 125 мкм. ке,
8. Газопоглинаючий пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що порошок газопоглинаючого сплаву «9 спресовано або спечено. 3о
9. Газопоглинаючий пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що порошок газопоглинаючого сплаву о розміщено на металевій основі.
10. Газопоглинаючий пристрій за п. 9, який відрізняється тим, що металева основа має форму стрічки.
11. Газопоглинаючий пристрій за п. 9, який відрізняється тим, що металева основа має форму відкритого « контейнера. З 50
12. Газопоглинаючий пристрій за п. 9, який відрізняється тим, що металева основа має форму контейнера з с отвором, який закритий пористою металевою перегородкою. ;» 1 (95) (22) з 50 42) Ф) іме) 60 б5
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITM1970769 | 1997-04-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA53626C2 true UA53626C2 (uk) | 2003-02-17 |
Family
ID=65598379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA98031585A UA53626C2 (uk) | 1997-04-03 | 1998-03-30 | Газопоглинаючий сплав, що не випаровується і пристрій на його основі |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA53626C2 (uk) |
-
1998
- 1998-03-30 UA UA98031585A patent/UA53626C2/uk unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2146722C1 (ru) | Неиспаряющийся газопоглотительный сплав и устройство, содержащее такой сплав | |
| JP3917514B2 (ja) | 無蒸発ゲッタ合金 | |
| US4312669A (en) | Non-evaporable ternary gettering alloy and method of use for the sorption of water, water vapor and other gases | |
| US7858024B2 (en) | Non-evaporable getter alloys based on yttrium for hydrogen sorption | |
| JPH0617525B2 (ja) | ゲッター組成物 | |
| CA1202200A (en) | Oxygen stabilized zirconium-vanadium-iron alloy | |
| EP1817439B1 (en) | Non-evaporable getter alloys for hydrogen sorption | |
| WO2007099575A2 (en) | Use of non-evaporable getter alloys for the sorption of hydrogen in vacuum and in inert gases | |
| UA53626C2 (uk) | Газопоглинаючий сплав, що не випаровується і пристрій на його основі | |
| JPS62284033A (ja) | 水素の可逆的吸蔵・放出材料 | |
| RU2082249C1 (ru) | Способ сорбции остаточного газа, в частности газообразного азота посредством неиспаренного бариевого газопоглотительного сплава | |
| HK1132533A (en) | Non-evaporable getter alloys based on yttrium for hydrogen sorption | |
| JPH02118045A (ja) | 非蒸発型ゲッター合金 | |
| JPH089748B2 (ja) | 活性化特性に優れたガス吸収合金 |