類金剛石粉生產方法與設備的制造方法
【專利說明】
1、
技術領域
[0001]本發(fā)明利用等離子體氣相化學沉積類金剛石方法，采用多層弧面高頻電極、可溶性襯底及襯底連續(xù)移動裝置設計了的類金剛石粉生產設備，解決了類金剛石粉工業(yè)化生產技術設備及其不間斷連續(xù)運行的問題。類金剛石與金剛石性能不完全相同，具有優(yōu)異的力學、化學、光學、電學、熱學性能，屬于新材料領域的功能材料。
[0002]類金剛石(簡稱DLC)粉可以應用于制造研磨、拋光劑，抗化學腐蝕表面處理涂層，防紫外線涂層，抗老化劑，防曬護膚霜、集成電路熱沉，高能電容器、化工催化劑、添加劑等產品制造原料。在航天、軍工、電子、化工等行業(yè)具有廣闊的應用前景。
2、
【背景技術】
[0003]現有的生成類金剛石薄膜的等離子體氣相化學沉積法較為成熟，深圳市雷地科技實業(yè)有限公司已成功應用類金剛石薄膜于金屬、玻璃、塑料等材料的表面改性，尤其是在航天航空、軍工等高技術領域已有極佳的表現。但現有類金剛石生產方法，只能獲得類金剛石薄膜，不適于工業(yè)化制造類金剛石粉。
3、

【發(fā)明內容】

[0004]類金剛石粉比類金剛石膜具有使用方便、應用領域更廣闊的優(yōu)勢。為解決生產粉狀類金剛石膜的問題，本發(fā)明在等離子體氣相化學沉積法的基礎上，發(fā)明了有機聚合物薄膜作為類金剛石膜沉積襯底，再用有機溶劑將已沉積類金剛石膜的有機聚合物薄膜溶解，可以使類金剛石膜與襯底剝離，沉淀下來，液固分離后，即可獲得粉狀類金剛石；發(fā)明了用于發(fā)生等離子體氣相化學沉積反應的多層弧面高頻電極，解決了提高類金剛石粉生產設備產能問題；發(fā)明了類金剛石沉積襯底移動裝置，解決了類金剛石粉生產設備不間斷連續(xù)運行的問題。從而實現了等離子體氣相化學沉積法制造類金剛石粉的工業(yè)化生產。
4、
【附圖說明】
[0005]附圖是類金剛石粉生產設備結構圖。類金剛石粉生產設備由真空系統(tǒng)、等離子體發(fā)生系統(tǒng)、原料氣供應系統(tǒng)、類金剛石沉積物傳輸系統(tǒng)構成。
[0006]真空系統(tǒng)包括:用于抽真空的真空栗(I)、控制真空度的真空計(2)、圓柱體真空室(3)、裝有可視窗口⑷的密封門(5)。
[0007]等離子體發(fā)生系統(tǒng)包括:提供高頻電壓和直流偏壓的電源(6)、及多層弧面高頻電極(7)。多層弧面高頻電極(7)中單數層與電源正極(16)接通、偶數層與電源負極(17)接通。
[0008]原料氣供應系統(tǒng)包括:供應原料氣體的儲氣瓶(8)、調節(jié)供氣量的調壓閥(9)、監(jiān)控原料氣體供應的氣體流量計(10)。
[0009]類金剛石沉積物傳輸系統(tǒng)包括:用于類金剛石沉積的有機聚合物薄膜襯底(11);卷繞拉動襯底(11)移動的卷筒(12);安裝在多層弧面高頻電極(7)兩端，用于傳送與控制襯底(11)沿著貼緊多層弧面高頻電極(7)弧面表面方向移動的可轉動滾軸(13);為卷筒(12)提供轉動動力的電動機(14);提供有機聚合物薄膜襯底(11)的滾筒(15)。
5、
【具體實施方式】
[0010]類金剛石粉生產方法與設備的優(yōu)選方案包括:生產設備制造方案和生產操作流程方案。
[0011]真空室(3)采用直徑約I米、長度約2米、壁厚為5毫米的不銹鋼圓筒制成。圓筒一端密封，另一端為邊緣鑲有密封圈及直徑約100毫米透明玻璃可視窗口(4)的密封門
(5)。
[0012]真空室(3)內部安裝有多層弧面高頻電極(7)，每層弧面高頻電極(7)長度約1.5米、寬度約0.5米，由厚度約2毫米的鋁板制成，在每層弧面高頻電極(7)兩端安裝有與弧面高頻電極(7)長度一致的可轉動的滾軸(13)。單數層弧面高頻電極(7)與提供高頻電壓和直流偏壓的電源(6)正極(16)聯(lián)通，偶數層弧面高頻電極(7)與提供高頻電壓和直流偏壓的電源(6)負極(17)聯(lián)通。各層弧面高頻電極(7)之間距離約為30毫米。由絕緣的硬塑料支架將多層弧面高頻電極(7)固定在真空室(3)中間位置。
[0013]卷繞拉動襯底(11)移動的卷筒(12)與提供有機聚合物薄膜襯底(11)的滾筒(15)分別安裝在多層弧面高頻電極(7)兩側。為卷筒(12)提供轉動動力的電動機(14)安裝在卷筒(12)同側，通過傳動帶帶動卷筒(12)旋轉拉動襯底(11)移動。
[0014]用于抽真空的真空栗(I)、提供高頻電壓和直流偏壓的電源(6)、供應原料氣體的儲氣瓶(8)均安裝在真空室(3)外部。
[0015]類金剛石粉生產操作流程:將有機聚合物薄膜襯底(11)卷繞在滾筒(15)外側裝入真空室(3)—一》將有機聚合物薄膜襯底(11)起始端穿過可轉動的滾軸(13)下方覆蓋在各層弧面高頻電極(7)表面后，拉伸至卷筒(12)表面并纏繞固定一一》關閉密封門(5)啟動真空栗(I)抽真空一一》通入甲烷氣和氫氣一一》啟動的電源(6)向多層弧面高頻電極(7)加載高頻電壓和直流偏壓，一一》類金剛石沉積在陰極弧面高頻電極(7)表面的有機聚合物薄膜襯底(11)表面一一》啟動電動機(14)卷筒(12)卷繞拉動襯底(11)連續(xù)移動，直到卷筒(15)裝載的全部有機聚合物薄膜襯底(11)表面均沉積類金剛石一一》關閉所有電源，取消真空，打開密封門(5)取出卷筒(12)—一》卸下已沉積類金剛石的有機聚合物薄膜襯底(11)將其溶于有機溶劑，進行液-固分離一一》類金剛石粉料成品檢測包裝。
【主權項】
1.本發(fā)明利用等離子體氣相化學沉積類金剛石膜方法，采用多層弧面形狀高頻電極、可溶性襯底及襯底連續(xù)移動裝置設計的類金剛石粉生產設備，解決了用于類金剛石粉生產的設備及其不間斷連續(xù)運行的問題。從而實現了類金剛石粉的工業(yè)化生產。類金剛石與金剛石性能相似，具有優(yōu)異的力學、化學、光學、電學、熱學性能，屬于新材料領域的功能材料。 類金剛石(簡稱DLC)粉可以應用于制造研磨、拋光劑，抗化學腐蝕表面處理涂層，防紫外線涂層，抗老化劑，防曬護膚霜、集成電路熱沉，高能電容器、化工催化劑等產品制造原料。在航天、軍工、電子、機械、化工等行業(yè)具有廣闊的應用前景。 本發(fā)明獨有的，與現有等離子體氣相化學沉積類金剛石膜技術不同的技術特征為: . 1、采用多層相互平行的、正極(16)與負極(17)相間的弧面形狀高頻電極(7)增大類金剛石沉積面積，提高產能。. 2、采用可溶性有機聚合物薄膜作為襯底(11)材料，利于實現類金剛石沉積物與襯底(11)完全分離。 . 3、采用柔性襯底(11)連續(xù)移動裝置滾筒(12)、滾筒(15)、電動機(14)實現類金剛石粉生產設備不間斷連續(xù)運行。 除獨有的，與現有技術不同的技術特征外，本發(fā)明還要求保護以下技術范圍:. 4、采用多層平行非平面高頻電極(7)進行等離子體氣相化學沉積反應的裝置。 . 5、采用可溶性有機聚合物薄膜襯底(11)實現沉積物與襯底(11)完全分離的等離子體氣相化學沉積反應生產沉積物的生產裝置。 . 6、采用柔性可溶性襯底(11)連續(xù)移動裝置滾筒(12)、滾筒(15)、電動機(14)實現不間斷連續(xù)運行的等離子體氣相化學沉積反應連續(xù)生產沉積物的裝置。
【專利摘要】本發(fā)明利用等離子體氣相化學沉積類金剛石膜方法，采用多層弧面高頻電極、可溶性襯底及襯底連續(xù)移動裝置設計的類金剛石粉生產設備，解決了用于生產類金剛石粉的設備及其不間斷連續(xù)運行的問題。從而實現了類金剛石粉的工業(yè)化生產。類金剛石與金剛石性能并不完全相同，具有優(yōu)異的力學、化學、光學、電學、熱學性能，屬于新材料領域的功能材料。類金剛石(簡稱DLC)粉可以應用于制造研磨、拋光劑，抗化學腐蝕表面處理涂層，防紫外線涂層，抗老化劑，防曬護膚霜，集成電路熱沉，高能電容器，化工催化劑、添加劑等產品的生產原料。在航天、軍工、電子、機械、化工等行業(yè)具有廣闊的應用前景。
【IPC分類】C23C16/27, C23C16/513
【公開號】CN105088180
【申請?zhí)枴緾N201510313671
【發(fā)明人】劉南林
【申請人】劉南林
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年6月5日