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真空技术中的清洁处理

(一)概述
真空技术中的清洁处理一般指的是真空装置的结构材料、填装材料和真空零(部)件的清洁处理。去除或减少污染物将有利于获得良好真空,增加连接强度和气密性,提高产品的寿命
和可靠性。
(二)污染物的几种类型
①油脂:加工、安装和操作时沾染的润滑剂、真空油脂等;
②水滴:操作时的手汗,吹玻璃时的唾液等;
③表面氧化物:易氧化材料长期基露或放置在潮湿大气中所形成的表面氧化物;
④酸、碱、盐类物质:清洗后的残余物质、手汗、自来水中的矿物质等;
⑤空气中的尘埃及其它有机物。
(三)污染的形成及其影响
真空装置由许多不同的零件组成,它们都是经过各种机械加工完成的,如车、铣、刨、磨、锉、焊接等。这样,零件表面不可避免地会沾上许多加工油脂、汗痕、抛光膏、焊剂、金属屑、油垢等污染物。这些污染物在真空中易挥发,影响真空设备的极限真空。此外,污染物在大气压下吸附了大量的气体,在真空环境中,这些气体也要被释放出来。构成了限制真空设备极限真空的因素。为此,零件组装前必须清除掉污染物。
真空装置使用过程中,零件还会受到污染。这种污染与使用条件及真空泵有关。如真空干燥系统,经常使用后会受到蒸发出来的物质的污染;真空镀膜机的内壁会被蒸镀材料污染;
离子束刻蚀设备的内壁会被工件溅射的溅散物污染;真空中的电子枪的灯丝,由于高温蒸发会使其附近表面形成金属膜;规管灯丝在高温下蒸发,使陶瓷绝缘子上形成薄膜,破坏绝缘强度,影响测量的准确性。真空系统中的机械泵油和扩散泵油更是污染源,设备长期工作后会使设备内部形成明显的油膜。这些污染同样会影响设备的性能,应注意随时清除。
超高真空系统中,清洁处理更为重要。良好的清洁处理工艺,可以使材料放气率降低几个数量级。如不锈钢长期暴露于大气后,不进行任何处理,抽气1h后的出气率为2.7x10-1Pa·L/(s·m2),清除油污后抽气4h,可降到1.3x10-3Pa·L/(s·m2)。在250℃下烘烤15h,出气率进一步降到1.3x10-6Pa·L/(s·m2)。好的清洁处理工艺,可以提高设备的极限真空。
此外,在各类真空工艺生产中,例如电真空工艺、真空镀膜工艺、真空焊接工艺等,都十分重视真空卫生间题。在电真空工艺中,要求装配到高真空环境的零件,事先都必须小心地进行清洗处理,否则各种污染物可成为大量气体和蒸气的来源,会大大延长真空器件的排气时间,不易获得高真空;对离子管而言,这种意外的气体和蒸气来源将使管内原有气体的纯度变差,以致无法得到预期的特性。其次,污染物可使元件本身变质,例如使阴极毒化(特别是非金属阴极),在电极间引起漏电,某些部分(例如控制栅)产生不必要的次级发射等。利用各种清洗方法,使油脂、金属细屑、灰尘、表面附着物以及不需要的氧化膜和石墨膜等彻底去除,可以提高电真空器件的寿命和可靠性。在真空镀膜技术(包括玻璃镀膜技术)中,基片(衬底)表面的清洁处理也十分重要。暴露于大气中的衬底表面普遍受到污染。表面污染就其物理状态来看,可以是气体,也可以是液体或固体,它们以膜或散粒形式存在。就其化学特性来看,它可以处于离子态或共价态;可以是无机物或有机物。污染的来源有多种,而最初的污染常常是表面本身形成过程中的一部分。吸附现象、化学反应、浸析和干燥过程、机械处理以及扩散和离析过程都会使各种成分的表面污染物增加。表面在镀膜之前必须是清沽的,否则镀的膜与表面将不能很好地粘附。在真空扩散焊接工艺中,焊接接头的强度与表面清洁处理关系很大。有资料报导,焊接接头表面粗糙度达到12.5μm以后,用超声波振荡来净化被焊接零件表面,焊
接接头强度可从70kg/mm2提高到110kg/mm2。利用各种不同的清洁方法,如用酒梢、**、四氯化碳擦洗和真空中加热等可提高焊接接头的强度和接头的特性稳定性。
环境污染对真空卫生影响很大。环境污染物来自空气、地板、墙壁、天花板、家具、衣服的灰尘、棉绒、烟灰、头发和头屑。为此,电真空器件的生产,一些特殊零、部件的生产,都要求在清洁车间或超洁净车间里进行操作。在电子管制造中,管子装架和零件处理必须在封闭良好的沽净间里进行,空气必须经过两级或多级过滤,相对湿度保持在50%以下。
综上所述,真空卫生涉及到真空系统、真空装置和真空工艺生产各方面,涉及到真空装置本身和特殊真空工艺对周围环境的要求,这是一个值得重视的问题。

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