費勉100問第六期 | 真空中的配件

根據材質不同，一般有以下幾種螺絲：
不銹鋼螺絲，最為常見，但是因為很多有磁性，特別在低溫下磁性會顯著增強，影響測試實驗，所以我們的低溫產品不能使用這類螺絲。

Mo螺絲，Mo一般用作高溫材料，也用于我們的樣品架上，優點是沒有磁性，并且Mo的導熱系數高（138W/m?K）；缺點是Mo的材質較脆，容易斷裂，另外Mo不適合氧化高溫環境，500 ℃ 以上如果有O的話，Mo會氧化成氧化鉬然后不斷升華。

Ta螺絲，Ta一般用作高溫材料，加工性能和不銹鋼類似，耐腐蝕。缺點是較貴（高純Ta的價格接近1萬元一公斤），另外，導熱不是很好（57.5 W/m?K）。

銅螺絲，注意這里絕對不是純銅，因為螺絲材質的基本要求是硬度，所以無氧銅做螺絲沒有可行性的，使用幾次就壞了，純鋁沒法做螺絲同理。
除此之外，我們碰到的螺絲還有：

PEEK螺絲，這個是用來絕緣的螺絲，強度比金屬稍差，但是韌性上強于金屬。

鈦螺絲，這個也是常見的真空螺絲，但是Ti的導熱是金屬中最差的（21.9 W/m?K），如果用于低溫環境的話，鈦螺絲降溫會比較慢，可能造成整體升降溫有點遲滯。

此外，一般對于特殊場合，螺絲和螺母的材質最好有差別，因為我們的使用環境是真空，真空中因為界面很單純，沒有潤滑，所以同種材料存在“冷焊”的可能性，就是同種材料會黏在一起，如果異種材料會好很多。
針對這個問題，我們必須清楚的是根據應用場合，螺絲的選擇有限。如低溫環境下，不能使用不銹鋼螺絲，Ta/Ti、PEEK的熱導不行可能會影響極低溫指標，而如果是不可更換的螺絲，用Mo的話螺紋的脆性等不確定性都很大，所以目前鈹銅或者磷青銅螺絲是最好的選擇，如果要避免冷焊，可操作的就是在界面處增加固體潤滑，比如MoS2，這樣可以防止兩個銅界面搭在一起。

17. 為什么盲孔上用的螺絲要打放氣孔？

螺絲和盲孔底端之間會殘留部分空氣，在真空條件下，通過螺絲縫的放氣速度很慢，如果不打放氣孔，這些氣體會較難排去，會影響系統真空。

18. 金屬密封墊圈可以使用純鋁么？

事實上，純鋁的密封墊圈是存在而且被大量使用的（主要是在工業領域），請參見Lesker的網頁：(https://www.lesker.com/newweb/flanges/hardware_cf_gaskets.cfm?pgid=aluminum)