專利名稱：蒸汽收集的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及蒸汽收集，并具體地涉及蒸汽的冷凝和收集。
背景技術(shù)：
呈盤狀的薄膜磁性和磁光(MO)介質(zhì)通常用例如全氟聚醚的聚合物潤滑劑的薄膜來潤滑，以如在接觸起停(“CSS”)和加載/卸載(“L/UL”)模式下起作用的硬盤系統(tǒng)中那樣在與以低浮動高度運(yùn)作的數(shù)據(jù)/信息記錄和讀出頭/轉(zhuǎn)換器一起使用時減少對盤的磨損。傳統(tǒng)地，潤滑劑的薄膜在制造過程中通過將具有形成于其上的ー堆薄膜層(包括至少ー層記錄層)的盤浸入含有少量(例如小于含氟聚合物的約1% (重量))潤滑劑的池中而敷加到盤表面上，這種潤滑劑溶解于通常為全氟化碳、氟代烴或氫氟醚的合適的溶劑中。然而，這種浸入過程所固有的缺點(diǎn)是消耗大量的溶剤，從而導(dǎo)致増加制造成本以及涉及到與在工作場所內(nèi)存在有毒的或者潛在有害的溶劑蒸汽有關(guān)的環(huán)境危害。 鑒于上述缺點(diǎn)，薄膜潤滑劑的蒸汽沉積是浸潰潤滑的ー種有吸引力的替代方式。具體來說，潤滑劑薄膜的蒸汽沉積是ー種無溶劑過程。此外，當(dāng)使用合適的聚合物潤滑劑以及具有沉積表面的磁性和/或MO盤基材時，蒸汽沉積技術(shù)能提供高達(dá)約100%結(jié)合的潤滑劑分子，該沉積表面由在潤滑劑沉積于其上之前不接觸空氣的新沉積的碳基保護(hù)外涂層構(gòu)成。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一方面，用于在物理蒸汽沉積過程中收集冷凝蒸汽的設(shè)備包括構(gòu)造成與真空室內(nèi)的一個或多個蒸汽源相鄰放置的封売。該封殼包括局部包封構(gòu)造成容納物體的空間體積的封殼內(nèi)表面，其中封殼被保持在比一個或多個蒸汽源低的溫度下。封殼的內(nèi)表面連接到ー個或多個排水溝。


在附圖中以示例而非限制方式來說明本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，且其中圖IA和IB示出蒸汽潤滑系統(tǒng)構(gòu)造的不同實(shí)施例。圖2A示出根據(jù)ー實(shí)施例的用于容納和冷凝潤滑劑蒸汽的設(shè)備的側(cè)視圖。圖2B示出圖2A的設(shè)備的正視圖。圖2C示出圖2A的設(shè)備的俯視圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1A，在用于盤驅(qū)動介質(zhì)潤滑劑的物理蒸汽沉積過程中，沉積系統(tǒng)120包括加熱蒸汽源110內(nèi)的液態(tài)潤滑劑的熱源101，熱源和蒸汽源都容納于真空室108內(nèi)以產(chǎn)生潤滑劑蒸汽。經(jīng)加熱的潤滑劑可具有比環(huán)境溫度下或低于環(huán)境溫度下的潤滑劑更高的蒸汽壓力。潤滑劑蒸汽從蒸汽源110經(jīng)由加熱的擴(kuò)散板112內(nèi)的一列孔流到真空室108內(nèi)，在該真空室內(nèi)未加熱的物體可涂敷以潤滑剤。蒸汽在真空條件下越過間隙并在未加熱的物體表面上冷凝，該物體表面例如可以是盤。在一個實(shí)施例中，盤可從ー側(cè)通過單個經(jīng)加熱的蒸汽源110而暴露于流出的蒸汽。在另ー實(shí)施例中，盤可使用兩個經(jīng)加熱的蒸汽源從兩側(cè)暴露。設(shè)置擴(kuò)散板112以在盤的表面上產(chǎn)生空間上均勻的薄膜。盡管孔列和蒸汽源110與盤之間的間隙設(shè)計成使蒸汽的瞄準(zhǔn)沉積最大化，但蒸汽穿過擴(kuò)散板12內(nèi)的孔的流出本性導(dǎo)致大量潤滑劑不沉積于盤表面上。這種未被利用的潤滑劑可通常冷凝到真空室108的壁上或者可通過連接到真空室108的泵送系統(tǒng)來去除。在任一種情況下，潤滑劑均沒有在盤上被利用，并被認(rèn)為損失掉了。除了由于未利用的潤滑劑而造成的附加成本，在真空室108內(nèi)冷凝的潤滑劑或系統(tǒng)泵可具有其它諸如過早泵失效的不利作用。參見圖1B，在用于盤驅(qū)動介質(zhì)潤滑劑的物理蒸汽沉積過程中，沉積系統(tǒng)120’可包括沉積系統(tǒng)120的各兀件中的一些或全部，但還包括封殼200。下面詳細(xì)描述該封殼200。圖2A是用于容納和收集潤滑劑蒸汽的設(shè)備200的前視圖，而這些潤滑劑蒸汽不然 就將沉積到容納設(shè)備200的真空室108的壁上。在實(shí)施例中，設(shè)備200構(gòu)造成與一個或多個蒸汽源110相對放置，蒸汽源110基本上面對物體的相對兩側(cè)，該物體可以例如是諸如磁性存儲盤或磁光盤之類的盤。在實(shí)施例中，兩個蒸汽源110彼此面對，而盤位于兩個蒸汽源110之間。設(shè)備200包括可包封兩個蒸汽源110之間的空間的封殼230，用于容納盤。間隔件240的較小導(dǎo)熱率可防止或阻礙蒸汽源110的熱量加熱封殼230。為了能夠更有效地冷凝蒸汽，隔熱的間隔件240可使封殼230的任一側(cè)機(jī)械連接到對應(yīng)的蒸汽源110，同時提供使封殼230與熱蒸汽源110隔熱的ー種措施，并保持受限的間隙以減少會不期望地進(jìn)入封殼230的蒸汽潤滑劑的量。通過保持較熱的蒸汽源110和較冷的封殼230之間的溫度差來使封殼上的蒸汽冷凝率變大。陶瓷和ー些金屬已知具有較小導(dǎo)熱率。例如，鋁和其它陶瓷具有在10-50瓦/米 開爾文的適當(dāng)范圍內(nèi)的導(dǎo)熱率。諸如316和316L的某些不銹鋼具有在15-30瓦/米 開爾文數(shù)量級上的導(dǎo)熱率，而因科鎳合金(Inconel )具有在約15-20瓦/米 開爾文數(shù)量級上的導(dǎo)熱率。這種材料的特征可以是具有較小的導(dǎo)熱率。與此相比，鋁合金具有在約200瓦/米 開爾文數(shù)量級上的較大導(dǎo)熱率。封殼230可具有包括上護(hù)罩231和下護(hù)罩232的大體多邊形、橢圓形、圓形或類似形狀。每個護(hù)罩包括弧形表面234，而該弧的頂點(diǎn)大致與盤的平坦表面成一直線和同心，并相對于盤的中心形成護(hù)罩231、232基本上最外面的邊界。在上護(hù)罩231中，冷凝的蒸汽可沿護(hù)罩231的內(nèi)表面通過重力作用向下并離開盤的平面流動，因而，冷凝的蒸汽不會滴到盤上。在下護(hù)罩232中，弧起到冷凝蒸汽在其中可通過重力作用向下流動的槽的作用，從而基本上在盤下方收集。至少上護(hù)罩231還包括位于弧表面234的每個“底部”處的排水溝245,以當(dāng)冷凝的蒸汽向下流動時捕獲這些蒸汽,從而防止這些蒸汽可能跑到蒸汽源110的擴(kuò)散板112上，以避免冷凝的蒸汽滴到盤上，并進(jìn)一歩避免冷凝的蒸汽滴到封殼230外。連接到下護(hù)罩232的排水道250將冷凝的蒸汽引到貯存器265以進(jìn)行儲存。被儲存的冷凝蒸汽可以在下一次蒸汽沉積中再次使用。替代地，儲存的冷凝蒸汽可持續(xù)地循環(huán)到蒸汽源110，從而可以直接被再次利用。因?yàn)樵诃h(huán)境溫度(例如室溫)或低溫下蒸汽壓カ會相當(dāng)小，通過降低封殼溫度來増大蒸汽源110和封殼230之間的溫度差可提供増大的冷凝效率，并減少可積聚于真空室108或泵送系統(tǒng)的各部分內(nèi)的蒸汽量。因此，具有較大導(dǎo)熱率的ー塊或多塊冷卻板290可與封殼230—起設(shè)置，以提供使熱量離開封殼230的附加的低于室溫的冷卻傳遞以及封殼230和蒸汽源110之間更大的溫度差。低于室溫的冷卻可以用幾種不同的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，包括使冷卻板290連接到在真空室108之外的散熱翅片(未示出)、珀耳帖冷卻器(未示出)、流體熱傳遞設(shè)備(未示出)等。位于封殼230的護(hù)罩232底部處的小窄喉部孔254可為了沉積過程而插入和移除盤。孔254可保持為允許盤插入和移除的最小尺寸，同時減少可逸出封殼到達(dá)真空室或泵送系統(tǒng)的壁的蒸汽量。封殼230可由具有較小氧化率的材料構(gòu)成。替代地，或附加地，封殼230可由具有較小導(dǎo)熱率，例如不大于150瓦/米 開爾文的導(dǎo)熱率的材料構(gòu)成；在實(shí)施例中，不大于80瓦/米 開爾文的導(dǎo)熱率；或在實(shí)施例中，不大于40瓦/米 開爾文的導(dǎo)熱率。用于封殼230的示例性材料包括例如不銹鋼(例如，不銹鋼316或316L)和因科鎳合金等。還應(yīng)當(dāng)注意到封殼230可由在此不具體指出的其它材料制成。這種材料可減少封殼230的加熱，從 而保持更高的蒸汽冷凝率。封殼的拋光內(nèi)表面可促進(jìn)冷凝蒸汽更好的流動和排出。為了保持沉積于盤上蒸汽的化學(xué)穩(wěn)定性和純度或其它目的，封殼材料可選擇為具有基本上可忽略的排氣率、基本上可忽略的腐蝕率和與蒸汽化學(xué)反應(yīng)的惰性。在另ー實(shí)施例中，可使用制成封殼的材料的組合。例如，封殼230的本體可由針對熱特性、強(qiáng)度等的ー種材料制成，位于內(nèi)表面上的沉積材料可為了有益的表面特性來選擇。例如，封殼230的內(nèi)表面可電鍍有化學(xué)不反應(yīng)的或非腐蝕性的選擇材料，或者替代地，特氟隆 可形成于內(nèi)表面上，它可提供化學(xué)惰性表面或有益于冷凝蒸汽的排出和流動性的表面，因?yàn)樘胤M具有非粘性特性。由于封殼230的下護(hù)罩232也具有弧233形狀，冷凝蒸汽沿排水溝245向下排到護(hù)罩231的內(nèi)表面234并向內(nèi)朝下護(hù)罩232的弧233排出，弧233現(xiàn)例如相對于上護(hù)罩231是倒置的。連接到下護(hù)罩232的下部的排水道250將冷凝蒸汽從下護(hù)罩232的向內(nèi)傾斜的內(nèi)表面235引導(dǎo)到封殼230的出口 255。排水道250具有分開結(jié)構(gòu)；即，排水道分成兩個排水道251和252，而兩者之間的孔254允許將盤插入封殼230，以暴露于蒸汽源110的擴(kuò)散板112，并且隨后移除盤。開出兩個排水道251和252以防止冷凝蒸汽排入盤所穿過的孔，并從該孔進(jìn)入真空泵送系統(tǒng)。位于封殼230底部處的小窄喉部孔254可為了沉積過程而便于插入和移除盤?？?54可保持為允許盤插入和移除的最小尺寸，同時減少可逸出封殼到達(dá)真空室或泵送系統(tǒng)的壁的蒸汽量。兩個排水道251和252會聚在連接到槽260的出口 259，該槽將冷凝蒸氣向下引到貯存器265。儲存的冷凝蒸汽可以在下一次蒸汽沉積中被再次使用。替代地，儲存的冷凝蒸汽可從貯存器265循環(huán)到蒸汽源110，從而可以直接被再次利用。應(yīng)當(dāng)理解到，即使在前述說明中已結(jié)合本發(fā)明的各種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)來闡述本發(fā)明的各種實(shí)施例的許多特征，但這種公開僅僅是示例性的，并且可在完全由所附權(quán)利要求書所表達(dá)的廣義含義所指出的本發(fā)明的原理之內(nèi)，尤其是與零件的結(jié)構(gòu)和布置有關(guān)的細(xì)節(jié)上進(jìn)行改變。例如，具體的元件可根據(jù)具體的應(yīng)用系統(tǒng)來變化同時保持基本上相同的功能性而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。此外，盡管在此所述的較佳實(shí)施例涉及用于受控地引導(dǎo)氣體進(jìn)入真空室內(nèi)的具有孔的特定歧管組，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解到本發(fā)明的教導(dǎo)可應(yīng)用于其它氣體處理系統(tǒng)，而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。由此，在此所述的實(shí)施例提供不包括在傳統(tǒng)的靜態(tài)蒸汽沉積設(shè)備和方法中的許多特征，并能特別用于薄膜磁性和MO記錄介質(zhì)的自動制造過程，該制造過程包括為了獲得優(yōu)化的摩擦特性而沉積均勻厚度的潤滑劑外涂層。具體來說，在此所述的實(shí)施例提供潤滑劑的回收和被回收的潤滑劑的再次利用，這會導(dǎo)致減少由于 使用潤滑劑而引起的制造成本。此外，在此所述的實(shí)施例可易于用作傳統(tǒng)的制造設(shè)備/技術(shù)的一部分，這是因?yàn)樗鼈兣c磁性和MO介質(zhì)的自動制造的所有其它方面都完全兼容。此外，在此所述的實(shí)施例可廣泛地應(yīng)用于在使用潤滑來制造許多不同產(chǎn)品-例如機(jī)械部件、齒輪、連桿等-吋使用的多種蒸汽沉積過程。最后，在此所述的實(shí)施例可廣泛地應(yīng)用于環(huán)境溫度下的蒸汽壓カ小于升高溫度下的蒸汽壓カ的多種蒸汽沉積過程。在此所述的實(shí)施例實(shí)可用于沉積實(shí)際上任何材料。在實(shí)施例中，可沉積例如用于薄膜磁性和MO記錄介質(zhì)的潤滑劑?？沙练e用于薄膜磁性和MO記錄介質(zhì)的各種類型的潤滑齊U。示例性類型的潤滑劑可包括例如全氟聚醚(PFPE)。示例性的PFPE例如可包括末端醇官能化PFPE、末端磷腈官能化PFPE、末端氨基PFPE或其組合物?？缮虡I(yè)購得的示例可包括Z-TETRAOL (蘇威蘇萊克斯公司(Solvay Solexis Inc.),布魯塞爾，比利時)，它是在姆端具有兩個輕基的官能化PFPE(Z-TETRAOL 的具體示例是Z-TETRA0L 2000 (蘇威蘇萊克斯公司，布魯塞爾，比利吋))；Z-DOL (蘇威蘇萊克斯公司，布魯塞爾，比利吋)，它是在每端處都具有ー個輕基的官能化PFPE ;A20H (莫萊斯柯公司(Moresco Corp.),日本)，它是在一端具有環(huán)三磷腈基而在另一端處具有輕基的官能化PFPE ；ADOH (Moresco Corp.,日本)，它是在一端處用芳氧基代替環(huán)三磷腈基，并在另一端處具有兩個羥基(AD0H 的具體示例是ADOH-2000 (莫萊斯柯公司，日本))以及D4-0H(莫萊斯柯公司，日本)，它類似于Z-TETRA0L ，在每端處具有兩個羥基，但包括DEMNUM主鏈(CF2CF2CF2O-単元)。示例性的官能化PFPE還可包括沿主鏈(與末端基相對)的附加功能基。還可使用其它官能化的主鏈結(jié)構(gòu)，諸如重復(fù)的C2或C4全氟醚。提供整個發(fā)明中表現(xiàn)的各個方面以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員制備和使用本發(fā)明的組合物。對整個發(fā)明中表現(xiàn)的化合物和設(shè)備的各種變化、改變和改型對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的，并且在此公開的概念還可延伸到其它化合物和設(shè)備。因此，權(quán)利要求書并不意在限制于本發(fā)明的各個方面，而是符合與權(quán)利要求書的語言一致的全部范圍。在整個本發(fā)明中所述的各個方面的元件的對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說已知或今后將已知的所有結(jié)構(gòu)和功能等同物以參見方式清楚地包含于此并意在被權(quán)利要求書包含。此外，在此公開的內(nèi)容不意在專用于公眾，不論這種公開是否隱含地在權(quán)利要求中表述。權(quán)利要求元素不能根據(jù)35U. S. C.(美國專利法)第112條第6段的規(guī)定來理解，除非使用表述“用于...的裝置”來特意地列舉了該元素，或者在方法權(quán)利要求的情況下，用表述“用于. 的步驟”來特意地列舉了該元素。
權(quán)利要求
1.一種用于在潤滑劑的物理蒸汽沉積過程中收集冷凝蒸汽的設(shè)備，所述設(shè)備包括 封殼，所述封殼構(gòu)造成與真空室內(nèi)的一個或多個蒸汽源相鄰放置，所述封殼構(gòu)造成保持在比所述一個或多個蒸汽源低的溫度下，所述封殼包括 局部包封空間體積的內(nèi)表面，所述空間構(gòu)造成容納物體；以及 連接到所述封殼的所述內(nèi)表面的一個或多個排水溝。
2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，還包括在所述一個或多個蒸汽源中的每個蒸汽源與所述封殼之間的一個或多個隔熱間隔件。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述隔熱間隔件包括小導(dǎo)熱率的陶瓷。
4.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述封殼由具有不大于80瓦/米 開爾文的導(dǎo)熱率的材料制成。
5.如權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，還包括連接到所述封殼的一個或多個導(dǎo)熱板，熱量經(jīng)由所述導(dǎo)熱板導(dǎo)出所述封殼。
6.如權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述封殼還包括上護(hù)罩和下護(hù)罩，每個護(hù)罩具有成形為引導(dǎo)冷凝蒸汽離開所述物體的內(nèi)表面。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，還包括上護(hù)罩溝，所述上護(hù)罩溝構(gòu)造成引導(dǎo)冷凝蒸汽從所述上護(hù)罩的所述內(nèi)表面離開所述物體和蒸汽源。
8.—種構(gòu)造用于在潤滑劑的物理蒸汽沉積過程中收集冷凝蒸汽的真空系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 構(gòu)造成連接到真空泵送系統(tǒng)的室； 位于所述室內(nèi)的一個或多個蒸汽源； 構(gòu)造成與一個或多個蒸汽源相鄰放置的封殼，所述封殼包括 基本上包封空間體積的內(nèi)表面，所述空間構(gòu)造成容納物體；以及 連接到所述封殼的所述內(nèi)表面的一個或多個排水溝， 其中所述封殼由具有不大于80瓦/米 開爾文的導(dǎo)熱率的材料制成；以及 位于所述一個或多個蒸汽源中的每個蒸汽源與所述封殼之間的一個或多個隔熱間隔件。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括位于所述一個或多個蒸汽源中的每個蒸汽源與所述封殼之間的一個或多個隔熱間隔件，所述隔熱間隔件包括小導(dǎo)熱率的陶瓷。
10.如權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述封殼還包括上護(hù)罩和下護(hù)罩，每個護(hù)罩具有成形為引導(dǎo)冷凝蒸汽離開物體的內(nèi)表面。
全文摘要
一種用于在潤滑劑的物理蒸汽沉積過程中收集冷凝蒸汽的設(shè)備，其包括構(gòu)造成與真空室內(nèi)的一個或多個蒸汽源相鄰放置的封殼。該封殼包括局部包封構(gòu)造成容納物體的空間體積的封殼內(nèi)表面，其中封殼被保持在比該一個或多個蒸汽源低的溫度下。封殼的內(nèi)表面連接到一個或多個排水溝。
文檔編號C23C14/24GK102732840SQ201210102890
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者H·R·薩馬妮, M·J·施蒂納曼, M·斯穆拉, 郭倩 申請人:希捷科技有限公司