Materialien sind wichtig – Auswahl der richtigen Legierung für Vakuum-Heizpatronen
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Materialien sind wichtig: So wählen Sie die richtige Legierung für Vakuum-Heizpatronen aus
Wenn eine Heizpatrone im Vakuum arbeitet, ist das Mantelmaterial weitaus wichtiger als beim Betrieb an Luft. Unter atmosphärischem Druck bildet sich auf den meisten Metallen eine kleine Oxidationsschicht, die sie in gewisser Weise schützt. Diese Oxidationsschicht bildet sich nicht im Vakuum oder auf andere Weise. Dinge, die in der Luft gut funktionieren, können schnell aufhören zu funktionieren, wenn die Luft entzogen wird.
Die größte Sorge ist der Dampfdruck. Jedes Material hat einen bestimmten Dampfdruck, der mit steigender Temperatur ansteigt. Im Vakuum können Materialien mit hohem Dampfdruck tatsächlich verdampfen, was zu Schäden an der Kammer und der Heizpatrone selbst führen kann. Aus diesem Grund bestehen Vakuumheizpatronen-aus Materialien, die im Betrieb einen sehr niedrigen Dampfdruck aufweisen.
Legierungen auf Nickel--Basis sind die am weitesten verbreitete Metallart, die in Vakuumanwendungen bei hohen Temperaturen verwendet wird. Inconel 600 hat beispielsweise einen niedrigen Dampfdruck, eine große Festigkeit bei hohen Temperaturen und eine bemerkenswerte Oxidationsbeständigkeit, wenn das Vakuum bricht. Es behält seine mechanischen Eigenschaften auch bei Temperaturen, bei denen Edelstahl matschig werden würde. Inconel ist häufig die übliche Wahl für Heizpatronen, die im Vakuum bei Temperaturen über 800 Grad arbeiten.
Edelstahl 316L kann für Vakuumanwendungen bei niedrigeren Temperaturen verwendet werden, solange er im Vakuum -geschmolzen wird und über eine regulierte Chemie verfügt. Um Sensibilisierung und Ausgasung zu reduzieren, ist die Qualität „L“ (kohlenstoffarm) die beste Wahl. Aber selbst 316L hat einen höheren Dampfdruck als Nickellegierungen und ist daher möglicherweise nicht für Ultrahochvakuum- oder Reinraumanwendungen geeignet.
Für Vakuumanwendungen, die sehr hohe Temperaturen erfordern, beispielsweise über 1200 Grad, werden Molybdän und Wolfram eingesetzt. Diese hochschmelzenden Metalle sind bei hohen Temperaturen äußerst fest und haben einen sehr niedrigen Dampfdruck. Allerdings sind sie spröde und schwer zu verarbeiten. Mit Molybdän ummantelte Heizpatronen sind Spezialteile, die in Nischenbereichen wie der Kristallbildung oder der Hochtemperaturforschung eingesetzt werden.
Sowohl die Hülle als auch die Materialien im Inneren sind wichtig. Bei der Herstellung muss die Magnesiumoxid-Isolierung hoch-rein und gut-gebrannt sein, um anhaftendes Wasser und Gase zu entfernen. Standard-MgO kann im Vakuum austretendes Wasser zurückhalten, was die Kammer verschmutzen und den Isolationswiderstand verringern kann. Heizpatronen, die im Vakuum arbeiten, verwenden MgO, das speziell behandelt wurde, um einen minimalen Feuchtigkeitsgehalt zu haben.
Auch die Dichtungen an den Anschlüssen sind sehr wichtig. Sie können keine organischen Dichtstoffe wie Silikon oder Epoxidharz verwenden, da diese im Vakuum ausgasen. In Vakuum-Kartuschenwärmern werden Keramik--auf--Dichtungen, Glasdichtungen oder Kompressionsdichtungen verwendet, die einem niedrigen Druck standhalten. Diese Dichtungen kosten mehr, sind aber notwendig, um das Vakuum aufrechtzuerhalten.
Erfahrungsgemäß begehen Menschen oft den Fehler, bei rauen Vakuumanwendungen eine normale Heizpatrone zu verwenden, weil sie denken, dass ein paar Torr Druck keine Rolle spielen. Tatsächlich kann selbst ein niedriges Vakuum zu Ausgasungen und einem schnelleren Ausfall führen. Die Barriere für ein vakuumspezifisches Design ist nicht Ultrahochvakuum; Dabei handelt es sich um jeden Druck unterhalb des Atmosphärendrucks, bei dem die Konvektion stark abnimmt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Auswahl der richtigen Materialien für eine Vakuum-Heizpatrone ein Spezialgebiet ist. Legierungen auf Nickelbasis-für hohe Temperaturen, Edelstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt für mittlere Bedingungen, hochschmelzende Metalle für extreme Temperaturen und speziell verarbeitete durchgehende Isolierung. Wenn Sie die Legierung auf das Vakuumniveau, die Temperatur und die Reinigungsanforderungen abstimmen, funktioniert sie gut und hält lange. Materialzertifizierungen und Verarbeitungsaufzeichnungen geben Ihnen Sicherheit und die Möglichkeit, Dinge für wichtige Verwendungszwecke nachzuverfolgen.
