真空工藝 | 表面凈化處理的基本方法:金屬化合物的分解與還原

真空基礎 admin 未知

  化合物的分解與還原在真空技術中有重要意義。例如:

  許多金屬材料表面都或多或少存在一層氧化膜,在真空氣氛中氧化物的分解將成為一種氣體來源,金屬材料的表面氧化物因結構比本體疏松,往往成為氣體在真空系統中的儲庫;

  吸氣劑材料可以與某些氣體發生化學反應并以化合物的形式吸氣,因而所形成的化合物的分解壓力可能是真空系統極限壓力的限制因素;

  真空泵油熱分解形成的低分子量碳氫化物蒸汽也將影響真空系統的極限真空度;

  某些高分解壓力的污染物亦是影響系統真空度和氣氛的不利因素等等。金屬材料經燒氫處理可還原其表面氧化物達到凈化表面的目的。

  金屬氧化物的分解問題在真空技術中是比較重要的,令M代表任意金屬,其氧化物分解反應的通式可寫成式(1-2):

金屬化合物的分解與還原

  式中ni 為參與反應物質的克分子數。

  在多相化學分解反應中,整個反應體系中只有一種組分是氣體,在平衡時這種氣體產物的壓力稱為分解壓力。質量作用定律指出,在化學平衡時,化學反應中各物質的分壓(或濃度)是彼此相聯系的,因而某一物質的分壓(或濃度)發生變化后,其余物質的分壓(或濃度)也要相應地發生變化。根據化學反應的質量作用定律,在式(1-2)所示的多相化學反應中,平衡常數可以用反應體系中氣體組元的分壓力(即分解壓力)來表示,即式(1-3):

金屬化合物的分解與還原

  由于只與溫度有關,因此分解壓力也只與溫度有關。

  分解壓力是衡量化合物穩定性的標志,當環境氧氣的分壓力小于分解壓力時,金屬氧化物分解。金屬氧化物處于某些還原性氣體中時,則會發生氧化物的還原反應。在真空技術中最重要的還原性氣體是氫氣和一氧化碳。真空規和電真空器件中電極材料的燒氫處理,實質上就是還原處理過程,用氫氣還原金屬氧化物的反應通式(1-4)為:

金屬化合物的分解與還原