Materiały stosowane w technikach próżniowych

TECHNIKA WYSOKIEJ PRÓŻNI
Materiały stosowane w
technikach próżniowych
Jan Kaczmarczyk
Materiał musi:
• umożliwiać wykonanie części
• być trwały w warunkach pracy aparatury (p, T,
h)
• mieć niska prężność pary i rozszerzalność
termiczna
• nie posiadać porów i szczelin
• być łatwy w czyszczeniu i utrzymaniu
czystości
• nie reagować z gazami i innymi używanymi
materiałami
Stal nierdzewna
+ łatwe spawanie (łuk
argonowy)
+ różna podatność
magnetyczna w
zależności od
rodzaju stali
+ niska szybkość
odgazowania
- spawanie może
powodować
zniekształcenia
materiału
Stopy glin-magnez
+ odporność na
korozję
+ łatwa obróbka i
łączenie części
- niska wytrzymałość
w wysokich
temperaturach
- problemu przy
spawaniu stopów z
dodatkiem miedzi
- spawanie może
powodować
zniekształcenia
materiału
Stopy niklu
+ odporność na
wysokie temperatury
+ odporność na
korozję
- wysoki koszt
- trudnodostępne
- problemy przy
obróbce
Miedź
+ wysokie
przewodnictwo
termiczne i
elektryczne
+ łatwa obróbka
+ odporność na
korozję
+ oxygen free?
- trudności z
lutowaniem w
atmosferze
redukującej
Mosiądz
+ odporność na
korozję
- konieczność doboru
odpowiedniego
składu
- Zn może wyparować
w temperaturach
powyżej 100 oC
- konieczność
odlewania części
(wirtualne przecieki)
Stal lekka
+ tania
+ może być używana
do 10-3 mbar (przy
niższych ciśnieniach
wymaga
platerowania)
- nieodporna na
korozję
Polimery
+ samosmarujące
(PTFE, nylon)
+ izolatory
elektryczności
(PTFE, poliwęglany)
+ mogą być używane
do połączeń
tymczasowych (PVC
– wykrywanie
przecieków)
* zróżnicowane
szybkości
odgazowania i
adsorpcji wody –
niektóre użyteczne
jedynie po
odgazowaniu
- żywice syntetyczne
nie nadają się do
użycia
Uszczelki polimerowe
• guma nitrylowa – najczęściej używana,
łatwa instalacja (in-situ)
• viton – dla niskich p i wysokich T,
wymaga wstępnego odgazowania (1 h)
• PTFE – nie zalecany (mało
odkształcalny)
Uszczelki metalowe
• pierścień miedziany – łączenie kołnierzy,
odporny do 450 oC, jednorazowy
• pierścień aluminiowy – łączenie kołnierzy,
samo-wyrównujący, odporny do 200 oC
• pierścień „Wills”(?) – używane w wysokich T i
p
• drut indowy – miękki, łatwy do ponownego
wytłoczenia
• drut aluminiowy – łatwe kształtowanie,
płaskie zakończenia kołnierzy
• drut złoty – odporny na gazy i temperatury do
450 oC, drogi (także złom)
Ceramika i szkło
• zeszklona porcelana i Al2O3 – izolatory,
trwałe do 1500 oC, kruche,
powierzchnia łatwa do zarysowania
(rękawiczki); może być wykorzystywana
jako pokrycie dla metali
• szkło borokrzemianowe – odporne na
korozję, przenikalność magnetyczna
zmienna z T
Ciecze:
• pompa rotacyjna – oleje mineralne (niska
prężność pary, smarowanie) lub pochodne
perfluoropolieterów (reaktywne gazy)
• pompa dyfuzyjna – oleje (10-7 mbar), silikony
(10-9 mbar), etery polifenylowe (systemy o
wysokiej czystości), perfluoropolietery
(warunki utleniające)
• smary – oleje mineralne,
silikony,perfluoropolietery
Kołnierze:
• standaryzowane – rozmiar, mocowanie
• małe –  10-50 mm, łączenia polimerowe
• duże -  63-1000 mm, łączenia polimerowe
lub metaliczne
• UHV – łączenia miedziane, ogrzane (450 oC)
Łączniki:
• mieszki = przewody harmonijkowe (stal
nierdzewna) – tłoczone lub spawane
• feed-throughs (?) – używane, gdy konieczne
jest przekazywanie ruchu lub sygnałów
rotacyjne
termiczne
elektryczne
Zawory:
• zawór z zamknięciem membranowym – do
10-3 mbar
• zawór śrubowy – wykrywanie przecieków
• zawór motylkowy – wlot pompy dyfuzyjnej
• zawór iglicowy
• zawór piezoelektryczny – miernik próżni
• zawór zasuwowy – układy o wysokiej
czystości (SEM, akceleratory, wprowadzanie
próbki)
• fast acting valve (?)
iglicowy
śrubowy
motylkowy
zasuwowy
fast-acting
Wykonanie aparatury:
• wybór odpowiedniej metody
• wykończenie powierzchni – przecieki,
zabrudzenia
• ochrona powierzchni – folia aluminiowa,
folia PE
• sprawdzenie elementu przed
montażem/użyciem
Podsumowanie:
• materiały należy indywidualnie dobrać
do każdego układu próżniowego
• duży wybór stosowanych materiałów
pozwala na wybór najtańszego i
najlepszego układu do danego
rozwiązania
Źródła:
„Basic Vacuum Technology” – Chambers, Fitch, Halliday
„Technika wysokiej próżni” – Groszkowski
katalogi on-line producentów