[發明專利]一種氣氛控制金屬界面膜沉積裝置及方法

有效

• 申請號: 201710271478.1
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107119249B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 王萬林;周樂君;朱晨陽;路程;謝森林;龍旭凱;李歡;余杰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C23C2/00
• 分類號: C23C2/00;C23C2/14;G01N1/28;G01N1/44;G01N33/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鄒劍峰

1.一種氣氛控制金屬界面膜沉積裝置，其特征在于包括：

熔煉系統，包括熔化金屬的感應爐以及控制感應爐加熱溫度的溫度反饋單元，

膜收集系統，包括位于感應爐上方的基底以及控制基底升降的升降機構，

氣氛控制系統，包括內部填充保護氣體的保護氣罩，所述膜收集系統及熔煉系統的感應爐均設置在所述保護氣罩內。

2.根據權利要求1所述的一種氣氛控制金屬界面膜沉積裝置，所述溫度反饋單元包括紅外高溫儀以及與紅外高溫儀通過信號連接的溫度反饋儀表，所述紅外高溫儀的照射方向針對感應爐內部，所述溫度反饋儀表與感應爐的加熱控制電路通過信號連接。

3.根據權利要求2所述的一種氣氛控制金屬界面膜沉積裝置，所述紅外高溫儀設置在保護氣罩外部，所述保護氣罩采用供紅外線穿透的石英玻璃材質。

4.根據權利要求1所述的一種氣氛控制金屬界面膜沉積裝置，所述基底具有光滑表面，基底內部設有冷卻水管道。

5.根據權利要求1所述的一種氣氛控制金屬界面膜沉積裝置，所述升降機構采用電動控制的卷揚機構或絲桿機構。

6.根據權利要求1所述的一種氣氛控制金屬界面膜沉積裝置，所述氣罩分別連接有進氣管和出氣管，其中所述進氣管與裝有保護氣體的氣瓶連接。

7.一種氣氛控制金屬界面膜沉積方法，其特征在于：采用權利要求1-6中的氣氛控制金屬界面膜沉積裝置，包括如下步驟：

第一步、裝樣，

將金屬試樣放入感應爐中；

第二步、氣體保護，

將保護氣罩密封，然后通過進氣管充入所需保護氣體，持續通氣一段時間，將保護氣罩內的空氣通過出氣管排凈，最終使保護氣罩內全部為保護氣體；

第三步、熔化金屬，

通過電加熱對感應爐內的金屬試樣進行加熱至目標熔化溫度，并用紅外高溫儀進行溫度監控，通過溫度反饋儀表對感應爐功率進行調控使熔化后的液態金屬保持恒溫；

第四步、膜沉積，

打開基底內的冷卻水管路，通過升降機構控制基底快速插入感應爐內的液態金屬內,然后用同樣的速度拔出，使液態金屬在基底表面粘附；

第五步、取樣，

將保護氣罩打開，將基底連同表面凝固的少量金屬一同取出，去除表面凝固金屬，便可達到金屬界面沉積膜；

第六步、分析，

將所得的界面沉積膜進行表面形貌、成分以及厚度的分析。

8.根據權利要求7所述的一種氣氛控制金屬界面膜沉積方法，所述第一步中，在感應爐內放入20-25kg金屬試樣。

9.根據權利要求8所述的一種氣氛控制金屬界面膜沉積方法，所述第一步中，在感應爐內放入23-24kg金屬試樣。

10.根據權利要求7所述的一種氣氛控制金屬界面膜沉積方法，所述第四步中，所述冷卻水管路內的冷卻水循環流量為2.5-15L/min。

11.根據權利要求10所述的一種氣氛控制金屬界面膜沉積方法，所述第四步中，所述冷卻水管路內的冷卻水循環流量為5-10 L/min。

12.根據權利要求7所述的一種氣氛控制金屬界面膜沉積方法，所述基底插入液態金屬內的速度為0.15-0.25 m/s ，并往復控制基底升降3-8次。