真空密封-固定密封技术
密封技术是保持真空状态的基本技术,大体可分为固定密封和轴密封两种。轴密封主要是指从大气侧向真空侧传达运动的方式,比如运动导入器等。固定密封分永久固定和非永久固定(比如法兰盘)两种方式。
1.永久固定
1)玻璃和金属的密封
硬质玻璃(硼硅酸玻璃)和金属接合时,要求接口部在室温和800度之间有较小的热膨胀系数。接合用的金属主要是钴合金(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。使用这种技术的制品有观察窗等。
2)金属圆环密封
金属之间的接合主要用不锈钢材料(SUS304,SUS316),接合方式主要是氩弧焊,在焊接部位吹入大量的氩气,避免其氧化。
无法焊接的材料(铜等)或不同材料间的接合(不锈钢和铜),通常用真空蜡焊。真空蜡焊的难点在于需要专门的胎具。其优点在于没有变形发生。
3)瓷和金属的密封
瓷是绝缘体,需要导入电器信号时离不开瓷和金属的密封问题。以Mo和Mn为例简单说明。
首先在瓷的表面涂Mo,Mn的粉末,在H2和N2的混合气体中进行热处理后,可以在瓷的表面形成薄薄的Mo,Mn层。在上面再镀牢固的Ni或Cr膜。在Ni或Cr膜上通过蜡焊接合Co合金或铜的电极。使用Co合金的主要目的是消除热膨胀所产生的变形。
2.非永久固定
法兰盘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简单操作就能达到封止真空的目的。
1)弹性体密封垫圈
弹性体是指象橡胶一样,有外压会变形,解除外压后就复原。以弹性体作为密封垫圈时,利用其复原力,在法兰盘的密封面产生面压而封止真空。密封垫圈通常使用合成橡胶垫圈,垫圈被挤压时有一定的变形,变形程度根据法兰盘构造而定。
2)金属丝形圈密封
弹性体密封中,密封垫圈的断面是圆形的被称为丝形圈。金属丝形圈密封顾名思义全部由金属构成。一般情况下氟化橡胶被作为垫圈广泛使用,但是有两个问题点:一个是在设备烘烤时耐热程度有限,另一个是氢气,氦气的透气问题。金属丝形圈密封可以解决这两个问题。由金属构成而且具有弹性特性的圆环有铝制C 形圆环(中间有弹簧)和不锈钢制的中空圆环等。
3)金属密封垫圈
上图所示锥形刀缘密封是全金属可烘烤的超高真空密封方式。密封垫圈是金属板或线。其本身并没有弹性特性。如图所示,垫圈挟在相对的两个法兰中间。这种构造使得垫圈同时受到三个方向的面压。这种密封方式和使用的法兰盘成为全世界超高真空法兰密封的标准。
