一种等离子体聚合涂层装置制造方法及图纸

一种等离子体聚合涂层装置，属于等离子体工程技术领域，该装置真空室侧部的室体内壁任一横截面为相同直径的圆或相同边长的正多边形，正多边形边数至少为6边；真空室内壁处安装有多孔电极，多孔电极与高频电源连接，真空室外壁上密封安装有至少两个放电腔，放电腔与真空室内壁连接处设置有至少两层金属栅网，真空室内的中心轴上竖直安装有尾气收集管，真空室内设置有旋转置物架，所述旋转置物架的旋转轴与真空室的中心轴同轴，旋转置物架上放置待处理基材。该实用新型专利技术的装置采用中心轴对称真空室结构保持空间聚合反应活性物种浓度的稳定性，具有真空室的容积大，单次处理批量大，处理效率高、成本低、批处理均匀性良好等优点。

Plasma polymerization coating device

A plasma polymerization coating device, which belongs to the technical field of Plasma Engineering, the chamber wall of any cross section of the vacuum chamber on the side of the regular polygon or the same side of the same diameter circular, regular polygon number of at least 6 sides; the vacuum chamber wall is provided with a porous electrode, porous electrode connected with a high-frequency power supply, at least the two discharge chamber is hermetically installed on the wall of the vacuum chamber, the discharge chamber and the vacuum chamber wall is arranged at the connecting position of at least two layers of metal mesh, the central axis of the vacuum chamber is vertically installed on the exhaust pipe, the vacuum chamber is provided with a rotating rack, the central axis of the rotating shaft coaxial rotary rack and vacuum chamber the rotating rack is placed on the substrate to be processed. The stability of the device of the utility model adopts the center of axisymmetric vacuum chamber structure to maintain the space of polymerization active species concentration, volume of vacuum chamber, a single large batch processing, high processing efficiency, low cost, good batch uniformity.

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体聚合涂层装置
本技术属于等离子体工程
，涉及到一种等离子体涂层装置。
技术介绍
等离子体聚合涂层处理是一种重要的表面处理方法，它是将需要处理的基材放在真空室内，在真空状态下通入工艺气体和气态有机类单体，通过放电把有机类气态单体等离子体化，使其产生各类活性种，由这些活性种之间或活性种与单体之间进行加成反应，在基材表面形成聚合物薄膜。在疏水薄膜等一些应用中，纳米尺度的等离子体聚合涂层具有优异的特性。但是由于纳米聚合物涂层的膜层很薄，它对涂层的均匀性有很高的要求。现有的等离子体纳米涂层装置采用方形的真空室，在涂层处理过程中，治具及其上放置的基材在真空室内的位置是固定的，由于同一批处理的不同基材在真空室内的不同位置与电极、单体/载体气体出口、真空排气口等之间距离的差别，不可避免地会产生涂层均匀性的差别。为了减小这种批处理的不均匀性，现有的等离子体纳米涂层装置只能采用较小容积的真空室和较小的单次处理批量，这很大地降低了处理效率、增大了成本。而即使这样，也仍然不能达到满意的批处理均匀性。随着目前纳米聚合物涂层应用的快速拓展，加工需求和批量急剧增加，解决目前等离子体纳米涂层加工现有技术存在的批量小、效率低、成本高、批处理均匀性差的问题十分现实和紧迫。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种等离子体纳米涂层装置，以解决现有等离子体纳米涂层装置采用方形真空室的容积小、单次处理批量小，处理效率低、成本高、批处理均匀性不良的问题。本技术技术方案是：一种等离子体聚合涂层装置，包括真空室，其特征在于：所述真空室侧部的室体内壁任一横截面为相同直径的圆或相同边长的正多边形，所述正多边形边数至少为6边；所述真空室内靠近真空室的内壁处安装有多孔电极，所述多孔电极为与真空室内壁保持间距的多孔弧面结构，所述多孔电极与高频电源连接，高频电源的功率为15-1000W，多孔电极由高频电源供电，放电时产生等离子体用于基材表面清洁和预处理；所述真空室外壁上密封安装有至少两个放电腔；多孔电极与各放电腔可以根据工艺需要共同放电或分别独立放电。多孔电极产生等离子体用于清洗，即表面清洁：多孔电极较大功率连续放电产生较强等离子体，用于涂层前清洗基材表面的水气、油污等有机物杂质，还可以活化有机的基材，在其表面形成悬挂键，利于涂层的沉积，增强基材与涂层的结合力，多孔电极在涂层过程中不工作；放电腔产生等离子体用于聚合：涂层过程中各放电腔内较小功率放电产生较弱等离子体，由金属栅网控制断续释放进入真空室引发单体聚合并沉积在基材表面形成涂层。所述放电腔与真空室内壁连接处设置有至少两层金属栅网，所述金属栅网与真空室内壁绝缘，金属栅网与脉冲电源连接，脉冲电源的作用是在金属栅网上施加正脉冲偏压，断续释放放电腔内的等离子体进入真空室，其中脉冲关断期间等离子体被多层金属栅网阻挡在放电腔内，脉冲施加期间等离子体穿过多层金属栅网进入真空室以引发真空室内的单体蒸汽发生聚合反应。所述放电腔内设有放电源，放电源连接供电源，所述放电腔连接有载体气体管路，载体气体管路另一端连接到载体气体源，单体蒸汽管路连接到真空室内，且其出口位于放电腔前方，单体蒸汽管路另一端连接到单体蒸汽源；所述真空室内的中心轴上竖直安装有尾气收集管，尾气收集管一端伸出真空室后与真空泵连接，所述尾气收集管的管壁上开孔；所述真空室内设置有旋转置物架，所述旋转置物架的旋转轴与真空室的中心轴同轴，旋转置物架上放置待处理基材。所述真空室的顶盖和底盖为与真空室的侧部室体内壁横截面匹配的平板或球缺、正多边形、椭球形等的拱形结构。所述多孔电极形状为圆柱筒形状或至少分成两段圆柱弧面形状，且所述多孔电极与真空室同轴，与真空室的内壁间距为1-6cm，所述多孔电极上布满通孔，孔径为2-30mm，孔间隔为2-30mm。所述放电腔为圆筒形，材质是铝、碳钢或不锈钢，直径为5-20cm，深度为3-15cm，相邻放电腔轴线之间的间距为7-40cm。所述金属栅网层数为2-6层，材质是不锈钢或镍，网孔大小为100-1000目，透过率为25％-40％。所述脉冲电源输出正脉冲，其参数为：峰值20-140V、脉宽2μs-1ms、重复频率20Hz-10kHz。所述放电源是灯丝或电极或感应线圈或微波天线，且其放电功率为2-500W。所述单体蒸汽管路出口与放电腔之间的距离为1-10cm。所述尾气收集管内径为25-100mm，其管壁上均匀开孔，孔径为2-30mm，孔间隔为2-100mm。所述旋转置物架的旋转轴与真空室的中心轴同轴，所述旋转置物架可随旋转轴转动，所述旋转置物架上对称固定设置2-8层置物台，所述置物台上放置待处理的基材。所述旋转置物架的旋转轴与真空室的中心轴同轴，所述旋转置物架可绕旋转轴转动，所述旋转置物架上对称设置2-8根行星旋转轴，所述行星旋转轴垂直于所述旋转置物架并可自转；所述行星旋转轴上设置2-8层旋转置物台，所述旋转置物台放置待处理的基材。本技术的有益效果是：1、采用中心轴对称真空室结构保持空间聚合反应活性物种浓度的稳定性。采用真空室侧壁进气、径向输运、中心轴向排气的方式：载体气体管路在各放电腔内设置出口，载体气体经由其管路送入各放电腔内，再通过多层金属栅网扩散进入真空室；单体蒸汽管路在真空室内每个放电腔外前方设置出口，单体蒸汽经由其管路送入真空室内；在真空室轴线上与真空室共轴设置一个尾气收集管，尾气收集管纵向贯穿真空室，管端连通真空泵，管壁上均匀开孔，尾气由尾气收集管上的开孔进入尾气收集管，再由真空泵排出真空室。上述采用真空室侧壁进气、径向输运、中心轴向排气的方式中气体输运过程是汇集的，这有利于提高空间聚合反应活性物种浓度的稳定性，活性物种分布更加均匀，其过程是：单体蒸汽在各放电腔附近受等离子体作用产生聚合反应活性物种；聚合反应活性物种在载体气体带动下沿径向向真空室轴线方向输运；在输运过程中聚合反应活性物种的数量不断消耗减少，但是另一方面聚合反应活性物种在输运过程中不断地汇集，补偿了数量的减少，使其浓度保持稳定，真空室内活性物种的体积密度保持不变，批处理均匀性良好，现有涂层设备和技术同批处理基材涂层厚度差别大于30％，而本技术的同批处理基材涂层厚度差别小于10％。2、采用旋转置物架可以显著提高各个基材涂层的均匀性真空室内安装有旋转置物架；旋转置物架上的置物台真空室内旋转或做行星旋转运动，特别是行星旋转运动是置物台绕自身行星旋转轴自转，同时随旋转置物架的旋转轴绕真空室同轴线公转；置物台上放置待处理的基材。行星旋转使基材在涂层处理过程中所处的空间位置不断变化，不同基材在一个完整的处理过程中所处的空间位置变化相同，从而消除现有技术中因不同基材所处的空间位置不同而造成的涂层效果的差别，使得各个基材处理程度相同，涂层效果基本一样，各个基材之间的均匀性更好。3、真空室体积可以大大增加，处理效率显著提高由于真空室结构和置物架的改进使得在大幅提高批处理涂层膜厚均匀性，真空室容积可以扩大到目前真空室的5-6倍，批处理数量和处理效率相应大幅提高。4、多层栅网对等离子体和单体都有阻滞作用多层金属栅网对载体气体由放电腔向真空室的扩散具有阻滞作用，使放电腔内气压高于真空室内气压；多层金属栅网对单体蒸汽由真空室向放电腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体聚合涂层装置，包括真空室，其特征在于：所述真空室(1)侧部的室体内壁任一横截面为相同直径的圆或相同边长的正多边形，所述正多边形边数至少为6边；所述真空室(1)内靠近真空室(1)的内壁处安装有多孔电极(2)，所述多孔电极(2)为与真空室内壁保持间距的多孔弧面结构，所述多孔电极与高频电源(3)连接，所述真空室外壁上密封安装有至少两个放电腔(4)；所述放电腔与真空室内壁连接处设置有至少两层金属栅网(5)，所述金属栅网与真空室内壁绝缘，金属栅网与脉冲电源(6)连接，所述放电腔(4)内设有放电源(7)，放电源连接供电源(8)，所述放电腔连接有载体气体管路(9)，载体气体管路另一端连接到载体气体源，单体蒸汽管路(10)连接到真空室内，且其出口位于放电腔(4)前方，单体蒸汽管路另一端连接到单体蒸汽源；所述真空室内的中心轴上竖直安装有尾气收集管(11)，尾气收集管一端伸出真空室后与真空泵连接，所述尾气收集管的管壁上开孔；所述真空室内设置有旋转置物架(12)，所述旋转置物架的旋转轴与真空室的中心轴同轴，旋转置物架上放置待处理基材。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体聚合涂层装置，包括真空室，其特征在于：所述真空室(1)侧部的室体内壁任一横截面为相同直径的圆或相同边长的正多边形，所述正多边形边数至少为6边；所述真空室(1)内靠近真空室(1)的内壁处安装有多孔电极(2)，所述多孔电极(2)为与真空室内壁保持间距的多孔弧面结构，所述多孔电极与高频电源(3)连接，所述真空室外壁上密封安装有至少两个放电腔(4)；所述放电腔与真空室内壁连接处设置有至少两层金属栅网(5)，所述金属栅网与真空室内壁绝缘，金属栅网与脉冲电源(6)连接，所述放电腔(4)内设有放电源(7)，放电源连接供电源(8)，所述放电腔连接有载体气体管路(9)，载体气体管路另一端连接到载体气体源，单体蒸汽管路(10)连接到真空室内，且其出口位于放电腔(4)前方，单体蒸汽管路另一端连接到单体蒸汽源；所述真空室内的中心轴上竖直安装有尾气收集管(11)，尾气收集管一端伸出真空室后与真空泵连接，所述尾气收集管的管壁上开孔；所述真空室内设置有旋转置物架(12)，所述旋转置物架的旋转轴与真空室的中心轴同轴，旋转置物架上放置待处理基材。2.根据权利要求1所述的一种等离子体聚合涂层装置，其特征在于：所述真空室(1)的顶盖和底盖为与真空室的侧部室体内壁横截面匹配的平板或拱形结构。3.根据权利要求1所述的一种等离子体聚合涂层装置，其特征在于：所述多孔电极(2)形状为圆柱筒形状或至少分成两段圆柱弧面形状，且所述多孔电极与真空室同轴，与真空室的内壁间距为1-6cm，所述多孔电极(2)上布满通孔，孔径为2-30mm，孔间隔为2-30mm；所述与多孔电极连接的高频电源(3)的功率是15-1000W。4.根据权利要求1所述的一种等离...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗坚，
申请(专利权)人：无锡荣坚五金工具有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32