В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Стекло и керамика
Вакуумные материалы и уплотнители - Вакуумные материалы
Оглавление
Стекло и керамика
Вакуумная керамика
Все страницы


Распространенным материалом в вакуумной технике является стекло, однако из-за его хрупкости диаметр вакуумной стеклянной установки не должен превышать —30 см. Преимущество стекла заключено в возможности его сильного прогрева {до 300—400° С) при дегазации, в возможности прогревать т. в. ч. металлические детали внутри стеклянной системы. В стекле отсутствуют поры, и его можно считать практически газонепроницаемым.


 

Течь в стекле легко обнаружить индикатором Тесла. Наконец, стекло прозрачно, что необходимо для осветительных приборов и для электронных и ионных приборов некоторых типов. Стеклянные детали легко спаиваются со стеклом, а в случае необходимости и с металлами. Стекло легко принимает любую форму, и поэтому возможна быстрая переделка вакуумной системы. Кроме того, стекло имеет хорошие электроизолирующие свойства, что позволяет подводить высокие напряжения к электродам электровакуумных приборов. Из-за плохой теплопроводности стекла в нем при естественном охлаждении образуются внутренние механические напряжения. Чтобы устранить их, необходим отжиг стекла.

Стекло делят на две группы: легкоплавкое с температурой размягчения 490—610° С и коэффициентом линейного расширения λ = (82ч-92) 10-7 1/°С, и тугоплавкое с температурой размягчения 555—640° С и λ = (39-49)X 10-7 1/°С.

Отдельно следует выделить кварцевое стекло, которое начинает размягчаться при 1500° С и имеет λ = 5,8 • 1O-7 1/°С. Легкоплавкое стекло спаивают с платиной или ее заменителями тугоплавкое спаивают либо с вольфрамом, либо с молибденом . Основные свойства стекла разных марок, применяемого в вакуумной технике, приведены в табл. 81. Легкоплавкое стекло С-88-4 содержит значительное количество свинца; его характеризует мягкость, высокая пластичность, большой диапазон температур, в котором сохраняется вязкое состояние, хорошие диэлектрические свойства. Свинцовое стекло спаивается со сплавами на основе железа. Для предотвращения восстановления свинца железом производят омеднение поверхности металла в месте спая.

Тугоплавкое молибденовое стекло имеет высокие диэлектрические свойства; механическая прочность его выше, чем легкоплавкого стекла.

Оно хорошо спаивается с молибденом и коваром, имеет низкую кристаллизуемость при длительном нагревании. Окись цинка в стекле С-47-46 повышает его химическую стойкость и снижает коэффициент линейного расширения. Тугоплавкое вольфрамовое стекло вследствие очень малого содержания щелочей имеет наилучшие электро- и термоизоляционные характеристики.

Из стекла П-1-5 высокой химической стойкости изготовляют ответственные детали, работающие при высоких температурах. Его применяют для изготовления переходов при впаивании вольфрама в кварцевое стекло или для спаивания молибденовых стекол с кварцевыми.

 

Из кварцевого стекла изготовляют детали, работающие при высоких температурах. Стекла всех сортов содержат большое количество газов, и обусловлено это главным образом их химической неустойчивостью. В поверхностном слое стекла может быть сорбировано количество газа, эквивалентное более чем 50 мономолекулярным слоям. В состав этого газа входит главным образом вода и небольшое количество углекислого газа и азота. Но газы содержатся не только в поверхностном слое стекла, но и во всем его объеме. По некоторым  данным, в объеме стекла содержится в 100 раз больше газа, чем в поверхностном слое.


 



 
 
 

 Стекло наиболее чувствительно к влаге, содержащейся в атмосферном воздухе. При длительном воздействии атмосферы поверхностный слой стекла разрушается, причем сорбируется значительное количество влаги и окиси углерода. Если такое стекло поместить в вакуум, то при 200—300° С оно выделит адсорбированный газ за 2-—3 мин, а при повышении температуры до 300—400° С произойдет «высушивание» разрушенного поверхностного слоя (в течение нескольких часов). Полное обезгаживание стекла практически никогда не достигается, газы удаляются только из тонкого поверхностного слоя толщиной в несколько десятков мкм. Под «высушиванием» понимают высвобождение воды в результате изменения структуры поверхностного слоя стекла. Если нагреть стекло до 500° С, то снова начинается длительное выделение газов, главным образом паров воды.

Ниже приведены экспериментальные данные по полному газосодержанию стекол, полученные при обезгаживании в вакууме при температуре порядка 1000° С количество газов H2O и CO2 в мм рт. ст. - л/см3):

 



Стекло, предназначенное для работы в вакуумной установке, требует предварительной обработки с целью уменьшения его газовыделения. Для , этого очищают поверхность стекла от загрязнений промывкой хромовой [ смесью или слабыми растворами кислот (фосфорной, соляной, плавиковой) с последующей нейтрализацией в щелочи и тщательной промывкой в деионизованной воде. Эффективна очистка стекла в ультразвуковой ванне с изопропиловым спиртом.

 Обезгаживание промытого стекла можно проводить при атмосферном давлении прокаливанием в сухом воздухе в течение нескольких часов. Для работы при высоких температурах и больших механических нагрузках стекло, применяемое в качестве изоляционного материала, можно заменить керамикой. Керамические детали газонепроницаемы при давлениях не ниже 1* 10-9 мм рт. ст.

 


 Вакуумную керамику в зависимости от структуры делят, на пористую и вакуумно-плотную. Исследование газовыделения при 500° С пористой и вакуумно-плотной керамик одного и того же состава, спеченных при 1550 и 1750° С соответственно, показало, что пористая керамика выделяет почти в 10 раз больше газа, чем вакуумно-плотная (количество газа в мкм рт. ст • л/г):

Таким образом, пористую керамику целесообразно применять только в том случае, если возможен длительный высокотемпературный прогрев керамической детали во время откачки. Керамика в меньших количествах выделяет газы, чем стекло; при откачке из него в небольших количествах выделяются вода, окись углерода, углекислый газ и водород.

 

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   

 

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 110 гостей на сайте

Нов боков адс адаптивный

=
Рейтинг@Mail.ru