真空清洗工藝

日期：2025-12-12 16:45

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摘要：真空清洗一般定義為在真空工藝進行前，先從工件或系統材料表面清除所不期望的物質的過程。真空零部件的表面清洗處理是很必要的，因為由污染物所造成的氣體、蒸氣源會使真空系統不能獲得所要求的真空度。此外，由于污染物的存在，還會影響真空部件連接處的強度和密封性能。

真空清洗一般定義為在真空工藝進行前，先從工件或系統材料表面清除所不期望的物質的過程。真空零部件的表面清洗處理是很必要的，因為由污染物所造成的氣體、蒸氣源會使真空系統不能獲得所要求的真空度。此外，由于污染物的存在，還會影響真空部件連接處的強度和密封性能。

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雜質蒸發來達到清洗的目的，這種方法的清洗效果與工件的環境壓力、在真空中保留時間的長短、加熱溫度、污染物的類型及工件材料有關。其原理是加熱工件，促使其表面吸附的水分子和各種碳氫化合物分子的解吸作用增強。解吸增強的程度與溫度有關。在超高真空下，為了得到原子級清潔表面，加熱溫度必高于450度才行，加熱清洗方法特別有效。但有時，這種處理方法也會產生副作用。由于加熱的結果，可能發生某些碳氫化合物聚合成較大的團粒，并同時分解成碳渣。

二、紫外線輻照清洗

利用紫外輻照來分解表面上的碳氫化合物。例如，在空氣中照射15h就可產生清潔的玻璃表面。如果把適當預清洗的表面放在一個產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生高活性的原子態氧。受激的污物分子和由污物離解產生的自由基與原子態氧作用，形成較簡單易揮發分子，如H203、CO2和N2．其反應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，超高真空系統的清洗除氣中應用的非常廣泛．尤其是在真空鍍膜設備中用的*多。利用熱絲或電極作為電子源，在其相對于待清洗的表面加負偏壓可以實現離子轟擊的氣體解吸及某些碳氫化合物的去除。清洗效果取決于電極材料、幾何形狀及其與表面的關系，即取決于單位表面積上的離子數和離子能量，從而取決于有效電功率。在真空室中充入適當分壓力的惰性氣體(典型的如Ar氣)。可以利用兩個適當的電極間的低壓下的輝光放電產生的離子轟擊來達到清洗的目的。該方法中，惰性氣體被離化并轟擊真空室內壁、真空室內的其它結構件及被鍍基片，它可以使某些真空系統免除被高溫烘烤。如果在充入的氣體中加入氧氣，對某些碳氫化合物可以獲得更好的清洗效果。因為氧氣可以使某些碳氫化合物氧化生成易揮發性氣體而容易被真空系統排除。不銹鋼高真空和超高真空容器表面上雜質的主要成分是碳和碳氫化合物。一般情況下，其中的碳不能單獨揮發，經化學清洗后，需要引入Ar或Ar+O2混合氣體進行輝光放電清洗，使表面上的雜質和由于化學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．轟擊的持續時間．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.氮氣沖洗

氮氣在材料表面吸附時，由于吸附能小，因而吸留表面時間極短，即便吸附在器壁上，也很容易被抽走。利用氮氣的這種性質沖洗真空系統，可以大大縮短系統的抽氣時間。如真空鍍膜機在放入大氣之前，先用干燥氮氣充入真空室沖刷一下再充入大氣，則下一抽氣循環的抽氣時間可縮短近一半，其原因為氮分予的吸附能遠比水氣分子小，在真空下充入氮氣后，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，因而使抽氣時間縮短了。如果系統被擴散泵油噴濺污染了，還可以利用氮氣沖洗法來清洗被污染的系統。一般是一邊對系統進行烘烤加熱，一邊用氮氣沖洗系統，可將油污染消除。

2.反應氣體沖洗

這種方法特別適用于大型超高不銹鋼真空系統的內部洗(去除碳氫化合物污染)。通常對于某些大型超高真空系統的真空室和真空元件，為了獲得原子態的清潔表面，消除其表面污染的標準方法是化學清洗，真空爐焙燒、輝光放電清洗及原能烘烤真空系統等方法。以上的清洗和除氣方法常用于真空系統安裝前及裝配期間。在真空系統安裝后(或系統運行后)，由于真空系統內的各種零部件已經被固定，這時對它們進行除氣處理就很困難，一旦系統受到(偶然)污染(主要是大原子數的分子如碳氫化合物的污染)，通常要拆卸后重新處理再安裝。而用反應氣體工藝，可以進行原位在線除氣處理。有效地除去不銹鋼真空室內的碳氫化合物的污染，清洗機理：在系統中引述氧化性氣體(O2、N0 )和還原性氣體(H2、N H3)對金屬表面進行化學反應清洗，消除污染，以便獲得原子態的清潔金屬表面。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，表面反應速率的大小通過調整反應氣體的壓力和溫度來控制。對于每一種基材而言，精確的參數要通過實驗來確定.對于不同的結晶取向，這些參數是不同的。

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