真空工艺 | 表面净化处理的基本方法：蒸汽清洗

　　蒸气清洗主要适用于清除基片表面油脂膜和类脂膜等碳氢化物，对于带有牢固附着污染物和污染很严重的基片，当用擦洗和浸洗或超声波清洗方法清洗以后，再用蒸汽清洗会得到很好的清洗效果。

蒸汽脱脂清洗

　　这种方法经常用于玻璃清洗工序的最后一步。蒸汽脱脂设备可由底部具有加热元件和顶部周围绕有水冷蛇形管的容器组成。

　　清洗液可以是异丙基乙醇、三氯乙烯或某种氟化的碳水化合物。

　　溶剂被加热蒸发，形成热的高密度蒸气，顶部的水冷管用来凝结清洗剂的蒸气。

　　将待清洗的零件，用夹具夹住，浸入浓蒸汽中20秒至几分钟，纯净的清洗液蒸汽对多种油脂有高溶解性，它在冷的零件表面上凝结形成带有污染物的溶液后滴落，而后被更纯的凝结溶剂代替。这种过程一直进行到玻璃过热不再发生蒸汽凝结为止。零件的热容量越大，蒸汽不断凝结清洗浸泡零件表面的时间就越长。

　　蒸气脱脂清洗操作方法简单，可大批量清洗，是得到高质量清洁表面的好方法。对于玻璃基片来说，其清洗效率可用测定摩擦系数的方法来检验，另外还有暗场检验、接触角和薄膜附着力测量等方法，这些值越高，所清洁的表面质量越好。

氟里昂蒸汽冲洗

　　为了降低超高真空系统中零部件的表面放气率，在真空的零部件安装之前，往往要对所有真空零件表面按照不同的材料，采用一定的工艺规范，进行严格的清洗处理。用三氟三氯乙烷(简称R113)蒸汽去油清洗是一种安全有效的清洗方法，这种清洗方法是1970年代以后发展起来的一种真空材料表面清洗方法，与三氯乙烯蒸汽去油法相比，其最大的优点是安全无毒、对操作人员的身体健康无不良影响。

　　三氟三氯乙烷的分子式为CCI2F.CCI2F2，其沸点为47.6℃(在大气压下)，凝固点为-35℃，密度(30℃)为1.553g/mL，酸值为中性。R113清洗剂是一种无色透明、易挥发、无毒、不燃的液体。它又是一种卤化的乙烷，其电绝缘性能好，化学性能稳定，在常温下不被水解，对常见的表面污物，如润滑油和其他油脂类的溶解性良好。对像钢、铝、铜、镍、钛、铍等金属无腐蚀性。它与一般的化学试剂不起反应。对一般高分子化合物如塑料、橡胶无作用。真空零件表面在用R113清洗剂蒸汽清洗后，零件表面光亮洁净而且没有残留物。

　　日本KEK的高能回旋粒子加速器的真空盒就是采用R113蒸汽去油清洗，清洗后经材料放气率测定，在3小时的真空抽气后，材料放气率小于1×10-7 Pa·L/cm2。在欧洲原子核研究中心(CERN)和德国电子对撞机(DESY)上的真空零件也广泛采用R113溶剂蒸汽去油和氟里昂液体清洗。

图3 氟里昂清洗装置

　　用R113蒸气去油法清洗真空零件的装置如上图3所示。清洗容器的材料为不锈钢，容器的上法兰盖带有冷却水管，工作时通冷却水，加热装置用碳棒(或电炉)将水加热，再用水将清洗容器内的R113溶剂加热，这种间接加热方式可以使R113清洗剂的温度均匀而且容易控制。

　　清洗时把被清洗的真空零件吊入到容器内，将上法兰盖盖上，通电加热R113溶液使其蒸发，真空零件在R113蒸气中置放几分钟取出即可，此时零件表面原被污染的脏物油脂即被R113蒸气溶解掉，零件表面呈现出光亮洁净的表面。真空零件表面的机械泵油、扩散泵油以及机械加工的滑滑油，经过R113蒸汽去油清洗后都可得良好的效果。

　　除了用R113蒸汽清洗外，用R113溶剂液体本身清洗零件表面，也可以取得很好的效果。但是由于R113溶剂易挥发，在用液体清洗时废料多，而蒸汽去油可以在密封容器中进行，因而可以节省清洗剂。此外蒸汽去油清洗与液体清洗相比还有两个优点：一是蒸汽去油清洗，避免了液体清洗时零件出现的清洗死角。其次是用液体第一次清洗时，会有些污物留在清洗液中，当进行以后的零件清洗时，这些污物又会沾污在其他零件上，而用蒸汽去油就可以避免这种现象。