Способ регулирования водородопроницаемости электропроводных материалов Советский патент 1979 года по МПК G01N15/08 

(54) СПОСОБ РЕП ЛИРОВАНИЯ ВОДОРОДОПРОНИЦАЕМОСТИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

полнительно вводят инертный .газ, например аргон, и в пределах существования тлеющего разряда изменяют объемную концентрацию ионов в разрядном гфомежутке при неизменной полярности приложенного напряжения.

Способ основан на том, что при включении электропроводного материала, например металлической мембраны, в качестве катода и возникно- ю вения в газовой смеси тлеющего электрического разряда, этот мйтериал, в отличие от случая чисто водородной плазмы, подвергается бомбардировке не только фонами (атомами) во- 15 дорода, но и атомами инертного гайа. При этом концентрация атомов водорода, захватываемых мембраной, повышается за счет образова-ния дополнительны с дефектов кристаллической решетки, что И jo приводит к увеличению водороДопроницаемости материала. В то же время атомы инертйого газа практически не диффундируют через металл вследствие весьма малой величины их коэффициен- 25 тов диффузии.

Способ мОжет быть реализован в случае металлических мембран толщиной 0,1-2,0 мм из молибдена, вольфрама, нержавеющих сталей и др. металлов с JQ высокими коэффициентами диффузии межузельных атомов. Температура материала варьируется от комнатной до 400-450 С, причем нагрев осуществляется за счет энергии тлеющего разряда. При более jj высоких температурах диапазон регулирования водороДопроницаемости в условйя с тлеющего разряда уменьшается и8за отжига образующихся дефектов, хотя коэффициенты проницаемости остаются д зна чительнО вьш1е соответствующей величины при термическом проникновении. При температурах выше 650 С влияние параметров тлеющего разряда, в том чййЛё содержания инертного газа в 45 разрядном объёме, практически исчезает вследствие увеличения роли чисто термической активации водорода. Природа инертного газа не имеет значения для реализации способа, а его концент р рация варьируется в весьма широких пределах, практически от 10 до 90 об.%. При относительно низких концентрациях инертйого газа число возникающих при ра:зряде дополнительных дефектов крис- 55

. таллической решетки невелико, поэтому эффёктШвьшения водородопроницаемости выражен слабее. При относительно высоких концентрациях, полож ттельного

эффекта также может не быть вследстви того, что атомы инертного газа, захваченные металлом, будут препятствовать диффузии водорода. При реализации способа ввод инертного газа в разрядный объем может быть произведен либо до зажигания тлеющего раз ряда, либр после возникновения разряда, но во всех случаях водородопроницаемость дополнительно плавно регулируют изменением объемной концентрации ионов (в пределах суще.ствования тлеющего разряда) за счет изменения плотности тока разряда при неизменной полярности приложенного напряжения.

Данный способ регулирования водородопроницаемости материалов пр оверен в лабораторных условиях на специальной диффузионной ячейке для изучения водородопроницаемости металлов из плазмы тлеющего разряда. Измерения проводят на высоковакуумной установке с масс-спектрометрической регистрацией продиффундировавшего газа. Определение водородопроницаемости производят ранее предложенным способом, который позволяет использовать тонкие и хрупкие мембраны.

Пример 1. В качестве исследуемого материала используют Мо-мембрану толщиной 0,1 мм. Мембрану включают как диффузионной ячейки с молибденовым анодом, который одновременно служит нагревателем. Разрядный объем заполняют смесью 50 об.% водорода и 50 об.% аргона. Давление в ячейке поддерживают в пределах 10-15 мм рт.ст.При зажигании тлеющего разряда напряжецие на электродах составляет 340 В, плотность разрядного тока 3 мА/см. Температуру мембраны поддерживают равной . Продиффун- дировавший водород регистрируют массспектрометром и определяют коэффициент водородопроницаемости, равный 1, см см сТ Для сравнения находят коэффициентводородопроницаемости при тлеющем разряде в чистом водороде в тех же прочих условиях, .. который оказывается равным 1,7 см с . При этом плотность, тока разряда ионов водорода берут равной 1 ,5 мА/см для того, чтобы плотность тока водороднь1х ионов в обоих случаях была одинаковой. Таким образом, при введении в разрядный объем инертного газа в количестве 50 об.%,вoдopoдoпpoницaeмocть повысилась в,6,5 раз. Дальнейшее регулирование водородопроницаемос