《真空材料的清洗》word版

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1、1真空材料的清洗1.1概述清洗一般定义为在真空工艺进行前，先从工件或系统材料表面清除所不期望的物质的过程。真空零部件的表面清洗处理是很必要的，因为由污染物所造成的气体、蒸气源会使真空系统不能获得所要求的真空度。此外，由于污染物的存在，还会影响真空部件连接处的强度和密封性能。暴露于大气中的表面普遍受到污染，表面上任何一种无用的物质或能量都是污染物。表面污染就其物理状态来看可以是气体，也可以是液体或固体，它们以膜或散粒形式存在。就其化学特征来看，它可以处于离子态或共价态，可以是无机物或有机物。污染的来源有多种，最初的污染常常是表面本身形成过程中

2、的一部分。吸附现象、化学反应、浸析和干燥过程、机械处理以及扩散和离析过程都使各种成分的表面污染物增加。比较常见的真空材料表面上的污染物具体有以下几种类型。①油脂：加工、装配、操作时沾染上的润滑剂、切削液、真空油脂等；②水基类：操作时的手汗、吹气时的水汽、唾液等；③表面氧化物：材料长期放置在空气中或放置在潮湿空气中所形成的表面氧化物；④酸、碱、盐类物质：清洗时的残余物质、手汗、水中的矿物质等；⑤抛光残渣及环境空气中的尘埃和其它有机物等。清洗的目的是为了改进真空系统中所有器壁和其它组件表面在各工作条件下的工作稳定性。这些工作条件包括：高温、低温

3、、以及电子、离子、光子或重粒子的发射和轰击。清洗后要求得到的表面可分为两类：原子级清洁表面和工艺技术上的清洁表面。原子级清洁表面仅能在超高真空下实现。它需要在严格控制的环境条件下进行，一般通过较长的时间过程，采用如加热、粒子轰击、溅射、气体反应等技术手段在特定的表面区域获得原子级清洁表面。通常的实际应用一般并不要求获得原子级清洁表面，仅要求工艺技术上的清洁或较好的表面质量，即保证所有的表面尽可能没有微观结构物质，并且使清洗后表面的各种分子约束得更紧密，在基体相上没有明显的化学物质。一般情况下，在一切需要使用溶剂的清洗工作都不能在真空中进行。

4、如果在真空中进行清洗(通常采用加热、轰击等手段)，那么清洗通常是在真空工艺系统内部进行的(如镀膜室、分析室等)。1.2表面清洗的基本方法1.2.1溶剂清洗用溶剂清洗是一种应用最普遍的方法。在该方法中使用各种清洗液，它们分为：①软化水或含水系统：例含洗涤剂的水，稀酸或碱；②无水有机溶剂：如乙醇、乙二醇、异丙醇、甲酮、丙酮等；③石油分馏物、氯化或氟化碳氢化物；④乳状液或溶剂蒸气。⑤金属清洗剂(市售商品)：这种清洗剂分为酸性、碱性和中性偏碱等三类。其用途分别为：①酸性：多用于清洗氧化物、锈和腐蚀物；②碱性：含有表面活性剂，用于清除轻质油污；③中性

5、偏碱：可避免酸碱对表面的损伤。所采用的溶剂类型取决于污染物的本质。例如：表面上的动植物类油可用碱溶液化学去油；矿物油类可用有机溶剂去除。但实际上两类油脂经常同时存在，所以在清洗时往往需要先后采用数种不同的溶剂。1.2.1.1擦洗和浸洗除去表面污物的最简单方法是用脱脂棉(或干净软纱布)浸溶剂擦拭表面。这种方法最适宜作预清洗，即清洗程序的第一步。浸泡清洗也是一种简单而常用的清洗技术。浸泡清洗的基本设备，结构简单，价格便宜。一个用玻璃、塑料或不锈钢制成的开口容器，装满清洗液，将被清洗的零件放入清洗液中，搅动或不搅动均可，浸泡短时间后，从容器中取出

6、擦干或晾干。可重复上述过程。除了水基和有机溶剂清洗液外，还可以用各种强度的酸(从弱酸到强酸)及其混合物；苛性碱溶液等。下面介绍几种常见的浸洗方法。①碱液去油将零件浸入碱液时，由于碱液与油脂的化学作用可使动植物油转化为脂肪酸盐类(皂化作用)，这些盐类能溶解于水，从而能使零件除去油脂达到净化的目的。以氢氧化钠(苛性钠)为例，其反应方程如下：(C17H35COO)3C3H5+3NaOH=C3H5(OH)3+3C17H35COONa硬脂酸酯               氢氧化钠           甘油           硬脂酸钠(肥皂)矿物油与

7、氢氧化钠不起皂化作用，但可通过乳化作用达到部分去油的目的。其原理是因为碱溶液对金属表面的浸润力_要比矿物油强，所以当金属零件浸入碱溶液时，零件表面的油膜遭到破坏，而聚集形成很小的油滴，虽然不溶解于碱液，但呈悬浮在溶液中(即乳化作用)。当然乳化作用的去油效果不如皂化作用好。常用的碱溶液有氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)(浓度为50～100g／L)、碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)(浓度100～150g／L)。清洗时溶液的浓度不宜过高，浓度过高会使金属零件表面生成氧化膜，并且使生成的肥皂不易溶解而凝聚在零件表面上。如果将溶液

8、加热到70～80℃，可提高所生成肥皂的溶解度，并能促使碱液循环，大大加强去油效果。另外搅拌也能促进去油过程，搅拌可使围绕金属表面的溶液经常更新，而且由于机械力量的作用，能从金属表