ОЧИСТКА КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Загрязнения, имеющиеся в конструкционных материалах,, можно разделить на пять категорий [1].
1. Загрязнения из окружающей среды — пыль, нити, копоть из воздуха; с пола, мебели, одежды, со стен и т. п.
2. Растворимые в воде электролиты (например, минеральные соли) и неэлектролиты (различные органические вещества).
3. Нерастворимые в воде органические вещества — масла, смазочные материалы, эмульсии.
4. Нерастворимые химические вещества — окислы, силикаты, сульфиды и другие подобные им соединения. Как правило, они прочно соединены с поверхностью.
5. Газовые загрязнения.
В трубах и металлических сетках, используемых для изготовления тепловых труб, имеются все виды загрязнений. Наличие загрязнений на поверхности фитиля и корпуса трубы приводит к образованию нежелательных примесей в жидких металлах, а для низкотемпературных тепловых труб загрязнения могут создавать несмачивание поверхностей, засорять капилляры механическими примесями и продуктами коррозии.
В основу технологических процессов очистки конструкционных материалов при изготовлении тепловых труб могут быть положены технологические решения, принятые в электронной технике [4].
Одним из наиболее ответственных процессов является очистка мелкопористых материалов (в частности, сеток), необходимых при изготовлении фитилей. Сетки в процессе машинного прядения сильно загрязняются машинным маслом. Наиболее эффективный метод очистки от механических примесей и смолистых веществ, прочно сцепленных с поверхностью металла, — ультразвуковая очистка. При большом количестве капиллярных каналов хорошая очистка возможна лишь при наличии нормально действующих сил в этих каналах. Такие силы и возникают в момент захлопывания кавитационных пузырьков под воздействием ультразвуковых колебаний на моющую жидкость. Механизм этого воздействия на очищаемые детали заключается в разрушении пленки загрязнений, в проникновении интенсивно колеблющихся пузырьков в поры и зазоры между твердой поверхностью металла и пленкой загрязнений [5]. На границе жидкость — твердое тело возникают большие ускорения, способствующие отрыву частиц загрязнений от очищаемой поверхности. Большие ускорения частиц среды являются результатом действия больших переменных давлений,, диффузии моечного раствора в поры и микротрещины, возникающие на поверхности пленки загрязнений. Известно, что ультразвуковые колебания в жидкости вызывают несколько эффектов, влияние которых на качество очистки различно. Качество очистки главным образом определяется действием ультразвуковой кавитации. При прочих равных условиях жидкости с минимальным отношением G/p дают наибольший эффект. В качестве моечных жидкостей во избежание коррозионных процессов удобно использовать органические растворители. Из таких моющих жидкостей, как этанол, ацетон, бензол, наименьшее время отмывки имеет место при использовании этанола.
Коротко остановимся на обезгаживании материалов. Если из трубы не удалить газы до ее заправки теплоносителем и герметизации, то в изготовленной высокотемпературной тепловой трубе газы, выделяясь, создадут неизотермическую зону. Оставшийся кислород способен интенсифицировать процессы коррозии в тепловых трубах, где теплоносителем является щелочной металл.
Для низкотемпературных тепловых труб проблема удаления газов не столь серьезна, однако для многих низкотемпературных теплоносителей содержание определенных газов нежелательно из соображений интенсификации коррозионных процессов и др. Дегазация металлов осуществляется посредством нагрева в вакууме до температур, близких к рабочим или выше их, но, как правило, не ниже 400° С. В литературе [6—9] рассматриваются различные источники газовых загрязнений конструкционных материалов и влияние газов на свойства материалов. Взаимодействие газов с металлами может носить разнообразный характер. Например, для водорода [13] характерны поверхностная физическая адсорбция, активированная абсорбция и хемосорбция, диффузия, растворение и химическое взаимодействие с образованием химических соединений. Водород — самый подвижный из всех газов, количество ¦его в металле может меняться при каждой технологической операции, которой он подвергается. Основными видами газовых загрязнений таких материалов, как нержавеющая сталь и никель, являются водород, азот, кислород, окислы углерода. Анализ удаляемых газов проводится масс-спектрометром. Температурный режим обезгаживания подбирают исходя из допустимых для материала температур. Опыты показывают, например, что при температуре выше 600° С наблюдается диффузионное сваривание никеля, что не всегда желательно, так как при этом никелевая сетка теряет эластичность. Время и степень удаления газов сильно зависят от уровня температур и глубины вакуума. В каждом конкретном случае о степени дегазации конструкционных материалов можно судить по глубине вакуума, измеренного в тепловой трубе в стационарных условиях. Время удаления таких газов, как водород, окиси углерода и азота с поверхности нержавеющей стали и никеля в вакууме 0,133 Па при температуре 450—500° С, например, не превышает 40 мин. Следует отметить трудности обезгаживания алюминия, так как он обычно содержит большое количество газов, а также может содержать водяные пары.
