CN110819849A - 一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法，制备方法是按以下步骤进行的：将吸气合金中的原料按一定比例进行配制，通过熔炼的方法制备成合金，然后对合金在保护气氛下进行破碎和球磨，获得325目~80目的吸气合金粉末；将上述吸气合金粉末放在钢性模具中进行压制形成压坯；将压坯用镍箔将包覆，确保压坯的每个面暴露在镍箔环境中；对用镍箔将包覆的压坯在真空度为3~5×10‑3 Pa进行真空烧结，等真空烧结炉冷至室温时，出炉即可。本发明防止在大气环境下吸气剂表面氧化等问题，又能在实际的工装使用环境下，维持真空器件的高真空度、长寿命、高可靠性，如对电子管、激光管、电光源等的真空器件中的残余气体吸收具有高可靠性。

Description

一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法
技术领域
本发明涉及真空器件的封装领域，特别涉及一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法。
背景技术
目前，块体吸气材料的制备方法主要是通过粉末冶金方法制备。它的工作过程是指通过激活处理后获得活性表面并可重复使用。吸气材料在激活过程中形态不会发生变化。吸气材料在经过特定的激活过程之后表面的纯化层分解，暴露出金属态的活性表面，能够与活性气体分子发生物理化学反应进行吸气。
对于块体吸气材料来说，它是在真空激活处理后显露活性表面时吸附活性气体。表面吸附、表面与界面迁移、体扩散是其块体吸气材料气体吸附行为的主要机理。块体吸气材料是通过粉末冶金的方法而烧结的多孔材料。这种多孔烧结型吸气剂可具有孔隙率大、比表面积大等优点。但大比表面和大孔隙率的这些特点，容易在与大气接触的时候吸附氧化，且在需要真空感应或真空烘烤的激活过程中容易出现掉粉现象。
发明内容
本发明的目的是提供不易掉粉、不易氧化的一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法是按以下步骤进行的：
1) 将吸气合金中的原料按一定比例进行配制，通过熔炼的方法制备成合金，然后对合金在保护气氛下进行破碎和球磨，获得325目~80目的吸气合金粉末；
2) 将上述吸气合金粉末放在钢性模具中进行压制形成压坯；
3) 将压坯用镍箔将包覆，确保压坯的每个面暴露在镍箔环境中；
4) 对用镍箔将包覆的压坯在真空度为3~5×10-3 Pa进行真空烧结，等真空烧结炉冷至室温时，出炉即可。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：与没有涂覆镍层的吸气合金相比，具有明显的优势，如吸气效率明显增加。纳米镍层既能作为块体吸气剂保护层，防止在大气环境下吸气剂表面氧化等问题，又能在实际的工装使用环境下，在其激活过程中，因为纳米镍层包覆作用，防止了激活过程中掉粉现象，同事，因为纳米镍层良好的导热专用，会使其激活过程中热量日益传导而受热均匀，使得激活变得容易。且纳米镍薄层对块体材料的吸气性能并不影响。这种包覆纳米镍层的吸气材料，在真空激活后，能维持真空器件的高真空度、长寿命、高可靠性，如对电子管、激光管、电光源等的真空器件中的残余气体吸收具有高可靠性。
作为本发明的优选方案，所述吸气合金的种类包括：
a) Zr-Al合金、Zr-Al-RE合金、Zr-Al-TE合金、Zr-Al-TE-RE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
b) Zr-C合金、Zr-C-RE合金、Zr-C-TE合金、Zr-C-TE-RE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
c) Zr-V-Fe合金、Zr-V-Fe-RE合金、Zr-V-Fe-TE合金、Zr-V-Fe-RE-TE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
d) Zr-Co合金、Zr-Co-RE合金、Zr-Co-TE合金、Zr-Co-RE-TE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Fe、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
e) Ti-Mo合金，Ti-Mo-RE合金、Ti-Mo-TE合金、Ti-Mo-RE-TE合金，其中TE包括过渡族元素Zr、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
f）Ti-Zr-V合金、Ti-Zr-V-RE合金、Ti-Zr-V-TE合金、Ti-Zr-V-TE-RE合金，其中TE包括过渡族元素Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
g）Zr-Co–Re（铼）合金、Zr-Co–Re--RE合金、Zr-Co –Re—RE-TE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Os、Ir。
作为本发明的进一步优选方案，所述RE是稀土元素Y、Sc 、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。
作为本发明的进一步优选方案，所述吸气合金粉末在刚性模具中的成型压力为1~200 Mpa，同时保压1~30 s，
作为本发明的进一步优选方案，所述压坯相对密度为30~60 %。
作为本发明的进一步优选方案，所述镍薄的厚度0.005~0.5mm。。
作为本发明的进一步优选方案，所述压坯的烧结工艺为在1000~1300 ℃下保温0.2~2 h。
作为本发明的进一步优选方案，所述镍箔在高温烧结的时挥发出镍蒸汽，所述镍蒸汽沉积在压坯形成纳米镍薄层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法是按以下步骤进行的：
1) 将吸气合金中的原料按一定比例进行配制，通过熔炼的方法制备成合金，然后对合金在保护气氛下进行破碎和球磨，获得325目~80目的吸气合金粉末；
2) 将上述吸气合金粉末放在钢性模具中进行压制形成压坯；
3) 将压坯用镍箔将包覆，确保压坯的每个面暴露在镍箔环境中；
4) 对用镍箔将包覆的压坯在真空度为3~5×10-3 Pa进行真空烧结，等真空烧结炉冷至室温时，出炉即可。
上述吸气合金的种类包括：
a) Zr-Al合金、Zr-Al-RE合金、Zr-Al-TE合金、Zr-Al-TE-RE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
b) Zr-C合金、Zr-C-RE合金、Zr-C-TE合金、Zr-C-TE-RE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
c) Zr-V-Fe合金、Zr-V-Fe-RE合金、Zr-V-Fe-TE合金、Zr-V-Fe-RE-TE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
d) Zr-Co合金、Zr-Co-RE合金、Zr-Co-TE合金、Zr-Co-RE-TE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Fe、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
e) Ti-Mo合金，Ti-Mo-RE合金、Ti-Mo-TE合金、Ti-Mo-RE-TE合金，其中TE包括过渡族元素Zr、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
f）Ti-Zr-V合金、Ti-Zr-V-RE合金、Ti-Zr-V-TE合金、Ti-Zr-V-TE-RE合金，其中TE包括过渡族元素Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
g）Zr-Co–Re（铼）合金、Zr-Co–Re--RE合金、Zr-Co –Re—RE-TE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Os、Ir。
上述RE是稀土元素Y、Sc 、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。
上述吸气合金粉末在刚性模具中的成型压力为1~200 Mpa，同时保压1~30 s，
上述压坯相对密度为30~60 %。
上述镍薄的厚度0.005~0.5mm。。
上述压坯的烧结工艺为在1000~1300 ℃下保温0.2~2 h。
上述镍箔在高温烧结的时挥发出镍蒸汽，所述镍蒸汽沉积在压坯形成纳米镍薄层。
实施例1
以Zr56.97V35.85Mn7.18（重量比）化学计量配方为基础，通过真空感应熔炼法制得合金铸锭，将合金铸锭在1100℃×5 h下均匀化热处理，然后快冷至室温，将冷却后的铸锭破碎、球磨至325目~150目粉末，将粉末装入钢性模具中，在100 Mpa的压力下进行压制获得压坯，将压制号的压坯用镍薄将包裹，确保样品每个面积暴露在镍薄环境中，镍薄的厚度0.1mm。然后进行真空烧结，烧结时的真空度为3×10-3 Pa，烧结工艺1100 ℃×1.5 h。此吸气剂在490 ℃激活15 min后，其总吸氢量为：223 cm3·Pa/g。
实施例2
以Zr30Ti3.33V66.69（重量比）化学计量配方为基础，通过真空感应熔炼法制得合金铸锭，将合金铸锭在1050℃×6 h下均匀化热处理，然后快冷至室温，将冷却后的铸锭破碎、球磨至200目~80目粉末，将粉末装入钢性模具中，在100 Mpa的压力下进行压制获得压坯，将压制号的压坯用镍薄将包裹，确保样品每个面积暴露在镍薄环境中，镍薄的厚度0.05mm。然后进行真空烧结，烧结时的真空度为5×10-3 Pa，烧结工艺1040 ℃×1.8h。在380 ℃激活20min后，其总吸氢量为：230 cm3·Pa/g。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法，其特征在于纳米镍保护层吸气材料的制备方法是按以下步骤进行的：
1) 将吸气合金中的原料按一定比例进行配制，通过熔炼的方法制备成合金，然后对合金在保护气氛下进行破碎和球磨，获得325目~80目的吸气合金粉末；
2) 将上述吸气合金粉末放在钢性模具中进行压制形成压坯；
3) 将压坯用镍箔将包覆，确保压坯的每个面暴露在镍箔环境中；
4) 对用镍箔将包覆的压坯在真空度为3~5×10-3 Pa进行真空烧结，等真空烧结炉冷至室温时，出炉即可。
2.根据权利要求1所述的一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法，其特征在于：所述吸气合金的种类包括：
a) Zr-Al合金、Zr-Al-RE合金、Zr-Al-TE合金、Zr-Al-TE-RE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
b) Zr-C合金、Zr-C-RE合金、Zr-C-TE合金、Zr-C-TE-RE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
c) Zr-V-Fe合金、Zr-V-Fe-RE合金、Zr-V-Fe-TE合金、Zr-V-Fe-RE-TE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
d) Zr-Co合金、Zr-Co-RE合金、Zr-Co-TE合金、Zr-Co-RE-TE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Fe、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
e) Ti-Mo合金，Ti-Mo-RE合金、Ti-Mo-TE合金、Ti-Mo-RE-TE合金，其中TE包括过渡族元素Zr、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
f）Ti-Zr-V合金、Ti-Zr-V-RE合金、Ti-Zr-V-TE合金、Ti-Zr-V-TE-RE合金，其中TE包括过渡族元素Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir；
g）Zr-Co–Re（铼）合金、Zr-Co–Re--RE合金、Zr-Co –Re—RE-TE合金，其中TE包括过渡族元素Ti、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Ru、Pt、V、Cr、Nb、Mo、Tc、Rh、Hf、Ta、W、Os、Ir。
3.根据权利要求2所述的一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法，其特征在于：所述RE是稀土元素Y、Sc 、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。
4.根据权利要求1所述的一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法，其特征在于：所述吸气合金粉末在刚性模具中的成型压力为1~200 Mpa，同时保压1~30 s。
5.根据权利要求1所述的一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法，其特征在于：所述压坯相对密度为30~60 %。
6.根据权利要求1所述的一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法，其特征在于：所述镍薄的厚度0.005~0.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法，其特征在于：所述压坯的烧结工艺为在1000~1300 ℃下保温0.2~2 h。
8.根据权利要求1所述的一种纳米镍保护层吸气材料的制备方法，其特征在于：所述镍箔在高温烧结的时挥发出镍蒸汽，所述镍蒸汽沉积在压坯形成纳米镍薄层。
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