Wenn unerwünschtes Gas aus einem Material freigesetzt wird, kommt es zu Ausgasungen. Dies ist eine Herausforderung, die die Hochvakuumabscheidung oder den Prozess zum Auftragen dünner Materialschichten auf die Oberfläche eines Objekts behindert.
In einer Vakuumkammer kommt es zu Ausgasungen, wenn Gase von Objektoberflächen in der Kammer ausgestoßen werden. Lesen Sie weiter, um mehr darüber zu erfahren. Außerdem:
- Ausgasung in der Vakuumkammer
- Warum es Anlass zur Sorge gibt
- Quellen der Ausgasung
- Methoden zur Reduzierung der Ausgasung
- Vakuum-Plasma-Behandlungssysteme von KeyLink
Übersicht über die Entgasung von Vakuumkammern
Vakuumkammern sind starre Gehäuse, die Vakuumpumpen verwenden, die unerwünschte Luft und andere Gase entfernen. Dadurch entsteht eine Niederdruckumgebung oder einfach das Vakuum.
Um Vakuumkammern oder Vakuumräume zu erstellen, benötigen Sie ein Gehäuse aus festen Materialien wie rostfreiem Stahl und an der Kammer angebrachte Pumpen, mit denen die Atmosphäre innerhalb der Kammer abgepumpt werden kann.
Vakuumkammern finden in verschiedenen industriellen Anwendungen Verwendung, darunter in der Fertigung, Forschung, Qualitätsprüfung, Lebensmittelindustrie und vielen anderen Industriebereichen.
Was ist also Ausgasen im Vakuum? Ausgasen in Vakuumkammern geschieht, wenn zuvor in Materialien eingeschlossene Gase bei niedrigem Druck freigesetzt werden. Dies geschieht aufgrund verschiedener Mechanismen, von Desorption bis Permeation, die durch Temperatur- und Druckänderungen beeinflusst werden.
Durch Ausgasungen gelangen Schadstoffe in Ihre Vakuumkammer, was offensichtlich den reibungslosen Betrieb Ihres Unternehmens beeinträchtigt. Um Ausgasungen sofort zu beheben, ist das Vorhandensein von Materialien mit geringen Ausgasungsraten erforderlich. Sie müssen außerdem strenge Tests durchführen, um sicherzustellen, dass alles den Branchenstandards entspricht.
Ausgasen vs. Entgasen
Während sowohl beim Ausgasen als auch beim Entgasen Gase aus Ihren Materialien freigesetzt werden, liegt der allgemeine Unterschied darin, dass sie unter völlig unterschiedlichen Bedingungen auftreten.
Ersteres betrifft typischerweise die Freisetzung von Gasen im Vakuum oder in Umgebungen mit hohen Temperaturen, zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrtindustrie.
Letzteres, Ausgasen, findet hingegen bei Raumtemperatur und häufig unter normalen atmosphärischen Bedingungen statt. Dieser Begriff wird im Zusammenhang mit Problemen der Luftqualität in Innenräumen verwendet, die durch Haushaltsgegenstände wie Farben und Möbel verursacht werden. Dabei werden Elemente wie flüchtige organische Verbindungen freigesetzt, die Ihre Gesundheit schädigen können.
Entgasung vs. Ausgasung
Die Unterschiede liegen in ihrem Schwerpunkt und ihrer Anwendung. Während beim Ausgasen Gase aus festen Materialien in Vakuumsystemen freigesetzt werden, um Schadstoffe zu entfernen, wie es beispielsweise bei der Herstellung von Elektronik der Fall ist, werden beim Entgasen gelöste Gase aus Flüssigkeiten, nicht aus Feststoffen, entfernt. Dies verbessert dann die Qualität der Produkte, insbesondere in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie.
Sowohl das Entgasen als auch das Ausgasen sind notwendig, um die Integrität und Sicherheit der Materialien zu gewährleisten, funktionieren jedoch jeweils unter unterschiedlichen Bedingungen.
Warum es ein Problem ist
Es gibt mehrere Gründe, warum Ausgasungen in Ihren Vakuumkammern ein großes Problem darstellen:
Kontamination
Die ungewollte Freisetzung von Gasen und anderen flüchtigen Substanzen führt zur Verunreinigung von Vakuumumgebungen. Dies kann die Leistung empfindlicher Geräte beeinträchtigen. Dies kann für die Halbleiterherstellung, Optik oder Weltraumsimulation eine Herausforderung darstellen.
Druckänderungen
Abgesehen von unangenehmen Verunreinigungen führt Ausgasen auch dazu, dass der Druck in der Vakuumkammer steigt. Dies kann die Funktion Ihrer Instrumente und Geräte beeinträchtigen, die auf bestimmte Druckbereiche angewiesen sind.
Vakuumdegradation
Da durch das Ausgasen auch weitere Gase in die Kammer gelangen können, wird die Reinheit des Vakuums verringert. Dies beeinträchtigt die Effizienz von Prozessen, die auf ein hochwertiges Vakuum angewiesen sind, wie etwa die Herstellung von Halbleitern und die Elektronenmikroskopie. Ausgasende Gase können außerdem zum falschen Zeitpunkt mit anderen Materialien in der Kammer interagieren, was zu chemischen Reaktionen und anderen unerwünschten Nebenwirkungen führt.
Quellen der Ausgasung
Es gibt vier Hauptursachen für dieses Phänomen:
- Verdampfung: Materiemoleküle lösen sich von ihrer Oberfläche.
- Desorption: Durch Hitze, Elektrizität oder optimale Stimulation werden bereits an der Oberfläche absorbierte Gasmoleküle freigesetzt.
- Diffusion: Aus den meisten Teilen des Materials werden gasförmige Moleküle freigesetzt.
- Permeation: Luftatome gelangen von außerhalb der Vakuumkammer in diese.
Bewährte Methoden zur Reduzierung der Ausgasung
Glücklicherweise gibt es Möglichkeiten, die Ausgasung und ihre negativen Auswirkungen zu reduzieren. Sehen wir uns diese Ansätze anhand dieser Tabelle an:
| Ansatz | Material | Anwendung | Nicht wirksam bei: | Vakuumniveau | Dauer |
| Aktive Beschichtung | Hafnium, Zirkonium, Titan, Palladium, Vanadium und Kombinationen | H2, H2O, CO, O2, N2 und kleine Räume | Kohlenwasserstoffe, Inertgase und Dauerbetrieb | Reduzierung der Ausgasung auf <10−13 ohne Backen | Basierend auf der Größe |
| Heißluftbacken | Luft | H2, CO, CO2, CH4, Edelstahl und Aluminium | Cadmiumbeschichtung, Kunststoff und temperaturempfindliche Bauteile | Reduziert die Ausgasung von H2 auf <10−14 | Zwei bis 400 Stunden |
| Blasen | Luft, Stickstoff oder anderes trockenes Inertgas | Grobe und feine Verunreinigungen sowie lose gebundene Schwermoleküle | Fett | < 30 Minuten | |
| Chemische Behandlung | H2O, HCl, HNO3 oder HF | Raue Oberflächen | Um eine Größenordnung geringere Ausgasungsrate | < 30 Minuten | |
| Glimmentladung | Ar/5-10%O2, Ar, O2, N2 und H2 | C- oder O-basierte Moleküle, große Oberflächen und Rekonditionierung nach atmosphärischer Einwirkung | Riesige Komponenten | Reduziert die Ausgasungsrate um das 13-fache | Etwa zwei Stunden |
| Passive Beschichtung | Si, TiN, BN, Al2O3 und ZrO3 | H2 aus Metallen, CO, CO2 und H2O | Reduzierung der H2-Ausgasung um das 0,1- bis 100-fache | Basierend auf der Größe | |
| Reaktives Gas | O2 oder NO zur Oxidation und H2 oder NH3 zur Reduktion | Kohlenwasserstoffe | Kann unerwünschte Oxide bilden | Reduzierung der Ausgasungsrate um 50 Prozent | 30 Minuten bis zwei Stunden |
| Vakuumbacken | H2O, Metalle und UHV | Temperaturempfindliche Bauteile | Reduzierung der H2-Ausgasung auf <10 bis 14 | Zwei bis 400 Stunden | |
| Dampfentfetten | Erhitztes Lösungsmittel | Grobe und feine Verunreinigungen sowie lose gebundene Schwermoleküle | Unzugängliche und große Gebiete | Um ein Vielfaches geringeres Ausgasen | Weniger als eine Stunde |
| Waschen | Heißes Wasser oder Lösungsmittel und Reinigungsmittel | Grobe oder feine Verunreinigungen | Fett | Drücke >10-3mbar | Weniger als 30 Minuten |
Abschluss
Wenn Sie möchten, dass Ihre Industrie reibungslos weiterläuft, ist Ausgasen nichts, was Sie erleben möchten. Es handelt sich um die unerwünschte und störende Freisetzung von Gasen, die hauptsächlich Verunreinigungen in Ihre Vakuumkammer einbringen können. Es gibt jedoch Methoden, mit denen Sie dieses Problem lösen können, wie z. B. Waschen, chemische Behandlung und Glimmentladung, um nur einige zu nennen.
Eine weitere effektive Methode zur Lösung dieses Problems ist die Verwendung von Vakuumplasma-Behandlungssystemen, wie denen von KeyLink. Die hochmodernen Geräte der Marke beseitigen nicht nur Verunreinigungen, sondern wirken auch auf die Oberflächenaktivierung, Oberflächenätzung und Verbesserung der Benetzbarkeit hin. Erfahren Sie mehr wie Sie diese Technologie erwerben können indem Sie sich noch heute mit ihrem Team in Verbindung setzen.
