專(zhuān)利名稱(chēng)：等離子體表面處理方法及裝置的制作方法
等離子體表面處理方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工件表面加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種采用等離子體表面處理的加工方法及裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在因消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品表面的功能性的要求越來(lái)越高，制作有防塵、防污、易潔、防靜電等功能的表面處理技術(shù)需求日漸增加，尤其是硅橡膠聚合物的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，硅橡膠聚合物的結(jié)構(gòu)是的硅氧烷聯(lián)系Si 0所形成，是屬于硅氧烷機(jī)構(gòu)Si-O鍵，而氧原素是帶有負(fù)電子，所以遇到帶有正電荷的塵粒就會(huì)直接吸引到硅膠表面上，產(chǎn)品吸引大量塵埃，會(huì)影響產(chǎn)品的可觀(guān)性和使用性能。例如在眼鏡上使用的硅膠鏡腿套，常常會(huì)吸引大量塵埃嚴(yán)重影響眼鏡外觀(guān)，并且佩戴不衛(wèi)生感覺(jué)很不干凈，也影響佩戴的舒適度。以目前工業(yè)界現(xiàn)有的表面處理技術(shù)上，只是有機(jī)涂料(叻架)的成效比較顯著，可惜，有機(jī)涂料(叻架)的生產(chǎn)通常都會(huì)釋放出化學(xué)廢液和廢氣，完全不符合現(xiàn)今的環(huán)保意念。而未見(jiàn)有其他環(huán)保的、性能好、效率高、處理成效好的表面處理技術(shù)。因此，提供一種環(huán)保的、處理效果好的等離子體表面處理方法及裝置實(shí)為必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保的、防塵處理效果好的等離子體表面處理裝置。本發(fā)明的另一目的在于提供一種環(huán)保的、防塵處理效果好的等離子體表面處理方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，提供以下技術(shù)方案
本發(fā)明提供一種等離子體表面處理裝置，其包括箱體、與箱體連接的抽真空系統(tǒng)和反應(yīng)氣體室，該箱體內(nèi)設(shè)有等離子源電極電板，該等離子源電極電板與高頻高壓電源連接。采用該裝置進(jìn)行工件等離子體表面處理，所利用的條件和工作元素都是環(huán)保無(wú)害的，無(wú)有害廢氣廢液排出，符合綠色環(huán)保的生產(chǎn)原則。一些實(shí)施例中，該反應(yīng)氣體室內(nèi)裝有氫氣。一些實(shí)施例中，該高頻高壓電源功率為lW/cm2。優(yōu)選的，該抽真空系統(tǒng)包括相串聯(lián)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械真空泵和羅茨式真空泵。優(yōu)選的，該抽真空系統(tǒng)與箱體之間通過(guò)真空法蘭座連接，或該抽真空系統(tǒng)與箱體之間通過(guò)真空法蘭座連接并且該抽真空系統(tǒng)與箱體之間連接有氣動(dòng)真空壓力閥門(mén)，從而控制抽真空工序。優(yōu)選的，箱體內(nèi)的兩側(cè)室壁各設(shè)有兩對(duì)相應(yīng)的能激發(fā)等離子體的等離子源電極電板，該等離子源電極電板連接兩個(gè)高頻高壓電源。該等離子源電極電板包括電極板和導(dǎo)電棒，箱體外部的導(dǎo)電棒一端為連接高頻高壓電源的電源介面，以產(chǎn)生等離子體。優(yōu)選的，該箱體內(nèi)設(shè)有二維工件轉(zhuǎn)臺(tái)，該工件轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)齒輪與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)軸連接。優(yōu)選的，該二維工件轉(zhuǎn)臺(tái)包括公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)兩個(gè)維度的轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步的，該工件轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)有多個(gè)掛具轉(zhuǎn)軸，多個(gè)工件可同時(shí)掛在掛具轉(zhuǎn)軸上實(shí)現(xiàn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行等離子體表面處理。優(yōu)選的，該箱體還連接有真空計(jì)，用于檢測(cè)箱體內(nèi)的抽氣壓力數(shù)值。優(yōu)選的，該箱體還連接有氣體流量計(jì)，用于檢測(cè)輸入箱體內(nèi)的反應(yīng)氣體的流量。優(yōu)選的，該箱體還連接有放氣閥，用于空氣進(jìn)入箱體內(nèi)回復(fù)大氣壓力進(jìn)而打開(kāi)爐門(mén)。本發(fā)明還提供一種采用如上所述的等離子體表面處理裝置對(duì)工件進(jìn)行等離子體表面處理的等離子體表面處理方法，其包括如下步驟
(1)將工件置于箱體內(nèi)并密閉箱體；
(2)抽真空系統(tǒng)對(duì)箱體進(jìn)行抽真空處理；
(3)從反應(yīng)氣體室向箱體內(nèi)加入反應(yīng)氣體；
(4)高頻高壓電源輸出高壓電，使等離子源電極電板激發(fā)等離子體，令到反應(yīng)氣體被電離激發(fā)，轟擊工件表面粒子而形成表面自由基。采用該等離子體表面處理方法進(jìn)行工件等離子體表面處理，對(duì)工件表面改性，過(guò)程中不涉及任何廢氣、廢水的排放，所利用的條件和工作元素都是環(huán)保無(wú)害的，符合綠色環(huán)保的生產(chǎn)原則。該方法對(duì)工件表面改性使工件表面具有防塵、防靜電、易清潔功能，提高產(chǎn)品的附加價(jià)值。優(yōu)選的，該反應(yīng)氣體為氫氣。優(yōu)選的，在步驟(1)前還包括步驟對(duì)工件進(jìn)行除污、去油、烘干處理。優(yōu)選的，步驟(3)中對(duì)箱體抽真空達(dá)真空度8. OxlO-2Pa ；步驟(4)中高頻高壓電源功率為lW/cm2，加反應(yīng)氣體達(dá)20-801 壓強(qiáng)。對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明等離子體表面處理方法及裝置進(jìn)行工件等離子體表面處理，對(duì)工件表面改性，過(guò)程中不涉及任何廢氣、廢水的排放，所利用的條件和工作元素都是環(huán)保無(wú)害的，符合綠色環(huán)保的生產(chǎn)原則。該方法對(duì)工件表面改性使工件表面具有防塵、防靜電、易清潔功能，提高產(chǎn)品的附加價(jià)值。


圖1為本發(fā)明等離子體表面處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明等離子體表面處理裝置的箱體的俯視圖；圖3為本發(fā)明等離子體表面處理所使用的掛具架及掛具轉(zhuǎn)軸示意圖；圖4為本發(fā)明等離子體表面處理所使用的掛具架及掛具轉(zhuǎn)軸俯視圖；圖5為本發(fā)明等離子體表面處理方法在真空抽氣示意圖；圖6為本發(fā)明等離子體表面處理方法在化學(xué)反應(yīng)電離分解示意圖；圖7為本發(fā)明等離子體表面處理方法在實(shí)現(xiàn)表面功能改性示意圖。
具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1和圖5，本發(fā)明等離子體表面處理裝置包括箱體1，與箱體1連接的抽真空系統(tǒng)和反應(yīng)氣體室9，該箱體內(nèi)設(shè)有等離子源電極電板2，該等離子源電極電板與高頻高壓電源30連接。其中，該箱體1是個(gè)圓桶型式的設(shè)計(jì)，箱體壁室是采用不銹鋼材料制成，較為符合本發(fā)明等離子體反應(yīng)的實(shí)際需要。該反應(yīng)氣體室9內(nèi)裝有反應(yīng)氣體，一般裝有氫氣。
該箱體1設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的真空法蘭座，通過(guò)該真空法蘭座連接著有一組抽真空系統(tǒng)，該抽真空系統(tǒng)包括以串聯(lián)方式相連組合的油封式旋轉(zhuǎn)機(jī)械真空泵3和羅茨式真空泵4。在本實(shí)施例中，此抽真空系統(tǒng)組合有一個(gè)油封式旋轉(zhuǎn)機(jī)械真空泵^70型號(hào)，其抽氣速率有70L/S，極限抽氣壓力達(dá)6. 0E-2Pa,轉(zhuǎn)速有450r/min，此其功能作為預(yù)真空抽氣工序。該油封式旋轉(zhuǎn)機(jī)械真空泵的抽氣口位置亦連接一個(gè)法蘭座，該法蘭座上就連接羅茨式真空泵ZJP-150型號(hào)，其真空泵能抽氣速率150L/S，極限抽氣壓力3. 0E_2I^，轉(zhuǎn)速有1470r/min，此其功能用于低壓力下范圍內(nèi)進(jìn)行真空抽氣，加速粗抽級(jí)數(shù)壓力，因而作為增壓的真空泵。此羅茨式真空泵的抽氣口連接一個(gè)氣動(dòng)真空壓力閥門(mén)6，之間連接有真空管道5接駁到等離子體真空箱體1。該箱體1的兩側(cè)室壁各設(shè)有兩組相對(duì)的等離子源，如圖2所顯示，等離子源電極電板2組合包括有電極板及導(dǎo)電棒，箱體1外部的導(dǎo)電棒一端為電源介面，連接有兩個(gè)高頻高壓電源30，以產(chǎn)生等離子體。該箱體1底部設(shè)有公轉(zhuǎn)加自轉(zhuǎn)的二維工件轉(zhuǎn)臺(tái)10，由外部靠一組馬達(dá)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)向工件轉(zhuǎn)臺(tái)10提供二維旋轉(zhuǎn)軸，工件轉(zhuǎn)臺(tái)上架設(shè)有二十個(gè)掛具轉(zhuǎn)軸11來(lái)放置掛具架12，多個(gè)工件可同時(shí)掛在掛具轉(zhuǎn)軸上實(shí)現(xiàn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行等離子體表面處理，如圖3和圖4所示，將所有工件都掛在掛具架12上，目的是工件全面都能受到等離子體輝光處理而有效地被活化改性其表面。該箱體1設(shè)有一組真空計(jì)，用于檢測(cè)真空室內(nèi)的抽氣壓力數(shù)值；以及設(shè)有品質(zhì)氣體流量計(jì)8與放氣閥7，用于對(duì)真空室進(jìn)行充氣時(shí)的檢測(cè)與控制。
本發(fā)明采用所述等離子體表面處理裝置對(duì)工件進(jìn)行等離子體表面處理的等離子體表面處理方法，其包括如下步驟
I)先將工件(如硅膠工件)除污、去油、烘干；
II)然后放置于箱體1內(nèi)的工件轉(zhuǎn)臺(tái)10，關(guān)上了真空室門(mén)封閉箱體；
III)然后通過(guò)真空系統(tǒng)對(duì)箱體抽真空，待真空室的真空度達(dá)8.OX 10-2 的度數(shù)，如圖5所示；
IV)然后從反應(yīng)氣體室8向箱體1內(nèi)加入反應(yīng)氣體(如氫氣)至20-80 ；
V)高頻高壓電源輸出高壓電來(lái)刺激等離子源之電極電板，功率約lW/cm2，來(lái)激發(fā)等離子體，工件20透過(guò)工件轉(zhuǎn)臺(tái)10而暴露于等離子體輝光范圍，引發(fā)樣品表面與反應(yīng)氣體而受到化學(xué)反應(yīng)電離分解，請(qǐng)參閱圖6 ；
進(jìn)入反應(yīng)氣體(氫氣)被電離激發(fā)后，轟擊在硅膠表面的粒子，被打破了表面的化學(xué)鍵，導(dǎo)致形成了表面自由基，這些表面的自由基成有氫原素鍵，是等離子體活性物種反應(yīng)，形成有效化學(xué)功能團(tuán)，實(shí)現(xiàn)表面功能改性。令到硅膠表面存在氫原素變成正極，能防止塵粒吸引表面，達(dá)到防塵功能。本發(fā)明實(shí)用等離子表面處理技術(shù)設(shè)備能廣泛應(yīng)用于任何產(chǎn)品的固體表面，如金屬、玻璃、塑膠、硅橡膠等，且使用此設(shè)備來(lái)進(jìn)行的表面改性工藝，可給予樣品表面附加功能，如防靜電、防塵等。成品測(cè)試方法
采用一款輕巧手持式靜電位測(cè)量?jī)x來(lái)量度已表面處理產(chǎn)品的正負(fù)離子差額值，測(cè)量范圍以+/-20KV數(shù)值，距離被測(cè)的物體約1英寸。測(cè)試方法是需要未處理的樣品和已處理的樣品已作出比較來(lái)決定，而未處理的樣品會(huì)測(cè)出偏向負(fù)數(shù)數(shù)值-V，已處理的樣品會(huì)測(cè)出趨向0或向正數(shù)值。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案上的等效變換均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種等離子體表面處理裝置，其特征在于，其包括箱體、與箱體連接的抽真空系統(tǒng)和反應(yīng)氣體室，該箱體內(nèi)設(shè)有等離子源電極電板，該等離子源電極電板與高頻高壓電源連接。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體表面處理裝置，其特征在于，該抽真空系統(tǒng)包括相串聯(lián)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械真空泵和羅茨式真空泵，該抽真空系統(tǒng)與箱體之間通過(guò)真空法蘭座連接，或該抽真空系統(tǒng)與箱體之間通過(guò)真空法蘭座連接并且該抽真空系統(tǒng)與箱體之間連接有氣動(dòng)真空壓力閥門(mén)。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體表面處理裝置，其特征在于，該等離子源電極電板包括電極板和導(dǎo)電棒。
4.如權(quán)利要求1所述的等離子體表面處理裝置，其特征在于，該箱體內(nèi)設(shè)有二維工件轉(zhuǎn)臺(tái)，該工件轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)齒輪與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)軸連接。
5.如權(quán)利要求4所述的等離子體表面處理裝置，其特征在于，該工件轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)有多個(gè)掛具轉(zhuǎn)軸。
6.如權(quán)利要求1所述的等離子體表面處理裝置，其特征在于，該箱體還連接有真空計(jì)和/或氣體流量計(jì)和/或放氣閥。
7.一種采用如權(quán)利要求廣6任一項(xiàng)所述的等離子體表面處理裝置對(duì)工件進(jìn)行等離子體表面處理的等離子體表面處理方法，其特征在于，其包括如下步驟(1)將工件置于箱體內(nèi)并密閉箱體；(2)抽真空系統(tǒng)對(duì)箱體進(jìn)行抽真空處理；(3)從反應(yīng)氣體室向箱體內(nèi)加入反應(yīng)氣體；(4)高頻高壓電源輸出高壓電，使等離子源電極電板激發(fā)等離子體，令到反應(yīng)氣體被電離激發(fā)，轟擊工件表面粒子而形成表面自由基。
8.如權(quán)利要求7所述的等離子體表面處理方法，其特征在于，該反應(yīng)氣體為氫氣。
9.如權(quán)利要求7所述的等離子體表面處理方法，其特征在于，在步驟(1)前還包括步驟對(duì)工件進(jìn)行除污、去油、烘干處理。
10.如權(quán)利要求7所述的等離子體表面處理方法，其特征在于，步驟(3)中對(duì)箱體抽真空達(dá)真空度8. OxKT2Pa ；步驟(4)中高頻高壓電源功率為lW/cm2，功率約lW/cm2加反應(yīng)氣體達(dá)20-80Pa壓強(qiáng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子體表面處理裝置及處理方法，該裝置包括箱體、與箱體連接的抽真空系統(tǒng)和反應(yīng)氣體室，該箱體內(nèi)設(shè)有等離子源電極電板，該等離子源電極電板與高頻高壓電源連接。本發(fā)明還提供一種等離子體表面處理方法，其包括步驟將工件置于箱體內(nèi)并密閉箱體；抽真空系統(tǒng)對(duì)箱體進(jìn)行抽真空處理；從反應(yīng)氣體室向箱體內(nèi)加入反應(yīng)氣體；高頻高壓電源輸出高壓電，使等離子源電極電板激發(fā)等離子體，令到反應(yīng)氣體被電離激發(fā)，轟擊工件表面粒子而形成表面自由基。采用本發(fā)明進(jìn)行工件等離子體表面處理，所利用的條件和工作元素都是環(huán)保無(wú)害的，無(wú)有害廢氣廢液排出，符合綠色環(huán)保的生產(chǎn)原則。
文檔編號(hào)C23C16/50GK102560439SQ20121008776
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者吳海英 申請(qǐng)人:雅視光學(xué)有限公司