3.0.1. Материалы, применяемые в вакуумной технике

С учетом важной роли, которую играют сорбция и десорбция газов, материалы, применяемые в вакуумной технике, особенно в технике высокого и сверхвысокого вакуума, а также способы их обработки должны отвечать определенным требованиям. Наиболее важными из них являются: по возможности малое выделение такими материалами газов и паров, малая способность к поглощению и малая проницаемость для газов. Это значит, что материалы, применяемые в вакуумной технике, должны обладать высокими чистотой и сплошностью, а также иметь низкое давление паров при рабочих температурах. Кроме того, такие материалы должны выдерживать высокие и низкие температуры и механические напряжения. Иногда приходится считаться с электрическими характеристиками материалов, такими, как диэлектрическая постоянная, прочность на пробой, изолирующие свойства.

Из металлов в вакуумной технике применяются такие, которые обладают высокой температурой плавления, низким давлением паров и устойчивы по отношению к коррозии. Основные конструкционные материалы для крупных вакуумных систем не должны быть слишком дорогими. Поэтому часто применяются сплавы металлов (таких, как железо, никель, хром), нержавеющие и кислотоупорные стали (например, хромоникелевая сталь с 18% Сr и 8% Ni), а также алюминий, медь и некоторые ее сплавы (без олова и цинка), например томпак. Для изготовления небольших вакуумных устройств, а также некоторых специальных элементов (например, электродов) применяют вольфрам, тантал, молибден, никель, платину и некоторые ее сплавы (в частности, платиноиридиевый сплав).

Из стекол наибольшее применение находят тугоплавкие (так называемые твердые), в частности борокремниевые (содержащие 11—14% В2O3) и очень твердые алюмоборокремниевые (содержащие 3—8% В2O3 и ≈20% Аl2O3). Вакуумные устройства, изготовленные из твердых стекол, в зависимости от их состава выдерживают температуру до 720—820 К.

В последнее время разработаны методы пайки стекла с различными металлами и их сплавами, причем спаи получаются прочными и газонепроницаемыми; такие соединения могут быть использованы при температурах от 0 до 720 К.

Керамики (сплавы некоторых окислов алюминия, магния и т. п.) более устойчивы к механическим и термическим воздействиям, чем стекла. Многие керамические материалы газонепроницаемы, обладают хорошими электрическими свойствами и образуют плотные соединения с металлами и стеклами при условии использования промежуточных веществ и соответствующей технологии обработки.

В качестве уплотнителей разъемных соединений в приборах не очень высокого вакуума применяются различные сорта резины и пластмасс. Силиконовые резины выдерживают температуры до 570 К. Часто для уплотнения небольших щелей применяются аральдит и глипталь — материалы, изготавливаемые из живицы (сырой древесной смолы) и полимеризующиеся на воздухе.

Для уплотнения течей в невысоком вакууме применяются специальные замазки, мастики и прокладки из материалов с низким давлением паров.

Вакуумные смазки (с низким давлением паров) служат для смазывания кранов, а также ниппельных и фланцевых соединений.

Особую группу материалов составляют вакуумные масла и ртуть, применяемые в качестве рабочих веществ в некоторых насосах, а также в измерительных приборах.