CN111623141B - 一种应用在半导体阀门的金属对金属直接密合结构和处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用在半导体阀门的金属对金属直接密合结构，包括金属隔膜片和容纳金属隔膜片的金属容腔，金属容腔沿圆周方向形成高凸缘台；处理工艺：金属隔膜片进行退火处理，将金属缓慢加热到一定温度，然后以适宜速度冷却；金属容腔沿圆周方向形成的高凸缘台，对高凸缘台进行真空淬火处理，真空淬火的真空度1×10‑9 Torr，炉温800‑1000℃，再进行打磨抛光，表面粗糙度Ra＜10 Micro Inch，再测定硬度值HRC60以上。隔膜片与下方的高凸缘台进行密封配合，能压出适当的形状，密封效果好，隔膜片厚度只有0.1mm，这样的厚度会随着凸缘及密封面的情况挤压成型，隔膜片的材质选用不锈钢SUS316L或哈氏合金，挤压过程不会产生碎屑，提高了洁净度，达到奈米级无尘环境使用标准。

Description

一种应用在半导体阀门的金属对金属直接密合结构和处理 工艺
技术领域
本发明涉及一种阀门密合结构，具体涉及一种应用在半导体阀门的金属对金属直接密合结构和处理工艺。
背景技术
一般的阀门由阀体、阀杆、阀盖、弹簧、隔膜片几个部分组成，阀杆底部连接金属阀瓣，阀杆通过弹簧上下运动，隔膜片把下部阀体内腔与上部阀盖内腔隔开，使位于隔膜片上方的阀杆、阀瓣零部件不受介质腐蚀，省去了填料密封，且不会产生介质外漏，隔膜片采用橡胶或塑料等软质密封材料，但这种软垫和金属之间如果密合的话，会产出碎屑，在半导体特殊气体系统中，阀门对洁净度环境要求高，半导体特殊气体流经管道系统时需要保持最佳的洁净度与安全性，所以这种金属和软垫的密合方式是不合适的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种应用在半导体阀门的金属对金属直接密合结构和处理工艺。
本发明提供如下技术方案：
一种应用在半导体阀门的金属对金属直接密合结构，包括金属隔膜片和容纳金属隔膜片的金属容腔，所述金属容腔沿圆周方向形成高凸缘台，所述金属隔膜片放置在金属容腔内，所述金属隔膜片的底面接触高凸缘台。
进一步的，所述高凸缘台与金属容腔内侧壁之间的夹角α设置为45°。
一种应用在半导体阀门的金属对金属直接密合结构的处理工艺，包括以下步骤：
金属隔膜片进行退火处理，将金属缓慢加热到一定温度950～1150℃，保持足够时间，然后以适宜的降温速率冷却，降温的速率是：-50～-70℃/s，降温的同时缓慢的充入高纯度氩气；
金属容腔沿圆周方向形成的高凸缘台，高凸缘台与金属容腔内侧壁之间的夹角为锐角，对高凸缘台进行真空淬火处理，真空淬火的真空度1×10-9 Torr，炉温800-1000℃，再进行打磨抛光，表面粗糙度Ra＜10 Micro Inch，再测定硬度值HRC60以上。
进一步的，高凸缘台与金属容腔内侧壁之间的锐角α为45°。
进一步的，所述隔膜片采用不锈钢SUS316L，硬度值HV200。
进一步的，所述隔膜片采用哈氏合金，硬度值HV400。
进一步的，所述隔膜片厚度为0.1mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：隔膜片与下方的高凸缘台进行密封配合，能压出适当的形状，密封效果好，隔膜片厚度只有0.1mm，这样的厚度会随着凸缘及密封面的情况挤压成型，并达到密封效果，隔膜片的材质选用不锈钢SUS316L或哈氏合金，挤压过程不会产生碎屑，提高了洁净度，达到奈米级无尘环境使用标准。
附图说明
图1 为本发明金属对金属直接密合结构的示意图。
图2 为具有密合结构的阀门结构示意图。
图3为本发明金属容腔的结构示意图。
图4为图3中B处的放大示意图。
1、金属隔膜片，2、金属容腔，3、高凸缘台；
11、阀体；12、阀盖；13、阀杆；14、弹簧；15、阀瓣。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1所示，一种应用在半导体阀门的金属对金属直接密合结构，包括金属隔膜片1和容纳金属隔膜片1的金属容腔2，金属容腔2沿圆周方向形成高凸缘台3，金属隔膜片1放置在金属容腔2内，金属隔膜片1的底面接触高凸缘台3。这个结构使得金属隔膜片1与底面的高凸缘台3紧密贴合。
高凸缘台3与金属容腔2内侧壁之间的夹角α设置为45°。
图2所示，一种金属对金属直接密合的半导体阀门，包括阀体11、阀盖12、阀杆13和弹簧14，阀盖12安装在阀体11内，阀盖12的下端与阀体11内壁螺纹连接，阀杆13上套有弹簧14，阀杆13的下端安装阀瓣15，阀体11内形成有容纳金属隔膜片1的金属容腔2，金属容腔2是一个周边为环状式的高凸缘台3，金属隔膜片1安装在金属容腔2内，金属隔膜片1的底面接触高凸缘台3，形成密合结构，阀杆13端部的阀瓣15对准下方的金属隔膜片1。
阀杆13向下运动，使得阀瓣15对金属隔膜片1有一个力的作用，这样迫使金属隔膜片1与下方高凸缘台3接触密合，在弹簧弹力回复时，金属隔膜片1离开，之后再向下接触，一次一次，每压合一次，反而使得金属隔膜片1与高凸缘台3更加匹配密合，两者之间压合形成适宜的形状。
一般软垫和金属之间密合是比较常见的，一软和一硬容易配合，但是由于这个阀门是用在半导体领域的，半导体特殊气体流经管道系统时需要保持最佳的洁净度与安全性，不能有碎屑产生，而软垫和金属之间密合，会产出微小碎屑，为了解决这个问题，提高洁净度，达到奈米级无尘环境使用标准，将隔膜片的材质选用金属，而容纳金属隔膜片的容腔也为金属。
隔膜片采用不锈钢SUS316L，硬度值HV200。
隔膜片采用哈氏合金，硬度值HV400。
隔膜片厚度为0.1mm。
在HV400以下，隔膜片与高凸缘台进行密封配合不会有问题，主要的原因是隔膜片厚度只有0.1mm，这样的厚度会随着凸缘及密封面的情况挤压成型，并达到密封效果，通常密合度在抽真空时真空度可达到1×10-9 SCCS以上，这是半导体在测试泄漏率的基本规范。
一种应用在半导体阀门的金属对金属直接密合结构的处理工艺，包括以下步骤：
金属隔膜片进行退火处理，将金属缓慢加热到一定温度950～1150℃，保持足够时间，然后以适宜的降温速率冷却，降温的速率是：-50～-70℃/s，降温的同时缓慢的充入高纯度氩气；这样可以增加材料延展性和韧性；
金属容腔沿圆周方向形成的高凸缘台，对其进行真空淬火处理，真空淬火的真空度1×10-9 Torr，炉温800-1000℃，再进行打磨抛光，表面粗糙度Ra＜10 Micro Inch，再测定硬度值HRC60以上，这样可以提高其硬度和耐磨性。
图3和图4所示，这个高凸缘台是圆弧形状的，它不是平面或者尖角的，隔膜片对高凸缘台有力的作用，这种有弧度的高凸缘台与上方的隔膜片配合更紧密，且这样处理后的隔膜片与下方的高凸缘台进行密封配合，能压出适当的形状，密合紧密，效果好。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种应用在半导体阀门的金属对金属直接密合结构的处理工艺，其特征在于：密合结构包括金属隔膜片（1）和容纳金属隔膜片（1）的金属容腔（2），所述金属容腔（2）沿圆周方向形成高凸缘台（3），所述金属隔膜片（1）放置在金属容腔（2）内，所述金属隔膜片（1）的底面接触高凸缘台（3）, 高凸缘台（3）是圆弧形状的,隔膜片厚度为0.1mm，处理工艺包括以下步骤：
金属隔膜片（1）进行退火处理，将金属缓慢加热到一定温度950～1150℃，保持足够时间，然后以适宜的降温速率冷却，降温的速率是：-50～-70℃/s，降温的同时缓慢的充入高纯度氩气；
金属容腔（2）沿圆周方向形成的高凸缘台（3），高凸缘台（3）与金属容腔（2）内侧壁之间的夹角为锐角，对高凸缘台（3）进行真空淬火处理，真空淬火的真空度1×10-9 Torr，炉温800-1000℃，再进行打磨抛光，表面粗糙度Ra＜10 Micro Inch，再测定硬度值HRC60以上。
2.根据权利要求1所述的一种应用在半导体阀门的金属对金属直接密合结构的处理工艺，其特征在于：高凸缘台（3）与金属容腔（2）内侧壁之间的锐角为45°。
3.根据权利要求1所述的一种应用在半导体阀门的金属对金属直接密合结构的处理工艺，其特征在于：所述隔膜片采用不锈钢SUS316L，硬度值HV200。
4.根据权利要求1所述的一种应用在半导体阀门的金属对金属直接密合结构的处理工艺，其特征在于：所述隔膜片采用哈氏合金，硬度值HV400。
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