+7 (495) 664 22 07 baza@vacuumpro.ru

Очистка и чистовая обработка поверхности

Газовыделение с внутренних поверхностей камеры можно свести до минимума путем создания тонкого, плотного, стабильного пассивирующего слоя. Благодаря этому одновременно уменьшается количество газа, которое может быть адсорбировано поверхностью, и обеспечивается барьер против диффузии газа из объема. AI2O3, образующемуся естественным образом на алюминии, можно придать отличные вакуумные характеристики, в результате чего он находит широкое применение. Этот оксид должен быть насколько возможно чистым, поскольку гидроксиды и примеси, в частности такие, как оксид магния, стремятся нарушить структуру кристаллической решетки, приводя к снижению плотности и повышению пористости. Подходящая чистовая обработка достигается полным удалением оксидной пленки и выращиванием нового слоя при контролируемых условиях. Оксидную пленку можно удалять либо посредством механического резания (например выдавливанием или механической обработкой), либо посредством химического травления. Высокоэффективные оксидные пленки могут выращиваться на всех стандартных сплавах, широко используемых в вакуумных камерах. Однако чистый алюминий (1000 серии), как правило, дает несколько лучшие результаты, вероятно, потому что не содержит легирующих элементов, нарушающих структуру оксида.

прижимные фланцы

Рис. 6. Прижимные фланцы

Примечание: упругие деформации, возникающие в результате дифференциального теплового расширения, имеют небольшую величину в зоне уплотнения рядом с болтами

Механическая чистовая обработка поверхности

Методы механической чистовой обработки поверхности получили обозначение ЕХ и EL [31]. Первый из них предусматривает экструзию (выдавливание) или механическую обработку поверхности без смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) в атмосфере кислорода и аргона при стандартном давлении, которая незамедлительно окисляет вновь обнажившийся металл (рис. 7 и 8). Аргон составляет приблизительно 90% смеси с кислородом и предотвращает взрывоопасное «горение» стружки и частиц механической обработки. Содержание влаги должно быть не более нескольких частей на миллион для минимизации образования гидроксидов. Процесс EL включает механическую обработку в обычной воздушной атмосфере, но с использованием спирта (обычно этанола) в качестве СОЖ [32]. В результате этого получается тонкий и плотный оксидный слой; однако реальный химический механизм, в результате которого он образуется, остается неясным. В литературе сообщается о том, что царапины можно восстанавливать посредством ручного шабрения с помощью Scotch-Brite®, смоченного в этаноле.

процесс экструзии

Рис. 7. Схема процесса специальной экструзии EX: 1 - алюминиевая труба; 2 - герметичный вакуумный торец; 3 - смесь аргона и кислорода, 4 - камерная матрица и 5 - газовый бак. (С разрешения Х.Ишимару, «Разработки и виды применения вакуумных систем полностью из алюминиевых сплавов», Бюллетень MRS, том XV, № 7, июль 1990 года, стр. 24)

процесс механической оработки

Рис. 8. Схема процесса механической обработки EX: 1 - вакуумная камера; 2 - ось токарного станка; 3 - ось инструмента; 4 - инструмент; 5 - обрабатываемая деталь; 6 - вакуумное уплотнение; 7 - вакуумметр (источник: Н. Ishimaru, “Development and Application for All-Aluminum Alloys Vacuum System” MRS Bulletin, Vol. XV, No 7, 1990)

Химическая обработка

Методы химической обработки значительно легче механической очистки и обеспечивают эффективность вакуума, которая зачастую является сравнимой с механической очисткой. Хотя было продемонстрировано множество успешных процедур, процедура очистки, разработанная для Усовершенствованного источника фотонов в Национальной лаборатории «Аргон», относится к самым простым, а также наиболее тщательно изученным и документированным [33, 34]. Она разработана для сплавов 6063 и 2219 и может быть в обобщенном виде изложена следующим образом [35]:

1. Использовать жидкости для резания на водной основе и избегать использования масла во время предварительного производства.
2. Произвести предварительную очистку с помощью спрея под высоким давлением 2% Альмеко 18® (Моющий состав «Хенкель/Паркер Амчем РЗ»),
3. Очищать в ультразвуковой ванне 2% Альмеко 18 при 65 °С в течение 10 минут. Когда присутствует сплав 2219, температура должна быть уменьшена до 50 °С для предотвращения излишнего осаждения меди на поверхности. Медь, образовавшаяся случайно, может быть удалена с помощью 2% Цитринокс® . Последний также используется вместо Альмеко 18, когда в структуре присутствуют медные компоненты.
4. Промывать деионизированной водой при комнатной температуре в течение 10 минут. (Повышенные температуры, как было установлено, вызывают значительное утолщение оксидного слоя.)
5. Высушить обдувом горячим сухим азотом.

Оксидный слой, образующийся вновь в присутствии воздуха и влаги, является неоднородной смесью гидроксидов и оксидов (у-Аl(ОН)3, у-АlОOН и у-Аl2O3). При нагревании до 150 “С они преобразуются в у-Аl2O3[36], создавая однородный пассивирующий слой. По этой причине за каждой процедурой химической чистовой обработки сразу же должна следовать по крайней мере одна термическая обработка.

Поверхности, сильно загрязненные маслом, должны подвергаться предварительной очистке органическими растворителями. Другие очищающие реагенты, в частности Алконокс® , успешно использовались и используются [37, 38]. Ультразвуковая очистка должна быть интенсивной (приблизительно 8 мВт/см3), но не настолько интенсивной, чтобы вызывать пи- тинговую коррозию из-за кавитации. Оксиды легирующих элементов, в частности таких, как магний, на которые не воздействует моющее вещество, иногда образуют сажу, которую можно удалить с помощью таких реактивов, как Уяндотт Алютон® [40]. (Этой проблемы не существовало в случае 6063, очищаемом Альмеко 18.) Дополнительная очистка может выполняться с помощью сильных кислот или оснований, в частности таких, как Амклин® (главным образом КОН) [41] или травильного средства Амхим № 33 [42], однако преимущества этого представляются незначительными [43]. Часто используется несколько циклов полоскания. Экспериментально доказана эффективность первичного полоскания водопроводной водой с последующим полосканием деионизированной водой.

Группа РОСВАКУУМ

Адрес: 107023 Россия, г. Москва, Электрозаводская улица, 21

Часы работы офиса: с 9:00 до 18:00 по Москве.

 

Телефон: +7 (495) 664-22-07

E-mail: baza@vacuumpro.ru

 

Чтобы заказать бесплатный подбор оборудования, отправить заявку, запрос или получить консультацию инженеров - свяжитесь с нами по телефону или E-mail.

В базе 310 производителей и поставщиков вакуумного оборудования и техники (РФ, СНГ и зарубежные компании). Цены, наличие на складах и технические характеристики оборудования и техники уточняйте только по электронной почте E-mail.