Vì sao buồng chân không máy phủ xuất hiện rò rỉ sau nhiều năm vận hành?
Vì sao buồng chân không máy phủ xuất hiện rò rỉ sau nhiều năm vận hành?
Phân tích nguyên nhân tại mối hàn và phương pháp xác định rò rỉ bằng helium
Trong hệ thống phủ màng có hỗ trợ chùm ion (Ion Beam Assisted Deposition – IAD), độ kín của buồng chân không ảnh hưởng đến thời gian hút xuống áp suất làm việc, độ ổn định quá trình và chất lượng lớp phủ. Sau khoảng 7 đến 10 năm vận hành, chamber có thể xuất hiện dấu hiệu áp suất nền tăng, thời gian hút chân không kéo dài hoặc không đạt mức chân không như trước. Các mối hàn cũ là một trong những vị trí cần kiểm tra, đặc biệt tại góc buồng và các cổng xuyên thành chamber.
Tuy nhiên, áp suất xấu đi chưa đủ để kết luận mối hàn bị rò. Gioăng cửa, mặt bích, van, feedthrough, đường nước làm mát và khí thoát ra từ lớp phủ bám trong buồng cũng có thể gây biểu hiện tương tự. Cần đo kiểm để xác định đúng nguyên nhân trước khi sửa chữa.
Vì sao mối hàn có thể mất độ kín?
Mỏi nhiệt do vận hành lặp lại. Trong mỗi chu trình phủ và làm nguội, các vùng của buồng giãn nở và co lại không đồng đều. Ứng suất có thể tập trung ở chân mối hàn, góc kết cấu và vị trí nối giữa cổng thiết bị với thành buồng. Theo thời gian, một vết nứt nhỏ tại những vùng này có thể phát triển thành đường rò xuyên thành buồng.
Khuyết tật tồn tại trong mối hàn cũ. Rỗ khí, thiếu ngấu hoặc vết nứt rất nhỏ có thể là điểm khởi đầu của hư hỏng. Mối hàn từng đạt độ kín khi máy mới không có nghĩa là sẽ duy trì độ kín vô thời hạn dưới tác động của chu kỳ nhiệt và tải cơ học. Việc có khuyết tật tại một mối hàn cụ thể phải được xác nhận bằng kiểm tra thực tế.
Tải từ đường ống và cụm thiết bị. Trọng lượng đường ống chân không, van, nguồn ion hoặc lực phát sinh khi tháo lắp bảo dưỡng có thể truyền đến các cổng hàn trên chamber. Đường ống lắp lệch hoặc thiếu giá đỡ làm tăng ứng suất tại vùng này.
Ảnh hưởng của nước làm mát và ăn mòn cục bộ. Nước rò hoặc đọng lâu ngày ở khe và mặt sau mối hàn có thể gây hư hỏng tùy theo vật liệu và điều kiện vận hành. Nếu nước xâm nhập trực tiếp vào chamber, tải hơi nước tăng cũng khiến thời gian hút chân không kéo dài. Trường hợp này cần kiểm tra riêng độ kín của đường nước.
Phân biệt rò thực với thoát khí
Rò thực là đường thông từ bên ngoài hoặc từ một hệ thống phụ vào thể tích chân không. Thoát khí là khí và hơi nước giải phóng từ bề mặt, lớp phủ bám hoặc chi tiết bên trong buồng. Rò ảo xảy ra khi khí bị giữ trong lỗ ren kín, khe khuất hoặc một thể tích bị bẫy rồi thoát ra chậm.
Các hiện tượng này đều có thể làm áp suất tăng sau khi cô lập chamber. Vì vậy, không nên chỉ dựa vào áp suất cuối để kết luận. Cần xem đường cong áp suất theo thời gian và kết hợp dò rò bằng helium để định vị nguồn rò.
Trình tự kiểm tra đề xuất
1. Ghi nhận tình trạng vận hành: áp suất cuối, thời gian pump-down, mức tăng áp suất khi cô lập chamber, trạng thái nước làm mát và điều kiện buồng nguội hoặc sau khi chạy nóng.
2. Kiểm tra ngoại quan: các mối hàn, góc buồng, cổng xuyên thành, gioăng, mặt bích, feedthrough và đường nước. Đánh dấu vị trí từng sửa hàn, có dấu hiệu ăn mòn hoặc chịu lực từ đường ống.
3. Dò helium theo từng vùng nhỏ: xác định tín hiệu nền và thời gian đáp ứng của máy dò. Cấp helium lần lượt tại từng vị trí, chờ tín hiệu trở về nền trước khi chuyển sang vị trí tiếp theo để tránh nhầm lẫn do helium lan rộng.
4. Xác nhận chính xác nguồn rò: so sánh tín hiệu tại mối hàn với gioăng, mặt bích hoặc phụ kiện nằm sát đó. Với mối hàn dài, có thể bao helium từng đoạn để khoanh vùng.
5. Lập báo cáo : ghi ảnh vị trí, áp suất buồng, tín hiệu nền, tín hiệu cực đại theo đơn vị mbar·L/s và điều kiện thử. Tiêu chí chấp nhận cần đối chiếu với tài liệu của đúng model máy và yêu cầu quá trình phủ.
Xử lý sau khi xác nhận mối hàn rò
Trước khi sửa hàn, cần xác định phạm vi vết nứt, vật liệu và chiều dày thành buồng, kết cấu phía sau, cũng như các đường nước và linh kiện gần vùng sửa. Khu vực hàn phải được làm sạch lớp phủ bám và tạp chất bằng phương pháp phù hợp với buồng chân không. Quá trình sửa cần kiểm soát biến dạng và ảnh hưởng nhiệt đến các bộ phận lân cận.
Sau sửa chữa, phải dò rò helium lại tại vùng hàn và các vị trí xung quanh, sau đó chạy thử để đánh giá thời gian pump-down và áp suất nền. Việc áp suất cải thiện sau sửa không thay thế cho phép kiểm tra độ kín.
Kết luận
Sau nhiều năm hoạt động, mỏi nhiệt, tải cơ học, khuyết tật hàn cũ và ảnh hưởng của nước làm mát đều có thể góp phần làm chamber mất độ kín. Với máy phủ giải pháp hiệu quả là kiểm tra có hệ thống, phân biệt rò thực với thoát khí, định vị chính xác bằng helium và nghiệm thu lại sau sửa chữa.
HVP Vacuum Solutions – ATL cung cấp dịch vụ kiểm tra độ kín buồng chân không, dò rò helium và tư vấn phương án sửa chữa theo hiện trạng thiết bị.
Mọi thông tin chi tiết xin vui lòng liên hệ :
Hotline : 0915 933 355
Email : info@apsuatchankhong.com
Hình ảnh quá trình sửa chữa .
