高真空组件制造技术

本发明专利技术提供了一种高真空组件，例如真空室（1）的壁或在使用时被操作或被放置在该真空室中的一个组件。该组件基本上由层状材料形成，该层状材料包括纤维复合材料层（4），纤维复合材料层具有一个涂覆有铜中间层（5）的表面和一个镍的不渗透的外层（6）。在使用中，该外层（6）被暴露于高真空。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了一种高真空组件，例如真空室（1）的壁或在使用时被操作或被放置在该真空室中的一个组件。该组件基本上由层状材料形成，该层状材料包括纤维复合材料层（4），纤维复合材料层具有一个涂覆有铜中间层（5）的表面和一个镍的不渗透的外层（6）。在使用中，该外层（6）被暴露于高真空。【专利说明】高真空组件
本专利技术涉及被设计为在非常低的压强中，即高真空的环境中使用的组件。特别是，本专利技术提供了一种特别适用于暴露在高真空中的新的层状材料所形成的组件。
技术介绍
在许多装置中，某些组件需要被用在非常低的压强环境中，即在高真空中。例如，为了正常运行，许多超导电机需要将电机的至少一部分保持在低温温度范围内。为了将组件保持在低温温度范围之内，需要使这些组件与更加温暖的周围环境热性隔离。一种实现方式是将低温部件定位在一个压强非常低的环境中，该压强非常低的环境通常是包含在真空室中的。该在低温的温度范围内保持组件的真空室通常运行在大致0.0lPa和lX10_9Pa的压强之间，最优选的是在lX10_5Pa和lX10_9Pa的压强之间。必须能够令人满意地工作在此压强范围内的组件包括真空室的各壁以及全部位于真空室内的组件。一般来说，形成这些组件所采用的材料均必须满足一些标准。它们必须能够被加工和制作。他们还必须有足够的强度。该材料在最高工作温度下的蒸气压必须保持足够低。该材料必须有一个合适的热膨胀系数以允许它可被牢固地连接至相邻的材料，特别是在必须是真空密封的联结处。该材料不能有气孔，且必须是没有可以捕获清洁溶剂的裂纹和/或无缝隙的材料。此外，其表面和体脱附率在已知的操作条件下必须是可以接受的。目前，由于上述要求，用于形成真空室或位于真空室中的大多数组件是由不锈钢或铝制成的。这些材料具有所需的结构性能，且当被置于一个非常低的压强环境中时，不会排出大量的气体。然而，这些材料具有的比强度相对较低，其结果是，由这些材料形成的组件相对比较重。在许多应用中都渴望尽量减少部件的重量。然而，如本领域技术人员熟知的，更轻的结构材料，如纤维复合材料和塑料一般不能被用作形成真空室的组件或被置于真空室中的组件，这是因为它们不符合上述的所有的要求。因此，需要一种用于在高真空中操作的新的组件，其由具有高于不锈钢或铝的比强度的材料制成并可满足上述所有的要求或标准。
技术实现思路
本专利技术提供的一种高真空组件基本上由层状材料形成，该层状材料包括纤维复合材料层和不渗透的金属外层，其中在使用时该外层暴露于高真空下。根据本专利技术的高真空组件是使用时其至少一个表面(通常是外层的表面)暴露于高真空下的任何组件。这例如包括高真空室的壁以及定位或设置于这样的室之内的任何组件。此外，需要理解的是，根据本专利技术的高真空组件本身是可以是形成一个更大的组件或装置的一部分。例如，根据本专利技术的组件可以是一装置的暴露于高真空下的阻挡壁，并且其可以由上述的层状材料形成。如果在使用中该较大的组件或装置只有一部分暴露于高真空中，则该部分可由该层状材料形成而该较大的组件或装置的其余部分可用常规的方式使用常规的材料形成。有关本专利技术的高真空可以是最大压强为0.0lPa或以下的任何真空，更优选为具有最大压强为lX10_5Pa或以下的真空。由于该层状材料适用于暴露在高真空下，并且可以具有优于也适合在这样的环境下使用的传统的材料的比强度，因此用该层状材料实质形成根据本专利技术的组件是有利的。该层状材料是一种复合材料，这样，该复合材料采用了多个单独的材料的好处，提供的该种复合材料的属性优于分离后的各材料单独使用时的属性。特别地，为该纤维复合材料涂覆一不渗透的金属层可允许该纤维复合材料经涂覆的表面被暴露在高真空下。本专利技术的纤维复合材料可以是基于玻璃纤维或碳纤维的材料。然而，容易地理解的是，该纤维复合材料可包括具有所要求的材料性能的任何合适的纤维复合材料。但应当指出的是，纯粹由纤维复合材料形成的组件不能用于高真空。这是因为它们具有相对较高的渗透性并且在它们的制造中使用的树脂将在高真空中释放气体，从而会消耗真空。此外，出于同样的原因，涂覆有塑料或可渗透的金属层的纤维复合材料也不能使用在高真空中。在本专利技术的一些实施方式中，不渗透的金属外层可直接涂覆到或形成在纤维复合材料层的表面上。然而，在本专利技术的优选实施例中，该层状材料会进一步包括被直接涂覆到或形成在纤维复合材料层的表面上的中间层。该外层则继而直接被涂覆到或形成在该中间层的外表面上。该中间层可以由任何合适的材料形成。然而，有利的是，所述中间层由铜或类似的材料形成。用铜形成中间层是有利的，因为它是一种可以容易地被沉积在纤维复合材料表面的材料。可以使用等离子喷涂法，溅射法或本领域技术人员已知任何其它合适的方法，将铜质的中间层沉积在纤维复合材料上。同样有利的是使用铜或类似材料作为中间层，因为它是一种不会在制造过程中分解或被腐蚀的材料。这是很重要的，因为在制造过程中的腐蚀或降解会使材料吸收水分或其他物质，随后该组件暴露于高真空时，可能会发生气体释放。虽然铜及其他类似材料是适合作为中间层的但并不认为它们也很容易适用于作为外层使用，这是因为用常规方法在纤维复合材料上沉积铜一般不会产生不渗透层。容易理解的是，优选由铜或类似材料形成的中间层的存在是有利的，这是因为它提供了一个可以使不可渗透的金属外层被沉积到其上的可靠的且合适的表面。由于受沉积中间层和外层的可能的沉积方法的局限，通常需要在向纤维复合材料的沉积外层之前在纤维复合材料上沉积中间层。外层可以由任何合适的金属形成。可能的优选方案是外层由镍形成。可用本
的技术人员熟知的任何方式将外层沉积在纤维复合材料层或中间层上。如果外层是由镍形成的，则可能优选的是通过无电解电镀法沉积镍。然而，也可以使用任何其他合适的方法沉积镍。可以这样的方式形成层状材料，即使得该材料的一个或多个表面都涂覆有不渗透的金属外层。例如，如果组件是平坦的片材，则可以根据组件的操作要求在其一侧或两侧涂覆外层，将这样的涂层施加到下面的中间层则是可选的。典型的根据本专利技术的一个组件的暴露在高真空中的所有表面均涂覆有不渗透的金属外层。组件在操作过程中不暴露于高真空的表面则不需要被涂覆。通过图1中所示的优选实施例结合下面讨论，本专利技术的进一步的特征和优点将变得显而易见。【专利附图】【附图说明】图1是根据本专利技术的组件的优选实施例的一部分的示意性横截面图。图1中所示的是根据本专利技术的一个优选实施例的一个组件I的一部分的示意性横截面。图1中所示的部件I是一个真空室的壁。真空室的壁可合围成一真空区域2且该真空区域被保持在高真空。外部区域3在该真空室外围，且处于基本上正常的环境压强。组件I由一包含三个层的层状材料形成。该组件I包括一个由玻璃纤维复合材料形成的结构基层4。该结构基层4的第一侧4a暴露到外部区域3。在该结构基层4的第二侧4b上形成有铜的中间层5。该中间层5的第一侧5a与结构基层4的第二侧4b相邻并与之形成一个接合面。在中间层5的第二侧5b上形成有一镍的不渗透的外层6。外层6的第一侧6a与中间层5的第二侧5b相邻的并与其形成接合面。外层6的第二侧6b暴露于真空区域2。组件I以下列方式形成。通过等离子喷涂将中间层5沉积在结构基层4的第二侧4b上。在此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·理查德·英格尔，
申请(专利权)人：通用电气能源转换技术有限公司，
类型：
国别省市：