更新时间：2024-09-21 02:57
消气材料，在真空器件中通过物理和化学作用能有效地吸收活性气体的功能材料，简称消气剂，又称吸气剂或收气剂。
在真空器件中，消气剂能维持并提高真空度，使器件性能稳定，工作可靠，使用寿命延长在真空器件中通过物理和化学作用能有效地吸收活性气体的功能材料，简称消气剂，又称吸气剂或收气剂。。19世纪末，磷首先作为消气剂应用于白炽灯中。消气剂随着电真空器件的发展，逐步发展为蒸散型和非蒸散型两类。蒸散型消气剂主要靠金属的蒸散和蒸散后形成的薄膜表面吸气，以元素周期表中 ⅡA族金属(、、镁、钙)及其合金为主。非蒸散型消气剂主要靠表面吸着和体内扩散吸气，以元素周期表中ⅣB族金属（钛、锆、铪）、、稀土金属及其合金为主。20世纪70年代，中国对这两类消气剂作广泛的研究，并生产出多种产品。
主要用于显像管、接收放大管、示波管、功率管、摄像管等。早期使用的消气剂材料有钡镁、钡、钡钍、钡钛、钡铝等合金。钡铝消气剂(BaAl4)容易获得大面积吸气薄膜，在20～200℃之间能有效吸收各种活性气体，吸气能力强，化学稳定性好，因而使用广泛。钡铝合金属于吸热消气剂，需要连续供给热量（一般用高频感应加热到1100～1200℃）来维持合金中钡的蒸散。随后发展起来的放热消气剂，是在BaAl4合金粉中加入50%粉制成的。加入镍粉可使消气剂蒸散时的加热温度下降到800～850℃。在显像管中，为了改善钡膜的分布，增大钡膜的孔隙度和表面积，又发展出了掺气消气剂。在各种掺气消气剂中以掺氮消气剂（在放热消气剂中加入 Fe4N、Ge3N4等放氮材料）效果较好。在彩色显像管中还使用延迟掺氮消气剂，陶瓷垫片消气剂和锶铝、钙铝以及复合型消气剂等。
最常用的是锆铝合金消气剂，标称成分为Zr－16Al。锆铝合金中含有 Zr5Al3、、Zr3Al2、Zr2Al等多种金属间化合物相。这些相的活性高，扩散活化能低，经表面吸着的气体易于向体内扩散，因而具有较大的吸气速率和吸气容量。这种消气剂的最佳吸气温度在400℃左右，能有效地吸收CO、N2、H2、O2、CO2和水蒸气等气体，但不吸收惰性气体。合金吸氢是可逆的，即高温下把氢再释放出去。
非蒸散型消气剂在制造、贮存和使用过程中，表面常形成一层钝化膜，会影响材料的吸气性能。为消除表面钝化层的影响，消气剂必须在真空或惰性气氛中进行加热激活。锆铝合金消气剂常用的激活规范为：真空度高于3×10-5托，温度850～900℃，时间15秒至1分钟。锆铝合金消气剂是由熔炼的锆铝合金铸锭再加工成粉末、涂覆压结带或环型消气剂器件等产品形式，应用于各类电子管、特种灯泡及其他真空器件。锆铝合金制成的消气剂泵可获得超高真空，用于超高真空炉、高能加速器、核聚变等装置。锆铝合金制成的惰性气体净化器应用于激光器、半导体的生产中。该合金还应用于电容器、碱金属释放器等多种生产领域中。
消气材料
释汞消气剂是用固态钛汞齐 (Ti3Hg)和锆铝消气剂复合制成的。主要用于荧光灯和充汞灯中。用这种材料取代传统的充液汞方法，可以减少汞对人体的危害和对环境的污染，提高灯管质量和延长灯管寿命。释汞消气剂装入灯管后用高频感应加热使钛汞齐分解，产生汞蒸气，同时消气剂被激活而吸收管内残余气体和释汞中放出的气体，维持管内洁净气氛。
锆天然石墨消气剂为室温条件下使用的非蒸散型体消气剂，是由锆粉和石墨粉混合在高真空中经高温烧结制成的多孔烧结体。锆石墨消气剂的孔隙度高（50%左右），比表面大，结合强度好。在室温下能有效吸收CO、N、H、O、CO、CH、水蒸气和金属原子等，不吸收惰性气体，吸氢是可逆的。这种消气剂也必须激活使用，常用的激活规范为：真空度高于3×10托，温度850～950，时间10分钟。这种消气剂可以多次激活使用。
锆石墨消气剂可制成间接加热的环型、柱型、片型和直接通电加热的热子型器件，应用于不能或不宜蒸散钡膜的电子管及其他真空器件，特别适用于导弹、卫星、雷达等控制系统中需要长期贮存的电真空器件。
蒸散型吸气剂吸气过程有三个主要作用因素：蒸散吸气、表面吸附和内部扩散，三者之间的关系：首先是蒸散吸气，表面吸附孕育着扩散因素，内部扩散必须以表面吸附为前提。非散型吸气剂的吸所过程：表面吸附，内部扩散。
①蒸散吸气：
在受热蒸散时，飞溅出来的钡原子与管内空间的气体分子相碰撞，在碰撞过程中有的钡原子仅仅改变其蒸散方向，有的则与气体分子起化学作用，产生相应的化合物，并且沉积在管壳内表面上。结果管内空间的气体浓度减少了，残余气体大部分被吸收了。
②表面吸附：
当气体分子碰撞固体表面时，它可能被弹回，也可能被吸附，被吸附的分子可能被吸附得很牢，也可能只被很微弱的力所束缚。
(1)范德华力：物理吸附
(2)剩余价力：化学吸收
③内部扩散：
表面吸附的气体，具有较大的表面迁移率，它可以迅速地在整个表面上扩散开来。随着表面扩散的进行，在一定的条件下，表面吸附的气体将进一步向吸气金属内部进行体扩散。体扩散的形式有：
(1)深入金属表面凹陷或损伤部位;
(2)浸入晶界之间;
(3)扩散到结晶本身的缺陷之中;
(4)和金属化合成金属间化合物;
(5)和金属形成固溶体。
在温度较低时，气体向内扩散的速度很小，扩散速度曲线明显左移；而在大气压力之下，表面吸附速度却大为提高，扩散速度曲线明显右移。这样，吸气剂明显地处于扩散决定区，于是在吸气剂表面形成很薄的气体吸附层气膜，它在常温下来不及向体内扩散，从而这一层气膜阻止了吸气剂与气体的进一步作用，所以说吸气剂在这种情况下是十分稳定的。
在吸气剂充分发挥其对流活性气体的吸着作用之前，必须首先清除这一层气膜。这一工艺过程称为激活。吸气剂的激活可以通过降低吸气剂表面的气体压力P、提高吸气剂的T并维持一定时间t来实现，P、T、t这三个因素的组合，称为激活条件。
吸气剂一经激活，当它暴露在所要抽除的气体之中时，即能产生抽气作用。一般来说，氢气是均匀地散布在整个吸气剂体积中，其它的活性气体集中于接近表面处，结果导致对气体的吸着速度逐步下降。到吸气剂表面出现了气体分子的积累，受到了严重的污染，活性消失，吸气剂的一次使用寿命终了。如果提高温度，扩散速度重新提高，表面活性可得到部分的恢复，吸着速度重新提高。保持一些时间，使扩散速度大于表面吸附速度，则表面活性可得以恢复，这称为吸气剂的加温再生法。同理，如果吸气剂温度保持不变，而是降低吸气剂周围的气体压力P，使恒定的表面吸附速度大大下降，也可以使吸气剂表面活性恢复，吸着速度回升，这就称为吸气剂的降压再生法。