[發(fā)明專利]一種離子源、鍍膜裝置以及鍍膜方法

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• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN109576665A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 新奧科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: C23C14/46
• 分類號: C23C14/46;C23C14/04
• 代理公司: 北京中博世達專利商標(biāo)代理有限公司 11274
• 代理人: 李文博

本發(fā)明涉及等離子體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種離子源、鍍膜裝置以及鍍膜方法。通過對離子源的結(jié)構(gòu)進行改進，能夠提高管道內(nèi)壁的等離子體濺射鍍膜的成膜均勻性。一種離子源，包括：發(fā)射電極；發(fā)射電極為柱狀；陰極靶材，陰極靶材為中空柱狀結(jié)構(gòu)，且中空柱狀結(jié)構(gòu)套設(shè)于發(fā)射電極的柱狀側(cè)面上，陰極靶材背向所述發(fā)射電極的表面為濺射面；分別覆蓋于發(fā)射電極的柱狀上下兩個底面上的接地電極層，每一個接地電極層與發(fā)射電極和陰極靶材絕緣連接。本發(fā)明實施例用于對管狀工件的內(nèi)壁鍍膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及等離子體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種離子源、鍍膜裝置以及鍍膜方法。

背景技術(shù)

在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常會用到各種各樣的管道，以實現(xiàn)化學(xué)物料的輸送，例如工業(yè)中常用的石油化工管道、真空管道和氣體管道等，這些管道在經(jīng)過長期的磨損、腐蝕、氧化等損害后，不可避免地會帶來安全隱患，因此，需要對這些管道結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁進行表面處理，以提高管道的抗磨損、抗腐蝕和抗氧化性能。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用電鍍或化學(xué)鍍的方法向管道內(nèi)壁鍍膜的方法以在管道內(nèi)壁形成保護層，對提高管道的抗磨損、抗腐蝕和抗氧化性能。但是，化學(xué)鍍和電鍍對環(huán)境危害較大，且所形成的膜層的致密性及其與管道的結(jié)合性均較差，不利于管道的使用壽命的延長，并且這種并不適合非導(dǎo)體材料的鍍膜。

等離子濺射鍍膜是一種采用正離子束轟擊靶材，使得靶材的分子、原子或離子發(fā)生遷移，使得這些遷移的離子沉積在待鍍膜工件的表面的技術(shù)。等離子濺射鍍膜適用于導(dǎo)體材料和非導(dǎo)體材料的鍍膜，且所形成的膜層的致密性及其與管道的結(jié)合性均較好，然而，現(xiàn)有的等離子濺射通常用于平面工件的鍍膜，在對大深徑比的管道進行鍍膜時，由管口處向管件內(nèi)部傳輸過程中等離子體密度逐漸降低，使得管件內(nèi)部的膜層厚度明顯呈管口處厚、向內(nèi)逐漸減薄的趨勢，甚至在管道更深處不能成膜，管道內(nèi)壁鍍膜的均勻性較差的情況發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于，提供一種離子源、鍍膜裝置以及鍍膜方法，通過對離子源的結(jié)構(gòu)進行改進，能夠提高管道內(nèi)壁的等離子體濺射鍍膜的成膜均勻性。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明實施例提供一種離子源，包括：發(fā)射電極；發(fā)射電極為柱狀；陰極靶材，陰極靶材為中空柱狀結(jié)構(gòu)，且中空柱狀結(jié)構(gòu)套設(shè)于發(fā)射電極的柱狀側(cè)面上，陰極靶材背向發(fā)射電極的表面為濺射面；分別覆蓋于發(fā)射電極的柱狀上下兩個底面上的接地電極層，每一個接地電極層與發(fā)射電極和陰極靶材絕緣連接。

可選的，每一個接地電極層均為一端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，發(fā)射電極和陰極靶材被夾設(shè)在兩個筒狀結(jié)構(gòu)之間，且筒狀結(jié)構(gòu)的側(cè)面分別覆蓋于中空柱狀結(jié)構(gòu)沿軸向兩端的側(cè)面上。

可選的，發(fā)射電極的外周面上間隔插設(shè)有磁體，相鄰兩個磁體朝向外側(cè)的磁極磁性相反。

可選的，發(fā)射電極沿軸向的至少一個端面上還設(shè)有與陰極靶材的周向連通的放射狀氣體流道，接地電極層上穿設(shè)有與放射狀氣體流道連通的進氣管。

可選的，發(fā)射電極沿軸向的一個端面上還連接有電源饋入端子，電源饋入端子穿過接地電極層與電源連接，電源饋入端子與接地電極層之間相互絕緣。

可選的，發(fā)射電極內(nèi)部還設(shè)置有冷卻介質(zhì)流道，接地電極層上還穿設(shè)有與冷卻介質(zhì)流道連通的冷卻介質(zhì)輸入管和冷卻介質(zhì)輸出管。

可選的，筒狀結(jié)構(gòu)的側(cè)面上沿周向還連接有可沿中空柱狀結(jié)構(gòu)的軸向方向滑動或滾動的支撐件。

另一方面，本發(fā)明實施例提供一種鍍膜裝置，包括：如上所述的離子源；還包括：與離子源連接的傳送裝置，傳送裝置用于帶動離子源沿自身軸線的延伸方向移動。

可選的，該鍍膜裝置還包括：旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置用于驅(qū)動離子源沿自身軸線旋轉(zhuǎn)。

再一方面，本發(fā)明實施例提供一種鍍膜方法，包括：