ITMI20120872A1 - Leghe getter non evaporabili particolarmente adatte per l'assorbimento di idrogeno e azoto - Google Patents
Leghe getter non evaporabili particolarmente adatte per l'assorbimento di idrogeno e azoto Download PDFInfo
- Publication number
- ITMI20120872A1 ITMI20120872A1 IT000872A ITMI20120872A ITMI20120872A1 IT MI20120872 A1 ITMI20120872 A1 IT MI20120872A1 IT 000872 A IT000872 A IT 000872A IT MI20120872 A ITMI20120872 A IT MI20120872A IT MI20120872 A1 ITMI20120872 A1 IT MI20120872A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- alloy
- getter
- hydrogen
- composition
- getter device
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 68
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 68
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims description 41
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 41
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 38
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical class [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 35
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 title claims description 21
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 19
- 229910000986 non-evaporable getter Inorganic materials 0.000 title claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 34
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 25
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004688 Ti-V Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010968 Ti—V Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction 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
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000028016 temperature homeostasis Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J7/00—Details not provided for in the preceding groups and common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J7/14—Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
- H01J7/18—Means for absorbing or adsorbing gas, e.g. by gettering
- H01J7/183—Composition or manufacture of getters
Description
LEGHE GETTER NON EVAPORABILI PARTICOLARMENTE ADATTE PER L'ASSORBIMENTO DI IDROGENO E AZOTO
La presente invenzione riguarda nuove leghe getter aventi una maggiore capacità per l'idrogeno e l'azoto, un nuovo metodo per l'assorbimento di idrogeno con dette leghe e dispositivi sensibili all'idrogeno che impiegano dette leghe per la rimozione dell’idrogeno.
Le leghe oggetto di questa invenzione sono particolarmente utili per tutte le applicazioni che richiedono assorbimento di quantità significative di idrogeno e azoto, anche se utilizzate ad alte temperature. L'utilizzo della lega getter ad alte temperature à ̈ importante poiché massimizza la capacità della lega rispetto ad altre impurità gassose, quali H2O, O2, CO, CO2, ma allo stesso tempo l'utilizzo della lega ad alte temperature influisce negativamente sulla capacità della lega rispetto alla rimozione dell'idrogeno, ed in alcuni casi la lega stessa può diventare una sorgente di contaminazione da idrogeno.
Tra le applicazioni più interessanti per questi nuovi materiali di assorbimento vi sono i collettori solari, con particolare riferimento ai tubi ricevitori che sono parte integrante di detti sistemi, le lampade per illuminazione, le pompe per vuoto e la purificazione dei gas.
L'utilizzo di materiali getter per la rimozione di idrogeno in queste applicazioni à ̈ già noto, ma le soluzioni attualmente sviluppate ed utilizzate non sono adatte a soddisfare i requisiti che sono imposti da continui sviluppi tecnologici che impongono limiti e vincoli sempre più rigidi.
In particolare, nel campo della concentrazione di energia solare (solitamente indicata con l'acronimo inglese CSP=Concentrating Solar Power) la presenza di idrogeno e azoto à ̈ dannosa. Anche nella nuova generazione di concentratori, i problemi della presenza di idrogeno e azoto con il conseguente decadimento dell'efficienza del collettore solare sono di particolare importanza. Un altro settore in cui à ̈ richiesta un'efficace rimozione dell’idrogeno à ̈ nelle lampade per illuminazione, con particolare riferimento alle lampade a scarica ad alta pressione e le lampade a mercurio a bassa pressione nelle quali la presenza non solo di idrogeno anche a bassi livelli ma anche di azoto diminuisce significativamente le prestazioni della lampada. Maggiori informazioni riguardanti i fenomeni di degrado possono essere reperite in EP 1704576 relativo a diversi materiali per l'assorbimento di idrogeno e azoto residui.
In questo particolare settore di applicazione à ̈ particolarmente importante non solo la capacità del materiale di assorbire efficacemente l’idrogeno ad alte temperature, ma per alcune lampade anche la bassa temperatura di attivazione del materiale per quanto riguarda l'assorbimento di altre specie gassose, rispetto alle tradizionali leghe getter non evaporabili.
Un altro settore di applicazione che può beneficiare dell'uso di leghe getter capaci di assorbimento di idrogeno ad alte temperature à ̈ quello delle pompe getter. Questo tipo di pompe à ̈ descritto in vari brevetti quali US 5324172 e US 6149392, come pure nella pubblicazione di brevetto internazionale WO 2010/105944, tutti a nome della richiedente. Essere in grado di utilizzare il materiale getter della pompa ad alta temperatura incrementa la sua prestazione in termini di capacità di assorbimento rispetto ad altri gas.
Un altro settore di applicazione che beneficia dai vantaggi di un materiale getter capace di assorbimento di idrogeno e azoto ad alta temperatura à ̈ la purificazione dei gas utilizzati nell'industria dei semiconduttori. Infatti, particolarmente quando sono richiesti flussi elevati, tipicamente superiori ad alcuni litri al minuto, il materiale getter deve lavorare ad alte temperature al fine di avere una sufficiente capacità di rimozione di contaminanti gassosi quali N2, H2O, O2, CH4, CO, CO2. Chiaramente questa condizione à ̈ sfavorevole per il contemporaneo assorbimento di idrogeno e azoto, pertanto sono state implementate delle soluzioni per il funzionamento del sistema di purificazione con un gradiente di temperatura. Tipicamente, la porzione inferiore della cartuccia contenente il materiale getter viene raffreddata o comunque viene fatta lavorare a temperature inferiori alla porzione superiore, al fine di favorire l'assorbimento di idrogeno. Questo tipo di soluzione à ̈ descritta in US 5238469.
Due delle soluzioni più efficienti per la rimozione di idrogeno sono descritte in EP 0869195 e nella pubblicazione di brevetto internazionale WO 2010/105945, entrambi a nome della richiedente. La prima soluzione fa uso di leghe di zirconio-cobalto-terre rare in cui le terre rare possono essere un massimo del 10% e sono scelte tra yttrio, lantanio e altre terre rare. In particolare, la lega avente le seguenti percentuali in peso: Zr 80,8%-Co 14,2% e terre rare 5%, commercializzata dalla richiedente con il nome St 787®, à ̈ stata particolarmente apprezzata. Invece, la seconda soluzione utilizza leghe a base di yttrio al fine di massimizzare la quantità rimovibile di idrogeno anche a temperature superiori a 200°C, ma le loro proprietà di assorbimento irreversibile del gas sono essenzialmente limitate rispetto alle necessità di molte applicazioni che richiedono condizioni di vuoto.
Una particolare soluzione, utile per l'assorbimento rapido di idrogeno e altri gas indesiderati quali CO, N2e O2, à ̈ descritta in US 4360445, ma la lega zirconio-vanadioferro stabilizzata per l'ossigeno descritta in esso può essere utilizzata con successo solo in un particolare intervallo di temperature (cioà ̈ da -196°C a 200°C) che limita il suo campo di possibile applicazione.
Pertanto le migliorate caratteristiche rispetto all'idrogeno e all'azoto delle leghe secondo la presente invenzione sono da intendersi e valutarsi in un doppio possibile significato, ovvero una incrementata capacità complessiva per H2(con bassa pressione di equilibrio dell’idrogeno) pur mantenendo le precedenti proprietà presenti quando le leghe sono utilizzate a bassa temperatura (ambiente) anche quando esse sono utilizzate ad alta temperatura (200°C o più). Per le leghe più interessanti tra quelle secondo la presente invenzione, entrambe queste proprietà dovrebbero essere considerate ed associate con un'inaspettata migliorata prestazione di assorbimento rispetto a N2quando lavorano ad alta temperatura.
Pertanto lo scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire dispositivi getter basati sull'utilizzo di un nuovo materiale getter non evaporabile in grado di superare gli svantaggi della tecnica nota, in particolare un materiale in grado di avere una minore pressione di equilibrio di H2ad alta temperatura e allo stesso tempo migliorate proprietà di assorbimento verso N2. Inoltre, l’efficace composizione di questi materiali può essere selezionata nell'intervallo rivendicato al fine di avere differenti proprietà relative di assorbimento di H2rispetto a N2, permettendo una efficace ottimizzazione delle condizioni di vuoto secondo il gas da rimuovere e pertanto in un'ampia varietà di possibili sistemi o dispositivi.
Questi scopi sono conseguiti da un dispositivo getter contenente polvere di una lega getter non evaporabile, detta lega getter non evaporabile comprendendo come elementi di composizione zirconio, vanadio e titanio ed avendo una composizione atomica percentuale di detti elementi che può variare all'interno dei seguenti intervalli:
a. zirconio dal 42 all'85%
b. vanadio dall'8 al 50%
c. titanio dal 5 al 30%
Opzionalmente, la composizione della lega getter non evaporabile può comprendere inoltre come elementi di composizione uno o più metalli scelti dal gruppo consistente in ferro, cromo, manganese, cobalto, nichel e alluminio in una percentuale atomica complessiva preferibilmente compresa tra 0,1 e 5%, sebbene per l'alluminio una quantità fino al 10% possa essere accettata. Per di più, quantitativi minori di altri elementi chimici possono essere presenti nella composizione della lega se la loro percentuale complessiva à ̈ inferiore all'1% rispetto al totale della composizione della lega.
Questi ed altri vantaggi e caratteristiche delle leghe e dei dispositivi secondo la presente invenzione saranno chiari all'esperto del ramo dalla seguente dettagliata descrizione di alcune loro forme realizzative, con riferimento agli annessi disegni in cui:
Fig.1 mostra le composizioni secondo la presente invenzione rappresentandole in un diagramma ternario per il sistema Zr-Ti-V; l'interesse à ̈ concentrato sulle composizioni contenute all'interno del poligono disegnato in linea continua;
le Figg.2-4 mostrano dispositivi fatti con un singolo corpo in lega secondo diverse forme realizzative;
le Figg.5-8 mostrano altri dispositivi getter basati su polveri di lega secondo la presente invenzione; e
le Figg.9-11 mostrano i diagrammi ternari Zr-Ti-V di tre tipi di composizioni preferite per specifiche applicazioni, detti tipi essendo rappresentati da un poligono più piccolo disegnato in linea continua all'interno del poligono più grande disegnato in linea tratteggiata che rappresenta le composizioni della presente invenzione.
Le figure 2 e 3 mostrano, rispettivamente, un cilindro 20 ed una tavola 30 realizzati tagliando una lamiera di lega di adeguato spessore oppure ottenuti mediante compressione di polveri di lega. Per il loro impiego pratico i dispositivi devono essere posizionati in una posizione fissa nel contenitore che deve essere mantenuto privo di idrogeno. I dispositivi 20 e 30 possono essere fissati direttamente ad una superficie interna del contenitore, ad esempio mediante saldatura a punti quando tale superficie à ̈ fatta di metallo. In alternativa, i dispositivi 20 e 30 possono essere posizionati nel contenitore mediante opportuni supporti, ed il montaggio sul supporto può essere eseguito mediante saldatura o compressione meccanica.
La figura 4 mostra un'altra possibile forma realizzativa di un dispositivo getter 40, nel quale viene utilizzato un corpo discreto di una lega secondo l'invenzione, particolarmente per quelle leghe aventi caratteristiche di elevata plasticità . In questo caso la lega à ̈ prodotta nella forma di un nastro dal quale viene tagliato un pezzo 41 avente una misura desiderata, ed il pezzo 41 viene piegato nella sua porzione 42 attorno ad un supporto 43 a forma di filo metallico. Il supporto 43 può essere diritto ma à ̈ preferibilmente provvisto di curve 44, 44’, 44†che aiutano il posizionamento del pezzo 41, la cui sagomatura può essere mantenuta mediante uno o più punti di saldatura (non mostrati nella figura) nella zona di sovrapposizione 45, sebbene una semplice compressione durante la piegatura attorno al supporto 43 possa essere sufficiente considerando la plasticità di queste leghe.
In alternativa, altri dispositivi getter secondo l'invenzione possono essere prodotti utilizzando polveri delle leghe. Nel caso che vengano utilizzate le polveri, queste hanno preferibilmente una dimensione delle particelle inferiore a 500 Î1⁄4m, e ancora più preferibilmente compresa tra 0 e 125 Î1⁄4m.
La figura 5 mostra una vista con una parte rimossa di un dispositivo 50, avente la forma di una pastiglia 51 con un supporto 52 inserito in essa; un tale dispositivo può essere realizzato ad esempio mediante compressione di polveri in uno stampo, avendo preparato il supporto 52 nello stampo prima di versarvi la polvere. In alternativa, il supporto 52 può essere saldato alla pastiglia 51.
La figura 6 mostra un dispositivo 60 formato da polveri di una lega 61 secondo l'invenzione pressate in un contenitore metallico 62; il dispositivo 60 può essere fissato ad un supporto (non mostrato nella figura) ad esempio saldando ad esso il contenitore 62.
Infine, le figure 7 e 8 mostrano un altro tipo di dispositivo comprendente un supporto 70 ricavato a partire da una lamiera metallica 71 con una depressione 72 ottenuta premendo la lamiera 71 in un adeguato stampo. La maggior parte del fondo della depressione 72 viene poi rimossa mediante taglio, ottenendo un foro 73, ed il supporto 70 viene mantenuto nello stampo di pressatura in modo che la depressione 72 possa essere riempita con polveri di lega che sono poi premute in situ ottenendo così il dispositivo 80 (visto nella sezione presa lungo la linea A-A' di figura 7) nel quale il pacchetto di polveri 81 presenta due superfici esposte, 82 e 83, per l'assorbimento di gas.
In tutti i dispositivi secondo l'invenzione i supporti, contenitori e qualsiasi altra parte metallica che non à ̈ formata di una lega secondo l'invenzione à ̈ fatta di metalli aventi una bassa pressione di vapore, quali tungsteno, tantalio, niobio, molibdeno, nichel, ferro nichelato o acciaio al fine di impedire a queste parti di evaporare a causa delle elevate temperature di funzionamento alle quali detti dispositivi sono esposti.
Le leghe utili per i dispositivi getter secondo l'invenzione possono essere prodotte fondendo gli elementi puri, preferibilmente in polvere o in pezzi, al fine di ottenere i desiderati rapporti atomici. La fusione deve essere eseguita in atmosfera controllata, ad esempio sotto vuoto o gas inerte (si preferisce l’argon), al fine di evitare l'ossidazione della lega che si sta preparando.
Anche la sinterizzazione o sinterizzazione ad alta pressione delle polveri può essere utilizzata per formare molte forme diverse quali dischi, barre, anelli, etc. delle leghe getter non evaporabili della presente invenzione, ad esempio da impiegare nelle pompe getter. In una possibile forma realizzativa della presente invenzione, inoltre, prodotti sinterizzati possono essere ottenuti impiegando miscele di polveri di lega getter avente una composizione secondo la rivendicazione 1 eventualmente miscelata con polveri metalliche quali, ad esempio, titanio, zirconio, acciaio inossidabile, nichel o loro miscele, per ottenere elementi getter, solitamente nella forma di barre, dischi o forme analoghe pure descritte ad esempio in EP 0719609.
Gli inventori hanno scoperto che i dispositivi getter secondo la presente invenzione sono particolarmente vantaggiosi per alcune applicazioni, a causa di alcuni vincoli o particolari caratteristiche che sono richiesti.
In particolare, nel caso di un sistema di concentrazione dell'energia solare si preferisce impiegare leghe che sono in grado di assorbire idrogeno anche alla temperatura di funzionamento relativamente alta di 200°C. In questo tipo di applicazione le leghe preferite sono quelle con una percentuale atomica di vanadio compresa tra l'8 e il 23% rispetto al totale della composizione della lega (Fig.9).
Sebbene l'impiego di leghe con una percentuale atomica di vanadio compresa tra il 28 e il 30% rispetto al totale della composizione della lega (Fig.10) sia particolarmente vantaggioso nel caso delle lampade, gli inventori hanno anche notato che dette leghe possono essere utili sia per aiutare il procedimento di spurgo della lampada nella rimozione dell'aria residua nel bulbo alla fine della produzione e per mantenere una bassa pressione durante la vita della lampada assorbendo l'idrogeno e il vapore acqueo che solitamente vengono rilasciati nelle condizioni di funzionamento. Inoltre queste leghe possono essere una buona soluzione per ritardare l’indesiderato incremento di pressione relativo alla possibile presenza di una perdita nella struttura della lampada.
Nel settore della purificazione di gas questi materiali sono tipicamente ospitati all'interno di un contenitore idoneo avente un ingresso, un'uscita e mezzi di termoregolazione. Nel caso della rimozione di impurità da un flusso di argon, le leghe preferite sono quelle con una percentuale atomica di vanadio compresa tra il 37 e il 47% rispetto al totale della composizione della lega (Fig.11).
Nel settore delle pompe getter, il requisito à ̈ l'assorbimento di idrogeno in modo efficace funzionando ad elevate temperature, ad esempio a 200°C, in modo tale che il materiale getter sia in grado di assorbire efficacemente le altre impurità gassose eventualmente presenti nella camera che deve essere evacuata. In questo caso, tutte le leghe che sono oggetto della presente invenzione hanno caratteristiche che sono vantaggiose in questa applicazione, cosicché quelle aventi maggiore affinità verso le impurità gassose alle elevate temperature sono particolarmente apprezzate. Le leghe preferite sono pertanto quelle con una percentuale atomica di vanadio compresa tra il 37 e il 47% rispetto al totale della composizione della lega (Fig.11).
In un suo secondo aspetto, l'invenzione consiste nell'impiego di un dispositivo getter come sopra descritto per la rimozione di idrogeno e azoto. Ad esempio, detto impiego può essere diretto alla rimozione di idrogeno e azoto da un sistema o dispositivo chiuso comprendente o contenente sostanze o elementi strutturali che sono sensibili alla presenza di detti gas. In alternativa, detto impiego può essere diretto alla rimozione di idrogeno e azoto da flussi gassosi utilizzati in procedimenti produttivi che impiegano sostanze o elementi strutturali che sono sensibili alla presenza di detti gas. L’idrogeno e l’azoto influiscono negativamente sulle caratteristiche o prestazioni del dispositivo e detto effetto indesiderato viene evitato o limitato mediante almeno un dispositivo getter contenente una lega getter non evaporabile comprendente come elementi di composizione zirconio, vanadio e titanio ed avente una composizione atomica percentuale di detti elementi che può variare all'interno dei seguenti intervalli:
a. zirconio dal 42 all'85%
b. vanadio dall'8 al 50%
c. titanio dal 5 al 30%
L'impiego secondo l'invenzione trova applicazione utilizzando la lega getter nella forma di polvere, di polveri pressate in pastiglie, laminate su opportune lamiere metalliche oppure posizionate all'interno di adeguati contenitori, possibili varianti essendo ben note all'esperto del ramo. In alternativa, l'impiego secondo l'invenzione può trovare applicazione utilizzando la lega getter nella forma di polveri sinterizzate (o sinterizzate ad alta pressione), eventualmente miscelate con polveri metalliche quali, ad esempio, titanio o zirconio o loro miscele.
Le precedenti considerazioni sul posizionamento del materiale getter secondo la presente invenzione sono di carattere generale e sono idonee per il suo impiego indipendentemente dal modo di utilizzo del materiale o dalla particolare struttura del suo contenitore.
In un suo terzo aspetto, l'invenzione consiste in un dispositivo sensibile all'idrogeno nel quale l'idrogeno e l'azoto vengono rimossi mediante un dispositivo getter basato su una lega getter non evaporabile comprendente come elementi di composizione zirconio, vanadio e titanio ed avente una composizione atomica percentuale di detti elementi che può variare all'interno dei seguenti intervalli:
a. zirconio dal 42 all'85%
b. vanadio dall'8 al 50%
c. titanio dal 5 al 30%
Esempi non limitativi di dispositivi sensibili all'idrogeno che possono ottenere particolari benefici nell'impiego dei suddetti dispositivi getter sono ricevitori solari, thermos, linee di flusso termoisolate (ad esempio per iniezione di vapore), tubi elettronici, dewar, etc.
Lingotti policristallini possono essere preparati mediante fusione ad arco di appropriate miscele di elementi costituenti ad elevata purezza in una atmosfera di argon. Il lingotto può poi essere macinato in un mulino a sfere in un contenitore di acciaio inossidabile in atmosfera di argon e successivamente setacciato fino ad una polvere finale solitamente di dimensione particellare inferiore a 125 Î1⁄4m.
L'invenzione sarà ulteriormente illustrata mediante il seguente esempio. Questo esempio non limitativo illustra alcune forme realizzative che sono destinate ad insegnare all’esperto del ramo come mettere in pratica l'invenzione.
Esempio 1
150 mg di ciascuna lega elencata nella tabella 1 (vedi sotto) sono stati pressati in contenitori anulari al fine di ottenere i campioni indicati come campioni A, B, C (secondo la presente invenzione) ed i riferimenti 1, 2 e 3. Essi sono stati confrontati nella loro prestazione di assorbimento rispetto a idrogeno e azoto.
Il test per la valutazione della capacità di assorbimento di N2viene eseguito su un banco a vuoto spinto. Il campione di getter viene montato all'interno di un’ampolla ed un manometro permette di misurare la pressione sul campione, mentre un altro manometro permette di misurare la pressione a monte di una conduttanza disposta tra i due misuratori. Il getter viene attivato con un forno a radiofrequenza a 400°C per 60 minuti, dopodiché viene raffreddato e mantenuto a 200°C. Un flusso di N2viene fatto passare sul getter attraverso la conduttanza nota, mantenendo una pressione costante di 10<-5>torr. Misurando la pressione prima e dopo la conduttanza ed integrando la variazione di pressione nel tempo, à ̈ possibile calcolare la velocità di pompaggio e la quantità assorbita del getter. I dati registrati sono stati riportati nella tabella 1.
Il test per la misurazione delle isoterme di equilibrio dell’H2à ̈ stato eseguito su un banco a vuoto spinto costruito con un volume campione ed un volume di carico, separati da una valvola. Il campione di getter, montato in un'ampolla nel volume campione, viene attivato con un forno a radiofrequenza a 700°C per 60 minuti, poi il campione viene raffreddato e mantenuto a 200°C. Dopo aver isolato il sistema dalle pompe, il getter viene esposto a diverse dosi di H2dal volume di carico. Dopo l'assorbimento di ciascuna dose, la pressione di equilibrio viene registrata. I dati ottenuti rappresentano le isoterme della pressione di equilibrio dell’H2rispetto alla concentrazione di idrogeno, la capacità finale ad una pressione fissata à ̈ stata calcolata e riportata nella tabella 1.
Tabella 1
<Zr>Ti V Co terre
Campione rare capacità N2capacità H2
(at.%)(at.%) (at.%) (at.%) (at.%) Torr cc/g Torr L/g campione A 43 14 43<- ->3206 135campione B62 9 29 - - 482 156campione C69 8 23 - - 70 160rif. 129 14 58 - - 9 80rif. 237 18 45 - - 37 18rif. 381 - - 14 5 2 97
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo getter contenente polveri di lega getter non evaporabile avente alta efficienza di assorbimento di gas, particolarmente per idrogeno e azoto, caratterizzato dal fatto che dette polveri di lega comprendono come elementi di composizione zirconio, vanadio e titanio ed hanno una composizione atomica percentuale di detti elementi che può variare all'interno dei seguenti intervalli: a. zirconio dal 42 all'85% b. vanadio dall'8 al 50% c. titanio dal 5 al 30% 2. Dispositivo getter secondo la rivendicazione 1, in cui la percentuale atomica di vanadio à ̈ compresa tra il 37 e il 47% rispetto al totale della composizione della lega. 3. Dispositivo getter secondo la rivendicazione 1, in cui la percentuale atomica di vanadio à ̈ compresa tra il 28 e il 30% rispetto al totale della composizione della lega. 4. Dispositivo getter secondo la rivendicazione 1, in cui la percentuale atomica di vanadio à ̈ compresa tra l’8 e il 23% rispetto al totale della composizione della lega. 5. Dispositivo getter secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta lega comprende inoltre nella sua composizione uno o più elementi aggiuntivi scelti dal gruppo consistente in ferro, cromo, manganese, cobalto o nichel in una percentuale atomica complessiva di composizione compresa tra 0,1 e 5%. 6. Dispositivo getter secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui detta lega comprende inoltre nella sua composizione alluminio come elemento aggiuntivo in una percentuale atomica di composizione compresa tra 0,1 e 10%. 7. Dispositivo getter secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui dette polveri di lega getter sono miscelate con polveri metalliche, dette polveri metalliche essendo preferibilmente scelte tra titanio, zirconio, acciaio inossidabile, nichel o loro miscele. 8. Dispositivo getter secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui dette polveri di lega hanno una dimensione particellare minore di 500 Î1⁄4m, preferibilmente compresa tra 0 e 125 Î1⁄4m. 9. Uso di un dispositivo getter secondo una delle rivendicazioni precedenti per la rimozione di idrogeno e azoto. 10. Dispositivo sensibile all'idrogeno contenente un dispositivo getter secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8.
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000872A ITMI20120872A1 (it) | 2012-05-21 | 2012-05-21 | Leghe getter non evaporabili particolarmente adatte per l'assorbimento di idrogeno e azoto |
| ES13730355.8T ES2526545T3 (es) | 2012-05-21 | 2013-05-13 | Aleaciones getter no evaporables particularmente adecuadas para la sorción de hidrógeno y nitrógeno |
| PCT/IB2013/053874 WO2013175340A1 (en) | 2012-05-21 | 2013-05-13 | Non-evaporable getter alloys particularly suitable for hydrogen and nitrogen sorption |
| KR1020147032444A KR101564871B1 (ko) | 2012-05-21 | 2013-05-13 | 수소 및 질소 흡착에 특히 적절한 비-증발형 게터 합금 |
| EP13730355.8A EP2745305B1 (en) | 2012-05-21 | 2013-05-13 | Non-evaporable getter alloys particularly suitable for hydrogen and nitrogen sorption |
| JP2015513308A JP5826970B2 (ja) | 2012-05-21 | 2013-05-13 | 水素および窒素の吸着に特に適する不揮発性ゲッター合金 |
| MYPI2014703425A MY163229A (en) | 2012-05-21 | 2013-05-13 | Non-evaporable getter alloys particularly suitable for hydrogen and nitrogen sorption |
| CN201380026235.1A CN104335316B (zh) | 2012-05-21 | 2013-05-13 | 特别适用于氢和氮吸附的非蒸发性吸气剂合金 |
| US14/348,350 US8961816B2 (en) | 2012-05-21 | 2013-05-13 | Non-evaporable getter alloys particularly suitable for hydrogen and nitrogen sorption |
| TW102117538A TWI600464B (zh) | 2012-05-21 | 2013-05-17 | 特別適合吸著氫和氮的非可蒸發性吸氣劑合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000872A ITMI20120872A1 (it) | 2012-05-21 | 2012-05-21 | Leghe getter non evaporabili particolarmente adatte per l'assorbimento di idrogeno e azoto |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITMI20120872A1 true ITMI20120872A1 (it) | 2013-11-22 |
Family
ID=46548646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000872A ITMI20120872A1 (it) | 2012-05-21 | 2012-05-21 | Leghe getter non evaporabili particolarmente adatte per l'assorbimento di idrogeno e azoto |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8961816B2 (it) |
| EP (1) | EP2745305B1 (it) |
| JP (1) | JP5826970B2 (it) |
| KR (1) | KR101564871B1 (it) |
| CN (1) | CN104335316B (it) |
| ES (1) | ES2526545T3 (it) |
| IT (1) | ITMI20120872A1 (it) |
| MY (1) | MY163229A (it) |
| TW (1) | TWI600464B (it) |
| WO (1) | WO2013175340A1 (it) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITMI20122092A1 (it) * | 2012-12-10 | 2014-06-11 | Getters Spa | Leghe getter non evaporabili riattivabili dopo l'esposizione a gas reattivi |
| ITMI20131921A1 (it) | 2013-11-20 | 2015-05-21 | Getters Spa | Leghe getter non evaporabili particolarmente adatte per l'assorbimento di idrogeno e monossido di carbonio |
| KR102154893B1 (ko) | 2014-06-26 | 2020-09-11 | 사에스 게터스 에스.페.아. | 게터 펌핑 시스템 |
| ITUA20163861A1 (it) * | 2016-05-27 | 2017-11-27 | Getters Spa | Non-evaporable getter alloys particularly suitable for hydrogen and carbon monoxide sorption |
| CN108149069A (zh) * | 2016-12-02 | 2018-06-12 | 北京有色金属研究总院 | 一种吸气合金材料及其应用 |
| CN108411142A (zh) * | 2018-04-22 | 2018-08-17 | 雷春生 | 一种自激活吸气剂的制备方法 |
| CN112410639A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-02-26 | 北京赛博泰科科技有限公司 | 一种非蒸散型低温激活宽程工作吸气合金及其制备方法 |
| CN113136504B (zh) * | 2021-04-24 | 2022-07-19 | 杨阳 | 吸气合金及其应用、吸气靶材及吸气薄膜 |
| CN114150202A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-03-08 | 南京恩瑞科技有限公司 | 一种五元钛合金非蒸散型吸气剂的制备方法 |
| CN114934205B (zh) * | 2022-05-24 | 2023-05-05 | 西北工业大学 | 一种镍基高温合金高纯净度化的熔炼方法 |
| WO2024028240A1 (en) | 2022-08-01 | 2024-02-08 | Saes Getters S.P.A. | Snap-on getter pump assembly and its use |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5814241A (en) * | 1994-12-29 | 1998-09-29 | Tovarischetstvo S Organichennoi Otvetstvennostju "Tekhnovakt" | Non-vaporizing getter and method of obtaining the same |
| WO1998043763A1 (en) * | 1997-03-28 | 1998-10-08 | Tovarischestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostju 'tekhnovak+' | A method for producing a non-evaporable getter and a getter produced by said method |
| US20040253476A1 (en) * | 2003-06-11 | 2004-12-16 | Andrea Conte | Multilayer getter structures and methods for making same |
| US20050169766A1 (en) * | 2002-09-13 | 2005-08-04 | Saes Getters S.P.A. | Getter compositions reactivatable at low temperature after exposure to reactive gases at higher temperature |
| EP2071188A1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-17 | VARIAN S.p.A. | Device for the deposition of non-evaporable getters (NEGs) and method of deposition using said device |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3666429A (en) * | 1969-09-29 | 1972-05-30 | Xerox Corp | Metallized and brazed ceramics |
| US3740830A (en) * | 1969-09-29 | 1973-06-26 | Xerox Corp | Brazing ceramics |
| US4360445A (en) | 1981-06-16 | 1982-11-23 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Oxygen stabilized zirconium-vanadium-iron alloy |
| US4849205A (en) * | 1987-11-17 | 1989-07-18 | Kuochih Hong | Hydrogen storage hydride electrode materials |
| CN1015645B (zh) * | 1989-09-07 | 1992-02-26 | 安守环 | 非蒸散型低温激活吸气剂及其制造工艺 |
| US5238756A (en) * | 1990-04-26 | 1993-08-24 | Ovonic Battery Company | Electrode alloy having decreased hydrogen overpressure and/or low self-discharge |
| US5238469A (en) | 1992-04-02 | 1993-08-24 | Saes Pure Gas, Inc. | Method and apparatus for removing residual hydrogen from a purified gas |
| IT1255438B (it) | 1992-07-17 | 1995-10-31 | Getters Spa | Pompa getter non evaporabile |
| TW287117B (it) | 1994-12-02 | 1996-10-01 | Getters Spa | |
| DE19630531C2 (de) * | 1996-07-29 | 1998-08-20 | Georg Wiegner | Spender zum Austragen eines fließfähigen Mediums |
| US6673400B1 (en) * | 1996-10-15 | 2004-01-06 | Texas Instruments Incorporated | Hydrogen gettering system |
| IT1290451B1 (it) | 1997-04-03 | 1998-12-03 | Getters Spa | Leghe getter non evaporabili |
| IT1295340B1 (it) | 1997-10-15 | 1999-05-12 | Getters Spa | Pompa getter ad elevata velocita' di assorbimento di gas |
| US7045958B2 (en) * | 2003-04-14 | 2006-05-16 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Vacuum device having a getter |
| US6988924B2 (en) * | 2003-04-14 | 2006-01-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of making a getter structure |
| US7508132B2 (en) * | 2003-10-20 | 2009-03-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Device having a getter structure and a photomask |
| US20050085053A1 (en) * | 2003-10-20 | 2005-04-21 | Chien-Hua Chen | Method of activating a getter structure |
| ATE467228T1 (de) | 2004-01-05 | 2010-05-15 | Koninkl Philips Electronics Nv | Herstellungsverfahren einer kompakten hochdruck- entladungslampe |
| WO2007000310A1 (en) * | 2005-06-27 | 2007-01-04 | K.U.Leuven Research & Development | Process for producing sintered porous materials |
| GB0523838D0 (en) * | 2005-11-23 | 2006-01-04 | Oxford Instr Analytical Ltd | X-Ray detector and method |
| US20090001537A1 (en) * | 2007-06-27 | 2009-01-01 | Innovative Micro Technology | Gettering material for encapsulated microdevices and method of manufacture |
| ITMI20090402A1 (it) | 2009-03-17 | 2010-09-18 | Getters Spa | Sistema di pompaggio combinato comprendente una pompa getter ed una pompa ionica |
| ITMI20090410A1 (it) | 2009-03-18 | 2010-09-19 | Getters Spa | Leghe getter non evaporabili adatte particolarmente per l'assorbimento di idrogeno |
-
2012
- 2012-05-21 IT IT000872A patent/ITMI20120872A1/it unknown
-
2013
- 2013-05-13 MY MYPI2014703425A patent/MY163229A/en unknown
- 2013-05-13 ES ES13730355.8T patent/ES2526545T3/es active Active
- 2013-05-13 US US14/348,350 patent/US8961816B2/en active Active
- 2013-05-13 WO PCT/IB2013/053874 patent/WO2013175340A1/en active Application Filing
- 2013-05-13 EP EP13730355.8A patent/EP2745305B1/en active Active
- 2013-05-13 CN CN201380026235.1A patent/CN104335316B/zh active Active
- 2013-05-13 JP JP2015513308A patent/JP5826970B2/ja active Active
- 2013-05-13 KR KR1020147032444A patent/KR101564871B1/ko active IP Right Grant
- 2013-05-17 TW TW102117538A patent/TWI600464B/zh active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5814241A (en) * | 1994-12-29 | 1998-09-29 | Tovarischetstvo S Organichennoi Otvetstvennostju "Tekhnovakt" | Non-vaporizing getter and method of obtaining the same |
| WO1998043763A1 (en) * | 1997-03-28 | 1998-10-08 | Tovarischestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostju 'tekhnovak+' | A method for producing a non-evaporable getter and a getter produced by said method |
| US20050169766A1 (en) * | 2002-09-13 | 2005-08-04 | Saes Getters S.P.A. | Getter compositions reactivatable at low temperature after exposure to reactive gases at higher temperature |
| US20040253476A1 (en) * | 2003-06-11 | 2004-12-16 | Andrea Conte | Multilayer getter structures and methods for making same |
| EP2071188A1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-17 | VARIAN S.p.A. | Device for the deposition of non-evaporable getters (NEGs) and method of deposition using said device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104335316A (zh) | 2015-02-04 |
| CN104335316B (zh) | 2016-12-07 |
| EP2745305A1 (en) | 2014-06-25 |
| US8961816B2 (en) | 2015-02-24 |
| TWI600464B (zh) | 2017-10-01 |
| US20140252266A1 (en) | 2014-09-11 |
| KR20140137466A (ko) | 2014-12-02 |
| JP5826970B2 (ja) | 2015-12-02 |
| MY163229A (en) | 2017-08-30 |
| TW201406447A (zh) | 2014-02-16 |
| WO2013175340A1 (en) | 2013-11-28 |
| KR101564871B1 (ko) | 2015-10-30 |
| ES2526545T3 (es) | 2015-01-13 |
| EP2745305B1 (en) | 2014-11-19 |
| JP2015525285A (ja) | 2015-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ITMI20120872A1 (it) | Leghe getter non evaporabili particolarmente adatte per l'assorbimento di idrogeno e azoto | |
| ITMI20131921A1 (it) | Leghe getter non evaporabili particolarmente adatte per l'assorbimento di idrogeno e monossido di carbonio | |
| ITMI970769A1 (it) | Leghe getter non evaporabili | |
| RU2260069C2 (ru) | Неиспаряемые геттерные сплавы | |
| CN101068942B (zh) | 用于氢气吸附的非蒸散型吸气剂合金 | |
| ITMI20090410A1 (it) | Leghe getter non evaporabili adatte particolarmente per l'assorbimento di idrogeno | |
| ITMI20111870A1 (it) | Composizioni di getter non evaporabili che possono essere riattivate a bassa temperatura dopo l'esposizione a gas reattivi ad una temperatura maggiore | |
| AU2007262337A1 (en) | Non-evaporable getter alloys based on yttrium for hydrogen sorption | |
| ES2735827T3 (es) | Aleaciones getter no evaporables particularmente adecuadas para la sorción de hidrógeno y monóxido de carbono | |
| ITMI20000475A1 (it) | Materiali compositi capaci di assorbire idrogeno indipendentemente datrattamenti di attivazione e metodi per la loro produzione | |
| ITMI991241A1 (it) | Materiali compositi capaci di assorbire idrogeno indipendente da trattamenti di attivazione e metodi per la loro produzione |