MXPA02001096A - Aleaciones rarfactoras no evaporables. - Google Patents

Abstract

Se describe aleaciones rarefactoras no evaporables que contienen zirconio, vanadio, hierro, manganeso y uno o mas elementos seleccionados de itrio, lantano y tierras raras, que tienen aspectos mejorados de absorcion de gas, en particular de nitrogeno, con respecto a las aleaciones rarefactoras conocidas.

Description

ALEACIONES RAREFACTORAS NO EVAPORABLES La presente invención se refiere a aleaciones rarefactoras no evaporables. En particular la invención se refiere a aleaciones rarefactoras no evaporables que proveen gran eficiencia en la absorción de gases, en particular de nitrógeno. Las aleaciones rarefactoras no evaporables, conocidas como aleaciones NEG (acrónimo por su designación en inglés: Non-Evaporable Getter), pueden absorber hidrógeno de una manera reversible y gases tales como oxígeno, agua, óxidos de carbono y, en el caso de algunas aleaciones, nitrógeno, de manera irreversible. Un primer uso de estas aleaciones es el mantenimiento de vacío. Se necesita el mantenimiento de vacío en las aplicaciones más diversas; por ejemplo, en los aceleradores de partículas, en los tubos generadores de rayos X, en los exhibidores planos del tipo de emisión de campo y en los espacios intermedios evacuados, térmicamente aislantes, tales como en las botellas térmicas ("termos"), en los dispositivos de Dewars o en las tubería para extracción y transportación de petróleo. Las aleaciones NEG también pueden ser usadas para eliminar los gases mencionados arriba cuando están presentes en cantidades oligoméricas dentro de otros gases, generalmente gases nobles. Un ejemplo es el uso en las lámparas, particularmente en las lámparas fluorescentes, que están llenas de gases nobles a presiones de unas cuantas decenas de milibarias; donde la aleación NEG tiene el propósito de eliminar los vestigios de oxígeno, agua, hidrógeno y otros gases, manteniendo de esa manera la atmósfera adecuada para el funcionamiento de la lámpara; otro ejemplo de eliminación de vestigios de los gases citados, desde otros gases, es la purificación de gases inertes, en particular para aplicaciones en la industria microelectrónica. En general esas aleaciones tienen zirconio y/o titanio como los componentes principales, y comprenden uno o más elementos seleccionados entre los metales de transición o aluminio. Las aleaciones NEG son el objetivo de varias patentes.

La patente US 3,203,901 describe aleaciones de Zr-AI y, en particular, la aleación que tiene la composición porcentual en peso de 84% de Zr - 16% de Al, fabricada y vendida por la solicitante bajo el nombre St 101; la patente US 4,071,335 describe aleaciones de Zr-Ni y, en particular, la aleación que tiene la composición en peso de 73.7% de Zr - 24.3% de Ni, fabricada y vendida por la solicitante bajo el nombre St 199; la patente US 4,306,887 describe aleaciones de Zr-Fe y, en particular, la aleación que tiene la composición porcentual en peso de 76.6% de Zr - 23.4% de Fe, producida y vendida por la solicitante bajo el nombre St 198; la patente US 4,312,669 describe aleaciones de Zr-V-Fe y, en particular, la aleación que tiene la composición en peso de 70% de Zr - 24.6% de V - 5.4% de Fe, fabricada y vendida por la solicitante bajo el nombre St 707; la patente US 4,668,424 describe aleaciones de zirconio-níquel-composición de metal aleado, con adición opcional de uno o más metales de transición; la patente US 4,839,085 describe aleaciones de Zr-V-E, donde E es un elemento seleccionado de hierro, níquel, manganeso y aluminio, o una mezcla de ellos; la patente US 5,180,568 describe los compuestos intermetálicos ZniM'iM'? donde M' y M", que pueden ser iguales o diferentes, están seleccionados de Cr, Mn, Fe, Co y Ni; y en particular, el compuesto ZnMniFßi, fabricado y vendido por la solicitante bajo el nombre St 909; la patente US 5,961,750 describe aleaciones de Zr-Co-A, donde A es un elemento seleccionado de itrio, lantano, tierras raras o una mezcla de ellos; y en particular, la aleación que tiene la composición en peso de 80.8% de Zr - 14.2% de Co - 5% de A, producida y vendida por la solicitante bajo el nombre St. 787; finalmente, las aleaciones rarefactoras basadas en Zr y V para uso en purificadores de gas, que están descritas en diversas solicitudes de patente publicadas a nombre de la firma Japan Pionics, entre las cuales, por ejemplo, están las solicitudes Kokai 5-4809, 6-135707 y 7-242401. Las aleaciones NEG tienen diferentes propiedades de acuerdo con su composición. Por ejemplo, la aleación St 101, entre las mencionadas, es la mejor cuando se trata de la absorción de hidrógeno; pero exige, para funcionar, un tratamiento de activación a temperaturas relativamente altas, de por lo menos 700°C. La aleación St 198 tiene malas propiedades de absorción de nitrógeno; por lo tanto, se emplea para la purificación de ese gas. Los compuestos descritos en la patente US 5,180,568 no absorben el hidrógeno. Como resultado de estas diferencias en el comportamiento, la selección de la aleación NEG que se va a emplear depende de la aplicación específica prevista. En particular se puede decir que, entre ellas, la más ampliamente usada es la denominada St 707, que está descrita en la patente US 4,312,669, gracias a sus buenas cualidades de absorción, en particular para hidrógeno, y a la temperatura de activación relativamente baja necesaria para esta aleación NEG. La eliminación de gases atmosféricos es importante en algunas aplicaciones. Este es el caso, por ejemplo, del aislamiento térmico; donde los gases que quedan en el espacio intermedio evacuado durante la fabricación deben ser eliminados; de hecho, a fin de mantener los costos de producción dentro de límites aceptables, el bombeo del espacio intermedio que se efectúa antes de sellarlo, generalmente es interrumpido después de un tiempo fijo, dejando generalmente una presión residual, si bien limitada, en el propio espacio intermedio. También se requiere la absorción de los gases atmosféricos en la aplicación, actualmente en estudio, de los acumuladores inerciales de energía, mejor conocidos con la definición de "ruedas volantes", que funcionan sobre el principio de hacer girar un objeto de gran masa, a gran velocidad, en una cámara evacuada; el vacío es necesario en esta aplicación a fin de prevenir que la masa giratoria pierda energía por la fricción con los gases presentes en la cámara. En esas aplicaciones es particularmente importante para la selección de las aleaciones NEG su comportamiento hacia el nitrógeno, tanto porque este gas forma aproximadamente el 80 por ciento de la composición de la atmósfera, como porque es uno, entre los gases atmosféricos (con excepción de los gases nobles) que es eliminado por los NEG con la máxima dificultad. La aplicación industrial que actualmente requiere de la máxima eficiencia en la eliminación de los gases indeseables, es la purificación de gases para la industria de los semiconductores. De hecho, se sabe que las impurezas en los gases de proceso pueden ser incorporadas dentro de las capas que forman los dispositivos de estado sólido, provocando de esa manera defectos electrónicos en ellos y, por lo tanto, rechazos en la producción. Los grados de pureza que actualmente son requeridos por la industria de los semiconductores son del orden de los ppt (10"12 en átomos o moléculas). Por lo tanto, es necesaria la disponibilidad de aleaciones NEG que tengan muy alta eficiencia de absorción de impurezas; como se hizo notar antes, el nitrógeno, entre los gases que representan las impurezas normales en un gas de proceso, es el que se elimina con la máxima dificultad por las aleaciones NEG. Por lo tanto, es el objetivo de la presente invención proveer aleaciones rarefactoras no evaporables, que tengan elevada eficiencia de absorción de gas, particularmente de nitrógeno.

Se obtiene este objetivo de acuerdo con la presente invención mediante aleaciones rarefactoras no evaporables, que comprenden zirconio, vanadio, hierro, manganeso y por lo menos un elemento seleccionado entre itrio, lantano y las tierras raras, que tienen una composición porcentual de los elementos variable dentro de las siguientes escalas (en el resto del texto, todos los porcentajes y las proporciones son en peso, a menos que se especifique de otra manera): de 60 a 85 por ciento de zirconio; de 2 a 20 por ciento de vanadio; de 0.5 a 10 por ciento de hierro; de 2.5 a 30 por ciento de manganeso; y de 1 a 6 por ciento de itrio, lantano, tierras raras o sus mezclas. Se describirá en lo que sigue la invención con referencia a los dibujos, en los que: Las figuras 1 a 5 muestran varias diferentes modalidades de dispositivos rarefactores que utilizan las aleaciones de la invención. Las figuras 6 a 11 muestran los resultados de las pruebas de absorción de gas, bajo diversas condiciones, por las aleaciones de la invención y una aleación de referencia. La aleación de acuerdo con la invención difiere de las aleaciones conocidas por la patente US 4,312,669 en el menor contenido de vanadio y de hierro, que son reemplazados por manganeso y un elemento seleccionado de itrio, lantano y las tierras raras; de las aleaciones de la patente US 4,668,424 porque no involucra el uso de vanadio ni de manganeso, y en su lugar requiere la presencia de níquel, en cantidades de entre 20 y 45 por ciento en peso; de las aleaciones de la patente US 4,839,085, dado que no requieren el uso de itrio, lantano o tierras raras y, en general, contienen, con respecto a las aleaciones de la invención, mayores cantidades de vanadio y menores cantidades de hierro y manganeso; de los compuestos de la patente US 5,180,568 en que éstos son compuestos intermetálicos ternarios ZnM'iM'? que no contienen vanadio ni ¡trio, lantano ni tierras raras; y de las aleaciones de la patente US 5,961,750 en que requieren la presencia de cobalto y no requieren la presencia de vanadio, hierro ni manganeso. Como se mencionó anteriormente y se describe ampliamente en lo que sigue, estas diferencias en la composición dan por resultado notables diferencias en la absorción de gas, en particular por lo que respecta al nitrógeno. Con contenidos de zirconio inferiores al 60% el funcionamiento de la absorción de gas de las aleaciones de la invención disminuye; mientras que con contenidos de este elemento de más del 85 por ciento, las aleaciones se vuelven demasiado plásticas y difíciles de trabajar en la producción de los dispositivos rarefactores. Los contenidos de otros componentes de las aleaciones que están fuera de los porcentajes indicados, generalmente implican reducciones en los aspectos de absorción de gas, en particular de nitrógeno en el paso de los contenidos elevados de vanadio, y de hidrógeno, para los contenidos elevados de hierro o de manganeso. Adicionalmente, se ha descubierto que las aleaciones que contienen menos de 2 por ciento de vanadio son demasiado pirofóricas y, por lo tanto, peligrosas de ser producidas y manejadas. Finalmente, los porcentajes superiores al 6 por ciento de itrio, lantano, tierras raras o sus mezclas, no mejoran los aspectos de absorción de las aleaciones, pero las vuelven inestables en aire, lo que da por resultado problemas de almacenamiento antes del uso. Es particularmente conveniente para la invención el uso, en lugar de los elementos mencionados al final, de composición de metal aleado, indicado simplemente MM en lo que sigue). Están identificadas diversas mezclas comerciales con este nombre, que comprenden sobre todo cerio, lantano y neodimio, y cantidades menores de otras tierras raras, de menor costo con respecto a los elementos puros. La composición exacta de la composición de metal aleado no tiene importancia, debido a que los elementos mencionados arriba tienen reactividades similares, de modo que el comportamiento químico de los diferentes tipos disponibles de composiciones de metal aleado es esencialmente constante, aun si el contenido de los elementos individuales varía; de modo que la composición exacta de este componente no tiene influencia sobre los aspectos de trabajo de las aleaciones de acuerdo con la invención. Dentro de las escalas indicadas se prefiere las aleaciones que tienen un contenido de: zirconio, que varía aproximadamente entre 65 y 75 por ciento y, todavía más preferible, aproximadamente entre 67 y 70 por ciento; vanadio, de 2.5 a 15 por ciento; manganeso, de 5 a 25 por ciento; la proporción de hierro/vanadio comprendida entre 1:4 y 1:5. Se prefiere en particular, entre las aleaciones de la invención, una aleación que tiene la composición: 70 por ciento de Zr - 15 por ciento de V, 3.3 por ciento de Fe - 8.7 por ciento de Mn - 3 por ciento de MM, y una aleación de la composición: 69 por ciento de Zr - 2.6 por ciento de V - 0.6 por ciento de Fe - 24.8 por ciento de Mn - 3 por ciento de MM. Se puede preparar las aleaciones de la invención por fusión en un horno, partiendo de trozos o polvos de los metales componentes, tomados en proporciones que correspondan a la composición final deseada. Las técnicas de fusión en un horno de arco, bajo atmósfera de gas inerte, por ejemplo, bajo presión de 300 milibarias de argón; o en un horno de inducción, bajo vacío, o en un gas inerte, son las preferidas. Sin embargo, es posible el uso de otras técnicas para la preparación de aleaciones que son usuales en la industria metalúrgica. En las aplicaciones prácticas se usa las aleaciones de la invención en la forma de pellas del material rarefactor solo, o sobre un soporte, o dentro de un contenedor. En cualquier caso, se prefiere el uso de las aleaciones en las aleaciones en la forma de polvos que tengan un tamaño de partícula generalmente inferior a 250 µm, y de preferencia entre 125 y 40 µm. Con tamaños de partícula mayores tiene lugar una reducción excesiva de la superficie específica del material (área de superficie por unidad de peso); mientras que los valores de tamaño de partícula inferiores a 40 µm, si bien pueden ser usados y requeridos para algunas aplicaciones, pueden provocar algunos problemas en los pasos de la producción de dispositivos rarefactores (los polvos delgados son más difíciles de ser movidos por medios automáticos y son más pirofóricos con respecto a los polvos que tienen mayor tamaño de partícula). Las aleaciones NEG de la invención pueden ser activadas a temperaturas comprendidas entre 300 y 500°C, durante periodos de entre 10 minutos y 2 horas. El efecto de la temperatura prevalece sobre el tiempo de tratamiento, y una activación a 400°C durante 10 minutos permite obtener una activación casi completa. Una vez activadas, estas aleaciones son capaces de funcionar para la absorción de gases tales como hidrógeno, óxido de carbono y, sobre todo, nitrógeno; ya a la temperatura ambiente, con propiedades similares a las de las aleaciones conocidas para hidrógeno, y mejores para óxido de carbono y nitrógeno. En general la temperatura máxima de uso es aproximadamente 500°C, para no comprometer la estabilidad ni la funcionalidad de los dispositivos en los que están insertadas. Las temperaturas óptimas de trabajo de estas aleaciones dependen de las aplicaciones específicas; por ejemplo, en el caso de los espacios intermedios para aislamiento térmico se determina la temperatura por la de la pared más caliente del propio espacio intermedio; en el caso de las "ruedas volantes", la temperatura es la temperatura ambiente y en la purificación de gases la temperatura generalmente está entre los 300 y los 400°C. En el caso del hidrógeno, como para todos los materiales NEG conocidos, la absorción es reversible, de modo que se evalúa los aspectos de absorción en términos de presión de hidrógeno de equilibrio sobre la aleación, como una función de la temperatura y de la cantidad de hidrógeno absorbido. A partir de este punto de vista la absorción de hidrógeno por las aleaciones de la invención es muy buena, y similar a la de la aleación St 707, ya mencionada, que es la aleación rarefactora más ampliamente usada. La aleación de la invención también tiene, a la temperatura ambiente, con especio a la aleación St 707 bajo las mismas condiciones, una capacidad de absorción hasta 15 veces mayor para el nitrógeno y hasta 10 veces mayor para CO. Como ya se mencionó, las formas de los dispositivos rarefactores que pueden ser preparados usando las aleaciones de la invención son sumamente variadas, comprendiendo, por ejemplo, pellas formadas únicamente de los polvos de la aleación rarefactora, o de éstos sobre un soporte, generalmente metálico.

En ambos casos, la consolidación de los polvos puede ser efectuada por compresión, o por compresión seguida por concrecionado. Las pellas hechas únicamente de polvos comprimidos tienen aplicación, por ejemplo, en el aislamiento térmico y en las purificaciones de gas. En los casos en los que los polvos están soportados, se puede usar como material soportador acero, níquel o aleaciones de níquel. El soporte puede tener simplemente la forma de una banda sobre cuya superficie se adhiere los polvos de la aleación mediante laminado en frío o por concreción, después de la deposición por diversas técnicas. Los dispositivos rarefactores obtenidos de bandas similares pueden ser usados en lámparas. El soporta también puede estar formado de un contenedor apropiado que tiene diversas formas, donde los polvos son insertados generalmente por compresión, o incluso sin compresión en algunos dispositivos, donde el contenedor está provisto de un septo poroso, permeable al paso de los gases, pero capaz de retener los polvos; esta última configuración es particularmente adecuada para la aplicación de las "ruedas volantes", donde el polvo de un material absorbedor de humedad, tal como óxido de calcio, puede ser adicionado a la aleación rarefactora. Algunas de estas posibilidades están representadas en las figuras 1 a 5, donde la figura 1 muestra una pella 10 hecha únicamente de polvos comprimidos de aleación NEG de acuerdo con la invención. La figura 2 representa un dispositivo NEG 20 que tiene una forma particularmente adecuada para uso en lámparas, obtenida cortando a lo largo de líneas paralelas, ortogonales a la dirección longitudinal, una banda 21 formada de un soporte metálico 22, sobre el que están presentes los polvos 23 de una aleación de la invención; el siguiente dispositivo del tipo 20 es obtenido cortando la banda a lo largo de la línea punteada A-A'. La figura 3 muestra en sección un dispositivo 30 formado de un contenedor metálico 31 abierto por la parte superior, donde están provistos los polvos 32 de aleación NEG. La figura 4 muestra en sección un dispositivo 40 formado de un contenedor metálico 41, donde están provistos polvos 42 de una aleación NEG, que tiene una abertura superior cerrada por un septo poroso 43. Finalmente, la figura 5 muestra un dispositivo 50 similar al del dibujo precedente, y adecuado particularmente en la aplicación de "ruedas volantes"; donde están provistos los polvos de una aleación NEG 51 de la invención y los polvos de un material 52 absorbedor de humedad. Se ilustrará ahora la invención adicionalmente por medio de los siguientes ejemplos. Esos ejemplos no limitativos muestran algunas modalidades que están destinadas a enseñar a los expertos en la materia cómo poner en práctica la invención, y para representar la manera mejor considerada de llevar a la práctica la invención.

EJEMPLO 1 Este ejemplo se refiere a la preparación de una aleación de la invención. Se produce 100 g de una aleación que tiene la composición: 70 por ciento de Zr - 15 por ciento de V - 3.3 por ciento de Fe - 8.7 por ciento de Mn - 3 por ciento de MM, fundiendo en un horno de inducción, en las proporciones que corresponden a la composición deseada, el Zr, el Mn y la MM, y una aleación comercial de V-Fe que contiene aproximadamente 81.5 por ciento en peso de vanadio. La composición de metal aleado usada tiene la composición, en porcentaje en peso, de 50 por ciento de cerio, 30 por ciento de lantano, 15 por ciento de neodimio y el 5 por ciento restante, de otras tierras raras. Se muele el lingote de aleación bajo atmósfera de argón, en un molino de trinquete y se tamiza el polvo, recuperando de esa manera la fracción que tiene un tamaño de partícula de 40-128 µm.

EJEMPLO 2 Este ejemplo se refiere a la preparación de una segunda aleación de la invención. Se repite la prueba del ejemplo 1, pero partiendo de diferentes cantidades de Zr, Mn, MM y aleación de V-Fe, de modo que se obtenga una aleación que tiene la composición: 69 por ciento de Zr - 2.6 por ciento de V - 0.6 por ciento de Fe -24.8 por ciento de Mn - 3 por ciento de MM.

EJEMPLO 3 (COMPARATIVO) Este ejemplo se refiere a la preparación de una aleación de la técnica conocida, para ser usada, por ejemplo, en los siguientes ejemplos; se toma esta aleación como referencia debido a que es el material NEG que se usa más comúnmente en aplicaciones tales como aislamiento térmico y purificación de gases. Se produce 100 g de aleación St 707 operando como se describió en el ejemplo 1, utilizando aleación de V-Fe en proporciones que corresponden a la composición deseada.

EJEMPLO 4 Este ejemplo se refiere a una medida de las propiedades de absorción de nitrógeno por una aleación de la invención. Se activa 0.2 g del polvo preparado en el ejemplo 1, a 500°C durante 10 minutos, y luego se lo introduce en una cámara de medición. Se lleva a cabo la prueba de absorción de nitrógeno siguiendo el procedimiento descrito en la norma ASTM F 798-82, operando a la temperatura ambiente y con una presión de nitrógeno de 4 x 10"6 milibarias. Los resultados de prueba están informados en un gráfico como la curva 1 en la figura 6, como velocidad de absorción (indicada con S y medida en centímetros cúbicos de gas absorbidos por segundo, normalizada por gramo de aleación), como una función de la cantidad de gas absorbido (indicada con Q y medida en centímetros cúbicos de gas, multiplicados por la presión, medida en milibarias, y normalizados por gramo de aleación).

EJEMPLO 5 Se repite la prueba del ejemplo 4 usando 0.2 g de polvo del ejemplo 2. Los resultados de esta prueba están informados en un gráfico como la curva 2 de la figura 6.

EJEMPLO 6 (COMPARATIVO) Se repite la prueba del ejemplo 4 usando 0.2 g de polvo del ejemplo 3. Los resultados están informados en un gráfico como la curva 3 de la figura 6.

EJEMPLO 7 Se repite la prueba del ejemplo 4, pero usando CO como gas de prueba. Se usa el CO como gas de prueba debido a que es uno de los gases que se encuentran muy comúnmente en los espacios evacuados, tales como los espacios intermedios para aislamiento térmico. Los resultados de la prueba están informados en un gráfico, como la curva 4 de la figura 7.

EJEMPLO 8 Se repite la prueba del ejemplo 7 usando 0.2 g de polvo del ejemplo 2. Los resultados de la prueba están informados en un gráfico como la curva 5 de la figura 7.

EJEMPLO 9 (COMPARATIVO) Se repite la prueba del ejemplo 7 usando 0.2 g de polvo del ejemplo 3. Los resultados están informados en un gráfico como la curva 6 de la figura 7.

EJEMPLO 10 Se repite la prueba del ejemplo 4, pero usando hidrógeno como gas de prueba. El hidrógeno, junto con el CO, es uno de los gases presentes en mayores cantidades en los espacios evacuados. Los resultados de la prueba están informados en un gráfico como la curva 7 de la figura 8.

EJEMPLO 11 Se repite la prueba del ejemplo 10 usando 0.2 g de polvo del ejemplo 2. Se informa los resultados de la prueba en un gráfico como la curva 8 de la figura 8.

EJEMPLO 12 (COMPARATIVO) Se repite la prueba del ejemplo 10, usando 0.2 g de polvo del ejemplo 3. Los resultados de la prueba están informados en un gráfico como la curva 9 de la figura 8.

EJEMPLO 13 Se repite la prueba del ejemplo 4, pero manteniendo en este caso la muestra a 300°C durante la prueba. Los resultados de la prueba están informados en un gráfico, como la curva 10 de la figura 9. 10 EJEMPLO 14 (COMPARATIVO) Se repite la prueba del ejemplo 13, usando 0.2 g de polvo del ejemplo 3. Los resultados de la prueba están informados 15 en un gráfico como la curva 11 de la figura 9.

EJEMPLO 15 Se repite la prueba del ejemplo 4, pero usando en este 20 caso, en lugar de polvos sueltos, una pella de 2 mm de alto que tiene un diámetro de 4 mm y aproximadamente 125 mg de peso, producida con el polvo preparado como se describió en el ejemplo 1. Los resultados de la prueba están informados en un gráfico como la curva 12 de la figura 10. 25 - --**—* --— EJEMPLO 16 (COMPARATIVO) Se repite la prueba del ejemplo 15 usando una pella de polvo de acuerdo con el ejemplo 3, que tiene el mismo tamaño que la pella del ejemplo 15. Los resultados de la prueba están informados en un gráfico como la curva 13 de la figura 10.

EJEMPLO 17 Se repite la prueba del ejemplo 15 usando esta vez CO como el gas de prueba. Los resultados de la prueba están informados en un gráfico como la curva 14 de la figura 11.

EJEMPLO 18 (COMPARATIVO) Se repite la prueba del ejemplo 17 usando una pella de polvo del ejemplo 3, que tiene el mismo tamaño de la pella del ejemplo 17. Los resultados de la prueba están informados en un gráfico como la curva 15 de la figura 11. Un factor particularmente importante para evaluar una aleación NEG para aplicaciones prácticas, sobre todo cuando se prevé que se trabajará a la temperatura ambiente, es la capacidad de absorción a una determinada velocidad de absorción. De hecho, en las aplicaciones normales nunca se alcanza la capacidad teórica de absorción de las aleaciones NEG, que se determina como la consumación estequiométrica de la reacción entre los componentes metálicos y los gases absorbidos; y por lo general cuanto menor es la temperatura de trabajo, menor será el grado de avance de dicha reacción. Por lo tanto, desde un punto de vista práctico, se supone como capacidad de una aleación rarefactora aquella a la que su velocidad de absorción ha disminuido, desde el valor inicial, a un valor mínimo, aceptable para la aplicación; adicionalmente, se supone que este valor mínimo es igual a la velocidad con la que los gases penetran dentro del espacio evacuado, debido a la liberación o permeación desde las paredes; en el caso de aplicaciones para purificación, el valor mínimo debe ser por lo menos igual al flujo de las impurezas que llegan sobre la aleación. Estas condiciones prácticas garantizan que la aleación rarefactora es capaz de absorber completamente la cantidad de impurezas gaseosas con las que está en contacto. Analizando los resultados de las pruebas, se puede notar que las aleaciones de la invención tienen propiedades de absorción de gas, mejores que las de la aleación St 707; en particular, la capacidad de absorber nitrógeno a la temperatura ambiente es aproximadamente de 5 a 15 veces mayor que la de la aleación St 707 en el caso de polvos sueltos (figura 6), y aproximadamente 3 a 5 veces mayor en el caso de las pellas (figura 10); la capacidad de absorber CO a la temperatura ambiente es aproximadamente 3 a 5 veces mayor que la de la aleación St 707 en el caso de los polvos sueltos (figura 7) y aproximadamente 6 a 10 veces mayor en el caso de las pellas (figura 11); la capacidad para absorber hidrógeno, de las aleaciones en polvo de la invención, es mejor que la de la aleación St 707 a la temperatura ambiente (figura 8); finalmente, incluso a 300°C, los polvos de una aleación de la invención muestran capacidades de absorción de nitrógeno mayores que las de los polvos de la aleación St 707 (figura 9).

Claims (25)

REIVINDICACIONES

1.- Aleaciones rarefactoras no evaporables, que tienen elevada eficiencia de absorción de gas, particularmente para el nitrógeno, caracterizadas porque comprenden zirconio, vanadio, hierro, manganeso y por lo menos un elemento seleccionado de itrio, lantano y tierras raras, que tiene una composición porcentual en peso de los elementos, que puede variar dentro de las siguientes escalas: de 60 a 85 por ciento de zirconio; de 2 a 20 por ciento de vanadio; de 0.5 a 10 por ciento de hierro; de 2.5 a 30 por ciento de manganeso; y de 1 a 6 por ciento de itrio, lantano, tierras raras o sus mezclas.

2.- Aleaciones de conformidad con la reivindicación 1, caracterizadas además porque el porcentaje en peso de zirconio está comprendido entre alrededor de 65 y 75 por ciento.

3.- Aleaciones de conformidad con la reivindicación 2, caracterizadas además porque el porcentaje en peso de zirconio está comprendido entre alrededor de 67 y 70 por ciento.

4.- Aleaciones de conformidad con la reivindicación 1, caracterizadas además porque el porcentaje en peso de vanadio está comprendido entre alrededor de 2.5% y 15%.

5.- Aleaciones de conformidad con la reivindicación 1, caracterizadas además porque el porcentaje en peso de manganeso está comprendido entre alrededor de 5 y 25 por ciento.

6.- Aleaciones de conformidad con la reivindicación 1, caracterizadas además porque la razón en peso entre el hierro y el vanadio está entre 1:4 y 1:5.

7.- Una aleación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque tiene la composición: 70 por ciento de Zr - 15 por ciento de V - 3.3 por ciento de Fe - 8.7 por ciento de Mn - 3 por ciento de composición de metal aleado.

8.- Una aleación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque tiene la composición: 69 por ciento de Zr - 2.6 por ciento de V - 0.6 por ciento de Fe - 3 por ciento de composición de metal aleado.

9.- Dispositivos rarefactores, caracterizados porque comprenden las aleaciones de la reivindicación 1 en forma de polvo.

10.- Dispositivos de conformidad con la reivindicación 9, caracterizados además porque las aleaciones tienen tamaños de partícula inferiores a 250 µm.

11.- Dispositivos de conformidad con la reivindicación 9, caracterizados además porque los polvos tienen tamaños de partícula comprendidos dentro de 125 y 40 µm.

12.- Dispositivos (10) de conformidad con la reivindicación 9, caracterizados además porque están formados de pellas hechas únicamente de polvos de la aleación rarefactora.

13.- Dispositivos (20) de conformidad con la reivindicación 9, caracterizados además porque son obtenidos cortando a lo largo de líneas paralelas, en dirección longitudinal, una banda (21) formada de un soporte metálico (22) sobre el cual están provistos los polvos (23) de una aleación rarefactora.

14.- Dispositivos (30) de conformidad con la reivindicación 9, caracterizados además porque están formados de polvos de una aleación rarefactora (32) dentro de un contenedor (31) metálico con la parte superior abierta.

15.- Dispositivos (40) de conformidad con la reivindicación 9, caracterizados además porque están formados de polvos de una aleación rarefactora (42) dentro de un contenedor metálico (41) que tiene una abertura superior cerrada por un tabique poroso (43).

16.- Dispositivos (50) de conformidad con la reivindicación 15, caracterizados además porque contienen, además de los polvos de la aleación rarefactora (51), polvos de un material (52) absorbedor de humedad.

17.- Artículos de fabricación térmicamente aislantes, caracterizados porque comprenden un espacio intermedio evacuado, donde el espacio intermedio comprende una aleación de acuerdo con la reivindicación 1.

18.- Artículos de fabricación de conformidad con la reivindicación 17, caracterizados además porque el espacio intermedio contiene dispositivos rarefactores de acuerdo con la reivindicación 11.

19.- Purificadores de gas, caracterizados porque contienen una aleación de conformidad con la reivindicación 1.

20.- Purificadores de conformidad con la reivindicación 19, caracterizados porque contienen dispositivos rarefactores de acuerdo con la reivindicación 12.

21.- Lámparas, caracterizadas porque contienen una aleación de acuerdo con la reivindicación 1.

22.- Lámparas de conformidad con la reivindicación 21, caracterizadas además porque contienen dispositivos rarefactores de acuerdo con la reivindicación 13.

23.- Cámaras evacuadas para acumuladores de energía inerciales, caracterizados porque contienen una aleación de acuerdo con la reivindicación 1.

24.- Cámaras de conformidad con la reivindicación 23, caracterizadas además porque contienen dispositivos de acuerdo con la reivindicación 15.

25.- Cámaras de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizadas además porque contienen dispositivos de acuerdo con la reivindicación 16.