单级油封泵 0.1 mbar 够不够:镀膜前级的判断方法

镀膜、离子镀、溅射这类工艺,主泵通常是扩散泵或分子泵,前面还要一台前级泵负责把主泵的排气侧压到可工作的范围。前级泵选错,主泵抽不上去,或者油返流污染腔体。用单级油封旋片泵做前级,0.1 mbar 这条线经常被问到够不够。

一、先分清两个压力

  • 前级压力:主泵排气口处的压力,前级泵直接决定它。
  • 腔体压力:工件所在位置的压力,由主泵加前级共同决定。

工艺要求 5×10⁻³ mbar,不等于前级泵要抽到 5×10⁻³ mbar。前级泵只需要把主泵排气侧压到主泵允许的最高前级压力以下,这个值由主泵厂家给出,扩散泵一般在 0.10.5 mbar,分子泵在 110 mbar 量级。

二、单级油封泵的实际能力

机型抽速 50/60Hz极限真空(关气镇)极限真空(开气镇)功率
V0025A20 / 26 m³/h0.5 mbar—0.75 kW
V0040A40 / 48 m³/h0.1 mbar0.5 mbar1.5 kW
V006363 / 75 m³/h0.1 mbar0.5 mbar2.2 kW
V0100100 / 110 m³/h0.1 mbar0.5 mbar3.0 kW

从 V0040A 起,关气镇能到 0.1 mbar,满足 0.1~0.5 mbar 前级压力要求的扩散泵没有问题。V0025A 只有 0.5 mbar,只适合前级压力要求在 0.5 mbar 以上的主泵。

三、什么情况下 0.1 mbar 不够

  1. 主泵要求更低的前级压力:查主泵说明书,如果标的是 5×10⁻² mbar 或更低,单级泵不够,要上双级 2V80(极限真空 4×10⁻⁴ mbar)。
  2. 工艺放气量大:镀膜过程中工件和腔壁持续放气,前级泵要同时处理主泵排气和放气量,抽速不够时前级压力会被顶上去。
  3. 需要长时间在 0.1 mbar 附近运行:泵在这个压力下接近极限,油温和噪音都会上升,长期连续运行建议留一档余量。

判断方法很直接:在主泵排气口装一个真空计,跑一遍完整工艺,看前级压力最高冲到多少。峰值超过主泵允许值的 70%,就该换更大的泵或加罗茨。

四、油返流的防范

前级泵停机时,泵油可能沿管路返到主泵和腔体。三件事要做:

  • 前级管路加防返油阀,或者把泵的进气口做成带防返油结构;
  • 停机顺序是先关高真空阀,再停前级泵,最后放气;
  • 长期停机前开气镇跑几分钟,把泵腔里的可凝性气体排掉。

五、选型要给的信息

气体种类(是否有腐蚀性、是否有粉尘)、工艺周期(连续还是间歇)、放气量估算、主泵要求的前级压力上限、现场电源(单相还是三相)。这几项定了,泵的型号和管路口径就能确定。

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