根据材质不同,一般有以下几种螺丝:
不锈钢螺丝,最为常见,但是因为很多有磁性,特别在低温下磁性会显著增强,影响测试实验,所以我们的低温产品不能使用这类螺丝。
Mo螺丝,Mo一般用作高温材料,也用于我们的样品架上,优点是没有磁性,并且Mo的导热系数高(138W/m•K);缺点是Mo的材质较脆,容易断裂,另外Mo不适合氧化高温环境,500 ℃ 以上如果有O的话,Mo会氧化成氧化钼然后不断升华。
Ta螺丝,Ta一般用作高温材料,加工性能和不锈钢类似,耐腐蚀。缺点是较贵(高纯Ta的价格接近1万元一公斤),另外,导热不是很好(57.5 W/m•K)。
铜螺丝,注意这里绝对不是纯铜,因为螺丝材质的基本要求是硬度,所以无氧铜做螺丝没有可行性的,使用几次就坏了,纯铝没法做螺丝同理。
除此之外,我们碰到的螺丝还有:
PEEK螺丝,这个是用来绝缘的螺丝,强度比金属稍差,但是韧性上强于金属。
钛螺丝,这个也是常见的真空螺丝,但是Ti的导热是金属中最差的(21.9 W/m•K),如果用于低温环境的话,钛螺丝降温会比较慢,可能造成整体升降温有点迟滞。
此外,一般对于特殊场合,螺丝和螺母的材质最好有差别,因为我们的使用环境是真空,真空中因为界面很单纯,没有润滑,所以同种材料存在“冷焊”的可能性,就是同种材料会黏在一起,如果异种材料会好很多。
针对这个问题,我们必须清楚的是根据应用场合,螺丝的选择有限。如低温环境下,不能使用不锈钢螺丝,Ta/Ti、PEEK的热导不行可能会影响极低温指标,而如果是不可更换的螺丝,用Mo的话螺纹的脆性等不确定性都很大,所以目前铍铜或者磷青铜螺丝是最好的选择,如果要避免冷焊,可操作的就是在界面处增加固体润滑,比如MoS2,这样可以防止两个铜界面搭在一起。
17. 为什么盲孔上用的螺丝要打放气孔?
螺丝和盲孔底端之间会残留部分空气,在真空条件下,通过螺丝缝的放气速度很慢,如果不打放气孔,这些气体会较难排去,会影响系统真空。
18. 金属密封垫圈可以使用纯铝么?
事实上,纯铝的密封垫圈是存在而且被大量使用的(主要是在工业领域),请参见Lesker的网页:(https://www.lesker.com/newweb/flanges/hardware_cf_gaskets.cfm?pgid=aluminum)