罗茨真空泵维护保养的方法是什么?
罗茨真空泵定期保养的方法:罗茨泵经常检查油位位置,不符合规定时须调整使之符合要求。以罗茨泵运转时,油位到油标中心为准。罗茨泵换油期限按实际使用条件和能否满足性能要求等情况考虑,由用户酌情决定.一般新罗茨泵,抽除清洁干燥的气体时,建议在工作100小时左右换油一次。待油中看不到黑色金属粉末后,以后可适当延长换油期限。
罗茨真空泵的特点特性是在比较宽的压力范围内有很大的抽速。启动快能立即开始工作。对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感。无需润滑转子,泵房内无油。振动小,转子动平衡好,无排气阀。驱动力小,机械摩擦损失小。结构紧凑,占地面积小,运行维护成本低。
可能的原因:
(1)进汽阀阀芯折断,使打不开
(2)汽缸内有积水
(3)摇臂销脱落或圆锥销切断
(4)汽、油缸活塞环损坏
(5)汽缸磨损间隙过大
(6)汽门阀板、阀座接触不良
(7)蒸汽压力不足
(8)活塞杆处于中间位置,致使汽门关闭
(9)排出阀阀板装反,使出口关死
处理方法:
(1)更换阀门或阀芯
(2)打开放水阀,排除缸内积水
(3)装好摇臂销和更换圆锥销
(4)更换汽油缸活塞环
(5)更换汽缸或活塞环
(6)刮研阀板及阀座
(7)调节蒸汽压力
(8)调整活塞杆位置
(9)重将排出阀安装正确
2.故障现象:泵抽空
可能的原因:
(1)进口温度太高产生汽化,或液面过低吸入气体
(2)进口阀未开或开得小
(3)活塞螺帽松动
(4)由于进口阀垫片吹坏使进出口被连通
(5)油缸套磨损,活塞环失灵
处理方法:
(1)降低进口温度,保证一定液面或调节往复次数
(2)打开进口阀至一定开度或调节往复次数
(3)上紧活塞螺帽
(4)更换进口阀垫片
(5)更换缸套或活塞环
3.故障现象:产生响声或振动
可能的 原因:
(1)活塞冲程过大或汽化抽空
(2)活塞螺帽或活塞杆螺帽松动
(3)缸套松动
(4)阀敲碎后,碎片落入缸内
(5)地脚螺钉松动
(6)十字头中心架连接处松动
处理方法:
(1)调节活塞冲程和往复次数
(2)并紧活塞螺帽和活塞杆,螺帽
(3)并紧缸套螺丝
(4)扫除缸内碎片,更换阀
(5)固定地脚螺栓
(6)修理或更换十字头
4.故障现象:压盖漏油,漏气
可能的原因:
(1)活塞杆磨损或表面不光滑
(2)填料损坏
(3)填料压盖未上紧或填料不足
处理方法:
(1)更换活塞杆
(2)更换填料
(3)加填料或上紧压盖
5.故障现象:汽缸活塞杆过热
可能的原因:
(1)注油器单向阀失灵
(2)润滑不足
(3)填料过紧
处理方法:
(1)更换单向阀
(2)加足润滑油
(3)松填料压盖
6.故障现象:压力不稳
可能的原因:
(1)阀关不严或弹簧弹力不均匀
(2)活塞环在槽内不灵活
处理方法:
(1)研磨阀或更换弹簧
(2)调整活塞环与槽的配合
7.故障现象:流量不足
可能的原因:
(1)阀不严
(2)活塞环与缸套间隙过大
(3)冲程次数太少
(4)冲程太短
处理方法:
(1)研磨或更换阀门,调节弹簧
(2)更换活塞环或缸套
(3)调节冲程数
(4)调节冲程
阳光泵业上复制的你看够不够
极限压力不高
(1)管道、系统漏气
(2)泵部分漏气
(3)前极泵极限压力下降
(4)润滑油太脏或牌号不符
(5)油封磨损
(6)溢流阀处漏气
(1)系统检漏
(2)对泵检漏
(3)修理或更换前级泵
(4)调换润滑油
(5)调换油封
(6)对溢流阀进行清理
抽速不足
(1)管道通导能力不够
(2)前级泵抽速下降
(3)溢流阀处漏气
(1)增大管道通导能力
(2)修理或更换前级泵
(3)对溢流阀处进行清理
电动机过载
(1)入口压力过高
(2)转子端面与端盖单面接触
(3)前级泵返油进泵腔
(4)溢流阀卡住,使出口过高
(1)调整、控制入口压力
(2)调整转子端面间隙
(3)装置防返油设备
(4)对溢流阀进行清理
过热
(1)选择的前级泵抽速不够,造成压缩比过大
(2)入口压力过高
(3)冷却不良
(4)齿轮箱润滑油过高
(5)转子与泵壳接触
(6)齿轮、轴承、油封润滑不良
(1)重新选用前级泵
(2)调整、控制入口压力
(3)畅通冷却
(4)调整油量
(5)修整
(6)保证油量适当,润滑良好
声音异常
(1)装配不良
(2)导向齿轮与转子位置偏移使转子相碰
(3)入门压力过高
(4)过载或润滑不良造成对齿轮的损伤
(5)轴承磨损
(1)重装
(2)调整位置,保证间隙
(3)调整、控制入口压力
(4)调换齿轮
(5)调换轴承
轴承、齿轮
早期磨损严重
(1)润滑油不良
(2)润滑油不足
(1)调换润滑油
(2)补充润滑油
罗茨泵常见故障与排除及拆装
如罗茨泵(机械增压泵)机组经运转一段时间后,罗茨泵内产生异常杂音,则可能有以下原因:
1、罗茨泵的启动压力太高,造成泵的机件过热而受损(有些机械增压泵经特殊设计后,也可以在大气压下启动)。
2、在生产工艺中产生的较大的磨耗性粒子进入罗茨泵内部造成机件磨损。
3、泵的安放位置不对,例如:倾斜置放。泵内的润滑油的油量不适合。
以上各原因均会导致罗茨泵的机件(转子、定子、轴承与齿轮等)精密度变差或受严重污染,从而使罗茨泵在运转中产生异常杂音。
当发现泵在运转中产生异常杂音后,应立即检查泵的启动压力是否符合规定值,可用电流表检查泵电机的输入电流是否合乎额定值,有无异常的高或低。还应检查泵内润滑油的情况及泵的安放位置是否合适。发现问题后,要立即采取相应的措施解决。
罗茨真空泵工作时转子与转子,转子与泵体互相不接触,因此没有直接磨损,但由于间隙很小(一般0.10~0.25 mm),经长期运转后传动齿轮磨损,当齿侧间隙大于转子间最小间隙时,将产生相碰而发生故障,此时则应更换齿轮。一般在运转一年则应进行大修一次,检查齿轮及轴承的磨损情况,检查密封装置,更换密封圈(环),检查转子腐蚀情况,转子结垢情况,泵体内表面腐蚀情况和结垢情况。清洗测量磨损超出规定尺寸时,应调整间隙或更换零件。
泵的拆装程序如下:
1、放出润滑油及冷却水;
2、拆卸联轴器和电机;
3、拆卸旁通管路和旁通阀;
4、拆轴承;
5、拆卸前后端盖及密封装置;
6、拆转动齿轮;
7、拆转子。
拆装时的注意事项如下:
1、安装底座时必须认真调整水平,否则将影响转子与泵体两端的间隙;
2、拆装零部件不能用铁锤敲打;
3、拆装时注意密封面,不得有任何划痕和碰伤;
4、平面密封使用室温硫化橡胶时,要涂布均匀,不能过薄也不能太厚;
5、转子装后应认真调整间隙,按规定间隙调整,发现超出规定时应取出重新修理,但修理后必须进行动平衡调试,动平衡合格后再重新组装。 罗茨真空泵压缩气体所需的功率与压差成正比,一旦气体压差过高,泵就可能出现过载现象,造成电机绕组烧损。解决泵过载问题的方法主要有以下几种:
(1) 采用机械式自动调压旁通阀。 旁通阀安装在罗茨真空泵的出口和入口之间的旁通管路上。此阀控制泵出入口之间的压差不超过额定值。当压差达到额定值时,阀门靠压差作用自动打开,使罗茨真空泵出口和入口相通,使出入口之间的压差迅速降低,这时罗茨真空泵在几乎无压差的负荷下工作。当压差低于额定值时,阀自动关闭,气体通过罗茨真空泵内由前级泵抽走。带有旁通溢流阀的罗茨真空泵可以与前级泵同时启动,使机组操作简单方便。
(2) 采用液力联轴器 采用液力联轴器也能防止泵的过载现象发生,使泵可以在高压差下工作。液力联轴器安装在泵和电动机之间。在正常工作状态下,液力联轴器由电动机端向泵传递额定力矩。罗茨真空泵的最大压差由液力联轴器所传递的最大转矩来决定,而液力联轴器可传递的最大转矩由其中的液体量来调节。当泵在高压差下工作或与前级泵同时启动时,在液体联轴器内部产生了转速差即滑动,只传递一定的力矩,使泵减速工作。随着抽气的进行,气体负荷减小,罗茨真空泵逐渐加速至额定转速。
(3) 采用真空电气元件控制泵入口压力 在罗茨真空泵的入口管路处安置真空膜盒继电器或电接点真空压力表等压力敏感元件。真空系统启动后,当罗茨真空泵入口处压力低于给定值(泵允许启动压力)时,压力敏感元件发出信号,经电气控制系统开启罗茨真空泵(如真空系统中装有罗茨真空泵旁通管路,则同时关闭旁通管路阀门)。若泵入口压力高于规定值时,则自动关闭罗茨真空泵(或同时打开泵旁通管路阀门),从而保证了罗茨真空泵的可靠运转。 随着罗茨泵应用的日益增多,设备在运行过程中由于受到高温、高压、强腐蚀、气蚀冲刷等恶劣环境的影响,经常出现磨损、腐蚀、泄漏等现象,制约着企业的正常生产,甚至导致火灾、爆炸、污染等严重安全事故。同时,罗茨泵故障所带来的意外停机停产也影响着生产的效率和产品的质量,加大了企业的成本投入。罗茨泵常见故障主要分为以下两类:
轴承位磨损
传动部位磨损是罗茨泵普遍存在的问题,并且数量较大,损坏频繁,其中包括轴承位、轴承座、轴承室、键槽及螺纹等部位。传统的补焊机加工方法易造成材质损伤,导致部件变形或断裂,具有较大的局限性;刷镀和喷涂再机加工的方法往往需要外协,不仅修复周期长、费用高,而且因修补的材料还是金属材料,不能从根本上解决造成磨损的原因。
当代最新方法是采用高分子复合材料,其具有超强的粘着力,优异的抗压强度、耐磨性和抗腐蚀性等综合性能。采用2211F高分子复合修复材料在传动部位磨损尺寸相对较小的情况下可以现场免拆卸修复,既避免机械加工,又无补焊热应力热影响,修复厚度也不受限制,同时产品所具有的耐磨性及金属材料不具备的退让性,确保修复部位百分百的接触配合,降低设备的冲击震动,避免磨损的可能性,并大大延长设备部件(包括轴承)的使用寿命,为企业节省大量的停机时间,创造巨大的经济价值。
修复步骤:
1、模具加工:制作标准对开模具
2、表面处理:去油、打磨、清洗,确保表面干净、干燥、结实。
3、调和材料:比例准确,调和均匀。
4、涂抹材料:确保粘接、填实及厚度。
5、安装模具:涂刷脱模剂,安装固定,确保多余材料被挤出。
6、脱模:固化后,拆卸模具将多余材料清理干净,材料不可敲击,可通过磨光机、锉刀等工具清除,达到安装要求。
腐蚀、冲蚀
金属腐蚀的形态,可分为全面(均匀)腐蚀和局部腐蚀两大类。前者较均匀的发生在设备的全部表面,后者只是发生在局部。例如孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、氢腐蚀破裂、磨损腐蚀、脱层腐蚀等。
采用美嘉华高分子复合材料实施表面有机涂层防腐是当前行之有效的防腐蚀措施之一。表面粘涂保护可广泛应用于磨蚀、气蚀、腐蚀部位的修复和预保护涂层。其具有良好的耐化学性能及优异的力学性能和粘接性能。与传统的压力容器焊接修补相比,具有施工简便、成本低、安全性能,修复效果好的特点。
修复步骤:
1、表面处理:彻底清除表面氧化层,用丙酮将表面清洗干净。
2、调和材料:严格按照比例进行调和,并搅拌均匀,直到没有色差。
3、涂抹材料:先薄薄涂抹一层材料,要确保粘接及完全覆盖,再将材料均匀的涂抹到修复表面,达到要求的修复厚度即可。
4、固化:24小时/24℃(材料温度),材料温度每提升11℃,固化时间缩短一半,但提升温度不得超出材料的承受温度。
5、安装及注意事项:按照装配要求进行安装,修复保护的材料应避免受外力的敲击或撞击,如果材料影响装配,可采用打磨的方法处理,千万不可敲击,避免损伤其他材料。
下面本人详细介绍各部分的组成及工作原理。
一、真空主体——真空腔
根据加工产品要求的各异,真空腔的大小也不一样,目前应用最多的有直径1.3M、0.9M、1.5M、1.8M等,腔体由不锈钢材料制作,要求不生锈、坚实等,真空腔各部分有连接阀,用来连接各抽气泵浦。
二、辅助抽气系统
此排气系统采用“扩散泵+机械泵+罗茨泵+低温冷阱+polycold”组成
排气流程为:机械泵先将真空腔抽至小于2.0*10-2PA左右的低真空状态,为扩散泵后继抽真空提供前提,之后当扩散泵抽真空腔的时候,机械泵又配合油扩散泵组成串联,以这样的方式完成抽气动作。
排气系统为镀膜机真空系统的重要部分,主要有由机械泵、增压泵(主要介绍罗茨泵)、油扩散泵三大部分组成。
机械泵:也叫前级泵,机械泵是应用最广泛的一种低真空泵,它是用油来保持密封效果并依靠机械的方法不断的改变泵内吸气空腔的体积,使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空。
机械泵有很多种,常用的有滑阀式(此主要应用于大型设备)、活塞往复式、定片式和旋片式(此目前应用最广泛,本文主要介绍)四种类型。
机械泵常常被用来抽除干燥的空气,但不能抽除含氧量过高、有爆炸性和腐蚀性的气体,机械泵一般被用来抽除永久性的气体,但是对水气没有好的效果,所以它不能抽除水气。旋片泵中起主要作用的部件是定子、转子、弹片等,转子在定子里面但与定子不同心轴,象两个内切圆,转子槽内装有两片弹片,两弹片中间装有弹簧,保证了弹片紧紧贴在定子的内壁。
它的两个弹片交替起着两方面的作用,一方面从进气口吸进气体,另一方面压缩已经吸进的气体,将气体排出泵外。转子每旋转一周,泵完成两次吸气和两次排气。当泵连续顺时针转动时,旋片泵不断的通过进气口吸入气体,又从排气口不断的排出泵外,实现对容器抽气的目的。为了提高泵的极限真空度,均将泵的定子浸在油里面这样,在各处的间隙中及有害空间里面经常保持足够的油,把空隙填满,所以油一方面起到了润滑作用,另一方面又起了密封和堵塞缝隙及有害空间的作用,防止气体分子通过各种渠道反流到压强低的空间去。
机械泵是从大气开始工作的,它的主要参数有极限真空,抽气速率,此为设计与选用机械泵的重要依据。单级泵可以将容器从大气抽到1.0*10-1PA的极限真空,双级机械泵可以将容器从大气抽到6.7*10-2帕,甚至更高。
抽气速率,是指旋片泵按额定转数运转时,单位时间内所能排出气体的体积,可以用下公式计算:
Sth=2nVs=2nfsL
fs表示吸气结束时空腔截面积,L表示空腔长度,系数表示转子每旋转一周有两次排气过程,Vs表示当转子处于水平位置的时候,吸气结束,此时空腔内的体积最大,转速为n。
机械泵排气的效果还与电机的转速及皮带的松紧度有关系,当电机的皮带比较松,电机转速很慢的时候,机械泵的排气效果也会变差,所以要经常保养,点检,机械泵油的密封效果也需要常常点检,油过少,达不到密封效果,泵内会漏气,油过多,把吸气孔堵塞,无法吸气和排气,一般,在油位在线下0.5厘米即可。
增压泵又叫罗茨泵:它是具有一对同步高速旋转的双叶形或多叶形转子的机械泵,由于它的工作原理与罗茨鼓风机相同,所以又可以叫罗茨真空泵,此泵在100-1帕压强范围内有较大的抽气速度,它弥补了机械泵在此范围内排气能力不足的缺点,此泵不能从大气开始工作,也不能直接排出大气,它的作用仅仅是增加进气口和排气口之间的压差,其余的则需要机械泵来完成,因此,它必须配以机械泵作为前级泵。
机械泵在使用过程中,必须注意以下问题:
1、机械泵要安装在清洁干燥的地方。
2、泵本身要保持清洁干燥,泵内的油具有密封和润滑作用,因此要按照规定量添加。
3、要定期更换泵油,更换的时候要先排出以前的废油,周期为至少三个月至半年更换一次。
4、要按照说明书接好电线。
5、机械泵停止工作前要先关闭进气阀门,再停电并开放气阀,将大气通过进气口放入泵中。
6、泵在工作期间,油温不可以超过75摄氏度,否则会由于油的黏度过小而导致密封不严。
7、要不定期检点机械泵的皮带松紧度、电机的转速,罗茨泵电机的转速,和密封圈的密封效果。
油扩散泵:机械泵的极限真空只有10-2帕,当达到10-1帕的时候,实际抽速只有理论的1/10,如果要获得高真空的话,必须采用油扩散泵。
由于油扩散泵是最早用来获得高真空的泵,其由于造价便宜,维护方便,使用广泛,所以本文将重点讨论。
油扩散泵的应用压强范围是10-1帕-10-7帕,它是利用气体的扩散现象来排气的,它具有结构简单,操作方便,抽速大(最高可以达到10+5升/秒)等特点。油扩散泵主要由泵壳、喷嘴、导流管和加热器组成,里面主要添加扩散泵油(日本的型号是D-704#),根据喷嘴的多少可以分为单级泵和多级泵。
扩散泵底部内储存有扩散泵油,上部为进气口,右侧旁下部为出气口,在工作时出气口由机械泵提供前置压强,机械泵充当前置泵。
当扩散泵的油被电炉加热时,产生的油蒸汽提供前置压强,机械泵充当前置泵。当扩散泵油被电炉加热时,产生的油蒸汽沿着导流管经伞形喷嘴向下喷出。因喷嘴外面有机械泵提供的1-10-1帕的真空,故油蒸汽可喷出一段距离,构成一个向出气口方向运动的射流。射流最后碰上由冷却水冷却的泵壁,凝结为液体,流回蒸发器,即靠油的蒸发——喷射——凝结,重复循环来实现抽气的。
由进气口进入泵内的气体分子,一旦落入蒸汽流中,便获得向下运动的动量,向下飞去,由于射流具有高的流速(约200米/秒),高的蒸汽密度,且扩散泵油具有高的分子量(300-500)故能有效的带走气体分子,因此在射流的界面内,气体分子不可能长期滞留,且在射流界面的两边,被抽气体有很大的浓度差,正是因为这个浓度差被抽气体能不断的越过界面,扩散进入射流中,被带往出口处,在出口处再由机械泵抽走。
扩散泵的油蒸汽压是决定泵的极限真空的重要因素,因此尽量选用饱和蒸汽压低的泵油,其化学特性要好。
扩散泵不能单独用来抽气,一般要求泵的最大出口压强为40帕。扩散泵的抽速决定于第一级喷嘴与泵体进气口口径间环形面积的大小,抽速不是一恒定的值,而是随着进气口的压强而变化的,当压强在10-2~10-3帕的时候,扩散泵的抽气速度是最快的,当压强小于5*10-4帕之后,扩散泵的抽气速度最小,几乎没有抽气能力(此时,进气口的压强较高,由于空气的密度较大,使蒸汽流形成不了高速射流以阻挡空气的反扩散,所以抽速下降)。
扩散泵在安装前要清洗,之后才可以装入扩散油,油在加热前,必须要先对泵抽真空,停机前要先将扩散泵油冷却到60~70摄氏度,才可以关闭前级抽气,最后关冷却水。
由于油扩散泵是无法杜绝有返油的几率,那么没有办法保证精密产品的100%纯净,特别是半导体行业,所以就有“高真空冷凝泵+低真空机械泵”所组成的无油真空系统,冷凝泵组成的排气系统不仅排气效率极高,而且有效保证真空腔的清洁,保证产品的质量(避免产品被污染、增强膜层与基板之间的附着力),但是其维护成本非常的高,造价昂贵,所以普及率没有油扩散泵广泛。
本人在工作过程中,有幸使用到采用冷凝泵组成的排气系统,故在此解释。
低温冷凝泵:它是利用低温表面来凝聚气体分子以实现抽气的一种泵,是目前获得极限真空最高,抽速最大的抽气泵。
冷凝泵的工作原理:主要是低温表面对气体的冷凝作用、冷捕作用及物理低温吸附作用。
低温冷凝:根据各种气体的特性,采用液氦或者制冷循环氦气来冷却。
冷捕集:就是不可凝气体被可凝气体捕集的现象,通常二氧化碳、水蒸气、氮气、压气等气体首先形成霜,于低温表面形成吸附层,进而达到吸附其它气体的目的,低温泵抽除混合气体的效果比抽除单一效果好就是这个原因。
低温吸附:指低温表面上的吸附剂吸附气体的作用,由于吸附剂与气体分子之间的相互作用很强,故可达到气相压强比冷凝表面温度下它的饱和蒸汽压还低的水平。吸附剂通常是活性炭。
冷凝泵的抽气速率及影响 冷凝泵的抽气速率与冷凝表面的面积大小有关系,经数据显示,单位冷凝表面积下的抽气速率为11.6升/秒.平方厘米,冷凝泵可以抽到10-8帕;此外粘有活性炭的吸附表面的几何形状及位置、活性炭的颗粒结构、粘结材料及粘接工艺,对抽速也有很大的影响。其次关键在于制冷机的制冷量要足够大。
真空计:真空计是真空镀膜机器上的重要组成部分,它是检测镀膜机真空度的重要手段。真空计根据其工作原理可以分为绝对真空计和相对真空计,绝对真空计可以直接测量压强的高低,相对真空计只能间接测量真空度。
本论文重点介绍镀膜机器上面常用到的以下几个真空计:
电阻真空计(又叫皮喇尼真空计):
它主要由电热丝、外壳和支架构成,主要是根据在低压下,气体的热传导系数与压强成正比的方式工作的。上面开口处与被测真空系统相连接,热丝采用电阻温度系数大的金属丝做成,两支支架引线与测量线路连接。当压强降低的时候,由于气体热传导散失的热量减小,因此当热丝加热电流稳定时候,则热丝温度就上升,热丝的电阻就增大,用测量热丝电阻值的大小来间接测量压强,有以下关系:
略 这就是电阻真空计的工作原理,此真空计的测量范围是:100-10-1帕之间,目前采用的型号是WP-02
磁控放电真空计:
工作原理:在放电开始时,由于空间游离电子向阳极运动时,在正交电磁场作用下,电子的轨迹不是直线而是螺旋线前进,又因为阳极是框形,故电子不一定第一次就碰上阳极,而是穿过阳极,然后受到对面阴极的拒斥,又复返回。这样反复多次才可能打上阳极。由于电子路程大大加长,故碰撞及电离的分子数增加,使得在较低压强(10-4帕以下)仍维持放电(也称潘宁放电)。
目前比较多的型号有PKR251、GI-PARY
放电管真空计:在玻璃管中封入两个金属电极,在其上加上数千伏的直流高电压,在一定的压强范围内(1*10-3~2*10托)内就能引起自持放电,通过放电颜色来判定其真空度
目前为止此种真空计已经很少使用,因为其误差大,容易损坏,而且寿命不长。
三、蒸发系统
蒸发系统主要指成膜装置部分,镀膜机器的成膜装置很多,有电阻加热、电子枪蒸发、磁控溅射、射频溅射、离子镀等多种方式,鄙人就电阻加热和电子枪蒸发两种方式作介绍,因为此两种方式我应用的比较多。
电阻蒸发根据其结构和工作原理是目前为止应用最多,最广泛的蒸发方式,也是应用时间最长的蒸发方式。它的工作方式是,将钨片做成船状,然后安装在两个电极中间,在钨舟中央加上药材,再缓缓给电极通电,电流通过钨舟,钨舟通电发热,这些低电压,大电流使高熔点的钨舟产生热量,再热传导给镀膜材料,当钨舟的热量高于镀膜材料熔点的时候,材料就升华或者蒸发了,此方法由于操作方便,结构简单,成本低廉,故被很多设备应用,但是其蒸发出来的薄膜由于致密性不佳,加上很多材料无法采用这种方式蒸镀,所以其有一定局限性。钨舟蒸发镀膜材料的时候,材料的熔点必须小于钨舟的熔点,否则就没有办法进行。
电子枪蒸发是到目前为止应用最多的一种蒸发方式,它可以蒸发任何一种镀膜材料,它的工作方式是:将镀膜材料放在坩埚里面,将蒸发源制作成灯丝形状,采用一专门的控制柜,对灯丝加一强电流,高电压,由于灯丝的材料是钨,所以它会发热,到最后会发射电子,再采用一定的磁场将其聚集成一定形状,并牵引到坩埚上,这样就形成了一股电子束,由于电子束温度非常高,可以熔化任何镀膜药材,当镀膜药材被电子束熔化后(有些材料是直接升华),药材的分子(原子或者离子)在真空中成直线运动,然后遇到基板,就凝结下来,经过这种方式生长,形成薄膜!最常用的有将电子束的偏转角制作成270度,、或者运行轨迹为e型的e行电子枪或者电子束偏转角180度,运行轨迹为c型的c型电子枪两种。
电子束蒸发的最大优点在于:电子束的光斑可以随意调整,可以一枪多用,灯丝可以隐藏,避免污染,可以蒸发任意镀膜材料,维修方便,蒸发速度可以随意控制,材料分解小,膜密度高。机械强度好。
溅射方式是用高速正离子轰击靶材表面,通过动能传输,令靶材的分子(原子)有足够的能量从靶材表面逸出,在产品表面凝聚形成薄膜。
用溅射的方法制镀的薄膜附着性强,薄膜的纯度高,可以同时溅射多种不同成分的材料,但是对靶材的要求高,不能象电子枪一样节约资源。
目前运用最多的有磁控溅射,磁控溅射是指平行于阴极表面施加强电场,将电子约束在阴极靶材表面附近,提高电离效率。它是操作最简单的一种,所以运用非常广。
四、成膜控制系统
薄膜监控目前应用方式比较多,主要有:目视监控法,定(极值)值监控、水晶振荡监控、时间监控等等。本人主要介绍目视监控、定(极值)监控和水晶振荡监控三种。
目视监控也叫直接监控,就是采用眼睛监控,因为薄膜在生长的过程中,由于干涉现象会有颜色变化,我们就是根据颜色变化来控制膜厚度的,此种方式有一定的误差,所以不是很准确,需要依靠经验。
定值(极值)监控:主要是采用反射式(透过式)光学监控。极值监控法:当膜厚度增加的时候其反射率和穿透率会跟着起变化,当反射率或穿透率走到极值点的时候,就可以知道镀膜之光学厚度ND是监控波长(入)的四分之一的整数倍。但是极值的方法误差比较大,因为当反射率或者透过率在极值附近变化很慢,亦就是膜厚ND增加很多,R/T才有变化。反映比较灵敏的位置在八分之一波长处。
定值监控法:此方法利用停镀点不在监控波长四分之一波位,然后由计算机计算在波长一时总膜厚之反射率(或者穿透率)是多少,此即为停止镀膜点。
水晶振荡监控:
水晶振荡的工作原理是:利用石英晶体振动频率与其质量成反比的原理工作的。但是石英监控有一个不好之处就是当膜厚增加到一定厚度后,振动频率不全然由于石英本身的特性使厚度与频率之间有线性关系,此时必须使用新的石英振荡片。
几种监控方法各有优劣,但通常镀多层膜,会以光学监控为主,石英晶体振荡为辅助的方法。
除此之外,对于有些在镀膜过程中需要充入气体的还有流量控制计或者压力控制计,这些需要采用精密的阀门和光电传感系统来控制。
在镀膜过程中还需要回转控制系统,就是将伞具的主轴置于轴承里面,然后再利用电机带动轴承,使伞具回转。然后再PLC控制其回转速度。
坩埚回转采用电机带动,光电感应计数的方法,遮药板采用气动开关方式转动。
为了加快抽气速率,达到一定的真空度,还需要对真空腔进行制冷,就是将真空腔里面的空气冷冻到零下130摄氏度,将真空腔里面的水气冷冻并被泵抽走。
电气控制部分主要采用PLC自动控制,就是先在PLC中输入预先设计好的程序,处理器主电路与操作面板上的各空驶系统相连接,当按下操作面板上的开关的时候,信息传递到中央处理器,再由中央控制系统分析并发出指令由支路执行并完成动作。
镀膜机是集多门学科的设备,它集成了当今工业最先进的机电技术,控制技术、电气自动化、IT技术、制冷技术,微电路集成系统、高压控制系统、机械技术、加工技术、光电技术、光学技术、气动控制技术、光电传感技术、通讯技术、真空技术、薄膜光学与镀膜技术等等。
可以说镀膜机是新兴的产业代表。
到今天,镀膜机已经被广泛应用,制镀薄膜尤其广泛,其制作的各种薄膜被应用到各光电系统及光学仪器中,如数码相机、数码摄像机、望远镜、投影机、能量控制、光通讯、显示技术、干涉仪、人造卫星飞弹、半导体激光、微机电系统、信息工业、激光的制作、各种滤光片、照明工业、传感器、建筑玻璃、汽车工业、装饰品、钱币、眼镜片等等,镀膜机器已经与人类的生活紧密联系。
一台进口镀膜机造价通常达到300~1000万人民币,国产设备目前的造价也在100万左右,进口设备已经完全自动化,整个生产过程都由计算机自动完成,其先进程度绝对优于世界上任何自动化作业模式,由于国内的真空技术起步较晚,加上技术有限,故到目前为止还采用人工操作模式,有些厂商有借鉴进口设备的运作模式,可以达到半自动化作业模式,比如:成都的南光镀膜机器、广东的腾胜镀膜机、台湾的龙翩镀膜机、北仪真空、沈阳真空等在业界皆有名次。
(一)定期检查:
1.每日检查:
(1),油位检查:油位过多,使温度升高,油位过低,造成润滑不良。
(2),温度检查:用温度计检查各部位温度。
(3),电动机负荷检查:用功率表或电流、电压表测量电动机负荷。
2.每月检查:联轴器弹性体或三角胶带的张力。
3.每季检查;齿轮箱内润滑油是否变质。
4.每半年检查:
(1),前盖轴承箱内润滑油是否变质。
(2),密封是否损坏。
5.每一年检查:
(1),轴承是否磨损。
(2),活塞环及活塞环衬套是否磨损。
(3),齿轮微量程度的磨损对转子正常工作是否产生影响,是否需要调整。
二、罗茨真空泵的故障原因及其消除方法
故障
原因
消除方法
极限压力达不到
• 管道、系统漏气
• 泵部分漏气
• 前级泵极限压力下降
• 润滑油太脏或牌号不对
• 油封磨损
• 系统检漏
• 对泵检漏
• 修理或更换前级泵
• 调换润滑油
• 调换油封
抽速不足
• 管道通道能力不够
• 前级泵抽速下降
• 增大管道通道能力
• 修理或更换前级泵
电动机过载
• 入口压力过高
• 转子端面与端盖单面接触
• 前级泵返油进罗茨真空泵泵腔
• 调整、控制入口压力
• 调整转子端面间隙
• 装置防返油设备
过热
• 选择的前级泵抽速不够,造成压缩比过大
• 入口压力过高
• 冷却不良
• 齿轮箱润滑油过多
• 转子与泵壳接触
• 齿轮、轴承、油封润滑不良
• 重新选用前级泵
• 调整、控制入口压力
• 畅通、加大冷却水
• 调整油量
• 修整
• 保证油量适当,润滑良好
声音异常
• 装配不良
• 导向齿轮与转子位置偏移,使转子相碰
• 入口压力过高
• 过载或润滑不良造成对齿轮的损伤
• 轴承磨损
• 重装
• 调整位置、保证间隙
• 调整、控制入口压力
• 调换齿轮
5 ,调换轴承
轴承、齿轮早期磨损严重
• 润滑油不良
• 润滑油不足
• 调换润滑油
• 补充润滑油