材料的气体渗透性(2)

2008-10-29 剑气书生 真空技术网整理

    由于渗透率与气体和材料的种类有关，而且在实际应用中常常要估算容器壁面一侧处于大气压力时的渗透速率，为此还应对大气成分有定量的了解。表2给出了标准状态下的大气成分。

表2  标准大气成份

 
成份
分子量
含  量  比  例
分  压(Pa)
%(体积)
%(重量)
N2
O2
Ar
CO2
Ne
He
CH4
N2O
Kr
H2
Xe
SO2
O3

NO2
NH3
CO
I2
28.0134
31.9988
39.948
44.00995
20.179
4.0026
16.04303
44.0128
83.80
2.01594
131.30
64.0628
47.9982


46.0055
17.03061
28.01055
253.8088
78.084
20.948
0.934
3.14×10-2
1.82×10-3
5.24×10-4
2.0×10-4
5.0×10-5
1.14×10-4
5.0×10-5
8.70×10-6
0~1×10-4
夏：0~7×10-6
冬：0~2×10-6
0~2×10-6
0~微量
0~微量
0~1×10-6
75.520
23.142
1.288
4.8×10-2
1.3×10-3
6.9×10-5
1.0×10-4
8.0×10-4
3.3×10-4
3.5×10-6
3.9×10-5
0~2×10-4
0~1×10-5
0~3×10-6
0~3×10-6
0~微量
0~微量
0~9×10-6
7.91×104
2.12×104
946.43
31.99*
1.87
5.3×10-1
2.0×10-1
5.33×10-1
1.16×10-1
5.33×10-2
8.80×10-3
0~8×10-4*
0~5×10-5*
0~1.5×10-5*
0~1.5×10-5*
0~微量
0~微量
0~8×10-6*

*随时间和地点的变动而变动

    在真空工程领域中所用的金属、玻璃、橡胶及塑料等，对气体来说或多或少都可以渗透。其渗透量随不同的气体和材料而异，而且差异较大。

    对金属来说，有些金属(如：不锈钢、铜、铝、钼等)的气体渗透系数就很小，在大多数实际应用中可以忽略不计。但对某些金属(如：铁、镍等)，氢气对它们就具有较高的渗透率。氢气对钢的渗透率随含碳量的增加而增加，所以选择低碳钢做真空室材料为好；另外有些金属对气体的渗透具有选择性，如氢气就极容易渗透过钯，氧气易透过银等。可以利用这个性质对气体进行提纯和真空检漏。

    气体对玻璃、陶瓷等的渗透，一般是以分子态的形式进行的。渗透过程和气体分子的体积及材料内部微孔大小有关。含纯二氧化硅的石英玻璃的微孔孔径约为4，其它玻璃因碱金属离子(钾、纳、钡等)填充于微孔之中，使其有效孔径变小，所以各种气体对石英玻璃的渗透性大，而对其它玻璃的渗透性就小。而氦分子的直径在各种气体分子中最小，所以氦对石英玻璃的渗透在气体一固体配偶中是最大的。

    气体对有机材料(如橡胶、塑料)的渗透过程一般是以分子态进行的。由于有机材料的微孔比较大，因此气体对有机材料的渗透能力比玻璃、金属要大的多。