Газопоглотитель

 

Изобретение относится к электротехнической промьшшенности, в частности к производству ла)п накаливания . Целью изобретения является повышение эффективности газопоглощения. Газопоглотитель выполнен на основе металлов в аморфном состоянии. Повышение эффективности газопоглощения на основе аморфных металлов происходит в результате их перевода в активное состояние. Активирование газопоглотителя происходит при температуре модификационного перехода. Кодификационный переход осуществляется благодаря перестройке структуры вещества газопоглотителя из метастабильного состояния, которьп является аморфное, в термодинамически стабильное состояние, которым является кристаллическое . Использование металлов в аморфном состоянии позволяет повысить активность газопоглотителя, скорость поглощения, а следовательно , срок службы ламп. 1 ил,, 1 табл. (Л ю ч1 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 01 К 1 56 H 01 .! 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54 ) ГАЗОПОГЛОТИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к производству ламп накаливания, Целью изобретения является повышение эффективности газопоглощения.

Газопоглотитель выполнен на основе металлов в аморфном состоянии, Повышение эффективности газопоглощения на основе аморфных металлов происходит в результате их перевода в активное состояние, Активирование газопоглотителя происходит при температуре модификационного перехода. Модификационный переход осуществляется благодаря перестройке структуры вещества газопоглотителя из метастабильного состояния, которым является аморфное, в термодинамически стабильное состояние, которым является кристаллическое. Использование металлов в аморфном состоянии позволяет повысить активность газопоглотителя, скорость поглощения, а следовательно, срок службы ламп, 1 ил., 1 табл.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3898556/24-07 (22) 22,05,85 (46) 15.!2.86, Бюл.¹ 46 (71) Томский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им.В.В,Куйбышева и Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С,М,Кирова (72) В,В.Серебренников, В,В,Козик, H.А,Яворовский, А.П.Ильин, О.П,Климентенко, И.Г.Хвесевич и А,Т,Токарев (53) 621,3,032(088.8) (56) Ковнеристый 1Î.К., Осипов Э.К., Трофимова Е.А. Физико-химические основы создания аморфных металлических сплавов. М.: Наука, 1983, с,125134, Черепнин Н,В,Вакуумные свойства материалов для электронных приборов, М.: Советское радио, 1966, с,304329, .SU» 2 7249 А1

1 1277249

Изобретение относится к электро технической промышленности и может быть использовано для производства ламп накаливания, а также различных электровакуумных устройств электронной промышленности, Целью изобретения является повышение эффективности газопоглощения.

На 1ертеже приведены кривые изменения массы образцов nm/m предлага- 10 о емого гнзопоглотителя (кривая 1) и гаэопоглотителя на основе циркония марки ПЦрК-3 (кривая 2) от температуры для среды газа-наполнителя ламп накаливания (Ar + 14X М ). 15

Повышение эффективности газбпоглощения на основе аморАных металлов происходит,в результате их перевода в активное состояние. Перевод предлагаемого газопоглотителя в активное состояние происходит при температуре модификационного перехода практически мгновенно в зависимости от природы и дисперсности газопоглотителя (за секунды и доли секунд). 1.1одифи- 25 кационный переход осуществляется в результате перестройки структуры вещества газопоглотителя из метастабильного состояния, которым является аморфное, в термодинамически стабиль- З0 ное, которым является кристаллическое. Это термодинамически выгодный процесс, он сопровождается уменьшением энергии системы и является экзотермическим, Экзотермичность про- 35 цесса перехода газопбглотителя обусловливает высокую скорость газопоглощения, так как в момент перестрой,ки структуры связи ослабляются и находятся в очень активном состоянии, 40 при перестройке структуры выделяется больное количество тепла„ что также облегчает процесс взаимодействия газопоглотителя с примесными газами, т.е. повьпнает его активность, 45

Температура модификационного перехода гаэопоглотителя на основе аморфного металла в кристаллическое состояние, как это установлено опытным путем, ниже температурь. активирования этого металла в кристаллическом состоянии. Кроме того, процесс перехода предложенного газопоглотителя иэ аморАного состояния в кристаллическое связан со структурными изменениями всей системы. Структурная неоднородность и внутреннее напряжение при модиАикационном переходе приводят к образованию в газопоглотителе трещин (массивный газопоглотитель) или рассыпанию его частиц !

1дисперсный газопоглотитель) на блоки. При этом возрастает активная поверхность газопоглотителя и, следовательно, повышается эффективность газопоглощения.

Газопоглотитель на основе аморфных металлов пассивен к активным газам воздуха до температуры модификационного перехода. Это позволяет длительно хранить газопоглотитель и предохранять его от взаимодействия с газами при технологических операциях введения в устройство, Кроме того, предлагаемый гаэопоглотитель значительно упрощает технологию активирования и снижает затраты энергии на осуществление этого процесса. При наличии в устройстве внутреннего теплового источника газопоглотитель достаточно разместить в зоне, где при включении устройства реализуются температуры, превышающие температуры модификационного перехода.

Предлагаемый гаэопоглотитель при его использовании не выделяет побочных продуктов разложения поверхностных защитных соединений, что создает благоприятные условия для работы нагреваемых элементов уст1 ойства.

Применение газопаглотителя на основе металлов в аморфном состоянии позволит предотвратить вредное воздействие остаточных газов на нагреваемые элементы (например, вольфрамовую спираль) и поддерживать требуемую по чистоте внутреннюю среду устройства, а следовательно, повысить эксплуатационную надежность и долговечность устройств, П р и м. е р 1. Газопоглотитель из порошка аморфного алюминия готовят в спиртовой суспензии, после чего его наносят на электроды модельной лампы накаливания (трехэлектродиая лампа,, у которой одна из- спиралей заменена на вольАрамовую контрольную нить ф40 мкм) по существующей технологии, После заварки лампы проводят активацию гаэопоглотителя в течение 3 с ВЧ-нагревом, либо

ИК-нагревом при 450-500 С, т.е. при температуре модификационного перехода. В момент модификационного перехода газопоглотитель проявляет вы127

20

25 сокую активность к поглощению кислорода, воды, оксидов углерода. Поглощение этих газов продолжается после модификационного перехода в кристаллическое состояние при пониженных температурах. Низкотемпературному гаэопоглощению вредных газов способствует дефектная структура кристаллической решетки газопоглотителя, так как быстрый процесс кристаллизации не успевает выстроить совершенную кристаллическую структуру.

Эффективность газопоглотителей— предлагаемого и базового (порошок алюминия ПАП-1) — оценивали по результатам испытания модельных ламп на срок службы и анализа количества вредных газовых примесей с помощью масс-спектрометра °

Средний срок службы модельных ламп, по которому оценивали эффективность газопоглотителей, определяли по результатам испытания партии из 20 ламп. По сравнению с модель-. ними лампами с известным газопоглотителем средний срок службы ламп с предлагаемым газопоглотителем возрос в 4,2 раза. Это свидетельствует о повьш ении эффективности газопоглощения, предлагаемым газопоглотителем в результате перевода последнего в активное состояние и увеличения скорости газопоглощения.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Приведенные в таблице результаты масс-спектрометрического анализа лампы А 12-32 свидетельствуют о переводе предлагаемого газопоглотителя в активное состояние и высокой скорости

40 поглощения вредных примесей.

Алюминий марки ПАП-1 обладает низкими газопоглощающими свойствами при этих температурах, что свидетельствует о незавершенности процесса активирования.

Пример 2, Порошок аморфного циркония и базового газопоглотителя (порошок циркония марки ПЦрК-3) на- 50 носят на электроды модельной лампы, накаливания способом аналогичным при,меру 1, После изготовления лампы проводят активирование газопоглотителя за счет тепловой энергии, создаваемой15 внутри лампы телом накала, При этом температура газопоглотителя 350400 С, что выше температуры модифика7?49 4 ционного перехода циркония из аморфного состояния в кристаллическое, Средний срок службы модельных ламп с предлагаемы гаэопоглотителем по сравнению со сроком службы ламп с газопоглотителем из циркония марки

ПЦрК-3 возрос в 3,8 раза. Полученные результаты свидетельствуют о повышении эффективности газопоглощения предлагаемым газопоглотителем Йо сравнению с цирконием марки ПЦрК-З.

Газопоглощающие свойства аморфного порошка циркония и циркония марки ПЦрК-3 исследовали на сорбциоННоН âàêóóìHîé установке весовым методом, Как видно иэ чертежа, при температуре модификационного перехода (350 С) масса образца предлагаемого газопоглотителя (кривая I) резко возрастает, что связано с повышением активности и скорости газопоглощения

{ кривая 2 ) . Прирост массы газопоглотителя на основе циркония марки ПЦрК вЂ” 3 незначителен,что объясняется наличием на поверхности образца окисного слоя, препятствующего газопоглощению, и низкой скоростью газопоглощения.При снижении температуры скорость газопоглощения у известного газопоглотителя ниже по сравнению с предлагаемым газопоглотителем, Это связано с образованием активной поверхности предлагаемого газопоглотителя (как внешней, так и внутренней за счет .рассыпания частиц на блоки в момент модификационного перехода) и наличием большого числа реакционноспособных центров °

Пример 3, Порошки аморфного ванадия и ванадия в кристаллическом состоянии исследовали на эффективность газопоглощения в модельных лампах аналогично примеру l. Нагрев и активирование газопоглотителя осуществлялись за счет тепловой энергии, создаваемой внутри лампы вольфрамовой спиралью, Достигаемая при помощи лучистого нагрева температура гаэопоглотителя 400 С, что выше темпе-. ратуры модификационного перехода ванадия из аморфного состояния в кристаллическое. Средний срок службы модельных ламп с предлагаемым газопоглотителем по сравнению с лампами с газопоглотителем иэ кристаллического ванадия возрос в 2,4 раза. Это свидетельствует о повышении эффектив1 277? 49 ности геттерирования предлагаемсго гаэопоглотителя. Модификационный переход ванадия иэ аморфного состояния в кристаллическое способствует переводу газопоглотителя в активное состояние, в результате чего возрастает скорость газопоглощения и, следовательно, повышается эффек-тивность гаэопоглощения. По сравнению lg с предлагаемым газопоглотителем газопоглотитель из кристаллического ванадия при рабочих температурах в модельной лампе обладает низкой скоростью газопоглощения, поскольку реализуемая в лампе температура недостаточна для активирования газопоглотителя, Пример 4 ° Газопоглотители в виде прессованных таблеток на никелевой подложке из порошков аморфного молибдена и молибдена марки

МЭ-1 закрепляют на электродах модельной лампы, В готовой модельной лампе газопоглотители нагреваются до 25

520"С внеп|ним источником HK-излуче ния, При этой температуре происходит модификационный переход у образца аморАного газопоглотителя, Результаты испытаний ламп свидетельствуют об увеличении срока службы ламп с предлагаемым газопоглотителем в 2,9 раза по сравнению с лампами с газопоглотителем из молибдена

M3-l. Это связано с переводом предлагаемого гаэопоглотителя в активное состояние и повышением скорости газопоглощения.

Пример 5. Порошки аморфного никеля и никеля марки ПНЭ-1 исследовали на эффективность газопоглощения аналогично примеру 3, Температура модификационного перехода аморАного никеля 280 С, Срок =лужбы модельных ламп с предлагаемым

Я газопоглотителем возрос в 3,2 раза по сравнению с лампами с газопоглотителем из никеля марки ПНЭ-l. Это свидетельствует о переводе предлагаемого газопоглотителя в активное состояние и увеличении скорости газопоглощения.

Пример 6, Порошки аморфной меди и меди марки Гп 1С-1 исследовали на эААективность газопоглощения аналогично примеру 3, При температуре модиАикационного перехода 300 С происходит перевод предлагаемого газопоглотителя в активное состояние, Результаты испытаний модельных ламп с газопоглотителем иэ меди марки ПМС-! показали увеличение срока службы в 2,1 раза по сравнению с лампами с газопоглотителем иэ меди марки ПМС-1

Получают газопоглотители на основе металлов в аморАном состоянии любым из известных способов, например электрическим взрывом проводников или воздействием концентрированных потоков энергии на материалы.

Предлагаемый газопоглотитель может быть изготовлен в виде порошков различной дисперсности, кусочков фольги, прессованных таблеток, отдельных кусочков металла, Размещение газопоглотителя проводят в местах, не ухудшающих основных характеристик прибора, например в лампах накаливания ца электродах, телах накала, нижней части колбы, линзочках, поддержках, Металлы в аморАном состоянии обладают малой активностью к поглощению агрессивных газов (О, CO, СО

1 . И) до температуры модификационного перехода, Перевод газопоглотителя в активное состояние резко увеличивает скорость газопоглощения, росту которой способствует экзотермичность модификационного перехода.

Таким образом, снижение температуры перевода предлагаемого газопоглотителя в активное состояние, увеrичение скорости газопоглощения и реакционной поверхности приводит к повьш ению эффективности газопоглощения ° пормулаизобретения

Газопоглотитель на основе метал" лов,отличающий с ятем, что, с целью повьппения эффективности газопоглощения, использованы металлы в аморАном состоянии, 1277249

Состав анализируемого

7 t:

Режим работы лампы А-12-32

Гаэопоглотитель

Q НО Н СО Ar+N

0,49 0,03 98,32

0,32

0,45

Предлагаемый

До включения

0,42 0,32 0,51 0,03 98,35

Известный

0,45 0,04 99,04

0,50 0,03 98,38

0,43 0,04 99,06

0;53 0,05 98,40

0,122 0,21

Через 5 мин работы

Предлагаемый

0,41

0 35

Известный

Через 15 мин Предлагаемый работы

Известный

0,08 0,19

0,38

0,40

gnr/л, мж еЯ.

Заказ 6689/49

Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул,Проектная,4

Составитель В.Горчанова

Редактор Л,Веселовская Техред Л.Сердюкова Корректор М Самборская