真空设备材料要求

2012-04-26

真空设备材料要求

对真空设备壳体材料的主要要求如下:
①一定的机械强度;
②气密性好，不应是多孔结构，不能有裂缝、小孔以及能造成漏气的其它缺陷;
③较低的出气速率和渗透速率;
④在工作温度和烘烤温度下的饱和蒸气压要足够低;
⑤化学稳定性好，不易氧化和腐蚀，不与系统中的工作液休(如油、汞)起化学作用;
⑥温度稳定性好，在一定温度范围内能保持其真空性能及机械强度;
⑦加工容易，有较好的焊接性能，价格便宜。
常用壳体材料有两大类:金属和玻璃。金属的优点是:机械强度好;容易实现高精度的加工。玻璃的优点是:透明，便于观察设备内部情况;电绝缘;可对内部的金属零件用高频加热的方法除气、能用高频火花枪检漏;加工方便等。玻璃的缺点是质脆易碎。
1.金属及合金
金属真空壳体材料主要有以铁、铜、铝为基础的金属及合金。如:低碳钢、不锈钢、无氧铜、紫铜、铝以及覆铝、铜、镍的钢或铁材。其中不锈钢耐锈蚀，有较低的出气速率，是常用的优良的超高真空壳体材料。氢在铝中的扩散速率低，故烘烤后的出气速率低，是今后有希望发展的超高真空壳体材料。
2.玻玻和石英
玻璃的种类很多，从真空技术的角度来看，大体上可分为:石英玻璃、“硬”玻璃、“软”玻璃三类。软玻璃有较低的软化温度(490℃ -610℃)和较大的线膨胀系数(82x10-7K-1-92x10-7K-1)。硬玻璃有较高的软化温度(555℃一806℃)和较小的线膨胀系数(35x10-7K-1-50x10-7K-1)。石英玻璃软化温度高达1500℃，线膨胀系数只有5.8x10-7K-1。
由于软玻璃价格便宜，氮渗透速率很低，所以常选作电子管的壳体材料，这类玻璃可与铂丝、杜美丝封接。石英玻璃价格贵，氦渗透速率，只用在高温设备和要求透过紫外光的真空设备中。硬玻璃软化温度适中，便于加工和烘烤除气，耐温差性能好，是真空技术中常用的玻璃，硬玻璃按不同的膨胀系数又可分为钨组玻璃和钥组玻璃。