JP2001050160A - ゲッターおよびその製造方法 - Google Patents
ゲッターおよびその製造方法Info
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Abstract
で安全に製造可能な非蒸発型ゲッターおよびその製造方
法を提供する。 【解決手段】 純度90%以上のジルコニウムまたはチ
タンを水素化粉砕し、さらに微粉砕して得た粉末を圧縮
成形または焼結する。成形後に、脱水素を行なってもよ
い。
Description
造や、真空管やランプ類の製造、希ガス精製、素粒子分
析用加速器の真空維持等の分野に使用される非蒸発型ゲ
ッターおよびその製造方法に関する。
〜900℃で活性化する高温活性化ゲッターと、それ以
下で活性化する低温活性化ゲッターとがある。低温活性
化ゲッターは、金属魔法瓶等の製造で加熱炉の温度を高
くする必要がなく、ステンレスの鋭敏化温度以下で排気
処理できることから、注目されている。このような非蒸
発型の低温活性化ゲッターの製造方法としては、特許第
2649245号のバナジウムと、鉄,ニッケル,マン
ガンおよびアルミニウムのうち1種以上と、ジルコニウ
ムとからなる固体合金体を水素化粉砕するゲッターの製
造方法が知られている。また、特開平10−32493
7号公報には、ジルコニウムと、コバルトと、イットリ
ウム、ランタンまたは希土類元素のうちから選択される
1種ないし複数に成分を含む低温活性型ゲッターが記載
されている。
はいずれも、合金を用いるため、前処理を必要とするこ
とから、製造工程が複雑で、ゲッター価格が高価にな
る。また、バナジウムは人体に有毒であり、希土類は反
応性が高く、るつぼ等の容器を浸食するために、危険で
ある。
たもので、製造工程が飛躍的に簡便化され、非常に安価
で安全に製造可能な非蒸発型ゲッターおよびその製造方
法を提供することを課題とするものである。
や純チタンを所謂低温活性型ゲッターとする考えはなか
った。これは、純ジルコニウムや純チタンの活性化に必
要な温度が900℃前後であり、到達真空度が低く(劣
る)、吸着速度および吸着量が低いと考えられていたか
らである。しかし、このような従来の考えは、本発明者
らの研究の結果、誤認に基づくものであることが判明し
た。これは、従来、「活性化」の概念の把握が未熟であ
り、現在までほどんど再考されてこなかったことに起因
している。
0%以上のジルコニウムまたはチタンを水素化粉砕して
なるものである。ここで、水素は、10000ppm以
上含有することが好ましい。
0%以上のジルコニウムまたはチタンを水素化粉砕した
後、脱水素してなるものである。ここで、水素は、10
0ppm以上含有することが好ましい。
%であることが好ましい。
は、純度90%以上のジルコニウムまたはチタンを水素
化粉砕し、さらに微粉砕して得た粉末を成形することを
特徴とするものである。ここで、前記水素は、1000
0ppm以上であることが好ましい。
は、前記成形の後に脱水素し、100ppm以上の水素
を含有するようにしたことを特徴とするものである。
%であることが好ましい。また、前記粉末の粒度が30
〜250メッシュであることが好ましい。さらに、ジル
コニウムまたはチタンの成形後のかさ比重がそれぞれ、
4から5、2.5から4であることが好ましい。
する魔法瓶の製造方法としては、純度90%以上のジル
コニウムまたはチタンを水素化粉砕してなるゲッター
を、内瓶と外瓶の間の真空にすべき空間内に設置して該
空間を排気した後、前記ゲッターの脱水素を行なうとと
もに該ゲッターを活性化させた状態で、前記空間を封じ
ることが好ましい。
する魔法瓶の製造方法としては、純度90%以上のジル
コニウムまたはチタンを水素化粉砕した後、脱水素して
なるゲッターを、内瓶と外瓶の間の真空にすべき空間内
に設置して該空間を排気した後、前記ゲッターを活性化
させた状態で、前記空間を封じることが好ましい。
図面に従って説明する。
るゲッターは、純度90%以上、好ましくは99%以
上、のジルコニウムまたはチタンを水素化粉砕し、水素
を10000ppm以上含有する。
は、純度90%以上、好ましくは99%以上、のジルコ
ニウムまたはチタンを水素化粉砕した後、脱水素して、
水素を100ppm以上含有する。
形態にかかるゲッターの製造方法は、図1(A)に示す
ように、純度90%以上、好ましくは99%のジルコニ
ウムまたはチタン(以下、これらをまとめて単にジルコ
ニウムという。)の隗を水素化する工程と、水素化され
たジルコニウム隗を微粉砕する工程と、微粉砕されたジ
ルコニウムを成形する工程とからなる。
工程に先だつ前処理は特に行う必要はない。水素化工程
では、ジルコニウム塊を容器に入れて密閉し、該容器内
にアルゴンやヘリウム等の不活性ガスをパージするか真
空ポンプで排気することによって内部の空気を排出す
る。次に、1kgf/cm2の水素を容器に導入し、7
00℃の雰囲気で1時間維持して、ジルコニウム塊に水
素を約2%吸蔵させる。この水素化工程により、ジルコ
ニウム塊は微粉状態とはならないが、クラックが入る程
度に粉砕される。
ム塊を、スタンプミルやボールミル等の機械的手段によ
り、ArやHe等の不活性ガス雰囲気下で微粉砕し、粉
末の粒度を30〜250メッシュとする。30メッシュ
以下では、粉の流動性が悪く、成形が困難になり、25
0メッシュ以上では、比表面積が小さくなり、ゲッター
性能が著しく低下するからである。
粉に潤骨材として炭素を0.5〜1.0%添加し、所望
形状のダイ中でプレスしたり、金型に詰めて、ArやH
e等の不活性ガス雰囲気下で所望の形状に成形し、焼結
する。成形後のかさ比重は4から5が好ましい。
ウム成形品は、水素を2%含有するが、この水素は、ゲ
ッターが利用される魔法瓶等の製造時に放出される。こ
の水素含有ジルコニウム成形品からなるゲッターは、水
素化粉砕により結晶の軸長が広げられ、水素放出時に形
成される水素通過サイトにより、ゲッター活性化直後の
水素吸着速度が大幅に改善される。
製造方法は、図1(B)に示すように、前記第1実施形
態の製造方法における、成形工程の後に、脱水素工程を
設ける。この脱水素工程では、ジルコニウム成形品を容
器に入れて密閉し、真空状態に排気した状態で、500
℃の雰囲気で1時間維持する。これにより、外形が約1
0%収縮するが、特性に悪影響はない。なお、この脱水
素工程を、水素化工程の後に行うことも考えられるが、
そうすると粗砕、微粉砕とも非常に困難になる。
ウム成形品からなるゲッターは、脱水素されているが、
水素化粉砕により結晶の軸長が広げられ、水素放出時に
形成される水素通過サイトにより、ゲッター活性化直後
の水素吸着速度が大幅に改善される。
ゲッターを用いる魔法瓶の製造方法について、図2
(A)に従って、説明する。このゲッターは、その製造
工程における水素化により10000ppm以上の十分
な水素を吸収しているので、このままでは、魔法瓶の内
瓶や外瓶から遊離する水素等の遊離ガスを受け入れるこ
とができない。そこで、魔法瓶の製造工程中にゲッター
の脱水素を行なう。
して、内瓶の外面の適当な位置にゲッターを設置し、あ
るいは外瓶の底板内面にゲッターを設置する。そして、
内瓶を外瓶に挿入してそれらの口部を接合した後、外瓶
に底板を取り付けて、二重瓶を形成する。
分以上加熱しつつ、外瓶の底板に設けた排気孔を通し
て、内瓶と外瓶の間の真空にすべき空間から空気を排出
して減圧しつつ、ゲッターの脱水素を行なう。ここで、
図3に示すPCT曲線において、仮に製造後のゲッター
の水素量がA点で示す位置にあるとすると、上記脱水素
により、図中破線で示す軌跡をたどって水素が放出され
てB点に至る。
加熱されて活性化し、図3中実線で示す軌跡をたどって
水素が吸収され、プラトー領域のC点で水素圧が平衡す
る。この後、、排気孔を封止板、ろう等の適宜手段で封
じる。真空封止後に、内瓶と外瓶の間の空間に残留して
いた空気や、ゲッターからの放出水素、内瓶や外瓶から
遊離する水素は、活性化したゲッターに吸収される。こ
の結果、内瓶と外瓶の間の空間は、真空に維持され、高
真空の魔法瓶が得られる。
瓶の製造方法について、図2(B)に従って説明する
と、このゲッターは既に脱水素が行なわれているので、
前記製造方法のように、魔法瓶の製造工程中にゲッター
の脱水素を行なう必要がないだけで、それ以外の工程は
前記製造方法と同一である。
々の実験を行なって本発明にかかるゲッターの基本特性
を確認した。
度と吸着特性の関係を確認するために、原料粉粒度:3
25メッシュ(44μm)、重量:240mg、外径:
6mm、厚さ:2.0mmの試料ゲッターを、温度:室
温、圧力:3.0×10-4の水素ガス雰囲気に設置し、
300℃、450℃、600℃の各活性化温度で、10
分間活性化させ、ゲッターの水素吸着量を測定した。こ
の結果、表1に示すように、本発明にかかるゲッターの
吸着特性は、活性化温度を上げることで水素ガスの吸着
量が増加することが判明した。
間と吸着特性の関係を確認するために、原料粉粒度:3
25メッシュ(44μm)、重量:240mg、外径:
6mm、厚さ:2.0mmの試料ゲッターを、温度:室
温、圧力:3.0×10-4の水素ガス雰囲気に設置し、
450℃の活性化温度で、活性化時間を0、1、2、
5、10、60分の6段階に変化させ、ゲッターの吸着
速度と吸着量を測定した。この結果、表2に示すよう
に、活性化時間が1分から10分の間では吸着特性は変
化しないが、活性化時間が60分になると吸着特性が大
幅に向上した。
度と吸着特性の関係を確認するために、原料粉粒度が表
3の6種類で、重量:240mg、外径:6mm、厚
さ:2.0mmの試料ゲッターを準備し、温度:室温、
圧力:3.0×10-4の水素ガス雰囲気に設置し、45
0℃の活性化温度で、10分間活性化させ、各ゲッター
の吸着速度と吸着量を測定した。この結果、表4に示す
ように、最も平均粒径が大きく、非表面積が小さい原料
粉(42メッシュ)の初期特性が最も吸着特性が良いこ
とが判明した。
づつ混合
実験を行なって本発明にかかるゲッターの性能を評価し
た。
にかかるジルコニウムゲッターa)のほか、Zr−V系
ゲッターb)、St707(サエス社製)ゲッターc)
を、各127mg準備した。d)はブランクである。そ
して、各ゲッターを、真空層内容積:920cc、真空
層内表面積1015cm2の装置に設置して、圧力:
3.0×10-4の水素ガス雰囲気に晒し、450℃の活
性化温度で、10分間活性化させ、各ゲッターの吸着量
と60分後の到達真空度を確認した。この結果、表5に
示すように、到達真空度は、St707とZr−Vが同
程度で、次いで本発明品の順になったが、本発明品は、
十分な性能を有していることが分かった。なお、本発明
品の活性化時の吸着量は、水素ガスの放出現象が見られ
たため、測定していない。
によれば、純度90%以上のジルコニウムまたはチタン
を用いるため、前処理が不要であるうえ、水素化粉砕に
より簡単に微粉化されるので、非蒸発型ゲッターの製造
工程が飛躍的に簡便化され、非常に安価になる。また、
有毒物質であるバナジウムや反応性の高い希土類金属を
含まないので、安全に製造可能となる。
図。
の製造工程を示す図。
Claims (14)
- 【請求項1】 純度90%以上のジルコニウムまたはチ
タンを水素化粉砕してなることを特徴とするゲッター。 - 【請求項2】 水素を10000ppm以上含有するこ
とを特徴とする請求項1に記載のゲッター。 - 【請求項3】 純度90%以上のジルコニウムまたはチ
タンを水素化粉砕した後、脱水素してなることを特徴と
するゲッター。 - 【請求項4】 水素を100ppm以上含有することを
特徴とする請求項3に記載のゲッター。 - 【請求項5】 前記ジルコニウムまたはチタンが純度9
9%であることを特徴とする請求項1から4のいずれか
に記載のゲッター。 - 【請求項6】 純度90%以上のジルコニウムまたはチ
タンを水素化粉砕し、さらに微粉砕して得た粉末を成形
することを特徴とするゲッターの製造方法。 - 【請求項7】 前記水素が10000ppm以上である
ことを特徴とする請求項6に記載のゲッターの製造方
法。 - 【請求項8】 前記成形の後に脱水素し、100ppm
以上の水素を含有するようにしたことを特徴とする請求
項6または7に記載のゲッターの製造方法。 - 【請求項9】 前記ジルコニウムまたはチタンが純度9
9%であることを特徴とする請求項6から8のいずれか
に記載のゲッターの製造方法。 - 【請求項10】 前記粉末の粒度が30〜250メッシ
ュであることを特徴とする請求項6から9のいずれかに
記載のゲッターの製造方法。 - 【請求項11】 前記ジルコニウムの成形後のかさ比重
が4から5であることを特徴とする請求項6から10の
いずれかに記載のゲッターの製造方法。 - 【請求項12】 前記チタンの成形後のかさ比重が2.
5から4であることを特徴とする請求項6から11のい
ずれかに記載のゲッターの製造方法。 - 【請求項13】 純度90%以上のジルコニウムまたは
チタンを水素化粉砕してなるゲッターを、内瓶と外瓶の
間の真空にすべき空間内に設置して該空間を排気した
後、前記ゲッターの脱水素を行なうとともに該ゲッター
を活性化させた状態で、前記空間を封じることを特徴と
する魔法瓶の製造方法。 - 【請求項14】 純度90%以上のジルコニウムまたは
チタンを水素化粉砕した後、脱水素してなるゲッター
を、内瓶と外瓶の間の真空にすべき空間内に設置して該
空間を排気した後、前記ゲッターを活性化させた状態
で、前記空間を封じることを特徴とする魔法瓶の製造方
法。
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KR100721229B1 (ko) | 2006-03-31 | 2007-05-23 | 한국지질자원연구원 | 게터의 제조방법 |
JP2007176760A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Casio Comput Co Ltd | 反応装置および反応装置の製造方法 |
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