Cómo reducir la desgasificación en los sistemas de vacío 18 de enero de 2022
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Hay cuatro formas principales de reducir la desgasificación en su sistema de vacío. Estos son: limpieza y manipulación, tratamiento de superficies, pasivación y purga y relleno. En este blog, analizaremos cada uno de estos métodos con más detalle.
Cuatro formas de reducir la desgasificación en los sistemas de vacío
Hay cuatro formas principales de reducir la desgasificación en su sistema de vacío. Estos son: limpieza y manipulación, tratamiento de superficies, pasivación y purga y relleno. En este blog, analizaremos cada uno de estos métodos con más detalle.
1. Limpieza y manipulación
Estos incluyen métodos relativamente sencillos que requieren poco tiempo y se realizan principalmente en piezas individuales in situ. Son eficaces contra la contaminación superficial gruesa y fina y pueden reducir las tasas de desgasificación en cualquier valor, desde el 50 % hasta cinco órdenes de magnitud. Una preparación adecuada del material es vital para lograr bajas tasas de desgasificación y alcanzar el UHV.
Por lo general, el proceso de limpieza implicará los siguientes pasos:
- Eliminar la suciedad gruesa, como óxido, grasa o pintura
- Eliminar contaminantes finos como aceites, lubricantes de corte y especies adsorbidas como el agua
- Eliminar el hidrógeno del material a granel (la mayoría de los metales)
Esta limpieza debe ir seguida de un horneado para reducir las tasas de desgasificación. Esto reduce eficazmente la desgasificación al crear una superficie lisa.
Es importante que los artículos se manipulen con cuidado una vez que se haya iniciado la preparación del material. Esto evita la contaminación, ya que un conjunto de huellas dactilares (por ejemplo) puede tardar varios días en dessorberse. La duración de la exposición a la humedad debe limitarse siempre que sea posible.
Diagrama 3: Ejemplo de limpieza, limpieza de descarga de incandescencia-1
2. Tratamiento de la superficie
Los tratamientos de superficie reducen el área de la superficie al reducir la rugosidad; las técnicas más comunes son el pulido mecánico y el electropulido.
El pulido mecánico suele ser uno de los primeros tratamientos de materiales utilizados para eliminar contaminantes gruesos, mientras que el electropulido sustituye una capa superficial amorfa por una capa de óxido ordenada. El electropulido es especialmente eficaz contra el hidrógeno/hidrocarburos. El efecto neto de reducir la rugosidad de la superficie se muestra a continuación en el diagrama cuatro.
Por ejemplo, para el acero inoxidable con una tasa de desgasificación típica de ~2e-7 mbar/s/cm2, el electropulido reduce la desgasificación en un factor de 30.Mientras tanto, el pulido mecánico reduce la desgasificación en un factor de 50 y un horneado de 30 horas a 250 °C en un factor de más de 70 000.
Diagrama del efecto de la rugosidad de la superficie en la desgasificación
3. Pasivación
La pasivación a través de recubrimientos crea una capa de barrera contra la adsorción y permeación de contaminantes. Los recubrimientos generalmente se aplican a través de un recubrimiento de CVD, PVD o de pulverización a una temperatura elevada (de 200 °C a 500 °C) y pueden ser de los siguientes tipos:
- Pasivos: una barrera simple
- Activo: bombea gases (H2, CO, H2O, O2 y N2) desde la cámara y los atrapa. Estos recubrimientos (NEG) requieren una activación periódica por calor para mantener libres los sitios de la superficie.
Como se ha mencionado, el horneado es una de las técnicas de pasivación más utilizadas y fiables.
Se requieren entre 100 y 500 °C para eliminar el vapor de agua; se requieren temperaturas más altas de hasta 1000 °C para eliminar el hidrógeno del material a granel.
Un horneado más largo y repetido conduce a menores tasas de desgasificación, como se muestra en el siguiente gráfico.
Diagrama 5: Ciclos de calentamiento
4. Purga y relleno
Un flujo constante de gas seco a través de la cámara puede eliminar la contaminación y reducir la concentración de vapor de agua. Incluso una purga corta es eficaz para reducir la desgasificación. Después de que se detenga un flujo de purga, la humedad puede aumentar a más del 30 % en pocas horas.
El relleno, o ventilación, con N2 también puede reducir el vapor de agua en los sistemas que se liberan regularmente a la atmósfera, como se muestra en el gráfico anterior. Una técnica relativamente nueva de calentamiento/purga utiliza ciclos de bombeo/purga de gas inerte durante el calentamiento y proporciona un calentamiento más rápido.
Resumen
La desgasificación puede limitar el vacío alcanzable en un sistema y suele ser la fuente de gas más importante en HV y UHV. Existen varias técnicas para reducir al máximo la desgasificación. Estas incluyen acciones que se deben llevar a cabo in situ, como la limpieza y los tratamientos de las superficies, el ciclo de purga de ventilación y el horneado del sistema.
Sean cuales sean sus requisitos de aplicación y sistema de vacío, podemos proporcionarle análisis y recomendaciones de expertos para garantizar que su sistema de vacío sea fiable y esté diseñado para su propósito.
