带有形状记忆合金弹簧的吸气剂泵的制作方法

本实用新型是一种带有形状记忆合金的吸气剂泵，属于真空获得技术领域。

背景技术：

现有技术中，许多如电子显微镜的科研仪器或系统，需要在超高真空条件下才能正常工作。为达到超高真空，需要使用旋片泵、涡旋干式泵、涡轮分子泵、吸气剂泵、溅射离子泵、钛升华泵、低温冷凝泵中的一种或几种串联或并联后组合使用。

吸气剂泵一般由非蒸散型多孔吸气材料和加热结构组成。非蒸散型多孔吸气材料一般由钛、锆、铪、钽、钇、铌、钼、钒、锰、铁、镍、钴、铝、稀土等金属中选择一种或多种或他们的合金制成。为尽可能的扩大吸气材料与气体接触的表面积，一般将这些吸气金属或合金制成粉末，然后通过压制或烧结成型使用。这些材料接触空气后，表面立即被空气中的氧气钝化，形成致密的钝化层，阻止活性气体继续与吸气材料反应。这些多孔吸气材料在真空中通过外置的或内置的结构加热时，随着温度的升高，吸气合金颗粒表面钝化层中的氧逐渐向颗粒内部扩散，暴露出活性表面。活性气体分子碰撞到活性金属表面被化学吸附。如果有足够的温度，化学吸附的气体将被解离并向吸气金属体积内部扩散。工作一段时间后，可以在真空中再次加热，进行吸气剂泵的再生以排出内部吸收的氢气并使表面的杂质向内部扩散。

吸气剂泵的多孔吸气材料一般是由吸气合金粉末压制烧结而成的薄片，然后将多片薄片以合适的紧固力装配固定在一起。紧固力不能太小，以防这些薄片移动而互相摩擦产生松散颗粒。由于这些薄片是多孔烧结体，其强度有限，因此在装配紧固时也不能采用较大的紧固力，以防这些薄片碎裂。另外，吸气剂泵在寿命期间需要反复加热，吸气剂泵中心紧固部分的多孔吸气材料在多次受热膨胀再冷却时所造成的疲劳应力的作用下很容易破碎，或者产生松散颗粒。这些松散颗粒是需要避免的，在某些应用场合也是十分有害的。

为解决多孔吸气材料的紧固问题，中国专利95197522中公开了一种方法，就是在多孔吸气材料的中央镶嵌一个致密金属的轴套。这样紧固这些薄片时，多孔吸气材料不受力从而可以避免这些缺陷。但是，这种方法制造的多孔吸气材料工艺复杂，不利于批量生产。并且轴套部分的台阶会造成吸气粉末压制时的压缩比不一致从而产生应力开裂的风险。

并且普通的弹簧钢制成的弹簧也无法应用吸气剂泵。一方面，这些弹簧钢需要热处理才能具有良好的弹性，而热处理会造成弹簧的沾污使其在真空中成为放气源，从而影响吸气剂泵所能获得的极限真空。另一方面，吸气剂泵激活或者再生时，需要500℃，甚至900℃的高温。在这种温度下，普通弹簧钢会退火而失去弹性。

技术实现要素：

本实用新型提出的是一种带有形状记忆合金的吸气剂泵，其目的在于解决吸气剂泵的紧固困难、避免吸气剂泵中心紧固部分的多孔吸气材料在多次受热膨胀再冷却时产生松散颗粒的现象。

本实用新型的技术解决方案：

带有形状记忆合金弹簧的吸气剂泵，包括加热及固定组件1、金属垫片2、带孔的多孔吸气材料3、底座4、形状记忆合金弹簧5；其中，多个带孔的多孔吸气材料3通过金属垫片2分隔开，串在加热及固定组件1上，通过形状记忆合金弹簧5和螺母固定，加热及固定组件1固定在底座4上。

本实用新型的有益效果：

1）形状记忆合金制成的弹簧放气速率明显小于传统弹簧钢的放气速率，有利于吸气剂泵获得更高的极限真空。

2）避免传统弹簧钢在吸气剂泵反复再生激活时因退火而失去弹性的现象。

3）直接使用带孔的多孔吸气材料，简化了多孔吸气材料的加工步骤。

附图说明

附图1是带有形状记忆合金的吸气剂泵的结构示意图。

附图中1是加热及固定组件、2是金属垫片、3是多孔吸气材料、4是底座、5是形状记忆合金弹簧。

具体实施方式

带有形状记忆合金弹簧的吸气剂泵，包括加热及固定组件1、金属垫片2、带孔的多孔吸气材料3、底座4、形状记忆合金弹簧5；其中，多个带孔的多孔吸气材料3通过金属垫片2分隔开，串在加热及固定组件1上，通过形状记忆合金弹簧5和螺母固定，加热及固定组件1固定在底座4上。

所述加热及固定组件1包括中空的金属杆和涂覆有绝缘材料的加热丝，加热丝位于金属杆内部。

所述多孔吸气材料3为由40%重量的锆粉、60%重量的锆钒铁合金粉混合均匀后，用模具压制成的内径为6mm、外径为25mm，高度为1.5mm的圆片，制得的圆片在真空炉中烧结牢固。

所述形状记忆合金弹簧5可以是任何形状记忆合金，优选的是高温形状记忆合金，如锆铜。

所述垫片（2）为金属垫片。

所述形状记忆合金弹簧（5）为螺旋形或碟形。

根据需要，可以在中空的金属杆中装入涂覆有绝缘材料的加热丝放入真空系统中进行加热，或者将上述装置焊接或通过可拆卸法兰连接到一个真空管道上，然后将真空管道加热，从而通过辐射热加热吸气剂泵。形状记忆合金受热，其温度超过相变点后，就开始变形，从而失去对多孔吸气材料的紧固力，多孔吸气材料可以膨胀。当加热结束冷却时，当温度低于相变点，形状记忆合金又恢复弹性，重新紧固多孔吸气材料。形状记忆合金所制成的弹簧，优选的是锆铜高温形状记忆合金以避免因环境温度上升所引起的误动作，其形状可以是螺旋形、碟形或其他任何形状。

下面结合附图对本实用新型技术方案做进一步说明。

对照附图1，带有形状记忆合金的吸气剂泵，由形状记忆合金制成的弹簧、多孔吸气材料以及必要的固定结构件组成。多个多孔吸气材料的薄片串在一个中空的金属杆上，彼此以金属垫片分隔开，再用一形状记忆合金制成的弹簧和螺母进行紧固。

实施例1

图1中3是多孔吸气材料，由40%重量的锆粉、60%重量的锆钒铁合金粉混合均匀后，用模具压制成内径为6mm，外径为25mm，高度为1.5mm的圆片。将这些圆片在真空炉中烧结牢固。将这些吸气材料和金属垫片（图中2）通过金属零件组成的加热及固定组件（图中1）、一个由锆铜高温形状记忆合金制成的弹簧（图中5）固定在一个“几”字形的底座（图中4）上。这个吸气剂泵可以直接安装在真空系统内部或者安装在电极法兰上使用。

从实施例1 可以看出本发明可以直接使用带孔的多孔吸气材料，不用将多孔吸气材料烧结到轴套上，简化了多孔吸气材料的加工步骤，避免了带轴套的多孔吸气材料由于压缩比的不一致而容易出现的裂纹，提高了吸气剂泵的可靠性。同时也解决了普通弹簧由于放气速率大、吸气剂泵激活或再生时容易退火失去弹性的问题。