本实用新型专利技术涉及一种用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置，所述装置包括：带有靶材(3)的靶座(10)；用于支撑靶座的多根可伸缩支杆；控制靶座沿大长径比管材轴心方向移动的传动装置；用于大长径比管材两端密封的两个密封端，每个密封端设有两个石英窗口(8)；与一个密封端连接的抽真空系统；脉冲激光装置，用于从石英窗口射入激光至靶材表面。本实用新型专利技术提供的用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置利用可伸缩支杆和传动装置控制靶座沿大长径比管材轴心方向移动，解决现有技术中靶系统自重过大，移动位置偏离管材轴心导致镀膜效果不稳定的问题，并且通过在一个靶座上安装多种靶材或拼合靶材实现复杂多层复合膜层的制备。层的制备。层的制备。
【技术实现步骤摘要】
一种用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置
[0001]本技术属于连续镀覆的专用设备
，具体涉及一种用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置。
技术介绍
[0002]大长径比金属管材被广泛应用于各行各业中，实际使用中，金属管材的使用寿命受化学腐蚀、热腐蚀、摩擦以及氧化等因素影响而大幅缩短。如何对金属管材内表面进行改性提高专用金属管内壁耐磨性、耐腐蚀性、耐热腐蚀性等属于本领域研究的热门课题，而在金属管材内壁镀膜是一种有效的改性方法。
[0003]使用电镀法在管材内壁镀膜时，需要使用有毒的化学试剂，且会产生大量的废液。此外，电镀法难以制备具有复杂结构的复合膜层。使用化学气相沉积法在管材内壁镀膜时，由于沉积所需温度一般高于1000℃，此温度高于大多金属材料的使用温度，容易对管材基体自身性能造成破坏。脉冲激光沉积具有沉积速率高、制备周期短、衬底温度要求低、制备的薄膜均匀等优点，展现了巨大优势，但现有脉冲激光沉积方法难以对较长管材内壁镀膜，因此需要开发一种用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置。
技术实现思路
[0004]本技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置，采用该装置在大长径比管材内壁镀膜时具有无污染、灵活性强、可适用不同尺寸管材内壁镀膜的优点，且能制备具有复杂结构的复合膜层。
[0005]为解决上述技术问题，本技术提供的技术方案是：
[0006]提供一种用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置，所述装置以大长径比管材为脉冲激光沉积腔体，包括：
[0007]带有靶材3的靶座10；
[0008]用于支撑靶座的多根可伸缩支杆；
[0009]控制靶座沿大长径比管材轴心方向移动的传动装置；
[0010]用于大长径比管材两端密封的两个密封端，每个密封端设有两个石英窗口8；
[0011]与一个密封端连接的抽真空系统；
[0012]脉冲激光装置，用于从石英窗口射入激光至靶材表面。
[0013]按上述方案，所述靶座上靶材面向石英窗口，并且靶面与靶座的夹角可通过角度调节杆11进行调节。通过调节靶面与靶座的夹角，可以改变羽辉方向。有多个靶材时，分别面向不同的石英窗口。
[0014]优选的是，所述靶面与靶座的夹角为10～80
°
。
[0015]按上述方案，所述靶座上靶材的数量为1～4个，脉冲激光装置数量与靶材数量相适。最多可设置4个脉冲激光装置，分别从4个石英窗口射入激光至4个靶材表面。可以根据
目标涂层结构成分选择不同成分、结构的靶材，且靶材可为拼合靶材，用于制备具有复杂结构的复合膜层。
[0016]优选的是，所述靶座上安装有4个可伸缩支杆，可伸缩支杆一端固定在靶座上(具体位于靶座轴线两侧)，一端安装有可沿大长径比管材内壁移动的耐高温绝缘轮子15。靶座靠4个可伸缩支杆支撑，使靶座保持与大长径比管材同轴，并能沿大长径比管材轴线移动。可伸缩支杆长度可调节，使该装置能用于不同直径的管材镀膜。
[0017]按上述方案，所述传动装置包括安装在大长径比管材轴线上的传动带12，以及控制传动带沿大长径比管材轴线水平移动的传动电机14。
[0018]按上述方案，所述用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置还包括感应线圈。感应线圈安装于大长径比管材外周，用于对大长径比管材进行加热。
[0019]按上述方案，所述大长径比管材一侧密封端上设有进气口6。用于向大长径比管材内通入氮气、乙炔等反应气体。抽真空系统可用作出气口。
[0020]本技术的有益效果在于：本技术提供的用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置利用可伸缩支杆和传动装置控制靶座沿大长径比管材轴心方向移动，解决现有技术中利用磁控溅射技术在管件内壁镀膜时，由于靶材配备的电源线路、冷却水管路以及磁体装置导致靶系统自重过大，移动位置偏离管材轴心导致镀膜效果不稳定的问题，并且通过在一个靶座上安装多种靶材或拼合靶材实现复杂多层复合膜层的制备，结构简单，可针对管件内壁需要提高的各项性能，对管件内壁膜层进行针对性设计，通过控制激光启闭、靶在管内的位置以及各靶材成分，可以制备单层、多层以及多元结构的膜层。
附图说明
[0021]图1为本技术实施例1用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置的正面结构示意图；
[0022]图2为实施例1用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置侧面结构示意图；
[0023]图3为实施例1制备的TiAlN涂层断面SEM图；
[0024]图中：1
‑
真空系统转接头；2
‑
大长径比管材；3
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靶材；4
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可伸缩支杆；5
‑
脉冲激光；6
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进气口；7
‑
传动装置从动端；8
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石英窗口；9
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密封端；10
‑
靶座；11
‑
角度调节杆；12
‑
传动带；13
‑
真空系统接口；14
‑
传动电机；15
‑
耐高温绝缘轮子；16
‑
传动带固定卡口。
具体实施方式
[0025]为使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术作进一步详细描述。
[0026]本技术通过将大长径比管材作为腔体，并配置脉冲激光沉积装置，实现对管材内壁的膜层制备，且通过控制激光启闭、靶在管内的位置、各靶材成分以及羽辉方向，可以对膜层进行结构设计，能够制备具有复杂多层复合结构的涂层。
[0027]实施例1
[0028]本技术提供一种用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置，其正面结构示意图和侧面结构示意图如附图1和附图2所示，将内壁待镀膜的大长径比管材2作为脉冲激光沉积腔体，大长径比管材2两端通过法兰分别与真空系统转接头1和密封端9连接，密
封端9上设有两个石英窗口8，真空系统转接头1上也设有两个石英窗口，此外还设置了真空系统接口13用于外接真空泵，通过真空泵抽取腔体内的气体，使腔体处于真空状态，从而满足镀膜要求。
[0029]靶材3设置于轻质的不锈钢靶座10上，靶座10上有四个靶材，靶座10连接在传动带12上，用于使靶材3在大长径比管材内轴向移动。
[0030]靶材3与大长径比管材2内壁的夹角可以通过角度调节杆11进行调节，用于改变羽辉方向，可以调节靶面与管材内壁夹角的范围为10～80
°
，用于制备不同显微结构的涂层材料。
[0031]四个可伸缩支杆4一端安装固定于靶座10两侧，另一端带有耐高温绝缘轮子15，四个可伸缩支杆可支撑靶座稳定沿着大长径比管材2轴向移动；
[0032]传动带12与靶座10通过靶座10上的传动带固定卡口1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置，其特征在于，所述装置以大长径比管材为脉冲激光沉积腔体，包括：带有靶材(3)的靶座(10)；用于支撑靶座的多根可伸缩支杆；控制靶座沿大长径比管材轴心方向移动的传动装置；用于大长径比管材两端密封的两个密封端，每个密封端设有两个石英窗口(8)；与一个密封端连接的抽真空系统；脉冲激光装置，用于从石英窗口射入激光至靶材表面。2.根据权利要求1所述的用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置，其特征在于，所述靶座上靶材面向石英窗口，并且靶面与靶座的夹角可通过角度调节杆(11)进行调节。3.根据权利要求2所述的用于大长径比管材内壁镀膜的脉冲激光沉积装置，其特征在于，所述靶面与靶座的夹角为10～80
°
。4.根据权利要求1所述的用于大长径比管材内壁镀膜的...
【专利技术属性】
技术研发人员：章嵩，涂溶，王传彬，张联盟，沈强，李志荣，李迎春，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：
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