Composiciones de getters no evaporables que se pueden reactivar a baja temperatura después de la exposición a gases reactivos a una temperatura más elevada.

Composición de getters que contiene una mezcla de polvos de dos componentes diferentes,

comprendiendo dichos componentes aleaciones de getters no evaporables, caracterizada por el hecho de que el primero de dichos dos componentes comprende, como mínimo, una aleación de getters no evaporables que tiene una temperatura de activación elevada, el segundo componente comprende, como mínimo, una aleación de getters no evaporables que tiene una temperatura de activación baja y la proporción en peso entre dicho primer y dicho segundo componentes es superior a 1:4 e inferior a 7:3.

Composiciones de getters no evaporables que se pueden reactivar a baja temperatura después de la exposición a gases reactivos a una temperatura más elevada La presente invención se refiere a composiciones que comprenden aleaciones de getters no evaporables que, después de haber perdido su funcionalidad como consecuencia de una exposición a gases reactivos a una primera temperatura, pueden reactivarse, a continuación, mediante un tratamiento térmico a una segunda temperatura, inferior a la primera.

Las aleaciones de getters no evaporables, también conocidas como aleaciones de NEG, pueden absorber de manera reversible hidrógeno y de manera irreversible gases, tales como oxígeno, agua, óxidos de carbono, hidrocarburos y, en el caso de algunas aleaciones, nitrógeno.

Estas aleaciones se utilizan en diversas aplicaciones industriales que requieren el mantenimiento de vacío en sistemas sellados: entre los ejemplos de estas aplicaciones se encuentran los aceleradores de partículas, los tubos generadores de rayos X, las pantallas formadas por tubos de rayos catódicos o CRT, las pantallas planas del tipo de emisión de campo (denominadas FED) , las camisas de vacío para el aislamiento térmico, tales como las utilizadas en las botellas térmicas (termos) , botellas Dewar y tuberías para la extracción y transporte de petróleo, las camisas de vacío de las lámparas de descarga de alta intensidad y vidrios aislados al vacío.

Las aleaciones de NEG pueden utilizarse también para eliminar los gases mencionados anteriormente cuando trazas de los mismos están presentes en otros gases, generalmente gases nobles o nitrógeno. Un ejemplo es el uso en lámparas rellenas de gas, de manera particular lámparas fluorescentes que se llenan con gases nobles a presiones que varían desde varios hectoPascales (hPa) a algunas decenas de hectoPascales, en el que la aleación de NEG tiene la función de eliminar trazas de oxígeno, vapor de agua, hidrógeno y otros gases a efectos de mantener una atmósfera adecuadamente limpia para el correcto funcionamiento de la lámpara; otro ejemplo es la utilización en pantallas de plasma, en las que la función de la aleación de NEG es sustancialmente similar a la llevada a cabo en lámparas fluorescentes; otro ejemplo es la utilización de una aleación de NEG para eliminar trazas de impurezas gaseosas para la purificación de gases, tales como gases nobles y nitrógeno, utilizados en el sector de los semiconductores.

Estas aleaciones tienen, en general, como componentes principales circonio y/o titanio y comprenden uno o más elementos adicionales seleccionados entre los metales de transición, tierras raras o aluminio.

El principio de funcionamiento de las aleaciones de NEG es la reacción entre los átomos metálicos sobre la superficie de la aleación y los gases absorbidos, como consecuencia de lo cual, se forma una capa de óxidos, nitruros o carburos de los metales sobre esa superficie. Cuando se completa la cobertura de la superficie, la aleación permanece inactiva para más absorciones: su función puede restaurarse a través de un tratamiento de reactivación, a una temperatura que es, como mínimo, la misma y, de manera preferente, superior a la temperatura de trabajo durante un tiempo suficientemente largo para que haya una difusión de la capa adsorbida en la mayor parte de la aleación y para crear de nuevo una superficie limpia y activa. La temperatura de activación de una aleación de getters se define como la temperatura mínima necesaria para que la aleación obtenga, como mínimo, una superficie parcialmente activa y para iniciar la absorción de gases activos en varias decenas de segundos.

Las aleaciones de getters no evaporables se pueden clasificar en dos subgrupos principales. Las aleaciones de NEG que requieren una temperatura de activación superior a 450º C se denominan normalmente como "aleaciones de temperatura de activación elevada" o simplemente como "aleaciones de getters de temperatura elevada", mientras que las aleaciones de NEG que requieren una temperatura de activación inferior a 450º C se identifican como "aleaciones de temperatura de activación bajaâ?? o simplemente como "aleaciones de getters de temperatura bajaâ??. Debido a la definición de "temperatura de activación", las aleaciones de getters de temperatura baja se pueden activar también mediante la utilización de temperaturas superiores a 450º C: en estas condiciones se caracterizan por activarse en un tiempo muy corto con respecto al requerido para aleaciones de getters de temperatura elevada; por ejemplo, dependiendo de la temperatura elevada aplicada, se pueden activar en un tiempo que se encuentra entre 3 y 30 veces más corto que para las aleaciones de temperatura elevada.

Como ejemplos de aleaciones de getters de temperatura elevada, la patente de Estados Unidos No. 3.203.901 da a conocer aleaciones de Zr-Al y la patente de Estados Unidos No. 4.071.335 da a conocer aleaciones de Zr-Ni.

Por otro lado, como ejemplos de aleaciones de getters de temperatura baja, la patente de Estados Unidos No.

4.312.669 da a conocer aleaciones de Zr-V-Fe, la patente de Estados Unidos No. 4.668.424 da a conocer aleaciones de zirconio-níquel-mischmetal con la adición opcional de uno o más de otros metales de transición; la patente de Estados Unidos No. 4.839.085 da a conocer aleaciones de Zr-V-E, en las que E es un elemento seleccionado entre hierro, níquel, manganeso y aluminio o una mezcla de los mismos; la patente de Estados Unidos No. 5.180.568 da a conocer compuestos intermetálicos Zr-Mâ?-Mâ?â?, en los que Mâ? y Mâ?â?, siendo idénticos o diferentes entre sí, se seleccionan entre Cr, Mn, Fe, Co y Ni, la patente de Estados Unidos No. 5.961.750 da a conocer

aleaciones de Zr-Co-A, en las que A es un elemento seleccionado entre itrio, lantano, tierras raras o una mezcla de los mismos, la patente de Estados Unidos No. 6.521.014 da a conocer aleaciones de zirconio-vanadio-hierro-manganeso-mischmetal, y la patente de Estados Unidos No. 7.727.308 da a conocer composiciones de Zr-Y-M, en las que M se selecciona entre Al, Fe, Cr, Mn, V.

Las aleaciones de NEG se utilizan solas o en una mezcla con un segundo componente, en general un metal, capaz de aportar características particulares a un cuerpo formado con la aleación, tales como una resistencia mecánica superior. Las mezclas más habituales con metales son composiciones que comprenden aleaciones de Zr-V-Fe o Zr-Al y zirconio o titanio, tal como se dan a conocer, respectivamente, en las patentes de Gran Bretaña No.

2.077.487 y de Estados Unidos No. 3.926.832, mientras que la patente de Estados Unidos No. 5.976.723 da a conocer composiciones que contienen aluminio y una aleación de NEG de fórmula Zr1-x-Tix-Mâ?-Mâ?â?, en la que Mâ? y Mâ?â? son metales seleccionados entre Cr, Mn, Fe, Co y Ni, y x está comprendido entre 0 y 1.

Una cuestión importante que aparece en algunos casos, es que es imposible tratar una aleación para su activación o reactivación a una temperatura superior a la que se ha expuesto previamente a los gases durante la fabricación de dispositivos. En particular, es el caso de las aleaciones que se utilizan en dispositivos en los que el espacio a mantener al vacío o en atmósfera controlada se define por las paredes fabricadas de vidrio. La fabricación de estos dispositivos requiere, en general, que la aleación de getters se inserte en su posición final cuando el dispositivo aún está abierto y su espacio interior está expuesto a la atmósfera; a continuación, el dispositivo se sella a través de una etapa denominada de "sellado con vidrio fritado", en la que entre dos partes de vidrio que se sueldan entre sí se coloca una pasta de vidrio de bajo punto de fusión, se lleva a aproximadamente 400-420º C, se funde, uniendo así las dos partes.

El vacío o la atmósfera controlada se pueden obtener en el espacio interior del dispositivo antes del sellado (en los denominados procesos "en cámaraâ??, en los que las etapas de ensamblaje del dispositivo se llevan a cabo en un recinto bajo vacío o atmósfera controlada) o, más habitualmente, después del sellado con vidrio fritado, mediante una "cola", es decir, un pequeño tubo de vidrio que se admite en dicho espacio y es adecuada para la conexión a un sistema de bombeo; en el caso de dispositivos que contienen una atmósfera controlada, como las pantallas de plasma y algunas lámparas, la cola se utiliza también para el relleno con los gases deseados después de la eliminación del aire; finalmente el dispositivo se sella mediante el cierre de la cola, habitualmente mediante compresión con calor.

En cualquier caso, durante el sellado con vidrio fritado, la aleación de NEG se expone a una atmósfera de gases reactivos,... [Seguir leyendo]

1. Composición de getters que contiene una mezcla de polvos de dos componentes diferentes, comprendiendo dichos componentes aleaciones de getters no evaporables, caracterizada por el hecho de que el primero de dichos dos componentes comprende, como mínimo, una aleación de getters no evaporables que tiene una temperatura de activación elevada, el segundo componente comprende, como mínimo, una aleación de getters no evaporables que tiene una temperatura de activación baja y la proporción en peso entre dicho primer y dicho segundo componentes es superior a 1:4 e inferior a 7:3.

2. Composición de getters, según la reivindicación 1, en la que la proporción en peso entre la aleación de getters no evaporables que tiene una temperatura de activación elevada y la aleación de getters no evaporables que tiene una temperatura de activación baja es superior a 3:7 e inferior a 3:2.

3. Composición de getters, según la reivindicación 1 ó 2, en la que la aleación de getters no evaporables que tiene una temperatura de activación elevada se selecciona entre aleaciones binarias y ternarias de base Zr o de base Ti o mezclas de las mismas.

4. Composición de getters, según la reivindicación 3, en la que las aleaciones de base Zr o de base Ti se seleccionan entre las aleaciones de Zr-Al, Zr-Ni, Ti-Ni, Zr-Al-X, Zr-Ni-X o mezclas de las mismas. 20

5. Composición de getters, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la aleación de getters no evaporables que tiene una temperatura de activación baja comprende aleaciones de base Zr seleccionadas entre aleaciones de Zr-Fe-Y, aleaciones de Zr-V-Fe, aleaciones de Zr-V-Fe-Mn-mischmetal y aleaciones de Zr-Co-A, en las que A es un elemento seleccionado entre itrio, lantano, tierras raras o mezclas de los mismos.

6. Composición de getters, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la aleación de temperatura de activación elevada y la aleación de temperatura de activación baja se utilizan en forma de polvos con un tamaño de grano, respectivamente, inferior a 230 μm y 250 μm, de manera más preferente, respectivamente, inferior a 125 μm y 210 μm.

7. Dispositivo con getters que contiene una composición de getters según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Sistema que contiene un dispositivo con getters, según la reivindicación 7, seleccionándose dicho sistema entre aceleradores de partículas, tubos generadores de rayos X, pantallas formadas por tubos de rayos catódicos o CRT,

pantallas planas del tipo de emisión de campo (denominadas FED) , camisas de vacío para el aislamiento térmico, tales como las utilizadas en las botellas térmicas (termos) , botellas Dewar y tuberías para la extracción y transporte de petróleo, camisas de vacío de las lámparas de descarga de alta intensidad y vidrios aislados al vacío o lámparas rellenas de gas.