真空镀膜技术_第10讲：真空密封
真空密封的工作原理及应用
真空密封的工作原理及应用1. 工作原理真空密封是一种通过排除空气，创造真空环境的技术，用于保持机器、设备或容器内部的空气稳定性。
真空密封的工作原理可以归结为以下几个关键步骤：1.1 真空泵的作用真空泵是真空密封的核心设备，它通过机械或物理方法将容器内部的气体抽出，形成低压或真空环境。
真空泵通常由驱动机构、泵体和配套部件组成。
驱动机构提供动力，泵体负责真空抽取，配套部件实现泵体的密封和控制。
1.2 密封材料的选择对于真空密封，密封材料的选择至关重要。
常见的密封材料有橡胶、氟橡胶、硅橡胶、聚四氟乙烯等。
这些材料具有较好的耐磨、耐压和耐化学腐蚀性能，能够在真空环境下保持良好的密封效果。
1.3 气胶法密封原理气胶法密封是一种在真空环境中通过气体胶合剂将两个表面粘合在一起的方法。
在气胶法密封中，先将胶粘剂涂在需要密封的表面上，然后将两个表面放在一起，并施加一定的压力。
在真空环境下，胶粘剂会快速固化，形成坚固可靠的密封。
1.4 金属密封原理金属密封是一种利用金属材料的高强度和塑性变形性质，通过冷焊或热焊两个金属表面密封在一起的方法。
在金属密封中，通常需要在密封面上施加一定的压力，以确保金属表面能够完全接触，并形成可靠的密封。
2. 应用领域真空密封技术在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：2.1 真空包装真空包装是一种将食品或其他物品包装在真空环境中的技术。
通过真空密封，可以排除空气中的氧气，延长食品的保鲜期，防止食品腐败和氧化。
真空包装还可以防止食品被污染和坏味散发，保持食品的原始口感和香味。
2.2 真空冷冻真空冷冻是一种在真空环境中将食品或其他物品迅速冷冻的技术。
在真空冷冻过程中，通过真空密封，可以降低冷冻时的湿度，减少冷冻产生的冰晶对物品的损害。
真空冷冻可以快速将物品冷冻至所需温度，保持物品的质量和口感。
2.3 真空腐蚀真空腐蚀是一种将金属表面暴露在真空环境中以去除氧化、污染物和腐蚀产物的技术。
真空镀膜技术基础
1.玻璃衰减器 2.透镜 3.光圈 4.光电池 5.分光器 6.透镜 7.基片 8.探头 9.靶 10.真空室 11.激光器
图2-10 激光加热式蒸发源
2.3 真空蒸发镀膜机
2.3.1 间歇式真空蒸发镀膜机
1) 立式真空蒸发镀膜机 2) 卧式真空蒸发镀膜机
4）由于在低电压大电流状态下工作，因此较 安全且易于自动控制；
5）阴极寿命长、结构简单。
1.冷却水套 2.空心阴极 3.辅助阳极 4.聚束线圈 5.枪头 6.膜材 7.坩埚 8.聚焦磁场 9.基片
图2-9 空心阴极等离子体电阻式加热式蒸发源
2.2.5 激光加热式蒸发源
---工厂不用，加工精密特殊功能的材料用
真空溅射镀膜
在真空条件下，利用低压等离子体气体 放电中的溅射现象制备薄膜，即真空溅射镀 膜。
图3-1 离子轰击固体表面时发生的物理过程
与溅射率有关的因素
溅射率与靶材有关 溅射率与入射正离子的能量有关 溅射率与入射离子的种类有关 溅射率与离子入射角有关 溅射率与靶材温度有关
溅射镀膜特点
（2）被蒸发材料置于水冷铜坩锅内，可避免坩 埚材料污染，可制备高纯薄膜；
（3）电子束蒸发粒子动能大，有利于获得致密、 结合力好的膜层。
电子束加热蒸发的缺点：
（1）结构较复杂，设备价格较昂贵； （2）若蒸发源附近的蒸气密度高，电子束流和
蒸气粒子之间会发生相互作用，电子的能 量将散失和轨道偏移；同时引起蒸气和残 余气体的激发和电离，会影响膜层质量。
图3-2 直流二极溅射装置原理图
3.2.2 直流三极或四极溅射
1）直流三极溅射
三极溅射中的三极是指阴极、阳极和靶极。 直流三极溅射是在二极溅射装置中引入热灯丝 阴极和与之相对的阳极，灯丝阴极连接机壳接 地（规定电位为零），阳极为50 ～100V。
真空镀膜技术_第10章： 离子镀
离子镀膜技术——离子镀膜的类型
综上所述，射频放电离子镀具有下述特点：
a. 蒸发、离化、加速三种过程可分别独立控制，离化 率靠射频激励，而不是靠加速直流电场，基板周围不产生 阴极暗区。
b. 在10-1-l0-3 Pa的较低工作压力下也能稳定放电，而且 离化率较高，薄膜质量好。
c. 容易进行反应离子镀。 d. 和其它离子镀方法相比，基板温升低而且较容易控 制。
离子镀膜技术
Ion Plating
§4.4 离子镀膜技术
★ 离子镀膜的原理 ★ 离子镀膜的特点 ★ 离子轰击的作用 ★ 离子镀膜的类型
离子镀是在真空条件下，利用气体放电使气体 或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质 离子轰击作用的同时把蒸发物或其反应物沉积在基 片上。
离子镀把气体的辉光放电、等离子体技术与真 空蒸发镀膜技术结合在一起，不仅明显地提高了镀 层的各种性能，而且大大地扩充了镀膜技术的应用 范围。
离子镀膜技术——离子轰击的作用
当 n E 远小于 ni Ei 时，
ni Ei n E
eUi 3kT
2
ni n
C
Ui T
ni n
离子镀膜中的活化系 数与离化率、基片加速电 压、蒸发温度等因素有关。
离子镀膜技术——离子轰击的作用
离子镀膜技术——离子轰击的作用
离子镀膜技术——离子镀膜的类型
（4） 调节或改变蒸发速率及反应气体压力可以十分方 便地制取不同配比、不同结构、不同性质的同类化合物。
（5）由于采用了大功率、高功率密度的电子束蒸发源， 几乎可以蒸镀所有金属和化合物。
（6）清洁，无公害。
ARE的缺点：电予枪发出的高能电子除了加热蒸发薄膜
真空镀膜(PVD 技术)
真空镀膜（PVD 技术）1. 真空涂层技术的发展真空涂层技术起步时间不长，国际上在上世纪六十年代才出现将CVD（化学气相沉积）技术应用于硬质合金刀具上。
由于该技术需在高温下进行（工艺温度高于1000ºC），涂层种类单一，局限性很大，起初并未得到推广。
到了上世纪七十年代末，开始出现PVD（物理气相沉积）技术，之后在短短的二、三十年间PVD 涂层技术得到迅猛发展，究其原因：（1）其在真空密封的腔体内成膜，几乎无任何环境污染问题，有利于环保；（2）其能得到光亮、华贵的表面，在颜色上，成熟的有七彩色、银色、透明色、金黄色、黑色、以及由金黄色到黑色之间的任何一种颜色，能够满足装饰性的各种需要；（3）可以轻松得到其他方法难以获得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层，应用在工装、模具上面，可以使寿命成倍提高，较好地实现了低成本、高收益的效果；（4）此外，PVD 涂层技术具有低温、高能两个特点，几乎可以在任何基材上成膜，因此，应用范围十分广阔，其发展神速也就不足为奇。
真空涂层技术发展到了今天还出现了PCVD（物理化学气相沉积）、MT-CVD （中温化学气相沉积）等新技术，各种涂层设备、各种涂层工艺层出不穷。
目前较为成熟的PVD 方法主要有多弧镀与磁控溅射镀两种方式。
多弧镀设备结构简单，容易操作。
多弧镀的不足之处是，在用传统的DC 电源做低温涂层条件下，当涂层厚度达到0.3 um 时，沉积率与反射率接近，成膜变得非常困难。
而且，薄膜表面开始变朦。
多弧镀另一个不足之处是，由于金属是熔后蒸发，因此沉积颗粒较大，致密度低，耐磨性比磁控溅射法成膜差。
可见，多弧镀膜与磁控溅射法镀膜各有优劣，为了尽可能地发挥它们各自的优越性，实现互补，将多弧技术与磁控技术合而为一的涂层机应运而生。
在工艺上出现了多弧镀打底，然后利用磁控溅射法增厚涂层，最后再利用多弧镀达到最终稳定的表面涂层颜色的新方法。
2. 技术原理PVD (Physical Vapor Deposition) 即物理气相沉积，分为：真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。
《真空镀膜技术》课件
镀膜时间过长或过短都会影响薄膜的 质量和性能，需要根据工艺要求进行 选择。
04
真空镀膜技术的研究进展
高性能薄膜材料的制备与应用
高性能薄膜材料的制备
随着科技的发展，真空镀膜技术已经能够制备出具有优异性能的薄膜材料，如金刚石薄膜、类金刚石 薄膜、氮化钛薄膜等。这些高性能薄膜材料在刀具、模具、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
详细描述
金属薄膜主要用于制造各种电子器件，如集 成电路、微电子器件、传感器等。通过在电 子器件表面镀制金属薄膜，可以起到导电、 导热、抗氧化等作用，提高电子器件的性能 和稳定性。此外，金属薄膜还可以用于制造
磁性材料，如磁记录介质、磁流体等。
功能薄膜的制备与应用
要点一
总结词
功能薄膜在真空镀膜技术中具有广泛的应用前景，可用于 制造各种新型材料和器件。
VS
面临的挑战
尽管真空镀膜技术具有广泛的应用前景和 巨大的发展潜力，但仍面临许多挑战和难 点。例如，如何提高薄膜的附着力和稳定 性、如何降低生产成本和提高生产效率等 。
05
真空镀膜技术的应用实例
光学薄膜的制备与应用
总结词
光学薄膜在真空镀膜技术中具有广泛应用， 主要用于提高光学器件的性能和降低光损失 。
光学领域
用于制造光学元件，如反射镜 、光学窗口等，提高其光学性 能和抗磨损能力。
建筑领域
用于建筑玻璃、陶瓷等材料的 表面装饰和防护，提高其美观 度和耐久性。
02
真空镀膜技术的基本原理
真空环境的形成与维持
真空环境的形成
通过机械泵、分子泵、离子泵等抽气 设备，将容器内的气体逐渐抽出，形 成真空状态。
关闭加热系统和真空泵， 完成镀膜过程。
真空镀膜技术PPT课件
蒸發源（VaΒιβλιοθήκη or Source）凌國基老師
1
蒸發率
1913年，Langmuir提出，蒸發率為
5.85 ×10-5 ×a P u M （g.cm7.sec1） T
• Pu：10-3 torr蒸氣壓 • M：a Mol of the substance being evaporated • T：Temperature in °K • a：condensation，大約為1 • 所以蒸發率與蒸氣壓最有關。
圖三
圖四
圖五 24
鉬舟DIY
• 步驟四：把鉬片往下摺出把手，把手的目的是用來夾住兩邊的電極，如 圖六、圖七。
圖六
圖七
• 最後小心的把螺絲鬆開，就完成了一個鉬舟。如果怕蒸鍍的材料再加熱 的過程中會濺出來的話，也可以用一樣的工具作一個蓋子放在鉬舟上面。 蓋子上要打幾個洞讓蒸氣由洞口跑出來。這樣一方面可以防止材料飛濺 也可以控制蒸鍍的速率。
如圖一 。
圖一
※ 方形金屬塊的大小因鉬舟的大小不同而有所不同。
• 再來我們要把鉬片剪成適當大小的矩形，如圖二 。 長=兩邊把手長+兩倍舟的深度+舟底的長度 寬=舟的寬度+兩倍舟的深度
圖二 23
鉬舟DIY
• 步驟一：把一塊金屬塊放在鉬片的中間把兩邊向上摺，用另兩塊夾住並 且用螺絲鎖緊，如圖三。
• 步驟二：把鉬片的兩邊向上摺，並且貼緊兩邊的金屬塊如圖四。 • 步驟三：把鉬片的兩邊向內摺，如圖五。
會受到影響的。因此通常鍍金屬都是要快速進行，以免受氧化作
用。
10
• 最麻煩的狀況就是氧化物在高溫的時候不會分解，如氧化 鉻。
• 舉例說明：金屬通常都是由表面發揮，除非加熱速度很快， 被鍍物溫度分佈不均、或是金屬表面有一層不透、不揮發 的氧化膜時，此時金屬會在氧化膜內部形成泡泡而濺出質 點，當我們拿出基板上面會出現在如水滴乾掉的水漬痕跡 (原本應該是鍍出一個完整的平面)。
真空镀膜技术
真空镀膜技术深圳微普真空系统集成有限公司真空“真空”这一术语译自拉丁文Vacuo，其意义是虚无。
其实真空应理解为气体较稀薄的空间。
在指定的空间内，低于一个大气压力的气体状态统称为真空。
真空状态下气体稀薄程度称为真压力的气体状态统称为真空真空状态下气体稀薄程度称为真空度，通常用压力值表示。
真空技术是基本实验技术之自从真空技术是基本实验技术之一。
自从1643年托里拆利做了著名的有关大气压力实验，发现了真空现象以后，真空技术迅速发展。
现在，真空技术已经成为一门独立的前言学科。
它的基本内容包括：真空物理、真空的获得、真空的测量和检漏、真空系统的设计和计算等。
随着表面科学、空间科学高能粒子加速器、微电子学、薄膜技术、冶金工业以及材料学等尖端科技的发展，真空技术在近代尖端科学技术中的地位越来越重要。
真度单位真空量度单位1标准大气压=760mmHg=760(Torr) 1标准大气压=1.013x105Pa1Torr1333Pa1Torr=133.3Pa真空区域的划分目前尚无统一规定，常见的划分为：35−−粗真空低真空)10760(1010Torr pa )1010(1010313Torr pa −−−−高真空)1010(10108361Torr pa −−−−−−超高真空极高真空)1010(1010128106Torr pa −−−−−−)10(101210Torr pa −−<<真空获得—真空泵1654年，德国物理学家葛利克发明了抽气泵，做了著名的马德堡半球试验。
的马德堡半球试验原理：当泵工作后，形成压差，p1>p2，实现了抽气。
真空泵的分类气体传输泵:是一种能将气体不断地吸入并排出泵外以达到抽气目的的真空泵，例如旋片机械泵、油扩散泵、涡轮分子泵。
气体捕集泵:是一种使气体分子短期或永久吸附、凝结在泵内表面的真空泵，例如分子筛结在泵内表面的真空泵例如分子筛吸附泵、鈦升华泵、溅射离子泵、低温泵和吸气剂泵。
真空镀膜机详细镀膜方法
真空镀膜机详细镀膜方法真空镀膜技术是一种应用广泛的表面加工技术，可以为各种材料表面提供不同颜色、不同功能的涂层。
如何进行真空镀膜，是一个需要掌握的基本技术。
本文将详细介绍真空镀膜的方法及其优缺点。
一、真空镀膜的基本原理真空镀膜技术是一种在真空环境下对材料表面进行涂层加工的技术。
通过真空系统将膜材料蒸发，沉积在基材表面，形成涂层。
在镀膜过程中需要注意的是：不同材料的膜材料，在蒸发、沉积的过程中有不同的温度和气压要求；基材表面也需要钝化处理，以保证表面涂层的附着性。
二、真空镀膜的优缺点优点：（1）沉积速度快，可制备厚度、均匀度好的涂层。
（2）具有高质量、高透明度、高硬度、高耐磨性及耐高温等特点。
（3）涂层成分稳定，能耐受环境变化，具有长时间稳定性。
缺点：（1）设备及材料投入成本高，要求专业技术人员操作。
（2）镀膜工艺步骤复杂，环境控制要求高。
（3）镀膜过程中会有一定的污染，对真空系统要求高。
三、真空镀膜的具体过程真空镀膜的过程通常包括五个步骤：1. 清洗和钝化处理在进行真空镀膜之前，需要对基材表面进行钝化处理，以提高涂层附着性。
清洗方法需要根据基材的情况和涂层的要求来确定。
通常会采取化学清洗、氧化清洗和机械打磨等方法，以使表面清洁、光滑。
2. 蒸发材料的制备膜材料的蒸发过程需要保证蒸发速度、蒸发量及蒸发均匀度。
膜材料通常选用纯度高、化学稳定的材料，如金属或半导体材料。
制备膜材料的方法也因材料而异，如金属材料可采用电功率热源加热蒸发、电子束蒸发、离子束蒸发等方法，而半导体材料可采用溅射等方法。
3. 准备真空环境真空镀膜需要在高真空环境下进行。
可以使用單純管和机械泵联合的方式轻松地在低真空状态下达到高真空状态。
具体环境控制要求根据不同的蒸发材料有所不同。
4. 蒸发沉积蒸发沉积是最核心的步骤，也是关键的涂层制备过程。
在蒸发材料制备完成后，通过真空系统控制蒸发材料温度和气压，将蒸发材料蒸发并沉积在基材表面。
真空镀技术-NCVMPPT课件
生产效率低
由于需要抽真空和加热等前期 准备和后处理工作，导致生产
效率相对较低。
对环境要求高
真空镀技术需要在高度洁净的 环境中进行，对环境要求较高
。
操作难度大
真空镀技术需要专业人员进行 操作和维护，操作难度较大。
真空镀技术的改进方向
提高效率
通过改进工艺和设备， 提高生产效率和降低成
本。
扩大应用范围
研究新的镀膜材料和工 艺，以扩大真空镀技术
真空镀技术的发展趋势与未来展望
01
02
03
智能化与自动化
随着科技的发展，真空镀 技术将趋向于智能化和自 动化，提高生产效率和产 品质量。
新材料与新工艺
未来真空镀技术将不断探 索和应用新材料、新工艺， 以满足更广泛的应用需求。
绿色环保
随着环保意识的提高，真 空镀技术将更加注重绿色 环保，减少对环境的负面 影响。
加热的方式有多种，如电阻加热、高频感应加热等，根据不同的材料和需求选择合 适的加热方式。
需要控制加热温度和时间，以获得最佳的镀膜效果。
镀膜
在镀膜阶段，蒸气分子在待镀 表面凝结并形成固态薄膜。
控制镀膜的厚度和均匀性是关 键，可以通过调节蒸气流速、 温度和时间等参数来实现。
镀膜过程中需要注意防止杂质 和污染物的引入，以保证镀膜 的质量和性能。
镀后处理
镀后处理包括冷却、退火、清洗等环节，以优化镀膜的机械性能和稳定性。
冷却过程需缓慢进行，以减少热应力对镀膜的影响。退火处理则可以提高镀膜的 晶格结构和致密度。清洗环节则主要是去除残留物和污染物，提高镀膜表面的清 洁度。
04
真空镀技术的设备与装 置
真空泵
01
02
03
真空密封
第十讲：真空密封[2005-7-20 15:46:26] 作者:王继常[简介]:真空系统是由真空泵、阀门、扑集器、导管等各种元件通过不同的连接形式组成的，就是真空室也是由多个部件，多种不同材料的组件组建而成的。
这些各式各样的被过滤广告零件要用不同的密封方法连接在一起，这些密封方法既要保证零件的可靠连接又要防止通过接头发生漏气，保证真空系统的密封质量，把真空系统的漏气率控制在一定范围内，所以真空密封是真空系统设计、装配过程中的重要问题。
3 可拆密封连接在真空系统需要经常拆卸的地方，应用可拆密封连接，这种连接在密封性能和机械强度上虽然不如永久连接，但是真空系统某些地方是需要经常惊醒拆卸的，因此这种连接用得较多。
其结构有如下几种。
3.1 挠性连接挠性连接件主要有三种，即真空橡胶管、塑料管和波纹管。
真空橡胶管是用橡胶制成的一种厚壁管，多用于口径小于50mm的机械真空泵入口处，也可以连接玻璃管、金属管及其零件。
真空橡胶管连接的接头种类很多，最简单的方法是把插入橡胶管端部的接头做成图7所示的台阶形。
3.2 用于静连接的弹性体密封垫圈由于弹性体具有弹性好、受压时体积不变，可堵塞漏气路径等一系列特点，因此把氯丁橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶、聚四氯乙烯等弹性体制成圆形截面或矩形截面的环，然后将其夹在两个连接件之间并压缩，如图8所示，即可实现真空静连接密封的目的。
这种弹性体垫圈的密封性能主要取决于弹性体和被连接件之间接触面的粗糙度及弹性体本身的透气性、放气率和蒸气压等因素。
为了消除这些因素对密封性能的影响，接触部位金属表面的粗糙度至少要求加工到3.2/Δ，而且应尽量设计得使弹性体暴露在真空侧的表面最少。
图9给出了垫圈密封的各种形式。
其中圆弧形槽和梯形槽加工较为困难。
最后一种由于完全没有凸缘和凹槽，两个连接件都是平面，弹性体被定位垫圈所定位，故加工容易，装配迅速，互换性也好。
根据这种结构制成的快速拆卸真空密封法兰，已制定了国际标准，其通径有10mm、16mm、25mm、40mm等四种规格。
《真空镀膜》课件
21世纪初
随着新材料和新技术的应 用，真空镀膜技术不断发 展和创新，应用领域越来 越广泛。
02
真空镀膜技术原理
真空环境的建立
真空环境的必要性
为了使镀膜材料在基片上形成连续、 无缺陷的膜层，需要创造一个低气压 的真空环境，以减少气体分子的阻碍 和干扰。
真空获得技术
真空检测与监控
使用真空计对镀膜室的真空度进行实 时监测，确保镀膜过程的稳定性和重 复性。
薄膜制备技术
采用物理气相沉积或化学气相沉积等方法，在超导材料表面形成连 续、均匀的薄膜。
薄膜性能优化
通过调整薄膜的成分、结构和厚度等参数，提高超导薄膜的性能和 稳定性。
装饰薄膜的制备
金属质感膜
01
通过真空镀膜技术在塑料或玻璃表面形成具有金属质感的装饰
膜，提高产品的外观和档次。
彩色膜
02
根据不同的颜色需求，在材料表面形成各种颜色的装饰膜，实
包括加热元件、控温装 置等，用于加热膜料和
蒸发沉积。
控制系统
包括各种传感器、控制 器、执行器等，用于监 测和控制设备的运行状
态。
供气系统
包括气瓶、气体流量计 、减压阀等，用于提供 反应气体和保护气体。
真空镀膜工艺流程
清洁处理
对基材表面进行清洗，去除油污和杂质。
预处理
对基材表面进行活化，提高其附着力和润湿性。
通过机械泵、分子泵、涡轮泵等抽气 设备，将镀膜室内的气体抽出，达到 所需的真空度。
镀膜材料的蒸发与输运
蒸发源的选择
根据镀膜材料的性质，选 择合适的蒸发源，如电阻 加热、电子束加热、激光 加热等。
蒸发过程控制
通过调节蒸发源的功率和 温度，控制镀膜材料的蒸 发速率，以获得所需的膜 层厚度和成分。
培训系列之真空镀膜技术基础
在真空环境中，凝结在基材表面的镀膜材料分子通过聚集形成连续的薄膜。
薄膜的形成是一个动态过程，受到镀膜材料的性质、基材的温度和表面特性、蒸发速率等因素的影响。
用于制造集成电路、太阳能电池等，具有半导体特性。
半导体薄膜
用于散热、隔热等，具有良好的导热性能。
导热膜
用于生物医疗领域，如人工关节、生物传感器等。
生物薄膜
彩色膜
通过镀制不同颜色的薄膜，实现装饰和美化的效果。
THANKS
感谢您的观看。
真空镀膜技术的起源可以追溯到20世纪初，当时主要是为了解决光学仪器的表面处理问题。
随着科技的不断进步，真空镀膜技术逐渐发展成为一种广泛应用的表面处理技术，涉及的领域也日益扩大。
目前，真空镀膜技术已经成为了新材料、新能源、电子信息等领域的核心技术之一。
光学领域
装饰领域
半导体制造领域
新能源领域
01
02
与先进制造技术的结合
02
真空镀膜技术在先进制造领域如航空航天、汽车、电子等领域的应用越来越广泛，与其他制造技术的结合可以进一步提高产品的性能和可靠性。
与新材料技术的结合
03
新材料技术的发展为真空镀膜提供了更多的选择和应用空间，如新型陶瓷、高分子材料等。
05
CHAPTER
真空镀膜技术的应用实例
通过在光学元件表面镀制一层特定厚度的薄膜，减少光的反射，提高透射率。
减反射膜
增透膜
滤光片
增加光学元件的透光率，减少反射损失。
通过镀制不同材料和厚度的多层薄膜，实现特定波段的透射和反射。
03
02
真空密封ppt课件
25
可编辑课件
26
2.2.5 真空规管的密封连接
真空规管密封连接的形式如图16所示。靠拧紧 螺母或压帽压缩胶圈来实现密封。
可编辑课件
27
2.2.6 电输入密封连接
将电流引入到真空设备，最好采用可拆卸连 接，以便于维修。
(1)电输入密封的设计要求
引线装置的真空密封多采用橡胶做密封圈,因 此对大电流、高温处应采用水冷,以防止温度 过高时破坏真空橡胶圈和影响真空室真空度.
2.1.1 玻璃与玻璃的封接
通常在煤气、天然气与氧气混合火焰中进行。
被封接玻璃之间的热膨胀系数要极为相近，否 则会因封接时产生的内应力引起破裂，经验证 明膨胀系数之差应不大于7×10-7/℃。
如果热膨胀系数相差太大，应采用过渡封接。
封接时注意火焰作用在玻璃上的温度，最好采 用退火工艺以消除内应力。
e. 焊接的组件应设计得使最大数量的焊缝能在 制造阶段分别测试,并且能在进行最终装配以 前矫正。
可编辑课件
11
f. 焊接密封允许最大漏率(对于空气),在焊缝长度 上约为10-7Pa·m3/s·m。如果漏率较高，应将焊 缝磨掉直到露出母材，重新焊接。
2.1.4 金属钎焊
钎焊是利用第三种熔点较低的金属连接两个金 属零件的方法,是一种低温焊接.该方法把被焊 金属和低熔点焊料一起加热,使焊料溶液通过毛 细管吸引作用进入两个贴得很近的表面间隙中.
可编辑课件
29
(2)电输入密封的结构 接线柱式密封
如图17所示。这种结构是一般真空设备上最常 采用的把电引入到真空室中去的一种结构。
可编辑课件
30
图18是一种外套水冷式电极密封结构。
可编辑课件
31
固定式导电杆密封
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第十讲：真空密封[简介]:真空系统是由真空泵、阀门、扑集器、导管等各种元件通过不同的连接形式组成的，就是真空室也是由多个部件，多种不同材料的组件组建而成的。
这些各式各样的零件要用不同的密封方法连接在一起，这些密封方法既要保证零件的可靠连接又要防止通过接头发生漏气，保证真空系统的密封质量，把真空系统的漏气率控制在一定范围内，所以真空密封是真空系统设计、装配过程中的重要问题。
1 概述真空系统是由真空泵、阀门、扑集器、导管等各种元件通过不同的连接形式组成的，就是真空室也是由多个部件，多种不同材料的组件组建而成的。
这些各式各样的零件要用不同的密封方法连接在一起，这些密封方法既要保证零件的可靠连接又要防止通过接头发生漏气，保证真空系统的密封质量，把真空系统的漏气率控制在一定范围内，所以真空密封是真空系统设计、装配过程中的重要问题。
有些真空密封除了要求不漏气之外，还要求能够允许电流传输、运动的传输、材料的递送或者让辐射传输。
为了适应各种不同要求，采用了很多种不同结构形式的密封方法，用于真空密封的材料也很多。
根据连接件的相互关系，密封方法、用途和材料的不同，可以对真空技术中所使用的密封方法进行分类。
总起来说，根据被连接件的相互关系，可以将真空密封分为两大类：静密封连接和动密封连接。
它们的细分如图l所示。
这些密封连接方法分别适用于不同的工作条件。
2 永久密封连接永久密封连接用于不需经常拆卸的密封连接处，用这种方法可以保证最好的密封和机械强度。
2.1 玻璃与玻璃的封接玻璃与玻璃之间的封接通常是在煤气或天燃气和氧气的混合火焰中进行烧结熔化而进行的。
为了保证封接可靠，必须使封接玻璃之间的热膨胀系数极为相近，否则会因封接时产生的内应力引起玻璃的破裂。
经验证明：如果线膨胀系数之差不大于7×10-7／℃，则熔接处所产生的内应力不致引起炸裂。
如果膨胀系数太大，则应采取膨胀系数介于二者之间的中间玻璃进行过渡封接。
经过封接的地方最好采用退火工艺来消除内应力，否则封接处也易引起破裂。
玻璃热稳定性差，在封接时应注意火焰作用在玻璃上的温度，因为温度急剧变化也会引起玻璃的炸裂。
2.2 玻璃与金属封接最常见到的玻璃与金属的封接是电极引线，以及管道状的玻璃与金属的封接。
这种封接分为匹配封接和非匹配封接。
匹配封接指的是膨胀系数相近的玻璃和金属之间的封接，封接处内应力小；非匹配封接指的是膨胀系数相差较大的玻璃和金属之间的封接，封接处内应力大，为了消除玻璃与金属膨胀系数相差较大而产生的内应力，一般多采用延展性好的薄壁金属管与玻璃封接，靠金属的塑性变形来消除内应力。
图2是金属管与玻璃管的一种非匹配封接形式。
金属管管壁在封接处逐渐变薄，以利于变形，变薄的区域约等于封接区长度的一倍。
这种封接一般分为外封接(玻璃仅熔接在金属管壁外侧)，内封接(玻璃仅熔接在金属管壁内侧)和双边封接(玻璃从内、外二侧包住金属管壁)三种。
双边封接时内侧的玻璃封接长度最好是外侧的二倍。
这类封接不大经受得住温度的反复升降，例如铜与玻璃封接时，如果温度的摆幅是室温到400℃，则仅能使用几百次。
2．3 金属与金属的焊接2．3．1焊接方法金属之间的焊接方法较多，用于真空密封中的一些焊接方法如图3所示。
无压熔焊是不使用压力将被焊件相互接触，使接触部位局部加热，由于金属表面或边缘的局部熔比而形成混合金属液。
这种金属混合液(焊料合金也如在其中)把被连接件的接触缝隙填满。
当焊接热源去掉后，金属液凝固而把零件“熔焊”在一起。
无压熔焊的热源是：火焰(气焊)、电弧或电子束。
加压焊接则是对加热或不加热金属元件用压力连接在一起。
其中电阻焊需要加热、冷焊则不需要加热。
气焊是用可燃性气体混合氧气的焊枪对被焊件进行加热焊接的。
由于这种焊接需要采用放气率较大的焊剂，因此，它在真空密封连接中只是用在焊接笨重的铜或铁容器上。
电弧焊是以工件与电极间或两个电极间的电弧所获得的热量为基础的一种焊接技术。
其中原子氢(原子弧)焊、碳弧焊、合金焊条取代钨电极的氩弧焊等方法多用于真空密封技术中。
在原子弧焊工艺中，热量是从氢气围绕的两个钨电极之间的交流电弧(60～l00V；20～60A)中获得。
通过电极夹供给的分子氢在电弧中离解成原子氢，而在与较冷的金属接触时重新化合产生高达4000℃的高温。
焊缝即均匀又干净，适用于铁、软钢，铝和铬的焊接。
但不适用于镍和铜合金。
这是因为氢在镍液(不锈钢)中是可溶的，而当金属液凝固时又会逸出从而会造成裂缝和产生小的孔洞。
铜和铜合金会因氢而变脆。
碳弧焊是在碳电极和工件之间或两个碳电极之间使用直流直接引弧(1～10A；100V)。
这种焊接可用来焊铁、镍、铝或铜。
合金焊条取代钨电极的氩弧焊则是利用直流电、自耗电极和氢或氩的保护性气体进行焊接。
这种工艺多用在铝和不锈钢的焊接上。
在惰性的氩弧或氦弧焊中，工件和钨电极间使用直流或交流，电弧在氩或氦的气氛中工作。
交流(250～300A；100V)通常用于焊铝和铝合金，直流(45～75V；15～200A)多用于焊钢、不锈钢、铜、银和钛等金属。
惰性气弧焊则是用于高真空和超高真空的真空密封焊件上。
由于电子束焊接是在1.3×10-3Pa真空条件下用电子束轰击焊件产生的热量而进行的，因此可获得高质量的焊缝。
多用于不锈钢，铝合金、钨、钼及钽的焊接上。
加压焊接中的电阻焊是对金属焊接件在相互压紧的情况下通过高强度的电流所产生的电阻热而把被焊件焊接起来的一种焊接工艺。
冷焊是通过对焊件施加足够的压力在冷态下将某些金属焊接在一起的。
冷焊所需压力因材料不同而异，铝为170～250N／mm2，铜为500～750N／mm2，不锈钢为2000N／mm2。
冷焊的焊面必须无氧化物和脱脂良好。
这种工艺多用于抽成真空的金属管子的封口。
2．3．2真空技术对焊缝的要求真空技术对焊缝有如下几点要求，在设计和焊接时应予以注意。
①设计焊缝结构时，接头必须焊透，应避免产生聚集污物的有害空间。
真空技术中常见的焊接结构如图4所示。
从图中可以看出，正确的焊接总是将焊缝放在真空一侧并且进行深度熔焊。
错误的焊接多数都会形成死空间(气囊)，即两焊缝之间堵住一些空间，里面储有气体。
②焊缝应一次焊好，以避免两次焊接时造成有害空间而无法检漏。
③焊缝因强度需进行两面焊接时，内部焊缝应不漏气，为检漏起见，在进行外焊时应设置钻孔和塞孔。
④如容器内需要进行结构焊接时，内部焊缝不应连续，以便让来自任何沟槽的气体容易放出，而且结构焊缝不应与密封焊缝相交叉。
⑤焊接的组件应设计得使最大数量的焊缝能在制造阶段分别测试，并且能在进行最终装配以前矫正。
⑥焊接密封的允许最大漏率(对于空气)，在焊缝长度上约为10-7Pa·m3／s·m。
如果漏率较高，应当将焊缝磨掉，直到露出母材，然后重新焊接。
切不要在原来产生漏气的地方进行二次焊接，因为补焊不但不易堵住漏孔，反而容易产生应力使焊缝产生新的裂缝。
2.4 金属钎焊钎焊是利用第三种熔点较低的金属连接两个金属零件的方法，是一种低温焊接。
该方法是把被焊金属和低熔点焊料放在一起加热，使焊料熔液通过毛细管吸引作用进入两个被焊零件的很贴近的表面间的间隙中，钎焊焊接的特点是不损伤被焊的金属件，因而多用于尺寸较小的钢、铜、黄铜等零件和管道的连接。
钎焊所需的温度多在500℃以上，应比被钎焊零件的熔点低50～200℃。
真空工艺中的钎焊材料必须纯净，具有低的蒸气压、能在钎焊温度下浸润和流动，并能同焊接金属形成合金，其熔点必须低于被焊接的金属。
表l是适于真空钎焊的一些被焊材料及其焊接的温度和所使用的焊料。
在有些物理不相容性的情况中，某些钎焊合金不可与某些特别的金属一起使用。
例如，可伐(铁镍钴合金)不能用银进行钎焊，因为银渗透可伐会产生片裂。
金属钎焊的方式有火焰焊、炉焊和感应焊接。
火焰钎焊采用氧乙炔焰、氢氧焰、氧丁烷焰等除钎焊铜使用氧化焰以避免脆变外，一般均使用州性焰或还原焰。
火焰钎焊需要使用焊剂，焊后必须将焊剂从接头上仔细地清除干净，因为残留在密封的真空一侧的焊剂具有高的出气率。
炉钎焊就是在具有保护气氛(真空、中性气体)的炉中加热要钎焊的金属组件。
感应钎焊利用高频电流(400～2000kHz)来加热。
要钎焊的零件安置在专门装配的感应线圈中。
由于真空钎焊的材料蒸气压较低，又是在真空条件下焊接的，因此它不但可以保证更高的焊接质量，而且也扩大了钎焊的使用范围。
可以对焊接时氧化性很强的活性金属(如钛、锆)、轻金属(如铝)以及难熔金属(如钨、钼、钽)等进行焊接。
因为这些金属在真空条件下完全可以避免在焊接时与氧、水蒸气和氮等产生剧烈反应，从而保证了焊缝的高质量。
要满足真空密封的要求，得到不漏的钎焊焊缝，应遵循下列各点。
①应使用尽可能少量的钎焊合金。
这样焊缝小，表面清洁，比用大量钎焊合金时得到的焊缝要好。
②焊件间的间隙不能宽或不规则。
③焊件间互相搭接部分的最小值必须是3mm以上，以便让毛细力吃进钎焊合金。
④如果要钎焊热膨胀系数不同的金属，必须使组件在冷却过程中压缩钎焊合金。
⑤焊缝的结构能控制钎焊合金的流动。
在角上的间隙决定钎焊合金将如何流经这些角。
从图5可见，方角(图中a)会使钎焊合金顺利流过所有焊缝(图中b)，形成坚固而不漏的焊缝。
圆角阻断钎焊合金的流动。
假定加钎焊合金这端的第一个角是圆角(图中c)，钎焊合金就通不过这个角(图中d)。
只有当第二个角是圆角时(图中e)，焊缝才会比较坚固而不漏(图中f)。
压住圆角的方边同样会阻止钎焊合金的流动(图中h)。
⑥如果要避免钎焊合金在表面上流动，必须在面上涂碳或铬。
⑦在用于真空密封的钎焊中，最好选择搭接和梯接，如图6所示。
3 可拆密封连接在真空系统需要经常拆卸的地方，应用可拆密封连接，这种连接在密封性能和机械强度上虽然不如永久连接，但是真空系统某些地方是需要经常惊醒拆卸的，因此这种连接用得较多。
其结构有如下几种。
3.1 挠性连接挠性连接件主要有三种，即真空橡胶管、塑料管和波纹管。
真空橡胶管是用橡胶制成的一种厚壁管，多用于口径小于50mm的机械真空泵入口处，也可以连接玻璃管、金属管及其零件。
真空橡胶管连接的接头种类很多，最简单的方法是把插入橡胶管端部的接头做成图7所示的台阶形。
3.2 用于静连接的弹性体密封垫圈由于弹性体具有弹性好、受压时体积不变，可堵塞漏气路径等一系列特点，因此把氯丁橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶、聚四氯乙烯等弹性体制成圆形截面或矩形截面的环，然后将其夹在两个连接件之间并压缩，如图8所示，即可实现真空静连接密封的目的。
这种弹性体垫圈的密封性能主要取决于弹性体和被连接件之间接触面的粗糙度及弹性体本身的透气性、放气率和蒸气压等因素。
为了消除这些因素对密封性能的影响，接触部位金属表面的粗糙度至少要求加工到3.2/Δ，而且应尽量设计得使弹性体暴露在真空侧的表面最少。