專利名稱：管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于特殊薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種管內(nèi)鍍膜設(shè)備和鍍膜技術(shù)。
背景技術(shù)：
管內(nèi)鍍膜，尤其是小徑長(zhǎng)管內(nèi)的鍍膜一直是工業(yè)和科技界需要解決而未能完全解決的問(wèn)題。在金屬管防腐蝕、金屬或玻璃管防氣體滲漏等領(lǐng)域，急需高效可靠的鍍膜技術(shù)。 例如發(fā)電用的高溫太陽(yáng)能集熱管中，其不銹鋼內(nèi)管需要防氫氣滲漏層，而將防滲漏層鍍制在其內(nèi)表面的效果遠(yuǎn)好于鍍制在其外表面的效果。同樣是高溫集熱管，其玻璃外管需要陽(yáng)光增透層用以提高陽(yáng)光利用率，而且需要將透明增透層制備在其內(nèi)表面，采用溶膠凝膠方法制備增透膜不僅成本高，而且膜層不牢固。針對(duì)所述的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種管內(nèi)磁控濺射鍍膜設(shè)備和鍍膜技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)方案為
管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于采用磁控濺射鍍膜技術(shù)，以被鍍管的管壁為真空腔的側(cè)壁，兩端進(jìn)行真空密封，并設(shè)置排氣口和充氣管道；放電陰極為圓柱狀，與被鍍管同軸設(shè)置，其內(nèi)部水冷，但不在其中設(shè)置磁體，陰極外表面設(shè)置圓柱靶材，與陰極緊配合，或者陰極外表面直接作為靶材；磁體設(shè)置在被鍍管的外部，即處于大氣中。所述的磁體有兩種結(jié)構(gòu)，第1種采用空心圓柱結(jié)構(gòu)，與被鍍管同軸設(shè)置，產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)，鍍膜過(guò)程中磁體沿軸向移動(dòng)。第2種磁體結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)跑道形結(jié)構(gòu)，磁體長(zhǎng)度與被鍍管長(zhǎng)度相當(dāng)，除兩端外，產(chǎn)生基本與軸向垂直的磁場(chǎng)，鍍膜過(guò)程中，磁體整體繞被鍍管旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸與被鍍管中心軸線相同。如果被鍍管為沒(méi)有磁性的金屬管，則被鍍管為陽(yáng)極。如果被鍍管為絕緣管，則被鍍管內(nèi)與軸向平行設(shè)置細(xì)桿狀或細(xì)管狀金屬陽(yáng)極1根或多根。所述的細(xì)管狀金屬陽(yáng)極可同時(shí)作為充氣管道，不再另外設(shè)置充氣管道；在細(xì)管狀陽(yáng)極側(cè)壁上開(kāi)進(jìn)氣孔。采用直流磁控濺射、射頻磁控濺射或脈沖磁控濺射在被鍍管內(nèi)壁上沉積薄膜。對(duì)于第1種磁體結(jié)構(gòu)，改變空心圓柱形磁體的半徑，調(diào)整陰極表面附近磁場(chǎng)強(qiáng)度，沉積過(guò)程中，磁體沿軸線移動(dòng)，放電區(qū)域也跟著移動(dòng)，薄膜被均勻鍍制在被鍍管的內(nèi)表面上。對(duì)于第2中磁體結(jié)構(gòu)，調(diào)整磁體與被鍍管外表面的間距，使得橫向磁場(chǎng)最強(qiáng)處位于陰極表面附近；沉積過(guò)程中，磁體繞被鍍管勻速旋轉(zhuǎn)，放電區(qū)域也跟著旋轉(zhuǎn)，薄膜被均勻鍍制在被鍍管的內(nèi)表面上。由于到目前為止還沒(méi)有有效的小管徑的管內(nèi)磁控鍍膜技術(shù)，本發(fā)明必將推動(dòng)這一領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。


圖1為磁體采用圓柱結(jié)構(gòu)的非磁性金屬管內(nèi)鍍膜的裝置橫截面示意圖。圖2為磁體采用圓柱結(jié)構(gòu)的非磁性金屬管內(nèi)鍍膜的裝置縱截面示意圖。圖3為磁體采用圓柱結(jié)構(gòu)的非金屬管內(nèi)鍍膜的裝置橫截面示意圖。圖4為磁體采用圓柱結(jié)構(gòu)的非金屬管內(nèi)鍍膜的裝置縱截面示意圖。圖5為磁體采用長(zhǎng)跑道形結(jié)構(gòu)的非磁性金屬管內(nèi)鍍膜的裝置橫截面示意圖。圖6為磁體采用長(zhǎng)跑道結(jié)構(gòu)的非磁性金屬管內(nèi)鍍膜的裝置縱截面示意圖。圖7為磁體采用長(zhǎng)跑道形結(jié)構(gòu)的非金屬管內(nèi)鍍膜的裝置橫截面示意圖。圖8為磁體采用長(zhǎng)跑道形結(jié)構(gòu)的非金屬管內(nèi)鍍膜的裝置縱截面示意圖。以上圖中，11為所鍍管材，12為陽(yáng)極，兼進(jìn)氣管道，13為陰極冷卻水進(jìn)水管，14為陰極，15為靶材，16為磁力線，17為長(zhǎng)跑道形磁體，18為軟鐵，19為進(jìn)氣口，110為電源，20 為空心圓柱形磁體，21為密封圈，22為真空腔密封端面，23為排氣口，M為氣壓測(cè)量規(guī)管。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1 內(nèi)徑IOOmm長(zhǎng)的玻璃管，用直流磁控濺射在內(nèi)壁鍍制鋁/氧化鋁膜， 金屬鋁管直接用作陰極兼靶材，外徑為35mm。充入氬氣/氧氣混合氣體，氣壓0. 1帕，氧氣比例2%，濺射功率2千瓦，沉積時(shí)間20分鐘，得到300納米厚的鋁/氧化鋁薄膜。實(shí)施例2 內(nèi)徑IOOmm長(zhǎng)的不銹鋼管，用直流磁控濺射在內(nèi)壁鍍制鋁/氮化鋁薄膜，金屬鋁管直接用作陰極兼靶材，外徑為35mm。充入氬氣/氮?dú)饣旌蠚怏w，氣壓0. 1帕， 氮?dú)獗壤?0%，濺射功率1千瓦，沉積時(shí)間20分鐘，得到150納米厚的鋁/氮化鋁薄膜。實(shí)施例3 內(nèi)徑IOOmm長(zhǎng)an的不銹鋼管，用脈沖磁控濺射在內(nèi)壁鍍制氧化鋁保護(hù)膜，合金鋁管作為陰極，外徑為40mm。充入氬氣/氧氣混合氣體，氣壓0. 1帕，氧氣比例3%， 濺射功率2千瓦，沉積時(shí)間20分鐘，得到100納米厚的氧化鋁薄膜。
權(quán)利要求
1.管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于采用磁控濺射鍍膜技術(shù)，以被鍍管的管壁為真空腔的側(cè)壁，兩端進(jìn)行真空密封，并設(shè)置排氣口和充氣管道；放電陰極為圓柱狀，與被鍍管同軸設(shè)置，其內(nèi)部水冷，但不在其中設(shè)置磁體，陰極外表面設(shè)置圓柱靶材，與陰極緊配合，或者陰極外表面直接作為靶材；磁體設(shè)置在被鍍管的外部，即處于大氣中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于所述的磁體為空心圓柱結(jié)構(gòu)，與被鍍管同軸設(shè)置，產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)，鍍膜過(guò)程中磁體沿軸向移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于所述的磁體為長(zhǎng)跑道形結(jié)構(gòu)，磁體長(zhǎng)度與被鍍管長(zhǎng)度相當(dāng)，除兩端外，產(chǎn)生基本與軸向垂直的磁場(chǎng)，鍍膜過(guò)程中，磁體整體繞被鍍管旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸與被鍍管中心軸線相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于如果被鍍管為沒(méi)有磁性的金屬管，則被鍍管為陽(yáng)極。
5.如果被鍍管為絕緣管，則被鍍管內(nèi)與軸向平行設(shè)置細(xì)桿狀或細(xì)管狀金屬陽(yáng)極1根或多根。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于所述的細(xì)管狀金屬陽(yáng)極可同時(shí)作為充氣管道，不再另外設(shè)置充氣管道；在細(xì)管狀陽(yáng)極側(cè)壁上開(kāi)進(jìn)氣孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于采用直流磁控濺射、射頻磁控濺射或脈沖磁控濺射在被鍍管內(nèi)壁上沉積薄膜，改變空心圓柱形磁體的半徑， 調(diào)整陰極表面附近磁場(chǎng)強(qiáng)度；沉積過(guò)程中，磁體沿軸線移動(dòng)，放電區(qū)域也跟著移動(dòng)，薄膜被均勻鍍制在被鍍管的內(nèi)表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于采用直流磁控濺射、射頻磁控濺射或脈沖磁控濺射在被鍍管內(nèi)壁上沉積薄膜，調(diào)整磁體與被鍍管外表面的間距，使得橫向磁場(chǎng)最強(qiáng)處位于陰極表面附近；沉積過(guò)程中，磁體繞被鍍管勻速旋轉(zhuǎn)，放電區(qū)域也跟著旋轉(zhuǎn)，薄膜被均勻鍍制在被鍍管的內(nèi)表面上。
全文摘要
管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，屬于特殊薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域。采用磁控濺射鍍膜技術(shù)，以被鍍管的管壁為真空腔的側(cè)壁，兩端進(jìn)行真空密封，并設(shè)置排氣口和充氣管道。放電陰極為圓柱狀，與被鍍管同軸設(shè)置，其內(nèi)部水冷，但不在其中設(shè)置磁體，陰極外表面設(shè)置圓柱靶材，與陰極緊配合，或者陰極外表面直接作為靶材。磁體設(shè)置在被鍍管的外部，即處于大氣中。本發(fā)明所涉及的設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，適合各類內(nèi)徑大于50mm的管內(nèi)鍍膜，可大規(guī)模推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C23C14/35GK102517555SQ20121000352
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者李德杰 申請(qǐng)人:李德杰