[发明专利]耐腐涡轮分子泵叶片的等离子体处理方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及涡轮分子泵叶片表面处理技术领域，特别是一种耐腐涡轮分子泵叶片的等离子体处理方法。

[背景技术]

涡轮分子泵是一种清洁高效的真空获得装置，其工作原理是一种高速旋转的叶轮转子与静止的静叶轮相对运动的同时，携带及传输气体分子沿静叶轮给定的通道排出设备腔体，得到所需的真空环境。

在工作时，叶轮转子需高速旋转，因此其材料一般采用高强度的轻质铝合金材料，在许多实际应用的情况中，涡轮分子泵需要抽具有腐蚀性的气体，铝合金的叶轮叶片在抽腐蚀性气体时容易被腐蚀而损坏。

为提高叶片的耐腐蚀性，铝合金叶片在通常采用阳极氧化法，如专利89105774.9、92101878.9所述，对叶片进行表面处理而形成一层氧化铝耐腐蚀层，然而，一般采用阳极氧化法所形成的氧化铝膜具有多孔性，不够致密，在分子泵工作时容易放气而影响所抽的真空度，且此类氧化铝膜的耐蚀强度低寿命短；若加厚氧化铝膜的厚度，则会影响到铝合金叶片的机械强度；另外，采用阳极氧化法工艺易造成环境污染。

[发明内容]

本发明的目的是为了解决上述工艺所存在的问题，提出了一种环保的可耐腐蚀的涡轮分子泵叶片的等离子体处理方法，可对分子泵的铝合金转轮叶片，包括动片和静片进行等离子体处理，使叶片表面形成高致密性、耐腐蚀的氧化层或氮化层，从而使得所组装的涡轮分子泵在工作时具有强耐腐蚀功能。

为实现上述目的，设计一种耐腐涡轮分子泵叶片的等离子体处理方法，其特征在于包括如下步骤：(1)等离子体清洗：将叶片放入等离子体处理装置的真空腔体内并抽真空至小于1Pa，以10-500sccm的流量通入Ar，气压保持在1-200Pa，加射频功率400-2000W，等离子体清洗5-10min；(2)等离子体氧化或氮化：将O₂或N₂或NH₃，以50-500sccm的流量通入真空腔体内，气压在1Pa-1KPa，加射频功率100-5000W，温度控制在200-400℃，功率密度为1-60W/cm²处理1-5h。

所述的等离子体处理装置为电容耦合式等离子体处理装置或电感耦合式等离子体处理装置。

本发明与现有技术相比，涡轮分子泵叶片的表面处理工艺简单，通过该工艺处理过的铝合金叶片表面所形成的氧化或氮化层致密性高，耐腐蚀能力强，且整个处理工艺清洁环保。

[附图说明]

图1为本发明中实施例1、2中所采用的电容耦合式等离子体处理装置结构示意图。

图2为本发明中实施例3、4中所采用的电感耦合式等离子体处理装置结构示意图。

参见图1和图2，1为真空腔体；2为电磁线圈；3为分子泵叶片；4为电极引线；21为石英管或石英窗口；22为线圈。

[具体实施方式]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述：

一、本发明处理方法中所采用的等离子体处理装置：

可采用电容耦合式等离子体(CCP)处理装置，如图1所示；也可采用电感耦合式等离子体(ICP)处理装置，如图2所示，其中，

CCP等离子体处理装置中，在真空腔体1外侧加了一对电磁线圈2，通过在线圈中通过的直流或交流电产生磁场，从而提高真空腔体内的等离子体密度和均匀性，并通过线圈磁场提高等离子体处理的速率，被处理的分子泵叶片3，放入真空腔体内，抽真空后，在腔体内通入氮气或氩气或氧气等气体，然后，将电源的负极通过电极引线4将功率加在叶片上，电源正极接到真空腔体1上，便可产生等离子体，并对叶片进行表面处理。

ICP等离子体处理装置，与CCP等离子体处理装置的不同之处在于真空腔体1上端连接一个石英管或石英窗口21，在该石英管或石英窗口21外侧加有线圈22，在线圈22上加射频电场感应产生等离子体，该方法产生的等离子体密度较CCP装置的会更高，通过电极引线4在分子泵叶片3上可另外加偏压，用来调整等离子体中离子对叶片轰击的能量，以达到工艺优化的目的。

二、等离子体处理工艺

1、将由高强度的轻质铝合金材料加工成的涡轮分子泵的叶片放入等离子体处理装置的真空腔体内；

2、根据不同应用要求，采用CCP等离子体处理装置或ICP等离子体处理装置进行表面处理，对叶片的表面处理包括且来去处表面水气、颗粒吸附等污染物的等离子体清洗和等离子体氧化或等离子体氮化处理，其中，氧化处理所用的气体为氧气和氩气；氮化处理所用的气体为氩气和氮气或氨气；