真空技术书籍,第二版

3.2.1.3 铝

铝主要用于低、高真空范围,通常使用铝合金,特殊情况 下, 也使用纯铝。诸如 ISO-KF 快法管件之类的部件通常由 铸造铝合金制成,带有重新加工的法兰面。在选择材料时, 必须考虑收缩率和孔隙率。用于定心环和配套密封环时,部 件由棒料制成。对于用作密封垫或密封线的金属密封件,退 火的铝硅合金是首选。

铝的蒸气压很低,在熔点为 660°C 时仅为 6 · 10-9 hPa 左 右。热膨胀系数大、导热系数高以及氧化铝层稳定使铝难以 焊接。有出现气孔和裂缝的风险,非常容易扭曲变形。焊接 前均匀加热会降低这些风险。然而,实际上,这通常是不可 能的。

铝不可磁化。在某种程度上,铝法兰连接仅可用于金属密封 的 UHV 连接,因为它们的硬度通常太低。虽然目前已经开发 出了特殊的双金属法兰,包括铝底座和不锈钢板,或具有坚 韧密封面的铝法兰,但由于价格相对较高、加工性能存在一 定风险以及应用性有限等,导致它们的应用并不成功。为了 提高它们的抗磨损性,例如,用于洁净室中,或为了增加防 腐蚀保护,铝表面往往作阳极化处理。这导致厚度增加几个 微米、且存在多孔氧化层,这在真空应用中适用性非常有 限。气体分子逐渐沉积在此类表面上,产生较高的解吸 率。 此外,表面区域的气体分子可在密封件下形成通道,造成泄 漏。有各种可用的阳极处理。在决定是否使用此类方法时, 必须考虑局限性,并权衡利益。