Vakum sistemlerinde malzeme seçimi yalnız mekanik dayanımla yapılmaz. Malzemenin outgassing davranışı, gaz geçirgenliği, sıcaklık dayanımı, kimyasal uyumluluğu ve temizlenebilirliği de sistemin ulaşabileceği basıncı ve proses kalitesini etkileyebilir.

Konunun genel çerçevesi için vakum teknolojisinin ne olduğu ve nerelerde kullanıldığı sayfasına bakabilirsiniz.

Vakum malzemesinde hangi özellikler önemlidir?

Uygulamaya göre şu özellikler önem kazanabilir:

+ Düşük outgassing
+ Düşük gaz geçirgenliği
+ Yeterli mekanik dayanım
+ Proses gazlarına karşı kimyasal direnç
+ Uygun sıcaklık dayanımı
+ Temizlenebilir yüzey
+ Gerekirse bake-out işlemine uygunluk

Özellikle yüksek vakumda sistem içerisindeki malzemeler bizzat gaz kaynağı haline gelebilir.

Paslanmaz çelik neden çok kullanılır?

Paslanmaz çelik, vakum hazneleri ve borulamada en yaygın kullanılan malzemelerden biridir.

Özellikle uygun kalite ve yüzey işlemiyle:

+ Yüksek mekanik dayanım
+ İyi korozyon direnci
+ Kaynak yapılabilirlik
+ Temizlenebilir yüzey

sağlayabilir.

304 ve 316L gibi paslanmaz çelik kaliteleri birçok endüstriyel ve yüksek vakum sisteminde görülür; ancak proses kimyası ve sıcaklık şartları yine kontrol edilmelidir.

Alüminyum vakum sistemlerinde kullanılır mı?

Evet. Alüminyum düşük yoğunluğu ve iyi işlenebilirliği nedeniyle bazı vakum hazneleri, pompalar ve ekipmanlarda kullanılır.

Avantajları arasında:

+ Düşük ağırlık
+ Kolay işlenebilirlik
+ İyi ısıl iletkenlik

bulunabilir.

Ancak alaşım seçimi, yüzey durumu ve proses kimyası uygulamaya göre değerlendirilmelidir.

Bakır, nikel ve titanyum nerelerde kullanılır?

Bakır; yüksek ısıl ve elektriksel iletkenliği nedeniyle elektrik geçişleri, ısı transferi ve bazı conta uygulamalarında kullanılabilir.

Nikel ve nikel alaşımları daha zor kimyasal veya sıcaklık şartlarında tercih edilebilir.

Titanyum ise düşük yoğunluk, dayanım ve özel proses uyumluluğunun önemli olduğu bazı sistemlerde kullanılır.

Malzeme seçimi pompalanan gazla doğrudan ilişkili olduğundan, vakum pompası seçim kriterlerinde de proses gazı özellikle dikkate alınmalıdır.

Seramikler neden kullanılır?

Alümina ve benzeri teknik seramikler:

+ Elektriksel yalıtım
+ Sıcaklık dayanımı
+ Kimyasal kararlılık
+ Düşük gaz salımı

gereken uygulamalarda kullanılabilir.

Özellikle vakum elektrik geçişleri, sensörler ve yüksek voltajlı ölçüm sistemlerinde seramik parçalar yaygındır.

Vakum sensörlerinin kendi iç malzemeleri için vakum sensörlerinde kullanılan malzemeler sayfası da doğrudan ilişkilidir.

Cam vakum sistemlerinde kullanılır mı?

Evet. Borosilikat cam gibi bazı cam türleri laboratuvar vakum sistemlerinde, gözlem bölümlerinde ve özel haznelerde kullanılabilir.

Cam:

+ Elektriksel yalıtım
+ Kimyasal direnç
+ Optik gözlem imkânı

sağlayabilir.

Ancak mekanik darbe ve dış atmosfer basıncının oluşturduğu yük dikkate alınmalıdır.

Plastik ve polimer kullanılabilir mi?

Evet, fakat polimerler özellikle yüksek vakumda dikkatli seçilmelidir.

PTFE, PEEK ve bazı mühendislik polimerleri uygun uygulamalarda kullanılabilir.

Fakat polimerlerde:

+ Outgassing
+ Gaz geçirgenliği
+ Sıcaklık sınırı
+ Solvent ve proses gazı uyumluluğu

metal malzemelere göre daha kritik olabilir.

Bu etkilerin vakum kalitesini nasıl değiştirdiği vakum seviyesi, artık gaz ve outgassing konusunda daha ayrıntılı görülebilir.

Vakum contalarında hangi malzemeler kullanılır?

Vakum sistemlerinde elastomer contalar yaygın olarak kullanılır.

Uygulamaya göre:

+ FKM tipi elastomerler
+ EPDM
+ NBR
+ Özel proses elastomerleri

kullanılabilir.

Ancak hiçbir elastomer her gaz, sıcaklık ve vakum seviyesi için uygun değildir.

Yüksek ve ultra yüksek vakum sistemlerinde elastomer yerine bakır gibi metal contalar tercih edilebilir.

Elastomer conta neden yüksek vakumda sınırlayıcı olabilir?

Elastomerler metal contalara göre daha fazla gaz geçirgenliğine ve outgassing davranışına sahip olabilir.

Bu nedenle sistem çok düşük basınca inmeye çalıştığında conta malzemesi toplam gaz yükünün önemli bir parçası haline gelebilir.

Bu, “iyi conta-kötü conta” meselesinden çok uygulamaya uygun conta seçimi konusudur.

Vakum yağı da bir sistem malzemesi sayılır mı?

Pratik olarak evet; yağlı pompa kullanılan sistemlerde pompa sıvısı prosesle etkileşebilen önemli bir malzemedir.

Yağın:

+ Buhar basıncı
+ Kimyasal kararlılığı
+ Proses gazıyla uyumu

vakum kalitesini etkileyebilir.

Bu nedenle vakum pompası yağı seçimi de malzeme uyumluluğunun bir parçasıdır.

Outgassing neden önemlidir?

Vakum altında malzeme yüzeylerinde tutulan veya malzeme içerisine geçmiş gazlar serbest kalabilir.

Buna outgassing denir.

Kaynaklar arasında:

+ Nem
+ Plastik ve elastomerler
+ Yağ ve gres
+ Yapıştırıcılar
+ Yüzey kirleri

bulunabilir.

Bu gaz yükü pompa çalışmaya devam ettiği halde sistemin daha düşük basınca inmesini zorlaştırabilir.

Bake-out malzeme seçimini neden etkiler?

Bazı yüksek vakum sistemlerinde yüzeylerden su ve uçucu maddeleri uzaklaştırmak için sistem kontrollü şekilde ısıtılır.

Bu işlem bake-out olarak adlandırılır.

Bu nedenle:

+ Conta
+ Sensör
+ Kablo
+ Yapıştırıcı
+ Pencere

gibi bütün bileşenlerin uygulanacak sıcaklığa dayanması gerekir.

Vakum malzemelerinde temizlik neden önemlidir?

Doğru malzemenin kirli kullanılması da vakum performansını bozabilir.

Yağ, parmak izi, işleme sıvısı, nem veya temizlik kimyasalı kalıntıları yüzeyden gaz salabilir.

Özellikle yüksek vakum sistemlerinde malzeme kadar:

+ Yüzey temizliği
+ Montaj yöntemi
+ Kullanılan yağ ve gres
+ Depolama şartları

da önemlidir.

Kimyasal uyumluluk neden kontrol edilmelidir?

Vakum sistemi yalnız hava pompalamayabilir.

Proses içerisinde korozif, oksitleyici, solvent içeren veya reaktif gazlar varsa conta, boru, pompa ve sensör malzemeleri birlikte değerlendirilmelidir.

Yanlış malzeme:

+ Şişebilir
+ Sertleşebilir
+ Korozyona uğrayabilir
+ Sızdırmazlığını kaybedebilir

ve vakum sisteminde kaçak oluşturabilir.

Bu nedenle güvenlik tarafı da vakum sistemlerinde güvenlik önlemleri ile birlikte değerlendirilmelidir.

Hangi sektörde hangi malzeme tercih edilir?

Malzeme seçimi sektöre göre de değişebilir.

Semiconductor ve yüksek vakum → düşük outgassing ve yüksek temizlik

Kimyasal proses → kimyasal uyumluluk

Gıda ve ilaç → temizlenebilirlik ve proses uygunluğu

Vakum fırını → sıcaklık dayanımı

Makine otomasyonu → mekanik dayanım, maliyet ve servis kolaylığı

Vakumun kullanıldığı sektörlerin genel dağılımını vakum teknolojisini kullanan endüstriler sayfasında görebilirsiniz.

Vakum malzemelerinde yeni eğilimler

Yeni vakum sistemlerinde amaç yalnız daha düşük basınca ulaşmak değildir.

Aynı zamanda:

+ Daha düşük outgassing
+ Daha uzun conta ömrü
+ Daha temiz proses
+ Daha az bakım
+ Daha iyi kimyasal dayanım

hedeflenmektedir.

Bu konu vakum teknolojisindeki yeniliklerle de bağlantılıdır.

Vakum malzemesi seçerken kısa kontrol listesi

1. Hedef mutlak basıncı belirleyin.
2. Proses gazını belirleyin.
3. Maksimum ve minimum sıcaklığı kontrol edin.
4. Outgassing ve permeasyon ihtiyacını değerlendirin.
5. Conta malzemesini prosesle eşleştirin.
6. Bake-out yapılacaksa bütün bileşenleri sıcaklığa göre seçin.
7. Temizlik ve yüzey şartlarını dikkate alın.

Özetle:

Vakum sisteminde iyi malzeme, en pahalı veya en dayanıklı malzeme değil; hedef basınç ve proses şartlarına uygun malzemedir.

---

İlgili vakum teknolojisi konuları

Vakum teknolojisi nedir? | Vakum kullanan endüstriler | Teknolojik yenilikler | Vakum güvenliği

Vakum seviyesi ve artık gazlar | Vakum pompası yağları | Vakum sensörü malzemeleri

Ana bölümler:
Vakum sensörleri | Vakum pompaları | Vakum SSS

Vakum malzemesi seçimi; hedef basınç, proses gazı, sıcaklık, outgassing, permeasyon ve temizlik gereksinimlerinin birlikte değerlendirilmesini gerektirir.

Bu yazıyı Otomasyon AVM'yi kaynak göstererek paylaşabilirsiniz.