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嘉峪檢測網(wǎng) 2017-12-15 14:35
任何固體材料在大氣環(huán)境下都能溶解、吸附一些氣體。當材料置于真空中時,就會因解溶、解吸而出氣。對一般真空設備來說,材料的出氣是真空系統(tǒng)中最主要的氣源。
常用的出氣速率單位有:Pa·L/s·cm2。
出氣速率通常與材料中的氣體含量和溫度成正比。所以有時(如電真空器件)也用高溫下材料的出氣總量作為選材依據(jù)。出氣總量的單位:考慮體積含量為主時可用Pa·L/g;考慮表面含量為主時則用Pa·L/cm2。
材料的出氣速率除了與材料性質有關外,還和材料的制造工藝,儲存情況等有關。另外,材料的預處理工藝(如:清洗、烘烤、氣體放電轟擊、表面處理等)對材料的出氣速率影響也很大。因此選用材料出氣速率的數(shù)據(jù)時必須考慮這些情況。
材料出氣速率是溫度的函數(shù),表示為q=qoexp(-E/RT)
則單位時間內容器器壁表面出氣量為 Qm=A X q
qo——常數(shù)
E——出氣活化能
R——氣體普適常數(shù)
T——絕對溫度
Qm——器壁表面出氣量
A——出氣表面的面積
因為出氣速率與溫度有關,所以在設計真空系統(tǒng)時必須選用實際使用時的溫度數(shù)據(jù)。如無此數(shù)據(jù),則可根據(jù)兩個不同溫度下的數(shù)值按式(5)進行估算。另外從式中也可以看出,出氣速率按指數(shù)變化,所以出氣量是時間的慢變化函數(shù)(即時間延長一個數(shù)量級,出氣速率降低較慢)。已經(jīng)出過氣(經(jīng)除氣后)的材料經(jīng)長時間暴露大氣后,能重新吸氣并恢復到原來的情況。因此,對真空系統(tǒng)來說,為了降低出氣率,縮短抽空時間,應該經(jīng)常保持在真空狀態(tài)。例如,經(jīng)常運轉的真空系統(tǒng),如果只是在兩次運轉之間短時間暴露大氣的話(如1 h以內),則大約等效為材料已在真空中進行了10 h的出氣時間;對于經(jīng)常運轉而只暴露于低真空的材料,則可等效于已經(jīng)歷了lOO h的出氣時間。
另外,材料的出氣速率不僅和所經(jīng)歷的出氣時間有關,而且和材料的表面預處理方法、表面狀況有很大關系。例如:對于清潔的表面來說,表面的光潔度越高,吸附的水氣就越少;在干燥氮氣或空氣中烘烤,可使不銹鋼表面形成一層密實的淡黃色氧化膜,也可以減少出氣,而且可以將表面的污染物氧化成氣體或燒掉;用有機溶劑去脂時,表面的單分子層污染是無法除掉的,只能靠在真空下烘烤來除掉。例如,溫度在200℃以上的真空環(huán)境下的烘烤可有效地除掉水氣,但要有效地除掉氫,則必須在400℃以上的溫度下進行真空烘烤。
對真空系統(tǒng)設計來說,僅有材料出氣速率的數(shù)據(jù)還是不夠的,因為有許多真空泵的抽氣能力是有選擇性的,所以如果能進一步知道材料出氣中的各種氣體成分的比例,就能有針對性的選配合適的真空泵,得到更合理的設計。
各種材料的出氣率都是用實驗方法(如動態(tài)法或靜態(tài)法測量)測得的,數(shù)據(jù)存在較大差異。
來源:AnyTesting