[發(fā)明專(zhuān)利]一種Li-B基吸氣材料

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310532352.7
• 申請(qǐng)日: 2013-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103526093A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志堅(jiān);歐振德;曹二斌;黃海鋒;文佑才;高建新
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C24/00
• 分類(lèi)號(hào): C22C24/00;C22C29/14;C22C30/00;C22C32/00;C22C1/08;B01J20/04
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專(zhuān)利事務(wù)所 43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Li-B基吸氣材料，屬于吸氣材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

真空電工器件在長(zhǎng)時(shí)間使用后真空度會(huì)降低，為了長(zhǎng)期保持真空容器中的真空度，為了防止容器材料微漏和材料放氣對(duì)真空的影響，在容器中放入吸氣材料是行之有效的方法。最為廣泛使用的吸氣劑有蒸散型吸氣材料和非蒸散型吸氣材料。蒸散型吸氣劑主要以鋇基合金為主，即吸氣合金封入容器后，加熱使合金蒸鍍?cè)谡婵杖萜鞯膬?nèi)表面上得到合金膜，合金膜的新鮮表面對(duì)氣體有很好的吸氣作用；此方法對(duì)加熱方式，容器形狀與性能有特殊的要求，因此限制其應(yīng)用范圍。非蒸散型吸氣劑主要是以鈦、鋯、釩與其它元素組成合金粉末燒結(jié)體，在經(jīng)過(guò)加熱活化后，多孔的粉末燒結(jié)塊可以在比較寬的溫區(qū)內(nèi)，比較復(fù)雜的情況下獲得很好的應(yīng)用。因此非蒸散型吸氣劑有很好的進(jìn)展。判斷吸氣材料的主要技術(shù)指標(biāo)有吸氣量、吸氣速率、活化溫度、使用溫度范圍、壓力極限、熱穩(wěn)定性。除開(kāi)惰性氣體之外，最難吸附的氣體是氫氣，所以通常以氫氣的吸附能力作為考核指標(biāo)。在低于200℃，高真空范圍內(nèi)使用的非蒸散吸氣劑已有成熟的商品供應(yīng)；在高于200℃，一般非蒸散吸氣劑的吸氣能力明顯降低，其原因在于，氫與活性金屬形成化合物在高溫下容易分解。

鋯釩鐵(Zr-24.6V-5.4Fe)是在非蒸散型吸氣劑中激活溫度低，使用溫度較高的吸氣劑。它可以在溫度高達(dá)500℃時(shí)仍有較大的吸氣能力，但此種材料必須經(jīng)過(guò)高于500℃的溫度下進(jìn)行活化處理才能保證其使用效果。

吸氣劑的熱穩(wěn)定性取決于活性成分氫化物的穩(wěn)定性。相對(duì)于Ti、Zr、V的氫化物，LiH具有更高的穩(wěn)定性，1atm下要到850℃才能分解，因此以LiH為目標(biāo)產(chǎn)物的吸氣劑，有可能有更高的熱穩(wěn)定性。已有開(kāi)發(fā)Li-(Ag,Cu)的吸氣劑的報(bào)導(dǎo)，它能吸收除惰性氣體之外的所有氣體，也具有較好的高溫穩(wěn)定性，然而由于合金中鋰含量不超過(guò)7%導(dǎo)致材料的吸氣總量受到了限制。

金屬鋰的熔點(diǎn)低，只有180.5℃，要制成多孔高溫固體材料須與其它元素化合。但此時(shí)材料的活性成分的質(zhì)量比大大降低，材料的吸氣容量難以保證。鋰硼合金是近年開(kāi)發(fā)的熱電池負(fù)極材料，它具有鋰含量高，表觀熔點(diǎn)高的特征，而且合成狀態(tài)的錠子具有一定的孔隙率,滿(mǎn)足吸氣材料的一些基本要求。Szwarc?R.在1985年注意到這一點(diǎn)，申請(qǐng)了一項(xiàng)專(zhuān)利，將熱電池陽(yáng)極材料鋰硼合金、鋰硅合金、鋰鋁合金用作惰性氣體的凈化劑，可以在100-200℃范圍內(nèi)去除水氣、氮?dú)馀c氧氣。用作熱電池陽(yáng)極材料的鋰硼合金中，鋰的含量為54-78wt%,其物相組成為L(zhǎng)i7B6與純鋰。在此發(fā)明之后，未見(jiàn)相關(guān)產(chǎn)品與應(yīng)用的報(bào)導(dǎo)，也未見(jiàn)任何后續(xù)的研究報(bào)導(dǎo)。原因在于當(dāng)時(shí)鋰硼合金的研究還處于初級(jí)階段，材料的合成技術(shù)不成熟，材料的穩(wěn)定性尚不能滿(mǎn)足熱電池負(fù)極材料的要求。因此更難將合金在延伸領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。二十多年后，鋰硼合金的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究都有很大的進(jìn)展，本發(fā)明就是在新的基礎(chǔ)上考慮鋰硼基合金在吸氣領(lǐng)域的應(yīng)用問(wèn)題。

使用單純的鋰-硼合金作為吸氣劑，其主要問(wèn)題在于：①過(guò)去鋰硼合金的合成控制比較困難，所合成的材料結(jié)構(gòu)與性能不穩(wěn)定。作為吸氣劑時(shí)，則其孔隙率與活性成分的分布會(huì)有很大的波動(dòng)。②合金表面活性大，易與空氣發(fā)生劇烈反應(yīng)，只能在惰性氣體與真空中保存，其應(yīng)用領(lǐng)域受到很大的限制。③超過(guò)200℃，金屬鋰相將熔化，吸氣劑表面的孔洞容易堵塞，材料將失去吸氣性能。

除開(kāi)以往真空電子技術(shù)要求以外，一些新興技術(shù)領(lǐng)域?qū)ξ鼩獠牧嫌刑厥庖螅?/p>

例如，熱電池是一種特殊的化學(xué)電源。它以堿金屬的鹵化物為電解質(zhì)，室溫下鹵化物鹽不導(dǎo)電，電池有很長(zhǎng)的貯存期，一旦加熱激活，熔鹽有很高的離子密度，電池可以在短時(shí)間內(nèi)將電放完。通常，熱電池的工作溫度在500-600℃，此時(shí)電池中的殘余水分與吸附的氣體使電池內(nèi)部的氣壓高達(dá)1MPa以上。在高氣壓下要有足夠厚的金屬外殼，它影響電池總體比容量的提高，高氣壓使隔熱材料的性能降低，它降低了熱電池保溫的時(shí)間，間接影響了電池的放電壽命。電池廠商的試驗(yàn)表明降低電池內(nèi)部的氣壓可以有效提高熱電池的放電壽命。鋰離子動(dòng)力電池在高功率充放電時(shí)也會(huì)有微量氣體產(chǎn)生，氣體積累后其包裝會(huì)產(chǎn)生鼓脹現(xiàn)象，保證單電池內(nèi)處于低氣壓狀態(tài)十分重要。

例如，太陽(yáng)能真空熱管技術(shù)需要在100-300℃范圍內(nèi)長(zhǎng)期保持真空，在高于200℃時(shí)，保證太陽(yáng)能真空熱管的真空度也十分重要。