Kovy ve vakuové technice ocel AI a AI slitiny Cu a Cu slitiny Ti kovar Hg Vakuová fyzika 2 1/41 cm*(NTP) 50 40 30 20 10 i i 7 1 1 1 \ f giga? ÔOO f000 1500 2000 Obr. 6.1. Závislost množství vodíku (v cm3 při normálním tlaku) rozpuštěného v 100 g kovu na teplotě (podle Waldschmidta a kol, 1954) Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Tab. 6.1. Hlavni charakteristiky materiálů týkající se odplyňováni Odplyňováni Materiál ve vakuu Poznámka ve vodíku teplota doba teplota doba (°C) (h) (°C) (min) wolfram -1800 8-10 1 100-1400 2-5 wolframové katody se (dráty, tyče) neodplyňují v peci molybden 900 - 950 1 000-1 200 30 tantal 1000-1 500 není dovoleno ve vodíku křehne platina 900-1000 ve vzduchu 600 - 800 950 5-10 nikl a jeho 700- 950 >0,5 950-1050 teplota závisí slitiny bez na tvaru materiálu obsahu mědi železo a jeho 900-1000 >1 ve vysoce čistém vodíku slitiny bez 800-1000 >2 obsahu mědi, nerezavějící ocel měď a její slitiny 500- 550 nedoporučuje se slitiny zinku a cínu (např. bez obsahu zinku mosaz) se v peci a cínu neodplyňují grafit a grar závisí na druhu není dovoleno ve vodíkové atmosféře fitované kovy kovu; čistý grafit při 1200-1 800 se tvoří uhlovodíky wolfram a nikl 950 15 s povlakem kys- ličníku chrómu J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 2 3/41 L, Cfbls'(cms) WS 10' 10 -6 X) -7 -8 > \ \ v V k \ \ \ \ \ v \ \ v . v w s\ 10 100 r (h) Obr. 6.2. Proud uvolňovaného plynu z jednotky povrchu kovu a skla (Ix deJ v závislosti na době během níž byl materiál vložen do vakua (podle R. Henryho, 1969). Nerezavějící ocel X18H10 při 670 K (plné křivky): 1 — 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. Borokřemičité 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 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 2 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 Vlastnosti najdôležitejších austenitických chrómniklových oceli 6s. výroby (Poldina hul) Druh ocelí AKVN AK V S AKL AK V Extra AKV Extra S AK OK AK S 2 AKS 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 35 65 65 70 55 65 Ťažnosť7 /o 55 45 52 50 35 — 40 35 Medza tečenia7 kg/mm2 25 28 20 27 30 35 24 25 Kontrakcia7 /o 60 60 63 60 60 55 65 65 Vrubová húževnatosť kg. m cm2 30 25 — 30 20 15 30 30 Brinellova tvrdosť7 kg/mm2 185 185 155 185 195 — — 185 Eriehsenova skúška7 mm 13 11 14 12 11 — — — Merné teplo pri 20 CC cal/g ca 0,12 Tepelná vodivosť (20 °C) cal cm sek °C 0,035 —0,05 Súč. lin. rozťažnosti pri: 20-100 °C 10-71/°C 150 150 150 150 150 130 145 170 pri: 20-500 °C 10-7xl/°C 180 180 180 180 180 150 173 185 Magn. vlastnosti nemagn. (fi = 1,001^1,04) Chemicky odoláva HNOs HNOs; HžS04; so2 HN03; H5S04 HCl HCl (nie proti HN03) Dodáva sa v tvare 3 4 5 « 1 2 3 4 i i 3 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 12 3 4 J 1 2 • 1 1 Tyfie. 2 Výkovky. 3 Plechy. * Zvárané rúry. 6 Bezošvové rúry. 6 Drôt. ' Vo vyžíhanom stave. W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 6/41 Stainless steel blank cleaned 2.7 10"7 5.4- 10s 2.7 ÍO8 Stainless steel polished cleaned 2 ■ 108 4 10"9 2 ÍO"10 Stainless steel pickled heated for 1 hour, 1.4 109 2.8- 10"10 1.4 10"10 Stainless steel bead blasted vented with normal air 3 ■ 1010 6.5 ■ 10-11 4 ■ ÍO"11 Steel Ni plated polished cleaned 2 107 1.5 ■ 10 8 5 109 Steel Cr plated polished cleaned 1.3 IO"8 2.2 10"9 1.2 10"9 Steel rusted 6-10"7 1.6 107 1 10"7 Steel blank cleaned 5 • 107 1 • 10"7 5 10"8 Steel bead blasted cleaned 4 10-7 8 ■ 10-8 3.8 10 s Aluminium cleaned 6 10B 1.7 ■ 10-8 1.1 ■ io-8 Brass cleaned 1.6 10-6 5.6 10"7 4 10"7 Copper cleaned 3.5 10"7 9.5 ■ 108 5.5 ■ 10 8 Porcelain glazed 8.7 10"7 4 ■ 10"7 2.8 IO"7 Glass cleaned 4.5 10"9 1.1 ■ 10"9 5.5 • IO10 Acrylic glass 1.6 10-6 5.6- 10-7 4 IO7 Neoprene 4 10 5 2.2 10"5 1.5 10"5 Perbunan 4 10"6 1.7 ■ 10"6 1.3 10"6 Viton 1.2 106 3.6- 10"7 2.2 10"7 Viton heated for 4 hours at 100 °C 1.2 10"7 5 10s 2.8 IO8 Viton heated for 4 hours at 150 °C 1.2 109 3.3 10"10 2.5 10"10 Teflon degassed 8 10-7 2.3 10-7 1.5 107 firemní mat. Pfeiffer Vakuová fyzika 2 7/41 Nerezavějící ocele používané ve vak.technice AISI Cr% Ni % C % M n % Si % Mo % ostatní 302 17-19 8-10 0,15 max.2 max.l - - 304 18-20 8-12 0,08 max.2 max.l - - 304L 18-20 8-12 0,03 max.2 max.l - - 316 16-18 10-14 0,08 max.2 max.l 2-3 - 316L 16-18 10-14 0,03 max.2 max.l 2-3 - 321 17-19 9-12 0,08 max.2 max.l - Ti 347 17-19 9-13 0,08 max.2 max.l - Nb+Ta 348 17-19 9-13 0,08 max.2 max.l - Nb+Ta 304LN 316LN Y t 316L 317L fw jw CR 304—► 316—*317 t w M 303 <—302 Fig. 16.4 Stainless steels used in vacuum equipment (AISI designation), CR = corrosion resistance, W = ease of welding, Y = yield strength, and M = ease of machining. Reprinted with permission from Vacuum, 26, p. 287, C Geyari. Copyright 1976, Pergamon Press, Ltd. F.OHanlon: A Users Gaude to Vacuum Technology, Wiley (2003) Table 16.3 Outgassing Rates of 316L Stainless Steel After Different Processing Conditions' Outgassing Rates (10 Pa-m/s) Sample Surface Treatment H2 H20 CO Ar CO2 A Pumped under vacuum for 75 h 50 h vacuum bakeout at 150°C 893 387 573 17 87 6 _ 13. 0.4 B 40 h vacuum bakeout at 300°C 83 0.7 2.2 — 0.01 C Degassed at 400°C for 20 h in a vacuum furnace (6.5x 10~7 Pa) 19 0.3 0.44 0.16 o.n D Degassed at 800°C for 2 h in a vacuum furnace (6.5 x 10'7 Pa) Exposed to atmosphere for 5 mo, pumped under vacuum for 24 h 20-h vacuum bakeout at 150°C 3.6 3.3 73 0.07 67 0.08 0.05 13 0.04 E 2 h in air at atmospheric pressure at 400°C Exposed to atmosphere for 5 mo, pumped under vacuum for 24 h 20-h vacuum bakeout at 150°C 17 17 80 0.75 1.12 69 0.37 — 0.4 33 0.17 F 2 h in oxygen at 27,000 Pa at 400°C 20-h vacuum bakeout at 150° 600 5.2 253 0.09 0.4 123 0.51 — G 2 h in oxygen at 2700 Pa at 400°C 20-h vacuum bakeout at 150°C — 20 0.9 13 0.64 8.7 0.45 — H 2 h in oxygen at 270 Pa at 400°C 20-h vacuum bakeout at 150°C 5.7 16 3.2 52 0.36 19 2 — Source. Reprinted with permission from*/ Vac Sci. Technol.. 14, 1210, R. Nuvolone. Copyright 1977, The American Vacuum Society. "All samples were first degreased in perchloroethylene vapor at 125°C, ultrasonically washed for 1 h in Diversey 708 cleaner at 55°C. rinsed with clean water, and dried. F.OHanlon: A Users Gaude to Vacuum Technology, Wiley (2003) Vakuova fyzika 2 10/41 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 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 AIZnMg, 7075 - nejpevnější hliníková slitin AI slitiny - svařitelné slitina C u % Si % Mg % Cr% 4043 - 5 - - 5052 - - 2,5 0,25 6061 0,25 0,6 1,0 0,2 □ {3 Příklad používaných materiál Gate valve VAT Series 08 Material • Valve body • DN 50 - EN AW-6082 • DN 63-100 - EN AW-5083 • Mechanism • DN 50 - AISI 301 DN 63-100 AISI 304 □ {3 Cu a Cu slitiny Druhy medi Obsah v % Poznámka Cu + Ag 0 p s Zn Hg Odkysličená meď ^ 99,90 — 0,025 — — — odkysličená prísadou fosforu do taveniny Meď Lake ^ 99,90 — — — — —■ obsah Ag asi 0,003% (= 10oz/t) Elektrolytická meď ETPC1 ^ 99,90 (>0,04) (0,003) (0,03) — — neobsahuje Ag Meď OFHC II. > 99,92 < 0,001 0,0003 < 0,004 —. — skúška na ohyb bez kyslíka2 Meď OFHC I. ^ 99,96 0,0000 0,0000 < 0,004 0,0003 0,0001 skúška na ohyb bez kyslíka3 ^ 10 x Meď bez plynov, ^ 99,993 0,0000 0,0000 < 0,0001 — —- tavená a odliata vysoko čistá vo vákuu „GFHP"4 1 Druh: .Electrolytic rough pitch copper. ä Druh: Oxygen /ree Aigh Conductivity „regular" podia ASTM spec. B 170-47 (stopy Cu20 aú nedokazatelné y mikroskope pri zväčšení 75x). 3 Druh: Oxygen /ree Aigh Conductivity ..certified" (stopy Cu^O sú nezistiteľné v mikroskope pri zväčšení 200 x). 4 Druh: Cas /ree Aigh purity. Výrobca: American Metal Corp. W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 cat v. cms V 0,9 0,0 0,ř 0,6 Ä I Oß OA 0,1 o -grafit ( 'Ceylon) Hl — W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 Q mm2 m 0,16 9 0,14 0,12 0,10 0,08 0,00 0,04 0,02 O * r t i t • • i i i i t i y* ■ O 200 400 600 800 1000 [°C] -- T O b r. 5,4-8. Porovnanie závislosti merného elektrického odporu q od teploty t pri medi a iných dobre vodivých kovoch. W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 = Vakuová fyzika 2 Označenie Obsah % Cu Sn p Pb Fe Zn 1 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 podľa DIN 1705 — 94 « 0,2) 4 4 4 Fosforový bronz 8 92 7,0-^9,0 0,03^0,35 < 0,05 <0,10 < 0,20 «0,01)i Fosforový bronz 10 = 90 9,0-ŕ-ll,0 0,03^-0,25 < 0,05 <0,10 <0,20 K 0,0i)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 <0,2* 1 Sb sa prisádza len pre plechy, 8 Obsah Zn = 1 % včítane obsahu vSetkých ostatných znečistenín (Pb, Sb, Fe, Mn, Bi; Al, Mg, S, As). 3 Ostatné znečisteniny [v %) podľa DIN 1705 : Mn < 0,2; Bi < 0,01; Al < 0,01; Mer < 0,01; As < 0,15 (Ni < 0,5, v prípade potreby max. 1 % Ni). *) Pre vákuovú techniku 0,01 aj menej. W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 18/41 Mosaz Obsah Cu asi % Symbol Označenie (*v USA) Zloženie % Hlavné použitie i Cu Zn Pb Fe Ostatné 95 ♦Gilding metal 94-96 zvyšok < 0,03-f-0,05 0,05 90 Ms 90 Červený tombak ♦Commercial Bronze 90 89-91 zvyšok zvyšok <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 84H-86 zvyšok zvyšok < 0,05-0,06 < 0,05 Sn: < 0,15 80 Ms 80 Svetlý tombak *Low Brass 80 78,5^-81,5 zvyšok zvyšok < 0,05 < 0,05 72 Ms 72 Žltý tombak 72 zvyšok ťahanie, tlačenie, razenie (drôty, pružné vlnovce, plechy) 70 (Ms 70) ♦Cartridge Brass 68,5H-71,5 zvyšok <0,07 < 0,05 ostatné < 0,15 67 Ms 67 Polotombak 67 zvyšok hlboké ťahanie (norky, dutinky, profily) tvrdé spáj- 65 (Ms 65) ♦Yellow Brass 64H-67,5 zvyšok < 0,lH-0,3 < 0,05 kovanie, použivatelné na vzduchu 63 Ms 63 Mosadz na tlačenie 63 zvyšok < 0,5 ostatné < 0,2 ťahanie, dobre tvárna za studena, spájkovatelná s lahko tavitelnou spájkou striebornou 60 Ms 60 Mosadz kujná ♦Muntzov kov 60 59H-63 zvyšok zvyšok 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 zvyšok 2 1 Podia DIN 1709, Werkstoffhandbuch a Metals Handbook. 8 V zátvorkách uvádzané druhy sa v Európe nepoužívajú a nie sú normalizované. W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Konstantan 0,f \ rol cms*c*C\ OJ 0.6 X 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Cu Ni o x kil 0,8 0t€ 0,4 0,2 Cu 5 10 15 20 2 5 30 35 40 4 5 5 —— m CuNi > / i \ r- / W t \ \ \ / \ \ /\ 1_ °c 3-10 2 0 20 (Cu) 40 60 80 100% Obr. 6,3-2. Závislosť tepelnej vodivosti X pri 20-200 °C 0br- 6>3'3- Závislosť merného elektrického odporu q zliatin CuNi od obsahu Ni m— (vo váh. %). a jeho súíinitela 0 =- — . ^£ zliatin t)uNi od obsahu o dT Ni mNi (vo váh. %). W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 □ t3 Vakuová fyzika 2 "itan O 100 200 300 400 500 600 rrotiHc^. 800 Obr, 7,2-18. Rozpustnost vodíka m v titáne v závislosti od tlaku H2 pri rôznych teplotách t (lzotermy podia Sie ver ts a). o---o---o: sorpcia; x — x — x : desorpcia. W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 atomu plynu 10* atomu kovu 10 1Q~ W2 10 10 \ Pd Pt&L Fy Cu, 7 300 4Q0 500 600 800 1000 2000 'C Obr. 3,5-6. Závislost rozpustnosti (C) vodíka v tantale a v iných kovoch od teploty t (pozři obr. 4,2-5,- 5,2-10, 7,1-7). W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 □ s1 Vakuová fyzika 2 Kovářové slitiny 8 O ß / v' / // / / / / Z-*^- V m tm 600 %*> —— t fvl Obr. 6,1-9. Priebeh rozťahovania pre zátavy do skla nevhodnej (nezvratnej) zliatiny FeMCo (52/24/24) pri ochladzovaní (---) a novom ohreve (-----): v bode Ar% nastáva pri ochladzovaní premena Štruktúry z fázy 7 na fázu a, ktorá má oveľa väôšieho súčlnitela rozťažnosti ako sklo (—.—. — .—.), ktoré bolo svojím súčiniteľom rozťažnosti prispôsobené pôvodnej fáze 7 zliatiny FeNiCo. Pri ohreve zliatiny nad bod A0 sa síce premení do fázy y, avšak pri ochladzovaní na teplotu okolia sa"táto opätovne premení na fázu a, takže priebeh rozťažnosti je vždy nezvratný (pozri Espe Jl]). SJO' ^•3 I zoo S s Ac3 / f s i -f . ■ / s í" * / / / / t at / / / / . ^Corning r . 7052 0 200 ■2- m m —— rive) 900 Obr. 6,1-10. Priebeh rozťahovania pre zátavy do skla vhodnej (zvratnej) zliatiny FeMCo (54/28/17,5), pri ktorej na rozdiel od zliatiny podia obr. 6,1-9 bol bod Ar3 znížený podstatne pod teplotu okolia znížením obsahu kobaltu: žíháním pri vysokej teplote raz nadobudnutý stav 7 aa zachová ai pri ochladení na normálnu teplotu i počas ďaläieho ohrievania. Priebeh rozťahovania tejto kovarovej zliatiny na zátavy je a ostáva zvratný, pokial sa zliatina ne-ochladí pod —100 °C. AvSak aj vtedy môžeme zliatinu dokonale previesť späť do fázy 7 ohrevom nad 800 °C. Podobné zliatiny môžu byť bezchybne za-tavované do skla, ktorého súčiniteľ rozťažnosti je prispôsobený fáze 7 (napr. sklo „Corning 7052", krivka —. — .—). W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 23 / 41 <.K) -3 I I Kovĺ i l f / lr iL i / 1 1 f 1 1 1 f 1 1 /7 / / roh /; íit> \ í i J \Con / f i \ 7oeo / ■ r / 7 i ľ \ \ \ i f i t i •—BTH C — / 'oifttr 4 1 i -4- L ft: r 11 f i —t- tlilo , K i t i f/1 > ď t í/ lozst "Ď M VJ y. f w á / Á V y/ /&/ W /A o joq 200 300 !)00 500 600 — t[°Č\ Obr. 6,1-14. Krivky roztažnosti zliatiny FeNi 42 bez kobaltu (58% Fe, 42% Ni), zliatiny FeNiCo kovar 12 (54% Fe, 29 % Ni, 18 % Co) a tomuto uspôsobeného skla pre zatavovanie (Corning 7060), ako aj zliatiny F&NICo kovar A, príp. Nilo K a dvoch týmto prispôsobených skiel (BTH O 40 a Osram 756b). W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 24 / 41 0.10 J eh Kßrar 10 t: fíjrar 12 /// W /// -KOVuľ / f- 1 ! Á I i i I i i i p Osral. 1302L • / r / ; / : r / f J ■fh ti 1 1 —1— ■Corn 'na 7Ĺ '52 / / m i '-h II / 1 ■ 1 - mt f i Uorm ng vo w t 'm/nr Á tin i/i / ■/ / / / .* / .' / 1 1 Kwar f2 '4 / t f r i V/ / /, • / ..- / Kqwí A — Y/ ■ /- .- ' y1 • / / - vng 9 7U0( /Á Y/y y , s/ < s' / s Corr fynex, a ň t\ y / A y Á v// '/y s m >// 200 WO m t [v] Obr. 6,1-15. Krivky rozťažnosti niektorých obchodných kovářových zliatin po vyžíhaní (Vacuumsohmelze, Stupa-kof f) a niektorých skiel pre zátavy s kovarom (Corning Glass Works 7052 a 7740). Pre porovnanie sú uvedené dve sklá pre zátavy s volfrámom (Osram 362a a Cornins? 7720), ako aj tvrdé sklo Pyrex. W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 = Vakuová fyzika 2 O ffl 200 300 WO 500 600 -— T \°C] O br. 6,1-16. Rozptyl kriviek rozťažnosti rovnakej obchodnej zliatiny FeNiCo pre zátavy z rôznych šarží metalurgickej výrobne (Henry Wiggin [1]). W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vákuová fyzika 2 26 / 41 FeCr 130.10 -7 120 e 110 tí t 100 90 80 Cr-Fe \. 2 0 á 400 OaílC o°c 60 O 10 20 30 40 50 — Obr. 6,1-23. Závislosť súčinitela teplotnej lineárnej rozťažnosti ct^ medzi 0 a 100 °C (pozri Vacuum-schmelze H an a u) a medzi 20 a 400 °G (pozri Partridge) zliatin CrFe od obsahu chrómu mQľt W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 27 / 41 8.10 -3 He 4 3 I i 'x si > ,-i 0 200 400 600 . 8 ]0 1000 12C C ■tm Obr. 6,1-35. Příznačné křivky rozťažnosti pre zliatiny chrómželeza (schematicky, pozri Rose [1]). (Plná krivka: fáza a; čiarkovaná: fáza y.) I: stabilná zliatina FeCr s 28% Cr a reverzibilnou krivkou rozťažnosti bez bodu zvratu a nepravidelnosti napriek ohrevu na 1200 °C: súčiniteľ rozťažnosti «25^500 = (108 — 110). 10-7 .1/°C; II: nestabilná zliatina FeCr s 28% Cr (+0,12% C + 0,15% N2 + 0,30% Ni): pri ohreve nad 1150 °C nastane premenou fázy a na fázu y značne stabilná fáza austenitická, ktorá sa nedá previesť pri bežnom ochladení na —185 °C nazad do feritickej fázy a; preto zliatina po ohreve nad 1200 °C nadobudne väčšieho súčinitera rozťažnosti fázy ľ(«25j.500 až do 120 . 10-J . 1/°C); III: nestabilná zliatina FeCr so 17% Cr (bez dalších prísad): krivka rozťažnosti vykazuje počas ohrevu pri 800 'C nepravidelnosť vyvolanú premenou zliatiny z fázy o na fázu y; pri ochladzovaní však spätná premena z fázy y na a prebieha až medzi 350—200 °C3 čo spôsobuje (pri zatavovaní do skla v tomto teplotnom rezsahu neúnosnú) nepravidelnosť v rozťažnosti. W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 28 / 41 Hg T V m T V m T V m °C tor g/em* sek °C tor g/cm2 sek °C Atm g/cm1 sek -1801 2 . 10-27 XO-28 48 1 . IO"2 4,6 . 10-4 400 2 - 782 io-11 10-13 82 1 . IO-1 4,4 . 10-3 450 4,3 -38,93 2,5.10-6 1,3 . 10~7 126 1 4,1 . IO-2 500 7-8 -23,9 1. io-5 5,2 . 10-7 200 17 6,5 . 10-1 600 22 -5,5 1 . 10~4 5,5 . IO-6 300 246 800 86-102 18 1 . io-3 4,8 . 10-5 356,7 760 Približná teplota tekutého vzduchu. Približná teplota suchého ladu (C02) v acetóne. Bod tavenia Hg. W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 □ S" 29 / 41 c W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 30 / 41 Obr. 6,1-17. Indukčná pec pre tavenie a zlievanie kovov vo vákuu (pozri Stauffer, Maloolm). Vľavo: sklopená pec počas zlievania vo vákuu; vpravo: príklad vodou chladenej, pomocou príruby na pec vákuovo tesne připojitelné j kokily. 1 — vákuová nádoba pece; 2 — taviaci téglik; 3 — indukčná cievka na vyhrievanie; 4 — ochrana proti sálaniu; 5 — od pojiteľný nástavok a kokilou; 6 — ohybný gumený prívod alebo bronzový vlnovec pre čerpanie; 7 — os sklápania taviacej pece; 8 — príruba na pripevnenie nástavku s kokilou; 9 — forma (napr. z tenkostennej medi); 10 — plášť vodného chladenia; 11 — spirálovitá medzistena pre vedenie chladiacej vody; 12 — prívod vody; 13 — odtok vody. W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 31 / 41 W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 32 / 41 Spojování kovů Svařování • elektrickým obloukem • elektrickým obloukem v ochranné atmosféře (Ar, He) • plamenem • elektronovým svazkem • za studena Letování • měkké - teplota tání do 450 °C • tvrdé - teplota tání nad 450 °C Vakuová fyzika 2 33 / 41 We l d i ng Non-pressure process Gas 1 Pressure process Arc Electron beam Resistance Cold Spot Seam Butt ■ i Area tom Argonarc (heharc) Car bonarc Aircomatic Flash j Upset Friction A. Roth: Vacuum technology, Elsevier, 1990 Vakuová fyzika 2 34 / 41 Obr. 9,3-15. Schéma zariadenia na zváranie za studena medených čerpacích rúrok. A — pohyb klieŠtin; H — rúrka zvarená za studena; C — odtrhnutá čerpacia rúrka. W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 35 / 41 Vakuová fyzika 2 36 / 41 Tabuľka 9,3-5 Bod tavenia Ttav a tlak nasýtených pár p zložiek mäkkých spájok Kov Ttav <°C> Teplota (°C) pre p = 10-' torov 10-8 torov 10_5 torov Bi 271 350 400 ■ 474 Cd 321 95 120 148 In 157 S20 590 667 P 5931 2 Pb 328 360 420 483 Sb 630 340 395 466 Sn 232 640 730 823 Zn 419 140 175 211 1 Pre bielu (žltú) modifikáciu: 44,1 °C * Pre fialovú (kovovú) modifikáciu P: 10-2 torov pri 195 °C, 10-1 torov pri 220 °C. W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 vákuová fyzika 2 □ S" 37 / 41 Zloženie (váhové %) fi & Bod tavenia °C Pozri Vhodné na spájkovanie Sevhodné na spájkovanie Ta fólia R 2996 w-w Nb Rh R R 2500 1970 vysoko zafažený W alebo Mo W, Mo Zr, duktilný Pt R R 1860 1770 vysoko zafažený W alebo Mo W, Mo do 1500 °C m (99%) R 1450 W, Mo do 1250 °C Ni Mo (53,5/46,5)3 E 13203 Mo, Fe CuNi (55/45)8 A 1300(liq) obr. 9,3-40 W, Mo CuNi (75/25) A 1205(Iiq) obr. 9,3-40 W, Mo AgPt (73/27) Cu R 1185 (sol) 1084 W, Mo Ee, kovar, monel kovar W, Mo* Cu + W + prášok V 1084 ako spájka z čistej Cu PtSn (70/30) E 1072 Au R 1063 obr. 4,5-2 Mo mriežka CuAu (70/30) CuAuNi (62/35/3)19 A 980 [1010]« 980 [1025]18 obr. 9,3-37 Fe, Cu, kovar W, Mo súčiastky elektrónok NiMn (43/57) M ca 1000 Ti s inými kovmi CuSi (97/3) Ag Ag + W-prášok10 A R V 970 1025 960 obr. 9,3-41 Cu na Cu Fe a M 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]18 Cu, kovar W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 38 / 41 Zloíenie (váhové %) li Bod tavenia °C Pozri: Vhodné na spájkovanie • Nevhodné na spájkovanie AgCuSn {59/31/10) CuP (91,6/8,4) Agln (80/20) E 720 [740]18 714 [751]18 693 obr. 9,3-36 20 Cu13 Fe, zliatiny-Fe, Ni, Mo, W AgCuln (63/27/10) AgCuSn (53/32/15) CuAgP (80/15/5)6 AgCdZnCu (50/18/16,5/15,5)a 685 [710]18 670 [7Ö0]18 640 £704]18 627 [635]18 pre stupňové spájkovanie v elektrónkach Cu-Cu13 14 Fe, zliatiny-Fe, Ni, Mo W AgCuSn (42/33/25) Áuln (80/20)8 600 [630]18 550/630 20 Au D 450-500 tab. 9,3-10 Cu a poměděné čiastky PbAg (98/2) CdZnAg (78,4/16,6/5) E 304 280 [305]18 Cu-Cu14 najmä lamelové chladiče na Cu vonkajšej anódy 14 Sn R 232 Cu, Pt, Fe16 SnAg (89/11) 221 i« SnPb (63/37) In E 183 156 na predbežné pocínovanie Cu14 17 SnPbCd (50/25/25) 150 pre postriebrené plochy skla14-16 W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 39 / 41 Další materiály bariérové vrstvy např. Ti N pro H2 Mu - metal • stínění magnetického pole • složení: 77% Ni, 16% Fe, 5 %Cu, 2% Cr nebo Mo Beriliová měď - Cu + 2% Be superslitiny - např. Inconel 625 (58 % Ni, 23% Cr, Mo, Nb, Co, Mn, AI, Ti, Si, C, S, P), MKS - Baratron Vakuová fyzika 2 40 / 41 Desorpční proud z odplyněných materiálů materiál odplynení (10_n Pa m/s) dural 20 h pri 100 °C 5,3 Cu-OFHC 24 h pri 100 °C 2,90 Cu-OFHC 24 h pri 250 °C 0,181 Cr(0.5 %)-Cu(99.5 %) 24 h pri 250 °C 0,357 AISI 304 30 h pri 250 °C 400 AISI 316L 2 h pri 800 °C 46 F.OHanlon: A Users Gaude to Vacuum Technology, Wiley (2003) Vakuová fyzika 2 41 / 41