用于表面处理或涂层的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种借助等离子体进行表面处理或涂层的方法。其中，将一种气体载体输送到至少一个在空间上分开的反应室中，并使之与所产生的等离子体射流充分混合，从而使气体载体被活化或产生一种微粒射流，该微粒射流独立于等离子体流而作用到一个待处理或待涂层的工件的表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种借助等离子体射流进行表面处理或涂层的方法。本专利技术还涉及一 种适合于实施该方法的设备。
技术介绍
在现有技术中，作为等离子体射流，指的就是具有射流或射束形状的等离子体流， 它们是从产生这种等离子体流的设备中提取出来，一直延伸到一个与该设备有一定间距地 布置的基片或工件的表面。实际的射流形式的等离子体的产生在原理上可按两种方式予以 实现或是介电受阻放电，或是电弧放电。用于产生等离子体射流的一种设备，是利用介电受阻放电进行工作的，这种放电 也称为大气压-辉光放电，这种设备在WO 2005/125286A2中被公开。在该设备中，两个电 极是通过一个作为介电势垒发生作用的绝缘套管而彼此分开的。此外，一种气体载体被引 导通过该设备。这样，在该设备的自由端的两个电极之间接上交流电压时，便产生等离子体 射流。用于产生等离子体射流的一种设备，其利用直接的电弧放电工作，在EP 0 761 415中作了介绍。在该设备中，在两个彼此直接对置的电极之间形成一个直接的光弧，其中 同样也有一种气体载体被引导通过该设备。为了对表面进行处理或涂层，在所有已知的设备中都试图将已产生的等离子体射 流和一种辅助的、用于表面处理和涂层的工艺气体，直接在等离子体射流从等离子体头中 出来之前或直到出来之后，加以混合，以便避免或者至少减少在设备本身的限界壁上或出 口喷嘴上产生积淀物。其缺点在于，总是使工艺气体和等离子体射流具有平行的流动方向， 从而产生很差的活化。此外，通过从喷嘴中出来的等离子体射流，使环境空气受到激化，从 而导致在本来已活化的工艺气体中产生中断过程。在已提及的WO 2005/125286中所介绍的设备是采用介电受阻放电进行工作的， 在该设备中除了形成等离子体的气体载体之外，还有一种工艺气体被通过一个处于内电极 中的内管加以供送。其中，等离子体和工艺气体的混合是在离开该设备的出口喷嘴之后才 在基片和等离子体头之间的空间区域内实现的。其缺点则是已经述及的工艺气体的不充分 活化，这是因为，如所述及的那样，等离子体射流和工艺气体基本上是平行地流到基片上， 从而使工艺气体的活化仅仅不充分地进行。在WO 99/20809中介绍了另一种设备，该设备产生一个等离子体射流，其中，工艺 气体的供给是直接在出口喷嘴的前面进行的。这样可以避免电极区域内的化学反应。在等 离子体射流和工艺气体之间的接触体积在该设备结构上被限制到最小，以避免在设备的等 离子体头中已活化的工艺气体的积淀。在已知的这些设备中还有一个缺点就是仅仅不完全地与工艺气体反应的等离子 体有很大一部分不受阻碍地作用到待处理的或待涂层的表面上。由于等离子体在UV-范围 (紫外范围)内的二次辐射和等离子体与表面的直接物理接触之故，便可能在该处产生非所希望的化学和物理过程。这样就有可能出现聚合物的裂解，以及在表面上出现非所希望 的氧的掺入。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方法，其中，为了进行表面处理或涂层，可以将一个具有等离子体射流形式的等离子体流和至少一种工艺气体尽可能完全地充分混合，并且可尽量 实现从等离子体向工艺气体的完全的能量转移，从而使得由气体载体和工艺气体形成的最 佳活化的混合物作用到相关的表面上。其中，在等离子体射流和表面之间应当不会有直接 的接触。此外，本专利技术还有一个目的就是提供一种尽可能简单的设备，该设备适合用于实施 本专利技术所提出的方法。上述目的通过具有第一项权利要求的特征的方法以及通过具有并列的第四项权 利要求的特征的设备得以实现。各从属权利要求分别涉及本专利技术的针对方法或设备的特别 有利的发展。本专利技术从下述总的专利技术构思出发，即，将所产生的一种具有等离子体射流形式的 等离子体流和至少一种工艺气体，在排除环境空气的条件下，在一单独的空间区域内彼此 充分混合。为此，将工艺气体引入到一个配置在已知等离子体射流的出口喷嘴后面的反应 室中，其中，在该反应室中，通过合适的射流导引和相应的流动几何形式，来实现等离子体 射流和工艺气体的一种尽可能完全的充分混合。然后，以此方式活化的工艺气体才经由一 个出口喷嘴直接与待处理工件的表面相接触，借以对该表面进行处理或在其上进行涂层。根据本专利技术的一个特别有利的实施形式，等离子体射流的以及工艺气体的流动方 向在进入反应室中的时候是彼此垂直的或近似垂直的。这样，使这两种介质达到特别强烈 的混合。根据本专利技术的另一个有利的实施形式，等离子体射流基本上平行于待处理或待涂 层的工件的表面被导入到反应室中，而工艺气体则基本上垂直于该表面被供给。按这一实 施形式，两种介质可彼此最佳混合，而不须使等离子体射流本身经过反应室。这一点使得反 应室可以具有小的结构尺寸。根据本专利技术的另一个有利的实施形式，反应室还配有一个冷却/加热系统，以便 能够控制在等离子体射流和工艺气体的混合过程中进行的化学和物理过程。例如还有一个 可能性，就是通过反应室的限界壁上的调温通道，引入一种液态的调温介质。也可利用电加 热系统来实现调温。最后，根据本专利技术的另一个有利的发展，也可以在反应室中设置多个等离子体射 流，从而能使多个等离子体射流与工艺气体相混合。还有一个可能性，就是先后供给不同的工艺气体，为此配置多个反应室，或者也可 配置按二级或多级设计的联合式反应室。本专利技术的所有实施形式与现有技术相比，具有一系列优点首先，等离子体能量几乎可以一次完全转入到工艺气体的活化中，此外，通过在反应室中排除了空气氧，从而可避免环境空气、等离子体和工艺气体 之间的副反应。只有被活化的工艺气体而非等离子体射流本身与待处理或待涂层的工件表 面相接触。 由于避免了等离子体和工件表面之间的直接接触，从而可避免二次UV-辐射(紫 外线辐射)的有害影响。此外，由于避免了那种直接接触，还可避免等离子体在工件表面上 引起的其它后果，如表面张力的变化，将反应性的氧基团带入到该工件表面中，等等。附图说明 下面将参照附图举例对本专利技术作更详细的说明。附图表示图1本专利技术提出的用于表面处理或涂层的方法的示意流程图；图2本专利技术提出的用于表面处理或涂层的第一种设备；图3第二种设备；图4第三种设备；图5第四种设备；图6第五种设备。具体实施例方式首先对图1中示意地表示出来的方法作比较详细的说明。在该实例中，是从借助 介电受阻放电来产生等离子体射流出发谈起的。为此，在通过电介质彼此分开的电极上施 加一个电压。按前文已述及的在W0 2005/125286中所介绍的设备中，那是一个绝缘套管， 在此按同心构造，在该绝缘套管的内部和外部，配置了电极。其中，产生一种辉光放电；通过 供给一种工艺气体_该工艺气体流动通过该设备，从而产生一个等离子体射流，该等离子 体从该设备中排出。然后，该等离子体射流在排除环境空气的条件下，与所供给的一种独立 的气体载体相混合。该气体载体用于工件表面的处理，或者含有用于以后工件的该表面的 涂层的微粒。上述混合是在排除环境空气的条件下，在产生等离子体射流的设备的外面的 一个反应区中完成的，在该反应区中可以存在一个相对环境产生的压力。在该反应区中，实 现以等离子体射流为一方和以包含在气体载体中的气体及微粒流为另一方的强烈混合。因 而，在这一区域中，在等离子体中所含有的能量的绝大部分都被转移到气体流和/或微本文档来自技高网...

【技术保护点】
借助等离子体射流进行表面处理或涂层的方法，其中，通过在两个被施加一电压的电极之间放电，以及在供给一种工艺气体的情况下，产生等离子体射流，其特征在于：在排除所产生的等离子体射流周围的大气的条件下，将一种气体载体至少输送到一在空间上分开的反应室中，并使之与等离子体射流充分混合；随后气体载体被活化和／或产生一个微粒射流，该微粒射流独立于等离子体射流而流动；然后，被活化的气体载体射流和／或微粒射流作用到一个待处理或待涂层的工件的表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-9-11 102007043291.9借助等离子体射流进行表面处理或涂层的方法，其中，通过在两个被施加一电压的电极之间放电，以及在供给一种工艺气体的情况下，产生等离子体射流，其特征在于在排除所产生的等离子体射流周围的大气的条件下，将一种气体载体至少输送到一在空间上分开的反应室中，并使之与等离子体射流充分混合；随后气体载体被活化和/或产生一个微粒射流，该微粒射流独立于等离子体射流而流动；然后，被活化的气体载体射流和/或微粒射流作用到一个待处理或待涂层的工件的表面。2.按权利要求1所述的方法，其特征在于等离子体射流通过介电受阻的势垒放电而产生。3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于使多个彼此独立产生的等离子体射流 同时地或先后地与气体载体充分混合。4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的一个或多个等离子体射流先后 多次与同一气体载体充分混合。5.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的一个或多个等离子体射流先后 与不同的气体载体充分混合。6.借助等离子体射流进行表面处理或涂层的设备，其中，设有一个用于在供给一种工 艺气体(6)的情况下产生等离子体射...

【专利技术属性】
技术研发人员：M比斯格斯，
申请(专利权)人：赖茵豪森机械制造公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]