專(zhuān)利名稱(chēng)：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作技術(shù)，特別是指一種在一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)表面鍍 膜而制成一鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在一般的動(dòng)力裝置中，在進(jìn)行動(dòng)力傳輸時(shí)，都免不了會(huì)使用到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必須傳輸動(dòng)力，在傳輸動(dòng)力的過(guò)程中，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳輸接 觸面上，會(huì)產(chǎn)生各種程度的磨損。譬如在輪、傳動(dòng)軸、軸承、齒條、螺桿與 (或)齒輪間的接觸面上，就會(huì)產(chǎn)生上述各種程度的磨損。 一旦當(dāng)這些傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)的動(dòng)力傳輸接觸面磨損到特定的程度，輕者會(huì)造成動(dòng)力傳輸?shù)牟环€(wěn)定，重者 甚至?xí)拐麄€(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)法發(fā)揮既有的功能。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了延長(zhǎng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用壽命，通常會(huì)在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面
鍍上由非晶質(zhì)類(lèi)鉆石(Dimond-Like Carbon， DLC)材料所組成的非晶質(zhì)DLC 膜，借以形成一鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。非晶質(zhì)DLC材料的結(jié)構(gòu)由碳及氫緊密堆積而 成，含有部份以sp2混成軌域(hybirdized orbital)與較多以sp3混成軌域的價(jià) 電子。在整體性質(zhì)上，非晶質(zhì)DLC材料與天然鉆石十分相近，同樣具有硬度 高、耐熱性佳與防腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。因此，若在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面上鍍上非晶質(zhì)DLC 膜后所形成的鍍膜動(dòng)機(jī)構(gòu)就能具備較佳的硬度、耐磨度及耐熱度。
然而，由于一般的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)多半由經(jīng)過(guò)表面熱處理的金屬材料(特別是鋼 材)所組成，其表面硬度甚高，再加上非晶質(zhì)DLC材料也具備相當(dāng)高的硬度; 因此，會(huì)存在著彼此附著力不佳的問(wèn)題。此外，當(dāng)非晶質(zhì)DLC膜的厚度增加 時(shí)，內(nèi)應(yīng)力也會(huì)隨之增加，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力過(guò)大時(shí)，非晶質(zhì)DLC膜將會(huì)破裂并由傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面剝落。有鑒于以上原因，在現(xiàn)有技術(shù)中，在對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)表面進(jìn)行 非晶質(zhì)DLC膜的鍍膜作業(yè)時(shí)，為了防止非晶質(zhì)DLC膜自傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面剝落， 通常非晶質(zhì)DLC膜的厚度都相當(dāng)薄，造成非晶質(zhì)DLC膜對(duì)提高耐磨度及耐熱 度的功效上大打折扣。在以上前提下， 一種新的鍍膜技術(shù)便孕育而生，以下將列舉一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的 制作方法來(lái)對(duì)此鍍膜技術(shù)加以說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖l，其顯示一種現(xiàn)有傳動(dòng)組件的 立體外觀示意圖。如圖所示， 一傳動(dòng)組件l包含一鍍膜軸承l(wèi)l與一鍍膜傳動(dòng)
軸12，且鍍膜軸承11與鍍膜傳動(dòng)軸12都可視為一種鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
鍍膜軸承11包含一固定外軸111、 一可轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)軸112與多個(gè)位于固定外 軸111與可轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)軸112之間的滾子113。固定外軸111的延伸板件上開(kāi)設(shè)二 連結(jié)孔1111與1112，以便將該固定外軸111予以固定。可轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)軸112套接 于鍍膜傳動(dòng)軸12或與鍍膜傳動(dòng)軸12—體成型。 一帶狀動(dòng)力傳輸件2 (可為皮 帶或鏈條)局部環(huán)繞于鍍膜傳動(dòng)軸12，借以帶動(dòng)鍍膜傳動(dòng)軸12旋轉(zhuǎn)而傳輸動(dòng) 力至鍍膜傳動(dòng)軸12。
在傳輸動(dòng)力的過(guò)程中，在鍍膜傳動(dòng)軸12與帶狀動(dòng)力傳輸件2之間，可轉(zhuǎn) 動(dòng)內(nèi)軸112與滾子113之間，以及滾子113與固定外軸111之間都會(huì)產(chǎn)生不同 程度的磨損。隨著傳動(dòng)組件l運(yùn)作時(shí)間的增加，上述相關(guān)組件之間的磨損也會(huì) 隨之增加。隨著磨損程度的增加，輕者，會(huì)造成鍍膜傳動(dòng)軸12無(wú)法穩(wěn)定地傳 輸動(dòng)力；重者，甚至?xí)拐麄€(gè)傳動(dòng)組件1無(wú)法發(fā)揮既有的功能。
為了使上述的鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(即鍍膜軸承11與鍍膜傳動(dòng)軸12)能夠具備 較高的耐磨性，并使非晶質(zhì)DLC膜與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間具備較佳的附著性，借以 制作質(zhì)量較佳的鍍膜軸承11與鍍膜傳動(dòng)軸12，上述的現(xiàn)有技術(shù)提供了一種鍍 膜技術(shù)，以下僅列舉上述鍍膜技術(shù)在制作鍍膜傳動(dòng)軸方面的應(yīng)用來(lái)加以說(shuō)明。
請(qǐng)參閱圖2，其顯示圖1中鍍膜傳動(dòng)軸沿A-A方向的斷面圖。如圖所示， 鍍膜傳動(dòng)軸12由一傳動(dòng)軸121、一附著膜122與一非晶質(zhì)DLC膜123所組成， 并利用一電漿輔助化學(xué)氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)鍍膜設(shè)備在一工作環(huán)境下所制作而成。
在制作附著膜122時(shí)，必須先傳動(dòng)軸121設(shè)置于上述的工作環(huán)境中，并對(duì) 工作環(huán)境抽氣，使工作環(huán)境的壓力大約維持在0.1 0.5torr。同時(shí)，必需先對(duì)工 作環(huán)境加熱，使工作環(huán)境的溫度維持在200。C (含)以上。接著，必須施加一 功率為100瓦(Watt; W)的外加電場(chǎng)，并導(dǎo)入氬氣，使氬氣被解離成電漿狀 的氬離子。然后，必須分別導(dǎo)入甲垸(Methane;C仏)和硅垸(Silane;)。 其中，導(dǎo)入氬氣的流率約為80毫升/分鐘(ml/min);導(dǎo)入甲烷的流率自0ml/min 逐漸提升至大約60 ml/min，導(dǎo)入硅烷的流率自3ml/min逐漸降至0 ml/min。
6在此環(huán)境下維持約36分鐘，會(huì)有硅(Si)、碳化硅(SiC)、含氬化合物與極 少量的碳?xì)浠衔锍练e在傳動(dòng)軸121的表面而形成附著膜122。
在制作非晶質(zhì)DLC膜123時(shí)，通?？刹捎脙煞N方法，第一種方法使非晶 質(zhì)DLC膜123含有純度較高的非晶質(zhì)DLC，第二種方法使非晶質(zhì)DLC膜123 的硅含量較前者多。
在利用第一種方法制作非晶質(zhì)DLC膜123時(shí)，也需先對(duì)工作環(huán)境加熱， 使工作環(huán)境的溫度大于20(TC，然后導(dǎo)入氬氣與甲烷。此時(shí)，工作環(huán)境的壓力 大約維持在0.3 torr，外加電場(chǎng)的功率為100W，導(dǎo)入氬氣的流率約為80ml/min， 導(dǎo)入甲垸的流率約為60ml/min。在此環(huán)境下維持60分鐘，會(huì)形成非晶質(zhì)DLC 含量較高的非晶質(zhì)DLC膜123。
在利用第二種方法制作非晶質(zhì)DLC膜123時(shí)，也需先對(duì)工作環(huán)境加熱， 使工作環(huán)境的溫度維持在20(TC (含)以上，然后導(dǎo)入氬氣、甲垸與硅烷。此 時(shí)，工作環(huán)境的壓力大約維持在0.3torr，外加電場(chǎng)的功率為IOOW，導(dǎo)入氬氣 的流率約為80ml/min，導(dǎo)入甲烷的流率約為60ml/min，導(dǎo)入硅烷(Silane; ) 的流率約為2 ml/min。在此環(huán)境下維持60分鐘，會(huì)形成硅含量較前者(利用 第一種方法所制作者)高的非晶質(zhì)DLC膜123。
然而，凡在所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者都能輕易理解，在以上所揭露 的現(xiàn)有技術(shù)中，不論采用何種方式制作非晶質(zhì)DLC膜123，都普遍存在以下 兩個(gè)相當(dāng)嚴(yán)重的問(wèn)題。
其一，由于在制作附著膜122與非晶質(zhì)DLC膜123時(shí)，都必須將工作環(huán) 境的溫度提升至20(TC (含)以上，在此溫度下，由金屬材料(特別是鋼材) 制成的傳動(dòng)軸121會(huì)產(chǎn)生回火效應(yīng)，使傳動(dòng)軸121的表面硬度下降。當(dāng)附著膜 122與非晶質(zhì)DLC膜123依序附著而制成鍍膜傳動(dòng)軸12后，會(huì)使鍍膜傳動(dòng)軸 12的整體硬度下降，因而造成鍍膜傳動(dòng)軸12的抗磨損能力下降。
其二，由于在制作附著膜122與非晶質(zhì)DLC膜123時(shí)，仍需導(dǎo)入氬氣； 因此，在附著膜122與非晶質(zhì)DLC膜123中都會(huì)含有一些含氬化合物。在非 晶質(zhì)DLC中，主要是利用共價(jià)鍵的方式鍵結(jié)，但是，含氬化合物并非利用共 價(jià)鍵的方式鍵結(jié)。顯而易見(jiàn)地，由于含氬化合物的存在，會(huì)破壞非晶質(zhì)DLC 膜123共價(jià)鍵的鍵結(jié)能力，使非晶質(zhì)DLC膜123的表面硬度下降，同樣會(huì)造 成鍍膜傳動(dòng)軸12的抗磨損能力下降。基于以上前提，發(fā)明人認(rèn)為實(shí)有必要研發(fā)出一種新的鍍膜技術(shù)來(lái)有效改善 上述兩項(xiàng)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的鍍膜技術(shù)，在該鍍膜技術(shù)中， 一方面要使被鍍膜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)本身仍保有較高的表面硬度，另一方面要在傳動(dòng)
機(jī)構(gòu)依序鍍上附著膜與非晶質(zhì)DLC膜而形成鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)后，使非晶質(zhì)DLC 膜的表面不會(huì)殘留上述的含氬化合物。
本發(fā)明解決問(wèn)題的技術(shù)手段提供一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法。該鍍膜方 法包括以下步驟提供一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；清潔該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面；將該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè) 置于一工作環(huán)境，在該工作環(huán)境中導(dǎo)入一氫氣與一四甲基硅垸 (Tetra-methylsilane;TMS;S/(a/3)4)氣體，施加一外加電力而在工作環(huán)境中產(chǎn) 生一偏壓電場(chǎng)，借以在該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面形成一附著膜；在附著膜的表面形成 一混合膜；以及在混合膜的表面形成一非晶質(zhì)DLC膜，借以制成一鍍膜傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)。在混合膜中，越遠(yuǎn)離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)處，非晶質(zhì)DLC材料的含量越高。
在本發(fā)明中，將工作環(huán)境的溫度維持在10(TC以下，且在制作附著膜、混 合膜與非晶質(zhì)DLC膜時(shí)，將外加電力的功率調(diào)高至800 1500W;因此，不再 需要導(dǎo)入氬氣來(lái)輔助維持電漿狀態(tài)。
本發(fā)明的有益效果在于相對(duì)于現(xiàn)有的鍍膜技術(shù)，在本發(fā)明所提供傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)的表面鍍膜方法中，因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境的溫度維持在10(TC以下；因此，可有效 避免上述回火效應(yīng)的產(chǎn)生，進(jìn)而使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)本身仍保有較高的表面硬度。此外， 由于在制作附著膜、混合膜與非晶質(zhì)DLC膜時(shí)，不再需要導(dǎo)入氬氣；因此， 不論在附著膜、混合膜或非晶質(zhì)DLC膜中，并不會(huì)殘留上述的含氬化合物。
綜上所述，在利用本發(fā)明所揭露的技術(shù)制作上述的鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并不會(huì) 存在上述的回火效應(yīng)以及含氬化合物破壞非晶質(zhì)DLC鍵結(jié)能力等問(wèn)題。顯而 易見(jiàn)地，本發(fā)明確實(shí)可以有效確保鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具備較高的表面硬度，進(jìn)而提 升鍍膜傳動(dòng)軸的抗磨損能力與使用壽命。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的 限定。


圖1為一種常用傳動(dòng)組件的立體外觀示意圖； 圖2為圖1中鍍膜傳動(dòng)軸沿A-A方向的斷面圖； 圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例可應(yīng)用的一傳動(dòng)組件； 圖4為圖3中鍍膜傳動(dòng)軸沿B-B方向的斷面圖5為一電漿輔助化學(xué)氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)鍍膜設(shè)備用以對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行表面鍍膜的示意圖6為將傳動(dòng)軸固定于導(dǎo)電架，并以一外加電力而在工作環(huán)境中產(chǎn)生一偏 壓電場(chǎng)；
圖7為將氣體導(dǎo)入至工作環(huán)境中，并使所導(dǎo)入氣體在偏壓電場(chǎng)的作用下， 被解離為一電漿狀物質(zhì)；
圖8為在傳動(dòng)軸表面形成附著膜的工藝；
圖9為圖8中圈X所示區(qū)域的剖面圖IO為在附著膜的表面形成混合膜的工藝；
圖11為圖IO中圈Y所示區(qū)域的剖面圖12為在混合膜的表面形成非晶質(zhì)類(lèi)鉆石膜的工藝。
其中，附圖標(biāo)記
100PECVD鍍膜設(shè)備
1傳動(dòng)組件
11鍍膜軸承
m固定外軸
1111、 1112連結(jié)孔
112可轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)軸
113滾子
12鍍膜傳動(dòng)軸
121傳動(dòng)軸
122附著膜
123非晶質(zhì)DLC膜
92帶狀動(dòng)力傳輸件
3傳動(dòng)組件
31鍍膜軸承
311固定外軸
3111、 3112連結(jié)孔
312可轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)軸
313滾子
32鍍膜傳動(dòng)軸
321傳動(dòng)軸
322附著膜
323混合膜
324非晶質(zhì)DLC膜
G傳動(dòng)導(dǎo)槽
5鍍膜室
51、 52、 53、 54通氣口
6真空泵
7電力控制裝置
71可調(diào)式電源供應(yīng)器
72導(dǎo)電架
E偏壓電場(chǎng)
H氫氣
H，氫離子
A氬氣
A'氬離子
S四甲基硅烷(TMS)氣體C 乙炔氣體
具體實(shí)施例方式
由于發(fā)明所提供的表面鍍膜方法，可廣泛對(duì)各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如軸承、傳 動(dòng)軸、鏈條、正齒輪、斜齒輪、傘型齒輪、凸輪、齒條與傳動(dòng)螺桿等等)進(jìn)行 鍍膜作業(yè)而制成各種鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其組合實(shí)施方式更是不勝枚舉，故在此不 再一一贅述，僅列舉一個(gè)較佳實(shí)施例來(lái)加以具體說(shuō)明。
請(qǐng)參閱圖3，其顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例可應(yīng)用在一傳動(dòng)組件的示意圖。如 圖所示， 一傳動(dòng)組件3包含一鍍膜軸承31與一鍍膜傳動(dòng)軸32，且鍍膜軸承31 與鍍膜傳動(dòng)軸32都可視為一種鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
鍍膜軸承31包含一固定外軸311、 一可轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)軸312與多個(gè)位于固定外 軸311與可轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)軸312之間的滾子313。固定外軸311的延伸板件上開(kāi)設(shè)二 連結(jié)孔3111與3U2，以便將該固定外軸311予以固定?？赊D(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)軸312套接 于鍍膜傳動(dòng)軸32或與鍍膜傳動(dòng)軸32 —體成型。鍍膜傳動(dòng)軸32具有一傳動(dòng)導(dǎo) 槽G， 一帶狀動(dòng)力傳輸件4 (可為皮帶或煉條)局部環(huán)繞于鍍膜傳動(dòng)軸32的 傳動(dòng)導(dǎo)槽G，借以帶動(dòng)鍍膜傳動(dòng)軸32旋轉(zhuǎn)而傳輸動(dòng)力至鍍膜傳動(dòng)軸32。其中， 鍍膜傳動(dòng)軸32的其中一端也可利用馬達(dá)或其它動(dòng)力裝置加以驅(qū)動(dòng)；鍍膜傳動(dòng) 軸32的另一端也可結(jié)合風(fēng)扇或其它需要被驅(qū)動(dòng)的組件。
在傳輸動(dòng)力的過(guò)程中，在鍍膜傳動(dòng)軸32與帶狀動(dòng)力傳輸件4之間，可轉(zhuǎn) 動(dòng)內(nèi)軸312與滾子313之間，以及滾子313與固定外軸311之間都會(huì)產(chǎn)生不同 程度的磨損。隨著傳動(dòng)組件3運(yùn)作時(shí)間的增加，上述相關(guān)組件之間的磨損也會(huì) 隨之增加。隨著磨損程度的增加，輕者，會(huì)造成鍍膜傳動(dòng)軸32無(wú)法穩(wěn)定地傳 輸動(dòng)力；重者，甚至?xí)拐麄€(gè)傳動(dòng)組件3無(wú)法發(fā)揮既有的功能。
為了有效驗(yàn)證本發(fā)明所揭露的上述功效，以下將列舉本發(fā)明所提供的鍍膜 技術(shù)在制作傳動(dòng)軸方面的應(yīng)用來(lái)加以說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖4，其顯示圖3中鍍膜傳 動(dòng)軸沿B-B方向的斷面圖。如圖所示，鍍膜傳動(dòng)軸32由一傳動(dòng)軸321、 一附 著膜322、 一混合膜323與一非晶質(zhì)DLC膜324所組成。
請(qǐng)參閱圖5，其顯示一電漿輔助化學(xué)氣相沉積(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)鍍膜設(shè)備用以對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行表面鍍膜的示意圖。如 圖所示，一 PECVD鍍膜設(shè)備100用以對(duì)上述的傳動(dòng)軸321進(jìn)行表面鍍膜，借以將傳動(dòng)軸321制成上述的鍍膜傳動(dòng)軸32 (標(biāo)示于第四圖)。PECVD鍍膜設(shè) 備100包含一鍍膜室5、 一真空泵6與一電力控制裝置7，其中，鍍膜室5具 有四個(gè)通氣口51、 52、 53與54;真空泵6連通鍍膜室5;電力控制裝置7包 含一可調(diào)式電源供應(yīng)器71與一導(dǎo)電架72，可調(diào)式電源供應(yīng)器71位于鍍膜室5 外，導(dǎo)電架72自可調(diào)式電源供應(yīng)器71延伸至鍍膜室5內(nèi)。
接著，請(qǐng)參閱圖6至圖12,其說(shuō)明在本發(fā)明較佳實(shí)施中，對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行 表面鍍膜的一系列工藝示意圖。首先，請(qǐng)參閱圖6，其顯示將傳動(dòng)軸固定于導(dǎo) 電架，并以一外加電力而在工作環(huán)境中產(chǎn)生一偏壓電場(chǎng)。如圖所示，在對(duì)傳動(dòng) 軸321進(jìn)行表面鍍膜之前，必須先將傳動(dòng)軸321架設(shè)于導(dǎo)電架72上，使傳動(dòng) 軸321電性連接于可調(diào)式電源供應(yīng)器71。
接著，利用真空泵6對(duì)鍍膜室5抽氣，使鍍膜室5內(nèi)形成一趨近真空的環(huán) 境，以調(diào)整與控制工作環(huán)境內(nèi)的壓力。同時(shí)，利用可調(diào)式電源供應(yīng)器71施加 一外加電力，使導(dǎo)電架72形成一高電位點(diǎn)，鍍膜室5內(nèi)的工作環(huán)境形成一低 電位點(diǎn)，據(jù)以產(chǎn)生一偏壓電場(chǎng)E。
請(qǐng)繼續(xù)參閱圖7，其顯示將氣體導(dǎo)入至工作環(huán)境中，并使所導(dǎo)入氣體在偏 壓電場(chǎng)的作用下，被解離為一電槳狀物質(zhì)。如圖所示，在本實(shí)施例中，對(duì)傳動(dòng) 軸321進(jìn)行表面鍍膜時(shí)，要打開(kāi)通氣口 51與52以分別導(dǎo)入一氫氣H與一氬 氣A等氣體，并且關(guān)閉通氣口 53與54。所導(dǎo)入的氫氣H與氬氣A在鍍膜室 5內(nèi)的工作環(huán)境中，受到工作環(huán)境內(nèi)偏壓電場(chǎng)E的作用，會(huì)被解離為二電漿狀 物質(zhì)，即電漿狀的氫離子H'與氬離子A'。在偏壓電場(chǎng)E的作用下，電漿狀 的氫離子H'與氬離子A'會(huì)轟擊傳動(dòng)軸321的表面，借以清洗傳動(dòng)軸321。
在此步驟中，共分為一第一清洗階段與一第二清洗階段。第一清洗階段共 歷時(shí)10 25分鐘，且在第一清洗階段時(shí)，將工作環(huán)境的壓力控制在4 15微巴 (ubar)，偏壓電場(chǎng)的偏壓值控制在300 700伏特(Voltage; V)，外加電力 的功率控制在600-1400瓦(Watt;W)。同時(shí)，在第一清洗階段時(shí)，導(dǎo)入氫氣 H的流量為50~200標(biāo)準(zhǔn)立方公分/分鐘(standard cc/min;sccm)，導(dǎo)入氬氣A 的流量也為50-200 sccm。
第二清洗階段共歷時(shí)10 30分鐘，且在第二清洗階段時(shí)，將工作環(huán)境的壓 力控制在2 15ubar，偏壓電場(chǎng)的偏壓值控制在500~700V，外加電力的功率控 制在1200~1400W。同時(shí)，在第二清洗階段時(shí)，導(dǎo)入氫氣H的流量為
1250 400sccm，導(dǎo)入氬氣A的流量為200-400 sccm。
請(qǐng)繼續(xù)參閱圖8與圖9，圖8顯示在傳動(dòng)軸表面形成附著膜的工藝；圖9 顯示圖8中圈X所示區(qū)域的剖面圖。如圖所示，在傳動(dòng)傳321的表面形成一 附著膜322 (標(biāo)示于圖9)時(shí)，必須關(guān)閉通氣口 51與54，并打開(kāi)通氣口52與 53以將氫氣H與一四甲基硅烷(Tetra-methylsilane; TMS; S!'(C//3)4 )氣體S導(dǎo) 入鍍膜室5內(nèi)的工作環(huán)境中，利用偏壓電場(chǎng)E予以解離，借以在傳動(dòng)軸321 表面上沉積形成附著膜322，并使附著膜322與傳動(dòng)軸321之間具備良好接合 效果。
在形成附著膜322的階段，共歷時(shí)1 10分鐘，其中，氫氣H的流率可控 制在50 100sccm之間；TMS氣體S的流率可控制在50 250sccm，而使附著 膜322具有硅(Si)、碳化硅(SiC)與極少量的碳?xì)浠衔?，附著?22含 硅比例甚高于非晶質(zhì)類(lèi)鉆(diamond like carbon; DLC)材料，并緊密附著于傳 動(dòng)軸321。此時(shí)，可調(diào)式電源供應(yīng)器71所提供的外加電力的功率控制在 800~1500W，偏壓電場(chǎng)E的偏壓值控制在400 700V，而工作環(huán)境中的壓力則 控制在2 4ubar之間。
請(qǐng)參閱圖10與圖U，圖10顯示在附著膜的表面形成混合膜的工藝；圖 11顯示圖10中圈Y所示區(qū)域的剖面圖。如圖所示，在附著膜的表面形成一混 合膜323 (標(biāo)示于圖7)時(shí)，必須關(guān)閉通氣口51，并打開(kāi)通氣口52、 53與54， 將氫氣H、 TMS氣體S與一烴類(lèi)(hydrocarbon)氣體導(dǎo)入鍍膜室5內(nèi)的工作 環(huán)境中，利用偏壓電場(chǎng)E予以解離，借以在附著膜322的表面沉積以形成混合 膜323。其中，烴類(lèi)(hydrocarbon)氣體可為一乙炔氣體C。
在形成混合膜323的階段，共歷時(shí)1 10分鐘，其中，氫氣H的流率可控 制在50 800sccm之間；TMS氣體S的流率可控制在50 250sccm，乙炔氣體C 的流率可控制在50 800sccm。此時(shí)，可調(diào)式電源供應(yīng)器71所提供的外加電力 的功率控制在800~1500W，偏壓電場(chǎng)E的偏壓值控制在400 700V，而工作環(huán) 境中的壓力則控制在4 15ubar之間。在此環(huán)境下，所形成的混合膜323的成 分至少包括有碳化硅、非晶質(zhì)DLC材料與少量的硅。由于混合膜323也具有 附著膜322的成分(如硅與碳化硅等)，且在形成混合膜323的初始狀態(tài)時(shí)， 混合膜323的材質(zhì)與附著膜322的材質(zhì)相近，因此混合膜323可緊密接合于附 著膜322上。同時(shí)，在形成混合膜323的過(guò)程中，由乙炔氣體C、 TMS氣體S與氫氣 H的流率消長(zhǎng)，可使因沉積而形成的混合膜323具備以下特征在越接近傳動(dòng) 軸321處，混合膜323中的組成成分越接近于附著膜322;在越遠(yuǎn)離傳動(dòng)軸321 處，混合膜323中的非晶質(zhì)DLC材料的含量越高。
請(qǐng)參閱圖12，其顯示在混合膜的表面形成非晶質(zhì)類(lèi)鉆石膜的工藝。同時(shí)， 請(qǐng)一并參閱圖4。如圖所示，在混合膜323的表面形成非晶質(zhì)DLC膜324 (標(biāo) 示于圖4)時(shí)，必須立即關(guān)閉通氣口 51，緩緩關(guān)閉通氣口 53，并打開(kāi)通氣口 52與54，將氫氣H與乙炔氣體C導(dǎo)入鍍膜室5內(nèi)的工作環(huán)境中，利用偏壓電 場(chǎng)E予以解離，借以在混合膜323的表面沉積以形成非晶質(zhì)類(lèi)鉆石膜324。至 此，已完成鍍膜傳動(dòng)軸32的制作。
形成非晶質(zhì)類(lèi)鉆石膜324的階段，共歷時(shí)1 10分鐘，其中，氫氣H的流 率可控制在50 800sccm之間；TMS氣體S的流率逐漸降至Osccm，乙炔氣體 C的流率可控制在50 800sccm。此時(shí)，可調(diào)式電源供應(yīng)器71所提供的外加電 力的功率控制在800 1500W，偏壓電場(chǎng)E的偏壓值控制在400 700V，而工作 環(huán)境中的壓力則控制在10 20ubar之間。
由于混合膜323的最外圍的成分已十分接近純非晶質(zhì)DLC材料，因此， 非晶質(zhì)DLC膜324可緊密地接合于混合膜323的表面。同時(shí)，由于混合膜323 可緊密接合于附著膜322的表面，以及附著膜322可緊密附著于傳動(dòng)軸321 的表面，因此，使鍍膜傳動(dòng)軸32具有一緊密接合的非晶質(zhì)DLC膜324。
在閱讀以上所揭露的技術(shù)后，相信凡在所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者都 能夠輕易理解，相比于已知鍍有非晶質(zhì)DLC材料的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在本發(fā)明中， 鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如鍍膜傳動(dòng)軸32)具有結(jié)合性較強(qiáng)而不易脫落的非晶質(zhì)DLC 膜。
此外，相比于現(xiàn)有的鍍膜技術(shù)，在本發(fā)明的鍍膜技術(shù)中，只需在上述的第 一清洗階段與第二清洗階段稍微加熱而小幅升溫至8(TC左右即可，在此溫度 下，傳動(dòng)軸321幾乎完全不會(huì)發(fā)生上述的回火現(xiàn)象。
由以上敘述可以發(fā)現(xiàn)，在制作附著膜322、混合膜323與非晶質(zhì)DLC膜 324的過(guò)程中，通氣口 51始終保持在關(guān)閉狀態(tài)。其主因在制作附著膜322、混 合膜323與非晶質(zhì)DLC膜324的過(guò)程中，可調(diào)式電源供應(yīng)器71所提供的外加 電力的功率始終控制在S00 1500W的高功率狀態(tài)；完全不再需要導(dǎo)入氬氣來(lái)
14輔助維持電漿狀態(tài)，當(dāng)然也不存在先前技術(shù)中所述的含氬化合物破壞非晶質(zhì)
DLC膜鍵結(jié)能力的問(wèn)題。
由以上敘述可知，在本發(fā)明所提供的鍍膜技術(shù)中，由于工藝與相關(guān)控制參 數(shù)的改變，致使先前技術(shù)中因?yàn)榛鼗鹦?yīng)與含氬化合物破壞非晶質(zhì)DLC鍵結(jié) 能力不再存在；因此，本發(fā)明所提供的鍍膜方法，除了可以增加非晶質(zhì)DLC 膜的附著性之外，更能有效提升鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面硬度。在非晶質(zhì)DLC膜 的附著性較佳，以及鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面硬度較高的雙重有利的影響下，本發(fā) 明所提供之傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法確實(shí)可以有效提升鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的耐磨 性，進(jìn)而提升鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用壽命。
最后，必需再次強(qiáng)調(diào)的是，雖然在本發(fā)明較佳實(shí)施例，只針對(duì)鍍膜傳動(dòng)軸 的制作技術(shù)加以詳述。在實(shí)際運(yùn)用層面上，本發(fā)明所提供的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍 膜方法更可用在其它傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的鍍膜作業(yè)。換句話說(shuō)，本發(fā)明所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 泛指軸承、傳動(dòng)軸、鏈條、正齒輪、斜齒輪、傘型齒輪、凸輪、齒條與傳動(dòng)螺 桿等組件中的至少一者或其任意組合。
借助上述的本發(fā)明實(shí)施例可知，本發(fā)明確實(shí)具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。以上 的實(shí)施例，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可依據(jù)本發(fā)明 的上述實(shí)施例說(shuō)明而作相應(yīng)的改變和變化，但這些相應(yīng)的改變和變化都應(yīng)屬于 本發(fā)明所述的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，包括以下步驟(a)提供一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；(b)清潔該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面；(c)將該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于一工作環(huán)境中，導(dǎo)入一氫氣與一四甲基硅烷(Tetra-methylsilane；TMS；Si(CH3)4)氣體至該工作環(huán)境中，施加一外加電力而在該工作環(huán)境中產(chǎn)生一偏壓電場(chǎng)，將該偏壓電場(chǎng)的一偏壓值控制在400～700伏特(V)，并將該外加電力的功率控制在800～1500瓦(W)，借以在該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面形成一附著膜；(d)導(dǎo)入該氫氣、該TMS氣體與一烴類(lèi)(hydrocarbon)氣體至該工作環(huán)境中，將該偏壓值控制在400～700V，并將該外加電力的功率控制在800～1500W，借以在該附著膜的表面形成一混合膜，使該混合膜含有一非晶質(zhì)類(lèi)鉆石材料與該附著膜所含的成分，且在該混合膜中，越遠(yuǎn)離該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)處，該非晶質(zhì)類(lèi)鉆石材料的含量越高；以及(e)導(dǎo)入該氫氣、該TMS氣體與該烴類(lèi)氣體至該工作環(huán)境中，將該偏壓值控制在400～700V，并將該外加電力的功率控制在800～1500W，借以在該混合膜的表面形成一非晶質(zhì)類(lèi)鉆石膜，進(jìn)而制成一鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，該步 驟(b)更包含以下步驟(bl)將該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于該工作環(huán)境中；(b2)提供該外加電力而在該工作環(huán)境中產(chǎn)生該偏壓電場(chǎng)；(b3)將至少一氣體導(dǎo)入該工作環(huán)境；以及(b4)利用該偏壓電場(chǎng)將該氣體解離為一電漿狀物質(zhì)，以清潔該傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的表面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在該 步驟(b)中，包含一歷時(shí)10~25分鐘的第一清洗階段，且在該第一清洗階段將 該工作環(huán)境的壓力控制在4 15ubar，該偏壓電場(chǎng)的該偏壓值控制在 300~700V，該外加電力的功率控制在600~1400W。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在該第一清洗階段，上述的至少一氣體包含一氬氣與上述的氫氣，該氬氣的流量為50 200標(biāo)準(zhǔn)立方公分/分鐘(standard cc/min; sccm)，該氫氣的流量為 50 200sccm，且該氣體被解離后所形成的電漿狀物質(zhì)為電漿狀的氬離子與氫離 子。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在該 步驟(b)中，包含一歷時(shí)10 30分鐘的第二清洗階段，且在該第二清洗階段將 該工作環(huán)境的壓力控制在2 15Pbar，該偏壓電場(chǎng)的該偏壓值控制在 500 700V，該外加電力的功率控制在1200~1400W。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在該 第二清洗階段，上述的至少一氣體包含一氬氣與上述的氫氣，該氬氣的流量為 200 400sccm，該氫氣的流量為50 400sccm，且該氣體被解離后所形成的電漿 狀物質(zhì)為電漿狀的氬離子與氫離子。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，該外 加電力由一可調(diào)式電源供應(yīng)器所提供。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在進(jìn) 行該步驟(c)時(shí)，歷時(shí)1 10分鐘，該氫氣的流率控制在50 100sccm，且該TMS 氣體的流率控制在50 250sccm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在進(jìn) 行該步驟(c)時(shí)，將該工作環(huán)境的壓力控制在2~4 u bar。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在進(jìn) 行該步驟(d)時(shí)，歷時(shí)1 10分鐘，該氫氣的流率控制在50 800sccm，該TMS 控制在50 250sccm，該烴類(lèi)氣體為一乙炔(acetylene)氣體，且該乙炔氣體 的流量控制在50 800sccm。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在進(jìn) 行該步驟(d)時(shí)，將該工作環(huán)境的壓力控制在4~15 u bar。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在進(jìn) 行該步驟(e)時(shí)，歷時(shí)1~10分鐘，該氫氣的流率控制在50 800sccm，該TMS 氣體的流率逐漸降至Osccm，該烴類(lèi)氣體為一乙炔(acetylene)氣體，且該乙 炔氣體的流量控制在50 800sccm。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在進(jìn)行該步驟(e)時(shí)，將該工作環(huán)境的壓力控制在10 20Hbar。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，該附 著膜含有碳化硅(carborundum; SiC)，且該混合膜含有該非晶質(zhì)類(lèi)鉆石材料 與碳化硅。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，該傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)為一軸承、 一傳動(dòng)軸、 一鏈條、 一齒輪、 一齒條、 一凸輪與一傳動(dòng)螺桿 中的至少一者。
全文摘要
一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，包括以下步驟提供一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；清潔該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面；將該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于一工作環(huán)境，在該工作環(huán)境中導(dǎo)入一氫氣與一四甲基硅烷(Tetra-methylsilane；TMS；Si(CH₃)₄)氣體，施加一功率為800～1500瓦的外加電力而在該工作環(huán)境中產(chǎn)生一偏壓電場(chǎng)，以便在該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面形成一附著膜；在附著膜的表面形成一混合膜；以及在混合膜的表面形成一非晶質(zhì)類(lèi)鉆石(diamond-like carbon；DLC)膜，以便制成一鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在混合膜中，越遠(yuǎn)離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)處，非晶質(zhì)DLC材料的含量越高。通過(guò)本發(fā)明方法可以有效確保鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具備較高的表面硬度，進(jìn)而提升鍍膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的抗磨損能力與使用壽命。
文檔編號(hào)C23C16/42GK101671814SQ200810211839
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者林玉雪 申請(qǐng)人:林玉雪