真空清洗工藝

真空清洗一般定義為在真空工藝進(jìn)行前，先從工件或系統(tǒng)材料表面清 除所不期望的物質(zhì)的過程。真空零部件的表面清洗處理是很必要的，因?yàn)橛晌廴疚锼斐傻臍怏w、蒸氣源會(huì)使真空系統(tǒng)不能獲得所要求的真空度。此外，由于污染物的存在，還會(huì)影響真空部件連接處的強(qiáng)度和密封性能。

一、真空加熱清洗

      將工件放置于常壓或真空中加熱，促使其表面上的揮發(fā)雜質(zhì)蒸發(fā)來達(dá)到清洗的目的，這種方法的清洗效果與工件的環(huán)境壓力、在真空中保留時(shí)間的長短、加熱溫度、污染物的類型及工件材料有關(guān)。其原理是加熱工件，促使其表面吸附的水分子和各種碳?xì)浠衔锓肿拥慕馕饔迷鰪?qiáng)。解吸增強(qiáng)的程度與溫度有關(guān)。在超高真空下，為了得到原子級(jí)清潔表面，加熱溫度必高于450度才行，加熱清洗方法特別有效。但有時(shí)，這種處理方法也會(huì)產(chǎn)生副作用。由于加熱的結(jié)果，可能發(fā)生某些碳?xì)浠衔锞酆铣奢^大的團(tuán)粒，并同時(shí)分解成碳渣。

二、紫外線輻照清洗

      利用紫外輻照來分解表面上的碳?xì)浠衔?。例如，在空氣中照?/span>15h就可產(chǎn)生清潔的玻璃表面。如果把適當(dāng)預(yù)清洗的表面放在一個(gè)產(chǎn)生臭氧的紫外線源中，要不了幾分鐘就可以形成清潔表面（工藝清潔)。這表明臭氧的存在增加了清潔速率。其清洗機(jī)理是：在紫外線照射下，污物分子受激并離解，而臭氧的生成和存在產(chǎn)生高活性的原子態(tài)氧。受激的污物分子和由污物離解產(chǎn)生的自由基與原子態(tài)氧作用，形成較簡單易揮發(fā)分子，如H203、CO2和N2．其反應(yīng)速率隨溫度的增加而增加。

三、放電清洗

      這種清洗方法在高真空，超高真空系統(tǒng)的清洗除氣中應(yīng)用的非常廣泛．尤其是在真空鍍膜設(shè)備中用的*多。利用熱絲或電極作為電子源，在其相對(duì)于待清洗的表面加負(fù)偏壓可以實(shí)現(xiàn)離子轟擊的氣體解吸及某些碳?xì)浠衔锏娜コＧ逑葱ЧQ于電極材料、幾何形狀及其與表面的關(guān)系，即取決于單位表面積上的離子數(shù)和離子能量，從而取決于有效電功率。在真空室中充入適當(dāng)分壓力的惰性氣體(典型的如Ar氣)?？梢岳脙蓚€(gè)適當(dāng)?shù)碾姌O間的低壓下的輝光放電產(chǎn)生的離子轟擊來達(dá)到清洗的目的。該方法中，惰性氣體被離化并轟擊真空室內(nèi)壁、真空室內(nèi)的其它結(jié)構(gòu)件及被鍍基片，它可以使某些真空系統(tǒng)免除被高溫烘烤。如果在充入的氣體中加入氧氣，對(duì)某些碳?xì)浠衔锟梢垣@得更好的清洗效果。因?yàn)檠鯕饪梢允鼓承┨細(xì)浠衔镅趸梢讚]發(fā)性氣體而容易被真空系統(tǒng)排除。不銹鋼高真空和超高真空容器表面上雜質(zhì)的主要成分是碳和碳?xì)浠衔?。一般情況下，其中的碳不能單獨(dú)揮發(fā)，經(jīng)化學(xué)清洗后，需要引入Ar或Ar+O2混合氣體進(jìn)行輝光放電清洗，使表面上的雜質(zhì)和由于化學(xué)作用被束縛在表面上的氣體得到清 除。在輝光放電清洗中．*重要的參數(shù)是外加電壓的類型(交流或直流），放電電壓大小、電流密度、充入氣體種類和壓力．轟擊的持續(xù)時(shí)間．電極的形狀以及待清洗的部件的材料和位置等。

四、氣體沖洗

1.氮?dú)鉀_洗

      氮?dú)庠诓牧媳砻嫖綍r(shí)，由于吸附能小，因而吸留表面時(shí)間極短，即便吸附在器壁上，也很容易被抽走。利用氮?dú)獾倪@種性質(zhì)沖洗真空系統(tǒng)，可以大大縮短系統(tǒng)的抽氣時(shí)間。如真空鍍膜機(jī)在放入大氣之前，先用干燥氮?dú)獬淙胝婵帐覜_刷一下再充入大氣，則下一抽氣循環(huán)的抽氣時(shí)間可縮短近一半，其原因?yàn)榈钟璧奈侥苓h(yuǎn)比水氣分子小，在真空下充入氮?dú)夂?，氮分子先被真空室壁吸附了。由于吸附位是一定的，先被氮分子占滿了，其吸附的水分子就很少了，因而使抽氣時(shí)間縮短了。如果系統(tǒng)被擴(kuò)散泵油噴濺污染了，還可以利用氮?dú)鉀_洗法來清洗被污染的系統(tǒng)。一般是一邊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行烘烤加熱，一邊用氮?dú)鉀_洗系統(tǒng)，可將油污染消除。

2.反應(yīng)氣體沖洗

      這種方法特別適用于大型超高不銹鋼真空系統(tǒng)的內(nèi)部洗(去除碳?xì)浠衔镂廴?/span>)。通常對(duì)于某些大型超高真空系統(tǒng)的真空室和真空元件，為了獲得原子態(tài)的清潔表面，消除其表面污染的標(biāo)準(zhǔn)方法是化學(xué)清洗，真空爐焙燒、輝光放電清洗及原能烘烤真空系統(tǒng)等方法。以上的清洗和除氣方法常用于真空系統(tǒng)安裝前及裝配期間。在真空系統(tǒng)安裝后(或系統(tǒng)運(yùn)行后)，由于真空系統(tǒng)內(nèi)的各種零部件已經(jīng)被固定，這時(shí)對(duì)它們進(jìn)行除氣處理就很困難，一旦系統(tǒng)受到(偶然)污染(主要是大原子數(shù)的分子如碳?xì)浠衔锏奈廴?/span>)，通常要拆卸后重新處理再安裝。而用反應(yīng)氣體工藝，可以進(jìn)行原位在線除氣處理。有效地除去不銹鋼真空室內(nèi)的碳?xì)浠衔锏奈廴荆逑礄C(jī)理：在系統(tǒng)中引述氧化性氣體(O2、N0 )和還原性氣體(H2、N H3)對(duì)金屬表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)清洗，消除污染，以便獲得原子態(tài)的清潔金屬表面。表面氧化／還原的速率取決于污染的情況及金屬表面的材質(zhì)，表面反應(yīng)速率的大小通過調(diào)整反應(yīng)氣體的壓力和溫度來控制。對(duì)于每一種基材而言，精 確的參數(shù)要通過實(shí)驗(yàn)來確定.對(duì)于不同的結(jié)晶取向，這些參數(shù)是不同的。