6.2.1.1. Металлы

В небольших вакуумных устройствах для изготовления специальных деталей применяют тугоплавкие металлы: молибден, тантал вольфрам, а также никель и его сплавы, не содержащие меди и даже платину. Металлические материалы для применения в вакуумной технике должны быть исключительно чистыми и не содержащими пустот; для этого их выплавляют и обрабатывают в тщательно контролируемых условиях (по возможности в вакууме) и хранят при пониженном давлении в инертной среде.

Металлические отливки, если они выполнены не под давлением, отличаются невысокой вакуумной плотностью; поэтому такие металлические материалы стараются не применять, особенно в очень высоком вакууме.

Чаще применяются изделия из прокатанного или тянутого металла. Однако и в этом случае следует учитывать возможность образования пор и трещин. Их обнаружение оказывается очень затруднительным, а при дальнейшей обработке деталей, особенно при сварке, такие несплошности материала часто приводят к возникновению течей.

Металлы вообще содержат довольно много газов, главным образом кислорода, азота, моно- и двуокиси углерода. Газы попадают в металл во время металлургических процессов, а так же поглощаются из окружения при обработке и хранении материала. Количество таких абсорбированных и растворенных газов зависит от рода металла, а также от условий, в которых происходило поглощение. Количество растворенного газа приблизительно пропорционально корню квадратному из давления, которое имел газ над расплавленным металлом, причем растворимость газа растет экспоненциально с температурой металла.

Например, 1 кг обычного алюминия содержит 10—20 см3 газов (в пересчете на нормальные условия). Кривые на фиг. 6.1 показывают содержание растворенного водорода в некоторых металлах в зависимости от температуры.

Водород растворяется во многих металлах; в Ni, Fe, Со, Сu, Ag, Mo, W и Pt растворимость водорода с повышением температуры возрастает, а в Ti, Zr, Та, Pd — уменьшается. В Au, Zn, Cd и In растворимость водорода вообще невелика.

Азот поглощают металлы, образующие нитраты, т. е. Сr. Мо W, Fe, Мn и Та.

Кислород поглощают все металлы (за исключением благородных).

Такие газы, как СО, СО2, SО2, СН4 (и Н2O), обычно образуются на поверхности металла из составляющих их элементов, если последние содержатся в металле.