способ сорбции остаточного газа, в частности газообразного азота посредством неиспаренного бариевого газопоглотительного сплава

Формула изобретения

1. Способ сорбции остаточного газа в сосуде неиспаренным бариевым геттерным сплавом, отличающийся тем, что состоит из стадий: а) восстановления сплава Ba_1-x A_xLi_4-yB_y до частиц в вакууме или инертном газе для получения восстановленного сплава, б) помещения восстановленного сплава в сосуд и в) помещения восстановленного сплава в остаточный газ при температуре ниже 150^oС, при этом A является металлом, выбранным из группы, состоящей из элементов группы IIа Периодической таблицы элементов, исключая барий, В является металлом, выбранным из группы, состоящей из элементов группы IIIа Периодической таблицы элементов и магния, x не больше 0,8 и y не больше 3,5.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадия в) включает в себя контактирование восстановленного сплава с остаточным газом при 50 150^oC в течение по крайней мере 10 мин и затем понижение температуры ниже 50^oC.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что А является металлом, выбранным из группы, состоящей из магния, кальция и стронция.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что L является металлом, выбранным из группы, состоящей из бора, алюминия и магния.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что x не более 0,5.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что неиспаренный бариевый геттерный сплав содержит сплав Ba_0,75 Ca_0,25 Li₄.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что неиспаренный бариевый геттерный сплав содержит сплав Ba_0,5 Ca_0,5 Li₄.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что неиспаренный бариевый геттерный сплав содержит BaLi₃Al.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановленный сплав имеет размер частиц меньше 5 мм.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что восстановленный сплав имеет размер частиц меньше 1 мм.

11. Способ сорбции остаточного газа в сосуде неиспаренным бариевым геттерным сплавом, отличающийся тем, что состоит из стадий: а) восстановления сплава BaLi₄ до частиц в вакууме или инертном газе для получения восстановленного сплава, б) помещения восстановленного сплава в сосуд и в) помещения восстановленного сплава в остаточный газ при температуре ниже 150^oC.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что стадия в) включает в себя контактирование восстановленного сплава с остаточным газом при 50 150^oC в течение по крайней мере 10 мин и затем понижение температуры ниже 50^oC.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что восстановленный сплав имеет размер частиц меньше 5 мм.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что восстановленный сплав имеет размер частиц меньше 1 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу сорбирования остаточных газов посредством неиспаренного бариевого газопоглотителя.

Бариевые газопоглотители хорошо известны в данной области техники. В виде более или менее чистого элемента барий помещали в металлический контейнер для того, чтобы защитить его от взаимодействия с атмосферой. Затем, при необходимости использования, его загружали в вакуумное устройство, где после частичного вакуумирования и отпаивания устройства вызывали испарение бария. После испарения барий осаждался в виде тонкой пленки внутри вакуумного устройства, где сорбировал остаточные или нежелательные газы в течение всего срока службы устройства.

Было обнаружено, что, выделяя барий, эти газопоглотительные устройства выделяют также большое количество нежелательных газов, скопившихся в устройстве во время хранения или при манипулировании. Это обусловливалось тем, что газопоглотительное вещество представляло собой барий в виде элемента, который является реакционноспособным по отношению к газам.

Для того, чтобы уменьшить реакционную способность бария, его впоследствии сплавляли с одним или более металлами. Такие сплавы, кроме прочих, представляли собой Ba-Mg, Ba-Sr-Mg, Ba-Mg-Al (см. например: Getterstoff and Inwendungin the Hochvaruumtechnik M.Littmann, E. Winter"sehe verlagshand Jung. Leipzig, 1939). Одним из наиболее удачных был сплав BaAl₄, содержащий от 40 до 60 мас. бария. Подобный сплав является очень инертным и, как и в случае всех инертных бариевых сплавов, его необходимо испарить до того, как он сможет сорбировать газы. При помощи применения нагрева к сплаву BaAl₄ как таковому можно вызвать его диссоциацию и выделение бария, однако в последнее время широко распространенным стало смешивание BaAl₄ с практически равным весовым количеством никеля. Эти два вещества в порошкообразном виде при нагревании экзотермически взаимодействуют, образуя твердый остаток Ni-Al и испаренный Ba. Однако эти газопоглотительные вещества необходимо нагреть до около 800^oC, прежде чем начнется экзотермическая реакция, после чего они достигают 1000^oC и более, когда при экзотермическом взаимодействии происходит внезапное выделение тепла.

В патентной публикации Японии N SHO 42-4123 сплав бария и алюминия /около 50% Ba/ смешивают с предпочтительно 15 мас. порошкообразного олова для получения газопоглотителей. Указанные газопоглотители нагревают посредством высокочастотной электрической индукции до около 600^oC в течение одной минуты при вакуумировании. Считают, что в результате взаимодействия, которое можно осуществить при помощи указанного нагревания, из сплава алюминия и бария посредством реакции алюминия и олова можно получить BaSn₂ или свободный барий. В любом случае смешанное газопоглотительное вещество из барийалюминиевого сплава и олова, устойчивое при нормальной температуре, активируется и абсорбирует газы при нормальной температуре. Тем не менее имеет место процесс нагревания, требующий температур в несколько сотен градусов Цельсия. Кроме того, имеет место неконтролируемая химическая реакция.

Другое семейство газопоглотительных устройств было основано на элементах циркония или титана. Среди этих газопоглотительных устройств имеются порошкообразные Zr 84% Al 16% Zr₂Fe и Zr₂Ni. Они известны как неиспаренные газопоглотители, поскольку не требуют испарения никаких элементов, являющихся их компонентами, для того, чтобы они стали способны сорбировать газ. Однако они все-таки требуют нагревания до высокой температуры для того, чтобы сделать их газосорбирующими. Это обусловливается тем, что они покрыты поверхностными слоями оксидов и нитридов, которые пассивируют их и делают неактивными. При нагревании в вакууме пассивирующие слои диффундируют в массу вещества, и поверхность становится чистой и активной. Этот процесс нагревания обычно происходит при высокой температуре, например 900^oC, в течение около 10-30 секунд. Эту температуру можно понизить, но потребуется больше времени, например несколько часов при 500^oC.

Совсем недавно были использованы неиспаренные газопоглотители на основе Zr-V. Такие сплавы, как Zr-V-Fe и Zr-V-Ni, получили повсеместное признание как активируемые при "низкой температуре" неиспаренные газопоглотители. Под активируемыми при низкой температуре подразумевают, что значительная часть их газопоглотительной активности становится доступной уже за относительно короткое время при умеренных температурах. Полагают, что это обусловливается легкостью, с которой поверхностные слои пассивирующих веществ могут диффундировать в массу вещества при этих относительно низких температурах. Независимо от причины их способности становиться активными при этих относительно низких температурах, равных 400-500^oC, это все же может быть нежелательно высокая температура при многих обстоятельствах. Все эти газосорбирующие вещества использовали в смеси с другими веществами, как газосорбирующими, так и нет, пытаясь снизить их температуру активации.

Есть много случаев, при которых желательно удалить нежелательные газы из объема, который ни при каких обстоятельствах нельзя подвергать действию высокой температуры. Это может быть, например, случай, когда объем сделан из органического пластика или содержит компоненты органического пластика. Органический пластик может плавиться. Даже если органические пластики не плавятся, они могут достигать такой температуры, что начинают разлагаться или, по крайней мере, выделять большое количество газа, который может представлять собой углеводороды или другие органические газы. Если они сорбируются газопоглотительным веществом, это вызывает преждевременное прекращение его работы, поскольку оно обладает ограниченной газопоглотительной способностью или способностью сорбировать неизменное количество газа. Быстрая сорбция большого количества газа уменьшает его способность сорбировать газ позднее в течение срока службы устройства, в котором его используют. Или же остается слишком высокое давление газа для того, чтобы устройство работало надлежащим образом. Эта температура может составлять вплоть до около 150^oC. При этих и более низких температурах проблему может составлять проникновение кислорода и водяных паров, особенно азота.

Для сорбции газовых примесей из загрязненных газовых потоков были предложены литийорганические смолы, однако их используют для очистки газообразного азота, а не для его сорбции (см. патенты США N 4603148 и N 4604270).

Предполагали, что неиспаренные газопоглотители можно вводить в устройство в предварительно активированном виде, т.е. когда их уже прогрели до высокой температуры, равной около 600^oC, и уже подвергли многим процессам обработки, например измельчению до определенного размера частиц, смешиванию с другими веществами, прессованию или формованию в гранулы.

Поэтому целью настоящего изобретения является разработка способа сорбции остаточного газа в объеме, свободного от одного или более недостатков способов предшествующего уровня техники.

Другой целью настоящего изобретения является разработка способа сорбции остаточного газа в объеме, не требующего активирования газопоглотительных веществ при температурах, превышающих 150^oC.

Следующей целью настоящего изобретения является разработка способа сорбции нежелательного газа в объеме, не требующего применения температур, превышающих 150^oC.

Еще одной целью настоящего изобретения является разработка способа сорбции остаточного газа в объеме, не требующего смешивания газопоглотителя с другими веществами.

Другой целью настоящего изобретения является разработка способа сорбции остаточного газа в объеме, который можно использовать в объемах, сделанных из органического пластика.

Следующей целью настоящего изобретения является разработка способа сорбции газообразного азота в объеме, сделанном из органического пластика или содержащем органический пластик.

На рис. 1 показана в схематическом виде установка для измерения сорбционных свойств сплавов, полезных при осуществлении способа настоящего изобретения; на рис. 2 результаты опытов по сорбции N₂ при 25^oC, осуществляемых на сплаве настоящего изобретения BaLi₄; на рис. 3 - результаты опытов по сорбции различных газов при 25^oC, осуществляемых на сплаве настоящего изобретения BaLi₄; на рис. 4 результаты опытов по сорбции N₂ при различных температурах, осуществляемых на сплаве настоящего изобретения BaLi₄; на рис. 5 результаты опытов по сорбции N₂ при 25^oC, осуществляемых на сплаве настоящего изобретения BaLi₄; на рис. 6 скорость сорбции газа, полученная из кривых на рис. 2-5, как функция количества сорбированного газа; на рис. 7-9 результаты опытов по сорбции N₂ при 25^oC, осуществляемых на сплаве настоящего изобретения Ba_0,75Ca_0,25Li₄; на рис. 10 -скорость сорбции газа, полученная из кривых на рис. 7-9, как функция количества сорбированного азота; на рис. 11-15 результаты опытов по сорбции N₂ при 25^oC, осуществляемых на сплаве настоящего изобретения Ba_0,5Ca_0,5Li₄; на рис. 16 -скорость сорбции газа, полученная из кривых на рис. 11-15, как функция количества сорбированного азота; на рис. 17-18 результаты опытов по сорбции N₂ при 25^oC, осуществляемых на сплаве настоящего изобретения BaLi₃Al; на рис. 19 -скорость сорбции газа, полученная из кривых на рис. 17-18, как функция количества сорбированного азота; на рис. 20 скорость сорбции газа для азота BaLi₄ и традиционного газопоглотителя при различных температурах, полученная посредством методики, отличающейся от методики, использованной для получения кривых на рис. 6, 10, 16 и 19.

Способ настоящего изобретения предусмотрен для сорбции остаточного газа в объеме посредством неиспаренного бариевого газопоглотителя. Он включает стадии измельчения сплава Ba_1-xA_xLi_4-yB_y предпочтительно до размера частиц менее 5 мм в вакууме или в атмосфере инертного газа с последующим помещением измельченного сплава в объем. При подвергании измельченного сплава действию остаточного газа в объеме при температуре менее 150^oC этот газ сорбируется. Металл А представляет собой металл, выбранный из группы, состоящей из элементов группы IIa Периодической системы элементов, за исключением бария. Металл B выбирают из группы, состоящей из элементов группы IIIa Периодической системы элементов и магния.

Сплавы настоящего изобретения не нужно активировать, т.е. они уже способны сорбировать газы при комнатной температуре, и, кроме того, их не нужно испарять для получения пленки активного металла, например бария, прежде чем они будут сорбировать газ. Тем не менее их можно активизировать, нагревая до температуры, не превышающей 150^oC. Это может быть между 50^oC и 150^oC в течение по крайней мере 10 минут с последующим уменьшением температуры ниже 50^oC. Сплавы можно описать при помощи общей формулы Ba_1-xA_xLi_4-yB_y, где A представляет собой металл, выбранный из группы, состоящей из элементов группы IIа Периодической системы элементов, за исключением бария. Нумерация группы элементов соответствует принятой Американским Химическим Обществом. Таким образом, А может представлять собой кальций, магний и стронций, но предпочтительно является кальцием, поскольку кальций лишь немного менее реакционноспособен, чем барий. Магний и стронций являются менее предпочтительными из-за более низкой реакционной способности. Величина x может составлять вплоть до 0, так что металл группы IIа /за исключением бария/ не присутствует. С другой стороны, она может составлять вплоть до 0,8. Выше около 0,8 сплав начинает терять свою способность при комнатной температуре взаимодействовать с остаточным газом с достаточно высокой скоростью сорбции.

Элемент B представляет собой любой металл, выбранный из группы, состоящей из элементов группы IIIa Периодической системы элементов и магния. Можно применять все элементы группы IIIa, например бор, но алюминий предпочтителен, поскольку он легко доступен, имеет относительно высокую температуру плавления и чрезвычайно дешев, в то время как галлий вблизи температур окружающей среды представляет собой жидкость. Индий имеет низкую температуру плавления и дороже алюминия, таллий высокотоксичен. Кроме того, 0y3,5.

Эти соединения можно легко раздробить или измельчить до вида частиц без какой-либо сложности. Например, их можно измельчить до размера частиц менее 5 мм диаметром, предпочтительно менее 1 мм, посредством известных методов в вакууме или инертной атмосфере и затем перенести в объем, содержащий нежелательный газ, который необходимо удалить. Это осуществляют, помещая измельченный сплав в объем и подвергая измельченный сплав действию остаточного газа при комнатной температуре.

Измельченный сплав можно перенести в объем немедленно, но предпочтительно он перемещается при помощи промежуточного объема, в котором сплав хранят в вакууме или инертной атмосфере до тех пор, пока он не потребуется.

Неожиданно сплавы начинают немедленно сорбировать большие количества нежелательных газов. Еще более неожиданно они сорбируют азот с намного более высокой скоростью сорбции и сорбируют большие количества, чем неиспаренные газопоглотительные устройства предшествующего уровня техники, без активации или после активации при температуре, не превышающей 150^oC.

Изобретение можно лучше понять при обращении к следующим примерам, в которых все части и проценты, если не указано особо, даны по весу.

Пример 1. Этот пример не характеризует настоящее изобретение и разработан для того, чтобы показать установку, пригодную для измерения газосорбционных свойств сплавов, подходящих для применения способов настоящего изобретения. Рис 1 показывает в схематическом виде установку 100 для измерения сорбционных свойств сплавов Ba_1-xA_xLi_4-yB_y, используемых в настоящем изобретении. Систему для вакуумирования 102 соединяют с дозирующим объемом 106 посредством первого клапана 104. С дозирующим объемом 106 связан ряд вторых клапанов 110, 110", 110"" для выхода опытных газов из ряда резервуаров для опытных газов 112, 112", 112"", содержащих N₂, искусственный воздух и CO, соответственно, и контрольно-измерительный прибор 114 для измерения давления. С дозирующим объемом 106 посредством третьего клапана 116 соединена также испытательная камера 118, содержащая испытываемый образец 120.

В процессе работы клапаны 110, 110", 110"" и 116 закрывали, а 104 открывали, и система с вакуумным насосом 102 откачивала систему вплоть до 10^-6 мбар. Для всех опытов дозирующий объем 106 составляет объем, равный 0,71 л. Образец порошкообразного сплава 120, содержащийся в испытательной камере в виде стеклянного баллона 118 с объемом приблизительно 0,1-0,3 л (в зависимости от образца) в инертной атмосфере газообразного аргона, соединяли с установкой 100 через клапан 116 (закрытый). Клапан 116 открывали, и систему снова откачивали вплоть до 10^-6 мбар, в то время как образец выдерживали при около 100^oC в течение 20 минут, что модулирует процесс, которому может подвергаться газоноситель. Клапаны 104 и 116 затем закрывали, и опытный газ из газового резервуара 112 (112", 112""), открывая клапан 110(110", 110""), в течение короткого времени перепускали в дозирующий объем 106. Давление регистрировали по контрольно-измерительному прибору для давления 114 и подбирали таким образом, что после того, как открывали клапан 116 для введения дозы опытного газа на образец 120, давление составляло около 0,4-1,0 мбар.

Пример 2. Этот пример осуществляли для того, чтобы показать, как изготовить сплав, используемый в способе настоящего изобретения.

В железный тигель помещали 155,88 г бария промышленного сорта (чистота - свыше 98%), полученного от Degussa, и 11,3 г лития. Тигель помещали в индукционную печь и нагревали в атмосфере аргона при давлении 400 мбар и среднечастотном индукционном нагреве до тех пор, пока смесь не становилась совершенно расплавленной и гомогенной, образуя таким образом расплавленную массу. Расплавленную массу выливали затем в холодную медную форму и давали ей охладиться до комнатной температуры все еще в защитной атмосфере аргона.

Сплав соответствует интерметаллическому соединению BaLi₄.

Пример 3. Этот пример осуществляли для того, чтобы показать использование сплава в способе настоящего изобретения.

Сплав бария и лития в соответствии с приготовленным в вышеприведенном примере 2, помещали в стерильную камеру с перчатками в защитную атмосферу аргона при давлении, немного превышающем 1 атмосферу. Сплав измельчали, используя ступку и пестик, до размера частиц менее 1 мм, и образец в 2,7 г запаивали в стеклянном сосуде объемом 0,17 л. Образец в стеклянном сосуде присоединяли затем в виде испытательной камеры 118 к испытательной установке примера 1. Следовали процедуре примера 1, и вводили на образец первую дозу газа, в этом случае азота (из резервуара 112 посредством клапана 110). Давление в сосуде как функцию времени измеряли посредством контрольно-измерительного прибора для давления 114. Полученная кривая представлена на рис. 2 как кривая 1. Сорбция была настолько быстрой, что падение давления было почти мгновенным. Вводили вторую дозу азота, а давление в сосуде в соответствии с измеренным посредством контрольно-измерительного прибора для давления представлено на рис. 2 в виде кривой 2.

Газ заменяли искусственным воздухом, т.е. смесью 80 об. N₂ + 20 об. O₂ (из резервуара 112" посредством клапана 110"), и давление в сосуде регистрировали на рис. 3 в виде кривой 3. Это повторяли, получая кривую 4. Газ заменяли CO (из резервуара 112"" посредством клапана 110""), и давление в сосуде регистрировали в виде кривой 5, для которой сорбция была настолько быстрой, что падение давления было почти мгновенным. Снова вводили искусственный воздух, получая кривую 6.

Образец затем охлаждали до 0^oC, и при введении образца газообразного азота регистрировали кривую 7.

Образец затем охлаждали до около -8^oC, до -9^oC при помощи бани из спирта + ледяная вода, и при введении дозы азота регистрировали кривую 8. Снова вводили дозу азота при 25^oC, и регистрировали кривую 9. Вводили на образец следующие 3 дозы азота, и регистрировали кривые 10-12.

Суммарные дозы газа, абсорбированные образцом во время этих опытов, составляли: N₂=2818 мбарсм³; O₂=421 мбарсм³; CO=216 мбарсм³.

Рис. 6 показывает скорость сорбции газа как функцию количества сорбированного газа, полученную из кривых рис. 2-5 посредством дифференцирования.

Пример 4. Этот пример осуществляли, чтобы показать, как посредством частичной замены бария на кальций готовить другой сплав, используемый в способе настоящего изобретения.

114,08 г бария (типа HP, изготавливаемого SAES Getters S р.А.) помещали в железный тигель наряду с 30,75 г лития и 1,10 г гранулированного кальция (поставляемого Carlo Erba, с чистотой, превышающей 99,5%).

Тигель помещали в индукционную печь и нагревали в атмосфере аргона 400 мбар при среднечастотном индукционном нагревании до тех пор, пока смесь не становилась совершенно расплавленной и гомогенной, образуя таким образом расплавленную массу. Расплавленную массу затем выливали в холодную железную форму и давали ей охладиться до комнатной температуры все еще в защитной атмосфере аргона. Вес сплава после плавки составляли 138 г.

Сплав соответствует составу Ba_0,75Ca_0,25Li₄.

Пример 5. Этот пример осуществляли для того, чтобы показать использование сплава, получаемого в соответствии с примером 4, в способе настоящего изобретения.

Сплав бария, кальция и лития в соответствии с приготовленным в примере 4, помещали в стерильную камеру с перчатками в защитную атмосферу аргона при давлении, немного превышающем 1 атмосферу. Сплав измельчали до размера частиц менее 1 мм при помощи ступки и пестика, и образец в 2,0 г запаивали в стеклянном сосуде объемом 0,32 л. Сорбционные свойства измеряли при 25^oC для N₂ в соответствии с примером 3, и они представлены на рис. 7-9 в виде кривых 1-14. Рис. 10 показывает скорость сорбции азота, как функцию количества сорбированного азота, полученную из кривых на рис. 7-9 посредством дифференцирования.

Пример 6. Этот пример осуществляли для того, чтобы показать, как посредством замены большего количества бария на кальций изготовить другой сплав, используемый в способе настоящего изобретения.

25,3 г бария (тип НР, изготовленный SAES S.р.А.) помещали в железный тигель наряду с 7,38 г гранулированного кальция (чистота свыше 99,5%), получаемого от Getters Erba, и 10,23 г лития. Тигель помещали в индукционную печь и нагревали в атмосфере аргона при давлении 400 мбар и среднечастотном индукционном нагреве до тех пор, пока смесь не становилась совершенно расплавленной и гомогенной, образуя таким образом расплавленную массу. Расплавленную массу затем выливали в холодную железную форму и давали ей охладиться до комнатной температуры все еще в защитной атмосфере аргона. Вес сплава после плавки составлял 39,6 г.

Сплав соответствует составу Ba_0,5Ca_0,5Li₄.

Пример 7. Этот пример осуществляли для того, чтобы показать использование сплава, полученного в соответствии с примером 6 в способе настоящего изобретения.

Сплав бария, кальция и лития в соответствии с приготовленным в примере 6, помещали в стерильную камеру с перчатками в защитную атмосферу аргона при давлении, немного превышающем 1 атмосферу. Сплав измельчали до размера частиц менее 1 мм при помощи ступки и пестика, и образец в 2,47 г запаивали в стеклянном сосуде объемом 0,15 л. Сорбционные свойства измеряли для N₂ при 25^oC в соответствии с примером 3, и они приводятся на рис. 11-15 в виде кривых 1-28. Рис.16 показывает скорость сорбции газа как функцию количества сорбированного газа, полученную из кривых на рис. 11-15.

Пример 8. Этот пример осуществляли для того, чтобы показать, как изготовить еще один сплав, используемый в способе настоящего изобретения.

59,14 г бария (тип НР, изготовленный SAES Getters S. р.А) помещали в железный тигель наряду с 8,97 г лития и 11,61 г алюминиевых шариков SAVA (чистота свыше 98,5%).

Тигель помещали в индукционную печь и нагревали в атмосфере аргона 400 мбар при среднечастотном индукционном нагреве до тех пор, пока смесь не становилась совершенно расплавленной и гомогенной, образуя таким образом расплавленную массу. Расплавленную массу выливали в холодную железную форму и давали ей охладиться до комнатной температуры все еще в защитной атмосфере аргона. Вес сплава после плавки составлял 78,3 г. Сплав соответствует составу BaLi₃Al.

Пример 9. Этот пример осуществляли для того, чтобы показать использование сплава, полученного в соответствии с примером 8, в способе настоящего изобретения.

Сплав лития и алюминия в соответствии с приготовленным в примере 8, помещали в стерильную камеру с перчатками в защитную атмосферу аргона при давлении, немного превышающем 1 атмосферу. Сплав измельчали до размера частиц менее 1 мм при помощи ступки и пестика, и образец в 2,4 г запаивали в стеклянном сосуде объемом 0,32 л. Сорбционные свойства измеряли для N₂ при 25^oC в соответствии с примером 3, и они представлены на рис. 17-18 в виде кривых 1-7. Рис.19 показывает скорость сорбции газа как функцию количества сорбированного газа, полученную из кривых на рис. 17-18 посредством дифференцирования.

Пример 10. Этот пример осуществляли для того, чтобы показать свойства сплава предшествующего буровя техники по сорбции N₂. Активируемый при низкой температуре неиспаренный сплав 70% Zr, 24,6% V, 5,4% Fe (номинальный весовой состав) весом 100 мг активировали, нагревая до 450^oC в течение 10 минут в вакууме при менее чем 10^-3 мбар и затем заставляли сорбировать N₂ при 25^oC и давлении около 10^-5 мбар в установке, описанной в AsTM F798-82 общепринятой практике определения скорости газопоглощения, сорбционной емкости и газового содержания неиспаряемых газопоглотителей в области молекулярных потоков. На график наносили скорость газопоглощения (иногда называемую скоростью сорбции) в зависимости от количества сорбированного газа для эквивалентных 2 г газопоглотителя, получая кривую A на рис. 20.

Опыт повторяли, используя температуру сорбции, равную 350^oC, и кривую сорбции азота, снова для эквивалентных 2 г газопоглотителя, наносили на график в виде кривой B на рис. 20.

Пример 11. Этот пример осуществляли для того, чтобы показать свойства сплава в соответствии с настоящим изобретением по сорбции азота. Готовили сплав лития и бария в соответствии с приготовленными в примере 2, и 2 г с размером частиц менее 1 мм помещали в такую же установку ASTM, как использованная для примера 10. После выдерживания при температуре 100^oC в течение 15-20 минут, что моделирует процесс, которому может подвергаться газопоглотитель. Газопоглотитель охлаждали до 25^oC, и его кривую сорбции азота наносили на график в виде кривой C на рис. 20. После того, как газопоглотитель сорбировал количество газа, поток прерывали. Продолжая сорбцию, получали кривую C" и последовательно кривые C"" и С""".

Пример 12. Повторяли пример 11, за исключением того, что газопоглотитель активировали при температуре 130^oC в течение 3 часов, а затем 100^oC в течение 16 часов, и газопоглотитель во время сорбирования азота выдерживали при 80^oC.

Скорость газопоглощения в зависимости от количества сорбированного газа снова наносили на график, получая кривую D на рис. 20.

Обсуждение

При сравнении кривой C с кривой A на рис. 20 и D с B видно, что сплавы, используемые в способах настоящего изобретения, имеют более высокую скорость газопоглощения (скорость сорбции) в тех случаях, когда они сорбировали большее количество азота, чем традиционные газопоглотительные сплавы. Кроме того, эти свойства получают после активации при значительно более низких температурах.

Кроме того, рис. 6, 10, 16 и 19 показывают замечательную способность сорбировать большие количества азота и других газов.

Хотя изобретение было описано очень подробно с указанием некоторых предпочтительных вариантов осуществления для того, чтобы научить специалистов в данной области техники, как наилучшим образом применять на практике настоящее изобретение, будет понятно, что другие модификации могут применяться без отклонения от смысла и объема приложенной формулы изобретения.

Например, будет понятно, что небольшие количества лития можно заменить другими элементами из элементного ряда щелочных металлов, и особенно натрием и калием, без существенного влияния на свойства сплавов. Кроме того, хотя изобретение было описано и подтверждено примерами, исходя из стехиометрического соединения BaLi₄, в формуле Ba_1-xA_xLi_4-yB_y будет допускаться некоторая степень отклонения от стехиометрии, например BaLi₄11.