永久真空密封的類型
真空密封是保持真空狀態的基本技術,可分為運動密封和固定密封兩種。固定密封可分為永久密封和非永久密封兩種方式。最常見的永久密封有金屬之間、玻璃和金屬之間、陶瓷和金屬之間的密封。
真空系統中使用最多的是金屬之間的密封,材料主要用不銹鋼(SUS304、SUS316),密封方式多采用氬弧焊。焊接時,向焊接部位吹入大量的惰性氣體氬氣,避免焊接部位的氧化。
無法用氬弧焊焊接的金屬材料(銅等)或不同金屬材料間的密封(不銹鋼和銅)通常采用真空釬焊。在金屬接合部填加銀蠟后放置于真空爐中逐漸升溫,銀蠟熔化滲入金屬的接合部,再重新降溫固化后即完成真空釬焊。真空技術網(http://smsksx.com/)認為真空釬焊的難點在于需要專門的胎具,優點在于沒有變形和焊接部位沒有氣泡。
硬質玻璃(硼硅酸玻璃)和金屬接合時,要求接合部在室溫和數百攝氏度之間有較小的熱膨脹系數。密封用的金屬主要是鈷合金(Fe:N:Co=54:29:17)。鈷合金和其他金屬(不銹鋼)通過氬弧焊密封;鈷合金和鈷玻璃之間的熱膨脹系數一致,可以直接采用玻璃加工工藝密封。各種真空觀察窗都是使用這種技術制作的。
陶瓷是絕緣材料,需要導入或測量電信號時離不開陶瓷和金屬的密封。比較常見的做法是首先在陶瓷的表面涂 Mo或 Mn的粉末,在 H2 和 N2 的混合氣體中進行熱處理后,可以在陶瓷的表面形成薄薄的 Mo或 Mn層。在上面再鍍牢固的Ni或Cr層,在Ni或Cr層上通過真空釬焊完成電極的密封(圖2.1)。使用Co合金的主要目的是消除熱膨脹所產生的變形。
圖2.1 陶瓷和金屬的密封