Литературный обзор, Нераспыляемые газопоглотители - Создание порошкового активного материала, с пониженной температурой активирования, для изготовления газопоглотителей
История применения активных металлов для связывания газов внутри вакуумного прибора насчитывает более 100 лет. Для этой цели впервые был использован магний [2, 3].
В любом случае, металлы, пригодные для применения в качестве газопоглощающих средств, должны отвечать трем основным условиям:
- - Они должны быть сорбционно универсальны, т. е. активны одновременно ко всем газам (кроме инертных), которые присутствуют в атмосфере электровакуумного прибора, независимо от характера (окислительного или восстановительного) этих газов. - Материал газопоглотителя должен сочетать свойства инертности и активности. Будучи инертен на воздухе, он должен легко переводиться в активную форму посредством нагрева под откачкой в процессе изготовления прибора. - Упругость паров такого металла при его рабочей температуре должна быть очень мала [4].
С учетом этого, перечень геттерных материалов ограничивается двумя группами активных металлов, на основе каждой из которых возникло и получило развитие крупное направление в технике газопоглотителей.
Нераспыляемые газопоглотители
Этот класс газопоглотителей получил свое развитие на основе переходных металлов IV и V групп Периодической системы химических элементов, главным образом, титана, циркония и ванадия. Другое распространенное название этого класса - пористые газопоглотители.
Уже из самого названия очевидно, что главным отличительным признаком этих газопоглотителей является пористая структура. Поскольку процесс сорбции происходит на поверхности раздела сред (твердой и газообразной), то эффективность газопоглотителя напрямую зависит от площади, на которой идет реакция. Поэтому при изготовлении нераспыляемых газопоглотителей всегда стремятся к максимальной развитости поверхностного рельефа (пористости), которая ограничивается только прочностными соображениями.
Так, например, базовый газопоглотитель за счет высокопористой структуры имеет реальную площадь поверхности, на два порядка превосходящую геометрическую [5]. Естественно, что такая высокопористая структура может быть получена только с применением порошковых технологий.
Необходимо отметить еще одну важнейшую особенность переходных металлов IV и V групп Периодической системы химических элементов, на основе которых созданы все пористые газопоглотители.
Для них выполняется следующее условие:
VMe / VMeX < 1,
Иначе говоря, мольные объемы продуктов реакции этих металлов с основными компонентами газовой среды ЭВП превышают мольные объемы чистых металлов [3, 20]. Сказанное иллюстрируют данные, представленные в таблице 1.1.
Таблица 1.1 Мольные объемы чистых металлов и продуктов взаимодействия их с газами для титана и циркония [3]
Вещество |
Мольный объем, см3/моль |
VMe / VMeX |
Ti |
10,6 |
- |
TiH2 |
12,9 |
0,8 |
TiO |
13,0 |
0,81 |
TiO2 |
18,7 |
0,57 |
TiC |
12,2 |
0,86 |
Zr |
14,0 |
- |
ZrH2 |
17,1 |
0,82 |
ZrO2 |
21,9 |
0,64 |
Разумеется, что при VMe / VMeX < 1 на поверхности частиц газопоглотителя образуется сплошная пленка, представленная, главным образом оксидными соединениями. Эта пленка защищает геттерный материал от дальнейшего окисления, но при этом делает невозможной и сорбцию газов, поскольку активные центры на поверхности металла заняты кислородом, а поры структуры газопоглотителя также заполнены остаточными газами. Поэтому после монтажа газопоглотителя в прибор необходимо перевести его в активное состояние. С этой целью проводятся операции вакуумно-термической обработки - обезгаживание и активирование [3, 5].
Аппаратурно и технологически эти операции фактически идентичны - обе они заключаются в нагреве под откачкой установленного в прибор газопоглотителя до заданной температуры и выдержке при ней в течение определенного времени. Поэтому в повседневной приборостроительной практике эти термины часто смешивают, представляя активирование как конечное, более глубокое обезгаживание газопоглотителя. Однако они обозначают принципиально разные процессы, так как имеют в своей основе различные физические и физико-химические явления.
В ходе обезгаживания газопоглотителя молекулы физически адсорбированного газа приобретают кинетическую энергию, достаточную для разрыва ван-дер-ваальсовых связей с активными центрами на поверхности, поскольку температура есть мера средней кинетической энергии молекул (закон Стефана-Больцмана). В результате адсорбированный газ уходит с поверхности частиц и из пор прессованной структуры газопоглотителя в объем прибора. Естественно, при этом происходит падение вакуума, фиксируемое манометрическими датчиками. Таким образом, обезгаживание газопоглотителя есть процесс физический.
Активирование представляет собой процесс растворения поверхностной оксидной пленки и последующей диффузии кислорода под действием градиента концентрации вглубь активного материала. При этом освобождаются поверхностные активные центры. Нагрев газопоглотителя в ходе активирования служит для ускорения этого процесса, поскольку скорость диффузии есть функция температуры (закон Фика). Таким образом, активирование газопоглотителя есть процесс физико-химический. При этом в ходе его проведения существенного выделения газа в объем прибора, как правило, не происходит.
Похожие статьи
-
Основными параметрами, характеризующими нераспыляемый газопоглотитель, являются следующие: - скорость сорбции; - емкость сорбции; - селективность...
-
Таким образом, в данной дипломной работе была изучена научно-техническая литература по созданию порошкового активного материала, с пониженной...
-
Основную часть сортамента нераспыляемых газопоглотителей как отечественного, так и зарубежного производства составляют высокотемпературные...
-
Выше отмечалось, что класс нераспыляемых газопоглотителей отличается большим разнообразием. В связи с этим представляется целесообразным провести их...
-
Эффективность применения нераспыляемого газопоглотителя во многом зависит от структуры его активного материала. Известно, что у пористых тел истинная...
-
В целях обеспечения заданного рабочего разрежения (вакуума) и поддержания его на всем протяжении срока службы в ЭВП применяются газопоглотители...
-
Цель данного исследования состояла в изучении структуры и формы частиц титан-ванадиевого сплава, а также в определении наличия и состава примесей в этом...
-
По механизму взаимодействия с активными материалами пористых газопоглотителей газы можно разделить на три группы [2, 3]. Первая группа включает в себя...
-
Цель данного исследования заключалась в определении гранулометрических параметров (фракционного состава и насыпной плотности) порошка титан-ванадиевого...
-
Исследования сорбционных испытаний газопоглотителей на основе титан-ванадиевого сплава На основе выбранного порошка титан-ванадиевого сплава было...
-
Основными промышленными методами получения порошков на основе титана и циркония являются следующие: А) метод металлотермического восстановления; Б)...
-
Материалы для пайки. - Технологии изготовления кремниевых полупроводниковых приборов
Припой. Припои для пайки, заполняющие зазор в расплавленном состоянии между соединяемыми заготовками, должны отвечать следующим требованиям: 1)...
-
Целью данного исследования являлось определение фазового состава титан-ванадиевого сплава до и после вакуумного спекания и изучение возможных изменений,...
-
Стальной аппарат с мешалкой. Он состоит из корпуса и перемешивающего устройства с приводом. Корпус! включает в себя: цилиндрическую обечайку с приварным...
-
Материалы, применяемые для изготовления сушилки - Барабанная сушилка
При выборе и создании аппаратуры необходимо учитывать такие важные факторы, как тепловая нагрузка аппарата, температурные условия процесса,...
-
Выбор материала при проектировании конструкции кузова инновационного подвижного состава обусловлен тенденций современного вагоностроения направленного на...
-
Сплав Д1 - относится к числу дюралюминов. Такой вид сплавов обладает достаточно высокой прочностью, пластичностью и относится к числу нормальных...
-
Резервуар предназначен для работы в условиях Крайнего Севера, Западной Сибири и Дальнего Востока. Для этих районов характерны длительные периоды с...
-
Для повседневного платья на первом плане функциональные и эргономические требования, такие как воздухопроницаемость, гигроскопичность, и несминаемость, а...
-
Измельчение древесных отходов необходимо для обеспечения надежного и устойчивого процесса ее сжигания. Кроме того, однородный фракционный состав...
-
Для производства преформ на производственной линии SIPA PPS48 используется сырье в гранулах - полиэтилентерефталат. Полиэтилентерефталат - синтетический...
-
Сырье поступает на предприятие автотранспортом, разгружается в цехе кран-балкой и складируется на отведенных для складирования местах в отделении...
-
Основные материалы для изготовления ювелирных изделий - Ювелирное дело
К ювелирным товарам (от голл. juweell - драгоценный камень) относят изделия, изготовляемые из драгоценных металлов и камней, а также из некоторых других...
-
Кислоты - Материалы для изготовления ювелирных украшений
Серная кислота Ri>S04 -- маслянистая, бесцветная, тяжелая жидкость; смешивается с водой в любых соотношениях, выделяя при этом много тепла; при...
-
Классификация моделей Модели классифицируются по размерам. Модель отливки "Кронштейн", относится к малым моделям. При проектировании данной отливки была...
-
Материалы, используемые для производства ювелирных украшений, делятся на металлические, неметаллические и вспомогательные. К металлическим материалам...
-
Определение формы и габаритных размеров упаковки Для разработки развертки и штанцевальной формы картонной упаковки для пищевой отрасли была выбрана...
-
Классификация и виды радиопоглощающих материалов Радиопоглощающий материал - материал, обеспечивающий снижение уровня отражения электромагнитной волны...
-
Выбор материала и технология производства заготовок деталей и инструментов
ВЫБОР МАТЕРИАЛА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТОВ Цель работы - провести анализ условий работы заданного изделия, выбор...
-
Изготовление монокристаллических ферритовых пленок - Изготовление пластинчатых магнитопроводов
Тонкие ферритовые магнитные пленки монокристаллической структуры находят широкое применение в качестве элементов для магнитных логических и запоминающих...
-
Производство стали - Разработка технологического процесса изготовления детали "зубчатое колесо"
Сущность процесса Основными материалами для производства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап). Содержание углерода и примесей в стали...
-
Сборка литейной формы Включает: установку нижней полуформы; установку стержней, устойчивое положение которых обеспечивается стержневыми знаками; контроль...
-
Способы пайки. - Технологии изготовления кремниевых полупроводниковых приборов
Способы пайки классифицируют в зависимости от используемых источников нагрева. Наиболее распространены в промышленности пайка в печах, индукционная,...
-
Нейтронообразующая мишень Нейтронообразующая мишень представляет собой подложку, на которую наносят активный слой металла, обладающего хорошими...
-
При изготовлении данного изделия необходимо применять плечевые накладки и подокатники. Плечевые накладки - накладки, используемые для придания четкой,...
-
Состав материалов должен обеспечивать получение в отливке заданных физико-механических и физико-химических свойств; свойства и структура должны быть...
-
Полиморфные переходы в карбиде кремния Уже первые исследователи, открывшие явление полиморфизма, наблюдали переходы одних модификаций в другие. В 1839...
-
Материалы для верха обуви Для наружных деталей верха обуви обычно используют натуральную кожу, искусственные, синтетические и текстильные материалы. Все...
-
Для производства чугуна, стали и цветных металлов используют руду, флюсы, топливо, огнеупорные материалы. Промышленная руда - горная порода, из которой...
-
Сварка плавлением - Процессы сварки металлов плавлением
Сварка плавлением осуществляется нагревом свариваемых кромок до температуры плавления без сдавливания свариваемых деталей. При нагреве с повышением...
Литературный обзор, Нераспыляемые газопоглотители - Создание порошкового активного материала, с пониженной температурой активирования, для изготовления газопоглотителей