CN109952385A - 特别适用于氢气和一氧化碳吸附的非蒸散型吸气剂合金 - Google Patents
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Abstract
描述了特别适用于氢气和一氧化碳吸附的基于三元合金的粉末的具有提高的吸附速率的吸气装置，所述合金具有包含锆、钒和铝作为主要构成元素的组成。
Description
本发明涉及在低的操作温度下具有增加的氢气和一氧化碳吸附性能的新吸气剂合金，涉及一种利用所述合金吸附氢气的方法，以及涉及采用所述合金用于去除氢气的吸气装置。
作为本发明的主题的合金特别适用于所有需要与现有技术中对于显著大量氢气和一氧化碳二者具有高吸附速率的吸气剂合金通常所需的热活化温度不相符的制造或操作条件的应用。
在这些新型吸附合金的最具吸引力的应用中，有真空隔热板、真空泵和气体净化器。
虽然在这些应用中使用去除氢气用的吸气剂材料是已知的，但是目前开发和使用的方案不适于满足设置有越来越严格的限制和约束的持续技术发展所施加的要求。
在真空隔热板的领域中的某些特定应用，例如热瓶、油气管道、收集太阳能的板、真空玻璃中，要求吸气剂合金在温度处于室温(RT)至300℃的范围内时有效地吸附氢气和一氧化碳。
可以受益于使用能够在高温下吸附氢气的吸气剂合金的另一应用领域是真空泵中的吸气剂抽吸元件的应用领域。在多个不同专利文件如US 5324172和US 6149392以及国际专利公开WO 2010/105944(都是本申请人的名下的申请)中，描述了这种类型的泵。能够在高温下使用泵的吸气剂材料提高了泵在对其他气体的吸附容量方面的性能；在这种情况下主要问题是获得在RT至300℃的范围内的温度下操作时的高吸附速率以及容量以获得更好的装置性能。
受益于吸气剂材料能够以高吸附速率吸附氢气和一氧化碳的优点的另一应用领域是在半导体工业中使用的气体的净化。实际上，特别是在要求高流量的情况下(通常高于数升/分钟)，吸气剂材料必须快速吸附气体物质以去除气体污染物如N2、H2O、O2、CH4、CO、CO2。
在EP 0869195和国际专利公开WO 2010/105945(两者都是本申请人的名下的申请)中公开了用于去除氢气的最有效的解决方案中的两个解决方案。第一个解决方案利用锆-钴-稀土元素(RE)合金，其中RE最大可以为10％并且选自钇、镧等稀土元素。具体地，具有以下重量百分比的合金尤其受到关注：Zr 80.8％-Co 14.2％以及RE 5％。相对地，第二个解决方案利用基于钇的合金以便在高于200℃的温度下使氢气的可去除量最大化，然而对于需要真空条件的许多应用的需求，其不可逆的气体吸附的特性基本上有限。
在US 4360445中描述了用于快速吸收氢气和其他不期望气体如CO、N2和O2的特定解决方案，但是其中所公开的氧气稳定化的锆-钒-铁金属间化合物仅可以成功地用于特定的温度范围内(即-196℃至200℃)，其需要大量的氧并因此降低了每克的吸附容量和吸附速率，即限制了其可能的应用领域。
作为替代方案，US 4839035公开了适于去除氢气和一氧化碳的非蒸散型吸气剂合金，其专注于在锆-钒-第三元素体系中选择的富Zr组合物，其中第三元素可以选自镍、铬、锰、铁和/或铝，实施例中最后公开的优选设定为第四元素。即使这些合金似乎在使制造工艺中的一些步骤简单化的方面是有效的，但是在暴露于H2和CO时的吸收速率不足以用在许多应用中，例如不足以用在高真空系统的吸气泵中。此外，US 4839035公开的非蒸散型吸气剂合金在制造包含其的吸气元件时需要烧结过程，导致了进一步限制：排除了在真空绝缘领域中的大多数应用，特别是其在热瓶中的用途。
因此，根据本发明的合金的对氢气和一氧化碳的改进特性必须以双重可能的意义来预计和评价，即当所述吸气剂合金的操作温度在RT至300℃的范围内时对H2的增加的吸附速率和低的氢气平衡压强。对于根据本发明的最具吸引力的合金，应当考虑该特性并且将该特性与对于其他气体物质以及特别对于CO的出乎意料的改进的吸附性能相关联。此外，这些合金示出较低的活化温度和较低的颗粒损失以及较高的脆性和对氢气循环的耐性。
因此，本发明的目的是提供一种适合用于吸气装置并能够克服现有技术的缺点的吸气剂合金。这些目的通过三元非蒸散型吸气剂合金(优选为粉末的形式)来实现，其具有以下原子百分比组成：
a.钒，18％至40％；
b.铝，5％至25％；
c.锆，其量使所述合金配平至100％；
即，其中原子百分比相对于合金计算。
任选地，非蒸散型吸气剂合金组合物还可以包含相对于总的合金组成小于3％的总原子浓度的一种或更多种金属作为附加的组成元素。具体地，这些一种或更多种金属可以以优选0.1％至2％的总原子百分比选自铁、铬、锰、钴和镍。与现有技术相反，本发明人发现这些一种或更多种金属可以优选以低于铝原子百分比含量的10％的量包含在合金组合物中。
事实上，本发明人出乎意料地发现，当铝的量选自5％至25％的范围时，Zr-V-Al体系中的三元合金具有改进的H2和CO吸附速率。与US 4839035不同，选择铝代替镍、铬、锰和铁的列表中的其他金属作为三元合金组合物中的第三元素。更具体地，本发明人发现，当以显著量(大于5％原子百分比)而不是作为微量组分向三元体系Zr-V-X中(其中X＝Ni、Cr、Mn或Fe，以小于7％原子百分比的量)添加铝时，可以发现基于锆和钒的合金的吸气性能的最佳改善。事实上，在那些公开的组合物中，当铝与另一种主要的第三元素结合使用时，显然其浓度应显著地低于5％原子百分比，本发明人发现其为本发明的最小量。
在另一方面，本发明人发现，可以用以获得克服现有技术合金的缺点的最佳结果的重要技术特性为原子比Zr/V，其应为1至2.5。事实上，当所述比在上述范围内时，发明人发现合金的吸附性能不会像现有合金通常发生的那样受到烧结过程的危害。此外，当所述比为1.5至2时，也使吸附性能在最大氢气和一氧化碳吸附容量和吸附速度方面尤其得到优化。
此外，在合金组合物中可以存在少量的其他化学元素的杂质，只要其相对于总的合金组成的总百分比(意指所有这些化学元素的原子百分比含量的总和)小于1％即可。
根据本发明的一些非限制性实施方案的以下详细描述，根据本发明的合金和装置的这些和其他优点和特征对本领域技术人员将是清楚的。
根据本发明的非蒸散型吸气剂合金可以以通过粉末压制工艺所获得的压制丸粒(pill)的形式来使用。粉末压制是通过施加高压在模具中压制合金粉末的方法。通常，工具保持为与形成腔的底部的冲头工具垂直的取向。然后将粉末压制成形，然后从模腔中排出。在所得形状中(通常为丸粒的形式)压制的粉末的密度与所施加的压力的量成正比。适用于压制根据本发明的非蒸散型吸气剂合金的通常压制压力可以为1吨/cm2至15吨/cm2(1.5MPa至70MPa)。有时可能需要使用多个下冲头加工以在要求多于一个水平或高度的整个压制粉末元件上获得相同的压制比。圆柱形丸粒通过单级工具来制成。更复杂的形状可以通过常见的多级工具来制成。
例如，可以获得通过切割合适厚度的合金片而制成的圆柱体或板。对于其实际使用而言，装置必须设置在保持不含氢气的容器中的固定位置处。装置可以直接固定到容器的内表面上，例如当所述表面由金属制成时通过点焊直接固定到容器的内表面上。或者，装置可以借助合适的支承件设置在容器中；支承件上的安装可以随后通过焊接或机械压制来进行。
在吸气装置的另一个可能的实施方案中，使用根据本发明的合金的独立体(discrete body)，特别是对于那些具有高塑性特征的合金。在这种情况下，合金被制造成带的形状，从所述带切出期望尺寸的片，然后使片在其部分处弯曲成围绕金属丝形式的支承件。支承件可以是线状的，虽然考虑到这些合金的塑性，在围绕支承件弯曲期间只要简单的压制可能就足够了，但是所述支承件优选地设置有帮助片定位的弯曲，片的形状可以借助在交叠区中的一个或数个焊点来保持。
或者，根据本发明的其他吸气装置可以通过使用合金的粉末来制造。在使用粉末的情况下，这些粉末的粒径优选小于500μm，甚至更优选小于300μm，在一些应用中为0μm至125μm。其中插入有支承件的具有板(tablet)形状的装置可以例如通过在模具中压制粉末来制成，在倒入粉末之前在模具中具有准备好的所述支承件。或者，支承件可以焊接至板。
作为另一替代方案，可以容易地获得通过在金属容器中压制根据本发明的合金的粉末而形成的装置；装置可以例如通过将容器焊接至支承件而被固定至支承件。
包括支承件的另一种装置可以从具有凹陷的金属片开始制造，通过在合适的模具中压制片而得到。然后凹陷的大部分底部通过切割被去除，得到孔，支承件保持在压制模具中，使得凹陷可以填充有合金粉末，然后在对所述合金粉末进行原位压制，由此得到装置，其中粉末包具有用于气体吸附的两个露出表面。
在吸气泵领域中，如果与通常和其他现有吸气剂合金一起使用相比，通过本发明实现的主要需求是即使在低温下操作时也为有效的氢吸附，而不影响吸气剂材料有效地吸附在待抽空的室中可能存在的其他气体杂质以及N2、H2O、O2、CH4、CO、CO2的容量。在这种情况下，作为本发明的主题的所有合金都具有在本应用中有利的特征，其中对数种气体杂质具有较高的亲和性的那些合金特别有用。特别地，本发明人发现这些合金对氢气和一氧化碳具有吸附性能，该吸附性能较少受到烧结过程的危害，所述烧结过程通常用于吸气泵或与其他抽吸元件(例如离子泵)结合使用的吸气泵筒用的吸气元件。
烧结是通过热量和/或压力压制并形成材料的固体块而不使材料熔融至液化点的过程。材料中的原子扩散穿过颗粒的边界，使颗粒融合在一起并产生一个固体片。
在最常见的吸气泵中，盘状吸气元件以堆叠体方便地组装以获得具有增加的抽吸性能的目标。堆叠体可以配备有与支承元件同轴的加热元件并且借助于合适的保持装置安装在真空法兰上或固定在真空室中。
在根据本发明的所有装置中，支承件、容器和不是由根据本发明的合金形成的任何其他金属部件由具有低蒸气压的金属如钨、钽、铌、钼、镍、镍铁或钢制成，以防止这些部件由于所述装置所暴露的高工作温度而蒸发。
可用于根据本发明的吸气装置的合金可以通过熔融纯元素(优选地以粉末或片)来制造以获得期望的原子比。为了避免所制备的合金氧化，熔融必须在受控的气氛例如在真空或惰性气体(优选氩)下进行。在最常见的熔融技术中，可以使用电弧熔融、真空感应熔融(VIM)、真空电弧重熔(VAR)、感应渣壳熔融(ISM)、电渣重熔(ESR)或电子束熔融(EBM)，但不限于此。作为实例，可以通过在氩气气氛中电弧熔融高纯度的构成元素的适当的混合物来制备多晶锭。可以在氩气气氛下用几种方法(例如锤磨机、冲击研磨机或用传统的球磨)对锭进行研磨，并且随后筛分出所期望的粉末部分，通常小于500μm或更优选小于300μm。当根据本发明的粉末(其为压制形式(例如丸粒))用于吸气装置时，锆与钒之间的原子比优选为1.5至2。
也可以采用粉末的烧结或高压烧结来形成本发明的非蒸散型吸气剂合金(例如用以在吸气泵内使用的吸气剂合金)的许多不同的形状，例如盘、棒、环等。此外，在本发明的一个可行实施方案中，可以通过使用具有根据权利要求1所述的组成的吸气剂合金粉末任选地混合有元素金属粉末(例如钛、锆或其混合物)的混合物来获得烧结产物，以获得通常为棒、盘或与例如在EP 0719609中描述的形状类似形状的吸气元件。当根据本发明的粉末以压制并烧结形式用于吸气装置时，锆与钒之间的原子比Zr/V优选为1至2.5。
在本发明的第二方面中，本发明包括如上所述的吸气装置用于去除氢气和一氧化碳的用途。例如，所述用途可以涉及从包含或含有对氢气和一氧化碳的存在敏感的物质或结构元件的封闭系统或装置中去除氢气和一氧化碳。或者，所述用途可以涉及从包括对氢气和一氧化碳的存在敏感的物质或结构元件的制造工艺中使用的气体流中去除氢气和一氧化碳。氢气和一氧化碳不利地影响装置的特征或性能并且所述不期望的影响至少借助于包含三元非蒸散型吸气剂合金的吸气装置而得到避免或限制，所述三元非蒸散型合金具有以下原子组成：
i.钒，18％至40％
ii.铝，5％至25％
iii.锆，其量使合金配平至100％；
即，其中原子百分比相对于合金计算。
任选地，非蒸散型吸气剂合金组合物还可以以相对于总的合金组成低于3％的总原子浓度，优选低于铝原子百分比浓度的10％包含一种或更多种金属作为附加组成元素。具体地，这些金属可以以总原子百分比选自铁、铬、锰、钴和镍。此外，在合金组合物中可以存在少量的包含其他化学元素的杂质，只要其相对于总的合金组成的总百分比(意指所有这些化学元素的总和)小于1％即可。
根据本发明的用途通过使用以下形式的吸气剂合金而获得应用：粉末、压制粉末的丸粒、层合在合适的金属片上或设置在一个合适的容器的内部、对于本领域技术人员公知的可能的变型，并且不仅仅对于烧结产物。特别地，本发明人发现，当所述比为1.5至2时，吸附性能在最大氢气和一氧化碳吸附容量和吸附速度方面也得到优化。
或者，根据本发明的用途可以通过使用以下形式的吸气剂合金而获得应用：烧结(或高压烧结)的粉末，所述粉末任选地混合有金属粉末例如钛、锆或其混合物。
关于根据本发明的吸气剂材料的设置的以上考虑是一般性的并且适于采用吸气剂材料，而不依赖于材料的使用模式或材料的容器的特定结构。
可以从上述吸气装置的使用中获得特别益处的氢气敏感系统的非限制性实例为真空室、低温液体输送(例如氢或氮)、太阳能接收器、真空瓶、真空绝热流线(例如用于蒸汽喷射)、电子管、杜瓦瓶等、油气管道、收集太阳能的板、真空玻璃。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语、符号和其他科学术语旨在具有本公开内容所属领域的技术人员通常理解的含义。在一些情况下，为了清楚和/或为了便于参考，在本文中定义了具有通常理解的含义的术语；因此，本文包含这样的定义不应被解释为表示与本领域通常理解的含义的实质性区别。
术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应被解释为开放术语(即意指“包括，但不限于”)并且应被认为也为术语如“基本上由......组成”或“由......组成”提供支持。
术语“基本上由......组成”应被解释为半封闭术语，意指不包含实质上影响本发明的基本特征和新特征的其他成分(可以因此包含可能的杂质)。
术语“由......组成”应被解释为封闭术语。
通过以下实施例进一步举例说明本发明。这些非限制性实施例对旨在教导技术人员如何把本发明付诸实践的一些实施方案进行了举例说明。
实施例
通过在氩气气氛中电弧熔融高纯度的金属构成元素的适当的混合物来制备数个多晶锭。然后在氩气气氛下通过进行球磨来对每个锭进行研磨，并且随后筛分出所期望的粉末部分，即小于300μm。
在模具中对1g在表1中列出的每种合金(见下文)进行压制以获得标记为样品A、B、C(根据本发明)的样品(丸粒)和标记为1至7的比较样品。
表1
对于压制之后获得的吸气剂粉末压制丸粒的形式(直径10mm，高3mm)以及在低于1250℃的温度下压制和烧结过程之后获得的烧结的吸气剂盘的形式，对其在氢气和一氧化碳的吸附性能方面进行了比较。
在超高真空工作台上进行H2和CO吸附容量评估的测试。将吸气剂样品安装在泡(bulb)内并且电离真空计能够测量样品上的压强，而另一个电离真空计能够测量位于两个真空计之间的传导上游的压强。利用射频烘箱在500℃下活化吸气剂10分钟；随后将吸气剂冷却并保持在25℃。通过已知的传导将H2或CO流传递到吸气剂上，保持3×10-6托的恒定压强。测量传导前后的压强，并且在时间上对压强变化进行积分，可以计算出吸气剂的抽吸速度和吸附量。所记录的数据已报道在表2中(对于烧结盘)和表3中(对于压制丸粒)。
表2
表3
Claims (15)
1.一种非蒸散型吸气剂合金，由以下组成：
a.钒，18原子％至40原子％；
b.铝，5原子％至25原子％；
c.选自铁、铬、锰、钴或镍的一种或更多种任选的附加元素，其量相对于所述合金为0.1％至3％；
d.锆，其量使所述合金配平至100原子％。
2.根据权利要求1所述的吸气剂合金，其中所述一种或更多种任选的附加元素的量低于所述合金中的铝原子百分比含量的10％。
3.根据权利要求1所述的吸气剂合金，其中锆和钒的各自按原子计的量的比Zr/V为1至2.5。
4.根据权利要求1所述的吸气剂合金，其中相对于所述合金，所述一种或更多种附加元素的量为0.1％至2％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的吸气剂合金，还包含相对于所述合金低于1原子％的量的杂质。
6.根据前述权利要求中任一项所述的吸气剂合金，特征在于为粉末的形式。
7.根据权利要求6所述的吸气剂合金，其中所述吸气剂合金粉末混合有金属粉末，所述金属粉末优选地选自金属钛、锆或其混合物。
8.根据权利要求6所述的吸气剂合金，其中所述粉末的粒径小于500μm，优选小于300μm。
9.一种吸气装置，包含根据前述权利要求中任一项所述的非蒸散型吸气剂合金。
10.根据权利要求9所述的吸气装置，其中所述吸气剂合金为压制粉末的丸粒的形式。
11.根据权利要求9所述的吸气装置，其中锆和钒的各自按原子计的量的比Zr/V为1.5至2。
12.根据权利要求9所述的吸气装置，其中所述吸气剂合金粉末为单个压制和烧结的块体的吸气元件的形式。
13.根据权利要求12所述的吸气装置，其中所述吸气装置为吸气泵、用于吸气泵的筒或包含一个或更多个抽吸元件的泵。
14.根据权利要求9所述的吸气装置的用于去除氢气和一氧化碳的用途。
15.一种氢气敏感系统，所述氢气敏感系统包含根据权利要求9所述的吸气装置。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4839085A (en) * | 1987-11-30 | 1989-06-13 | Ergenics, Inc. | Method of manufacturing tough and porous getters by means of hydrogen pulverization and getters produced thereby |
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|---|---|---|---|---|
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| WO1997031699A1 (en) * | 1996-03-01 | 1997-09-04 | Ultrapure Systems, Inc. | Specialty gas purification system |
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