真空知识丨怎样有效降低真空系统漏气率？

真空系统通过抽气设备将特定空间内的气体抽出，形成低于大气压的环境，在半导体制造、航空航天、材料科学研究等众多领域发挥着不可或缺的作用。然而，实际运行中，由于各种因素，真空系统往往存在不同程度的漏气现象。漏气率作为反映真空系统密封性能的重要参数，直接关系到真空度的稳定性和系统的整体性能。
 

真空系统结构图（侵删）

二、真空系统漏气率来源分析

（一）密封件泄漏

密封件是真空系统中实现密封的关键部件，常见的有橡胶密封圈、金属密封垫等。橡胶密封圈在长期使用过程中，可能因老化、变形、磨损或受到化学物质侵蚀而失去弹性，导致密封性能下降；金属密封垫若表面不平整、存在划痕或安装不当，也会引发泄漏。此外，密封件与密封面之间的配合间隙、压缩量不合适，同样会使气体从密封处渗入真空系统。

（二）连接部位泄漏

真空系统由多个部件通过管道、法兰等连接而成，连接部位是潜在的泄漏源。法兰连接处若螺栓拧紧力矩不均匀、法兰密封面加工精度不够或存在杂质，会导致密封不严；管道焊接部位若存在气孔、夹渣、未焊透等焊接缺陷，气体就会从这些缺陷处泄漏。另外，不同材质的管道和部件在连接时，由于热膨胀系数不同，在温度变化时可能产生间隙，引发泄漏。

（三）系统部件本身泄漏

真空系统的各种部件，如真空腔体、阀门、泵等，在制造过程中可能存在微小的孔隙、裂纹等缺陷。真空腔体若铸造工艺不佳，内部可能存在气孔；阀门密封面磨损、阀杆密封失效等都会导致气体泄漏；真空泵的密封结构损坏或内部零部件磨损，也会使气体从泵内泄漏到系统中。

三、降低真空系统漏气率的策略

（一）密封设计优化

合理选择密封形式：根据真空系统的工作压力、温度范围、介质性质等因素，选择合适的密封形式。对于低压、常温的真空系统，橡胶密封圈可能是一个经济有效的选择；而在高温、高压或对密封性能要求极高的场合，金属密封或组合密封形式更为适用。例如，在半导体制造设备中，常常采用金属波纹管密封，这种密封形式具有良好的密封性能和耐高温、耐腐蚀特性。

优化密封结构：设计合理的密封结构可以提高密封效果。例如，采用双密封结构，在关键部位设置两道密封，当一道密封失效时，另一道密封仍能起到密封作用，从而提高系统的可靠性。此外，设计密封件的自紧结构，使密封件在工作过程中能够自动补偿因磨损或变形产生的间隙，保持密封性能。

（二）材料选择与处理

选择合适的密封材料：密封材料的性能直接影响密封效果。应根据真空系统的工作条件选择具有良好耐温性、耐腐蚀性、弹性和气密性的密封材料。例如，对于在高温环境下工作的真空系统，应选择氟橡胶、硅橡胶等耐高温密封材料；对于接触腐蚀性气体的系统，应选用聚四氟乙烯等耐腐蚀材料。

对材料进行表面处理：对密封面和连接部位的材料进行表面处理，可以提高其表面平整度和光洁度，减少泄漏通道。例如，对法兰密封面进行研磨加工，使其表面粗糙度达到一定要求；对金属密封件进行镀层处理，提高其耐磨性和耐腐蚀性。

（三）安装工艺改进

严格控制安装质量：在安装真空系统时，应严格按照安装工艺规程进行操作。对于法兰连接，要确保螺栓拧紧力矩均匀，可采用力矩扳手进行拧紧；在安装密封件前，要仔细检查密封面和密封件的清洁度，去除杂质和油污，避免因杂质导致密封不严。

采用先进的安装技术：例如，采用激光焊接技术代替传统的电弧焊接，可以减少焊接缺陷，提高焊接部位的密封性能；在安装大型真空设备时，采用精密的定位和调整装置，确保各部件之间的连接精度，减少因安装误差导致的泄漏。

（四）检测与维护强化

定期进行漏气检测：采用合适的漏气检测方法，如氦质谱检漏法、压力上升法等，定期对真空系统进行漏气检测。氦质谱检漏法具有灵敏度高、检测速度快等优点，能够准确检测出微小的泄漏点。通过定期检测，及时发现系统的泄漏部位，并采取相应的措施进行修复。

加强系统维护保养：建立完善的真空系统维护保养制度，定期对系统进行检查、清洁和更换易损件。例如，定期检查密封件的磨损情况，及时更换老化或损坏的密封件；对真空泵进行定期保养，更换润滑油和易损零部件，确保泵的正常运行和良好的密封性能。