상온에서 최대 250°C까지의 온도, 자기 환경, 그리고 초고진공(일반적으로 10⁻⁷ Pa 미만의 압력으로 정의됨)을 필요로 하는 까다로운 작동 조건에서는 적절한 밀봉 링의 선택이 매우 중요합니다. 이러한 조건은 첨단 과학 연구 시설(예: 입자 가속기, 핵융합 실험 장치), 반도체 제조 장비(예: 에칭 머신, 이온 주입기), 그리고 항공우주 추진 시스템에서 흔히 발견됩니다.
핵심 과제 및 밀봉 요구 사항
효과적인 밀봉을 달성하려면 다음과 같은 중요한 요구 사항을 동시에 충족해야 합니다.
- 고온 저항성: 재료는 250°C에서 장기간 작동을 견뎌야 하며, 분해나 연화 없이 탄성과 밀봉 성능을 유지해야 합니다.
- 낮은 가스 방출 속도:초고진공 환경에서는 진공을 오염시킬 수 있는 휘발성 물질이 방출되는 것을 방지하기 위해 재료의 총 가스 방출 속도가 매우 낮아야 합니다(일반적으로 <1×10⁻⁸ Pa・m³/s).
- 자기 간섭 저항/호환성:자기 환경에서 밀봉 링 재료 자체는 비자성이어야 하거나 자기장을 방해하지 않아야 하며, 일반적으로 비강자성 재료를 사용해야 합니다.
- 방사선 저항성(해당되는 경우):이온화 방사선이 존재하는 경우(예: 일부 실험 설정) 재료는 방사선 손상에 저항해야 합니다.
- 기계적 특성:충분한 탄성 회복률(일반적으로 80% 이상 필요)과 압축 변형 저항성은 시스템 압력 변동과 열 사이클에 대처하는 데 필수적입니다.
적합한 씰링 링 유형 및 재료
검색 결과에 따르면, 다음 씰링 링 유형과 소재가 이러한 苛刻 조건에 적합한 솔루션입니다.
1. 금속 씰
금속 씰은 초고진공 환경의 황금 표준으로 간주되며 낮은 가스 방출, 고온 내구성 및 자기적 적합성 요구 사항을 완벽하게 충족합니다.
- 재료 선택:
- 무산소 구리: 가장 일반적인 선택입니다. 우수한 소성 변형 능력을 갖추고 있어, 플랜지 표면의 미세한 결함을 메우기 위해 압축 상태에서 소성 유동을 통해 밀봉을 구현합니다. 비자성이며, 뛰어난 고온 저항성을 갖추고 있으며, 고온 베이킹(종종 250°C 이상)을 견뎌내 가스 방출을 가속화하여 더 높은 진공 수준을 달성할 수 있으므로 광범위한 적용 분야에서 주요 선택입니다.
- 순수 알루미늄: 또한 비자성이며 비교적 저렴합니다. 더 부드럽고 성형 및 밀봉이 용이하지만, 고온에서의 기계적 강도는 무산소 구리보다 떨어질 수 있습니다.
- 은/금:이러한 금속은 탁월한 성능과 매우 낮은 가스 방출률을 제공합니다. 그러나 가격이 매우 높아 일반적으로 특수하거나 극한의 연구 용도로만 사용됩니다.
- 일반적인 구성:
- Conflat Flange(CF) 씰:무산소 구리 개스킷과 스테인리스 스틸 나이프 엣지 플랜지를 함께 사용합니다. 볼트 예압 시 구리 개스킷은 소성 변형되어 나이프 엣지에 밀착되어 매우 높은 무결성을 가진 정적 밀봉을 형성합니다. 이는 초고진공 시스템의 표준 구성입니다.
- 스프링 활성화 씰(예: Helicoflex):금속 재킷(예: 무산소 구리, 은, 스테인리스 스틸)과 내부 스프링으로 구성됩니다. 스프링은 지속적인 보상력을 제공하여 시스템 내부의 열 팽창/수축 및 미세한 변형에 적응할 수 있도록 하여 매우 높은 밀봉 신뢰성을 제공합니다. 특히 온도 변화나 진동이 있는 용도에 적합합니다.
2. 퍼플루오로엘라스토머(FFKM)
시스템 설계가 탄성체 씰에 더 적합하거나 설치 편의성이 더 필요한 경우, 매우 높은 비용이 들더라도 폴리머 소재 중에서는 퍼플루오로엘라스토머(FFKM)가 최상의 선택이 됩니다.
- 특징:FFKM은 불소 고무의 궁극적인 버전으로 볼 수 있습니다. 분자 내 거의 모든 수소 원자가 불소 원자로 대체되어 있어 FFKM은 뛰어난 고온 저항성(300°C 이상 견딜 수 있음)과 놀라운 내화학성을 갖추고 있어 대부분의 가혹한 화학 매체와 플라즈마에도 견딜 수 있습니다.
- 진공 성능:특수 제형과 청정 공정을 거쳐 제조된 FFKM 씰링 링은 매우 낮은 가스 방출율과 추출 가능 함량을 나타내어 반도체 및 초고진공 장비의 엄격한 요구 사항을 충족합니다.
- 자기적 특성: 탄성체 소재는 일반적으로 비자성이며 자기장을 방해하지 않습니다.
- 응용 프로그램: 반도체 리소그래피와 에칭 장비의 진공 챔버와 부식성 가스 공급 시스템은 물론, 항공우주 엔진의 산화제 밀봉에도 일반적으로 사용됩니다.
3. 불소고무(FKM/비톤)
불소탄소 고무는 고온 진공 환경에서 일반적으로 사용되는 탄성 밀봉재로, 성능과 비용의 균형을 이룹니다.
- 특징:이 제품은 우수한 고온 저항성(일반적으로 -20~250°C), 내유성, 대부분 화학물질에 대한 저항성을 제공합니다.
- 진공 성능:표준 FKM의 가스 방출 속도는 금속 및 FFKM보다 높습니다. 일반적으로 고진공(10⁻⁴ ~ 10⁻⁷ Pa) 환경에 적합합니다. 초고진공 응용 분야에서는 가스 방출 속도가 낮은 제품을 선택해야 하며, 가스 제거를 위해 고온 베이킹이 필요할 수 있습니다(최대 베이킹 온도 한계에 유의해야 함).
- 자기적 특성:비자성.
- 참고사항:강알칼리, 케톤, 일부 에스테르 용매에는 내성이 없습니다.
주요 속성 비교: 논의된 주요 밀봉 옵션인 무산소 구리 금속 씰, 퍼플루오로엘라스토머(FFKM), 플루오로카본 고무(FKM)는 주요 특성이 상당히 다릅니다. 무산소 구리 씰은 400°C를 초과하는 온도를 견디고 매우 낮은 가스 방출을 나타내므로 초고진공(<10⁻⁷ Pa) 응용 분야에 이상적입니다. 비자성이며 우수한 방사선 저항성을 제공하지만 탄성과 보상은 소성 변형이나 내부 스프링에 의존합니다. 상대적 비용이 높습니다. 퍼플루오로엘라스토머(FFKM) 씰은 최대 약 320°C까지 작동할 수 있습니다. 매우 낮은 가스 방출(클린 등급 버전 필요)로 초고진공(<10⁻⁷ Pa)에도 적합하고 비자성이며 우수한 방사선 저항성을 제공하고 우수한 고유 탄성 및 보상 능력을 가지고 있습니다. 그러나 상대적 비용이 매우 높아 FKM의 10배를 초과할 가능성이 있습니다. 불소탄소 고무(FKM) 씰은 최대 작동 온도가 약 250°C로 낮습니다. 이 씰은 중간 정도의 가스 방출 속도를 보이며(저가스 방출 제형 필요), 고진공(~10⁻⁴ – 10⁻⁷ Pa)에 적합합니다. 비자성이며 방사선 저항성이 상당히 우수할 뿐만 아니라 탄성도 우수하여 중간 가격대의 옵션으로 적합합니다.
선택 및 사용 권장 사항
- 우선 선택:
- 순수하고 매우 까다로운 초고진공 시스템(예: 입자 가속기, 우주 환경 시뮬레이션 챔버)의 경우,금속 씰(무산소 구리) 는 선호되고 가장 신뢰할 수 있는 솔루션.
- 초고진공 환경의 경우 다음과 같은 사항도 포함됩니다.부식성 매체 (예: 반도체 에칭 가스) 또는 필요 더 나은 탄력성과 더 쉬운 설치, 퍼플루오로엘라스토머(FFKM)는 고성능 엘라스토머 선택이지만, 로 확인되어야 합니다.초고진공 클린 등급제품.
- 진공 요구 사항이 약간 낮고(예: 고진공) 온도 범위가 250°C 이내인 경우,불소탄소 고무(FKM)는 입니다경제적이고 실용적이다 선택.
- 설계 및 설치 주요 사항:
- 표면 품질: 그 표면 거칠기(Ra)밀봉 표면의 표면 거칠기는 매우 중요합니다. 금속 씰의 경우 일반적으로 Ra ≤ 0.8μm 또는 그보다 낮은 표면 거칠기가 요구됩니다. 탄성 씰의 경우, 더 높은 표면 거칠기(Ra ≤ 0.4μm)를 적용하면 마모 및 잠재적 누출 지점을 줄이는 데 도움이 됩니다.
- 압축비 제어: 그 압축비씰링 링의 압축은 설치 시 엄격하게 관리되어야 합니다. 과도한 압축은 영구적인 변형이나 손상을 초래할 수 있으며, 압축이 부족하면 누출로 이어질 수 있습니다.
- 균일한 조임: 고용하다 대칭형 다중 볼트 조임 순서플랜지에 균일한 힘이 분산되도록 하여 밀봉 표면의 뒤틀림이나 변형을 방지합니다.
- 베이킹: 초고진공 시스템은 종종 베이킹이 필요합니다. 선택한 씰링 링 재질이 시스템의 베이킹 온도를 견뎌내다.
요약
의 조건 하에실온 ~ 250°C, 자기장 존재 및 초고진공 요구, 무산소 구리 금속 씰(특히 Conflat 플랜지 또는 스프링 에너지 구성에서)는 일반적으로 가장 안정적이고 주요한 기술 솔루션으로 간주됩니다.매우 낮은 가스 방출율, 우수한 고온 저항성 및 비자성 특성. 시스템 설계 또는 부식성 매체를 처리해야 하는 필요성으로 인해 엘라스토머가 필요한 경우퍼플루오로엘라스토머(FFKM)는 이러한 극한의 요구 사항을 동시에 충족할 수 있는 유일한 탄성 소재이지만, 높은 비용을 감수해야 합니다.
최종 선택은 다음을 고려한 포괄적인 균형을 기반으로 해야 합니다.특정 진공 레벨 표시기, 예산, 시스템 구조 및 유지 관리 및 안정성 요구 사항어떤 경우든, 전문 씰링 부품 공급업체의 기술적 조언과 지원을 우선시해야 합니다.
게시 시간: 2025년 9월 5일