[发明专利]一种非蒸散型低温激活钛基吸气剂合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于真空领域的吸气剂，具体涉及一种非蒸散型低温激活钛基吸气剂合金及其制备方法。

背景技术

吸气剂，也称消气剂，是用来获得、维持真空以及纯化气体等，能有效地吸着某些气体分子的材料的统称。非蒸散型吸气剂主要分为两大类：外加热型和内加热型。

光电产品、保温隔热设备，以及类似的需要真空状态的装置中，为保持长期工作的稳定，延长装置使用寿命，装置内需长久地保持一定的真空度。但是随着时间的推移，残存在装置内器件中的气体分子会从器件内缓慢释放，装置外部的气体分子，尤其是较小的氢气分子，也会穿透装置的外壁进入器件内部，两者都会造成装置内的气压逐渐上升。这些释放或穿透的气体分子若不能被有效清除，整个装置的真空度就会下降，造成装置的不正常工作和寿命缩短。吸气剂能够通过物理或化学作用与活性气体分子进行反应或者发生吸附，从而有效提高装置内的真空度。吸气剂已大量应用于真空电子器件中，为器件创造了良好的工作环境，稳定了器件的特性参量，对器件的性能及使用寿命有重要的影响。

常用作非蒸散型吸气剂的材料主要由钛、锆、铪、钒、铝、过渡金属、稀土元素构成的两元或者多元合金，其中，Ti-V、Zr-A1、Ti-Mo等二元合金、Zr-V-Fe、Ti-Zr-V等三元合金以及Zr-Co-Re多元合金常用来制备吸气剂。这类材料一般具有很高的活性、低饱和蒸汽压以及大比表面积，对电真空中的残余活性气体如H₂、0₂、N₂、CO和烃类物质等具很强的吸附或吸收能力。然而这些吸气剂的吸气剂激活温度较高且单一，温度范围在350～900℃，对于高精度微电子器件的使用具有一定的局限性；未经高温激活的吸气剂出现吸气速率剧烈下降的情况，不能长时间保持稳定的吸气速率，对真空元件如X射线管、红外传感器、惯性器件等的产品性能产生危害。影响真空元件长时间的使用。

在一些使用吸气剂特殊领域，由于制造过程和使用环境的限制，需使用激活温度更低的吸气剂，例如电光源产品中的气体放电灯，如果有300℃就能够激活的吸气剂，在生产中就无需进行激活工序，因为灯丝附近的温度就接近或超过300℃，这样可以大大提高电光源的生产效率；再例如，太阳能发电集热管，因为体积庞大，在生产中根本无法激活，但其正常工作中就有300-400℃的温度，必须使用低温激活吸气剂。此外，在MEMS器件制备中，由于工艺限制，需要一种激活温度不高于250℃的吸气剂产品。综上，低温激活吸气剂研发已成为相关领域的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸气剂合金及其制备方法，该吸气剂具有低温激活的性能，且具有较高的吸气性能和稳定性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种非蒸散型低温激活钛基吸气剂合金，其组分及质量份为：钛，72-80质量份；钴，10-20质量份；铌，3-8质量份，其它杂质占合金总质量的0-0.5％。

如上所述的钛基吸气剂合金，优选地，所述合金的组分及质量份为：钛：76-79质量份，钴：16-19质量份，铌：4-7质量份，其它杂质占合金总质量的0-0.5％。

如上所述的钛基吸气剂合金，优选地，所述合金的组分及质量份为：钛：76质量份，钴：18.5质量份，铌：5.5质量份，其它杂质占合金总质量的0.2％。

如上所述的钛基吸气剂合金，优选地，所述合金的组分及质量份为：钛：78质量份，钴：18质量份，铌：4质量份，其它杂质占合金总质量的0.3％。

如上所述的钛基吸气剂合金，优选地，所述合金的组分及质量份为：钛：77质量份，钴：17.5质量份，铌：5.5质量份，其它杂质占合金总质量的0.1％。

另一方面，本发明提供如上所述的非蒸散型低温激活钛基吸气剂合金的制备方法，该方法包括如下步骤：

A.将钛、钴按所述配比配好后，在真空条件下，在中频真空熔炼炉中熔炼，当真空度值小于1×10^-1Pa开始加温熔炼，熔炼温度1750℃-1850℃，当材料完全熔化成液态后，再冷却形成钛-钴吸气剂合金；

B.将步骤A制备的钛-钴吸气剂合金粉碎成粒径不大于20mm的碎粒，投入球磨机，球磨成粉状，过筛，获得粒径为20微米～60微米粉末；然后将合金粉末与粒径为10微米～70微米的铌粉按照所述配比混合，将混合粉压制成型或压制涂膜在金属载体上，形成吸气剂产品。

再一方面，本发明提供一种非蒸散型低温激活钛基吸气剂合金，其是采用如上所述的方法制备的。