一種等離子體沉積裝置及金剛石涂層的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種等離子體沉積裝置及金剛石涂層的制備方法，可制備大面積的金剛石涂層。該沉積裝置由真空室、進(jìn)氣口、抽氣口、陰極、陽(yáng)極、制品臺(tái)、輪子、導(dǎo)軌、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、直流電源組成；真空室內(nèi)設(shè)置有多個(gè)陰極和多個(gè)陽(yáng)極，制品臺(tái)下方安裝有輪子并設(shè)置在導(dǎo)軌上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可驅(qū)動(dòng)制品臺(tái)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。金剛石涂層的制備方法為：真空室內(nèi)氣壓維持在5000-20000Pa區(qū)間內(nèi)，電弧電源的電流范圍在50～200A之間，電壓范圍在60～130V之間，制品臺(tái)的溫度保持在800℃-1000℃之間，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使得制品臺(tái)以1mm-20mm/s的速度進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：利于制備大面積的金剛石涂層，提高了制備的金剛石涂層厚度的均勻性。
【專利說明】一種等離子體沉積裝置及金剛石涂層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金剛石涂層【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是提供了一種等離子體沉積裝置及金剛石涂層的制備方法，可制備大面積的金剛石涂層。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展使得環(huán)境污染不斷加劇，排放出的廢水含有各種難降解有機(jī)污染物。這些難降解有機(jī)污染物通常是毒性很大的物質(zhì)，具有一定的致癌、致畸、致突變作用，如酚類、硝基苯類、苯胺類、氯代苯類、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴類等。采用常規(guī)的生物方法處理這類廢水，通常很難實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)。
[0003]近年來，電化學(xué)水處理技術(shù)作為一種新型高效的高級(jí)氧化技術(shù)，在有機(jī)污染物廢水處理和水質(zhì)安全保障方面的研究快速發(fā)展，而且取得了很好的效果。電化學(xué)水處理技術(shù)基本原理是利用電子作為反應(yīng)劑，對(duì)污染物進(jìn)行降解。污染物在兩電極上或溶液中發(fā)生電化學(xué)或化學(xué)氧化還原反應(yīng)，分解或轉(zhuǎn)化成無(wú)害物質(zhì)。電化學(xué)水處理技術(shù)的核心是電極材料，傳統(tǒng)電極材料普遍存在電極電化學(xué)性能不佳，電極壽命不高或者本身產(chǎn)生有毒重金屬污染等，限制了電極電化學(xué)水處理技術(shù)的應(yīng)用。金剛石是目前研究表明電化學(xué)性能最好且最穩(wěn)定的電極材料。從工業(yè)角度出發(fā)，金剛石電極的面積越大，水處理的效率越高，成本越低。
[0004]金剛石常見的制備方法有三種:熱絲法、直流電弧法和微波法。目前國(guó)際上多數(shù)使用熱絲法制備大面積金剛石電極，該方法設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，制造成本低廉，缺點(diǎn)是對(duì)熱絲的品質(zhì)要求極高，難以形成大面積的穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，獲得大面積的金剛石涂層。目前國(guó)內(nèi)熱絲法可以制備的金剛石電極尺寸直徑小于200毫米。國(guó)際上可以制備0.5平方米的金剛石電極。微波法由于需要微波在空間聚焦，因此很難實(shí)現(xiàn)大面積的金剛石涂層的制備。單電極直流電弧法也很難獲得直徑大于150毫米的金剛石電極。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體沉積裝置及金剛石涂層的制備方法，可制備大面積的金剛石涂層。
[0006]本發(fā)明提供的裝置包括:真空室、進(jìn)氣口、抽氣口、陰極、陽(yáng)極、制品臺(tái)、輪子、導(dǎo)軌、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、直流電源。其中:真空室頂部設(shè)置有進(jìn)氣口，底部設(shè)置有抽氣口。真空室左右兩側(cè)各設(shè)置有多個(gè)陰極和多個(gè)陽(yáng)極，陰極和陽(yáng)極數(shù)量相等。陰極和陽(yáng)極成對(duì)安裝在真空室同一高度，每對(duì)電極在同一直線上。相鄰兩對(duì)電極平行安置，所有相鄰成對(duì)電極間距相同。真空室底部設(shè)置有制品臺(tái)，制品臺(tái)上方可放置待涂層的制品，制品臺(tái)下方安裝有輪子并設(shè)置在導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌的方向與相對(duì)陰極和陽(yáng)極的連線垂直。驅(qū)動(dòng)電機(jī)可驅(qū)動(dòng)制品臺(tái)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)速度可根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而調(diào)整。直流電源連接在陰極和陽(yáng)極上。 [0007]利用本發(fā)明提供的裝置制備金剛石涂層的方法為:將待涂層的制品放置在制品臺(tái)上，制品到放電平面的距離控制在50~200mm。保護(hù)氣體(Ar)、反應(yīng)氣體012、014等)從進(jìn)氣口輸入真空室內(nèi)，真空室內(nèi)的氣體由抽氣口排出，真空室內(nèi)氣壓維持在5000-20000Pa區(qū)間內(nèi)。開啟直流電源，使得陰極和陽(yáng)極之間形成穩(wěn)定的電弧放電，電流范圍在50~200A之間，電壓范圍在60~130V之間，通過控制電弧放電參數(shù)將制品臺(tái)的溫度保持在800°C -1OOO0C之間，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使得制品臺(tái)以lmm-20mm/S的速度進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的距離控制在200~250mm。
[0008]該發(fā)明提供的裝置和方法，其優(yōu)點(diǎn)在于:
[0009]1.設(shè)置有多對(duì)電極，可以提高金剛石涂層的有效面積，利于制備大面積的金剛石涂層；
[0010]2.設(shè)置有往復(fù)移動(dòng)的制品臺(tái)，提高了制備的金剛石涂層厚度的均勻性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的裝置的主視圖；
[0012]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的裝置的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0014]實(shí)施例1: [0015]本發(fā)明提供的裝置包括:真空室1、進(jìn)氣口 2、抽氣口 3、陰極4、陽(yáng)極5、制品臺(tái)6、輪子7、導(dǎo)軌8、驅(qū)動(dòng)電機(jī)9、直流電源10。其中:真空室I頂部設(shè)置有進(jìn)氣口 2，底部設(shè)置有抽氣口 3。真空室左右兩側(cè)各設(shè)置有5個(gè)陰極4和5個(gè)陽(yáng)極5，陰極4和陽(yáng)極5成對(duì)安裝在真空室同一高度，每對(duì)電極在同一直線上，陰陽(yáng)電極之間的間距為1200mm。相鄰兩對(duì)電極平行安置，間距為200mm。真空室底部設(shè)置有制品臺(tái)6，制品臺(tái)與陰極、陽(yáng)極在垂直方向上距離為100mm。制品臺(tái)6的尺寸為1000mmX 1000mm,制品臺(tái)上方可放直待涂層的制品11，制品尺寸為1000mmX 1000mm。制品臺(tái)下方安裝有若干輪子7并設(shè)置在導(dǎo)軌8上。導(dǎo)軌8的方向與相對(duì)陰極4和陽(yáng)極5的連線垂直。驅(qū)動(dòng)電機(jī)9可驅(qū)動(dòng)制品臺(tái)6進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)距離為200mm。直流電源10連接在成對(duì)陰極4和陽(yáng)極5上。
[0016]利用本發(fā)明提供的裝置制備金剛石涂層的方法為:將待涂層的制品11放置在制品臺(tái)6上，保護(hù)氣體(Ar)、反應(yīng)氣體(H2XH4)從進(jìn)氣口 2輸入真空室I內(nèi)，真空室2內(nèi)的氣體由抽氣口 3排出，真空室2內(nèi)氣壓維持在10000±10Pa區(qū)間內(nèi)，開啟直流電源10，使得陰極4和陽(yáng)極5之間形成電弧，電流控制在120±3A范圍，電壓控制在90±5V范圍，制品臺(tái)6的溫度控制在900±10°C之間，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)9，使得制品臺(tái)以lOmm/s的速度進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)距離為200mm。
[0017]該發(fā)明提供的裝置和方法，利用多對(duì)電極和往復(fù)移動(dòng)的制品臺(tái)，克服了傳統(tǒng)方法無(wú)法制備大面積金剛石涂層的弱點(diǎn)，同時(shí)制備出的金剛石涂層厚度的均勻性也高于傳統(tǒng)方法。
【權(quán)利要求】
1.一種多電極直流電弧等離子體沉積裝置，由真空室、進(jìn)氣口、抽氣口、陰極、陽(yáng)極、制品臺(tái)、輪子、導(dǎo)軌、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、直流電源組成；其特征在于:真空室頂部設(shè)置有進(jìn)氣口，底部設(shè)置有抽氣口，真空室左右兩側(cè)各設(shè)置有多個(gè)陰極和多個(gè)陽(yáng)極，陰極和陽(yáng)極數(shù)量相等，陰極和陽(yáng)極成對(duì)安裝在真空室同一高度，每對(duì)電極在同一直線上，相鄰兩對(duì)電極平行安置，所有相鄰成對(duì)電極間距相同，真空室底部設(shè)置有制品臺(tái)，制品臺(tái)上方可放置待涂層的制品，制品臺(tái)下方安裝有輪子并設(shè)置在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的方向與相對(duì)陰極和陽(yáng)極的連線垂直，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可驅(qū)動(dòng)制品臺(tái)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度可根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而調(diào)整，直流電源連接在陰極和陽(yáng)極上。
2.一種在權(quán)利要求1所述裝置中進(jìn)行的金剛石涂層的制備方法，其特征在于:將待涂層的制品放置在制品臺(tái)上，制品到放電平面的距離控制在50~200mm，保護(hù)氣體(Ar)、反應(yīng)氣體012、014等)從進(jìn)氣口輸入真空室內(nèi)，真空室內(nèi)的氣體由抽氣口排出，真空室內(nèi)氣壓維持在5000-20000Pa區(qū)間內(nèi)，開啟直流電源，使得陰極和陽(yáng)極之間形成穩(wěn)定的電弧放電，電流范圍在50~200A之間，電壓范圍在60~130V之間，通過控制電弧放電參數(shù)將制品臺(tái)的溫度保持在800°C -1000°C之間，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使得制品臺(tái)以lmm-20mm/S的速度進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的距 離控制在200~250mm。
【文檔編號(hào)】C23C16/503GK103924210SQ201410167959
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】徐健, 唐偉忠, 張?jiān)讫? 鄧朝陽(yáng) 申請(qǐng)人:無(wú)錫元坤新材料科技有限公司