真空材料的表面净化和抛光

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)实用真空技术 作者:郭方准

真空材料的表面净化

  真空材料的表面净化是为了清除表面吸附的油污,以减少材料在真空中的气体放出。真空材料表面净化的基本方法主要是有机溶剂清洗和超声波清洗。有机溶剂清洗时,常用的清洗液有软化水、乙醇、丙酮、金属清洗剂等。

  超声波清洗的工作原理如图1所示。向液体导入超声波后,液体的激烈运动使局部产生压强差。压强低的部分会产生大量的气泡,当压强重新升高时,这些气泡会在瞬间破裂,从而在液体中产生冲击波。冲击波会将固体表面的油污剥离。超声波清洗用的液体一般采用酒精或丙酮。经过超声波清洗的部件放到大气中后,酒精或丙酮会立刻蒸发,不会在部件表面留下水垢。

超声波清洗的工作原理

图1 超声波清洗的工作原理

真空材料的抛光

  真空腔体以及内部部件的气体放出量,和材料的表面积直接相关。固体表面的原子密度大约为2×1019 m-2,考虑到表面的凹凸不平,实际的固体表面会吸附大量的气体分子。通过抛光使表面更加平坦,可以大大减小表面积,从而减少表面吸附的气体分子。抛光主要有玻璃丸喷砂和电解抛光两种手法。

  玻璃丸喷砂处理成本低,但是处理后的固体表面粗糙度大,放出气体仍然比较多,目前采用的越来越少。

  电解抛光的原理是将金属部件放置于酸性的电解液中,金属部件连接阳极,电极和容器作为阴极,通电使金属部件面向阴极的凸起部分先溶解,金属部件成分中的Fe和Ni原子溶入到电解液中,最终达到平滑表面的目的(图2)。灵活设置阴极电极,则对于筒状的金属部件内外表面都可以抛光,也可以对金属部件进行选择性局部抛光。

电解抛光的原理图

图2 电解抛光的原理图

  电解抛光可消除金属表面的细小凹凸(0.01μm~几μm),使其呈现金属光泽,但是无法消除比较大的凹凸。电解抛光是典型的电化学抛光方法,表面形成的氧化膜也会减少气体分子的吸附。

  还有一种特殊的表面处理方式,即向真空腔体内导入特殊气体,在腔体内诱发放电,产生的离子撞击腔体内壁而获得平滑表面。

  经过表面净化的真空腔体和部件,不可直接用手触摸,以免手汗中的碳氢化物和氯化物污染;另外也要尽量避免尘埃和水汽(唾液)等污染物。

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