Bei allgemeinen Vakuumgeräten ist die Materialfreisetzung die HauptgasquelleVakuumsystem. Der Zweck der Vakuumentgasung besteht daher darin, möglichst viele Verunreinigungen zu entfernen und den Gasgehalt im Material zu reduzieren.
Die Löslichkeit von Gasen in Metallen ist eine Funktion des Umgebungsdrucks und der Temperatur. Es gibt zwei Arten von Änderungen der Löslichkeit mit der Temperatur: solche, die während der Auflösung endotherme Effekte zeigen, und solche, die mit der Temperatur zunehmen; Beim Auflösen gibt es Wärme ab und seine Löslichkeit nimmt mit steigender Temperatur ab.
Die Auflösung von Gasen in Metallen ist ein reversibler Prozess. Wenn Metall einer Vakuumumgebung ausgesetzt wird, wird sein ursprünglicher dynamischer Gleichgewichtszustand gestört und das Gas neigt dazu, sich aufzulösen. Der Prozess der gelösten Gase wird auch durch die Diffusionsgeschwindigkeit der Verunreinigungen bestimmt. Aufgrund der geringen Diffusionsgeschwindigkeit von Verunreinigungen und der Dicke des Metalls kann es ungefähr als Diffusionsgas eines unendlich dicken Feststoffs behandelt werden.
In Fällen, in denen die Löslichkeit mit der Temperatur zunimmt, hat eine Erhöhung der Entgasungstemperatur nur geringe Auswirkungen auf die Entgasungseffizienz. Tatsächlich nimmt mit steigender Temperatur zwar die Gaskonzentration im Material zu, unter Hochvakuumbedingungen ist der Konzentrationsanstieg jedoch sehr gering, und gleichzeitig beschleunigt sich die Gasdiffusion, die auch mit externen Bedingungen ein Gleichgewicht erreichen kann Druck in kurzer Zeit. Daher liegt der Schlüssel zur Vakuumentgasung darin, das Arbeitsvakuum der Entgasungsausrüstung zu erhöhen, was im Allgemeinen erfordert, dass das Arbeitsvakuum des Materials während der Entgasung über 10-3Pa liegt.
Da die Freisetzungsrate temperaturabhängig ist, müssen beim Entwurf eines Vakuumsystems tatsächliche Temperaturdaten verwendet werden. Liegen solche Daten nicht vor, kann eine Abschätzung anhand der Werte bei zwei unterschiedlichen Temperaturen vorgenommen werden. Die Abgasrate variiert exponentiell, sodass das Abgasvolumen eine sich langsam ändernde Funktion der Zeit ist (dh wenn sich die Zeit um eine Größenordnung verlängert, nimmt die Abgasrate langsam ab). Bereits entgaste Materialien können nach längerer Einwirkung der Atmosphäre wieder resorbiert und in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden. Wenn ein häufig betriebenes Vakuumsystem zwischen zwei Durchgängen für kurze Zeit (z. B. innerhalb einer Stunde) der Atmosphäre ausgesetzt wird, kann dies einer Absaugzeit im Vakuum von 10 Stunden entsprechen. Daher sollte ein Vakuumsystem häufig im Vakuumzustand gehalten werden, um die Luftfreisetzungsrate zu verringern und die Evakuierungszeit zu verkürzen.
Darüber hinaus hängt die Gasfreisetzungsrate von Materialien nicht nur von den Eigenschaften des Materials und der Dauer der Gasfreisetzung ab, sondern auch vom Herstellungsprozess, der Lagerumgebung und den Oberflächenvorbehandlungsmethoden (z. B. Reinigen, Backen, Gasentladungsbeschuss). , Oberflächenbehandlung usw.) des Materials. Bei sauberen Oberflächen gilt beispielsweise: Je glatter die Oberfläche, desto weniger Wasserdampf wird absorbiert. Durch Backen in trockenem Stickstoff oder Luft kann sich auf der Oberfläche von Edelstahl ein dichter hellgelber Oxidfilm bilden, die Gasfreisetzung verringert und Oberflächenschadstoffe zu Gas oxidiert oder verbrannt werden. Bei der Verwendung organischer Lösungsmittel zum Entfernen von Fett kann die oberflächliche Monoschichtverunreinigung nicht entfernt werden und kann nur durch Ausheizen unter Vakuum entfernt werden. Beispielsweise kann das Backen in einer Vakuumumgebung mit einer Temperatur über 200 Grad Wasserdampf effektiv entfernen, aber um Wasserstoff effektiv zu entfernen, muss das Vakuumbacken bei einer Temperatur über 400 Grad durchgeführt werden. Basierend auf Untersuchungen zur Menge des aus Materialien freigesetzten Gases wurde folgender Konsens erzielt:
(1) Die unterschiedlichen Sorten, Herstellungs- und Vorbehandlungsverfahren ähnlicher Materialien haben einen erheblichen Einfluss auf den Gasgehalt;
(2) Unter den verschiedenen Vorbehandlungsmethoden wird der beste Entgasungseffekt durch die Verbrennung von trockenem Wasserstoff erzieltVakuumbehandlung(Backen, Glühen, Schmelzen). Eine ordnungsgemäße Oberflächenbeschichtung und Oberflächenkorrosion sind ebenfalls von Vorteil. Der Effekt der chemischen Reinigung auf die Reduzierung der Gasemissionen ist nicht sehr signifikant, aber die vorherige chemische Behandlung von Materialien und Teilen kann nicht außer Acht gelassen werden, um eine Kontamination des Wasserstoffofens und des Vakuumbehälters während der weiteren Wasserstoffverbrennung oder Vakuumentgasung zu vermeiden, die zu einer erneuten Kontamination führen kann anderer Materialien, die in Zukunft verarbeitet werden.
(3) Das bereits entgaste Material darf nicht direkt mit der Hand berührt werden, da sonst die gesamte Entlüftung wiederhergestellt wird.
(4) Je dicker das Material, desto niedriger die Temperatur und desto langsamer fällt die Gasfreisetzungsrate ab. Diese Situation entspricht dem Diffusionsgesetz von Fick.
