用于制备DLC的镀膜设备及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种用于制备DLC的镀膜设备及其应用，其中所述镀膜设备包括一腔体、一组输送管路、至少一抽气装置、至少一抽气管路、一供电装置以及至少一电极支架，其中所述腔体具有一腔室，其中所述电极支架被设置于所述腔室以供支撑该基材，其中所述输送管路被连通于所述腔室并用于向所述腔室内通入气体原料，其中所述抽气装置通过所述抽气管路连通于所述腔室并对所述腔室进行负压操作和控制所述腔室内的气压，其中所述供电装置电连接于所述电极支架，以供所述镀膜设备通过化学气相沉积的方式在该基材的表面制备该DLC薄膜。

Coating equipment for DLC preparation and its application

【技术实现步骤摘要】
用于制备DLC的镀膜设备及其应用
本专利技术涉及镀膜领域，进一步涉及一种用于制备DLC的镀膜设备及其应用。
技术介绍
类金刚石薄膜(DiamondLikeCarbon，DLC)是近来兴起的一种以sp3和sp2键的形式结合生成的亚稳态材料，是一种短程有序、长程无序的薄膜或膜层。它兼具了金刚石和石墨的优良特性。在力学性能方面，DLC具有较高的硬度、耐磨，与组分相关的硬度可从20GPa变化至80GPa；在光学性能方面，DLC透光性好、有增透功能；此外，DLC还具有良好的导热性和生物相容性。例如，在玻璃、陶瓷等表面镀上一层DLC薄膜，可进一步提高玻璃、陶瓷等的耐磨性和硬度。例如，将DLC沉积到塑料表面，也可以起到提高塑料表面耐磨性能和提升硬度的作用。目前制备DLC薄膜的方法可以分为化学气相沉积(CVD)方法和物理气相沉积(PVD)方法。化学气相沉积是利用化学反应的原理，从气相物质中析出固相物质沉积于工作表面形成镀层薄膜的沉积工艺。从沉积条件看，要实现气体和基材界面的化学反应，在沉积反应过程中必须有一定的激活能。按激活方式的不同，可分为热丝化学气相沉积、激光化学气相沉积和等离子体增强化学气相沉积等。物理气相沉积技术是指在真空条件下，至少有一种沉积元素被雾化(原子化)的情况下，进行的气相沉积工艺，其特点是能够在各种基材上沉积膜层、膜基的界面可以得到改进、沉积速率高等。物理气相沉积DLC薄膜具体方法主要有：离子束沉积、溅射沉积、真空阴极电弧沉积以及脉冲激光沉积等。由于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法具有沉积温度低，绕镀性好，制备的薄膜均匀致密等诸多特点而成为最常用的制备DLC薄膜的方法之一。等离子体增强化学气相沉积法又称辉光放电法，常见的等离子体增强化学气相沉积技术有：直流辉光放电法、射频辉光放电法、电子回旋共振(ECR)化学气相沉积等，近年来又出现了高沉积速率和大面积沉积的双射频-直流辉光放电(RF-DC)法、微波-射频(MW-RF)辉光放电法、电子回旋共振-射频(ECR-RF)法等。经大量研究，类金刚石薄膜在制备过程中可分为以下四个阶段：(1)原始基体团的产生过程，即气源分子通过与高能电子发生非弹性碰撞，分解成中性原子和基团；(2)二次反应过程，即中性原子和基团之间或中性原子与气源分子之间碰撞发生的化学反应过程；(3)传输过程，即中性原子或基团向基体表面的扩散过程；(4)表面反应过程，也就是中性基团与表面反应形成薄膜。专利号为CN205803582U公开了一种沉积类金刚石薄膜装置，包括真空室、工作台和真空系统，在使用时，先采用真空系统将真空室抽至工作真空，开启加热系统，开启柱状弧源清洗装置对工作台进行清洗，清洗好后，打开矩形平面弧铬靶进行打底层，然后打开矩形平面弧石墨靶沉积类金刚石薄膜。在镀膜过程中需要提供加热环境，采用石墨靶作为靶材，离化率偏低，沉积效率慢，存在镀膜质量较差和经济成本偏高的问题。专利号为CN101082118A公开了一种高速钢金属表面镀制类金刚石薄膜的方法，该方法包括a、将金属工件固定在电弧离子镀膜设备真空室内的工件转盘上并抽真空；b、将氩气通入真空室，并保持真空度的稳定，然后开启离子源将金属工件表面活化；c、关闭氩气，在金属工件与真空室之间加载负偏压，并开启钛电弧源使金属工件表面沉积钛过渡层；d、开启石墨电弧源，设定石墨点弧源的初始放电频率，并控制石墨电弧源每放电一定脉冲数适当提高放电频率使金属工件表面沉积碳化钛过渡层；e、关闭钛电弧源，控制石墨电弧源的放电脉冲数使金属工件表面沉积类金刚石薄膜。可以看出，该方法以石墨电弧源作为靶材，存在离化率较低、沉积效率低等缺点。因此，如何提供一种结构简单，成本较低，适于大批量制备高质量的DLC薄膜的镀膜设备，是目前急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一用于制备DLC的镀膜设备及其应用，其中所述镀膜设备用于在基材表面镀上DLC薄膜或者膜层，实现大面积镀膜，从而实现大批量制备DLC薄膜。本专利技术的另一个目的在于提供一用于制备DLC的镀膜设备及其应用，其中所述镀膜设备能够对基材表面进行刻蚀与活化，有利于在所述基材表面制备所述DLC薄膜。本专利技术的另一个目的在于提供一用于制备DLC的镀膜设备及其应用，其中所述镀膜设备能够在常温或者低温下完成镀膜，所需时间较短，有利于节省成本。本专利技术的另一个目的在于提供一用于制备DLC的镀膜设备及其应用，其中所述镀膜设备能够用于对一些不耐高温的基材进行镀膜，实现在镀膜过程中不易损坏基材。本专利技术的另一个目的在于提供一用于制备DLC的镀膜设备及其应用，其中所述镀膜设备能够实时检测反应温度，进一步确保所述基材的安全性。本专利技术的另一个目的在于提供一用于制备DLC的镀膜设备及其应用，其中所述镀膜设备结合射频和/或脉冲电压实现制备所述DLC薄膜。本专利技术的另一个目的在于提供一用于制备DLC的镀膜设备及其应用，其中所述镀膜设备在制备DLC薄膜的过程中工艺可控性较好，有利于快速制备目标DLC薄膜。本专利技术的另一个目的在于提供一用于制备DLC的镀膜设备及其应用，其中所述镀膜设备结构简单，利于清洁，使用寿命较高。依本专利技术的一个方面，本专利技术进一步提供一镀膜设备，用于在基材表面制备DLC薄膜，其中所述镀膜设备包括：一腔体，其中所述腔体具有一腔室；一组输送管路；至少一抽气装置；至少一抽气管路；一供电装置；以及至少一电极支架，其中所述电极支架被设置于所述腔室以供支撑该基材，其中所述输送管路被连通于所述腔室并用于向所述腔室内通入气体原料，其中所述抽气装置通过所述抽气管路连通于所述腔室并对所述腔室进行负压操作和控制所述腔室内的气压，其中所述供电装置电连接于所述电极支架，以供所述镀膜设备通过化学气相沉积的方式在该基材的表面制备该DLC薄膜。在一些实施例中，所述腔体具有与所述腔室相通的至少一抽气口、至少一进气口以及至少一进料口，其中所述输送管路包括至少一气源管道、以及至少一反应原料管道，其中所述抽气口被连通于所述抽气管路，其中所述气源管道被连通于所述进气口以用于向所述腔室内通入气体，其中所述反应原料管道被连通于所述进料口以用于向所述腔室内充入反应原料。在一些实施例中，还包括一氢气管道，其中所述氢气管道和所述反应原料管道被连通于同一所述进料口，或者所述氢气管道和所述反应原料管道被分别连通于两个所述进料口。在一些实施例中，所述输送管路进一步包括一掺杂原料管道，其中所述掺杂原料管道被连通于所述进料口以用于向所述腔室内充入惨杂元素反应原料。在一些实施例中，所述抽气口位于所述腔室的中部，其中所述进气口和所述进料口均位于所述腔室的侧壁。在一些实施例中，其中所述抽气装置包括至少一第一真空泵和至少一第二真空泵，其中所述第二真空泵作为所述第一真空泵的前级泵共同协作地通过所述抽气管路对所述腔室进行负压操作并维持所述腔室内的气压处于预设范围内。在一些实施例中，其中所述腔室内空气至使所述腔室内的气压降至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一镀膜设备，用于在基材表面制备DLC薄膜，其特征在于，其中所述镀膜设备包括：/n一腔体，其中所述腔体具有一腔室；/n一组输送管路；/n至少一抽气装置；/n至少一抽气管路；/n一供电装置；以及/n至少一电极支架，其中所述电极支架被设置于所述腔室以供支撑该基材，其中所述输送管路被连通于所述腔室并用于向所述腔室内通入气体原料，其中所述抽气装置通过所述抽气管路连通于所述腔室并对所述腔室进行负压操作和控制所述腔室内的气压，其中所述供电装置电连接于所述电极支架，以供所述镀膜设备通过化学气相沉积的方式在该基材的表面制备该DLC薄膜。/n

【技术特征摘要】
20191204 CN 20191122875561.一镀膜设备，用于在基材表面制备DLC薄膜，其特征在于，其中所述镀膜设备包括：
一腔体，其中所述腔体具有一腔室；
一组输送管路；
至少一抽气装置；
至少一抽气管路；
一供电装置；以及
至少一电极支架，其中所述电极支架被设置于所述腔室以供支撑该基材，其中所述输送管路被连通于所述腔室并用于向所述腔室内通入气体原料，其中所述抽气装置通过所述抽气管路连通于所述腔室并对所述腔室进行负压操作和控制所述腔室内的气压，其中所述供电装置电连接于所述电极支架，以供所述镀膜设备通过化学气相沉积的方式在该基材的表面制备该DLC薄膜。


2.根据权利要求1所述镀膜设备，其中所述腔体具有与所述腔室相通的至少一抽气口、至少一进气口以及至少一进料口，其中所述输送管路包括至少一气源管道、以及至少一反应原料管道，其中所述抽气口被连通于所述抽气管路，其中所述气源管道被连通于所述进气口以用于向所述腔室内通入气体，其中所述反应原料管道被连通于所述进料口以用于向所述腔室内充入反应原料。


3.根据权利要求2所述镀膜设备，其中还包括一氢气管道，其中所述氢气管道和所述反应原料管道被连通于同一所述进料口，或者所述氢气管道和所述反应原料管道被分别连通于两个所述进料口。


4.根据权利要求2所述镀膜设备，所述输送管路进一步包括一掺杂原料管道，其中所述掺杂原料管道被连通于所述进料口以用于向所述腔室内充入惨杂元素反应原料。


5.根据权利要求2所述镀膜设备，其中所述抽气口位于所述腔室的中部，其中所述进气口和所述进料口均位于所述腔室的侧壁。


6.根据权利要求1所述镀膜设备，其中所述抽气装置包括至少一第一真空泵和至少一第二真空泵，其中所述第二真空泵作为所述第一真空泵的前级泵共同协作地通过所述抽气管路对所述腔室进行负压操作并维持所述腔室内的气压处于预设范围内。


7.根据权利要求6所述镀膜设备，其中所述腔室内的气压降至0.01Pa以下。


8.根据权利要求6所述镀膜设备，其中所述腔室内的气压被维持在0.01至100Pa之间。


9.根据权利要求6所述镀膜设备，其中所述第一真空泵被实施为分子泵，其中所述第二真空泵被实施为包括罗茨泵和干泵。


10.根据权利要求6所述镀膜设备，其中所述镀膜设备进一步包括一尾气处理装置，其中所述尾气处理装置被连通于所述抽气管路，以用于处理经所述抽气装置抽出的气体并进行排放。


11.根据权利要求1所述镀膜设备，其中所述供电装置包括一射频电源和一脉冲电源，以分别提供射频电压和所述脉冲电源。


12.根据权利要求1所述镀膜设备，其中所述供电装置包括一脉冲电源，其中所述脉冲电源具有一正极端和一负极端，其中所述负极端被电连接于所述电极支架并提供负压，其中所述腔体并接地，并且所述电极支架与所述腔体之间绝缘。


13.根据权利要求1所述镀膜设备，其中所述供电装置包括一脉冲电源，其中所述脉冲电源具有一正极端和一负极端，其中所述电极支架包括多层金属板，其中所述脉冲电源的所述正极端和所述负极端分别电连接于所述电极支架的各层金属板，并使所述电极支架的相邻的两个金属板互为正...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗坚，张琳，代莹静，
申请(专利权)人：江苏菲沃泰纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32