Kovy ve vakuové technice ocel AI a AI slitiny Cu a Cu slitiny Ti K o var Hg Spojování cm3(NTP) í r 1 1 1 1 500 1000 1500 2000 ICC) Obr. 6.1. Závislost množství vodíku (v cm3 při normálním tlaku) rozpuštěného v 100 g kovu na teplotě (podle Waldschmidta a kol., 1954) Tab. 6.1. Hlavní charakteristiky materiálů týkající se odplyňování Odplyňování Materiál ve vakuu Poznámka ve vodíku teplota doba teplota doba (°c) w (°c) (min) wolfram ~1 800 8-10 1 100-1400 2-5 wolframové katody se {dráty, tyče) neodplyňují v peci molybden 900 - 950 1000-1200 30 tantal 1000-1500 není dovoleno ve vodíku křehne platina 900-1 000 ve vzduchu 600 - 800 950 5-10 nikl a jeho 700- 950 >0,5 950-1 050 teplota závisí slitiny bez na tvaru materiálu obsahu médi železo a jeho 900-1000 >1 ve vysoce Čistém vodíku slitiny bez 800-1 000 >2 obsahu mědi, nerezavějící ocel med a její slitiny 500- 550 nedoporučuje se slitiny zinku a cínu (např. bez obsahu zinku mosaz) se v peci a dnu neodplyňují grafit a gra(- závisí na druhu není dovoleno ve vodíkové atmosféře fitované kovy kovu; Čistý grafit při 1200-1800 se tvoří uhlovodíky wolfram a nikl 950 15 s povlakem kys- ličníku chrómu JO" JET > \ \ \ \ \ >> v \ \ v \ ~\N s. O*. \\ V \ v \V vs . ^ <\ 0,1 1 10 100 r (h) Obr. 6.2. Proud uvolňovaného plynu z jednotky povrchu kovu a skla (/, des) v závislosti na době během níž byl materiál vložen do vakua (podle R. Henryho, i 969). Nerezavějící ocel X18H10 při 670 K (plné křivky): / — neopracovaná, mořená: 2 — mechanicky leštěná, mořená: 3 — elektrolyticky leštěná po dobu 15 min. Lehká hliníková slitina (s obsahem Mg, Mo a Cr) při 300 K (čárkované křivky): 4 — neopracovaná; 5 — neopracovaná, mořená. Borokřemičitě sklo při 300 K (čerchované křivky): 6 — předem neodplyněné; 7 - po odplynení při teplotě 370 K během 5 h a potom vystavené vzduchu po dobu 14 h Ocel Ocel je slitina železa, uhlíku a dalších legujících prvků, která obsahuje méně než 2,14 % uhlíku. Vyrábí se asi 2500 druhů ocelí. • nelegované oceli - obsah legujících prvků je nižší než 2,11 % nízkolegované oceli - obsah legujících prvků po odečtení obsahu uhlíku je nižší než 5 % • vysoce legované oceli - obsah legujících prvků je vyšší než 5 % Nerezová ocel • austenitická - minimálně 10% chrómu a Ni, nemagnetická • feritická - minimálně 10% chrómu, magnetická F6450 5 / 36 Vlastnosti najdôležitejších austmitickijch chrómniklových ocelí &. výroby (Poldina hut) Druh oceli AKVN AKVS AKL A K V Extra AKV E stra AKOR AK S 2 AK8 Hustota g/cm3 7,85-7,9 ca 8,0 Najväčšia prevádzková teplota °C 400 800 400 400 800 (900) (600) (600) Pevnosť v ťahu7 kg/mm2 65 65 I 35 65 65 70 55 65 Ťažnosť1 % 55 45 52 50 35 - 40 35 Medza tečenia7 kg/m m 2 25 28 20 27 30 35 24 25 Kontrakcia7 % 60 60 63 i 60 60 55 15 65 65 30 Vrubová húževnatosť kg . m cm2 30 25 - 30 20 30 Brinellova tvrdosť7 kg/mm' 185 185 1.55 185 195 - - 185 Eriehscnova, skúška7 mm 13 11 14 12 11 - - Merné teplo pri 2f) "0 cal/g ca 0,1 2 Tepelná vodivosť (20 "G) cal cm sek "C 0,035 -0,05 Súř. lin. rozťažnosti pri: 20-lÓ0'°C pri: 20-500 °C ]0-'l/°C 150 150 1.50 150 150 : 130 i 145 170 10-'xl/°0 180 180 180 180 180 ; 150 ; 173 185 Magn. vlastnosti nemagn. (fi «= 1,001-1,04) Chemicky odoláva HNO, HNOg; H,S04; HKO,; H,SO( HCI a,so, HCI (nie proti HKO,) Dodáva sa v tvare 3 4 > 5 S r ;■• j..- 1 Tyťiř. a Výkovlív. a Plechy. 5 Bezoívové rúry. fl Rrot. ' Vo vyJ.íhunrim stávo; Stainless steel blank cleaned 2.7 10' 5.4 10 s Stainless steel polished cleaned 2 10 8 4 • 10"9 Stainless steel pickled heated for 1 hour, ■A 10* ?.H 10'' Stainless steel bead blasted vented with normal air 3 ■ 10™ 6.5 10 11 Steel Ni plated polished cleaned 2 ■ 10-7 1.5 10s Steel Cr plated polished cleaned 1.3 10s 2.2 10-» 'Steel ri.?:cd 6 10"7 1.6 107 Steel blank cleaned 5 10' 1 107 Steel bead blasted cleaned 4-10-' 8- 10s Aluminium cleaned 6-10* 1.7 10"8 Brass cleaned 1.6 10-« 5.6 10"7 Copper cleaned 3.5 10"' 9.5 108 AI a AI slitiny Čistý AI se špatně obrábí. Dural je obchodní označení pro různé slitiny obvykle 90 - 96 % hliníku a 4 - 6 % mědi s menšími přísadami mědi, hořčíku, manganu aj. Oproti čistému hliníku (měrná hmotnost 2,7 g/cm3) je dural jen nepatrně těžší (typicky 2,8 g/cm3), ale až pětkrát pevnější v tahu i tvrdší. Pevnost i tvrdost se zvyšuje tepelným opracováním a zušlechťováním, podobně jako u ocelí. Používají se následující třídy hliníkových materiálů: • 2000 - nesvařitelné, vytvrditelné za tepla, dobrá pevnost; použití na komponenty; duralové slitiny (AlCuMg), • 3000 - slitiny AlMn, • 5000 - svařitelné, nevytvrditelné, • 6000 - svařitelné (musí se ještě ale tepelně upravit), vytvrditelné za tepla. Slitiny AlMgSi, • 7000 - svařitelné, vytvrditelné za tepla; slitiny AlZnMg, • 7075 - nejpevnější hliníková slitin Cu a Cu slitiny Druhy medi Obsah v % Poznámka 0u + Ag 0 p S Zn Hg Odkysličená meď ä 99,90 0,025 odkysličená prísa- dou fosforu do taveniny Meď Lake > 99,90 _ - _ _ — obsah Ag asi 0,003% (= 10oz/t) Elektrolytická meď ETPC1 ž 99,90 (>0,04) (0,003) (0,03) — — neobsahuje Ag Meď OFHC II. ä 99,92 < 0,001 0,0003 < 0,004 — — skúška na ohyb bez kyslíka2 ž 4X Meď OFHC I. > 99,96 0,0000 0,0000 < 0,004 0,0003 0,0001 skúška na ohyb bez kyslíka3 ž lOx Meď bez plynov, ^ 99,993 0,0000 0,0000 g 0,0001 _. - tavená a odliata vvsoko čistá vo vákuu „GFHP"4 1 Druh: .Electrolytic íongh pitch copper. * Druh: Oxygen /ree Äigh Conductivity ..regular" podia ASTM Spec. B 170-47 (atopy Cu20 sú nedokázateľné v mikroskope pri zväčšení 75 x ). 8 Druh: Oxygen /ree Äigh Conductivity ..certified" (stopy Cil,0 sú nezistiteľné v mikroskope pri zvačSení 200 x). 4 Druh: Gas free high jnirity. Výrobca: American Metal Corp. F6450 11 / 36 Označenie Obsah % Sn ľ ľb Fe Zn Sb Fosforový bronz 1 > 98,5 1,0-1,5 stopa Fosforový bronz 5 zvyšok 3,5+5,8 0,03+0,035 < 0,05 < 0,1 < 0,30 (< 0,0i)1 Bronz na valcovanie WBz 6 podia DIN 1705 — 94 = 6 « 0,2) 4 4 4 Fosforový bronz 8 92 7,0+9,0 0,03+0,35 < 0,05 < 0,10 < 0,20 K o,oi)' Fosforový bronz 10 = 90 9,0+11,0 0,03+0,25 < 0,05 < 0,10 < 0,20 K o.oi)1 Bronz na zlievanie GBz 14 86 ± 1 14 + 1 < 1,0 <0,2 ■2 < 0,23 Bronz na zlievanie GBz 20 80 + 2 20 ± 2 < 1,0 <0,3 2 < 0,23 1 Sb sa prisádza len pre plechy. 8 Obsah Zn = 1% včítane obsahu všetkých ostatných znečistenín (Pb, Sb, Fe, Mn, Bi; Al, Mej, S, As). 8 Ostatné zneřistenlny \v %} podTa DIN 1705 : Mn<0,2; Bi < 0,01; Al<0,01; Met < 0,01; As <0,15 (Ni ■< 0,5, v prípade potreby max. 1% M). 4) Pre vákuovú techniku 0,01 aj menej. o F6450 13 / 36 Mosaz Obsah On a»i % 9ymbo] Označenie (*v_0SA) Zloženie % Hlavné poulitie Du Zn Pb Fe Ostatné 95 •Gilding metal 04—96 zvyäok < 0,03-^0,05 0,05 SO Ms 90 Červený tombak "•"Commercial Bronze 90 S9-91 zvyšok zvyiSok < 0,05 <: 0,05 celkom < 0,13 spracovanie za studena (plechy, kovový tovar, jemné drôty, sitá, filtre) 85 Ms 85 Stredný tombak •Red Brass 85~~ 84-:- 86 zvywok ävýšok •.- 0.05 Sn: < 0,15 80 Ms SO Svetlý tombak *Low Brass 80 78,6-ŕ81,5 zvyíok zvyšok < 0,05 <0,05 72 Ms 72 Žltý tombak 72 zvyšok ťahanie, tlačenie, razenie (drôty, pružné vlnovce, plechy) 70 (Ms70) •Cartridge BrauR 68,5-=-71,5 zvyšok < 0,07 < 0,05 ostatné < 0,15 67 Ms 67 Poiotombak 67 zvyšok hlboké ťahanie (rúrky, dutinky, profily) tvrdé spáj- 65 (Ms 65) •Yellow Brass 64^-67,5 zvyáok < 0,1; 0,3 < 0,05 kovacie, použivatelné na vzduchu 63 Ms 63 Mosadz na tlačenie 63 zvyšok <0,5 ostatné < 0,2 ťahanie, dobre tvárna za studena, spájkovatelná s ľahko tavitelnou »pájkou striebornou 60 Ms 60 Mosadz kujná *Muntzov kov 60 58-Ť63 zvyšok zvyrok 0,2 < 1,1 0,15 lisovanie za tepla, zlé trieskové opracovanie •Forging Brass — 60- 38 = 2 kovanie, opracovanie trieskové na automatoch 58 Ms 58 Mosadz tvrdá 58 zvySok 2 1 Podia Dlľí 1709, Werkstoffhandbuch a MataJa Handbook. s V zátvorkách iivMzané druhy sa V Hurópc nepoužívajú a nie sú normalizovaní. Konstantem F6450 15 / 36 Titan 300 250 50 - T. 500 ___x- ~I—»— --x— ■x- -X- ■ -K ŕ i— ----6 0 1 1 :1 1 Ti-H2 \A i ŕ 1/ 800'C >—a M j /* T. 101 o'C —K—' --' 100 300 300 400^ 500 600 mmHj 800 O b r. 7,2-18. Itozpustaost vodíka m v titáne v závislosti o a tomuto usposobcnílio skla pre zatavovanie (Corning 70ÍI0), ako aj zliatiny FefflCo kovar A, ptíp. Nllo K a dvcen týmto prispôsobených skiel (BTH C to a Osram 756b). FeCr 130.10"' —,120 o E 110 tš f 100 90 80 Cr-Fe \w 2 3 až 400 °C 0aí10 0°C 0 1í ) 2 0 3 J 4 - mCr 0 5 >CrJ 0 60 O br. 6,1-23. Závislost súčinitela teplotnej lineárnej rozťažnosti am medzi 0 a 100 °C (pozri Vacuum-schmelze Hanau) a medzi 20 a 400 °C (pozri Partridge) zliatin CrFe od obsahu chrómu mCr, 8.10 "ŕ 2 ] i s* > y O 200 400 600 800 1000 120C —-TpC] Obr. 6,1-35. Príznačné krivky rozťažnosti pre zliatiny chrómželeza (schematicky, pozri Itose Ul). (Plná krivka: fáza a; čiarkovaná: fáza -/.) I: stabilná zliatina 1'eCr s 28% Cr a reverzibilnou krivkou rozťažnosti bez bodu zvratu a nepravidelnosti napriek ohrevu na 1200 "C: súčiniteľ rozťažnosti «a5_^j.0O = (108—110). TO-7 . l/'C; II: nestabilná zliatina FeCr s 28% Cr ( + 0,12% C + 0,15% >"2 + 0,30% M): pri ohreve nad 1150 °C nastane premenou fázy a im fázu y značne stabilná fáza austenitieká, ktorá sa nedá previesť pri bežnom ochladení na —185 aU nazad do feritickej fázy o; preto zliatina po ohreve nad 1200 JC nadobudne väčfcieho súčiniteíô rozťažnosti fázy '/(ctg. •_ r(|0 až do 130 . 10-T . l/cť); TU: nestabilná zliatina FeCr so 17% Cr (bez ďalších prisad): krivka rozťažnosti vykazuje počas ohrevu pri 800 °C nepravidelnosť vyvolanú premenou zliatiny z fázy a na fázu y; pri ochladzovaní však spätná premena z fázy y na k prebieha až medzi 350—200 JC, čo spôsobuje (pri zatavovanf do skla v tomto teplotnom rezsahu neúnosnú) nepravidelnosť v rozťažnosti. 4 "Š > "Š "O ^ O1 ^^^^^^K^^^^^^^^^^^^^^^^^H F6450 23 Hg T °0 P tor m g/crus sek T °c v tor m g/cnr2 sek T °C v Atm m g/cm" sek -1801 2.10-" 10-28 48 1 . 10-2 4,6 . 10~4 400 2 - 78* io-» 10-13 82 1 . 10-1 4,4 . 10-3 450 4,3 -38,9S 2,5.10-« 1,3 . 10-' 12© 1 4,1 . 10-2 500 7-^-8 -23,9 1 . io-5 5,2 . 10-' 200 17 6,5 . 10-1 600 22 -5,5 1 . io-4 5,5 . 10-« 300 246 800 86-102 18 1 . io-3 4,8 . 10-5 356,7 760 1 Približná teplota tekutého vzduchu. * Přibližná teplota suchého ladu (0O2) v acetone. 3 Bod tavenia Hjz. n ► < S a P2 | tdpt KO^Fe ĽHH^ 75^ Al b PN TDPT 15/U.Al 15/w Ni C Pla EA 15 A s ta f 3S © 3 o obr. 9,3-37 Fe, Cu, kovar W, Mo súčiastky elektrónok NiMn (43/57) M calOOO Ti s inými kovmi CuSi (97/3) Ag + W — prášok10 A R V 970 1025 960 obr. 9,3-41 Ou na Cu Fe a Ni s náhradnou vrstvou spájky ako spájka z čistého Ag W, Mo AuNi (82/18) M 950 obr. 9,3-38 W, Mo CuSnAg (85/8/7) 946 [985]" Cu, kovar Zloíeälíe (váhové %) ll Bod tavenia "G Pozri: Vhodné na apájkovanie Nevhotfeaé na apajkovante AgCuSn (59/31/10) 720 [740]» 714 [751]18 20 CuP (91,6/8,4) E obr. 9,3-36 Cu» Fe, zliatiny-Fe, Ni, Mo, W Agln (80/20) 693 AgCuln (63/27/10) 685 [710]» pre stupňové spájkovanie v elektrónkach AgCuSn (53/32/15) 670 [700]» 640 [704]» 20 CuAgP (80/15/5)5 Ou-Cu" Fe, zliatiny-Fe,Iíi,Mo W AgCdZnCu (50/18/16,5/15,5)s 627 [635]« 14 AgCuSn (42/33/25) Áuln (80/20)2 600 [630]» 550/630 20 Au D 450-500 tab. 9,3-10 Cu a pomedené čiastky PbAg (98/2) CdZnAg (78,4/16,6/5) E 304 280 [305]» Cu-Cu14 najmä lamelové chladiče na Cu vonkajšej anódy 14 Sn R 232 Cu, Pt, W SnAg (89/11) 221 ia SnPb (63/37) E 183 na predbežné pocínovanie Cu34 In 156 17 SnPbCd (50/25/25) 150 pre postriebrené plochy skla14-»