用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置及方法與流程

本發(fā)明涉及等離子體材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置及方法。

背景技術(shù)：

實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中有大量管狀工件的內(nèi)表面需要改性處理，比如：油田上的輸油管道、化工管道、汽車汽缸以及軍事領(lǐng)域中槍管、炮管等。這些在惡劣環(huán)境下工作的管狀工件的內(nèi)壁都需要做強(qiáng)化處理。對(duì)管件內(nèi)壁改性的常用方法主要是工業(yè)電鍍，但是電鍍方法沉積的膜與基底結(jié)合性差，且處理過程中產(chǎn)生大量會(huì)污染環(huán)境的廢液。

等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積能夠很好的解決電鍍方法存在的問題，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到材料表面薄膜沉積領(lǐng)域中，在管內(nèi)壁鍍膜過程中也有應(yīng)用。但是，均存在設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要在抽真空條件下進(jìn)行的問題，同時(shí)受管件結(jié)構(gòu)空間有限的影響，難以實(shí)現(xiàn)均勻放電從而影響了鍍膜的質(zhì)量。

介質(zhì)阻擋放電是可以在較高氣壓、甚至在大氣壓下實(shí)現(xiàn)均勻放電的放電形式，能夠應(yīng)用至等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積過程中，但是因?yàn)榻橘|(zhì)阻擋放電需要兩個(gè)電極之間的距離很小才能實(shí)現(xiàn)均勻放電，因此目前介質(zhì)阻擋放電一般僅應(yīng)用于厚度較小的物體表面薄膜沉積或改性中，而對(duì)于管狀工件內(nèi)表面還沒有合適的介質(zhì)阻擋放電的鍍膜設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法實(shí)現(xiàn)管內(nèi)壁鍍膜的裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要在抽真空的條件下進(jìn)行的問題，進(jìn)而針對(duì)能夠?qū)щ姷墓軤罟ぜ缃饘俟?，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能夠在大氣壓下實(shí)現(xiàn)采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積進(jìn)行管內(nèi)壁鍍膜的裝置，本發(fā)明還提供采用上述裝置進(jìn)行鍍膜的方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置，包括電源和能夠插入待鍍管內(nèi)的內(nèi)電極，所述內(nèi)電極為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為導(dǎo)電體，外層為介質(zhì)層，使用狀態(tài)下，所述內(nèi)電極設(shè)置在所述待鍍管內(nèi)并連接至所述電源，所述待鍍管由導(dǎo)電材料制成亦連接至所述電源，通電狀態(tài)下，在所述內(nèi)電極和所述待鍍管之間產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電，激勵(lì)氣體原料產(chǎn)生等離子體，實(shí)現(xiàn)薄膜沉積。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電體為石墨、金屬或合金。

優(yōu)選地，所述內(nèi)電極為圓柱形。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)層為石英管或玻璃管。

優(yōu)選地，所述電源為高頻高電壓電源。

優(yōu)選地，所述用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置還包括輔助真空設(shè)備。

本發(fā)明還提供采用所述用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置進(jìn)行管內(nèi)壁鍍膜的方法，包括以下步驟：

將所述內(nèi)電極插入所述待鍍管中并分別將所述內(nèi)電極和所述待鍍管連接至所述電源，在所述待鍍管的內(nèi)壁和所述內(nèi)電極之間的空隙內(nèi)通入氣體原料，使所述內(nèi)電極和所述待鍍管之間產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電激勵(lì)氣體原料產(chǎn)生等離子體，進(jìn)而利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法實(shí)現(xiàn)薄膜沉積。

優(yōu)選地，對(duì)所述待鍍管的內(nèi)壁和所述內(nèi)電極之間的空隙進(jìn)行抽真空操作，使薄膜沉積在低氣壓狀態(tài)下進(jìn)行。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置及方法，是采用一種表面帶有介質(zhì)層的內(nèi)電極與導(dǎo)電的待鍍管組成介質(zhì)阻擋放電結(jié)構(gòu)形式，從而使發(fā)明的裝置可以在高氣壓、甚至在大氣壓下實(shí)現(xiàn)均勻放電，進(jìn)而利用高頻高電壓電源激勵(lì)產(chǎn)生均勻等離子體或相對(duì)均勻等離子體，實(shí)現(xiàn)金屬管內(nèi)壁薄膜沉積。

本發(fā)明的用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置利用介質(zhì)阻擋放電的原理，提供用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置，對(duì)真空系統(tǒng)要求更低，放電裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約了成本，且沉積速率更高，同時(shí)由于內(nèi)電極外層為不導(dǎo)電的介質(zhì)層，例如石英或玻璃，在放電過程中不會(huì)形成電弧，裝置的安全性更高。

而且，本發(fā)明的用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置可以依據(jù)待鍍管的特性調(diào)整內(nèi)電極 尺寸，靈活性高；可以根據(jù)鍍膜材料及類型調(diào)節(jié)放電氣體成分；具有鍍膜均勻性好、膜基結(jié)合牢等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置在使用狀態(tài)下待鍍管及內(nèi)電極部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置在使用狀態(tài)下待鍍管及內(nèi)電極部分的縱剖示意圖；

圖3為本發(fā)明的用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置在使用狀態(tài)下待鍍管及內(nèi)電極部分的橫剖示意圖

圖中：

1內(nèi)電極、2待鍍管、11導(dǎo)電體、12介質(zhì)層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步進(jìn)行說明。

本發(fā)明的用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置，包括電源和能夠插入待鍍管2內(nèi)的內(nèi)電極1，內(nèi)電極1為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為導(dǎo)電體11，外層為介質(zhì)層12，使用狀態(tài)下，內(nèi)電極1設(shè)置在待鍍管2內(nèi)并連接至電源，待鍍管2由導(dǎo)電材料制成亦連接至電源，通電狀態(tài)下，在內(nèi)電極1和待鍍管2之間產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電，激勵(lì)氣體原料產(chǎn)生等離子體，實(shí)現(xiàn)薄膜沉積。

本發(fā)明的用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置中適用于任何能夠?qū)щ姷墓軤罴缃饘俟芑蚝辖鸸堋?/p>

本發(fā)明中，導(dǎo)電體11可以選擇石墨、金屬或合金。

本發(fā)明中，可以根據(jù)待鍍管2的形狀、內(nèi)徑確定內(nèi)電極的形狀、尺寸，當(dāng)待鍍管2為圓柱形時(shí)，設(shè)置內(nèi)電極1為圓柱形有利于產(chǎn)生更加均勻的等離子體，內(nèi)電極1的尺寸依據(jù)待鍍管內(nèi)徑確定，只要待鍍管2的內(nèi)壁和內(nèi)電極1的內(nèi)壁之間的距離能夠適合實(shí)現(xiàn)介質(zhì)層阻擋放電過程即可。

本發(fā)明中，內(nèi)電極1上的介質(zhì)層可以是任何合適的非導(dǎo)電體，例如，可以 是石英管或玻璃管。

本發(fā)明中的電源可以為高頻高電壓電源。

本發(fā)明中，可以根據(jù)鍍膜要求的高低，選擇是否設(shè)置輔助真空設(shè)備。

本發(fā)明還提供采用上述用于管內(nèi)壁鍍膜的裝置進(jìn)行管內(nèi)壁鍍膜的方法，包括以下步驟：

將所述內(nèi)電極1插入所述待鍍管2中并分別將所述內(nèi)電極1和所述待鍍管2連接至所述電源，在所述待鍍管2的內(nèi)壁和所述內(nèi)電極1之間的空隙內(nèi)通入氣體原料，使所述內(nèi)電極1和所述待鍍管2之間產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電激勵(lì)氣體原料產(chǎn)生等離子體，進(jìn)而利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法實(shí)現(xiàn)薄膜沉積。

對(duì)于鍍膜要求較高的情況下，可以對(duì)待鍍管2的內(nèi)壁和內(nèi)電極1之間的空隙進(jìn)行抽真空操作，使薄膜沉積在較低氣壓狀態(tài)下進(jìn)行。

當(dāng)然在鍍膜要求不高的情況下，也可以省去輔助真空設(shè)備及抽真空操作。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員科研根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。