真空密封-固定密封技術
密封技術是保持真空狀態的基本技術,大體可分為固定密封和軸密封兩種。軸密封主要是指從大氣側向真空側傳達運動的方式,比如運動導入器等。固定密封分永久固定和非永久固定(比如法蘭盤)兩種方式。
1.永久固定
1)玻璃和金屬的密封
硬質玻璃(硼硅酸玻璃)和金屬接合時,要求接口部在室溫和800度之間有較小的熱膨脹系數。接合用的金屬主要是鈷合金(Fe:N:Co=54:29:17)。首先使Co合金表面氧化,然后在薄薄的氧化膜部和玻璃接合。使用這種技術的制品有觀察窗等。
2)金屬圓環密封
金屬之間的接合主要用不銹鋼材料(SUS304,SUS316),接合方式主要是氬弧焊,在焊接部位吹入大量的氬氣,避免其氧化。
無法焊接的材料(銅等)或不同材料間的接合(不銹鋼和銅),通常用真空蠟焊。真空蠟焊的難點在于需要專門的胎具。其優點在于沒有變形發生。
3)瓷和金屬的密封
瓷是絕緣體,需要導入電器信號時離不開瓷和金屬的密封問題。以Mo和Mn為例簡單說明。
首先在瓷的表面涂Mo,Mn的粉末,在H2和N2的混合氣體中進行熱處理后,可以在瓷的表面形成薄薄的Mo,Mn層。在上面再鍍牢固的Ni或Cr膜。在Ni或Cr膜上通過蠟焊接合Co合金或銅的電極。使用Co合金的主要目的是消除熱膨脹所產生的變形。
2.非永久固定
法蘭盤的密封是代表性的非永久固定密封方式。非永久固定密封要求簡單操作就能達到封止真空的目的。
1)彈性體密封墊圈
彈性體是指象橡膠一樣,有外壓會變形,解除外壓后就復原。以彈性體作為密封墊圈時,利用其復原力,在法蘭盤的密封面產生面壓而封止真空。密封墊圈通常使用合成橡膠墊圈,墊圈被擠壓時有一定的變形,變形程度根據法蘭盤構造而定。
2)金屬絲形圈密封
彈性體密封中,密封墊圈的斷面是圓形的被稱為絲形圈。金屬絲形圈密封顧名思義全部由金屬構成。一般情況下氟化橡膠被作為墊圈廣泛使用,但是有兩個問題點:一個是在設備烘烤時耐熱程度有限,另一個是氫氣,氦氣的透氣問題。金屬絲形圈密封可以解決這兩個問題。由金屬構成而且具有彈性特性的圓環有鋁制C 形圓環(中間有彈簧)和不銹鋼制的中空圓環等。
3)金屬密封墊圈
上圖所示錐形刀緣密封是全金屬可烘烤的超高真空密封方式。密封墊圈是金屬板或線。其本身并沒有彈性特性。如圖所示,墊圈挾在相對的兩個法蘭中間。這種構造使得墊圈同時受到三個方向的面壓。這種密封方式和使用的法蘭盤成為全世界超高真空法蘭密封的標準。
