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零組件潔凈度測試用真空泵

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內容節點
概述
實驗/設備條件
樣品提取
實驗/操作方法
實驗結果/結論
儀器/耗材清單

內容大綱
什么是零組件潔凈度測試?
零組件清潔度測試的必要性
常見零組件清潔度測試的領域
如何進行零組件清潔度測試
零部件清潔度測試方法
如何選擇零部件清洗液
零組件潔凈度測試污染源種類

什么是零組件潔凈度測試?

潔凈度(清潔度)是指零件、總成及整機等的特定部位被雜質污染的程度,且表示零件或產品清洗后在其表面上殘留的污染物的量,用規定的方法從規定的特定部位采集到的雜質微粒的質量、大小和數量等特征參數來表示。
元件與零部件的清潔對于量產制造及成品的質量管控非常重要,特別是在汽車、航天、半導體等行業。因為制程、運輸、環境皆可能產生污染,如微粒子、非揮發性殘留物(NVR)等,這些表面污染會對產品功能、可靠度甚至是使用壽命產生直接影響,因此各產業對于其重要零組件各有潔凈度的相應規范,如汽車產業ISO 16232及VDA 19.1 。

 

零組件清潔度測試的必要性

零部件潔凈度(清潔度)與產品使用壽命有很大的相關聯,污染物會導致零組件表面的腐蝕、磨耗、短路、訊號失真及訊號異常等狀況。在使用產品時,輕則讓產品功能故障,出現運行不暢、噪音等情況縮短產品的使用壽命。而嚴重時甚至在產品使用時造成危害及危險的安全問題。 而潔凈度(清潔度)測定方法對過程控制、質量保證和失效分析非常重要,是概括用于獲得有關測定主體如各種機械設備、電子零件等潔凈度(清潔度)數據的詳細過程。

倘若產品受到污染,會直接影響成品的可靠性和使用壽命。不干凈的表面或生產液體對產品造成的危險包括功能失效、產品故障,甚至產品完全報廢。在制造和裝配過程中使用的技術設備表面污物殘留可能會導致設備性能不可靠或很差,甚至造成生產停工、材料浪費和能源等問題。較大的殘留顆粒(有時被稱為“顆粒殺手”)可能會使產品的功能完全喪失。隨著系統元件尺寸不斷縮小,較小的殘留顆粒也可能會導致災難性故障的發生,并造成整個成品的報廢。諸多當今高科技產業要求潔凈度檢驗,精密制程的產業及受到微量污染容易造成產品不良,不管從一開始的原物料到生產的環境及所使用的器具設備、人員,到zui后的包裝材料儲存與運輸都需要針對潔潔凈度(清潔度)有嚴格的管控。

 

常見零組件清潔度測試的領域

· 光電半導體制程

· 自動化設備

· 精密機械

· 醫療器材

· 汽車產業

· 印刷電路版

· 硬盤零組件

· 無塵室用品

 

零組件清潔度測試標準 


潔凈度(清潔度)檢驗zui早應用于航空航天工業,20世紀60年代初美國汽車工程師協會(SAE)和美國航空航天工業協會(AIA)開始使用統一的潔凈度標準 .德國汽車工業協會于2015年3月發布了關于顆粒物潔凈度測試的標準 VDA 19,而汽車零部件清潔度的國際標準ISO-16232是目前的應用范圍較廣的方法,其他各行業也陸續針對自己產品的制程工藝需求訂定各種不同的潔凈度規范,例如 印刷電路板 IPC-TM650、潔凈室用品 IEST-RP、潔凈室 ISO-14644、壓縮空氣ISO-8573。

 

零部件清潔度測試方法 


清潔度測試是利用攪拌、壓力、超聲波沖洗等方法清洗零件表面污染微粒,過濾清洗液并搜集污染微粒,zui后依產品特性及清潔度要求,進行尺寸、重量、數量、形狀等指標分析。清潔度測試的目的是透過監控零件、產品表面殘留污染量,避免導致產品壽命縮短、可靠度降低等問題。步驟為:清洗/萃取→過濾→烘干→秤重→檢查分析→鏡檢→結果

將一定數量的零件在一定的條件下清洗,將清洗液通過的濾膜充分過濾,污物被收集在濾膜表面,然后將濾膜干燥,用顯微鏡在光照射下檢測,按顆粒尺寸和數量統計污物顆粒,即可得到所測物體零件的固體顆粒污染物結果。
清洗液的選擇通常為含界面活性劑的含水中性清洗液、非極性溶液(如二氯乙烷)或極性溶液(如乙醇),因此建議以耐腐蝕真空幫浦輔助,加快整體過濾速度,同時減緩化學物質對幫浦的侵蝕。

 

攪拌法:

將測試樣品的開孔堵住,部分或全部灌滿清洗液,然后晃動或攪拌以將顆粒物從指定區域萃取下來,劇烈的按照能使清洗液充滿所有中空區域的各個方向晃動樣品,參數可根據樣品形狀,尺寸及重量進行調整和設置。比如,對于一個制動液罐,可以采用的攪拌參數:100~200次每分鐘的頻率,50~150mm的幅度,晃動5~15秒。
適用于中空的部件或產品的顆粒物含量的檢測,手動或者機械自動攪拌,但不適合液體或氣體樣品中顆粒物含量的測定。
影響因素包含:攪拌方式為手動或機械自動、幅度、頻率、攪拌時間、清洗液的種類及用量。

 

加壓沖洗法:

根據樣品形狀和清洗部位的不同,應使用不同尺寸和形狀的噴嘴或噴槍。
壓力沖洗適合于可直接接觸且能夠使用環形噴嘴進行大表面清潔的的外部區域,內部孔穴或難以接觸的外部區域無法使用噴嘴清潔,但大直徑的短鉆孔仍然可使用直接噴射的方法;當壓力沖洗噴射無法直接接觸此類幾何形狀時,應使用壓力沖洗槍,以利深入內部孔穴,或是選擇小直徑的鉆孔。
影響因素包含:沖洗壓力、液體流速、沖洗距離及角度、噴嘴尺寸及形狀(扁平或圓形)、清洗順序、樣品處理、清洗時間、單位面積的液體用量等。

 

超聲波:

浴槽或超音波清洗儀進行清洗。
適用簡單外部形狀、內外部都要清洗的小型或中型部件,如齒輪、接縫密封膠,但不適合于液體或氣體材料、灰口鑄鐵、鑄鋁件的清洗。
影響因素包含超聲密度、時間、介質、樣品放置的位置及方位與超聲源的相對關系,以及樣品的材質。

 

如何選擇零部件清洗液 


清洗液的主要作用在于清除顆粒物與表面之間的粘合力或層,有效分離污染物且不會影響部件表面的液體。選用時應注意其與樣品材質、系統中液體、測試設備、濾紙、過濾系統之間的兼容性,低流速,粘度≤5mm2/s,能夠清除或溶解油脂、需提前過濾好以備萃取使用,選擇時也應留意:

1. 檢驗含表面活化劑的含水中性清潔劑(如去離子水)是否適用:它們通??捎糜诤鋮s液/潤滑劑乳化液、動物和植物油脂和油液以及氨基防腐劑(確保無泡沫)。

2. 如果無法采用,檢查上述非極性溶液(二氯乙烷等)是否適合。它們特別適合于清除礦物油基潤滑劑或防腐劑。

3. 如果上述兩組溶液都證明不適用,則必須選擇專用的清潔液體,例如酒精(乙醇,極性溶液)以清除制動液。在進行這項選擇時,確保清潔劑與部件材料兼容。特別當使用烴類時,可能會發生于塑料和涂層表面的不兼容。含表面活化劑的含水中性清潔劑不可與鎂或鎂合金一起使用。

 

零組件潔凈度測試污染源種類 


· 微粒/顆粒污染 : 不同大小的顆粒污染物會導致設備磨耗、失效、阻塞、失靈、失控。

· 腐蝕性化學物質污染 : 對金屬零件及產品產生銹蝕、對光學元件產生腐蝕性霧化、對電子電路產生線路短路。

· 沉降性化學物質污染 : 干擾電訊強度、訊號失真及訊號異常、電路阻抗異常、產品過熱、黏著失效、光學元件附著性霧化。

 


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