KR100268312B1 - 비증발성 게터 합금 및 이를 이용한 비증발성 게터 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Zr-Co-A를 함유하는 비증발성 게터 합금에 관한 것으로, 여기서 A가 이트륨, 란타늄, 및 희토류 또는 그의 혼합물로부터 선택된 원소이다. 이들 합금은 상대적으로 낮은 온도에서 활성화되고, 다양한 가스를 흡수할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 합금은 다른 유사한 합금에 비해 환경 및 안전면에서 보다 우수하며, 유해한 금속 또는 유해한 혼합물을 형성할 수 있는 금속을 함유하지 않으며, 반응성 가스와 격렬하게 반응하는 경우 다른 비증발성 게터 합금보다 낮은 온도에 도달한다.

Description

비증발성 게터 합금 및 이를 이용한 비증발성 게터 구조물

본 발명은 비증발성 게터 합금에 관한 것으로, 특히 환경 오염 또는 안전 사고를 발생시키지 않는 일반적으로 사용되는 비증발성 게터 합금에 관한 것이다.

NEG 합금(Non-Evaporable getter alloy)으로 알려진 비증발성 게터 합금은 수소를 가역적으로 흡수할 수 있고, 산소, 수증기, 일산화탄소와 같은 기체를 비가역적으로 흡수할 수 있으며, 어떤 합금은 질소를 흡수할 수 있다. 이들 합금들은 보온병(thermos) 또는 드와르 병(Dewar bottle) 또는 극한지역에서 석유를 이송하는 관의 빈 캐비티 내에서의 단열을 위해 진공을 유지시키는데 사용된다. 또한, 이들 합금들은 일반적으로 영족 가스로 형성된 가스성 분위기로부터 상기한 가스들을 제거하기 위해 사용될 수도 있다. 이러한 예로는 램프, 특히 형광 램프에서 상기 합금들을 사용하는 것인데, 여기서 비증발성 게터 합금은 램프 작동에 적절한 대기 상태를 유지시키는 역할을 한다. 또한, 비증발성 게터 합금은 불활성 가스로부터 상기한 가스들을 제거하여 불활성 가스를 정화시키기 위해 사용되는데, 이러한 경우, 정화는 정화 가스를 사용하기 전에 행할 수도 있으며, 또는 동일한 챔버내에서 행할 수도 있다. 여기서 정화 가스는 미국 산 루이스 오비스포에 위치한 "사에스 퓨어 가스(SAES Pure Gas)"사의 명의로 출원된 특허출원 WO 96/13620호에 개시된 바와 같이 반도체 제조에 사용된다. 일반적으로, 이들 합금들은 주성분으로써 지르코늄 및/또는 티타늄을 포함하며, 전이금속 또는 알루미늄 중에서 선택된 하나 이상의 다른 원소를 포함한다.

비증발성 게터 합금은 현재까지 여러 특허출원이 되어 있다. 미국 특허 제 3,203,901 호에는 Zr-Al 합금, 특히 상품명으로 출원인에 의해 제조되어 판매되고 있는 Zr 84% - Al 16% 의 무게조성을 갖는 합금이 개시되어 있으며, 미국 특허 제 4,071,335 호에는 Zr-Ni 합금, 특히 상품명 St 199™ 으로 출원인에 의해 제조되어 판매되고 있는 Zr 75.7% - Al 24.3% 의 무게조성을 갖는 합금이 개시되어 있으며, 또한, 미국 특허 제 4,306,887 호에는 Zr-Fe 합금, 특히 상품명 St 198™으로 출원인에 의해 제조되어 판매되고 있는 Zr 76.6% - Fe 23.4% 의 무게조성을 갖는 합금이 개시되어 있다. 이러한 물질은 일반적으로 이들이 가지는 특정한 성질 때문에 특정 분야에만 한정되어 사용된다. 즉, 상기한합금은 약 900 ℃ 의 활성화 온도를 가지고 있기 때문에, 장치가 고온에서 견딜 수 있는 성분을 함유할 때 사용되며, 반면 상기한 St 198™ 합금은 질소를 제한적으로 흡수한다.

상기한 특허출원에 개시된 물질과 유사한 물질들이 보다 특정한 분야에 사용되어 왔다. 예컨대, 캐나다 특허 제 1,320,336 호에는 수소를 가역적으로 저장하는 수단으로서 중간금속 혼합물 ZrCo를 사용하는 것이 개시되어 있는데, 여기서 중간금속 혼합물은 수소와 그의 동위원소에 대해 높은 평형압력을 가지고 있다. 미국 특허 제 4,668,424 호에는 가능한 한 코발트와 같은 하나 이상의 금속을 포함하는 지르코늄-니켈-미시금속(mischmetal) 합금이 개시되어 있다. 그렇지만, 이러한 물질은 수소와 그의 동위원소를 가역적으로 흡수하는 것으로 그의 사용이 제한되고 있다.

상기한 이유들에 의해, 상기한 합금들은 특정한 용도의 합금으로써 정의될 수도 있으며, 특정 분야의 사용과 관련하여 기술적 또는 상업적 특허 공보에 종종 개시되고 있다.

반면, 상대적으로 낮은 활성화 온도와 다양한 종류의 가스에 대해 양호한 흡수력을 갖는 합금들이 존재하는데, 이러한 기능적인 특성을 가지는 합금들은 다양한 범위의 조건에서 사용될 수도 있고, 따라서 다른 여러 분야에 적용될 수도 있기 때문에 특히 유용하다. 이들 합금들은 통용의 합금으로서 정의될 수도 있으며, 이는 이후에 언급될 것이다. 통용의 합금들 중에서, 가장 폭넓게 사용되는 합금은 Zr 70% - V 24.6% - Fe 5.4% 의 무게조성과 게터재에 대한 정상치에 대해 상대적으로 낮은 350 내지 500℃의 활성화 온도를 가지는 합금으로서, 이러한 합금은 미국 특허 제 4,312,669호에 개시되어 있고, 상품명 St 707™ 으로 출원인에 의해 제조되어 판매되고 있다. 그렇지만, St 707™ 합금은 바나듐을 함유하는데, 이러한 바나듐의 혼합물, 특히 산화물은 유독성을 가지는 문제점이 있다. 바나듐은 불활성가스를 정화하기 위해 사용되는 많은 합금에 함유되어 있으며, 출원인이 "저팬 파이오닉스(Japan Pionics)"인 일본 특허 공개공보 제 5-4809, 6-135707, 및 7-242401 호에 개시되어 있다.

종래 기술에 따른 NEG 합금을 사용할 때 발생하는 다른 문제점은 다량의 반응성 가스와 갑자기 접촉할 때, 즉 공기에 노출될 때, 그리고 초기의 합금이 200 내지 250℃ 이상의 온도를 가질 때, 합금은 강한 발열반응을 일으켜 온도를 1000℃ 이상으로 상승시킬 수도 있으며, 이에 의해 작업자와 장비의 안전이 위협받는다는 것이다. 실제로, 이들 합금들은 일반적으로 1000℃ 이상의 온도에서 용융될 수도 있는 벽을 구비한 금속, 종종 강으로 구성되는 장치 또는 설비에 사용되는데, 이는 고온에서 재료의 누출을 야기하여 주변환경을 손상시킨다. 이러한 현상은 NEG 합금을 포함하는 장치의 돌발적인 파손 또는 동일한 장치를 조립하거나 작동시킬 때 작업자의 과실에 기인할 수도 있다. 이러한 문제점들은 약 400℃의 작업 온도로 유지된 다량의 게터 합금을 포함하는 강으로 구성된 벽을 구비한 정화기 내부에서 주로 불활성가스를 정화시킬 때, 공기 또는 다른 반응성 가스가 돌발적으로 유입됨으로써 격렬한 반응을 촉진시켜, 모든 게터 합금과 정화기 벽을 용융시키게 된다. 유사한 현상이 게터 합금이 사용된 중간- 및 대용량 가스 정화기가 설치된 반도체 제조 장치에서 이미 발생되었다. 더욱이, 게터 합금이 St 707 합금이거나 또는 일본 "파이오닉스"의 명의로 출원된 상기한 특허 출원에 개시된 어떤 합금일 경우에, 산화바나듐과 같은 유해한 성분을 포함한다면 위험성이 더욱 증가한다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상기한 환경 오염 또는 안전 사고를 발생시키지 않는 일반적으로 사용되는 비증발성 게터 합금을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

특히, 본 발명의 목적은 상대적으로 낮은 활성화 온도를 가지는 다양한 가스를 흡수할 수 있고, 바나듐 또는 유독성 혼합물을 형성할 수 있는 물질을 함유하지 않으며, 반응성 가스와 격렬하게 반응하는 경우 다른 공지된 NEG 합금보다 낮은 온도에 도달할 수 있는 게터 합금을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 비증발성 게터 합금이 가질 수 있는 조성을 나타낸 3원 상태도.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 합금을 사용하여 제조된 비증발성 게터 구조물의 가능한 실시예를 도시한 도면.

도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 합금과 소정의 관련 합금의 가스 흡수 성질을 나타내는 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20,30,40,50 : 게터 구조물 31 : 금속 테이프

32,43,52 : 비증발성 게터 합금 분말 41,51 : 금속 용기

42 : 상부 개구 53 : 다공성 격막

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 비증발성 게터 합금은 이트륨, 란타늄 또는 희토류 중에서 선택된 하나 이상의 성분과, 지르코늄과, 코발트로 구성되는데,

중량% 조성의 3원 상태도에서,

a) Zr 81% - Co 9% - A 10% ;

b) Zr 68% - Co 22% - A 10% ;

c) Zr 74% - Co 24% - A 2% ;

d) Zr 88% - Co 10% - A 2% ;

들로 형성된 다각형으로 구성되며, 상기 A 는 이트륨, 란타늄, 희토류 또는 그의 혼합물 중에서 선택된 원소로 구성되는 것을 특징으로 한다.

특히, 본 발명에 따른 합금은 바람직하게는 약 5 중량%의 원소 A 또는 그의 혼합물을 함유하며, 보다 바람직하게는 도 1의 상태도에서 점(e)로 표시된 Zr 80.8% - Co 14.2% - A 5% 의 무게 조성을 갖는다.

지르코늄 및 코발트 이외의 제 3의 성분으로서 미시금속이 본 발명에서 매우 유용하게 사용된다. 미시금속은 세륨, 란타늄, 네오디뮴, 및 다른 소량의 희토류를 포함하는 원소의 혼합물이다. 정확한 미시금속의 조성은 중요하지 않는데, 이는 상기한 원소들이 유사한 반응성을 가지기 때문이며, 이에 의해 다른 형태의 미시금속의 화학적 성질이 단일 원소의 양을 변화시켜도 동일하게 유지되며, 따라서 본 발명에 따른 합금의 가공 특성은 사용되는 미시금속의 특정한 조성에 의존하지 않는다.

본 발명의 합금은 원하는 결과물의 조성에 대응하는 비율을 갖는 단편 또는 분말형태의 금속 성분을 로에서 용융시킴으로써 준비될 수도 있다. 이때, 용융 기술로는 불활성가스 대기 즉 아르곤의 300 mbar의 압력 하에서의 전기로 용융기술, 또는 진공이나 불활성가스에서 유도로 용융기술이 바람직하게 사용된다. 그렇지만, 합금을 준비하기 위해 야금학적 분야의 최근의 다른 기술이 사용될 수 있다. 이 때, 약 1000℃ 이상의 용융온도를 요구한다.

본 발명의 합금을 사용하는 게터 구조물을 제조하기 위해, 합금은 단일의 펠릿 형태의 게터재로 형성되거나 또는 지지물 상에서나 용기내에서 게터재의 조합물로 형성되든지 간에, 합금은 바람직하게는 250㎛ 미만의 입자 크기, 보다 바람직하게는 40 내지 125㎛ 범위의 입자 크기를 갖는 분말의 형태로 사용된다. 보다 큰 직경의 입자는 비표면(표면적/단위중량)을 감소시키게 되는데, 이는 주로 약 200℃ 미만의 온도에서 가스 흡수력을 감소시키며, 또한 40㎛ 보다 작은 입자 크기는 합금이 비록 소정의 분야에 사용되더라도 게터 구조물의 제조 단계에서 소정의 문제를 야기할 수 있다.

이미 언급한 바와 같이, 본 발명의 사용에 의해 준비될 수 있는 게터 구조물은 게터 합금의 단일 분말로 형성된 펠릿, 또는 금속 지지체 상의 분말들의 조합물을 포함하는 다양한 형태를 가질 수 있다. 이들 양 경우에서, 분말은 압축 또는 소결에 의해 뭉쳐질 수도 있다. 압축된 단일 분말의 펠릿은 보온병의 단열에 사용된다. 분말이 지지될 때, 강, 니켈 또는 니켈 합금은 일반적으로 지지재료로서 사용된다. 이러한 지지체는 단순히 테이프 형태일 수도 있는데, 이러한 테이프의 표면에는 합금 분말이 다양한 기술에 의해 증착된 후 냉간 압연 또는 소결에 의해 고착되어 있다. 이러한 테이프로부터 얻어진 게터 구조물은 램프에 사용된다. 지지체는 또한 용기를 형성하는데, 이러한 용기는 소정의 형태를 가지며 일반적으로 압축에 의해 분말이 삽입되어 있으며, 여기서 용기는 가스가 통과할 수 있지만 분말은 유지되는 격막을 구비하고 있다.

이러한 실시예들이 도 2a 내지 도 2d에 도시되어 있다. 도 2a는 압축된 NEG 합금 분말로만 형성된 펠릿(20)을 도시하고 있다. 도 2b는 상부에 NEG 합금 분말(32)을 갖는 금속 테이프(31) 형태의 NEG 구조물(30)이 도시되어 있다. 도 2c는 상부 개구(42)를 구비하며 내부에 NEG 합금 분말(43)이 포함된 금속 용기(41) 형태의 NEG 구조물(40)의 단면도이다. 도 2d는 다공성 격막(53)에 의해 상부 개구가 폐쇄되어 있으며 내부에 NEG 합금 분말(52)이 포함된 금속 용기(51) 형태의 NEG 구조물(50)의 단면도이다.

본 발명의 NEG 합금은 통용되는 합금으로서, 상대적으로 낮은 활성화 온도를 가지며, 여러 가스를 흡수할 수 있다.

본 발명에 따른 합금은 200℃에서 약 1 내지 2시간 동안 가열함으로써 충분히 활성화시킬 수도 있다. 350℃에서 1시간 동안 열처리를 행하여 합금을 완전하게 활성화시킴으로써, 보다 높은 흡수속도 및 우수한 흡수력을 얻을 수 있다.

일단 합금들이 활성화되면, 합금들은 상온으로부터 이론적인 용융점의 한계까지 수소 이외의 가스를 흡수하도록 작용할 수 있다. 이러한 합금들을 내부에 포함하고 있는 장치의 안정성과 기능성을 손상시키지 않기 위한 최대 작업 온도는 일반적으로 약 500℃이다. 상온에서, 흡수는 결정립 표면에서 제한되어 흡수력이 제한되는데, 반면 300℃ 이상의 온도에서 결정립 표면으로부터 결정립 코어로의 흡수된 가스 분자의 확산속도는 표면을 연속적으로 "정화"시키기에 충분하며, 이에 의해 흡수력 및 흡수속도가 개선된다. 이들 합금들의 최적의 작업온도는 특정 분야에 의존하는데, 즉 가스를 정화시키기 위한 최적 온도는 300 내지 400℃이다.

모든 NEG 재료에 있어서, 수소 흡수는 가역적이므로, 이러한 흡수 특성은 합금에서의 수소 평형압력 대 온도 및 흡수된 수소양의 함수로 측정된다. 이러한 관점에서, 본 발명의 합금의 수소 흡수력은 매우 양호하며, 평형 압력은 도입부에서 언급된 합금들 중를 제외한 거의 모든 합금들보다 낮지만, 800 내지 900℃의 활성화 온도를 요구한다.

결과적으로, 본 발명의 합금과 대기가스가 격렬하게 반응하는 동안 도달하게 되는 온도는 합금의 조성에 의존하여 약 500 내지 740℃이며, 이는 St 707 합금이 연소하는 동안 도달하게 되는 온도는 1200℃ 보다 낮다. 따라서, 합금을 포함하는 챔버 내로 대기 가스가 유입되어 사고를 유발하는 경우에도, 본 발명의 합금들은 그들의 용융점 또는 일반적으로 상기 챔버의 벽을 구성하는 대부분의 재료(강과 같은 금속 및 합금)의 용융점에 도달하지 않는다. 따라서 사고의 위험이 있는 경우에도, 본 발명의 합금은 보다 견고해지며, 이에 의해 작업자 및 장치의 위험도가 감소된다.

본 발명은 다음의 실시예에 의해 보다 더 명백해질 것이다. 이들 비한정적인 실시예들은 본 발명이 어떻게 작용하지는 그리고 본 발명이 어떻게 가장 실용적으로 사용될 수 있는지에 대해 당업자들에게 보다 명료한 이해를 제공할 것이다.

실시예 1

본 실시예는 본 발명의 합금을 준비하는 단계를 기술한다.

80.8g의 지르코늄, 14.2g의 코발트, 및 50%의 세륨, 30%의 란타늄, 15%의 네오디뮴, 나머지는 5%의 희로튜로 구성된 5.0g의 미시금속을 계량한다. 이러한 분말을 혼합시키고, 300 mbar의 아르곤 대기하의 아아크 전기로의 냉각수 구리 도가니에 도입한다. 용융하는 동안, 혼합물을 약 2000℃의 온도까지 가열하고 약 5분간 유지시킨다. 이러한 합금의 준비 단계는 높은 열변화도를 갖는 냉각수 구리 도가니에 개시 재료를 투입함으로써 아아크 전기로에서 수행되기 때문에{소위 "콜드 어스(cold earth)"}, 잉고트(ingot)의 용융을 합금의 균일성을 강화시키기 위해 4차례 반복한다. 이후, 용융된 매스를 냉각하여 얻어진 잉코트를 분쇄하여 분말로 만들고, 이러한 분말을 체로 분리하여 40 내지 105㎛의 입자크기를 갖는 분말을 수집한다. 이러한 분말은 다음의 시험에 사용될 다른 샘플을 만드는데 사용된다. 각각의 샘플은 링형 용기내에서 150mg의 분말을 2000kg/㎠의 압력으로 압축하여 얻는다. 이후, 합금의 활성화 온도와 시험 온도를 측정하기 위해 각각의 용기에 온도계를 용접하여 부착한다.

실시예 2

본 실시예는 본 발명의 다른 합금을 준비하는 단계를 기술한다.

83.0g의 지르코늄, 14.7g의 코발트, 및 2.3g의 미시금속을 계량하고, 실시예 1의 과정을 반복하여 일련의 유사한 샘플을 준비한다.

실시예 3

본 실시예는 본 발명의 제 3의 합금을 준비하는 단계를 기술한다.

76.7g의 지르코늄, 13.5g의 코발트, 및 9.8g의 미시금속을 계량하고, 실시예 1의 과정을 반복하여 일련의 유사한 샘플을 준비한다.

실시예 4(비교예)

본 실시예는 St 707 합금의 샘플을 준비하는 단계를 기술한다.

70.0g의 지르코늄, 24.6g의 코발트, 및 5.4g의 미시금속을 계량하고, 실시예 1의 과정을 반복하여 일련의 유사한 샘플을 준비한다.

실시예 5

실시예 1 내지 4에서 준비된 각각의 합금의 샘플에 대해 수소 흡수 시험을 실시한다. 모든 샘플들을 500℃에서 10분동안 활성화시킨다. 이러한 흡수 시험은 ASTM F 798-82 표준에 기술된 과정에 따라 4×10^-5mbar의 수소압력하의 상온에서 수행된다. 이들 시험의 결과는 흡수속도(S) 대 흡수된 가스양(Q)의 함수로 도 3에 도시되어 있으며, 여기서 참조부호(1 내지 4)는 각각 샘플 1 내지 4의 곡선을 나타낸다.

실시예 6

실시예 1 내지 4에서 준비된 샘플과는 다른 4개의 샘플을 사용하고, 시험 가스로서 CO를 사용하여 실시예 5의 시험을 반복한다. 이들 시험의 결과는 도 5에 도시되어 있으며, 여기서 참조부호(5 내지 8)는 각각 샘플 1 내지 4의 곡선을 나타낸다.

실시예 7

실시예 1 내지 3의 본 발명에 따른 합금과 실시예 4의 St 707 합금에 대한 수소 평형 압력을 측정한다. 측정 방법은 실시예 7에 사용된 것과 유사하지만, 본 실시예의 경우 벌브(bulb)를 로내에 투입하지 않으며, 샘플을 무선 주파수를 사용하여 외부로부터 가열한다. 더욱이, 시험하는 동안 낮은 백그라운드 압력을 유지하는데 기여하는 액화질소 트랩(trap)이 벌브에 연결된다. 이러한 시스템은 10^-6mbar의 잔류 압력까지 방출된다. 펌핑하에서, 720℃에서 한시간동안 무선 주파수를 사용하여 샘플을 가열함으로써 활성화시킨다. 활성화 과정이 완료되면, 샘플 온도는 700℃가 되고, 벌브는 펌핑 시스템으로부터 분리된다. 정확한 양의 수소를 벌브에 투입하고, 10분 후 시스템에 의해 도달된 평형 압력을 측정한다. 샘플 온도는 연속하여 600℃ 및 500℃가 되고, 벌브 내측의 평형 압력을 새로운 조건하에서 측정한다. 하지만, 이러한 경우 시험 온도는 낮은 온도로부터 초기 온도로 도달하게 된다. 본 과정을 다른 양의 수소가 도입되는 각 샘플에 대해 반복한다. 다른 측정 조건 하에서 합금에 의해 흡수된 수소의 농도는 평형 압력, 시스템 부피, 및 공지된 합금의 중량으로부터 유추된다.

평형압력(P) 대 다른 온도에서 흡수된 수소의 농도(C)의 관계는 도 5, 도 6, 및 도 7에 각각 도시되어 있으며, 이는 각각 약 500℃, 600℃, 및 700℃의 온도에서 샘플의 평형 압력에 관한 것이다. 이 때의 곡선은 도 5에서 샘플 1 내지 4에 대해 참조부호(9 내지 12)로 각각 도시되어 있으며, 도 6에서는 샘플 1 내지 4에 대해 참조부호(13 내지 16)로 각각 도시되어 있으며, 도 7에서는 샘플 1 내지 4에 대해 참조부호(17 내지 20)로 각각 도시되어 있다.

실시예 8

본 실시예에서는 본 발명의 합금 및 소정의 관련 합금이 공기 연소 동안에 도달하는 온도를 측정한다.

본 실시예에서는 본 명세서에서 언급된 St 198, St 199, 및 St 101 합금 각각에 대해 실시예 1에 따라 준비된 샘플 뿐만 아니라 실시예 1 내지 4의 각 합금에 대해 시험한다. 샘플을 대기와 접촉하는 유리 벌브 내로 투입한다. 벌브의 외측에 설치되어 있는 동시에 샘플 온도를 기록하는 컴퓨터에 의해 조절된 전력을 방출하는 코일에 의해 발생된 무선 주파수를 이용하여 샘플을 가열한다. 공기 연소의 개시 온도를 각 합금에 대해 미리 측정한다. 이러한 예비 측정은 무선 주파수를 통해 선형적으로 증가된 전력을 샘플에 공급하고, 온도 경향을 측정함으로써 수행된다. 첫째로, 모든 샘플은 선형적인 온도 증가를 나타내고, 이후 직선으로부터 상방 편차를 나타낸다. 이러한 편차에 대응하는 온도는 연소 개시 온도로서 간주된다.

최대 온도 시험은 각각 샘플은 무선 주파수를 통해 미리 측정된 개시 온도까지 가열하고, 개시 온도에 도달하면 외부 가열을 멈추고, 연소하는 동안 샘플에 의해 도달된 최대 온도를 측정하여 수행한다. 이들 측정의 오차는 ±5℃ 이다.

시험 결과는 다음의 표에 나타나 있으며, 여기서 각 샘플은 샘플의 준비를 개시한 실시예의 번호 또는 상표명으로 나타나 있다.

샘 플	최대 온도(℃)
실시예 1	720
실시예 2	550
실시예 3	740
실시예 4	1200
St 198	750
St 199	920
St 101	＞1300

도 3 내지 7에서, 본 발명의 합금들 및 공지된 합금 중 통용되는 최상의 합금인 St 707 합금의 흡수 특성이 여러 가스에 대해 비교되어 있다. 시험은 수소 및 일산화탄소에 대해 수행되었는데, 이는 이들 가스들이 주로 방출된 챔버 내에서 잔류 압력에 기여하기 때문이다. 그래프에 도시된 바와 같이, 본 발명의 합금들은 CO 가스에 대해서는 St 707 합금과 유사한 성질을 가지며, 수소에 대해서는 미시금속을 최대로 함유하는 합금(샘플 3)을 제외하고는 보다 우수한 성질을 가지는데, 따라서 그래프는 평형 압력이 흡수된 수소의 양이 높을 때 증가한다는 것을 나타낸다. 연소하는 동안, 이들 합금에 의해 도달된 최대 온도는 금속벽이 견딜 수 있는 온도인 약 740℃를 초과하지 않으며, 이에 의해 이들 합금은 사고를 유발할 수 있는 경우에도 합금이 견고하게 된다. 참고로, 본 발명의 합금에 비해 적용 분야가 제한되는 특정 용도의 합금이 연소하는 동안 도달되는 최대 온도를 측정하였다. 그 결과를 표에 나타내었으며, St 198 합금을 제외한 이들 합금들은 보다 높은 온도에 도달하기 때문에 본 발명의 합금에 비해 안정성에 문제가 있음을 보여주고 있다. 결론적으로, 상대적으로 낮은 활성화 온도와 다량의 가스 흡수에 의해 본 발명의 합금은 다양한 용도, 즉 보온병 또는 드와르 병의 방출 캐비티 또는 가스를 정화시키기 위해 사용될 수도 있다. 더욱이, 이들 합금들이 유해한 금속을 함유하지 않으며, 연소시에 상대적으로 낮은 온도에 도달하기 때문에, 유사한 활성화 온도와 가스 흡수 특성을 가지는 St 707 합금 및 폭넓지 못한 적용 분야를 가지는 다른 대부분의 공지된 게터 합금에 비해 환경 문제 및 안전 문제에 대한 위험성이 낮다.

따라서, 본 발명에 따른 비증발성 게터 합금은 상대적으로 낮은 활성화 온도를 가지며, 다양한 가스를 흡수할 수 있으며, 유독성 성분을 함유하지 않고, 반응성 가스와 격렬하게 반응하는 경우에도 그들의 용융점으로 상승하지 않아 환경 오염이나 안전 사고를 발생시키지 않는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 지르코늄과, 코발트와, 그리고 제3성분 A로 구성되는 비증발성 게터 합금으로서,

   상기 합금의 조성이, 중량% 조성의 3원 상태도에서,

   a) Zr 81% - Co 9% - A 10% ;

   b) Zr 68% - Co 22% - A 10% ;

   c) Zr 74% - Co 24% - A 2% ;

   d) Zr 88% - Co 10% - A 2% ;

   의 점들에 의해 한정된 다각형 내에 위치되며, 상기 A는 이트륨, 란타늄, 희토류 또는 그의 혼합물 중에서 선택된 성분이며, 공기내에서의 최대연소 온도가 740℃를 초과하지 않는 비증발성 게터 합금.
2. 청구항 1의 비증발성 게터 합금을 포함하는 비증발성 게터 구조물로서,

   상기 비증발성 게터 합금은 250 ㎛ 미만의 입자 크기를 갖는 분말 형태로 구성되는 비증발성 게터 구조물.