CN103055795A

CN103055795A - 一种吸气剂及其制备方法

Info

Publication number: CN103055795A
Application number: CN201310014729XA
Authority: CN
Inventors: 张红
Original assignee: BEIJING LIANCHUANG HONGYE VACUUM TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING LIANCHUANG HONGYE VACUUM TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明提供了一种吸气剂，包括三元合金颗粒和包覆在所述三元合金颗粒表面的保护层，所述三元合金中的两种金属为Zr和V；所述保护层的材质为过渡金属中的一种或多种。在本发明中，所述三元合金中的两种金属为Zr和V，氢原子在合金中中具有较高的扩散速度，且包含Zr和V的三元合金具有较低的激活温度，提高了吸气剂活性，增强了吸气能力；所述保护层能降低氢分子在吸气剂表面的解离能，提高吸气剂表面的化学吸附率、吸气速率和吸气量，还能阻止了氧气等活性气体对吸气剂核心的氧化，从而降低了吸气剂的激活温度，延长了吸气剂的使用寿命。因此，本发明提供的吸气剂具有较低的激活温度和较高的吸气性能。

Description

一种吸气剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及无机材料技术领域，尤其涉及一种吸气剂及其制备方法。

背景技术

吸气剂，也称消气剂，是用来获得、维持真空以及纯化气体等，能有效地吸着某些气体分子的材料的统称，有粉状、碟状、带状、管状、环状、杯状等多种形状。

吸气剂能够通过物理或化学作用与活性气体分子进行反应或者发生吸附，从而有效提高装置内的真空度。吸气剂大量应用于真空电子器件中，为器件创造了良好的工作环境，稳定了器件的特性参量，对器件的性能及使用寿命有重要的影响：一是吸气剂能够短时间内提高真空器件的真空度（达10^-4帕以上），在器件的排气封离后和老炼过程中消除残余的和重新释放的气体，有利于缩短排气时间；再者，吸气剂在器件的储存和工作期间能够维持一定的真空度；另外吸收器件在启动和反常工作时的突发性放气，有效地保护阴极等敏感元件。吸气剂是提高真空度的有效手段之一。

常用作吸气剂的材料有钡、锶、镁、钙、钛、锆、铪、钒、钡铝合金或过渡金属与铝或稀土元素的合金或化合物，其中，Ba-Al、Ti-V、Zr-Al等二元合金、Ba-Al-Ni、Zr-V-Fe、Ti-Zr-V等三元合金常用来制备吸气剂。这类材料一般具有很高的活性、低饱和蒸汽压以及大比表面积，对电真空中的残余活性气体如H₂、O₂、N₂、CO和烃类物质等，具很强的吸附或吸收能力。

目前应用比较广泛的吸气剂主要是Zr-Al吸气剂，Zr-C吸气剂等。然而这些吸气剂的激活温度较高，温度范围在500~900℃，对于高精度微电子器件的使用具有一定的局限性，而且这类吸气剂的寿命短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸气剂及其制备方法，本发明提供的吸气剂能够在低温下被激活，且具有较长的使用寿命。

本发明提供了一种吸气剂，包括三元合金颗粒和包覆在所述三元合金颗粒表面的保护层；

所述三元合金中的两种金属为Zr和V；

所述保护层的材质为过渡金属中的一种或多种。

优选的，所述三元合金中的第三金属为Mn、Fe、Ni或Co。

优选的，所述三元合金中Zr的质量分数为60wt%~80wt%；

V的质量分数为10wt%~35wt%；

第三金属的质量分数为1wt%~10wt%。

优选的，所述保护层的材质为Ni、Pd、Cu或Ag中的一种或多种。

优选的，所述三元合金颗粒的粒径为20μm~200μm。

优选的，所述保护层的厚度为10nm~80nm。

本发明提供了一种吸气剂的制备方法，包括以下步骤：

提供三元合金颗粒；

将所述三元合金颗粒采用氢氟酸腐蚀，得到腐蚀后的三元合金颗粒；

将所述腐蚀后的三元合金颗粒置于化学镀溶液中，进行化学镀，得到镀有保护层的三元合金颗粒，所述化学镀溶液中包括过渡金属离子；

将所述镀有保护层的三元合金颗粒进行烧结，得到吸气剂。

优选的，所述氢氟酸的质量浓度为0.05wt%~3wt%；

所述腐蚀的时间为30s~360s。

优选的，所述化学镀的温度为45℃~85℃。

优选的，所述化学镀的时间为5min~30min。

本发明提供了一种吸气剂，包括三元合金颗粒和包覆在所述三元合金颗粒表面的保护层，所述三元合金中的两种金属为Zr和V；所述保护层的材质为过渡金属中的一种或多种。本发明提供的吸气剂具有核壳结构，采用三元合金颗粒作为吸气剂的核心，所述三元合金中的两种金属为Zr和V，氢原子在合金中富V相中具有较高的扩散速度，且包含Zr和V的三元合金具有较低的激活温度，提高了吸气剂活性，增强了吸气能力；本发明提供的吸气剂还包括包覆在所述三元合金颗粒表面的保护层，所述保护层的材质为过渡金属，所述保护层能降低氢分子在吸气剂表面的解离能，提高吸气剂表面的化学吸附率，提高了吸气剂的吸气速率和吸气量，保护层还有效地阻止了氧气等活性气体对吸气剂颗粒核心的氧化，从而降低了吸气剂的激活温度，并延长了吸气剂的使用寿命。因此，本发明提供的吸气剂具有较低的激活温度、较高的吸气性能和较长的使用寿命。实验结果表明，本发明提供的吸气剂能够在180℃~350℃烘烤的条件下实现激活，能够很好地避免在激活过程中对器件的损伤；而且，本发明提供的吸气剂在激活后具有较高的吸气容量和较稳定的吸气速率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的吸气剂的结构示意图；

图2为本发明比较例提供的吸气剂的结构示意图；

图3为本发明实施例和比较例得到的吸气剂的吸气性能图。

具体实施方式

所述三元合金中的两种金属为Zr和V；

所述保护层的材质为过渡金属中的一种或多种。

本发明提供的吸气剂具有核壳结构，在所述核壳结构中三元金属为核，包覆在三元金属表面的保护层为壳。在本发明中，所述三元金属中的两种金属为Zr和V，氢原子在三元合金中V相中具有较高的扩散速度，且本发明采用的三元合金具有较低的激活温度，提高了吸附剂活性，增强了吸附剂的吸气能力；而且本发明提供的吸附剂包括包覆在所述三元合金表面的保护层，所述保护层的材质为过渡金属中的一种或多种，所述保护层能有效组织氧气等活性气体对吸气剂颗粒核心的氧化，从而降低了吸气剂的激活温度，并延长了吸气剂的使用寿命。因此，本发明提供的吸气剂能够在较低的温度下被激活，且激活后具有较高的吸气性能。

参见图1，图1为本发明实施例提供的吸气剂的结构示意图，其中1为三元合金颗粒，2为保护层。

本发明提供的吸气剂具有核壳结构，所述核为三元合金颗粒，所述三元合金中的两种金属为Zr和V。在本发明中，所述三元合金颗粒的粒径优选为20μm~200μm，更优选为50μm~100μm；在所述三元合金中，第三金属优选为Mn、Fe、Ni或Co，更优选为Mn；在本发明中，所述三元合金中Zr的质量分数优选为60wt%~80wt%，更优选为65wt%~75wt%；所述三元合金中V的质量分数优选为10wt%~35wt%，更优选为15wt%~30wt%；所述三元合金中第三金属的质量分数优选为1wt%~10wt%，更优选为3wt%~8wt%；在所述三元合金中，三种金属的质量分数总和为100%。本发明对所述三元合金的制备方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的合金的制备方法即可，在本发明中，所述三元合金颗粒优选按照以下方法制备：

将包含三元合金中金属进行熔炼，得到三元合金铸锭；

将所述三元合金铸锭进行破碎，得到三元合金颗粒。

本发明优选将包含三元合金中金属进行熔炼，得到三元合金的铸锭。本发明对所述熔炼的设备没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的熔炼金属的设备即可；本发明优选将符合上述质量比的金属置于真空电弧炉中进行熔炼；在本发明中，所述熔炼的温度优选为2000℃~2400℃，更优选为2150℃~2300℃；优选将上述金属熔炼3次~5次，除去其中的杂质，得到合金铸锭；每次熔炼的时间优选为20s~30s，更优选为23s~28s；

得到三元合金铸锭后，本发明优选将所述三元合金铸锭进行破碎，得到三元合金颗粒；本发明优选在氩气气氛保护的条件下，将所述三元合金铸锭进行破碎；本发明对所述破碎的方法没有特俗的限制，采用本领域技术人员熟知的破碎的技术方案即可；本发明优选先将得到的三元合金铸锭进行粗碎；然后再进行球磨制粉，得到三元合金颗粒；在本发明中，所述粗碎的设备优选为颚式破碎机，所述球磨的设备优选为球磨机。

本发明提供的吸气剂包括包覆在所述三元合金颗粒表面的保护层，所述保护层的材质为过渡金属中的一种或多种，优选为Ni、Pd、Cu或Ag中的一种或多种，更优选为Ni、Ag和Pd中的一种或多种；本发明采用过渡金属作为上述三元合金颗粒的保护层，阻止了氧气等活性气体对三元合金颗粒的氧化，从而降低了吸气剂的激活温度，并延长了吸气剂的使用寿命。实验结果表明，本发明提供的吸气剂对H₂、O₂、N₂、CO、CO₂和烃类等气体有良好吸收能力。在本发明中，所述保护层的厚度优选为10nm~80nm，更优选为20nm~70nm，最优选为30nm~60nm。

本发明提供一种吸气剂，包括三元合金颗粒和包覆在所述三元合金颗粒上的保护层，氢原子在三元合金颗粒中的富V相具有较高的扩散速度，且本发明采用的三元合金具有较低的激活温度，提高了吸气剂的活性，增强了吸气能力；所述吸气剂中的保护层降低了氢分子在吸气剂表面的接力能，提高了吸气剂表面的化学吸附率，从而提供了吸气剂的吸气速率和吸气量；而且保护层能够有效的组织氧气等活性气体对三元合金颗粒的氧化，从而降低了吸气剂的激活温度，并延长了吸气剂的使用寿命。

本发明提供了一种吸气剂的制备方法，包括以下步骤：

提供三元合金颗粒；

将所述腐蚀后的三元合金颗粒置于含有保护层金属的化学镀液中，进行化学镀，得到镀有保护层的三元合金颗粒，所述化学镀液中包括过渡金属离子；

将所述镀有保护层的三元合金颗粒进行烧结，得到吸气剂。

本发明提供三元合金颗粒，本发明对所述三元合金颗粒的制备方法没有特殊的限制，优选采用上述技术方案所述的方法制备得到三元合金颗粒；

得到三元合金颗粒后，本发明为了能够在三元合金颗粒表面包覆保护层，将所述三元合金颗粒采用氢氟酸腐蚀。本发明优选将所述三元合金颗粒与氢氟酸混合，对所述三元合金颗粒进行腐蚀。在本发明中，所述氢氟酸的质量浓度优选为0.05wt%~3wt%，更优选为0.1wt%~1.3wt%；所述腐蚀的时间优选为30s~360s，更优选为60s~300s；

完成对所述三元合金颗粒的腐蚀后，本发明将得到的腐蚀后的三元合金颗粒置于化学镀溶液中，进行化学镀，得到镀有过渡金属的三元合金颗粒，所述化学镀溶液中包括过渡金属离子。本发明对所述化学镀的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的化学镀的技术方案即可，所述化学镀液中包含过渡金属离子，通过化学还原反应，将其中的金属离子转变为金属单质，形成的金属单质包覆在三元合金颗粒的表面，形成保护层。

如当所述保护层的材质为Ni时，所述化学镀溶液优选包括以下质量浓度的组分：

15g/L~35g/L的Ni²⁺，更优选为20g/L~30g/L；

30g/L~50g/L的Na₃C₆H₅O₇，更优选为35g/L~45g/L；

30g/L~50g/L的H₃BO₃，更优选为35g/L~45g/L；

10g/L~30g/L的NaH₂PO₂，更优选为15g/L~25g/L。

本发明对Ni²⁺离子的来源没有特殊的限制，只要是能够解离出Ni²⁺的化合物即可；如可以采用Ni₂Cl·6H₂O。

在本发明中，所述化学镀镍溶液的pH值优选为7~11，更优选为8~10；本发明对调节化学镀镍溶液的pH值的试剂没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的pH值调节剂即可，本发明优选采用硫酸溶液或氨水调节化学镀镍溶液的pH值至7~11；在本发明中，所述硫酸溶液中H₂SO₄与水的体积比优选为1:（8~12），更优选为1∶10；所述氨水的体积分数优选为15%~25%，更优选为20%；

当所述保护层的材质为Ni时，所述化学镀的温度优选为45℃~85℃，更优选为50℃~80℃，最优选为55℃~75℃；本发明优选将所述化学镀镍溶液加热到上述温度，然后向其中加入三元合金颗粒，进行化学镀，所述化学镀的时间优选为5min~30min，更优选为10min~25min，最优选为15min~20min；

当所述保护层的金属为Cu时，化学镀铜溶液优选包含以下质量浓度的组分：

8g/L~20g/L的Cu²⁺，更优选为10g/L~15g/L；

40g/L~50g/L的乙二胺四乙酸二钠，更优选为42g/L~48g/L；

5g/L~15g/L的甲醛，更优选为8g/L~12g/L；

13g/L~15g/L的氢氧化钠；

95mg/L~105mg/L的α,α’-联吡啶，更优选为98mg/L~102mg/L；

180mg/L~220mg/L的亚铁氰化钾，更优选为190mg/L~210mg/L；

本发明对所述Cu²⁺的来源没有特殊的限制，采用能够解离出Cu²⁺的化合物即可，如可以采用CuSO₄·5H₂O；

本发明优选采用甲醛溶液与上述组分混合，得到化学镀铜溶液，所述甲醛溶液的质量分数优选为30%~40%，33%~37%；当采用所述甲醛溶液时，所述甲醛溶液在化学镀铜溶液中的体积浓度优选为15mL/L~25mL/L，更优选为18mL/L~22mL/L；

当所述保护层的金属为Ag时，化学镀银溶液优选包括以下质量浓度的组分：

0.5g/L~5g/L的Ag⁺，更优选为0.8g/L~3g/L；

0.5g/L~3g/L的NaCN，更优选为0.8g/L~2g/L；

1g/L~5g/L的二甲基胺硼烷，更优选为2g/L~4g/L；

0.1g/L~2g/L的氢氧化钠，更优选为0.5g/L~1g/L；

0.1mg/L~0.5mg/L的硫脲，更优选为0.2mg/L~0.4mg/L；

本发明对所述Ag⁺的来源没有特殊的限制，只要能解离出Ag⁺的化合物即可，如可以采用NaAg(CN)₂;

当所述保护层的材质为Ag时，所述化学镀的温度优选为50℃~70℃，更优选为55℃~65℃；本发明优选将所述化学镀铜溶液加热到50℃~70℃，然后向其中加入所述三元合金颗粒，进行化学镀，所述化学镀的时间优选为5min~30min，更优选为10min~25min，最优选为15min~20min；

当所述保护层的金属为Pd时，化学镀钯溶液优选包含以下质量浓度的组分：

0.5g/L~5g/L的Pd²⁺，更优选为1g/L~3g/L；

25g/L~45g/L的Na₂EDTA，更优选为30g/L~40g/L；

30g/L~50g/L的碳酸钠，更优选为35g/L~45g/L；

300mL/L~400mL/L的氨水，更优选为320mL/L~380mL/L；所述氨水的质量分数优选为20%~40%，更优选为25%~35%；

0.1mg/L~0.5mg/L的硫脲，更优选为0.2mg/L~0.4mg/L

0.1g/L~3g/L的肼，更优选为0.3g/L~2g/L；

本发明对所述Pd²⁺的来源没有特殊的限制，只要是能够解离出Pd²⁺的化合物即可，如可以采用PdCl₂和/或Pd(NH₃)₄Cl₂；

在本发明中，当所述保护层的材质为Pd时，所述化学镀的温度优选为70℃~90℃，更优选为75℃~85℃；本发明优选将所述化学镀钯溶液加热到70℃~90℃，向其中加入所述三元合金颗粒，进行化学镀，所述化学镀的沉积速度优选为15μm/h~35μm/h，更优选为20μm/h~30μm/h。

完成所述化学镀后，本发明优选将镀有过渡金属的三元合金颗粒进行清洗，然后进行干燥。本发明对所述清洗的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的清洗的技术方案即可，本发明优选采用去离子水对所述镀有过渡金属的三元合金颗粒进行清洗，除去残余的金属离子等；本发明对所述干燥的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的干燥的技术方案即可；本发明优选将清洗完成的镀有过渡金属的三元合金颗粒置于真空干燥箱中进行干燥，所述干燥的温度优选为30℃~50℃，更优选为35℃~45℃，最优选为40℃；所述干燥的时间优选为3h~7h，更优选为4h~6h。

完成所述干燥后，本发明优选将得到的干燥的镀有过渡金属的三元合金颗粒进行压制成型，得到坯体。本发明对所述压制成型的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的压制成型的技术方案即可，本发明可以根据所述吸气剂的形状进行压制成型，得到不同形状的坯体，在本发明中，所述坯体的形状优选为片状、环状或块状。

得到坯体后，本发明将所述坯体进行烧结，得到吸气剂。本发明优选将所述坯体置于真空烧结炉中进行烧结，所述烧结的温度优选为450℃~1000℃，更优选为500℃~950℃，最优选为550℃~900℃；所述烧结的时间优选为5min~30min，更优选为10min~25min，最优选为10min~20min。本发明采用烧结工艺制备吸气剂，使得到的吸气剂具有多孔结构，有效地提高了吸气剂的比表面积，从而提高了吸气活性面积和吸气速率，更进一步提高的吸气剂的吸气性能。

本发明提供了一种吸气剂，包括三元合金颗粒和包覆在所述三元合金颗粒表面的保护层，所述三元合金中的两种金属为Zr和V；所述保护层的材质为过渡金属中的一种或多种。本发明提供的吸气剂采用三元合金颗粒作为吸气剂的核心，所述三元合金中的两种金属为Zr和V，氢原子在合金中富V相中具有较高的扩散速度，且包含Zr和V的三元合金具有较低的激活温度，提高了吸气剂活性，增强了吸气能力；本发明提供的吸气剂还包括包覆在所述三元合金颗粒表面的保护层，所述保护层能降低氢分子在吸气剂表面的解离能，提高吸气剂表面的化学吸附率，提高了吸气剂的吸气速率和吸气量，保护层还有效地阻止了氧气等活性气体对吸气剂颗粒核心的氧化，从而降低了吸气剂的激活温度，并延长了吸气剂的使用寿命。因此，本发明提供的吸气剂具有较低的激活温度和较高的吸气性能。实验结果表明，本发明提供的吸气剂能够在180℃~350℃烘烤的条件下实现激活，能够很好地避免在激活过程中对器件的损伤；而且，本发明提供的吸气剂在激活后具有较高的吸气容量和较稳定的吸气速率。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的吸气剂及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

使用真空电弧炉熔炼Zr-V-Mn合金，合金中Zr的质量分数为80%，V的质量分数为10%，Mn的质量分数为10%；然后在氩气保护下进行破碎至颗粒直径在50μm~100μm，得到吸气剂颗粒核心；

用去离子水清洗所述吸气剂颗粒核心，用质量浓度为0.1wt.%的HF腐蚀吸气剂颗粒核心300s，再用去离子水清洗；

用不锈钢作为镀槽，用镀槽体积的三分之一水量加热溶解NiCl₂·6H₂O，得到质量浓度为15g/L的NiCl₂·6H₂O溶液；用另外渡槽体积三分之一的水量溶解Na₃C₆H₅O₇·2H₂O和H₃BO₃，在得到的混合溶液Na₃C₆H₅O₇的质量浓度为30g/L、H₃BO₃的质量浓度为30g/L；然后将上述得到的NiCl₂·6H₂O溶液在搅拌下倒入Na₃C₆H₅O₇·2H₂O和H₃BO₃的混合溶液中，混合后澄清过滤；再用余下的渡槽体积三分之一的水量溶解NaH₂PO₂·H₂O，得到质量浓度为20g/L的NaH₂PO₂·H₂O溶液，过滤，在搅拌的条件下倒入NiCl₂·6H₂O、Na₃C₆H₅O₇·2H₂O和H₃BO₃的混合液中，稀释至渡槽总体积；再用体积分数为1:11的硫酸将溶液的pH值到7，得到镀液；

将镀液加热到45℃，在搅拌镀液的状态下，向其中加入吸气剂颗粒核心进行化学镀，施镀时间为25min；施镀结束后，倒去镀液，用去离子水清洗得到的吸气剂颗粒，再将制备的吸气剂颗粒在40℃的真空干燥箱中干燥4h；再将得到的干燥的吸气剂颗粒进行压制、并在450℃下烧结20min，得到吸气剂。

本发明测试得到本实施例制备的吸气剂多孔结构，吸气剂颗粒保护层的厚度为40nm~80nm，吸气剂颗粒核心直径为60μm~80μm；测定得到Ni的质量含量为99.7%；本发明测定了得到的吸气剂的吸气性能，本实施例得到的吸气剂的激活温度为350℃，激活时间为60min，激活后的吸气剂性能如图3所示，图3为本发明实施例和比较例得到的吸气剂的吸气性能图，其中曲线1为实施例3得到的吸气剂的吸气性能曲线，曲线2为实施例2得到的吸气剂的吸气性能曲线，曲线3为实施例1得到的吸气剂的吸气性能曲线，曲线4为比较例得到的吸气剂的吸气性能曲线，由图3可以看出，本发明提供的吸气剂具有较高的吸气容量，且吸气性能稳定。

实施例2

使用真空电弧炉熔炼Zr-V-Mn合金，合金中Zr的质量分数为60%，V的质量分数为35%，Mn的质量分数为5%；然后在氩气保护下进行破碎至颗粒直径在50μm~100μm，得到吸气剂颗粒核心；

用去离子水清洗所述吸气剂颗粒核心，用质量浓度为1.3wt.%的HF腐蚀吸气剂颗粒核心60s，再用去离子水清洗；

用不锈钢作为镀槽，用镀槽体积的三分之一水量加热溶解NiCl₂·6H₂O，得到质量浓度为25g/L的NiCl₂·6H₂O溶液；用另外渡槽体积三分之一的水量溶解Na₃C₆H₅O₇·2H₂O和H₃BO₃，在得到的混合溶液Na₃C₆H₅O₇的质量浓度为50g/L、H₃BO₃的质量浓度为36g/L；然后将上述得到的NiCl₂·6H₂O溶液在搅拌下倒入Na₃C₆H₅O₇·2H₂O和H₃BO₃的混合溶液中，混合后澄清过滤；再用余下的渡槽体积三分之一的水量溶解NaH₂PO₂·H₂O，得到质量浓度为10g/L的NaH₂PO₂·H₂O溶液，过滤，在搅拌的条件下倒入NiCl₂·6H₂O、Na₃C₆H₅O₇·2H₂O和H₃BO₃的混合液中，稀释至渡槽总体积；再用体积分数为1:5的氨水将溶液的pH值到11，得到镀液；

将镀液加热到50℃，在搅拌镀液的状态下，向其中加入吸气剂颗粒核心进行化学镀，施镀时间为10min；施镀结束后，倒去镀液，用去离子水清洗得到的吸气剂颗粒，再将制备的吸气剂颗粒在40℃的真空干燥箱中干燥6h；再将得到的干燥的吸气剂颗粒进行压制、并在1000℃下烧结10min，得到吸气剂。

本发明测试得到本实施例制备的吸气剂多孔结构，吸气剂颗粒保护层的厚度为10nm~50nm，吸气剂颗粒核心直径为70μm~100μm；测定得到Ni的质量含量为99.5%；

本发明测定了得到的吸气剂的吸气性能，本实施例得到的吸气剂的激活温度为180℃，激活时间为120min，激活后的吸气剂性能如图3所示，图3为本发明实施例和比较例得到的吸气剂的吸气性能图，其中曲线1为实施例3得到的吸气剂的吸气性能曲线，曲线2为实施例2得到的吸气剂的吸气性能曲线，曲线3为实施例1得到的吸气剂的吸气性能曲线，曲线4为比较例得到的吸气剂的吸气性能曲线，由图3可以看出，本发明提供的吸气剂具有较高的吸气容量，且吸气性能稳定。

实施例3

使用真空电弧炉熔炼Zr-V-Mn合金，合金中Zr的质量分数为79%，V的质量分数为20%，Mn的质量分数为1%；然后在氩气保护下进行破碎至颗粒直径在50μm~100μm，得到吸气剂颗粒核心；

用去离子水清洗所述吸气剂颗粒核心，再用质量浓度为1.0wt.%的HF腐蚀吸气剂颗粒核心200s，再用去离子水清洗；

用不锈钢作为镀槽，用镀槽体积的三分之一水量加热溶解NiCl₂·6H₂O，得到质量浓度为35g/L的NiCl₂·6H₂O溶液；用另外渡槽体积三分之一的水量溶解Na₃C₆H₅O₇·2H₂O和H₃BO₃，在得到的混合溶液Na₃C₆H₅O₇的质量浓度为45g/L、H₃BO₃的质量浓度为50g/L；然后将上述得到的NiCl₂·6H₂O溶液在搅拌下倒入Na₃C₆H₅O₇·2H₂O和H₃BO₃的混合溶液中，混合后澄清过滤；再用余下的渡槽体积三分之一的水量溶解NaH₂PO₂·H₂O，得到质量浓度为30g/L的NaH₂PO₂·H₂O溶液，过滤，在搅拌的条件下倒入NiCl₂·6H₂O、Na₃C₆H₅O₇·2H₂O和H₃BO₃的混合液中，稀释至渡槽总体积；再用体积分数为1:5的氨水将溶液的pH值到10，得到镀液；

将镀液加热到85℃，在搅拌镀液的状态下，向其中加入吸气剂颗粒核心进行化学镀，施镀时间为5min；施镀结束后，倒去镀液，用去离子水清洗得到的吸气剂颗粒，再将制备的吸气剂颗粒在40℃的真空干燥箱中干燥4h；再将得到的干燥的吸气剂颗粒进行压制、并在870℃下烧结15min，得到吸气剂。

本发明测试得到本实施例制备的吸气剂多孔结构，吸气剂颗粒保护层的厚度为30nm~70nm，吸气剂颗粒核心直径为50μm~90μm；测定得到Ni的质量含量为99.8%；

本发明测定了得到的吸气剂的吸气性能，本实施例得到的吸气剂的激活温度为250℃，激活时间为80min，激活后的吸气剂性能如图3所示，图3为本发明实施例和比较例得到的吸气剂的吸气性能图，其中曲线1为实施例3得到的吸气剂的吸气性能曲线，曲线2为实施例2得到的吸气剂的吸气性能曲线，曲线3为实施例1得到的吸气剂的吸气性能曲线，曲线4为比较例得到的吸气剂的吸气性能曲线，由图3可以看出，本发明提供的吸气剂具有较高的吸气容量，且吸气性能稳定。

比较例

使用真空电弧炉熔炼Zr-V-Mn合金，合金中Zr的质量分数为70%，V的质量分数为24.6%，Mn的质量分数为5.4%，在氩气保护下将得到的合金进行破碎至颗粒直径在50μm~100μm，得到吸气剂颗粒；将所述吸气剂颗粒压制成型，然后放入真空烧结炉进行烧结，烧结温度为870℃，烧结时间为10min，得到吸气剂。

参见图2，图2为本发明比较例得到的吸气剂的结构示意图，其中3为三元合金颗粒，其表面没有包覆保护层。

本发明将比较例得到的吸气剂进行结构测试，结果表明，本比较例得到的吸气剂呈现多孔结构；

本发明测试比较例得到的吸气剂的吸气性能，其激活温度为350℃~450℃，激活后的吸气剂性能如图3所示，图3为本发明实施例和比较例得到的吸气剂的吸气性能图，其中曲线1为实施例3得到的吸气剂的吸气性能曲线，曲线2为实施例2得到的吸气剂的吸气性能曲线，曲线3为实施例1得到的吸气剂的吸气性能曲线，曲线4为比较例得到的吸气剂的吸气性能曲线，通过与本比较例的实验结果进行比较可以看出，本发明提供的吸气剂具有较高的吸气容量，且吸气性能稳定。

由以上实施例可知，本发明提供了一种吸气剂，包括三元合金颗粒和包覆在所述三元合金颗粒表面的保护层，所述三元合金中的两种金属为Zr和V；所述保护层的材质为过渡金属中的一种或多种。本发明提供的吸气剂采用三元合金颗粒作为吸气剂的核心，所述三元合金中的两种金属为Zr和V，氢原子在合金中富V相中具有较高的扩散速度，且包含Zr和V的三元合金具有较低的激活温度，提高了吸气剂活性，增强了吸气能力；本发明提供的吸气剂还包括包覆在所述三元合金颗粒表面的保护层，所述保护层能降低氢分子在吸气剂表面的解离能，提高吸气剂表面的化学吸附率，提高了吸气剂的吸气速率和吸气量，保护层还有效地阻止了氧气等活性气体对吸气剂颗粒核心的氧化，从而降低了吸气剂的激活温度，并延长了吸气剂的使用寿命。因此，本发明提供的吸气剂具有较低的激活温度和较高的吸气性能。实验结果表明，本发明提供的吸气剂能够在180℃~350℃烘烤的条件下实现激活，能够很好地避免在激活过程中对器件的损伤；而且，本发明提供的吸气剂在激活后具有较高的吸气容量和较稳定的吸气速率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种吸气剂，包括三元合金颗粒和包覆在所述三元合金颗粒表面的保护层；

所述三元合金中的两种金属为Zr和V；

所述保护层的材质为过渡金属中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的吸气剂，其特征在于，所述三元合金中的第三金属为Mn、Fe、Ni或Co。

3.根据权利要求2所述的吸气剂，其特征在于，所述三元合金中Zr的质量分数为60wt%~80wt%；

V的质量分数为10wt%~35wt%；

第三金属的质量分数为1wt%~10wt%。

4.根据权利要求1所述的吸气剂，其特征在于，所述保护层的材质为Ni、Pd、Cu或Ag中的一种或多种。

5.根据权利要求1~4任意一项所述的吸气剂，其特征在于，所述三元合金颗粒的粒径为20μm~200μm。

6.根据权利要求1~4任意一项所述的吸气剂，其特征在于，所述保护层的厚度为10nm~80nm。

7.一种吸气剂的制备方法，包括以下步骤：

提供三元合金颗粒；

将所述镀有保护层的三元合金颗粒进行烧结，得到吸气剂。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述氢氟酸的质量浓度为0.05wt%~3wt%；

所述腐蚀的时间为30s~360s。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述化学镀的温度为45℃~85℃。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述化学镀的时间为5min~30min。