特种气体压力容器的处理装置制造方法及图纸

一种特种气体压力容器的处理工艺及其装置，系属于金属表面处理领域，其工艺的主要特征是采用三道工序１前处理、２用氟碳树脂为涂层原料、３经２６０℃°－２８０℃的温度淬火处理６０－９０分钟，其装置的主要特征是它由钢瓶固定机构、转动机构、变位机构组成。经本发明专利技术处理的金属钢瓶具有良好的耐压、耐热、抗蚀、憎水、耐候、内表面光洁；保纯、充装电子气浓度长时间稳定，本发明专利技术是对特种气瓶内表面施以涂层处理的理想的工艺和装置。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术系属于金属表面处理领域，即提供了特种气体压力容器内表面的涂层工艺及其涂层装置。大规模或大规模集成电路生产过程中，必需使用大量的，多种单元电子气，由于它们的纯度要求及双元混合气的配制精度及浓度稳定性的要求非常高，故我国在引进硅片生产线的同时也随线带来了所需的21种电子气。虽然我国现在已可以生产出其中的几种电子气，但确解决不了电子气包装的保纯、抗蚀、僧水等问题。因此，我国不得不花费大量的外汇购买电子气容器(每个容器需$1200)。为了解决下述问题1)气瓶内壁耐温100℃以上;2)耐压150kgf/cm2;3)抗化学腐蚀;4)憎水;5)耐候;6)内表面光洁平整;7)充装上述电子气浓度或纯度稳定期，达到国际通用指标。本专利技术提供了一种特殊气体压力容器内表面的处理工艺及其处理装置。本专利技术的主要特征是采用氟碳树脂做为气瓶内壁涂层材料，这是由于氟碳树脂具有优异的耐化学性，耐热、耐低温及僧水性和对气体的优良阻透性和极佳的耐候性。另外氟元素还具有如下特性1)氟的负电性大于所有元素;2)氟的共价半径较小;3)氟原子带有多余的负电荷，使整个分子形成一层负电保护层，使极性试剂难以接近，因此，其吸水率接近于零。如何将氟碳树脂涂到特种气瓶内表面上亦是本专利技术的关键。本专利技术所提供的处理工艺如下钢瓶烘烧去油↓喷 砂↓清 洗↓吹 干↓涂 料(予先涂底料)↓干 燥↓塑 化↓检 查↓淬 火↓测量电阻↓清 洗↓吹 干↓测量厚度在上述工艺过程中的钢瓶烘烧去油工序的实现是将钢瓶于烘箱内260℃除油烘烤10-12小时，然后用16＃-30＃的白刚砂(Al2O3)进行喷砂予处理，瓶内壁要处理成银灰邑，无锈平整，再用压缩空气吹去金属粉尘，用无水乙醇清洗内壁，最后用冷风或＜85℃的热风吹干。涂料工序的第一步骤是涂底料，底料是由Cr2O3(或石墨粉)+面料研磨，过滤而制成。涂底料→平燥→塑化反复2-3遍后再涂面料。面料主要采用氟碳树脂+酒精研磨，研磨时间300小时左右，再经-200目筛子过滤，测粘度后即可涂覆，上述工艺过程中的涂面料→干燥→塑化反复多次，直至涂层厚度达到300μm。最后一道工序是将涂好面料的钢瓶经260-280℃的温度淬火处理，淬火时间为60-90分钟。由于本专利技术所提供的工艺可以涂覆体积大小不一的特种气瓶，尤其是适用于体积大瓶口小的气瓶处理，一般的涂层设备无法对其施以涂覆，故本专利技术提供了一种专门用于实现上述涂覆工艺的装置。该装置主要由钢瓶固定机构，钢瓶转动机构，钢瓶变位机构组成。钢瓶固定机构是由位于槽钢框架顶部的气缸，可在框架上作前后位移的活动架和带有镗孔的槽钢架组成;钢瓶转动机构是由带动链条运行的行星减速机和位于槽钢框架上用来支撑钢瓶的支撑转动轮组成;变位机构是由位于框架侧面的蜗轮、蜗杆承托钢瓶并随其一起变位的摆动架和行程开关组成。涂覆时，先将钢瓶固定在框架上，然后启动控制柜将气缸压紧，活动架可以随处理的钢瓶高度来调节位置，框架一次最多可安放4只钢瓶，但每侧二只钢瓶高度必须一致。料液倾入钢瓶后，由行星减速机带动链条传动，继而带动钢瓶转动，转动时，支撑轮与其一起转动，由于变位机构的设备，钢瓶可随着摆动架作整体倾斜、正立、倒立等变位运动。下面给出本专利技术所提供的实施例1，一种特种气体压力容器内表面的处理工艺及其装置。本实施例的处理工艺如下钢瓶烘烧去油(于烘箱内260℃除油烘干11个小时) 上述工艺中涂料工序包括涂底料，在涂面料前先涂2遍由Cr2O3+面料研磨、过滤而成的底料，干燥后在250℃±5℃下塑化，底料塑化好后再涂以面料，面料由氟碳树脂中的PCTFE+酒精研磨300小时，然后再过-200目不锈钢丝筛，待粘度达到10ml/10sec室温下即可涂敷。涂面料时也同涂底料一样需经干燥→塑化反复10次，直至涂层厚度达到300μm。实施例2，同实施例1所不同的是面料由TFE+酒精研磨。实施例3，同实施例1所述的工艺不同的是面料由FEP+酒精研磨。本实施例中欲涂气瓶是体积为40立升的钢瓶，它的涂覆是本专利技术所提供的涂层装置上实现的，下面结合附附图说明图1、2详细叙述该装置。附图1为自动涂层装置的主视图、图2为自动涂层装置的左视图。本实施例主要由气缸1、活动架2、槽钢框架3、支架9、张紧轮10、行星减速机4、链条5、支撑转动轮6、蜗轮7、蜗杆8组成。涂覆时，用电动葫芦将4个钢瓶吊起，平放在钢瓶槽钢框架上的摆动架上，然后启动电控框压紧气缸，根据钢瓶高度调节好活动架2，启动电机，由链条的传动带动钢瓶的自转，料液倾入后，钢瓶进行整体倾斜，正立和倒立，此过程可反复进行，直至料液均匀的涂覆在瓶的内壁上。最后将多余的料液从瓶中倾倒出去。由本专利技术所提供的涂层工艺涂覆的钢瓶内表面，经过检验，其性能结果如下1、SiH2Cl2中杂质考查结果(见附表1)SiH2Cl2是一种易燃易爆、有毒与湿空气接触呈强腐蚀性的液化气体。半导体加工工艺对其金属杂质要求要求极严，需选用经特殊处理的包装容器，我们选用了CL-1钢瓶充装SiH2Cl2后，经半年以上稳定性考查，对八种金属杂质分析测定，分析结果杂质含量稳定，这说明经过特殊处理的CL-1型钢瓶充装SiH2Cl2产品是稳定的钢瓶性能良好。2、本专利技术所提供的特殊处理气瓶充装电子气作纯度及浓度稳定性考核。(1)充装烷类混合气考核本专利技术处理钢瓶，送南京特气公司作充气考核，所充气体为1%，100ppm浓度～烷类混合气SiH4/N2，B2H6/N2，PH3/N2，AsH3/N2共八瓶，所用底气氮系襄河瑞龙厂产品，自1987年2月14日充气，截至1988年1月15日每月考核一次。分析其中杂质气。O2+Ar，CH4，CO，CO2，H2O除水份外，均用气相色谱法分析，其结果见附表2附表3。由附表2、3可见烷类SiH4/N2，B2H6/N2，PH3/N2，AsH3/N2混合气所含各种有害杂质气在贮存近一年时间内，未见明显变化。虽然Ash3/N2及B2H6/N2含水分较高，这可能是由于底气纯度影响，而瓶内壁能保持原充气纯度稳定。此外，原拟考核一年，后因气量不够，只考核了11个月，但从各杂质含量变化趋势来看，可以认为是稳定的。此外在考核B2H6/N2成分气B2H6浓度稳定性时，发现B2H6成分气浓度，在11个月时间内，基本稳定，见表4。(2)乙硼烷成分气浓度稳定性考核结果表4 乙硼烷成分气浓度稳定性考核结果 由表4可见，B2H6为极活泼之气体，但用CL-1号钢瓶充装，其成分气浓度近一年基本稳定，考虑到配气允差及分析允差，储存稳定性还是令人满意的。(3)氯化氢混合气浓度及纯度稳定性考核氯化氢属强腐蚀气体，特别是有水汽存在时，极易与H2O反应形成盐酸，倘涂层有针孔，又易穿透孔隙生成H2。为此考核HCl/N2长期储存，HCl成分气变化及2的变化能说明涂层质量。表5 HCl/N2混保气充入4立升钢瓶成分气HCl及杂质气H2之变化 >由表5可见本专利技术处理的钢瓶充入氯化氢混合气，成分气HCl及杂质气均能保持六个月稳定，因国际上HCl有效期一般为六个月，六个月后，未继续考核，但根据考核结果，稳定期可多于六个月，是显而易见的。打开瓶阀，排除气体，观察内壁，光洁如新，无任何异常现象。(4)高纯NH3中杂质气H2O及O2的考核委托本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由前处理、涂层工序组成气体压力容器内表面处理工艺，其特征在于：（１）所述的前处理工序系指：钢瓶烘烧去油（２６０℃烘箱内烘烤１０－１２小时）↓喷砂（１６＃－３０＃白刚砂）↓清洗（无水乙醇）↓吹干（２）涂 层工序系指：涂底料（Ｃｒ２Ｏ３或石墨粉＋面料）↓干燥↓塑化↓涂面料（氟碳树指＋洒精研磨）↓干燥（３）淬火工序，将涂好面料的钢瓶经２６０℃－２８０℃的温度淬火处理，时间６０－９０分钟为最佳。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨维琛，朱跃进，周俊德，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]