Откачник-вакуумщик

Раздел ГРНТИ: Вакуумная техника
Ф.Г.Закиров, Е.А.Николаев.
Высшая школа, 1977 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
Откачник-вакуумщик

   § 39. МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ ВАКУУМНЫХ СИСТЕМ

Требования к металлам и сплавам
Металлы и сплавы, применяемые для изготовления элементов вакуумных систем, помимо общих требований к конструкционным материалам, должны удовлетворять
мини­мальное газосодержание и высокую скорость обезгаживання; высокую вакуумную прочность; минимальную по­ристость и газопроницаемость; высокую коррозионную стойкость, отсутствие взаимодействия с органическими маслами и растворителями, минимальную упругость па­ра при рабочей температуре; стабильность кристалличе­ской структуры при длительном нагревании в интервале рабочих температур.
Газосодержание и скорость обезгаживания. Величина и длительность газоотделепия того или иного металла в вакууме зависит от количества содержащихся в нем га­зов, т. е. от его газосодержания. Газосодержание метал­ла определяется процессами физической адсорбции га­зов на поверхности, растворения их в объеме и образо­вания химических соединений как на поверхности, так и в объеме металла. Количество адсорбированных метал­лом газов зависит от состояния поверхности (способа обработки, наличия окисных пленок и загрязнений) и условий хранения, а количество растворенных и химиче­ски связанных газов — от рода металла и способа его получения. Отсюда вытекают и основные способы сни­жения газосодержания металлов:
1. Улучшение качества механической обработки и очистки поверхности деталей с последующим хранением чистых деталей в сухой защитной атмосфере.
2 Применение металлов вакуумной плавки; металлы, прошедшие многократную вакуумную переплавку, со­держат небольшое количество газов.
Следует, однако, отметить, что переработка слитков вакуумной плавки обычными методами не всегда сопро­вождается снижением газосодержания конкретных изде­лий из-за загрязнения или окисления поверхности ме­талла и поглощения им газов из окружающей среды при нагреве.
3. Предварительное термическое обезгаживание в ва­кууме, водороде или в среде инертного газа при макси­мально допустимой для данного металла температуре. Механизм термического обезгажнвания металлов заклю­чается в стремлении поглощенных металлом газов к рав­новесию с внешней средой. При уменьшении давления над металлом равновесие смещается в сторону выделе­ния газов, металл обезгаживается) и, наоборот, при по­вышении давления над металлом равновесие смещается
в сторону поглощения газов. Повышение температуры металла действует на это равновесие по-разному, так как одна группа металлов увеличивает растворимость газов с ростом температуры, а другая — уменьшает ее. Величина максимальной температуры предваритель­ного обезгаживания металлов устанавливается с учетом требований к сохранению формоустойчивости детали, структуре металла и обеспечению малой скорости в его испарения.
4. Термическое обезгаживапие в процессе эксплуата­ции .вакуумной системы.
Металлы и сплавы выделяют при обезгаживании Нг, СО, N2, СО2, О2, СН4 и Н2О, причем из них тплько Н2, N2 и O2 выделяются из объема металла, а остальные ли­бо десорбируются с поверхности, либо образуются на ней в результате взаимодействия растворенных газов (Н2, О2) и примесей (С и т. п.).
Скорость обезгаживания металлов возрастает с уве­личением температуры, что объясняется повышением скорости выделения растворенных в металле газов и примесей. В общем случае скорость обезгаживания за­висит от газосодержания металла и коэффициента диф­фузии газов и примесей из объема детали на поверхно­сти при заданной температуре нагрева.
Требования к металлам по газосодержанию и скоро­сти обезгаживания устанавливаются обычно в соответ­ствии с областью рабочих давлений элементов вакуум­ной системы. К металлам для элементов низковакуум­ных систем не предъявляется высоких требований по газосодержанию и газоотделению. Элементы этих сис­тем, как правило, не обезгаживаются в процессе экс­плуатации вакуумной установки. Наоборот, металлы для высоковакуумных и особенно сверхвысоковакуумных си­стем должны удовлетворять высоким требованиям по газосодержанию и газоотделению. Для этих систем выби­рают металлы с минимальным газосодержанием и боль­шой скоростью обезгаживания.
Вакуумная прочность. В связи с возросшими требо­ваниями к надежности вакуумных систем откачного обо­рудования особое значение приобретает вакуумная проч­ность электровакуумных материалов.
Для изготовления мелких деталей, не подвер­гающихся нагреву в вакууме, рекомендуются следующие марки латуни: Л62, ЛС59-1.
Из сплавов меди с оловом и другими материалами, именуемых бронзами, для изготовления деталей вакуум­ных систем рекомендуются такие, которые не содержат и своем составе олова и цинка. Бериллиевая бронза мар­ки БрВ2 применяется при изготовлении пружин, шесте­рен и электроконтактов, а алюминиевая бронза марки БрА5 — при изготовлении подшипниковых втулок. Хроми­стая бронза марки БрХ08 обладает хорошей сваривае­мостью и может с успехом заменить медь в сварных кон­струкциях. Кремний марганцовистая бронза марки БрКМцЗ-1 и хромистая бронза используются как при­садочный материал при сварке меди.
Никель. Температура плавления никеля 1452° С, плотность 8,85 г/см3. Применяется никель марки НО и HI для изготовления тепловых экранов, гальванических покрытий и небольших внутренних деталей элементов вакуумных систем. Ограниченное применение чистого' ни­келя в вакуумной технике обусловлено главным обра­зом его низкой формоустойчивостью. Сплавы никеля. Сплав никеля с кобальтом — ковар марки 29НК используется для изготовления согласован­ных спаев металл — стекло и металл — керамика в раз­личных элементах вакуумной системы. Для изготовле­ния термопарной проволоки применяются сплавы нике­ля: хромель {НХ9,5), алюмель (НМцАК-2-2-1), капель (НМ56,5). Нихром марки Х20Н80 широко используется для изготовления спиральных и ленточных нагревателей.
Алюминий. Температура плавления алюминия 660° С, плотность 2,7 г/см3. Для изготовления уплотнительных прокладок, экранов и паропроводов диффузионных паромасляных насосов используется алюминий марок АД-1М и АМц. Более широкое применение алюминия в вакуумной технике ограничивается плохой сваривае­мостью и паяемостью его с другими металлами и низкой температурой плавления. К достоинствам алюминия можно отнести хорошую полируемость и малую газопро­ницаемость.
Индий. Температура плавления индия 156° С, плот­ность 7,31 г/см3. Применяется индий для изготовления уплотнителей элементов высоковакуумных ...