KR20190009282A - 수소 및 일산화탄소 수착에 특히 적합한 비-증발성 게터 합금 - Google Patents
수소 및 일산화탄소 수착에 특히 적합한 비-증발성 게터 합금 Download PDFInfo
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Abstract
수소 및 일산화탄소 수착에 특히 적합한, 3원 합금의 분말을 기반으로 하는 개선된 수착율을 갖는 게터 장치이며, 상기 합금은 주요 구성 원소로서 지르코늄, 바나듐 및 알루미늄을 포함하는 조성물을 갖는 것인 게터 장치가 기재되어 있다.
Description
본 발명은 낮은 작동 온도에서 증가된 수소 및 일산화탄소 수착 성능을 갖는 신규 게터 합금, 상기 합금을 사용하여 수소를 수착하는 방법, 및 수소의 제거를 위한 상기 합금을 이용하는 게터 장치에 관한 것이다.
본 발명의 대상인 합금은 수소 및 일산화탄소 둘 다의 상당량의 높은 수착율을 갖는 선행 기술에서의 게터 합금에 전형적인, 요구되는 열 활성화 온도와 비상용성인 제조 또는 작동 조건을 요구하는 모든 적용에 특히 유용하다.
이들 신규 수착 합금을 위한 가장 흥미로운 적용 중에는 진공 단열 패널, 진공 펌프 및 가스 정제기가 있다.
이들 적용에서의 수소 제거를 위한 게터 물질의 용도는 이미 공지되어 있으나, 현재 개발되고 사용되는 해결책은 점점 더 엄격한 제한 및 제약을 설정하는 지속적인 기술 개발에 의해 부여되는 요건을 충족시키기에 적합하지 않다.
진공 단열 패널 분야에서의 일부 특정한 적용, 예를 들어 보온병, 오일 및 가스용 파이프, 태양열 집열 패널, 진공 유리에서, 게터 합금은 온도가 실온 (RT) 내지 300℃에 포함된 범위 내일 때 수소 및 일산화탄소를 효과적으로 수착해야 한다.
고온에서 수소 수착이 가능한 게터 합금의 사용으로부터 이익을 얻을 수 있는 또 다른 적용 분야는 진공 펌프에서의 게터 펌핑 요소이다. 이러한 유형의 펌프는 다양한 특허 문헌, 예컨대 모두 본 출원인 명의의 US 5324172 및 US 6149392, 뿐만 아니라 국제 특허 공개 WO 2010/105944에 기재되어 있다. 고온에서 펌프의 게터 물질을 사용할 수 있는 것은 다른 가스에 대한 수착 용량의 관점에서 그의 성능을 증가시키며; 이 경우에 주요 이슈는 RT 내지 300℃의 범위 내의 온도에서 작동할 때 높은 수착율을 얻는 것 뿐만 아니라 보다 우수한 장치 성능을 얻기 위한 용량이다.
높은 수착율로 수소 및 일산화탄소 수착이 가능한 게터 물질의 이점으로부터 이익을 얻는 또 다른 적용 분야는 반도체 산업에서 사용되는 가스의 정제이다. 사실상, 특히 높은 유량, 전형적으로 몇 l/min보다 더 높은 유량이 요구되는 경우에, 게터 물질은 가스 오염물 예컨대 N2, H2O, O2, CH4, CO, CO2를 제거하기 위해 가스상 종을 신속히 수착해야 한다.
수소 제거를 위한 가장 효율적인 해결책들 중 두 가지가, 둘 다 본 출원인 명의의 EP 0869195 및 국제 특허 공개 WO 2010/105945에 개시되어 있다. 제1 해결책은 지르코늄-코발트-희토류 (RE) 합금을 사용하는 것이며, 여기서 RE는 최대 10%일 수 있고, 이트륨, 란타넘 및 다른 희토류 중에서 선택된다. 특히, 하기 중량 백분율: Zr 80.8%, Co 14.2% 및 RE 5%를 갖는 합금이 구체적으로 인지된 바 있다. 대신하는 제2 해결책은 200℃ 초과의 온도에서 수소의 제거가능한 양을 최대화하기 위해 이트륨-기반 합금을 사용하는 것이지만, 그의 비가역적 가스 수착 특성이 진공 조건을 요구하는 많은 적용의 요구와 관련하여 본질적으로 제한된다.
수소 및 다른 원치 않는 가스 예컨대 CO, N2 및 O2를 신속히 게터링하는데 유용한, 특정한 해결책이 US 4360445에 기재되어 있으나, 그에 개시된 산소-안정화된 지르코늄-바나듐-철 금속간 화합물은 다량의 산소를 요구하면서 특정한 범위의 온도 (즉, -196℃ 내지 200℃)에서만 성공적으로 사용될 수 있어, 그램당 수착 용량 및 수착율을 낮추며, 즉 그의 가능한 적용 분야를 제한한다.
대안으로서, US 4839085는 지르코늄-바나듐-제3 원소 시스템에서 선택된 Zr-풍부 조성에 초점을 맞춘 수소 및 일산화탄소를 제거하는데 적합한 비-증발성 게터 합금을 개시하며, 여기서 제3 원소는 니켈, 크로뮴, 망가니즈, 철 및/또는 알루미늄 중에서 선택될 수 있고, 알루미늄은 실시예에서 바람직하게는 제4 원소로서 설정되는 것으로 개시되어 있다. 이들 합금은 제조 공정에서 일부 단계를 용이하게 하는데 효과적인 것으로 보이지만, H2 및 CO에 대한 노출 시의 흡수율이 많은 적용, 예를 들어 고진공 시스템을 위한 게터 펌프에 적용되기에 충분하지 않다. 더욱이, US 4839035에 의해 개시된 비-증발성 게터 합금은 그를 함유하는 게터 요소의 제조에서 소결 공정을 요구하며, 이는 진공 단열 분야에서의 대부분의 적용, 특히 보온병에서의 그의 용도를 배제하는 추가의 제한을 초래한다.
따라서 본 발명에 따른 합금의 수소 및 일산화탄소에 대한 개선된 특징은 이중의 가능한 의미, 즉 상기 게터 합금의 작동 온도가 RT 내지 300℃의 범위 내에 포함될 때 H2에 대한 증가된 수착율 및 낮은 수소 평형 압력으로 의도되고 평가되어야 한다. 본 발명에 따른 가장 흥미로운 합금의 경우에, 이러한 특성은 다른 가스상 종과 관련하여, 특히 CO와 관련하여 예상외의 개선된 수착 성능으로 고려되고 연상되어야 한다. 더욱이, 이들 합금은 수소 순환에 대한 보다 높은 취화 및 내성과 조합하여 보다 낮은 활성화 온도 및 보다 낮은 입자 손실을 제시한 바 있다.
따라서 본 발명의 목적은 게터 장치에 사용하기에 적합하며 선행 기술의 단점을 극복할 수 있는 게터 합금을 제공하는 것이다. 이들 목적은 하기 원자 백분율 조성을 갖는, 바람직하게는 분말 형태의, 3원 비-증발성 게터 합금에 의해 달성된다:
a. 18 내지 40%의 바나듐;
b. 5 내지 25%의 알루미늄;
c. 합금을 100%로 맞추는 양의 지르코늄;
다시 말해 여기서 원자 백분율은 합금에 대해 계산된다.
임의로, 비-증발성 게터 합금 조성물은, 추가의 조성물 원소로서, 1종 이상의 금속을 합금 조성물의 총계에 대해 3% 미만의 전체 원자 농도로 추가로 포함할 수 있다. 특히, 이들 1종 이상의 금속은, 바람직하게는 0.1 내지 2%에 포함된 전체 원자 백분율로 철, 크로뮴, 망가니즈, 코발트 및 니켈로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 선행 기술과 대조적으로, 본 발명자들은 이들 1종 이상의 금속이 바람직하게는 알루미늄 원자 백분율 함량의 10% 미만의 양으로 합금 조성물에 함유될 수 있다는 것을 밝혀내었다.
본 발명자들은 사실상 놀랍게도 Zr-V-Al 시스템의 3원 합금이, 알루미늄 양이 5 내지 25%에 포함된 범위에서 선택되는 경우에, 개선된 H2 및 CO 수착율을 갖는다는 것을 밝혀내었다. US 4839035와는 다르게, 알루미늄이 니켈, 크로뮴, 망가니즈 및 철의 목록에 있는 다른 금속 대신에 3원 합금 조성물의 제3 원소로서 선택되었다. 보다 구체적으로, 본 발명자들은 지르코늄 및 바나듐을 기반으로 하는 합금의 게터 성능에서의 최상의 개선이, 알루미늄이 3원 시스템 Zr-V-X (여기서 X=Ni, Cr, Mn 또는 Fe)에 7% 원자 퍼센트 미만의 양으로 부차적 성분으로서가 아니라, 상당량으로 (5% 원자 백분율 초과) 첨가될 때 발견될 수 있다는 것을 밝혀내었다. 이들 개시된 조성물에서, 사실상, 알루미늄이 또 다른 주요 제3 원소와 함께 사용되는 경우에, 그의 농도는 본 발명자들이 본 발명에 있어서 최소인 것으로 밝혀낸 5% 원자 백분율보다 현저하게 더 낮아야 한다는 것이 명백하다.
추가 측면에서, 본 발명자들은 선행 기술 합금의 결점을 극복하는데 있어서 최상의 결과를 갖기 위해 사용될 수 있는 중요한 기술적 특성이 1 내지 2.5에 포함되어야 하는 원자 비 Zr/V라는 것을 밝혀내었다. 사실상, 상기 비가 상기한 범위에 포함되는 경우에, 본 발명자들은 합금의 수착 성능이 기존의 합금에 대해 통상적으로 발생하는 바와 같은 소결 공정에 의해 위태로워지지 않는다는 것을 밝혀내었다. 더욱이, 수착 성능은 상기 비가 1.5 내지 2에 포함되는 경우에 또한 최대 수소 및 일산화탄소 수착 용량 및 수착 속도의 관점에서 특히 최적화된다.
더욱이, 미량의 다른 화학 원소의 불순물이 합금 조성물에 존재할 수 있으며, 단 모든 이들 화학 원소의 원자 백분율 함량의 합계로서 의도되는 그의 전체 백분율은 합금 조성물의 총계에 대해 1% 미만이다.
본 발명에 따른 합금 및 장치의 이들 및 다른 이점 및 특징은 그의 일부 비제한적 실시양태의 하기 상세한 설명으로부터 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
본 발명에 따른 비-증발성 게터 합금은 분말 압착 공정에 의해 수득된 압축 환제 형태로 사용될 수 있다. 분말 압착은 고압의 적용을 통해 다이에서 합금 분말을 압착하는 공정이다. 전형적으로 도구는 캐비티의 바닥을 형성하는 펀치 도구와 수직 배향으로 유지된다. 분말은 이어서 소정의 형상으로 압착된 다음, 다이 캐비티로부터 배출된다. 생성된 형상의 (통상적으로 환제 형태의) 압착된 분말의 밀도는 적용된 압력의 양에 정비례한다. 본 발명에 따른 비-증발성 게터 합금을 압착하는데 적합한 전형적인 압축 압력은 1 ton/cm2 내지 15 ton/cm2 (1.5 MPa 내지 70 MPa)의 범위일 수 있다. 하나 초과의 레벨 또는 높이를 요구하는 압축 분말 요소에 걸쳐 동일한 압축 비를 얻기 위해서는 다중 하부 펀치로 작업하는 것이 때때로 필요할 수 있다. 원통형 환제는 단일-레벨 도구가공에 의해 제조된다. 더 복잡한 형상은 통상의 다중-레벨 도구가공에 의해 제조될 수 있다.
예를 들어, 적합한 두께의 합금 시트를 절단함으로써 제조된 실린더 또는 보드가 수득될 수 있다. 그의 실제 사용을 위해, 장치는 수소 없이 유지되어야 하는 컨테이너 내의 고정된 위치에 위치되어야 한다. 장치는 컨테이너의 내부 표면에, 예를 들어 상기 표면이 금속으로 만들어진 경우에는 스팟 용접에 의해 직접적으로 고정될 수 있다. 대안적으로, 장치는 적합한 지지체에 의해 컨테이너 내에 위치될 수 있고; 지지체 상의 탑재는 후속적으로 용접 또는 기계적 압축에 의해 수행될 수 있다.
게터 장치의 또 다른 가능한 실시양태에서, 특히 높은 가소성 특색을 갖는 합금의 경우에는, 본 발명에 따른 합금의 별개의 바디가 사용된다. 이 경우에 합금은 목적하는 크기를 갖는 조각이 그로부터 절단되는 스트립의 형태로 제조되고; 조각은 이어서 금속 와이어의 형태인 지지체의 주위로 그의 부분이 굽혀진다. 지지체는 선형일 수 있으나, 조각의 위치지정을 돕는 만곡부가 이에 제공되는 것이 바람직하며, 그의 형상은 중첩 구역에서의 1개 또는 여러 개의 용접점에 의해 유지될 수도 있지만, 지지체 주위로 굽혀지는 동안의 단순 압축이 이들 합금의 가소성을 고려하면 충분할 수 있다.
대안적으로, 본 발명에 따른 다른 게터 장치가 합금의 분말을 사용하여 제조될 수 있다. 분말이 사용되는 경우에, 이들은 바람직하게는 500 μm 미만, 보다 더 바람직하게는 300 μm 미만의 입자 크기를 가지며, 일부 적용에서는 0 내지 125 μm에 포함된다. 지지체가 삽입되어 있는 정제의 형상을 갖는 장치는, 예를 들어, 분말을 주입하기 전에 몰드 내에 상기 지지체가 제조되어 있는, 몰드 내에서의 분말의 압축에 의해 제조될 수 있다. 대안적으로, 지지체는 정제에 용접될 수 있다.
또 다른 대안으로서, 금속 컨테이너 내의 가압된 본 발명에 따른 합금의 분말에 의해 형성되는 장치가 용이하게 수득될 수 있으며; 장치는, 예를 들어, 컨테이너를 용접함으로써 지지체에 고정될 수 있다.
지지체를 포함하는 장치의 또 다른 종류는 적합한 몰드 내에서 시트를 가압함으로써 수득된, 오목부를 갖는 금속 시트로부터 출발하여 제조될 수 있다. 오목부의 바닥 부분의 대부분이 이어서 절단에 의해 제거되어, 홀을 얻고, 지지체가 가압 몰드 내에 유지되어, 오목부가 합금 분말로 충전될 수 있고, 이어서 계내 가압됨으로써 분말 패키지가 가스 수착을 위한 2개의 노출된 표면을 갖는 장치를 수득한다.
게터 펌프 분야에서, 본 발명에 의해 달성되는 주요 요건은, 진공화될 챔버에 아마도 존재할 수 있는 N2, H2O, O2, CH4, CO, CO2는 물론 다른 가스 불순물을 또한 효과적으로 수착하는 게터 물질 용량에 영향을 미치지 않으면서, 다른 기존의 게터 합금에 전형적으로 사용되는 것과 비교 시 심지어 저온에서 작동할 때에도 효과적인 수소 수착이다. 이 경우에, 본 발명의 대상인 모든 합금은 이러한 적용에서 유리한 특색을 가지며, 이에 의해 여러 가스 불순물에 대해 보다 높은 친화도를 갖는 것들이 특히 인지된다. 특히, 본 발명자들은 이들 합금이, 다른 펌핑 요소 (예를 들어 이온 펌프)와 조합되어 사용되는 게터 펌프 또는 게터 펌핑 카트리지를 위한 게터 요소에 통상적으로 사용되는 소결 공정에 의해 덜 위태로워지는 수소 및 일산화탄소에 대한 수착 성능을 갖는다는 것을 밝혀내었다.
소결은 물질의 고체 매스를 액화점까지 용융시키지 않으면서 열 및/또는 압력에 의해 압착 및 성형하는 공정이다. 물질 내 원자는 입자의 경계에 걸쳐 확산되어, 입자를 함께 용합시키고 하나의 고체 조각을 생성한다.
가장 통상적인 게터 펌프에서, 디스크형 게터 요소는 증가된 펌핑 성능을 갖는 물체를 수득하기 위해 스택으로 편리하게 조립된다. 스택은 지지 요소에 대해 동축인 가열 요소가 장착될 수 있으며, 진공 플랜지 상에 탑재되거나 또는 적합한 홀더에 의해 진공 챔버 내에 고정될 수 있다.
본 발명에 따른 모든 장치에서, 지지체, 컨테이너 및 본 발명에 따른 합금으로 형성되지 않은 임의의 다른 금속 부분은 상기 장치가 노출되는 높은 작업 온도로 인해 이들 부분이 증발되는 것을 방지하기 위해 낮은 증기압을 갖는 금속, 예컨대 텅스텐, 탄탈럼, 니오븀, 몰리브데넘, 니켈, 니켈 철 또는 강철로 만들어진다.
본 발명에 따른 게터 장치에 유용한 합금은, 목적하는 원자 비를 얻기 위해, 바람직하게는 분말 또는 조각의, 순수한 원소를 용융시켜 제조될 수 있다. 용융은 제조되는 합금의 산화를 회피하기 위해 제어된 분위기 하에, 예를 들어 진공 또는 불활성 가스 (아르곤이 바람직함) 하에 수행되어야 한다. 가장 통상적인 용융 기술 중에서, 아크 용융, 진공 유도 용융 (VIM), 진공 아크 재용융 (VAR), 유도 스컬 용융 (ISM), 일렉트로 슬러그 재용융 (ESR), 또는 전자 빔 용융 (EBM)이 비제한적으로 사용될 수 있다. 예로서, 아르곤 분위기 하에 고순도의 구성 원소의 적절한 혼합물을 아크 용융시킴으로써 다결정질 잉곳이 제조될 수 있다. 잉곳은 아르곤 분위기 하에 여러 방법, 예컨대 해머밀, 임팩트 밀로 또는 전통적인 볼 밀링으로 밀링되고, 후속적으로, 보통 500 μm 미만 또는 보다 바람직하게는 300 μm 미만의 목적하는 분말 분획으로 체질될 수 있다. 본 발명에 따른 분말이 압축된 형태 (예를 들어 환제)로 게터 장치에 사용되는 경우에, 지르코늄과 바나듐 사이의 원자 비는 바람직하게는 1.5 내지 2에 포함된다.
분말의 소결 또는 고압 소결이 또한 이용되어, 예를 들어 게터 펌프 내에 사용되기 위한, 본 발명의 비-증발성 게터 합금의 많은 상이한 형상 예컨대 디스크, 바, 링 등을 형성할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 가능한 실시양태에서, 원소 금속성 분말 예컨대, 예를 들어, 티타늄, 지르코늄 또는 그의 혼합물과 임의로 혼합된 청구범위 제1항에 따른 조성을 갖는 게터 합금 분말의 혼합물을 사용하여 게터 요소를 보통 바, 디스크의 형태 또는 예를 들어 EP 0719609에 잘 기재된 바와 같은 유사한 형상으로 수득함으로써 소결 생성물이 수득될 수 있다. 본 발명에 따른 분말이 압축되고 소결된 형태로 게터 장치에 사용되는 경우에, 지르코늄과 바나듐 사이의 원자 비 Zr/V는 바람직하게는 1 내지 2.5에 포함된다.
제2 측면에서, 본 발명은 수소 및 일산화탄소 제거를 위한 상기 기재된 바와 같은 게터 장치의 용도로 이루어진다. 예를 들어, 상기 용도는 상기 가스의 존재에 대해 감수성인 물질 또는 구조적 요소를 포함하거나 또는 함유하는 폐쇄 시스템 또는 장치로부터의 수소 및 일산화탄소 제거에 관한 것일 수 있다. 대안적으로, 상기 용도는 상기 가스의 존재에 대해 감수성인 물질 또는 구조적 요소를 수반하는 제조 공정에서 사용되는 가스 유동으로부터의 수소 및 일산화탄소 제거에 관한 것일 수 있다. 수소 및 일산화탄소는 장치의 특징 또는 성능에 부정적으로 영향을 미치고, 상기 원치 않는 영향은 적어도 하기 원자 조성을 갖는 3원 비-증발성 게터 합금을 함유하는 게터 장치에 의해 회피되거나 또는 제한된다:
i. 18 내지 40%의 바나듐
ii. 5 내지 25%의 알루미늄
iii. 합금을 100%로 맞추는 양의 지르코늄;
다시 말해 여기서 원자 백분율은 합금에 대해 계산된다.
임의로, 비-증발성 게터 합금 조성물은 추가의 조성물 원소로서 1종 이상의 금속을 합금 조성물의 총계에 대해 3% 미만의 전체 원자 농도로, 바람직하게는 알루미늄 원자 백분율 농도의 10% 미만으로 추가로 포함할 수 있다. 특히, 이들 금속은 전체 원자 백분율로 철, 크로뮴, 망가니즈, 코발트 및 니켈로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 더욱이, 다른 화학 원소로 이루어진 미량의 불순물이 합금 조성물에 존재할 수 있으며, 단 모든 이들 화학 원소의 합계로서 의도되는 그의 전체 백분율은 합금 조성물의 총계에 대해 1% 미만이다.
본 발명에 따른 용도는 게터 합금을 분말 형태, 압축된 분말의 환제 형태, 적합한 금속 시트 상에 적층된 형태 또는 적합한 컨테이너 중 하나의 내부에 위치된 형태, 뿐만 아니라 소결 생성물 형태로 사용함으로써 적용을 발견하며, 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 공지된 변형도 가능하다. 특히, 본 발명자들은 상기 비가 1.5 내지 2에 포함되는 경우에, 수착 성능이 또한 최대 수소 및 일산화탄소 수착 용량 및 수착 속도의 관점에서 최적화된다는 것을 밝혀내었다.
대안적으로, 본 발명에 따른 용도는 게터 합금을 금속성 분말 예컨대, 예를 들어, 티타늄 또는 지르코늄 또는 그의 혼합물과 임의로 혼합된 소결 (또는 고압 소결) 분말의 형태로 사용함으로써 적용을 발견할 수 있다.
본 발명에 따른 게터 물질의 위치지정에 관한 상기 고려사항은 일반적인 것이며, 물질의 사용 방식 또는 그의 컨테이너의 특정한 구조에 상관없이 그의 이용에 있어 적합하다.
상기 기재된 게터 장치의 용도로부터 특정한 이익을 얻을 수 있는 수소-감수성 시스템의 비제한적 예는 진공 챔버, 극저온 액체 수송 (예를 들어 수소 또는 질소), 태양열 흡수기, 진공병, 진공 단열된 유동 라인 (예를 들어, 스팀 주입용), 전자관, 듀어, 오일 및 가스용 파이프, 태양열 집열 패널, 진공 유리 등이다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 용어, 표기 및 다른 과학 용어는 본 개시내용이 관련된 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해하는 의미를 갖는 것으로 의도된다. 일부 경우에는, 통상적으로 이해되는 의미를 갖는 용어가 명확성 및/또는 용이한 참조를 위해 본원에서 정의되고; 따라서, 이러한 정의를 본원에 포함시킨 것은 관련 기술분야에서 일반적으로 이해되는 것과 실질적인 차이를 나타내는 것으로 해석되지 않아야 한다.
용어 "포함하는", "갖는", "포함한" 및 "함유하는"은 개방형 용어로서 해석되어야 하고 (즉, "포함하나 이에 제한되지는 않음"을 의미함), 또한 "본질적으로 이루어진다", "본질적으로 이루어진", "이루어진다" 또는 "이루어진"과 같은 용어에 대한 지지를 제공하는 것으로 간주되어야 한다.
용어 "본질적으로 이루어진다", "본질적으로 이루어진"은 반-폐쇄형 용어로서 해석되어야 하며, 이는 본 발명의 기본적이며 신규한 특징에 실질적으로 영향을 미치는 다른 성분이 포함되지 않는다는 것 (따라서 가능한 불순물은 포함될 수 있음)을 의미한다.
용어 "이루어진다", "이루어진"은 폐쇄형 용어로서 해석되어야 한다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 추가로 예시될 것이다. 이들 비제한적 실시예는 통상의 기술자에게 본 발명을 실시하는 방법을 교시하도록 의도된 일부 실시양태를 예시한다.
실시예
고순도의 금속성 구성 원소의 적절한 혼합물을 아르곤 분위기 하에 아크 용융시켜 여러 다결정질 잉곳을 제조하였다. 이어서, 각각의 잉곳을 아르곤 분위기 하에 볼 밀링에 의해 분쇄하고, 후속적으로 목적하는 분말 분획, 즉 300 μm 미만으로 체질하였다.
샘플 A, B, C (본 발명에 따름)로서 라벨링된 샘플 (환제) 및 1 내지 7로서 라벨링된 비교 샘플을 수득하기 위해 표 1 (하기 참조)에 열거된 각각의 합금 1 g을 다이에서 가압하였다.
표 1
이들을 게터 분말 압축 환제의 형태 (직경 10 mm 및 높이 3 mm) 및 프레스 및 가압 및 1250℃ 미만의 온도에서의 소결 공정 후에 수득된 소결 게터 디스크의 형태로 수소 및 일산화탄소에 대한 그의 수착 성능에 대해 비교하였다.
H2 및 CO 수착 용량 평가를 위한 시험을 초고진공 벤치 상에서 수행하였다. 게터 샘플을 벌브 내부에 탑재하고, 이온 게이지가 샘플 상의 압력을 측정하도록 하면서, 또 다른 이온 게이지가 2개의 게이지 사이에 위치된 컨덕턴스의 상류 압력을 측정하도록 하였다. 게터를 500℃ x 10분에서 고주파 오븐으로 활성화시키고; 그 후에 이를 냉각시키고, 25℃에서 유지하였다. H2 또는 CO의 유동을 3 x 10-6 torr의 일정한 압력을 유지하면서 기지의 컨덕턴스를 통해 게터 위로 통과시켰다. 컨덕턴스 전후의 압력을 측정하고, 시간에 따른 압력 변화를 적분하여, 게터의 펌핑 속도 및 수착 양을 계산할 수 있다. 기록된 데이터는 표 2 (소결 디스크에 대해) 및 표 3 (압축 환제에 대해)에 보고되어 있다.
표 2
표 3
Claims (15)
- 하기로 이루어진 비-증발성 게터 합금:
a. 원자 기준 18 내지 40%의 바나듐
b. 원자 기준 5 내지 25%의 알루미늄
c. 합금에 대해 0.1 내지 3%에 포함된 양의 철, 크로뮴, 망가니즈, 코발트 또는 니켈로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 임의적인 추가의 원소
d. 합금을 원자 기준 100%로 맞추는 양의 지르코늄. - 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 임의적인 추가의 원소가 알루미늄 원자 백분율 함량의 10% 미만의 양으로 합금에 존재하는 것인 게터 합금.
- 제1항에 있어서, 지르코늄 및 바나듐이 1 내지 2.5에 포함된, 그의 각각의 원자 양의 비 Zr/V를 갖는 것인 게터 합금.
- 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 추가의 원소가 합금에 대해 0.1 내지 2%에 포함된 양으로 존재하는 것인 게터 합금.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 합금에 대해 원자 기준 1% 미만의 양으로 불순물을 추가로 포함하는 게터 합금.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 분말의 형태인 것을 특징으로 하는 게터 합금.
- 제6항에 있어서, 상기 게터 합금 분말이 금속 분말과 혼합되며, 상기 금속 분말은 바람직하게는 금속성 티타늄, 지르코늄 또는 그의 혼합물 중에서 선택되는 것인 게터 합금.
- 제6항에 있어서, 상기 분말이 500 μm 미만, 바람직하게는 300 μm 미만의 입자 크기를 갖는 것인 게터 합금.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 비-증발성 게터 합금을 포함하는 게터 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 게터 합금이 압축된 분말의 환제 형태인 게터 장치.
- 제9항에 있어서, 지르코늄 및 바나듐이 1.5 내지 2에 포함된, 그의 각각의 원자 양의 비 Zr/V를 갖는 것인 게터 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 게터 합금 분말이 단일 압축 및 소결 바디 게터 요소의 형태인 게터 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 게터 장치가 게터 펌프, 게터 펌프용 카트리지, 또는 1개 이상의 펌핑 요소를 함유하는 펌프인 게터 장치.
- 수소 및 일산화탄소의 제거를 위한 제9항에 따른 게터 장치의 용도.
- 제9항에 따른 게터 장치를 함유하는 수소-감수성 시스템.
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