จะเลือกวัสดุแผ่นทำความร้อนและการเคลือบสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซออกสูง-สุญญากาศ ต่ำ-ได้อย่างไร

แผ่นทำความร้อนที่ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในอากาศแวดล้อมสามารถส่งผลกระทบต่อห้องสุญญากาศสูง-เป็นเวลาหลายชั่วโมงหรือหลายวัน โดยปล่อยความชื้นที่ดูดซับและสารประกอบอินทรีย์ระเหยได้อย่างต่อเนื่อง การเลือกอุปกรณ์สำหรับบริการสุญญากาศเป็นกระบวนการพื้นฐานในการกำจัดวัสดุใดๆ ที่ไม่สามารถรักษาสภาพแวดล้อมที่มีความดันต่ำ-ต่ำเป็นพิเศษ-ที่สะอาดในระดับหนึ่งในพันล้าน-ของ-ระดับบรรยากาศ-

ในระบบสุญญากาศ ประสิทธิภาพไม่ได้ถูกกำหนดโดยความสามารถในการทำความร้อนเท่านั้น โดยกำหนดจากโครงสร้างที่ส่งผลต่อปริมาณก๊าซ การปนเปื้อน และ-ความล่าช้าในการดาวน์ปั๊มเพียงเล็กน้อย การเลือกกแผ่นทำความร้อน วัสดุเคลือบ สูญญากาศสูง ก๊าซออกต่ำระบบจึงกลายเป็นวินัยในการยับยั้งชั่งใจวัสดุและวิศวกรรมพื้นผิวที่มีการควบคุม

การเลือกวัสดุฐานสำหรับแผ่นทำความร้อนสุญญากาศ

สแตนเลส 316L เป็นมาตรฐานพื้นฐาน

ในระบบระบายความร้อนสูญญากาศสูง-ส่วนใหญ่ สแตนเลส 316L ถือเป็นวัสดุโครงสร้างเริ่มต้น

ข้อดีของมัน ได้แก่ :

การปล่อยก๊าซที่แท้จริงต่ำมากหลังจากทำความสะอาดอย่างเหมาะสม

เสถียรภาพทางกลสูงภายใต้การหมุนเวียนด้วยความร้อน

ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม

ความเข้ากันได้กับขั้นตอนการอบแบบสุญญากาศ-

การซึมผ่านของก๊าซน้อยที่สุดเมื่อผ่านกระบวนการอย่างเหมาะสม

เมื่อต้องทำความสะอาดแบบสุญญากาศ-เกรดและการขัดเงาด้วยไฟฟ้า เหล็กกล้าไร้สนิมจะมีอัตราการวิวัฒนาการของก๊าซต่ำมาก ทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีสุญญากาศสูงพิเศษ- (UHV)

การปรับสภาพพื้นผิวมีบทบาทสำคัญ ขัดเงาด้วยไฟฟ้า 316L ให้พื้นผิวที่เรียบและใช้พลังงานต่ำ- ซึ่งช่วยลดบริเวณดูดซับน้ำและไฮโดรคาร์บอน

อะลูมิเนียมเกรดสุญญากาศ-สำหรับระบบน้ำหนักเบา

อลูมิเนียมอัลลอยด์ยังใช้ในแผ่นทำความร้อนสุญญากาศซึ่งการลดน้ำหนักและการตอบสนองต่อความร้อนเป็นสิ่งสำคัญ

อย่างไรก็ตาม อลูมิเนียมต้องมีการเตรียมพื้นผิวอย่างระมัดระวัง:

แนะนำให้ใช้การขัดเงาด้วยไฟฟ้า-

อาจใช้การเคลือบแปลงสารเคมีที่เข้ากันได้กับสุญญากาศ-

ต้องลดความพรุนของพื้นผิวให้เหลือน้อยที่สุด

อโนไดซ์แบบมาตรฐานโดยทั่วไปไม่เหมาะกับการบริการที่มีสุญญากาศสูง โครงสร้างออกไซด์ที่มีรูพรุนมีลักษณะเหมือนฟองน้ำ โดยกักความชื้นและไฮโดรคาร์บอนที่ปล่อยออกมาอย่างช้าๆ ระหว่างการทำงาน

ส่งผลให้ปั๊มหยุดทำงานนาน-และสภาวะสุญญากาศไม่เสถียร

การเคลือบผิวและความเข้ากันได้

การเคลือบ PFA แบบบางสำหรับการป้องกันสารเคมี

ในการใช้งานบางประเภท อาจใช้การเคลือบ PFA (เปอร์ฟลูออโรอัลคอกซี) ที่บางมากเพื่อต้านทานสารเคมี

เมื่อนำไปใช้อย่างเหมาะสมและอบด้วยสุญญากาศ- PFA นำเสนอ:

การซึมผ่านของก๊าซค่อนข้างต่ำ

ความเฉื่อยทางเคมี

พฤติกรรมมีเสถียรภาพภายใต้อุณหภูมิปานกลาง

อย่างไรก็ตาม ความหนาของชั้นเคลือบต้องคงอยู่น้อยที่สุด โดยทั่วไปแล้วจะหลีกเลี่ยงชั้นฟลูออโรโพลีเมอร์หนา เนื่องจากก๊าซที่ติดอยู่ภายในเมทริกซ์โพลีเมอร์สามารถค่อยๆ ปล่อยออกมาภายใต้สภาวะสุญญากาศ

ผลกระทบนี้จะเพิ่มภาระการปล่อยก๊าซออก และทำให้การรักษาเสถียรภาพของความดันในห้องเพาะเลี้ยงช้าลง

วัสดุที่ควรหลีกเลี่ยงในระบบสุญญากาศ

วัสดุบางชนิดเข้ากันไม่ได้โดยพื้นฐานแผ่นทำความร้อน วัสดุเคลือบ สูญญากาศสูง ก๊าซออกต่ำความต้องการ.

วัสดุที่ยกเว้นโดยทั่วไป ได้แก่ :

แผ่น PTFE มาตรฐานหรือการเคลือบ PTFE แบบพ่นหนา

สีออร์แกนิกและสารเคลือบโพลีเมอร์-

กาวและสารยึดเกาะ

น้ำมันหล่อลื่นและจาระบีในบริเวณที่เปิดโล่ง

ฉนวนสายไฟแบบไม่-สุญญากาศ-

ชั้นอลูมิเนียมอโนไดซ์ที่มีรูพรุน

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง PTFE เป็นที่รู้กันว่าดูดซับโมเลกุลขนาดเล็กและปล่อยออกมาอย่างช้าๆ เมื่อเวลาผ่านไป เพิ่มระยะเวลาการหยุดการทำงานของปั๊ม- และปนเปื้อนกระบวนการสุญญากาศที่ละเอียดอ่อน

หลักการออกแบบสำหรับแผ่นทำความร้อนที่มีการปล่อยก๊าซต่ำ-

การลดปริมาณที่ติดอยู่ให้เหลือน้อยที่สุด

ในห้องสุญญากาศ วัตถุทุกชิ้นสามารถเป็นตัวปล่อยก๊าซได้

เรขาคณิตการออกแบบจึงต้องหลีกเลี่ยง:

รูตันที่ไม่มีทางระบายอากาศ

ฟันผุปิด

ช่องว่างที่ปิดทับซ้อนกัน

คุณสมบัติเธรดที่ไม่ได้ระบาย

ช่องว่างภายในทั้งหมดจะต้องถูกระบายเพื่อให้ก๊าซอพยพระหว่างปั๊ม-ลงและอบ-รอบการอบออก

การออกแบบการระบายอากาศและเครื่องจักรกล

การเชื่อมต่อแบบเกลียวทั้งหมดควรระบายผ่านรู-หรือช่องตัดขวาง วิธีนี้จะช่วยป้องกันการรั่วไหลเสมือนจริงที่เกิดจากช่องอากาศที่ติดอยู่จะปล่อยก๊าซอย่างช้าๆ เมื่อเวลาผ่านไป

โครงสร้างแบบเชื่อมหรือประสานจะดีกว่าการประกอบเชิงกลทุกครั้งที่เป็นไปได้

การอบแบบสุญญากาศ-ข้อกำหนดการทดสอบภายนอกและการรั่วไหล

การปรับอากาศก่อนเข้ารับบริการ

ขั้นตอนสำคัญในระบบแผ่นทำความร้อนแบบสุญญากาศ-ใดๆ ก็ตามคือหลัง-การอบแบบสุญญากาศสำหรับการผลิต-

กระบวนการนี้:

ขับไล่ความชื้นที่ดูดซับออกไป

ขจัดสารอินทรีย์ที่ระเหยง่าย

รักษาเสถียรภาพทางเคมีของพื้นผิว

ลดอัตราการปล่อยก๊าซออกในระยะยาว-

โดยปกติแล้วอุณหภูมิอบ-จะระบุไว้สูงกว่าอุณหภูมิการใช้งานที่ต้องการเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุทั้งหมดมีการปรับสภาพอย่างสมบูรณ์

การทดสอบการรั่วของฮีเลียม

การทดสอบการรั่วไหลของมวลสารฮีเลียมสเปกโตรเมทรีใช้เพื่อยืนยันความสมบูรณ์ของระบบ

กระบวนการนี้ตรวจพบ:

การรั่วไหลจริงผ่านข้อต่อหรือรอยเชื่อม

การรั่วไหลเสมือนจริงจากวอลุ่มที่ติดอยู่

รอยแตกขนาดเล็ก-ในโครงสร้างที่เชื่อม

หลังจากผ่านการทดสอบการรั่วของฮีเลียมเท่านั้น ระบบจึงจะถือว่าเหมาะสำหรับการทำงานในสุญญากาศสูงหรือสูงพิเศษ-

มาตรฐานประสิทธิภาพที่ล้นหลาม

ข้อกำหนด ASTM E595

วัสดุอโลหะ-ที่ใช้ในระบบสุญญากาศมักได้รับการประเมินโดยใช้เกณฑ์ ASTM E595

ข้อจำกัดในการยอมรับโดยทั่วไป ได้แก่:

การสูญเสียมวลรวม (TML): น้อยกว่า 1.0%

วัสดุควบแน่นที่ระเหยง่ายที่รวบรวมได้ (CVCM): น้อยกว่า 0.1%

พารามิเตอร์เหล่านี้ช่วยให้แน่ใจว่าวัสดุจะไม่ปล่อยสารประกอบระเหยมากเกินไปภายใต้สภาวะสุญญากาศและอุณหภูมิที่สูงขึ้น

พฤติกรรมของโลหะที่สะอาด

โลหะที่ผ่านการแปรรูปอย่างเหมาะสม เช่น สแตนเลสและอลูมิเนียมมีอัตราการปล่อยก๊าซต่ำมาก เมื่อ:

ทำความสะอาดอย่างหมดจด

อบสุญญากาศ

ผ่านกระบวนการหรือขัดเงาด้วยไฟฟ้าอย่างเหมาะสม

พื้นผิวโลหะจึงเป็นรากฐานโครงสร้างที่ต้องการสำหรับแผ่นทำความร้อนแบบสุญญากาศ

ข้อควรพิจารณาในการปฏิบัติงานในสภาพแวดล้อมสุญญากาศ

ทุกพื้นผิวเป็นแหล่งก๊าซ

ในทางวิศวกรรมสุญญากาศ ทุกพื้นผิวที่สัมผัสมีส่วนทำให้เกิดภาระก๊าซทั้งหมด

แม้แต่ชั้นการปนเปื้อนที่ติดตามก็สามารถควบคุมพฤติกรรมของระบบในช่วงเริ่มต้นของปั๊ม-ได้

ด้วยเหตุนี้ การเลือกใช้วัสดุจึงไม่ได้เน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพ แต่เน้นไปที่การขจัดปัจจัยที่ไม่จำเป็นต่อการวิวัฒนาการของก๊าซมากขึ้น

ผลการปั่นจักรยานด้วยความร้อน

วงจรการให้ความร้อนและความเย็นซ้ำๆ สามารถผลักดันการแพร่กระจายของก๊าซที่ติดอยู่จากชั้นใต้ผิวดิน วัสดุที่มีโครงสร้างเป็นรูพรุนหรือการรวมโพลีเมอร์มีแนวโน้มที่จะแย่ลงเมื่อเวลาผ่านไป ในขณะที่พื้นผิวโลหะที่มีความหนาแน่นยังคงมีเสถียรภาพ

บทสรุป

การเลือกแผ่นทำความร้อนสำหรับการใช้งานแบบสุญญากาศต้องใช้แนวทางวิศวกรรมด้านวัสดุและพื้นผิวที่มีระเบียบวินัยอย่างยิ่ง ทางออกที่ดีที่สุดสำหรับแผ่นทำความร้อน วัสดุเคลือบ สูญญากาศสูง ก๊าซออกต่ำโดยทั่วไประบบจะใช้สแตนเลส 316L หรืออลูมิเนียมเกรดสุญญากาศ- รวมกับการเคลือบบางด้วยไฟฟ้าหรือควบคุมอย่างระมัดระวังในกรณีที่จำเป็น

หลีกเลี่ยงวัสดุต่างๆ เช่น PTFE มาตรฐาน กาว สารหล่อลื่น และการเคลือบอะโนไดซ์ที่มีรูพรุน เนื่องจากพฤติกรรมการปล่อยแก๊สออกอย่างต่อเนื่องและการกักเก็บความชื้น แต่ประสิทธิภาพนั้นเกิดขึ้นได้จากความสะอาด ความเรียบง่ายของโครงสร้าง และเคมีพื้นผิวที่ได้รับการควบคุม

ขั้นตอนการทดสอบการอบสุญญากาศ-และการรั่วไหลของฮีเลียมบังคับช่วยให้แน่ใจว่าสารระเหยที่ตกค้างและการรั่วไหลเสมือนทั้งหมดจะถูกกำจัดก่อนดำเนินการ

ท้ายที่สุดแล้ว การออกแบบแผ่นทำความร้อนสุญญากาศที่สูง-นั้นถูกกำหนดโดยวินัยในการใช้วัสดุอย่างเข้มงวด ในสภาพแวดล้อมดังกล่าว การไม่มีวัสดุที่ไม่จำเป็นถือเป็นข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพหลัก และความสะอาดไม่ได้เป็นเพียงข้อกำหนดของกระบวนการ แต่เป็นคุณสมบัติทางกายภาพที่วัดผลได้ซึ่งควบคุมความเสถียรของระบบ