一、10⁻³ Pa 是什麽概念?
家用吸(xī)塵器約 10⁴ Pa,燈泡的“真空”約 10⁻¹ Pa。10⁻³ Pa(1×10⁻⁵ mbar)已屬“中真空”與“高真空”交界區,氣體分子已非常稀薄,任何微小滲漏(lòu)都會被放大。此時,密封副的選(xuǎn)擇不僅看“不漏”,更要看“漏得有多慢”。
二、密封(fēng)副的漏率單位
真空行業用 mbar·L/s 或 Pa·m³/s 衡量漏率。10⁻³ Pa 級係統通常要求總漏率 ≤1×10⁻⁹ Pa·m³/s(≈1×10⁻¹¹ mbar·L/s)。一個指(zhǐ)甲蓋大小的氟橡膠 O 圈,理論滲透量就可(kě)能接近這一量級。
三、氟橡膠(FKM/Viton)的“透不過氣”
滲(shèn)透機理:氣體溶解在橡膠→擴散→逸出。橡(xiàng)膠鏈段(duàn)越柔軟,擴散越快。
數據:在 25 ℃、10⁻³ Pa 條件下,Φ2 mm 線徑 FKM O 圈對 He 的(de)滲透(tòu)漏率約 3×10⁻¹⁰ Pa·m³/s,一(yī)個法蘭用兩個 O 圈就逼近係統上限。
溫度效應:80 ℃ 時滲透率翻倍;120 ℃ 時增至 4~5 倍。
結論:靜態、常溫、可定期維護的 10⁻³ Pa 設備可用氟橡膠,但餘量很小;若(ruò)需烘烤 (>100 ℃) 或追求 10⁻⁴ Pa 以上,則力不從心。
四、金屬密封的“零泄漏”
金屬密封分鋁絲、無氧銅、Helicoflex 等,核心是“塑性變形—冷焊”。
密封比壓:銅墊片需 200–300 MPa,法蘭螺栓須高強度不鏽鋼。
漏率:經氦質譜檢漏,合格(gé)金屬密封可(kě) <1×10⁻¹¹ Pa·m³/s,比氟橡膠低 2~3 個量級。
溫度:銅墊可耐 450 ℃ 反(fǎn)複烘烤,適合(hé)超高真空(kōng)。
缺點:一次性、拆裝需更換墊片;加工精度、螺栓(shuān)力矩需嚴格控(kòng)製(zhì)。
五(wǔ)、場景化決策樹
非烘烤(kǎo)、常溫、維(wéi)護便利(真空鍍膜機腔門)→ 氟橡(xiàng)膠(jiāo) O 圈 + 雙(shuāng)道密封,成本最低。
有 150 ℃ 烘烤、長壽命(半導體刻蝕腔)→ 金屬墊片(piàn)優先。
既要拆又(yòu)要省 → 可選“金(jīn)屬彈簧蓄能 C 形環”或“鋁合金絲密(mì)封”,可重複(fù) 5–10 次。
運動軸封 → 波紋管(guǎn)或磁流體密封(fēng),與靜密封材料選擇無關。
六、實操提示(shì)
• 用氟橡膠(jiāo)時給 20 % 壓縮率,表麵 Ra≤0.8 μm,安裝(zhuāng)前(qián)酒精擦拭、真空(kōng)幹燥 2 h。
• 用銅墊片時螺栓需對角擰緊,力矩誤差 ≤5 %,墊片一次一換。
• 無論哪種材料,先用氦質譜儀“噴槍法”檢漏,確(què)認 <1×10⁻⁹ Pa·m³/s 再抽極限真空。
一句(jù)話總結(jié)
10⁻³ Pa 不是“能不能用橡膠”的臨界點,而是“用橡膠就已經在走鋼絲”。常溫隨手用氟橡膠,高溫或追求極致就選金屬密封,把風險(xiǎn)降一個量級,才是(shì)真正的工程思維。