Summary

Medição da Outgassing Preços de aços

Published: December 13, 2016
doi:

Summary

A protocol for the measurement of outgassing rates of hydrogen from ordinary steel vacuum chambers using the rate-of-pressure rise method is presented.

Abstract

Aços são os materiais normalmente usados ​​no fabrico de sistemas de vácuo devido às suas boas propriedades mecânicas, de corrosão e de vácuo. Uma variedade de aços satisfazer o critério de baixa saída de gás necessário para aplicações de alta ou altíssima vácuo. No entanto, um dado material pode apresentar taxas de desgaseificação diferente, dependendo do processo de fabrico ou os vários processos de pré-tratamento envolvidas durante a fabricação. Assim, a medição das taxas de desgaseificação é altamente desejável para uma aplicação específica vácuo. Por esta razão, o aumento da velocidade de pressão método (RoR) é frequentemente utilizado para medir a saída de gás de hidrogénio após bakeout. Neste artigo, uma descrição pormenorizada do projecto e execução do protocolo experimental envolvido no método RoR é fornecido. O método RoR usa um medidor de rotor girando para minimizar os erros que resultam da liberação de gases ou a ação de bombeamento de um indicador de vácuo. As taxas de desgaseificação de dois aços comuns (aço inoxidável e mILD aço) foram medidos. As medições foram realizadas antes e após o pré-tratamento térmico dos aços. O pré-tratamento térmico dos aços foi realizada para reduzir a saída dos gases. Extremamente baixas taxas de desgaseificação (na ordem de 10 11 Pa m 3 seg 1 m 2) pode ser rotineiramente medidos utilizando amostras relativamente pequenas.

Introduction

Aços são rotineiramente usados ​​na construção devido às suas boas propriedades mecânicas. Alguns aços (aços ferrosos, em particular) são os materiais preferidos para aplicações envolvendo vácuo. Dependendo do tipo e grau, estes aços têm taxas suficientemente baixa saída de gás essenciais para alto vácuo (HV, 10 7 <P <10-5 Pa) ou ultra-alto vácuo (UHV, 10 <-10 <10 P 7 Pa) sistemas . Além disso, uma extensa pesquisa foi conduzida para o desenvolvimento de procedimentos especiais de pré-tratamento que reduzem desgaseificação 1-3. As medidas de pré-tratamento foram concebidos para minimizar o investimento de bombagem ou para melhorar o vácuo a partir de HV para UHV ou de UHV de vácuo extremamente alta (p <10-10 Pa).

Embora muitos métodos práticos têm sido propostas para reduzir a saída de gás de ratoe dos aços ferrosos, os métodos mais recentes são focadas na redução do tempo e da temperatura requerida para obter uma taxa de libertação de gás baixa. O tratamento térmico a 350 ° C-450 ° C em vez de vácuo cozedura a 800 ° C-950 ° C, é um bom exemplo desta abordagem. 1,4,5 Além disso, escolhendo o material ideal para uma aplicação específica de vácuo é crítica; por exemplo, seleccionando um material ferritico com uma taxa muito baixa a saída de gás para uso em blindagem campo magnético. 6,7

Durante essas investigações, a medição precisa da taxa de desgaseificação é um pré-requisito para a triagem de materiais candidatos ou verificar a eficácia de vários procedimentos de pré-tratamento. 8,9 As técnicas experimentais mais comuns usados para a medição da saída de gás são a taxa de transferência e métodos de aumento da taxa-de-pressão. 10 Recentemente, vários experimentos foram realizados para medir a taxa de saída de gás de hidrogénio com base na rotação método RoR usandoning calibre rotor (SRG). 1, 11-13 O método RoR usando SRG é altamente adequado para medir as taxas de desgaseificação de hidrogénio de muito baixo que muitas vezes limitam a pressão mais baixa possível em um sistema de vácuo feito de aço. Isto é porque o SRG tem bombeamento negligenciável ou acção a saída dos gases. Além disso, a SRG também tem excelente precisão e boa linearidade em alto vácuo e faixa de vácuo ultra-alta. 14

Uma vez que a literatura publicada em experiências RoR é limitada, vale a pena descrever os pormenores experimentais para desenvolver um entendimento mais profundo do método. Neste artigo de vídeo, descrevemos em detalhes o processo de criação do experimento e fornecer instruções detalhadas para realizar medições desgaseificação utilizando o método de RoR. Para demonstrar a eficácia do método, as taxas de desgaseificação de dois aços comumente utilizados (aço inoxidável 304 e de aço macio S20C) foram medidos antes e depois de um tratamento de pré-aquecimento para reduzir o hidrogénio outgassingrato. Os valores pré e pós-tratamento foram comparados. resultados experimentais típicos que usam uma configuração bastante simples são apresentados para demonstrar a eficácia do método optimizado para avaliar as taxas de desgaseificação de hidrogénio baixas.

Protocol

Cuidado: Por favor, siga todas as práticas de segurança apropriadas durante a montagem das câmaras equipamentos e amostras. Por favor, usar equipamento de proteção individual (óculos de segurança, luvas, sapatos de segurança, etc.). 1. A fabricação de uma câmara de vácuo Amostra Projeto e fabricação da câmara de vácuo Preparar e submeter desenhos de projeto a um fornecedor comercial ou uma loja de máquina em casa para a fabricaç…

Representative Results

Como esperado, o gás residual, após a bakeout foi principalmente hidrogénio. 7 O aumento da pressão medida utilizando o SRG foi linear ao longo de um longo período de tempo (Figura 5). Assim, o efeito readsorption pode ser insignificante e a taxa de liberação de gases intrínseca (q) para os aços testados neste estudo pode ser avaliada utilizando o método RoR. 10 Os dados aumento da pressão medida foi analisada utilizando os míni…

Discussion

Numerosos métodos para a medição das taxas de desgaseificação têm sido relatados na literatura. Métodos experimentais incluem a taxa de transferência, a modulação da condutância, de dois caminhos, RoR, e as variações destes métodos. No entanto, nenhum método é ideal para a obtenção dos dados necessários desgaseificação. 10 O método de RoR usando SRG, no entanto, tornou-se o método de escolha para a medição de materiais de baixo saída dos gases. 11-13 SRG 17 é m…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported jointly by the Converging Research Center Program through the Ministry of Science, ICT and Future Planning, Korea (NRF-2014M3C1A8048817) and R&D Convergence Program of NST (National Research Council of Science and Technology) of Republic of Korea (CAP-14-3-KRISS).

Materials

Sample chamber
Stainless steel, 304 POSCO      (www.posco.co.kr)
Mild steel, D3752 Xiangtan Iron&Steel co.,LTD (http://www.hnxg.com)
Mild steel, D3752 SeAh Besteel (www.seahbesteel.co.kr)
Name Company Catalog Number Comments
Cleaning
Cleaning bath Samill IDS Ultrasonic cleaning, heating, timer, concentration control 
Acetone Samchun Chemical (www.samchun.com) A1759 HPLC GRADE (99.7%)
Tekusolv NCH Co.        (www.nch.com) 0368-0058J Solvents
BN cleaner Henkel surface technologies (na.henkel-adhesives.com) 6610263775 Akkaline, pH 13
Ethanol Fisher Scientific (www.fishersci.com) A995-4 HPLC Reagent(99.9%)
Deionized water (Electro deionizer SYSTEM) A.T.A        (www.atagroup.co) EDI SYSTEM
Liquid N2 gas Hanyoung (www.gasmaster.co.kr) B/T 176 L LN2 dewar, purity 99.999%
Name Company Catalog Number Comments
Welding
Tungsten Inert Gas wedling machine Thermal Arc (www.victortechnologies.com/thermalarc) 400GTSW Ar gas prefllow&postflow 8 liter/min, backflow 5 liter/min
turning jig Vactron    (www.vactron.co.kr) Made to order Made to order
Ar gas Lindekorea (www.lindekorea.com) Purity 99.999%
Name Company Catalog Number Comments
Leak test
Leak detector Adixen     (www.adixen.fr/en/) ASM380 Pumping Speed(air): 9.7 l/s
He gas Lindekorea (www.lindekorea.com) Purity 99.999%
Name Company Catalog Number Comments
Vacuum equipment
Spinning rotor gauge  MKS Instruments (www.mks.com) SRG-3 Controller, head, and thimble set
Industrial level meter MKS Instruments (www.mks.com) SRG-3 For SRG assemble ± 1˚
Oscilloscope Tektronix               (www.tek.com) TDS2012B
Residulal gas analyser Balzers QMA200 m/e 0-100 
TMP(HiPace 80) Pfeiffer Vacuum (www.pfeiffer-vacuum.com) PMP03941 Pumping Speed(N2): 67 l/s
Scroll pump Anest Iwata        (www.anest-iwata.co.jp) ISP 90 Pumping Speed(Air): 1.8 l/s
All-metall easy close angle valve(CF35) VAT Inc.  (www.vatvalve.com) 54032-GE02-0002 Rotatable flange
Angle valve(KF25) MDC Vacuum Inc. (www.mdcvacuum.com) KAV-100
Five-Way Crosses     MDC  Made to order CF4-1/2 Spool-rotatable 1-way to CF2-3/4 Nipple 3ea, Vacuum degassed at 400℃ for 3 days
Reducing Tees  MDC Made to order CF4-1/2 Flange to CF2-3/4 Tees(Half flange), Vacuum degassed at 400℃ for 3 days
Name Company Catalog Number Comments
Temperature control 
Chiller JEIO Tech   (www.jeiotech.com) RW-2025G
Cooling line LS Metal     (www.lsmetal.biz) C1100 Level Wound Coil, Diameter 10mm
Heater controllers HMT Made to order Bakeout program controller
Electrical heater tapes Brisk heat (www.briskheat.com) BIH101080L
Thermocouple(K type) miraesensor (www.miraesensor.com) MR-2290
Handheld multimeter Saehan     (www.saehan.co.kr) 3234
Data recorder(Temp.) Yokogawa (www.yokogawa.com) GP10-1E1F-UC10

References

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Cite This Article
Park, C., Kim, S., Ki, S., Ha, T., Cho, B. Measurement of Outgassing Rates of Steels. J. Vis. Exp. (118), e55017, doi:10.3791/55017 (2016).

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