[發明專利]一種管內化學氣相沉積制備薄膜的方法及裝置

有效

• 申請號: 201310459850.3
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103484829A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 趙松;張永輝;肖志超;侯衛權;蘇君明
• 申請（專利權）人: 西安超碼科技有限公司
• 主分類號: C23C16/04
• 分類號: C23C16/04;C23C16/44;C23C16/54
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于特殊薄膜制備技術領域，具體涉及一種管內化學氣相沉積制備薄膜的方法及裝置。

背景技術

在實際工業應用中有大量管狀工件的內表面需要改性處理，例如：油田上的抽油泵泵筒、輸油管道、化工管道、汽車氣缸套，以及軍事領域特別是海軍艦艇上配置的艦炮炮管以及魚雷發射管等。這些在惡劣環境下工作的管狀工件內壁亟待強化處理。比如，石油工業中，輸油管道的腐蝕失效已經成為制約其發展的主要問題之一。目前工業上對管件內表面改性的常用方法主要還是工業電鍍。但是，電鍍方法形成的膜與管狀工件基底結合不牢，處理過程中的廢液還會對環境造成污染，是較為棘手的問題。因此，工業領域已經開始嘗試采用各種不同的手段來代替電鍍方法。

李德杰等人發明了一種管內磁控濺射鍍膜技術。趙彥輝等人發明了一種長管內壁鍍膜的電弧離子鍍膜裝置。但目前的物理氣相沉積裝置較為復雜，薄膜成分、結構受到限制，效率較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種管內化學氣相沉積制備薄膜的裝置。該裝置結構簡單，成本低，適合各類耐溫性較好的管狀工件實現管內鍍膜，可以實現多根管狀工件同步鍍膜，效率高，適合大規模推廣應用，也可實現長管狀工件的連續化學沉積。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種管內化學氣相沉積制備薄膜的裝置，其特征在于，包括反應室，所述反應室上開有供管狀工件穿過的進料口和出料口，所述進料口和出料口分別布設在反應室兩側，所述反應室上且位于出料口上方設置有保護氣入口，所述反應室上且位于進料口下方設置有保護氣出口，所述反應室內部設置有用于對位于反應室內的管狀工件進行加熱的加熱單元。

上述的一種管內化學氣相沉積制備薄膜的裝置，還包括用于帶動管狀工件水平運行的傳送器。

上述的一種管內化學氣相沉積制備薄膜的裝置，所述管狀工件穿出出料口的一端設置有用于對管狀工件內部抽真空的真空泵，管狀工件的另一端設置有用于測量管狀工件內壓力的壓力表。

上述的一種管內化學氣相沉積制備薄膜的裝置，所述反應室外部且位于出料口處設置有用于對管狀工件進行冷卻的冷卻裝置。

上述的一種管內化學氣相沉積制備薄膜的裝置，所述冷卻裝置為纏繞于管狀工件外壁的冷卻盤管。

上述的一種管內化學氣相沉積制備薄膜的裝置，所述加熱單元為設置于反應室內壁的加熱棒。

上述的一種管內化學氣相沉積制備薄膜的裝置，所述加熱單元包括與位于反應室內的管狀工件兩端接觸連接且對位于反應室內的管狀工件通電加熱的電極對和與電極對相連通的電源。

上述的一種管內化學氣相沉積制備薄膜的裝置，所述管狀工件的數量為多個。

另外，本發明還提供了一種利用上述裝置進行管內化學氣相沉積制備薄膜的方法，其特征在于，該方法為：將管狀工件穿過反應室，通過保護氣入口向反應室內通入保護氣體；然后開啟加熱單元對位于反應室內的管狀工件進行加熱，待溫度達到沉積溫度，向管狀工件內通入反應氣體進行化學氣相沉積，冷卻后得到附著于管狀工件內壁的化學氣相沉積薄膜。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、本發明的裝置結構簡單，成本低，適合各類耐溫性較好的管狀工件實現管內鍍膜。

2、本發明的裝置可以實現多根管狀工件同步鍍膜，效率高，適合大規模推廣應用。

3、本發明的方法能夠以管狀工件為模板制備沉積物材質的管狀工件，如碳化硅管以及管狀薄膜，如管狀石墨烯薄膜。

4、采用本發明的裝置可實現長管狀工件的連續化學沉積。

5、采用本發明的裝置沉積薄膜，薄膜組分、結構、厚度可控，效率高，必將推動管狀工件改性增效技術領域的進步。同時能夠方便快速的制備高質量薄膜和管狀工件，有利于推進先進材料的技術和產業發展。

下面結合附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明實施例1裝置的結構示意圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

圖3為本發明實施例2裝置的結構示意圖。

圖4為本發明實施例3裝置的結構示意圖。

圖5為本發明實施例4裝置的結構示意圖。

圖6為本發明實施例5裝置的結構示意圖。

附圖標記說明:

1—反應室；?????????????1-1—進料口；??????????1-2—出料口；

2—加熱單元；???????????2-1—電極對；??????????2-2—電源；