Materiales para uso en vacío

• Los aceros inoxidables austeníticos son la opción más común para sistemas de alto vacío y ultra alto vacío . No todas las aleaciones son adecuadas; por ejemplo, el acero 303, de fácil mecanizado, contiene azufre , que tiende a desprender gases. Generalmente se eligen aleaciones con buena soldabilidad mediante soldadura por arco de argón .
  • El acero inoxidable 304 es una opción común en el mundo del acero inoxidable.
  • El acero inoxidable 304L , una variante con bajo contenido de carbono del acero 304, se utiliza para sistemas de ultra alto vacío.
  • El acero inoxidable 316L es un acero inoxidable con bajo contenido de carbono y baja magnetización, utilizado en tecnologías de aceleradores.
  • El acero inoxidable 347 no admite un pulido intenso.
  • El acero inoxidable 321 se elige cuando se necesita una baja permeabilidad magnética .
• ^El acero dulce puede utilizarse para vacíos moderados superiores a 1 × 10⁻⁶ torrs (1,3 × 10⁻⁷ kPa) . La desgasificación puede reducirse mediante un recubrimiento adecuado (por ejemplo ^, de níquel) . Presenta una alta permeabilidad al hidrógeno y tendencia a la oxidación. Para su uso, debe desgasificarse completamente al vacío. 
• El aluminio y sus aleaciones son otra clase de materiales de uso frecuente. Son fáciles de mecanizar y tienen baja desgasificación, a menos que las aleaciones contengan mayores proporciones de zinc . Las piezas no deben anodizarse , ya que la capa de óxido atrapa (y luego desgasifica) vapor de agua. La anodización también hace que la superficie sea no conductora, por lo que se cargará en sistemas electrostáticos . El mejor tratamiento es el alocromado , que sella la superficie, la endurece y la hace conductora. Su tasa de desgasificación es considerablemente menor que la del aluminio sin tratar. El aluminio y sus aleaciones tienen baja resistencia a altas temperaturas, se deforman al soldarse y las que contienen cobre son difíciles de soldar. Los anillos de alambre de aluminio se pueden usar como juntas económicas en sellos desmontables. El aluminio tiene alta conductividad térmica, buena resistencia a la corrosión y baja solubilidad de hidrógeno. La pérdida de resistencia a altas temperaturas limita su uso en aplicaciones horneables, pero el aluminio es ventajoso para sistemas de gran tamaño debido a su menor peso y menor costo que el acero inoxidable. El uso del aluminio está limitado por las dificultades en su soldadura y unión por brazing. Puede utilizarse para ventanas de rayos X. ^{[ 2 ]}
• El bronce de aluminio es un material que se ve y se mecaniza de forma similar al latón . No es susceptible al desgaste por fricción , lo que lo hace adecuado para ajustes deslizantes contra acero inoxidable.
• El níquel se utiliza ampliamente en la tecnología de vacío, por ejemplo, como piezas mecánicas en tubos de vacío . Es relativamente económico, se puede soldar por puntos, se mecaniza fácilmente, tiene un alto punto de fusión y es resistente a muchos fluidos y atmósferas corrosivas. Su posible inconveniente es su ferromagnetismo , que restringe las aplicaciones que se verían afectadas por campos magnéticos. ^{[ 2 ]}
• Aleaciones de níquel, por ejemplo, cuproníquel ^{[ 3 ]}
• El berilio se utiliza principalmente para ventanas de rayos X.
• El cobre libre de oxígeno es ampliamente utilizado. Es fácil de mecanizar y tiene buena resistencia a la corrosión. No es adecuado para envolturas de vacío horneables debido a su tendencia a oxidarse y formar incrustaciones. Los anillos de cobre se utilizan en sellos desmontables. El cobre común no es adecuado para alto vacío, ya que es difícil desgasificarlo por completo. El cobre es insensible al hidrógeno e impermeable al hidrógeno y al helio, tiene baja sensibilidad al vapor de agua, pero es atacado por el mercurio. Su resistencia disminuye drásticamente por encima de los 200 °C (392 °F) . Su presión de vapor se vuelve significativa por encima de los 500 °C (932 °F) . ^{[ 2 ]}    
• El latón es adecuado para algunas aplicaciones. Posee buena resistencia a la corrosión. Su contenido de zinc puede causar problemas; la liberación de zinc se puede reducir mediante un recubrimiento de níquel.
• El alambre de indio se utiliza como junta en sellos desmontables.
• El hilo de oro se utiliza como junta en sellos desmontables para vacío ultraalto, así como alternativa a la soldadura de plomo-estaño para realizar conexiones eléctricas.
• El platino es un material altamente inerte químicamente, de alto costo y con baja emisión de gases.
• El zirconio es resistente a la corrosión. Tiene una baja producción de electrones secundarios , por lo que se utiliza como recubrimiento de áreas donde reducir su producción es importante. Se utiliza para ventanas de neutrones . Es costoso y escaso, por lo que sus usos son limitados. El zirconio y el hidruro de zirconio se utilizan para obtener .
• El tungsteno se utiliza frecuentemente en aplicaciones de alta temperatura, así como en filamentos para óptica electrónica/iónica. Se vuelve quebradizo debido al endurecimiento por deformación mecánica o al someterse a temperaturas muy elevadas.
• El molibdeno y el tantalio son útiles para aplicaciones de alta temperatura. ^{[ 3 ]}
• El titanio y el niobio son buenos materiales.
• En ocasiones, el uso de soldadura blanda es inevitable. Las soldaduras de estaño-plomo (Sn50Pb50, Sn60Pb40, Sn63Pb37) pueden utilizarse bajo ciertas condiciones cuando el aparato no se va a hornear y las temperaturas de funcionamiento no son elevadas (el plomo tiende a desprender gases). Una mejor opción para sistemas de vacío es la aleación eutéctica de estaño-plata, Sn95Ag5 (la aleación eutéctica Sn-Ag es en realidad 96,5-3,5); su punto de fusión de 230 °C (446 °F) permite el horneado hasta 200 °C (392 °F) . Una aleación similar 95-5, Sn95Sb5, no es adecuada, ya que el antimonio tiene una presión de vapor similar a la del plomo. Asegúrese de eliminar los residuos de fundente .    
• Las aleaciones de soldadura fuerte se utilizan para unir materiales mediante soldadura fuerte . Es importante elegir las aleaciones con cuidado, ya que algunos elementos tienden a desprender gases. El cadmio y el zinc son los que suelen causar más problemas. La plata, un componente común de las aleaciones de soldadura fuerte, puede ser problemática a temperaturas elevadas y presiones bajas. Se recomienda una aleación eutéctica de plata y cobre, como por ejemplo Cusil. Una alternativa superior es una aleación de cobre, plata y estaño llamada Cusiltin. Las aleaciones de cobre, plata y fósforo, como Sil-Fos, también son adecuadas. ^{[ 3 ]}

• Algunos fluoropolímeros , como el fluoruro de polivinilideno , son aptos para su uso en vacío. Presentan baja desgasificación y toleran temperaturas elevadas.
  • El politetrafluoroetileno ( PTFE o teflón) se usa comúnmente en sistemas de vacío. Es autolubricante, un buen aislante eléctrico, tolera temperaturas bastante altas y tiene baja emisión de gases. No es adecuado como barrera entre el vacío y la atmósfera, ya que es algo permeable a los gases. El uso de aislantes cerámicos es superior al uso de PTFE cuando sea posible. ^{[ 3 ]}
• El polietileno es utilizable, pero requiere una desgasificación completa. Nalgene puede utilizarse como una alternativa más económica para las campanas de vidrio .
• La poliimida Vespel es muy cara, pero se mecaniza bien, tiene buenas propiedades aislantes eléctricas y es compatible con el vacío ultraalto.
• A pesar de su alta tasa de desgasificación, el PVC puede utilizarse en aplicaciones limitadas para tuberías de vacío de baja resistencia.
• El nailon es autolubricante, pero tiene una alta tasa de desgasificación y una alta afinidad por el agua.
• Los acrílicos tienen una alta tasa de desgasificación y una alta afinidad por el agua.
• Los policarbonatos y el poliestireno son buenos aislantes eléctricos con una desgasificación moderada.
• El PEEK (polieteretercetona) tiene valores de desgasificación relativamente bajos (0,31 % de pérdida de masa total (TML), 0,00 % de material volátil condensable recolectado (CVCM), 0,06 % de vapor de agua recuperado (WVR)).
• Kapton es un tipo de película de poliimida con muy baja emisión de gases. Se desaconseja el uso de Kapton si se puede utilizar una alternativa cerámica. ^{[ 3 ]}
• Algunos elastómeros poseen propiedades de vacío suficientes para ser empleados en juntas tóricas de vacío:
  • Caucho de nitrilo ( NBR ), comúnmente utilizado para sellos de vacío desmontables (solo apto para hornear hasta 100  °C).
  • El FKM (FPM) ( Viton ) se utiliza para juntas de vacío desmontables. Es más adecuado para presiones bajas que el caucho de nitrilo y es químicamente mucho más inerte . Se puede hornear hasta 200  °C.
  • Los FFKM ( FFPM ) presentan una desgasificación muy baja, similar a la del PTFE, y soportan temperaturas de horneado de hasta 300  °C, siendo químicamente uno de los elastómeros de sellado más inertes .

• El vidrio de borosilicato se usa a menudo para ensamblajes pequeños y para ventanas. Se puede mecanizar y unir fácilmente. Los vidrios se pueden unir con metales .
• Las cerámicas de porcelana y alúmina , cuando están completamente vitrificadas y, por lo tanto, no porosas, son excelentes aislantes que se pueden utilizar hasta 1500  °C. Algunas cerámicas se pueden mecanizar. Las cerámicas se pueden unir con metales .
• Macor es una cerámica mecanizable que constituye una excelente alternativa a la alúmina, ya que el proceso de cocción de esta última puede alterar sus dimensiones y tolerancias.

La lubricación de las piezas móviles es un problema para el vacío. Muchos lubricantes tienen tasas de desgasificación inaceptables, ^{[ 5 ]} otros (por ejemplo, el grafito ) pierden propiedades lubricantes.

• Las grasas para aspiradoras son grasas con baja emisión de gases.
  • La grasa Ramsay es una antigua composición de cera de parafina, vaselina y caucho natural, utilizable hasta aproximadamente 25  °C, para vacíos bajos de hasta aproximadamente 1  Pa.
  • Krytox es una grasa para vacío a base de fluoréter, útil desde -75 °C hasta más de 350  °C, no inflamable incluso en oxígeno líquido y altamente resistente a la radiación ionizante .
  • Grasas de éter de polifenilo
  • Torrlube , una marca que engloba una gama de aceites lubricantes basados ​​en perfluoropoliéteres . ^{[ 6 ]}
• Los lubricantes secos pueden incorporarse a los plásticos como rellenos, como componente de metales sinterizados o depositarse sobre superficies metálicas, cerámicas y plásticas.
  • El disulfuro de molibdeno es un lubricante seco que se puede utilizar al vacío.
  • El disulfuro de tungsteno es otro lubricante seco utilizable en vacío. Puede utilizarse a temperaturas más elevadas que el MoS₂ _. El disulfuro de tungsteno solía ser considerablemente más caro, pero los precios del disulfuro de molibdeno han aumentado hasta alcanzar un rango comparable. ^{[ 7 ]} Utilizable desde −188 hasta +1316  °C en vacío, y desde −273 hasta +650  °C en atmósfera normal. ^{[ 8 ]}
  • El nitruro de boro hexagonal es un lubricante seco similar al grafito que se utiliza en vehículos espaciales.

• Torr-Seal, o su equivalente genérico Hysol-1C (marca estadounidense) o Loctite 9492 (marca europea), es una resina epoxi con endurecedor para uso en vacío. Comienza a degradarse a altas temperaturas, pero por lo demás es muy estable y emite muy pocos gases. También existen otras resinas epoxi aptas para vacío. Para el montaje o la unión de láminas metálicas delgadas, rejillas u otras piezas pequeñas que no se espera que soporten tensión, se puede utilizar pasta de plata u oro como adhesivo. Tras fijar el material con pasta de plata, la pieza debe hornearse (a más de 200  °C) al aire durante más de 24 horas para eliminar los volátiles antes de introducirla en el vacío.
• La cera de Faraday es quizás una alternativa más económica que Torr-Seal, pero igual de eficaz. De hecho, algunas de sus propiedades físicas la hacen más favorable que las resinas epoxi. La cera de Faraday es un sólido maleable de color rojo oscuro con un bajo punto de fusión. Se pueden realizar uniones con cera de Faraday calentando las dos superficies a unir y luego presionando la cera contra las superficies calientes, de forma similar a la soldadura. Estas uniones son adecuadas hasta 10⁻⁷ ^mbar  [ ^{9 ] y} se pueden realizar entre vidrio y metal. Fue descrita por primera vez por Michael Faraday en "Manipulación química" en 1827. ^{[ 10 ]} Por peso:
  • 1 parte de cera de abejas
  • 5 partes de colofonia (resina)
  • 1 parte de rojo veneciano
• Una cera moderna destinada a uso en alto vacío es Apiezon Wax W. ^{[ 11 ]}