Материалы имеют значение – выбор правильного сплава для вакуумных картриджных нагревателей

Материалы имеют значение: как выбрать правильный сплав для вакуумных картриджных нагревателей

Когда картриджный нагреватель работает в вакууме, материал оболочки гораздо важнее, чем при работе на воздухе. При атмосферном давлении на большинстве металлов образуется небольшой оксидный слой, который каким-то образом защищает их. Этот слой окисления не образуется в вакууме, или он формируется другим способом. Вещи, которые хорошо работают на воздухе, могут быстро перестать работать, когда воздух убран.

Основное беспокойство вызывает давление пара. Каждый материал имеет определенное давление паров, которое увеличивается с повышением температуры. В вакууме действительно могут испаряться материалы с высоким давлением паров, что может привести к повреждению камеры и самого нагревателя картриджа. Вот почему картриджные нагреватели вакуумного-класса изготавливаются из материалов, которые при использовании имеют очень низкое давление паров.

Сплавы на основе никеля- — наиболее распространенный тип металлов, используемый в вакууме при высоких температурах. Например, Inconel 600 имеет низкое давление паров, высокую прочность при высоких температурах и замечательную устойчивость к окислению в случае нарушения вакуума. Он также сохраняет свои механические свойства при температурах, при которых нержавеющая сталь становится мягкой. Инконель часто является обычным выбором для картриджных нагревателей, которые работают в вакууме при температуре выше 800 градусов.

Нержавеющая сталь 316L может использоваться в вакууме при более низких температурах, если она-плавлена ​​в вакууме и имеет регламентированный химический состав. Для снижения сенсибилизации и газовыделения лучшим выбором является марка «L» (низкоуглеродистая). Но даже у 316L давление паров выше, чем у никелевых сплавов, поэтому он может не подходить для сверх-высокого вакуума или для чистых применений.

Для вакуумных применений, требующих очень высоких температур, например, выше 1200 градусов, используются молибден и вольфрам. Эти тугоплавкие металлы чрезвычайно прочны при высоких температурах и имеют очень низкое давление паров. Однако они хрупкие и с ними трудно справиться. Картриджные нагреватели с молибденовой-оболочкой – это специальные детали, используемые в таких нишевых областях, как образование кристаллов или исследования при высоких-температурах.

Важны как оболочка, так и материалы внутри. Во время производства изоляция из оксида магния должна быть -чистой и хорошо-обожженной, чтобы избавиться от прилипшей к ней воды и газов. Стандартный MgO может удерживать воду, вытекающую в вакууме, что может привести к загрязнению камеры и снижению сопротивления изоляции. В картриджных нагревателях, работающих в вакууме, используется MgO, специально обработанный для обеспечения минимального содержания влаги.

Пломбы на клеммах также очень важны. Вы не можете использовать органические герметики, такие как силикон или эпоксидная смола, поскольку они выделяют газы в вакууме. В вакуумных картриджных нагревателях используются керамические-к-металлические уплотнения, стеклянные уплотнения или компрессионные уплотнения, выдерживающие низкое давление. Эти уплотнения стоят дороже, но они необходимы для сохранения вакуума в целости и сохранности.

Основываясь на опыте, люди часто допускают ошибку, используя обычный картриджный нагреватель в условиях жесткого вакуума, думая, что давление в несколько торр не будет иметь значения. На самом деле даже низкий уровень вакуума может вызвать газовыделение и более быстрый выход из строя. Барьер для вакуума-специфической конструкции не является сверх-высоким вакуумом; это любое давление ниже атмосферного, когда конвекция значительно уменьшена.

Подводя итог, можно сказать, что выбор подходящих материалов для вакуумного картриджного нагревателя — это специализированная область. Сплавы на основе никеля-для высоких температур, низко-углеродистая нержавеющая сталь для промежуточных условий, тугоплавкие металлы для экстремальных условий и полностью обработанная изоляция. Если вы подберете сплав в соответствии с уровнем вакуума, температурой и потребностями в очистке, он будет работать хорошо и прослужит долго. Сертификация материалов и записи об обработке дают вам душевное спокойствие и возможность отслеживать вещи для важных целей.