способ изготовления порошкового композиционного материала

Формула изобретения

1. Способ изготовления порошкового композиционного материала для газопоглотителей на основе порошка алюминида бария, включающий соединение порошка алюминида бария с никелем, отличающийся тем, что соединение алюминида бария с никелем осуществляют путем нанесения никелевого покрытия на поверхность каждой частицы алюминида бария.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что никелевое покрытие получают посредством разложения тетракарбонила никеля.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области электронной техники, в частности к способам изготовления активных составов для распыляемых бариевых газопоглотителей электровакуумных приборов.

Известно "Геттерное устройство для кинескопов с фраттовым уплотнением" по заявке ЕПВ N 0226244 опубл. 04.06.87, где активный состав изготовлен из порошковых сплавов: бариево-алюминиевого и бор- и хромсодержащего на основе никеля.

Недостатками указанного способа являются неравномерность распределения компонентов в смеси, что приводит к неравномерному протеканию реакции замещения бария, низкая коррозионная стойкость газопоглотителя, обусловленная наличием в алюминиде бария, помимо целевого интерметаллида ВаАl₄ фаз с высоким содержанием бария ВаАl₂ и ВаАl. Эти соединения на воздухе, особенно в условиях повышенной влажности, окисляются и гидролизуются. Образование оксидов и гидроксокарбонатов бария приводит к разрушению алюмобариевого компонента и, следовательно, нарушению структуры газопоглотителя. При использовании таких изделий в приборах возможно частичное разрушение состава, что ведет к повышению уровня брака по фактору "посторонний предмет".

Известен также "Способ изготовления геттера, стойкого к окислению" путем покрытия поверхности геттера оксидом бора по заявке Японии N 64-9700, опубл. 02.20.89. Пленка оксида бора защищает состав от воздействия воздуха и влаги. В ходе распыления газопоглотителя эта пленка разрушается.

Недостатком указанного способа является повышение энергоемкости (примерно на 30%) процесса распыления геттера, обусловленное необходимостью разрушения плотного и теплоемкого покрытия из оксида бора, многоступенчатость технологического цикла, а также частичное окисление алюмобариевого компонента, т.к. защитное покрытие наносится на готовый геттер.

За прототип выбран "Способ изготовления порошкового композиционного материала" (ТУ СВО.028.425 завод Эмитрон, Москва) для газопоглотителей на основе порошка алюминида бария. Способ изготовления активного состава "Альбани СТЧ" по прототипу представляет собой механическое перемешивание порошков алюмобариевого сплава и никеля, взятых в соотношении 45:55 мас. соответственно. При этом количество никелевого компонента в активном составе превышает стехиометрически потребное по реакции выделения бария, равное 48,9% мас.

Недостатками прототипа являются неравномерность распределения компонентов в смеси и их расслоение при последующем прессовании, что ведет к неравномерному протеканию реакции и большому разбросу параметров распыления; повышенный расход никеля над стехиометрией, обусловленный необходимостью улучшить условия протекания указанной реакции; многоступенчатость технологического цикла; низкая коррозионная стойкость состава и вследствие этого ограниченный срок хранения полученного газопоглотителя.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что способ изготовления порошкового композиционного материала для распыляемых газопоглотителей на основе порошка алюминида бария включает соединение никеля с алюминидом бария, при этом соединения никеля с алюминидом бария осуществляют путем нанесения никелевого покрытия на поверхность каждой частицы порошка алюминида бария. Никелевое покрытие получают посредством разложения тетракарбонила никеля.

По предлагаемому способу получают порошковый композиционный материал, имеющий следующую структуру: ядро-частица алюминида бария, покрытие никель, что обеспечивает контакт каждой частицы алюминида бария с никелем и как результат равномерность и полноту реакции замещения бария никелем.

Кроме того, использование предлагаемого материала по заявляемому способу позволяет значительно сократить технологический цикл производства газопоглотителей, исключив операции подготовки никелевой составляющей порошковой смеси и перемешивание компонентов для создания равномерной структуры газопоглотителя.

Полученный материал позволяет защитить алюмобариевый компонент от воздействия окружающей среды и, следовательно, повысить его коррозионную стойкость, увеличить срок хранения изделий, изготовленных на его основе и сократить уровень брака по фактору "посторонний предмет".

В качестве покрытия может быть использован не только никель, а любой металл, замещающий барий в алюминиде бария, например, титан, железо и др. Эти металлы могут быть нанесены на поверхность частиц алюминида бария осаждением из газовой фазы, электролитическими методами, путем водородного восстановления из растворов солей и т.д.

В качестве никелевого покрытия может быть использован никель, осаждаемый на поверхности частиц алюмобариевого сплава из карбонильной газовой фазы. Карбонильное покрытие представляет собой плотную сплошную равномерную никелевую оболочку. Содержание никеля в активном составе соответствует стехиометрически потребному и составляет 48,9% Карбонильная технология обеспечивает возможность получения материала с требуемым содержанием никеля с погрешностью не более 1%

Пример осуществления.

В реакционную камеру, установленную на вибростенде, обеспечивающем амплитуду колебаний 3-5 мм и частоту 30-40 гц, загружали порошок алюмобариевого сплава в количестве 2 кг. Систему опрессовывали, промывали, нагревали порошок в виброкипящем состоянии и при температуре 180^oС в слой порошка подавали парогазовую смесь, содержащую 20-25% карбонила никеля. Процесс вели до содержания никеля в материале 48,9%

Полученный порошок анализировали на содержание никеля, исследователи его структуру и распределение элементов. Химический анализ дал содержание никеля 49,5% микрорентгеноспектральный анализ показал, что никелевое покрытие плотно прилегает к ядру частице алюмобариевого сплава.

Из полученного материала была изготовлена партия серийных газопоглотителей КРАБ-10АМ, предназначенных для использования в крупногабаритных цветных электроннолучевых трубках. Испытания газопоглотителей из предлагаемого материала проводили параллельно с газопоглотителями из серийного состава.

Результаты испытаний представлены в табл.1.

Из приведенных данных видно, что уровень выхода бария (при сопоставлении времени начала распыления) у газопоглотителей на предлагаемом материале выше (примерно на 15%), чем на текущем (альбани СТЧ), что характеризует более полное протекание реакции замещения бария. Увеличение выхода бария позволяет повысить эксплуатационные характеристики электроннолучевых трубок.

Визуальный осмотр шлаков, образовавшихся после распыления газопоглотителей обоих типов показал, что шлаки от предлагаемого материала более плотные; на их поверхности (в отличие от серийных) отсутствуют впадины, металлизированные участки и другие поверхностные дефекты. Это свидетельствует о том, что во внутренний объем прибора из газопоглотителей не попадают частицы шлаков.

Кроме того, активный состав обладает высокой стойкостью к воздействию окружающей среды (воздуха и влаги), а, следовательно, у изделий на основе заявляемого способа значительно увеличивается срок хранения. Это обусловлено тем, что активно взаимодействующие с окружающей средой частицы алюмобариевого сплава защищены компактной никелевой оболочкой, непроницаемой для воздуха и влаги. Срок хранения газопоглотителя, изготовленного из предлагаемого материала, значительно увеличивается.

Испытания газопоглотителей на коррозионную стойкость были проведены при помощи рН-метрического метода путем измерения рН первично нейтральной водной среды после помещения в нее заданной навески материала или изготовленного из этого материала газопоглотителя. О качестве материала или изделия судят по динамике нарастания водородного показателя.

Сравнительные данные по коррозионной стойкости газопоглотителей КРАБ-19АН на предлагаемом и серийном составах представлены в табл.2.

Из приведенных в табл.2 данных видно, что в то время как концентрация ОН-ионов в среде с газопоглотителем на серийном составе быстро нарастает и за 30 мин увеличивается на порядок, в среде с газопоглотителем на составе по предлагаемому способу водородный показатель за то же время практически не изменился.

Таким образом активный состав для распыляемых бариевых газопоглотителей по предлагаемому способу обеспечивает высокий выход бария, имеет более высокую коррозионную стойкость к воздействиям окружающей среды, что позволяет улучшить качество геттеров и усовершенствовать технологию их изготовления, а также снизить выход бария.