192912. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gázmegkötő, illetve gázösszetétel szabályozó fémszalagok (getterszalagok) előállítására
3 192912 4 A találmány tárgya eljárás gázmegkötő, illetve gázÖBSzetétel-szabályzó fémszalagok (getterszalagok) előállítására. A getterek, mint ismeretes, olyan anyagok, melyek képesek gázokat abszorbeálni. Általában elektroncsövekben, más vákuum eszközökben, gázkisülőcsövekben, kisülőlárnpákban használatosak gázabszorbeáló anyagként. A getterek közé sorolják a gázmegkötő anyagok, a szorosan vett getterek mellett, azokat az anyagokat is, melyek képesek kibocsátani olyan komponenseket, pl. higanyt, hidrogént, stb., melyekkel a gáztér összetételét szabályozni lehet. A gettereknek óriási irodalma van. Itt csupán tájékoztatásul hivatkozunk az US 3 203 901 és az US 3 722 976 lajstromszámú szabadalmi leírásokra. Az előbbi egy nem párolgó getterre, az utóbbi pedig egy higanyt leadó getterre vonatkozik. A getterek - gázmegkötő anyagok - két csoportra oszthatók: elpárolgó és úgynevezett tükör nélküli getterekre. A továbbiakban ezek közül is a fémgetterekkel foglalkozunk. Akármelyik csoportról is van szó, fontos követelmény, hogy a getternek el kell állnia levegőn, és a felhasználások legnagyobb részében (elektroncsövek - fényforrások) ki kell bírniuk egy erős hőigénybevételt, gyakran reakcióképes gázatmoszférában ( beforrasztás). A fényforrások egy részében a getternek a nemkívánatos szennyező gázokat a kívánt töltógáz - nem feltétlenül nemesgáz - jelenlétében kell megkötnie. Esetenként a gáztérbe gáz- ill. gözkomponenseket kell adagolnia, pl. higanyt, hidrogént, halogén elemet. A getterek levegő- ill. beforrasztás állóságukat megfelelő szerkezetű oxidjuknak, esetleg nitridjüknek köszönhetik, hasonlóan a rozsdamentes nem nemesfémekhez. A feltétel az, hogy az oxidnak (nitridnek, oxid-nitridnek) kicsit nagyobb fajlagos térfogatúnak kell lennie, mint a fémnek, melyből keletkezett. Ha a „korróziós termék" térfogata kisebb, vagy sokkal nagyobb, mint a fémé, akkor a réteg felreped, nem zár. Ennek a zárásnak getterek esetén csak bizonyos hőmérséklet alatt szabad fennállnia, enélkül a getter nem aktiválható. A könnyű aktiválhatóság és a beforrasztás-állóság, ellentétes követelmények. Ezért nincs ideális getter. A különböző felhasználások különböző védőréteget igényelnek. Fentiek szempontjából speciális eset a hidrogén getterezése. A hidrogén át tud diffundálni vékony zérórétegen, főleg magasabb hőmérsékleten. A hidrogén elnyelése az esetek legnagyobb részében térfogatnövekedéssel jár, felrepeszti a réteget, ezért a hidrogén getterezés „autokatalitikus” folyamat lehet. A védőréteg legtöbbször az Al, Zr, ill. Ti oxidja, ezért olyan ötvözeteket használnak, melyeknél az oxid (stb.) szerkezete az ötvözés ellenére megfelel a fent említett feltételeknek. Az ötvözéssel szokásos módon előállítható getteranyagok választéka szűk, mert nehéz elérni, hogy a hidrogéngetterező képesség ne romoljon. A hidrogént a szokásos fémgetterek reverzibilis módon nyelik el. Ismeretes, hogy adott hőfokon a kialakuló Hí egyensúlyi nyomás a már elgetterezett mennyiség négyzetével arányos (a fémben a hidrogén egyatomos, a fémen kívül kétatomos gáz, tömeghatás törvénye), a hőmérséklet emelkedésével a nyomásgörbe meredeken a magasabb értékek felé tolódik. A jelenleg használatos anyagok egyensúlyi állandói olyanok, hogy a Ih-getterező képesség a legjobb esetben is megszűnik 400-500 °C felett, kivéve a nióbba vagy tantálba csomagolt Y speciális esetét. A szóba jöhető getteranyagok általában ridegek, és erre a szokásos technológiáknál célszerű is törekedni, mert a legtöbb esetben az anyag porára van szükség. Ezeket a porokat vagy felkenjük és felszintereljük (mely utóbbi nem mindig lehetséges), vagy a durva porból préselünk pasztillákat, ill. gyűrűket. Ennél a préselésnél olykor két réteget is felviszünk egy hordozó két oldalára, különböző tulajdonságú anyagokból, pl. egy el nem párolgó (pl. Zr-Al) és egy elpárolgó (pl. Ba-Al) ötvözetből. A getteranyagok a kiindulási anyagokhoz képest drágák. Ennek az az oka, hogy a nagyon reakcióképes fémek kohászatának nehézségein felül ezeket a kényes anyagokat meg is kell őrölni, ami a gáztartalom megnövekedésének elkerülése végett vákuumban vagy nagyon tiszta nemesgázban végzett műveleteket igényel, továbbá ezek a portechnológiai műveletek nagyon körülményesek. A mechanikailag megmunkálható, húzható, hengerelhető, getterezésre alkalmas tiszta fémek, mint például a cirkónium, tantál és titán, a getterezési feladatok megoldására csak ritkán alkalmasak. Az esetek legnagyobb részében ötvözeteket kell alkalmazni. A getterezésre alkalmas ötvözetek, mint például a közismert cirkon-alumínium ötvözet, olyan ridegek, hogy hengerléssel, húzással, nem alakíthatók. Ezeket a getterötvözeteket vákuumkohászati módszerekkel állítják elő. Az öntecseket porrá törik, célszerűen védőgázban, esetleg a getteranyaggal nem reagáló oldószer alatt. Ahol getterezési feladatokra az anyagot nem célszerű porként alkalmazni, ebből a porból porkohászati módszerekkel, vagy pusztán préseléssel, gyűrűket, pasztillákat, állítanak elő, általában hordozó fémszalag felhasználásával. Ahol a szalagforma a felhasználó számára lényeges, ott a hordozószalagra, általában a vascsoport féméire, hengerléssel vagy szakaszos préseléssel viszik fel a getteranyagot. A fenti nehézségek, főleg a ridegség miatt, getterötvözetekből közvetlenül nem készítenek fémszalagokat, pedig nagy szükség 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
