CN115476278B - 真空镀膜机的真空腔室表面处理加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空镀膜机的真空腔室表面处理加工工艺,包括依次进行的如下工艺步骤:抛光处理或喷砂处理、水洗、硝酸酸洗、水洗擦净、超净间超纯水冲洗及超净间高纯氮吹干;在所述抛光处理工序中,对真空腔室的密封面与真空腔室的其他内壁采用不同电解抛光液的顺次抛光处理方式;或对真空腔室的密封面采用抛光处理,对真空腔室的其他内壁采用喷砂处理;真空腔室的密封面上固定设置低出气率的钛材料层。本发明对采用低出气率的钛材料的真空腔室密封面采取与腔室其他部位不同的表面处理方式,更有针对性,也减少表面处理加工的成本,本发明可以及时填补热量“漏点”处,减少能耗,提高真空烘烤的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空镀膜机的真空腔室表面处理加工工艺。
背景技术
真空腔体是保持内部为真空状态的容器,真空腔体的制作要考虑容积、材质和形状。不锈钢是目前超高真空***的主要结构材料。其中300系列不锈钢是含Cr10%~20%的低碳钢,具有优良的抗腐蚀性、放气率低、无磁性、焊接性好、导电率和导热率低、能够在-270~900℃工作等优点,在高真空和超高真空***中,应用广泛。为了降低真空腔体的制作成本,采用铸造铝合金来制作腔体也逐渐普及。另外,采用钛合金来制作特殊用途真空腔体的例子也不少。为了减小腔体内壁的表面积,通常用喷砂或电解抛光的方式来获得平坦的表面。超高真空***的腔体,更多的是利用电解抛光来进行表面处理。之所以要对真空腔室进行表面处理,是因为真空镀膜机其在真空状态下工作,而如果真空腔室表面粗糙度较高,则会出现真空腔室表面的气体释放出来,这样一方面在真空腔室工作时会污染样品,另一方面降低了真空腔室的真空度。在对真空腔室的表面处理时,目前都是采用统一的表面处理工序,比如常用的电解抛光处理,其采用将整个腔室浸入电解液的方式,而真空腔室端部的密封面和真空腔室内壁其实对表面粗糙度(或者说)光洁度的要求是不一样的,目前的处理方式不够有针对性。如公开号为CN113293421A的专利:一种真空腔体内壁防护板的电解工艺,包括如下依次工艺步骤:不锈钢真空腔体板作为阳极与电解液接触,以不与电解液反应的导电材料为阴极,电压为10-115V,电流密度为0.15-0.9A/dm2,电解液的温度为20-35℃,阳极氧化的时间为5-50min;在电解后对不锈钢真空腔体板进行定向刷色,涂刷方向与不锈钢真空腔体其进口向出口方向垂直。
表面处理的方式有:机械抛光——超精研抛是采用特制的磨具,在含有磨料的研抛液中,紧压在工件被加工表面上,作高速旋转运动。利用该技术可以达到表面粗糙度Ra0.008μm,是各种抛光方法中最高的,光学镜片模具常采用这种方法。化学抛光得到的表面粗糙度一般为数10μm。而电解抛光基本原理与化学抛光相同,即靠选择性的溶解材料表面微小凸出部分,使表面光滑。与化学抛光相比,可以消除阴极反应的影响,效果较好。电化学抛光过程分为两步:(1)宏观整平溶解产物向电解液中扩散,材料表面几何粗糙下降,Ra>1μm。(2)微光平整阳极极化,表面光亮度提高,Ra<1μm。超声波抛光则是将工件放入磨料悬浮液中并一起置于超声波场中,依靠超声波的振荡作用,使磨料在工件表面磨削抛光。而流体抛光则是依靠高速流动的液体及其携带的磨粒冲刷工件表面达到抛光的目的。斯曼克磨粒流抛光电解抛光、流体抛光等方法很难精确控制零件的几何精确度,而化学抛光、超声波抛光、磁研磨抛光等方法的表面质量又达不到要求,所以精密模具的镜面加工还是以机械抛光为主。
为实现超高真空,要对腔体进行150~250℃的高温烘烤,以促使材料表面和内部的气体尽快放出。烘烤方式有在腔体外壁缠绕加热带、在腔体外壁固定铠装加热丝或直接将腔体置于烘烤帐篷中。比较经济简单的烘烤方法是使用加热带,加热带的外面再用铝箔包裹,防止热量散失的同时也可使腔体均匀受热。但在实际真空烘烤过程中,不知道是否有效防止热量流失,是否存在热量“漏点”,造成能耗的增加。公开号为CN112815630A的专利:一种溅射离子泵烘烤装置,包括离子泵泵体,离子泵泵体的泵腔为真空腔体,真空腔体内设有抽气单元,离子泵泵体上端中部固定安装有抽气通道,且抽气通道与真空腔体内部相通,抽气通道上端固定连接有真空法兰,离子泵泵体的真空腔体内部设有烘烤加热器。其需要订制专门的设备针对离子泵烘烤,更增加了整个真空腔室表面处理加工工艺的成本。
另外,在真空烘烤完成后,还有对真空腔室的抽真空测试,整个真空腔室表面处理完能耗(涉及到能耗的部分有抛光、烘烤、抽真空等)较高。
发明内容
本发明的目的在于,克服现有技术中存在的缺陷,提供一种真空镀膜机的真空腔室表面处理加工工艺,真空腔室其不同段表面处理方式不同,更有针对性,也降低了电解抛光处理的成本。
为实现上述目的,本发明的技术方案是设计一种真空镀膜机的真空腔室表面处理加工工艺,包括依次进行的如下工艺步骤:抛光处理或喷砂处理、水洗、硝酸酸洗、水洗擦净、超净间超纯水冲洗及超净间高纯氮吹干;
在所述抛光处理工序中,对真空腔室的密封面与真空腔室的其他内壁采用不同电解抛光液的顺次抛光处理方式;或对真空腔室的密封面采用抛光处理,对真空腔室的其他内壁采用喷砂处理;
真空腔室的密封面上固定设置低出气率的钛材料层。真空腔室的密封面上的钛材料层采用焊接的方式固定在真空腔室的密封面表层;对于密封要求的部位也即密封面采用低出气率钛材料,材料方面成本增加有限、可接受,而更低出气率的钛材料密封面,在表面处理后光洁度更高,与密封材料接触时更不易有漏点,更好地保证了密封性。真空腔室其他部位采用不锈钢材质制成。给腔室喷砂(喷砂采用:120目砂子及80目碗按比例2:1);喷砂时把真空腔室的密封面包装好以避免喷上沙子。或者对真空腔室的密封面采用抛光处理保证更好的表面光洁度,对真空腔室的其他内壁采用喷砂处理,降低成本;
进一步的技术方案是,抛光处理工序为电解抛光处理工序且包括密封面电解抛光工序、一次电解抛光工序与二次电解抛光工序。电解抛光过程分为两步:(1)宏观整平,溶解产物向电解液中扩散,材料表面几何粗糙下降,Ra>1μm;(2)微光平整,阳极极化,表面光亮度提高,Ra<1μm。
进一步的技术方案是,一次电解抛光液池与二次电解抛光液池的池深相同。一次电解抛光液池中的电解抛光液包括硫酸和磷酸的混合液,其中硫酸的密度为1.80g/mL、磷酸的密度为1.84g/mL,硫酸和磷酸的体积比为1∶2~2.5;电解温度为40~70℃,电解时间为1~2min。二次电解抛光液池中的电解抛光液包括硝酸、硫酸和磷酸的混合液,其中硝酸的密度为1.50g/mL、硫酸的密度为1.80g/mL、磷酸的密度为1.84g/mL,硝酸、硫酸和磷酸的体积比为0.7~1.1∶1∶2~2.3;电解温度为65~85℃,电解时间为2~6min,所用的电解装置的直流电源均是由可控硅整流器提供的,其中直流电压为15±5V,电流为30000~35000A。密封面电解抛光液池中的电解抛光液包括浓度为10~50g/L的酒石酸钠溶液,同时将钛合金试样接直流电源阴极,石墨板为阳极,阴阳极间距离为7~9厘米;电源电压为5~15V,通电处理4~11分钟后取出;将电解抛光处理后的钛合金真空腔室密封面,用去离子水和无水乙醇清洗。
进一步的技术方案为,真空腔室底端距离密封面的高度与一次电解抛光液池的池深相适配;密封面电解抛光液池的池深与真空腔室密封面的高度相适配。真空腔室底端距离密封面的高度也即真空腔室其非密封面的端部的部位采用两次电解抛光处理,在前述这两此电解抛光处理前先对真空腔室密封面电解抛光后将真空腔室顶底调转并转移至一次电解抛光液池和二次电解抛光液池分别进行一次电解抛光工序与二次电解抛光工序。这样实现对不同部位不同的抛光处理,对不同的部位采用不同的抛光处理方式,更加有针对性,也充分节约成本。
进一步的技术方案为,在超净间高纯氮吹干工序后还设置对真空镀膜机的真空腔室的真空烘烤工序。
进一步的技术方案为,真空烘烤工序为将真空腔室放入真空烘烤炉内,真空腔室上端用不锈钢法兰密封,下端通过转接管道连接至真空烘烤炉外分子泵机组,然后进行不少于200h、190℃的烘烤除气,最后降温并真空保存。
进一步的技术方案为,烘烤除气时在腔体外壁缠绕加热带,加热带的外面用铝箔包裹。使用加热带是比较经济简单的烘烤方法,加热带的外面再用铝箔包裹,防止热量散失的同时也可使腔体均匀受热。
进一步的技术方案为,当真空度达到约10-3Pa时,开始给加热带逐渐通电加热,烘烤过程中关闭离子泵,同时也给离子泵通电进行加热烘烤,这时的真空腔体只靠分子泵和前级泵来排气;停止烘烤时,切断加热带和离子泵的烘烤电源;停止烘烤后对真空计也进行除气处理。真空腔体烘烤时的真空度变化结果,烘烤采用缠绕加热带的方式;当真空度达到约10-3Pa时,开始给加热带逐渐通电加热,最终保持腔体在150℃下进行长时间烘烤;烘烤过程中关闭离子泵,同时也给离子泵通电进行加热烘烤,这时的真空腔体只靠分子泵和前级泵来排气;随着腔体温度的升高,腔体内表面吸附的水蒸气等气体分子大量放出,真空度会迅速恶化;气体的放出量随着烘烤时间的延长而逐渐减少,因此真空度也逐步好转;停止烘烤时,切断加热带和离子泵的烘烤电源;启动离子泵和钛升华泵,加大真空排气的力度;随着排气力度的增大和由于腔体温度降低而放出气体的减少,***的真空度会迅速好转。新完成的腔体第一次烘烤时,一般需要一周时间,重复烘烤后单独的烘烤时间可以适当减少;为了更准确地测量真空度,停止烘烤后也应该对真空计进行除气处理;如果真空泵能力充分而且烘烤时间充足的话,烘烤后真空度可提升几个数量级。
进一步的技术方案为,在喷砂处理工序中,使用螺杆空压机输出压缩空气将喷料喷射到工件表面,螺杆空压机的原动机采用电动机,原动机上设置辅助驱动机构或者加速机构。喷砂设备的工作原理是利用压缩空气在喷枪内高速流动形成负压产生引射作用,将分砂器内的磨料通过砂管吸入到喷枪内,然后随压缩空气流由喷嘴高速喷射到工件表面,达到喷砂加工的目的。在工作状态时,压缩空气和砂料,边混合边喷射,使压缩空气得到充分利用。空气的流量和砂料的流量可以适当的调节,能得到理想的混合比,使能源和砂料在消耗较少情况下,得到理想的金属表面加工处理。这样设置后,将抽真空的动力加以利用,将抽真空的产气不排放掉,反而用于空压机其原动机的辅助动力机构或者加速机构;具体根据原动机其输出轴的转速以及抽真空的真空腔室的规格决定(用于抽真空测试的真空腔室的规格尺寸越大,喷砂设备中的空压机中的原动机上设置的机构越可能作为加速机构,反之则作为原动机启动时的辅助驱动机构以用于降低能耗)。
进一步的技术方案为,在真空烘烤工序之后对真空镀膜机的真空腔室进行抽真空测试,在抽真空测试的同时还将抽出的空气通过通气管通入所述辅助驱动机构或者加速机构中;
所述原动机其输出轴的露出端上设置所述辅助驱动机构或者加速机构,所述辅助驱动机构或者加速机构包括固定连接在输出端上的环状风轮。风轮整体呈环状,风轮的周边侧面上设置凹槽以用于接收输入的气体(也即抽真空测试中抽出的气体通向风轮周向侧面上的凹槽内)。借鉴水车水轮的设置,只是驱动水轮转动的动力物是流体,而这里环状风轮的驱动物是抽出的气体。电动机作为离心式压缩机常用的原动机之一,它具有结构简单、维修工作量小以及操作方便等优点。但是电动机的转速不高,不能直接满足压缩机高转速的要求,因此设置辅助驱动机构或加速机构,减少启动时需要的瞬间大功率以减少能耗,或者作为提高原动机转速的加速机构也降低能耗。
本发明的优点和有益效果在于:本发明利用表面处理后真空测试的抽气反而作为动力,减少了整个加工工艺及后续处理所需的能耗。
本发明对采用低出气率的钛材料的真空腔室密封面采取与腔室其他部位不同的表面处理方式,更有针对性,也减少表面处理加工的成本,本发明可以及时填补热量“漏点”处,减少能耗,提高真空烘烤的效果。
对于密封要求的部位也即密封面采用低出气率钛材料,材料方面成本增加有限、可接受,而更低出气率的钛材料密封面,在表面处理后光洁度更高,与密封材料接触时更不易有漏点,更好地保证了密封性。
真空腔室底端距离密封面的高度也即真空腔室其非密封面的端部的部位采用两次电解抛光处理,在前述这两此电解抛光处理前先对真空腔室密封面电解抛光后将真空腔室顶底调转并转移至一次电解抛光液池和二次电解抛光液池分别进行一次电解抛光工序与二次电解抛光工序。这样实现对不同部位不同的抛光处理,对不同的部位采用不同的抛光处理方式,更加有针对性,也充分节约成本。
使用加热带是比较经济简单的烘烤方法,加热带的外面再用铝箔包裹,防止热量散失的同时也可使腔体均匀受热。
将抽真空的动力加以利用,将抽真空的产气不排放掉,反而用于空压机其原动机的辅助动力机构或者加速机构;具体根据原动机其输出轴的转速以及抽真空的真空腔室的规格决定(用于抽真空测试的真空腔室的规格尺寸越大,喷砂设备中的空压机中的原动机上设置的机构越可能作为加速机构,反之则作为原动机启动时的辅助驱动机构以用于降低能耗)。
附图说明
图1是本发明一种真空镀膜机的真空腔室表面处理加工工艺中真空腔室放入到真空烘烤炉的示意图;
图2是图1的分解示意图;
图3是图2中真空腔室的立体示意图;
图4是图3右端部分的剖面图;
图5是对真空腔室抽真空时利用产气与螺杆空压机的连接示意图;
图6是图5中螺杆空压机的示意图;
图7是图5中A-A向剖视图的俯视图;
图8是图7中原动机附近部分的局部放大示意图;
图9是图8中原动机部分的示意图。
图中:1、加热带;2、铝箔;3、螺杆空压机;4、原动机;5、辅助驱动机构或者加速机构;6、通气管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至图9所示,本发明是一种真空镀膜机的真空腔室表面处理加工工艺,包括依次进行的如下工艺步骤:抛光处理或喷砂处理、水洗、硝酸酸洗、水洗擦净、超净间超纯水冲洗及超净间高纯氮吹干;在所述抛光处理工序中,对真空腔室的密封面与真空腔室的其他内壁采用不同电解抛光液的顺次抛光处理方式;或对真空腔室的密封面采用抛光处理,对真空腔室的其他内壁采用喷砂处理;真空腔室的密封面上固定设置低出气率的钛材料层。抛光处理工序为电解抛光处理工序且包括密封面电解抛光工序、一次电解抛光工序与二次电解抛光工序。一次电解抛光液池与二次电解抛光液池的池深相同。真空腔室底端距离密封面的高度与一次电解抛光液池的池深相适配(如图1所示,在本实施例中,有上、左右、侧边等密封面,而在一次电解抛光工序与二次电解抛光工序处理时则处于最上方的那个密封面超出电解抛光液池,而将其他位于电解抛光液池池面下方的密封面需在处理前包好或塞上耐腐堵头);密封面电解抛光液池的池深与真空腔室密封面的高度相适配。在超净间高纯氮吹干工序后还设置对真空镀膜机的真空腔室的真空烘烤工序。真空烘烤工序为将真空腔室放入真空烘烤炉内,真空腔室上端用不锈钢法兰密封,下端通过转接管道连接至真空烘烤炉外分子泵机组,然后进行不少于200h、190℃的烘烤除气,最后降温并真空保存。烘烤除气时在腔体外壁缠绕加热带1,加热带1的外面用铝箔2包裹。当真空度达到约10-3Pa时,开始给加热带1逐渐通电加热,烘烤过程中关闭离子泵,同时也给离子泵通电进行加热烘烤,这时的真空腔体只靠分子泵和前级泵来排气;停止烘烤时,切断加热带1和离子泵的烘烤电源;停止烘烤后对真空计也进行除气处理。在喷砂处理工序中,使用螺杆空压机3输出压缩空气将喷料喷射到工件表面,螺杆空压机3的原动机4采用电动机,原动机4上设置辅助驱动机构或者加速机构5。在真空烘烤工序之后对真空镀膜机的真空腔室进行抽真空测试,在抽真空测试的同时还将抽出的空气通过通气管6通入所述辅助驱动机构或者加速机构5中;原动机4其输出轴的露出端上设置所述辅助驱动机构或者加速机构5,所述辅助驱动机构或者加速机构5包括固定连接在输出端上的环状风轮。
在真空烘烤工序中,还采用热成像仪实时反映被加热带及铝箔包裹的真空腔体的热量情况,根据热成像情况针对热量漏点处及时采取贴补铝箔的方式,在真空腔体真空烘烤炉的一侧设置备用铝箔,当发现热量“漏点”处时剪切合适大小的铝箔在烘烤炉或真空腔体外侧设置的加热炉上烘烤后将铝箔贴补缠绕在热量“漏点”处。
螺杆压缩机为现有技术,其工作原理一般是:在压缩机的机体中,平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子。通常将齿形厚者称为阳转子或阳螺杆;将齿形薄者称为阴转子或阴螺杆。一般阳转子与原动机连接,由阳转子带动阴转子转动。转子排气端上的球轴承使转子实现轴向定位,并承受压缩机中的轴向力。在压缩机机体的两端,分别开设一定形状和大小的孔口。一个供吸气用,称为吸气孔口;另一个供排气用,称为排气孔口。(一般从上进气,从下排气)。
喷砂是利用高速砂流的冲击作用清理和粗化基体表面的过程,即采用压缩空气为动力,以形成高速喷射束将喷料(铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海南砂)高速喷射到需要处理的工件表面,使工件表面的外表面的外表或形状发生变化;)由此,在抽真空测试时一旁压缩空气喷射,可以减少空压机需要的动力,减少能耗,将抽真空的产气加以利用。
经表面处理后的真空腔室其表面粗糙度能达到Ra 0.6~1.2的范围,杂质释放气体量少,提高了真空腔室的表面质量。总放气量约为3.62×10-10Pa·m3/s(压力按氮气计算)。采用本工艺制成的真空腔腔室其真空度能够达到超高真空(UHV)的状态,真空度为4.3×10-10Pa,采用本发明的表面处理加工工艺处理后的超高真空真空腔室,其性能满足GB/T1184-1996和GB/T 1031-1995的要求。
对比例1:
采用研磨工艺对材质为SUS304不锈钢的超高真空腔体进行处理,其中S1:预清洗,首先采用碳酸钠和氢氧化钠的混合水溶液真空腔体的密封面进行擦洗,其中碳酸钠的质量百分数为3%、氢氧化钠的质量百分数为1.5%,然后采用压力为160Bar的自来水对真空腔体的密封面进行一次高压清洗,并干燥;S2:一次电解抛光,一次电解抛光工序中采用硫酸和磷酸的混合液作为一次电解液,电解温度为60℃,电解时间为1min,其中硫酸的密度为1.80g/mL、磷酸的密度为1.84g/mL,硫酸和磷酸的体积比为1∶2;S3:二次电解抛光,二次电解抛光工序中采用硝酸、硫酸和磷酸的混合液作为二次电解液,电解温度为70℃,电解时间为3min,其中硝酸的密度为1.50g/mL、硫酸的密度为1.80g/mL、磷酸的密度为1.84g/mL,硝酸、硫酸和磷酸的体积比为0.8∶1∶2;S4:二次高压清洗,采用压力为160Bar的自来水对真空腔体的密封面进行二次高压清洗;S5:中和处理,采用质量分数25%的碳酸钠水溶液对真空腔体的密封面进行中和处理;S6:三次高压清洗和干燥,采用压力为160Bar的纯水对真空腔体的密封面进行三次高压清洗,并干燥。在所述步骤S6的干燥工序后还包括对腔体密封面的精细研磨工序、四次高压清洗和干燥,所述四次高压清洗采用一定压力的纯水对真空腔体的密封面进行清洗。所述精细研磨工序为拉丝处理,拉丝处理后真空腔体密封面上纹理的朝向和粗细均一致。在拉丝处理工序中,拉丝的方向平行与腔体横向,通过强光手电观察腔体表面纹理。
对比例2
对比例2与对比例1区别在于,仅包含一次电解抛光工序,其中一次电解抛光工序中采用硫酸和磷酸的混合液作为一次电解液,电解温度为60℃,电解时间为4min,其中硫酸的密度为1.80g/mL、磷酸的密度为1.84g/mL,硫酸和磷酸的体积比为1∶2。
对比例3
对比例3与对比例1区别在于,仅包含一次电解抛光工序,其中一次电解抛光工序采用硝酸、硫酸和磷酸的混合液作为一次电解液,电解温度为70℃,电解时间为4min,其中硝酸的密度为1.50g/mL、硫酸的密度为1.80g/mL、磷酸的密度为1.84g/mL,硝酸、硫酸和磷酸的体积比为0.8∶1∶2。
实施例与对比例1~3的测试结果如下表:
其中真空度的测定方法如下:对腔体连续抽气24小时,测定其压力的最低值,当压力变化值在0.5小时内不超过5%时,取测量仪读数最高值为极限压力值作为腔体的真空度。漏气率的测定参照GB/T 32218-2015:真空技术真空***漏率测试方法。平面度及平行度的测定参照GB/T 1184-1996形状位置公差。粗糙度的测定参照GB/T 1031-1995表面粗糙度参数及其数值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.真空镀膜机的真空腔室表面处理加工工艺,其特征在于,包括依次进行的如下工艺步骤:抛光处理或喷砂处理、水洗、硝酸酸洗、水洗擦净、超净间超纯水冲洗及超净间高纯氮吹干;
在所述抛光处理工序中,对真空腔室的密封面与真空腔室的其他内壁采用不同电解抛光液的顺次抛光处理方式;或对真空腔室的密封面采用抛光处理,对真空腔室的其他内壁采用喷砂处理;
真空腔室的密封面上固定设置低出气率的钛材料层;
抛光处理工序为电解抛光处理工序且包括密封面电解抛光工序、一次电解抛光工序与二次电解抛光工序;
一次电解抛光液池与二次电解抛光液池的池深相同;
真空腔室底端距离密封面的高度与一次电解抛光液池的池深相适配;密封面电解抛光液池的池深与真空腔室密封面的高度相适配;
在所述超净间高纯氮吹干工序后还设置对真空镀膜机的真空腔室的真空烘烤工序;
真空腔室底端距离密封面的高度也即真空腔室其非密封面的端部的部位采用两次电解抛光处理,在前述这两次电解抛光处理前先对真空腔室密封面电解抛光后将真空腔室顶底调转并转移至一次电解抛光液池和二次电解抛光液池分别进行一次电解抛光工序与二次电解抛光工序以实现对不同部位不同的抛光处理、更加有针对性,也充分节约成本;
在真空烘烤工序中,还采用热成像仪实时反映被加热带及铝箔包裹的真空腔体的热量情况,根据热成像情况针对热量漏点处及时采取贴补铝箔的方式,在真空腔体真空烘烤炉的一侧设置备用铝箔,当发现热量“漏点”处时剪切合适大小的铝箔在烘烤炉或真空腔体外侧设置的加热炉上烘烤后将铝箔贴补缠绕在热量“漏点”处;
在一次电解抛光工序与二次电解抛光工序处理时则处于最上方的那个密封面超出电解抛光液池,而将其他位于电解抛光液池池面下方的密封面需在处理前包好或塞上耐腐堵头。
2.根据权利要求1所述的真空镀膜机的真空腔室表面处理加工工艺,其特征在于,所述真空烘烤工序为将真空腔室放入真空烘烤炉内,真空腔室上端用不锈钢法兰密封,下端通过转接管道连接至真空烘烤炉外分子泵机组,然后进行不少于200h、190℃的烘烤除气,最后降温并真空保存。
3.根据权利要求2所述的真空镀膜机的真空腔室表面处理加工工艺,其特征在于,所述烘烤除气时在腔体外壁缠绕加热带,加热带的外面用铝箔包裹。
4.根据权利要求3所述的真空镀膜机的真空腔室表面处理加工工艺,其特征在于,当真空度达到约10-3Pa时,开始给加热带逐渐通电加热,烘烤过程中关闭离子泵,同时也给离子泵通电进行加热烘烤,这时的真空腔体只靠分子泵和前级泵来排气;停止烘烤时,切断加热带和离子泵的烘烤电源;停止烘烤后对真空计也进行除气处理。
5.根据权利要求1所述的真空镀膜机的真空腔室表面处理加工工艺,其特征在于,在所述喷砂处理工序中,使用螺杆空压机输出压缩空气将喷料喷射到工件表面,螺杆空压机的原动机采用电动机,原动机上设置辅助驱动机构或者加速机构。
6.根据权利要求5所述的真空镀膜机的真空腔室表面处理加工工艺,其特征在于,在所述真空烘烤工序之后对真空镀膜机的真空腔室进行抽真空测试,在抽真空测试的同时还将抽出的空气通过通气管通入所述辅助驱动机构或者加速机构中;
所述原动机其输出轴的露出端上设置所述辅助驱动机构或者加速机构,所述辅助驱动机构或者加速机构包括固定连接在输出端上的环状风轮。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08296056A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-12 | Chubu Electric Power Co Inc | フランジシール面の防食方法 |
KR101014769B1 (ko) * | 2010-09-20 | 2011-02-14 | (주) 미래이피 | 진공챔버의 표면처리 방법 |
CN105575767A (zh) * | 2014-11-03 | 2016-05-11 | 上海微电子装备有限公司 | 用于超高真空腔室的清洗装置及方法 |
CN105970279A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-28 | 无锡信大气象传感网科技有限公司 | 一种太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法 |
CN107322423A (zh) * | 2017-09-04 | 2017-11-07 | 凯盛重工有限公司 | 一种金属真空腔体密封面的打磨工艺 |
CN108550515A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-09-18 | 江阴市光科真空机械有限公司 | 离子注入工艺腔体的研磨工艺 |
CN109881243A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-06-14 | 江阴市光科光电精密设备有限公司 | 一种超高真空腔体的研磨工艺 |
CN114188210A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-03-15 | 江苏鲁汶仪器有限公司 | 一种用于金属刻蚀机的刻蚀腔内部沉积面表面处理方法 |
CN114427111A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-05-03 | 北京富创精密半导体有限公司 | 铝合金阳极真空密封面处理工艺 |
-
2022
- 2022-09-14 CN CN202211112946.8A patent/CN115476278B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08296056A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-12 | Chubu Electric Power Co Inc | フランジシール面の防食方法 |
KR101014769B1 (ko) * | 2010-09-20 | 2011-02-14 | (주) 미래이피 | 진공챔버의 표면처리 방법 |
CN105575767A (zh) * | 2014-11-03 | 2016-05-11 | 上海微电子装备有限公司 | 用于超高真空腔室的清洗装置及方法 |
CN105970279A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-28 | 无锡信大气象传感网科技有限公司 | 一种太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法 |
CN107322423A (zh) * | 2017-09-04 | 2017-11-07 | 凯盛重工有限公司 | 一种金属真空腔体密封面的打磨工艺 |
CN108550515A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-09-18 | 江阴市光科真空机械有限公司 | 离子注入工艺腔体的研磨工艺 |
CN109881243A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-06-14 | 江阴市光科光电精密设备有限公司 | 一种超高真空腔体的研磨工艺 |
CN114188210A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-03-15 | 江苏鲁汶仪器有限公司 | 一种用于金属刻蚀机的刻蚀腔内部沉积面表面处理方法 |
CN114427111A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-05-03 | 北京富创精密半导体有限公司 | 铝合金阳极真空密封面处理工艺 |
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