JP2005504886A - 化学的活性物質の表面に防食コーティングを施す方法 - Google Patents

化学的活性物質の表面に防食コーティングを施す方法 Download PDF

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Abstract

【課題】化学的活性金属及び可融性安定元素の混合物を有する化学的活性物質の表面に防食コーティングを施す方法を提供する。
【解決手段】本発明の方法は,少なくとも1つの化学的活性金属Aを用意するステップと;少なくとも1つの可融性安定元素Bを用意するステップと;化学的活性金属Aおよび可融性安定元素Bを混合させて混合物を形成するステップと;可融性安定元素Bの融点よりも高い温度で,上記混合物の表面で,化学的活性金属Aを溶解させることはできるが可融性安定元素Bを溶解させることはできない液剤Lを用いて,上記混合物を処理し,これにより上記混合物の表面に本質的に可融性安定元素Bから成るコーティングを形成するステップと;上記コーティングが所望の厚みになった時点で処理を終えるステップと;上記液剤を除去するステップと;上記混合物を洗浄し乾燥させるステップと;を含む。

Description

【技術分野】
【0001】
本発明は,化学的活性金属と可融性安定元素との混合物を有する化学的活性物質の表面に防食コーティング(protective coatings)を施す方法に関する。
【背景技術】
【0002】
大多数の金属物質は,腐食しやすく,環境的な影響から防食(保護)する必要がある。このことは活性金属の場合,通常の大気に短期間接触しただけでもすぐに腐食を受けるため特に重要である。Li,Na,K,Rb,Cs,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra,La,Pr,Er,Eu,Yb,U,Pu及び他の金属(例えばTl)の化学的活性の高さを克服するという問題は,取り扱いおよび使用のほとんどすべての段階でみられる。
【0003】
活性物質をコーティングまたは密封シェル(hermetic shell)により外界から完全に隔離するか,他の特定の成分との混合により金属の反応性を部分的に低下させるという手法が,大気や湿度の悪影響から金属を保護する方法として用いられている。いずれの保護方法を選択するかは,活性物質の使用における特定の段階での活性物質に対する条件に依存する。
【0004】
物理的または化学的蒸着(deposition),噴霧法,スパッタリング,メッキ,エナメル被覆,酸化,窒化等のような気体あるいは液体の状態からの防食コーティング蒸着のより改良された方法は,活性金属の場合には,まさに活性物質が高い化学反応性を有するために,適用することができない。このため,現在では,活性金属を扱う際,周辺環境から活性物質を保護する方法として2つの方法が用いられている。すなわち,活性金属を金属容器あるいはガラス製のアンプルのような密封シェル内で扱う方法と,活性金属を他の物質と混合して用いる方法である。
【0005】
第1の方法は,活性物質の貯蔵及び運搬の段階では有用であるが,シェル(shell)を破壊するための特別な道具が必要となる。このため,金属の運搬には適さない。第2の方法は,活性金属の供給源(source)に対する主要な条件が,金属を放出する工程の制御性の条件となっている場合には,活性物質の使用の段階において,活性物質を取り扱うのにより適している。しかし,重大な欠陥も有する。
【0006】
したがって,「アルカリ金属ディスペンサー(Alkali Metal Dispensers)」(Della Porta P.,Rabusin E.,米国特許第3579459号明細書(1971年))または「バリウム蒸発性ゲッタ(barium evaporable getters)」(Ferrario B.,Vacuum,1996年,47号,p.363)において,活性化学的活性金属Aの蒸気は,粉末状で起こる次の反応式で表される反応の結果として発生する。
【0007】
【化1】
【0008】
ここで,AXは,化学的活性金属Aの無機化合物(例えば,クロム酸塩または二クロム酸塩)および金属間化合物(例えば,AlBa)であり,Meは還元剤,A↑は対象となる蒸気である。この種の蒸気の供給源の欠点は,AXが吸湿性であること,蒸発中にガス化が起こること,発熱反応であること,クロム化合物に発がん性があることなどである。
【0009】
Aの金属蒸気を生成するために,次の反応式で表されるような金属間化合物の熱分解を用いることも提案されていた。
【0010】
【化2】
【0011】
ここで,ABは,組成物ABの金属間粉末または融解物であり,Bは,第2の成分である。この蒸気の供給源の利点は,熱分解の時間または温度を変えることにより,蒸発の流れを正確に制御できるということである[Van Vucht J.H.N., Fransen J.J.B. 米国特許第3945949号明細書, 1976年; Hellier S.J. 米国特許第4195891号明細書, 1980年]。しかし,金属間化合物ABの化学的活性は,特に粉末状では,高いレベルのままであるため,このタイプの供給源は,広くは普及していない。
【0012】
他の種類の過程,また,活性金属が関与した進行は,有機合成の多くの反応で起こる。この反応は,次の一般式で表すことができる。
【0013】
【化3】
【0014】
【化4】
【0015】
ここで,AYは,活性化学的活性金属AとYの化合物であり,Rは,有機物である。また,solvは液体アンモニアまたはテトラヒドロフランの特定の溶液である。ここでの特有の問題は,試薬の爆発の危険性および引火性を念頭においた上で,反応生成物を最大限に分離させ,溶媒を除去することである。
【0016】
【特許文献1】
米国特許第3579459号明細書
【特許文献2】
米国特許第3945949号明細書
【特許文献3】
米国特許第4195891号明細書
【非特許文献1】
Ferrario B.,「バリウム蒸発性ゲッタ(barium evaporable getters)」,ヴァキューム(Vacuum),1996年,47号,p.363
【非特許文献2】
K.A.Chuntonov,T.B.Stenizer共著,「Intermetallic precursors(the second International Conference Inorganic Materials,サンタバーバラ(Santa Barbara), 米国,2000年9月)」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
本発明の目的は,従来よりも効果的な方法で金属蒸気の有用な供給源を提供する,化学的活性金属および可融性安定元素の混合物を含む化学的活性物質の表面に防食コーティングを施す方法を提供することにある。
【0018】
本発明のさらなる目的は,金属蒸気の供給源として特に適した化学的活性物質を提供することにあり,これにより上述した技術の欠点を克服する。
【課題を解決するための手段】
【0019】
本発明の第1の観点によれば,化学的活性金属及び可融性安定元素の混合物を有する化学的活性物質の表面に防食コーティングを施す方法であって:少なくとも1つの化学的活性化学的活性金属Aを用意するステップと;少なくとも1つの可融性安定可融性安定元素Bを用意するステップと;化学的活性金属Aおよび可融性安定元素Bを混合させて混合物を形成するステップと;可融性安定元素Bの融点よりも高い温度で,前記混合物の表面で,化学的活性金属Aを溶解させることはできるが可融性安定元素Bを溶解させることはできない液剤(liquid agent)Lを用いて,前記混合物を処理し,これにより前記混合物の表面に本質的に可融性安定元素Bから成るコーティングを形成するステップと;前記コーティングが所望の厚みになった時点で前記処理を終えるステップと;前記液剤を除去するステップと;前記混合物を洗浄し乾燥させるステップと;を含むことを特徴とする防食コーティングを施す方法が提供される。
【0020】
本発明による方法の本質は,化学的活性金属A及び可融性安定元素Bの混合物の表面を液剤Lにより処理することにあり,液剤Lは,化学的活性金属Aを溶解させるが,活性物質の他の成分とは反応しない。
【0021】
この結果,化学的活性金属Aが混合物から抽出されることにより,活性物質の表面に可融性安定元素Bが過剰に生成される。処理の過程で,この過剰な状態が連続した液状フィルムを形成する。このフィルムは,活性物質が液剤Lと直接接触しないように,活性物質と液剤Lとをさらに引き離す。処理終了後,活性物質の表面に,本質的に可融性安定元素Bから成る安定フィルムまたはコーティングが形成される。これにより,活性物質,特に化学的活性金属Aは大気または他の影響から保護される。
【0022】
ここで,化学的活性金属Aは,アルカリ金属,アルカリ土類金属,希土類金属およびアクチノイドからなる群の中から選択されてもよい。特に,化学的活性金属Aは,リチウム,ナトリウム,カリウム,ルビジウム,セシウム,マグネシウム,カルシウム,ストロンチウム,バリウム,ラジウム,ランタン,プラセオジム,エルビウム,ユーロビウム,イッテルビウム,ウラニウム,プルトニウムおよびタリウムからなる群の中から選択されてもよい。
【0023】
また,可融性安定元素Bは,周期表のIII族,IV族,V族および/またはVI族元素からなる群より選択されるいずれか,または2個もしくは3個の組合せの中からなるものでもよい。特に,可融性安定元素Bは,ガリウム,インジウム,および/またはスズからなる群より選択されるいずれか,または2個もしくは3個の組合せの中からなるものであってもよい。
【0024】
なお,保護シェルの構成は,活性物質の目的にしたがって選択される。活性物質の活性化温度はBのコーティングの融点により決まるため,多くの応用例に対して広範囲での活性化温度を得るために,異なる可融性安定元素Bまたはそれぞれの組合せを使用してもよい。
【0025】
液剤Lは,(a) 可融性安定元素Bの融点よりも沸点が高く融点が低い物質,(b) (a)の物質の混合物,および(c) (a)あるいはこれらの混合物(b)の物質を化学的活性金属Aおよび可融性安定元素B両方に対し中立な溶媒に溶解させた溶液からなる群の中から選択されてもよい。すなわち,液剤Lは次の条件を満足する。
【0026】
また,液剤Lは,CH酸,脂肪族アルコール,多価アルコール,高級カルボン酸,縮合アレーン,および/または大環状ポリエーテルからなる群,それらの混合物およびそれらの溶液の中から選択されるのが好ましい。
【0027】
液剤Lによる処理は,処理温度が可融性安定元素Bの融点を下回った時点で終了するのが好ましい。
【0028】
コーティングの厚みは,1μm以上,好ましくは10μm以上であってもよい。
【0029】
また,コーティングの厚みは,液剤Lによる処理時間および/または処理温度の調節により制御されてもよい。
【0030】
また,化学的活性金属Aと可融性安定元素Bとの混合物は,液剤Lに浸されていることが好ましい。
【0031】
また,化学的活性金属Aと可融性安定元素Bとの混合物は,液剤Lを用いた処理の前に所望の形状に形成されてもよい。しかし,化学的活性金属Aと可融性安定元素Bとの混合物の形状もまた液体Lを用いた処理の中で僅かに変化することを理解しておく必要がある。
【0032】
さらに,化学的活性金属Aと可融性安定元素Bとの混合物は,液剤Lによる処理の前に略球状に,形成されるのが好ましい。この場合,略球状に形成された混合物は,液剤Lの槽に滴下されるのが好ましい。
【0033】
さらに,化学的活性金属Aと可融性安定元素Bとの混合物は,液剤Lによる処理の前に,円筒状または平板状に形成されてもよい。
【0034】
本発明のさらなる観点によれば,上述した本発明による方法により得ることができる,表面に防食コーティングを施した化学的活性物質が提供される。
【0035】
本発明による新しい物質は,開放された表面が安定可融性安定元素Bのフィルムで被覆されている金属間化合物を表している。主な利点は,従来からある物質と同じ方法で取り扱うことができ,保管することができ,搬送することができるという点である。例えば,本発明による物質は,真空下や保護ガス下で保管する必要はない。
【0036】
本発明のさらなる観点では,蒸気供給源,化学吸着剤,触媒の形あるいは生成物の構成物質の形での化学合成における活性金属の供給源としての,および/または特別な合金,昇華ポンプおよび/または粒子加速器の製造のための,本発明による化学的活性物質の使用方法が提供される。
【発明の効果】
【0037】
本発明によれば,従来よりも効果的な方法で金属蒸気の有用な供給源を提供する,化学的活性金属および可融性安定元素の混合物を含む化学的活性物質の表面に防食コーティングを施す方法を提供することができる。
【0038】
また,本発明によれば,金属蒸気の供給源として特に適した化学的活性物質を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0039】
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0040】
<図面の説明>
(図1の説明)
本発明の一実施形態によるカプセル化された顆粒の構造を示す図である。(a)は,T<T(B)での顆粒の構造を示している。ここで,1aは固形シェル,2aは金属間コアを表す。(b)は,T>T(B)での顆粒の一形態を示している。ここで,1bはcの構成を有する液体シェル(図2参照),2bはc=Cの構成を有するコアを表す。(c)は,T>T(B)での顆粒のさらなる形態を示し,ここで,1cはC+C+...の構成を有する分散層,2cはC<c≦Cの構成を有するコアを表す。
【0041】
コアの構造による加熱時の顆粒の作用について,2つのケースを示す。コアの構造がc≦Cの場合(図2),T>T(B)では,コアは部分的に溶融して構成cを有する液体シェルを形成し(図2),化学的活性金属Aに対する半透膜として作用する。そして,Aの原子は,コアABよりシェルcの外部の表面へ通過できるようになる。シェルcの表面から,アルカリ金属の蒸発供給源または蒸発性ゲッタにおける場合と同様に,原子Aは蒸発可能である。また,原子Aは,対応する液状媒体へ侵入することができる。この液状媒体は,有機合成反応において起こるように,化学的活性金属Aを消費する。コアの構造がC<c≦Cの場合(図2),顆粒がT>T(B)となるまでに加熱されると,シェルBはコアと反応し,C+C+...の構成を有するスポンジ状の分散層が表面に形成される。これは(実験が示すように),化学的活性において純粋な化学的活性金属Aを上回る。この物質は,シールドオフ装置における真空での施工のための,または純粋なガスの製造のための,例えば対応するフィルタにおける,優れた化学吸着剤である。活性化温度も低く(T (B)),室温でも作用する。この点については,標準的な非蒸発性ゲッタを上回る(NEGs)。
【0042】
(図2の説明)
図2は,A−Bシステムの一般化された相図を示している。ここで,Aは活性金属,Bは可融性安定元素を表し,C,C,C...は金属間化合物,Cは液相での構造を表しており,この状態のとき,温度Tで結晶Cと平衡状態にある。また,濃度の範囲C−Aにおいて,実線部分は,ケースAにおける界面がアルカリ金属であることを示し,点線部分は,ケースAにおける界面がアルカリ土類金属であることを示す。
【0043】
図2は,典型的な二元システムにより,異なる応用例における顆粒となる物質の選択がどのように行われるかを示している。蒸発性ゲッタも含め,Aの蒸気の発生を制御するのに適したものとするためには,または化学反応において化学的活性金属Aの供給源を制御するのに適したものとするためには,活性顆粒コアはc=Cの構成であることが好ましい。この場合,温度T<T(C)(T(C)は化合物Cの融点をあらわす)において,化学的活性金属Aの輸送は液体シェルcを通して,準安定状態で,すなわち,一定の割合でなされる。非蒸発性ゲッタとして使用するためには,活性金属の濃度の高い金属間化合物(例えばC,C等)はコアの原料として使用される。これらの化合物は,熱力学的に不安定な対をシェルBと形成する。このとき,T>T(B)となるまで加熱すると,保護シェルの分解を伴う反応を起こす。
【0044】
(図3の説明)
図3は,液剤Lを用いた処理の初期段階を示している。ここでABは,化学的活性金属Aと可融性安定元素Bの金属間混合物,Lは液剤L,○は原子A,●は原子B,31はBの中間層を表している。
【0045】
図3は,固体ABと液体Lの境界上の中間層B31の開始のメカニズムを示している。中間層Bのスポンジ状の構造は,温度T<T(B)での物質の腐食を妨げないが,温度をT>T(B)まで上げることにより,構造上の変化が起こり,連続した液体シェルBが現れる。
【0046】
(図4の説明)
図4はフィルム形成処理の主要な段階を示し,
(a)は,初期段階(図3の状態に相当)を示し,化学的活性金属Aの原子41が液剤Lに溶解する段階を示している。
(b)は,スポンジ状の中間層における融解物Bの島42が出現する段階を示している。
(c)は,島構造の相42の発展段階を示している。
(d)は,融解物Bの連続フィルム43および抽出の拡散段階への変化を示している。
(e)は,温度低下およびBの固体の防食コーティング43の形成を示している。
【0047】
防食コーティング形成の処理における各段階は,(b)融解物Bの核生成の島42,(c)これらの成長段階,(d)成分Bの,連続液体フィルム43への,島42の融合,(e)温度がT<T(B)に低下した状態での凝固,である。全プロセスで最も重要な部分は(d)段階であり,この後,システムAB−Lの温度を低下させ,化学的活性金属Aの抽出をストップさせることができる。あるいは,システムAB−Lの温度により,コーティングの厚みをさらに増加させ続けることも可能である。早い段階(例えば段階(c))から温度を下げると,早すぎるため表面に不具合が生じる。すなわち,シェルに開放部分(保護されない部分)ができてしまうことがある。
【0048】
(図5の説明)
図5は,インゴットの表面安定化処理の一例を示す。ここで,51はABの混合物のインゴットを含む容器,52はガラス製の試験管,53は液体Lの流れ,54はこのプロセスで形成された可融性安定元素Bのコーティングを表す。
【0049】
この図では,防食コーティングBを得るために,インゴットABの平坦な表面の処理が,液体Lを用いてどのように行われるかを示している。混合物ABのインゴットの入った円筒容器51を,ガラス試験管52へ挿入する。ガラス試験管52の下部には,液体Lを排出するための開口部が設けられている。液剤L53は,T>T(B)となるまでに加熱され,上部からインゴットの開放された表面へ注入され,この表面を洗浄し,容器の外側の壁を伝って流れ落ち,溶液の生成物を取り除く。
【0050】
光沢感のある純粋膜54がインゴットの表面に現れると,抽出溶媒53の温度はT<T(B)となるまでに低下し,注入を停止する。インゴットの表面および容器全体は,中性の溶解剤を用いて十分に洗浄される。この溶解剤は,液体Lの残渣を除去する。さらに,容器は,蒸留水と共にリザーバに収納されコーティングの連続性をテストする。最後に,アセトンまたはアルコールで水を洗い流す。生成物を乾燥させるためには,空気の吹き付けや真空乾燥が用いられる。
【0051】
(図6の説明)
図6は,顆粒カプセル化の技術を示す。ここで,
(a)は,管61,バンカー62およびラチェットギア63を含む投与装置を示している。
(b)は,液体物質Lの入った槽64,ブリッジ65,シリンダ66およびレードル67を含む表面安定化処理装置を示している。
(c)は,槽の温度特性を示している。
(d)は,(a)のN−N線から見たバンカー62およびラチェットギア63の平面図である。
【0052】
図6は,固体のAB粒子(塊あるいはショット)の処理の実現方法のひとつを示している。装置の主要な部分は:投与装置(a),これは,液状シェルBが現れた後,槽64中での互いの接触を避けるため別々のABの粒子を1つずつ転がり落ちるようにするもので;液剤Lの入った槽64,ここで,液状シェルの形成や凝固がなされ;排出シリンダ66,これは,処理を妨げることなく最終生成物が集められるとすぐに,その最終生成物を除去するものである。
【0053】
供給バンカー62も,同様の目的で使用される。
【0054】
バンカー62の供給および管61からのAB粒子の投入は,Ar雰囲気でなされる。適当なスロープ角αおよびラチェットギア63の回転数を調節することで,粒子は1つずつ槽64に入る。顆粒は高温ゾーン(h−h)でカバーされ,シェルは低温ゾーン(h−h)で凝固する。そしてカプセル化された顆粒は,ブリッジ65を通ってシリンダ66へ入る。ここで,顆粒はレードル67を用いて定期的に除去される。
【0055】
高温ゾーンを通って移動する間の粒子表面の状態の外観検査や,連続したコーティングのための得られた生成物をテストすることにより,高温ゾーンの最低限の長さを設定することが可能になる。これは,所定の条件下では,拡散へのプロセスの変化に相当する。つまり,制御された範囲に相当する。
【0056】
所定の方法では,融解物より開始された粒子のカプセル化方法に対するそれよりも,液体Lの揮発度に対する要件に関する制約が少ない。
【0057】
(図7の説明)
図7は,A−B−Bシステムの濃度トライアングルを示す。ここでAは活性金属,BおよびBは可融性元素,cは二元システムB−Bにおける共融構造を表し,線A−cの影付きの領域は,本発明による顆粒の活性化コアの好適な構造の領域を表している。
【0058】
保護シェルのとりうる構成の範囲は,安定可融性安定元素Bからなる2元および3元共融を用いて本質的に広げることができる。この拡大は,保護シェルの融点を考慮しているだけでなく化学的特性も考慮している。図7の3元システムA−B−Bにより,シェル物質の選択が顆粒活性コアの構造といかに密接に関わっているかを示してくれる。後者における成分BおよびBの比は,共融構造cのシェルで使用されたそれと同じであることが好ましい。このことは,顆粒コアの構造が線A−c上にあることを意味する。
【0059】
(図8の説明)
図8は,カプセル化された顆粒の製造装置を示している。ここで81は,混合物ABのインゴット,82は融解室,83はワイヤ,84は毛管のガラス膜,85はフライトチューブ,86は排気管,87は円錐状のジョイント,88は揮発性化学的活性金属Aの蒸気,89は混合物ABの融解物,810は混合物ABの融解物の溶滴,811は液体Lの入った槽,812は加熱炉を表す。
【0060】
図8に示されるような,カプセル化された顆粒を融解物から直接得る装置は,3つの部分からなる。融解室82,排気管86の設けられたフライトチューブ85,および円錐状ジョイント87によりフライトチューブ85と接続されたガラス槽811である。槽811は液剤Lで満たされ,室温では蒸気圧は非常に低い。融解室82はガラス膜84を用いて2つの部分に分けられる。ガラス膜の中央部には,金属ワイヤ83が挿入された毛管が設けられている。
【0061】
この装置における動作の順序は以下の通りである。インゴット81が,排気管86より流入してくるArの流れに逆らって融解室82に送り込まれる。そして図9に詳しく示されるように,融解室82の上部の供給部が密閉される。上方から,加熱炉812が融解室82の上に移動し,連続排気のもと融解され始める。インゴットは融解し,その融解物は,自身の静水圧および化学的活性金属Aの蒸気圧の力によって,毛管孔を通ってゆっくり押し出される。
【0062】
融解物が流動している限り,加熱炉の温度はゆっくり上昇して一定の滴下間隔を維持する。
【0063】
溶滴は1滴ずつ,毛管84から突き出ているワイヤ83を伝って落ち,ワイヤから分離して液体Lの入った槽811に入る。ここで溶滴はカプセル化される。滴下が終わると装置はアルゴンで満たされた状態となり,槽811はフライトチューブ85から分離されて生成物の洗浄が始まる。
【0064】
融解室82はフライトチューブのやや上方で切り離され,空いた場所に新たな融解室が溶接される。このようにして装置は次のサイクルに向け元の状態に戻されるのである。
【0065】
(図9の説明)
図9はインゴット供給の動作を示している。ここで,913はコーン,914は試験管,915はプラグ,916はフック,917は蓋,918はネックを表す。図8と同様,81および82はそれぞれインゴットおよび融解室を表す。
【0066】
インゴットのカプセル化装置への供給は,以下の方法でなされる。ボックスの中アルゴンの下で,インゴットは試験管914に投入され,試験管はプラグ915で塞がれる。そしてボックスから取り出される。ビッグコーン913は融解室82の上部に取り付けられ(今一度図8を参照のこと),下方からアルゴンが試験管82を通って流入する。そしてインゴット81の入った試験管914はコーン913に入れられ,プラグが開かれインゴット81は開放される。
【0067】
インゴット81はフック916の力を借りて融解室82の管の下部深くまで移動し,試験管914,プラグ915およびコーン913は取り去られる。アルゴンの流れを妨げることなく,加熱の力を借りて,ネック918が管に形成され,管は上方から蓋917で密閉される。アルゴンが送り出された後,ネックを越えた管の上部は密閉される。そして装置では,顆粒の滴下およびカプセル化の準備が整うのである。
【0068】
図10〜19については,後述する実施例7の中で述べる。
【0069】
本実施形態によれば,化学的活性金属及び可融性安定元素の混合物を有する化学的活性物質の表面に防食コーティングを施す方法であって:少なくとも1つの化学的活性化学的活性金属Aを用意するステップと;少なくとも1つの可融性安定可融性安定元素Bを用意するステップと;化学的活性金属Aおよび可融性安定元素Bを混合させて混合物を形成するステップと;可融性安定元素Bの融点よりも高い温度で,前記混合物の表面で,化学的活性金属Aを溶解させることはできるが可融性安定元素Bを溶解させることはできない液剤(liquid agent)Lを用いて,前記混合物を処理し,これにより前記混合物の表面に本質的に可融性安定元素Bから成るコーティングを形成するステップと;前記コーティングが所望の厚みになった時点で前記処理を終えるステップと;前記液剤を除去するステップと;前記混合物を洗浄し乾燥させるステップと;を含むことを特徴とする防食コーティングを施す方法が提供される。
【0070】
本実施形態による方法の本質は,化学的活性金属A及び可融性安定元素Bの混合物の表面を液剤Lにより処理することにあり,液剤Lは,化学的活性金属Aを溶解させるが,活性物質の他の成分とは反応しない。
【0071】
この結果,化学的活性金属Aが混合物から抽出されることにより,活性物質の表面に可融性安定元素Bが過剰に生成される。処理の過程で,この過剰な状態が連続した液状フィルムを形成する(図3参照)。このフィルムは,活性物質が液剤Lと直接接触しないように,活性物質と液剤Lとをさらに引き離す。処理終了後,活性物質の表面に,本質的に可融性安定元素Bから成る安定フィルムまたはコーティングが形成される。これにより,活性物質,特に化学的活性金属Aは大気または他の影響から保護される。
【0072】
従来技術による防食コーティングを施す方法においては,コーティング物質は外部のものを使用していたが,本発明による方法では,防食コーティングは処理中の対象物の内部の物質資源を用いて形成するようにしている。
【0073】
本実施形態による方法においては,処理温度が可融性安定元素Bの融点(T)よりも高いという点が重要である。処理温度が可融性安定元素Bの融点よりも低いという条件で処理が行われた場合,Bの原子の処理によって形成された中間層は,液剤Lの分子に対する浸透性を保つ。したがって,混合物ABが完全に分解するまで,混合物ABの腐食が活性物質内で続く。
【0074】
しかし,温度がT>T(B)の場合,中間層Bは内部で生じる構造上の変化により高密度となってしまう。最初に,融解したBの原子核が中間層の大部分に現れ,これら原子核は島を形成する。融解したBの原子核の島は大きくなり,新しい島ができる(図4参照)。そして全ての島は化合物Bの連続した液状フィルムに溶け込む。この時点から化学的活性金属Aの抽出のプロセスは拡散段階へと移行し,フィルムBの成長は制御可能となる。
【0075】
本実施形態の方法により初めて,最も陽性の金属からなる金属間化合物に防食コーティングを作り出すことが可能となる。
【0076】
したがって,化学的活性金属Aは,アルカリ金属,アルカリ土類金属,希土類金属およびアクチノイドからなる群の中から選択されてもよい。特に,化学的活性金属Aは,リチウム,ナトリウム,カリウム,ルビジウム,セシウム,マグネシウム,カルシウム,ストロンチウム,バリウム,ラジウム,ランタン,プラセオジム,エルビウム,ユーロビウム,イッテルビウム,ウラニウム,プルトニウムおよびタリウムからなる群の中から選択されてもよい。
【0077】
可融性安定元素Bは,周期表のIII族,IV族,V族および/またはVI族元素からなる群より選択されるいずれか,または2個もしくは3個の組合せの中からなるものでもよい。特に,可融性安定元素Bは,ガリウム,インジウム,および/またはスズからなる群より選択されるいずれか,または2個もしくは3個の組合せの中からなるものであってもよい。
【0078】
保護シェルの構成は,活性物質の目的にしたがって選択される。活性物質の活性化温度はBのコーティングの融点により決まるため,多くの応用例に対して広範囲での活性化温度を得るために,異なる可融性安定元素Bまたはそれぞれの組合せを使用してもよい。したがって,有機合成物Gaをコーティングに使用した場合,約30℃の融点が好都合である。Snの場合,例えばアルカリ金属供給源の形成においては,真空でコーティングされることが望ましい。Pbの場合,酸性媒体等を使用したコーティングが最適である。温度を固定して,固体から液体へ変化させたときの融点について,いくつかの金属物質の例を下記の表1に示す。なお,表1は,応用可能な防食コーティングについて示した表である。
【0079】
【表1】
【0080】
この場合,保護シェルを形成するために,例えば共融構造Ceを有する(図7参照),二元合金が最適である場合には,A−B−B構造の三元混合物は,線A−Ceに従った濃度の顆粒(granule)を形成するため合成される。すなわち,成分BとBの比がCeと同じであるということである。
【0081】
液剤Lは,(a) 可融性安定元素Bの融点よりも沸点が高く融点が低い物質,(b) (a)の物質の混合物,および(c) (a)あるいはこれらの混合物(b)の物質を化学的活性金属Aおよび可融性安定元素B両方に対し中立な溶媒に溶解させた溶液からなる群の中から選択されてもよい。すなわち,液剤Lは次の条件を満足する。
【0082】
【数1】
【0083】
ここで,m.p.(L)は,物質Lの融点を表し,b.p.(L)は,物質Lの沸点を表す。
【0084】
液剤Lは,CH酸,脂肪族アルコール,多価アルコール,高級カルボン酸,縮合アレーン,および/または大環状ポリエーテルからなる群,それらの混合物およびそれらの溶液の中から選択されるのが好ましい。
【0085】
これらの物質は,フィルム形成工程の中でガス状の水素が発生するか否かにより,2つのグループに分けられてもよい。
【0086】
第1のグループは有機化合物の数種の分類からなり,置換反応にしたがってAと反応する。
【0087】
【化5】
【0088】
ここで,l,s,およびgは,それぞれ液体,固体,および気体の状態を示す指標である。
【0089】
取り除く有害物質は,例えば,高沸点アルケンR−H(トリフェニルメタン等),高沸点エーテルR−O−R´およびエステル(ジエチレングリコール,マロン酸エステル等),高級アルデヒドR−CHOおよびケトンR−CO−R´(トルイル酸アルデヒド,2−へプタノン等),高級脂肪族および多価アルコールR−OH(セチルアルコール,プロピレングリコール,エチレングリコール,グリセロール,ソルビトール,キシリトール等),高級カルボン酸R−COOH(ステアリン酸,パルチミン酸,オレイン酸等)および他の物質,これらの混合物,および液体の希釈剤Dに溶解させた溶液,のようなものである。なお,これらは,ABに対し不活性である。
【0090】
この種の希釈剤に属する物質の例としては,例えば,液体アンモニア,テトラヒドロフランおよび他のエーテル(アニソール,ジフェニルエーテル等),芳香族炭化水素(ベンゾール,キシレン等),パラフィン(ヘプタン,ヘキサン,パラフィン等)がある。
【0091】
抽出溶媒Lの第2のグループは,次のような付加反応に従い,化学的活性金属Aと反応する。
【0092】
【化6】
【0093】
第2のグループは,縮合アレーン(ナフタレン,アントラセン等),大環状ポリエーテル([18]−クラウン[6]等)および他の物質,および上述したようなこれらの混合物を希釈剤Dで希釈した溶液を含む。
【0094】
液剤Lによる処理は,処理温度が可融性安定元素Bの融点を下回った時点で終了するのが好ましい。
【0095】
コーティングの厚みは,1μm以上,好ましくは10μm以上であってもよい。
【0096】
また,コーティングの厚みは,液剤Lによる処理時間および/または処理温度の調節により制御されてもよい。
【0097】
化学的活性金属Aの融解速度に影響を及ぼし,ひいてはコーティングBの厚みにも影響を及ぼす可能性のある要因は次の4通りで,処理温度を変えること,処理時間を変えること,液剤Lを変えること,およびAとBとの混合物の表面付近の流体力学的状況を変えること,である。
【0098】
温度および抽出時間により,成長するコーティングの厚みに対する良好な制御が可能となる。すなわち,温度が高くなるほど,処理が長くなるほど,Bのコーティングは厚みを増す。
【0099】
ある液体Lを他の液体に変えたり,液体Lを中性の希釈剤Dで希釈したりすることも,液体Lは物質ABの成分とは反応しないため,フィルムBの形成および成長における反応速度に影響を及ぼす。
【0100】
コーティングの均一性を改善するため,液体Lの対流が利用される。混合物ABの表面が広い場合,この表面の周囲に液体Lの流れが形成される(図5参照)。ABの粒子が小さい場合,これら粒子は,例えば,重力の影響を受けて,静止した媒体Lの中を移動する(図6参照)。
【0101】
コーティングが目標の厚さに達したら,処理は終了させられる。このためには,AB−L系の温度をT<T(B)となるまで下げれば十分である。すると,液状フィルムBは凝固し,固体の連続したB層を介したA原子の拡散移動は不可能となる。
【0102】
化学的活性金属Aと可融性安定元素Bとの混合物は,液剤Lに浸されていることが好ましい。
【0103】
化学的活性金属Aと可融性安定元素Bとの混合物は,液剤Lを用いた処理の前に所望の形状に形成されてもよい。しかし,化学的活性金属Aと可融性安定元素Bとの混合物の形状もまた液体Lを用いた処理の中で僅かに変化することを理解しておく必要がある。
【0104】
化学的活性金属Aと可融性安定元素Bとの混合物は,液剤Lによる処理の前に略球状に,形成されるのが好ましい。この場合,略球状に形成された混合物は,液剤Lの槽に滴下されるのが好ましい。
【0105】
さらに,化学的活性金属Aと可融性安定元素Bとの混合物は,液剤Lによる処理の前に,円筒状または平板状に形成されてもよい。
【0106】
平均線形寸法1.0〜5.0mmのABの小粒子のカプセル化処理は,次の2通りの変形例においてなされることが好ましい。
【0107】
ABの融解物を液体Lに滴下する例,または,任意の形状または鋳造されたABの固形微粒子を液体Lに投入し,液体Lの上層は温度がT>T(B)となるように熱せられる例,において上記カプセル化処理がなされることが好ましい。
【0108】
最初のケースでは,融解物ABは,毛管孔を通して,液体Lで満たされた粒子捕集器を用いてフライトチューブに圧入される(図8参照)。液滴は,液体Lの中で凝固し,下方へ移動中にコーティングBに被覆される。融解物ABの液滴に蓄積された熱エネルギーは大きいため,液体L槽の上部は温度がT>T(B)となるように不必要に温められる。しかし,液体L槽の下部の温度はT<T(B)の状態で維持される。
【0109】
第2のケースでは,ABの固形微粒子は,垂直方向に延長された液体L槽に投入され(図6参照),その上部はT>T(B)となるように温められ,下部の温度はT<T(B)のまま維持される。粒子は,高温の層に沈む間に液状シェルBで覆われ,このシェルはLの下部の低温層の中で凝固する。コーティングの厚みは次の2つのパラメータにより制御される。すなわち,高温ゾーンの長さΔh=h−hと,高温ゾーンの温度Tである。処理方法を設定する一方で,光沢感のある金属面が粒子上に現れたときに,液状フィルムBの形成の瞬間が視覚的に定められる。
【0110】
コーティングの質の第1のテストとして,カプセル化された顆粒を,温度T<T(B)で水中にさらす。この過程でガスが発生しなければ,コーティングは継続しているということを示している。
【0111】
表面を不動態化した後,生成物(大きなインゴットあるいは小さな塊)は,適当な溶媒で十分に洗浄され,液剤Lが除去される。次に,その生成物は乾燥され,それぞれの目的に応じて使用される。
【0112】
本実施形態による方法のさらなる主な特徴は次の通りである。
(1)高い処理能力:防食コーティングを形成する時間は概して約2,3秒である。
(2)普遍性:フィルム形成の処理は,表面のサイズや形状を問わない。本発明の方法は広範囲の生成物に適用可能であり,活性化成分の性質,成分の数および濃度が異なっていても適用可能である。特に,この方法により,初めてアルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる物質に対して防食コーティングを施すことが可能となった。
(3)技術の単純さ:この処理では複雑な装置は不要である。低温でも実施することが可能であり,さらに,安価かつ入手可能な試薬を用いて実施することも可能である。
(4)処理の制御性:フィルム成長の処理は,処理時間および液剤Lの温度という2つのパラメータのみで完全に制御可能である。
(5)表面の最初の状態とは無関係:物質の上層部が液剤Lを用いた処理中に部分的に除去され,また部分的に再構築されるため,表面を予備的に準備する必要がなくなる。このことは,物質の化学的活性を考えると非常に重要である。
【0113】
本実施形態によれば,さらに,上述した本実施形態による方法により得ることができる,表面に防食コーティングを施した化学的活性物質が提供される。
【0114】
本実施形態による新しい物質は,開放された表面が安定可融性安定元素Bのフィルムで被覆されている金属間化合物を表している。主な利点は,従来からある物質と同じ方法で取り扱うことができ,保管することができ,搬送することができるという点である。例えば,本発明による物質は,真空下や保護ガス下で保管する必要はない。
【0115】
本実施形態による物質が加熱されると,化学的活性化学的活性金属Aの蒸気は,極めて制御された状態で解放される。気化温度は物質の組成に依存する。例えば,化学的活性金属AとしてNa,Kおよび/またはCsを含む物質の場合には,気化温度は約400℃〜700℃となる。
【0116】
カプセル化された金属間前駆体およびこれらの利点については,「Vacuum 47号, p.79〜82, 1996年; Vacuum 47号, p.463〜466, 1996年; Vacuum 55号, p.101−107, 1999年」,およびK.A.Chuntonov,T.B.Stenizer共著の「Intermetallic precursors(the second International Conference Inorganic Materials,サンタバーバラ(Santa Barbara), 米国,2000年9月)」のポスターに記述されている。しかし,いずれの出版物にもこれら金属間前駆体の製造方法は開示されていない。
【0117】
本実施形態による物質は,双方の従来技術の手法を組み合わせることにより,活性物質保護の問題を解決するものである。すなわち,シェルおよび成分の混合物を用いることで,それぞれの手法が抱える欠点を解消し,強固な側面を利用できるようにしようというものである。
【0118】
本実施形態によるカプセル化された顆粒の構造を図1に示す。化学的活性金属間コアA(以下,“AB”と称する)は,可融性安定可融性安定元素Bのシェルに囲まれている。ここで,Aは活性金属である。通常の条件下では,固体のオーバ層(overlayer)Bは,水,空気に対してや,可融性安定元素Bが化学的に安定する他の物質に対しても浸透できないが,これらの顆粒により,水,空気等の物質とも作用するようになる。これらの物質は可融性安定元素Bと作用でき,安全面での注意は必要とされない。
【0119】
温度がT>T(B)となるまでに上昇すると,顆粒は活性化する。ここで,T(B)は可融性安定元素Bの融点を表す。顆粒のコアがc≦Cとなる構成に対応すると(図2参照),シェルは,cの構成を有する半透膜に変化し,Aの原子を顆粒の表面に通過させる。この場合,顆粒は,化学的活性金属Aの制御可能な供給源であり(図1b),アルカリ金属ディスペンサもしくは蒸発性ゲッタのいずれか,または異なる試薬R等に対し原子Aを純粋に供給するものとして使用できる。
【0120】
コアがC<c≦Cとなる構成の場合(図2参照),温度がT>T(B)となる範囲で,シェルBはコアと次の式で表される反応をする。
【0121】
【化7】
【0122】
ここで,n=2,3または4である。結果として,保護フィルムは除去され,非常に高い活性の分散層が顆粒の表面に現れる。この分散層は,主たる活性コアCへのアクセスを開始させる。この種の物質は優れた化学吸着剤であり,真空シールドオフ装置あるいはガス精製フィルタにおいて非蒸発性ゲッタとして使用できる。
【0123】
本実施形態によれば,さらに,蒸気供給源,化学吸着剤,触媒の形あるいは生成物の構成物質の形での化学合成における活性金属の供給源としての,および/または特別な合金,昇華ポンプおよび/または粒子加速器の製造のための,本発明による化学的活性物質の使用方法が提供される。
【0124】
化学的活性物質は,光電セル,光電増倍管,ビジコン,画像変換器のような光電子装置の製造において,および有機発光ダイオードの製造等においての,蒸気供給源として使用されることが好ましい。
【0125】
化学的活性物質はまた,真空シールドオフ装置の製造において,(蒸発性および非蒸発性ゲッタのような)化学吸着剤として使用されてもよい。例えば,太陽電池,ブラウン管やX線管のような電子管,ランプ,魔法瓶,真空隔離パネルおよびパイプ,電界放出ディスプレイ等として使用されてもよい。
【0126】
さらに,化学的活性物質は,ガス精製のための化学吸着剤として使用されてもよい。例えば,プラズマディスプレイ,ガスフィルタ等における蒸発性および非蒸発性ゲッタのために使用されてもよい。
【0127】
また,化学的活性物質は,他にも応用例にも利用可能である。例えば,昇華ポンプ,粒子加速器および他の多くの用途において,(Eu,Yb,Na,Li等の元素を用いて)特別な合金として使用されてもよい。
【0128】
<実施例>
(実施例1)
図5に示すように,NaIn11のインゴットの入った薄壁型Niカートリッジが,ヘプタン層の下に設けられ,パイレックス(登録商標)試験管に入れられる。上方からジエチレングリコールがインゴット表面に供給され,温度は180℃まで上昇する。Inの光る液状層がインゴットの表面に現れるとすぐに,ジエチレングリコールの温度は100℃まで下がり,Inのコーティングが凝固したことが確認されると,ジエチレングリコールの供給が終わり,インゴットの入ったカートリッジは温水およびアセトンで洗浄され始める。
【0129】
表面保護の全体の手順は数分かかる。Inコーティングされたインゴットは,MBEチャンバーにおいてあるいはTiの代わりの昇華ゲッタポンプにおいて,大量のNa蒸気供給源として使用できる。
【0130】
(実施例2)
K20%含有,直径14mm,高さ40mmの円筒形のInインゴットが,融解物滴下のためパイレックス(登録商標)装置(図8および9で既述)に供給される。膜84(図8)の中央部の毛管は,内径1mm以内,長さは10mm以内である。毛管の内部には直径0.8mmのニクロム線が挿入されている。この線は毛管内に延在し,毛管の下端より3.0mm以内の長さで突き出ている。装置の排気の後,生成物は融解し,温度がゆっくり上昇する中融解物は,(1.0〜0.25秒)−1の間隔で流れ落ちる。
【0131】
溶滴はグリセロール槽に入る。槽の上層部は高さおよそ10cmで,予め80℃から100℃に加熱されている。下層部は高さおよそ15cmで室温に保たれている。カプセル化処理の中で解放された水素は,引き続き送り出される。
【0132】
処理が終了すると,顆粒は温水,アルコールで洗浄されてグリセロールから解放され,乾燥される。Inシェルの厚さを測定すると,平均サイズ3mm以内の顆粒は80〜100μm厚さにーコーティングされていることが分かる。
【0133】
InコーティングされたK20%含有のIn顆粒は,有機合成反応における制御された取り扱いに安全な純カリウム供給源として,あるいは光電子放出装置製造における制御されたカリウム蒸気発生源として使用できる。
【0134】
(実施例3)
直径1.2〜1.5mmのNa22Ga39の顆粒が,投与装置からエチレングリコール槽(図6)に投入される。槽の高温ゾーンの温度はT=120℃,長さはΔh=250mmで,低温ゾーンの温度はT=10℃である。そして(図6で述べた手順に従い作られた)Gaシェルでカプセル化されたNa22Ga39の顆粒は,20℃を超えない温度の下蒸留水およびアセトンで洗浄され,最後に,真空で乾燥される。
【0135】
同じ組成および大きさの顆粒の他の部分は,2−ヘプタノンの槽に投入される。槽の高温ゾーンの温度はT=120℃,長さはΔh=250mmで,低温ゾーンの温度はT=10℃である。生成物は,温度20℃の下アセトンで洗浄されて液剤から解放され,真空で乾燥される。
【0136】
可融性のGaコーティングにより粒子が互いに接触するのを避けるため,生成物は20〜22℃を越えない温度の下で保存されなければならない。
【0137】
Gaシェルに保護されたNa22Ga39の顆粒は,真空での施工の場合のNa蒸気の適した供給源である。これら顆粒は400℃までの真空での脱ガスにも持ちこたえられるし,450℃から600℃までの加熱の際には,光電陰極製造に必要な強さのNa蒸気を生成させることもできる。これらの顆粒を使用できる他の分野は,有機合成における化学反応の分野である。有機合成においては,ナトリウムの使用が必要だからである。
【0138】
(実施例4)
InLi組成を有する平均直径2.8mmの球状の顆粒が,投与装置(図6)より投入され,流れているアルゴンの助けを借りて180℃を超えない温度まで加熱される。そして,ジエチレングリコール槽64に,温度T=180℃,T=25℃で入る。
【0139】
20ショットの第1の部分では,高温ゾーンの長さは220mmに設定される。カプセル化された顆粒はレードル67により取り出され,水とアルコールで洗浄される。化学的および金属組織学的分析の結果,Inシェルの厚さは0.2mm以内であることが分かる。カプセル化の手順は,20ショットからなるInLi顆粒の第2の部分で同じ温度パラメータの下繰り返されるが,高温ゾーンの長さは340mmである。このケースでのInシェルの厚さを測定すると,0.35mmであることが分かる。20ショットからなるInLi顆粒の第3の部分では,高温ゾーンの長さは700mmと長くなり,Inコーティングの厚さも0.45mm以内となる。
【0140】
Inシェル内のInLi顆粒は,Li蒸発性ゲッタの作業物質として優れており,有機合成反応の際のLi供給源ともなる。
【0141】
(実施例5)
Ba40%含有,平均線形寸法1.8〜2.5mmの合金Snの小片が,投与装置(図6)よりグリセロール槽に投入される。ここではT=245℃,T=25℃,高温ゾーンの長さは300mmである。生成物は温水およびアセトンで洗浄される。化学的分析によると,生成物はBa33%含有のSnの組成を有し,Snコーティングの厚さは120μm以内となることが分かる。
【0142】
このタイプの顆粒は制御可能なBaの供給源であり,真空シールド装置におけるBa蒸発性ゲッタとして,あるいはBaイオンの有機化合物への正確な供給にあたっての超高純度試薬として使用可能である。
【0143】
(実施例6)
平均線形寸法1.8〜2.0mmの金属間化合物CsInの小片が,マロン酸エステル15%含有のジフェニルエーテル溶液の槽を用いて,実施例5で述べたのと同様に処理される。ここではT=170℃,T=30℃,高温ゾーンの長さは400mmである。生成物はまずイソプロパノールで,その後蒸留水で洗浄されて液剤から解放され,真空で乾燥される。
【0144】
InコーティングされたCsInの顆粒はさらに,光電陰極の製造にあたっての制御されたCs蒸気の供給源として,有機発光ダイオードとして,あるいはCs含有物質の有機合成に際しての安全な試薬として使用可能である。
【0145】
(実施例7)
液体Lを用いた初期の固体粒子ABの処理の間のフィルム形成を明示するため,電子顕微鏡による顆粒NaIn11の分析の結果を図10〜19に示す。既述の直径2.5〜3.0mmの顆粒を,温度165℃の下ステアリン酸30%含有のパラフィン溶液の槽にそれぞれ異なる時間さらした。t秒さらした後顆粒を槽から取り出し,熱したヘプタンで数回洗浄し分析した。得られたデータを次の表2にまとめた。なお,表2は,顆粒カプセル化処理における形態の変化を示した表である。
【0146】
【表2】
【0147】
比較のため,Inシェルで保護された直径1.7mmのNaIn11顆粒の形態を図19に示す。この顆粒は,固体の球状の粒子をT=175℃,Δh=200mmのグリセロール槽に投入することにより得られた。これは,この媒体の中におよそ1秒さらすことに相当する。
【0148】
(本実施例から導かれた結論)
連続した防食コーティングの形成段階は技術的に重要であり,この後コーティング厚さの成長が制御可能となる(実施例4参照)。また,連続したコーティングの出現までの時間は,液体Lの温度および化学的組成により決定される。
【0149】
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【0150】
【図1】本発明の一実施形態におけるカプセル化された顆粒の構造を示す説明図である。
【図2】本発明の一実施形態における典型的な二元システムにより,異なる応用例における顆粒となる物質の選択がどのように行われるかを示した相図である。
【図3】本発明の一実施形態における液剤Lを用いた処理の初期段階を示した説明図である。
【図4】本発明の一実施形態におけるフィルム形成処理の主要な段階を示した説明図である。(a)は,初期段階(図3の状態に相当)を示し,化学的活性金属Aの原子41が液剤Lに溶解する段階を示している。(b)は,スポンジ状の中間層における融解物Bの島42が出現する段階を示している。(c)は,島構造の相42の発展段階を示している。(d)は,融解物Bの連続フィルム43および抽出の拡散段階への変化を示している。(e)は,温度低下およびBの固体の防食コーティング43の形成を示している。
【図5】本発明の一実施形態におけるインゴットの表面安定化処理の一例を示した説明図である。
【図6】本発明の一実施形態における顆粒カプセル化の技術を示した図である。(a)は,管61,バンカー62およびラチェットギア63を含む投与装置を示した平面図である。(b)は,液体物質Lの入った槽64,ブリッジ65,シリンダ66およびレードル67を含む表面安定化処理装置を示した平面図である。(c)は,槽の温度特性を示したグラフ図である。(d)は,(a)のN−N線から見たバンカー62およびラチェットギア63の平面図である。
【図7】本発明の一実施形態におけるA−B−Bシステムの濃度トライアングルを示した説明図である。
【図8】本発明の一実施形態におけるカプセル化された顆粒の製造装置を示した平面図である。
【図9】本発明の位置実施形態におけるインゴット供給の動作を示した説明図である。
【図10】本発明の一実施形態に係る液体Lを用いた初期の固体粒子ABの処理の間のフィルム形成を明示するため、電子顕微鏡写真であり,顆粒の処理前のものである。
【図11】本発明の一実施形態に係る液体Lを用いた初期の固体粒子ABの処理の間のフィルム形成を分析するため、元素分析を行った結果のグラフ図であり,抽出溶媒にさらした時間が0秒のものである。
【図12】本発明の一実施形態に係る液体Lを用いた初期の固体粒子ABの処理の間のフィルム形成を明示するため、電子顕微鏡写真であり,抽出溶媒にさらした時間が1秒のものである。
【図13】本発明の一実施形態に係る液体Lを用いた初期の固体粒子ABの処理の間のフィルム形成を明示するため、電子顕微鏡写真であり,抽出溶媒にさらした時間が3秒のものである。
【図14】本発明の一実施形態に係る液体Lを用いた初期の固体粒子ABの処理の間のフィルム形成を明示するため、電子顕微鏡写真であり,抽出溶媒にさらした時間が5秒のものである。
【図15】本発明の一実施形態に係る液体Lを用いた初期の固体粒子ABの処理の間のフィルム形成を明示するため、電子顕微鏡写真であり,図14の拡大図である。
【図16】本発明の一実施形態に係る液体Lを用いた初期の固体粒子ABの処理の間のフィルム形成を分析するため、元素分析を行った結果のグラフ図であり,抽出溶媒にさらした時間が5秒のものである。
【図17】本発明の一実施形態に係る液体Lを用いた初期の固体粒子ABの処理の間のフィルム形成を明示するため、電子顕微鏡写真であり,抽出溶媒にさらした時間が6秒のものである。
【図18】本発明の一実施形態に係る液体Lを用いた初期の固体粒子ABの処理の間のフィルム形成を明示するため、電子顕微鏡写真であり,図17の拡大図である。
【図19】本発明の一実施形態に係る液体Lを用いた初期の固体粒子ABの処理の間のフィルム形成を明示するため、電子顕微鏡写真であり,比較例に係るものである。
【符号の説明】
【0151】
1a 固形スカブ
2a 金属間コア
1b cの構成を有する液体スカブ
2b c=Cの構成を有するコア
1c C+C+...の構成を有する分散層
2c C<c≦Cの構成を有するコア

Claims (17)

  1. 化学的活性金属及び可融性安定元素の混合物を有する化学的活性物質の表面に防食コーティングを施す方法であって:
    少なくとも1つの化学的活性金属Aを用意するステップと;
    少なくとも1つの可融性安定元素Bを用意するステップと;
    前記化学的活性金属Aと前記可融性安定元素Bとを混合させて混合物を形成するステップと;
    前記可融性安定元素Bの融点よりも高い温度で,前記混合物の表面で,前記化学的活性金属Aを溶解させることはできるが前記可融性安定元素Bを溶解させることはできない液剤Lを用いて,前記混合物を処理し,これにより前記混合物の表面に本質的に前記可融性安定元素Bから成るコーティングを形成するステップと;
    前記コーティングが所望の厚みになった時点で前記処理を終えるステップと;
    前記液剤を除去するステップと;
    前記混合物を洗浄し乾燥させるステップと;を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記化学的活性金属Aは,アルカリ金属,アルカリ土類金属,希土類金属および/またはアクチノイドからなる群より選択されることを特徴とする,請求項1に記載の方法。
  3. 前記化学的活性金属Aは,リチウム,ナトリウム,カリウム,ルビジウム,セシウム,マグネシウム,カルシウム,ストロンチウム,バリウム,ラジウム,ランタン,プラセオジム,エルビウム,ユーロビウム,イッテルビウム,ウラニウム,プルトニウム及びタリウムからなる群より選択されることを特徴とする,請求項2に記載の方法。
  4. 前記可融性安定元素Bは,周期表のIII族,IV族,V族,および/またはVI族の元素からなる群より選択されるいずれかの元素,または2個もしくは3個の組み合わせからなることを特徴とする,請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  5. 前記可融性安定元素Bは,ガリウム,インジウム,および/またはスズからなる群より選択されるいずれかの元素,または2個もしくは3個の組み合わせからなることを特徴とする,請求項4に記載の方法。
  6. 前記液剤Lは,
    (a) 可融性安定元素Bの融点よりも沸点が高く融点が低い物質;
    (b) (a)の物質の混合物;
    および
    (c) (a)またはこれらの混合物(b)の物質を前記化学的活性金属Aおよび前記可融性安定元素B両方に対し中立の溶媒に溶解させた溶液;
    からなる群より選択されることを特徴とする,請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
  7. 前記液剤Lは,CH酸,脂肪族アルコール,多価アルコール,高級カルボン酸,縮合アレーン,および/または大環状ポリエーテルからなる群,それらの混合物およびそれらの溶液の中から選択されることを特徴とする,請求項6に記載の方法。
  8. 前記処理は,処理温度が可融性安定元素Bの融点を下回った時点で終了することを特徴とする,請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記コーティングの厚みは,1μm以上,好ましくは10μm以上であることを特徴とする,請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記コーティングの厚みは,前記液剤Lによる処理時間および/または処理温度の調節により制御されることを特徴とする,請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記化学的活性金属Aと前記可融性安定元素Bとの混合物は,前記液剤Lに浸されることを特徴とする,請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 前記化学的活性金属Aと前記可融性安定元素Bとの混合物は,前記液剤Lによる処理の前に,所望の形状に形成されることを特徴とする,請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記化学的活性金属Aと前記可融性安定元素Bとの混合物は,前記液剤Lによる処理の前に,略球状に形成されることを特徴とする,請求項12に記載の方法。
  14. 前記化学的活性金属Aと前記可融性安定元素Bとの混合物は,前記液剤Lによる処理の前に,円筒状または平板状に形成されることを特徴とする,請求項12に記載の方法。
  15. 前記略球状に形成された混合物は,前記液剤Lの槽に滴下されることを特徴とする,請求項13に記載の方法。
  16. 請求項1〜15のいずれか1項による方法で得られる,表面に防食コーティングを施した化学的活性物質。
  17. 請求項16に記載の化学的活性物質を,以下のいずれかのように使用する方法。
    (a)光電子装置の製造および有機発光ダイオードの製造における蒸気供給源として使用する方法。
    (b)ガスフィルタおよび真空シールドオフ装置の製造における蒸発性および非蒸発性ゲッタを含む化学吸着剤として使用する方法。
    (c)触媒の形または生成物の構成物質の形での化学合成における活性金属の供給源として使用する方法。
    (d)特別な合金,昇華ポンプおよび/または粒子加速器の製造のために使用する方法。
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