用于金属和准金属、金属氧化物和准金属氧化物以及金属氮化物和准金属氮化物的表面处理的设备和方法技术

本发明专利技术涉及利用电等离子体的作用处理金属和准金属、金属氧化物和准金属氧化物以及金属氮化物和准金属氮化物表面的设备。本发明专利技术包括至少一个电极系统（１），其由位于电介体（４）内部的电极（２）和（３）系统组成。优选在大气压下在它上产生扩散等离子体的电极系统（２）和（３），与处理过的表面（５）处在同侧，并且通过施加在它们之间的交流或脉冲电压供电。本发明专利技术还涉及利用电等离子体的作用处理金属和准金属、金属氧化物和准金属氧化物以及金属氮化物和准金属氮化物表面的方法，包括利用通过本发明专利技术的设备产生的扩散等离子体优选在大气压下处理所述表面。另外，所述等离子体处理过的表面可以用含Ｈ↓［２］Ｏ的溶液涂布，暴露于气体环境，或与其他材料接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用电等离子体，优选在大气压下用金属和准金属、金属氧化 物和准金属氧化，以及金属氮化物和准金属氮化物的表面处理，以及随后所述 等离子体改性表面的表面精加工的设备和方法。
技术介绍
:iH常条件下，与大气接触的金属和准金属的表而被天然氧化物所涂布。氧 化物的此种层，以及金属氧化物类和准金属氧化物类陶瓷材料的表面，通常涂 有其他有机和/或无机材料层，以改善有用特性和获得新的有用特性。例如，铝、铜、锡、铁和镍的氧化表面涂有础烷层，其通过氢键与表面OH基结合。为此H的，必须激活金M氧化物和准金属的表面，即除去吸附的烃类的表面层，并且提高表面OH基的表面浓度。同样，必须提高金属氧化物和准金属的表面上 的OH基的表面浓度，以便实现与利用溶胶一凝胶方法和其他涂布方法涂布的 层的强结合。对于某些真空技术来说，例如在利用有机化学蒸气沉积(:MOCVD)方法制备金属和准金属薄层和金属以及准金属氧化物和氮化物层时，所形成的薄层 包含不希望的损害其导电性和其他性质的碳类杂质。氣化物和氮化物涂布的金 属和准金属的表面，以及金属氧化物类和准金属氧化物类陶瓷材料的表面，通 常会被有机材料如用于铝和钢板棍轧的油类污染，或被源自利用溶胶一凝胶方 法制备金属和准金属氧化物层的煤类杂质污染。这种污染的表面露要清洁，例 如以便随后进行染色、层压或其他表面精加工，以及用于各种应用，例如用于 电子设备。多种非金属和金属材料的表面涂布有金属和准金属、金属和准金属氧化物 和氮化物的层，以便获得其他有用性质。例如，硅的表面涂布pt层，以便制备导电电极和偶极(coupling)。玻璃的表面涂布Sn02层，以便产生导电层，或涂 布Ti02层，以便获得自清洁性。使用阳极氧化工艺，铝的表面涂布厚的A1203 层，以用于抗腐蚀保护，同时，在生产太阳能电池等时，硅的表面涂布SiNx层。通常霈要处理金属和准金属、金属和准金属氧化物和氮化物层的此类层表 面，以便改善其有用性质。在很多应用屮，如在电气工程中将导电接头焊接在铜导体的表面，金属表 面的氧化物涂层是不希望的，并且雨要将氧化物例如通过蚀刻除去。为了金属和准金属表面、金属和准金属氧化物和氮化物表面的上述处理， 以及为了蚀刻，通常使用毒性和腐蚀性化学品。例如，Takehara等人丄Biosci. Bioeng. Vol. 89， No. 3 (2000) 267-70，披露了利用NaOH的腐蚀性溶液和毒 性臭氧清洁Al203颗粒表面，以便随后用牛物分子涂布。K. M. Portays等人在 论文Sur￡ Interface Analysis 36 (2004) 1361- 1366和美国专利6,881,491中披 露了利用基丁强酸的腐蚀剂淸洁八1203表面，以便除去有机分子。正如S. Tossatti 等人Langmuir 18 (2002) 3537-48所披露的，为了沉积单^有机分子，要在热 HC1/H2S04溶液中激活和淸洁Ti02表面。众所周知的是，有利地利用电等徴子体的作用激活，清洁，改善性质以及 蚀刻金属和准金属、金属和准金属氧化物以及金属和准金属氮化物的表面。等 离子体处理能够获得需要的表面性质，而不需要使用毒性和腐蚀性化学品。闳 为在低压条件下生成适当的电等离f体在技术上明显史简单，所以大部分己知 的论文报道了利用在明显低于大气压的压力下生成的等离子体。例如，美国专 利屮请20030096472披露了利用02等离子体淸洁Pt和Ru的薄层。美国专利申 请20040069654披露了利用等离子体来氯化银表面。美国专利5， 000， 819披 露了利用在低压下牛成的等离了休蚀刻金属氧化物表面。例如，在美国专利申 请20060108034和20060054184中，以及在M. Mantel禾卩J. P. Wightman: Surik;e and Interface Analysis, Volume 21， Issue 9 (1994) ， 595 — 605页屮披露了禾U 用在低压下生成的等离子体清洁涂有氧化物层的钢表而，而在以下文献中披露 了在类似条件下清洁铝表面C. Dartevelle等人Surfece and Coatings Technology 173 (2003) 249-258， B. R. Strohmeier: Aluminium 68 (1992) 892， 以及P. Wa汰insom等人2003 EC1 Conference on Heat Exchanger Fouling and Cleaning: Fundamentals and Applications, Santa Fe， New Mexico, USA, Paper No. ■15. In Y. Hashimoto, M. Hamagaki: Electrical Engineering in Japan, :154 (2006) 1-7，在低压 卜'，在02气氛屮生成的等离子体被用于处理氧化铟和氧化锡电极 的表面，以便改善其用于太阳能电池的性质。在M. Stevenson等人Surf Interface Anal. 26，(1998) 1027-1034中，利用在低压下在空气和水蒸气的混合物中生成的等离子体激活TiC)2表面，以便随后涂布Si02的溶胶凝胶层。在 J. L. Parker等人丄Phys. Chem. 93 (1989) 6121-6125屮，利用在低压下在水蒸 气屮牛成的等离子体的作用激活云母的表面，以便提高表面OH基的浓度和随 后硅烷化。在V. S. Bessmertnyi等人Glass and Ceramics 58 (2001) 362-364中， 利用在低压下在H2中生成的等离子体的作用还原具有天然氧化物层的镍的表 面。在B. O. Aronsson等人Journal of Biomedical Materials Research, 35 (1997) 49-73中，在低压卩在Ar等离子体中，从吸附的烃分于洁洁具有通过阳极氧化 形成的氧化物层的Ti表面。E. S. Braga等人Thin Solid Films 73 (1980) L5-L6 披露了在低压下，在N2+C2H2Cl2等离子体屮蚀刻Sn02。在0. K. Tan等人Sensor (2005) 1181-1183屮，在低压F通过等离子体处理改善用于气体检测器的Sn02 层的性质。上述利用在低压下生成的等离子体的表面处理的缺陷是，需要在A空室中 进行处理，这会增加成本，需要熟练技术人员，因此不可能以连续的方式处理 材料，并且使得处理大尺寸工件的成本高昂。在低压F的等离子体处理还是缓 慢的，因为相对活性颗粒的低浓度来说需要几分钟的暴露时间。为/消除这些缺陷，开发r可用于等离子体处理的设备，利州在低气压下 生成的等离子体清洁和蚀刻金属和准金属、金属和准金属氧化物和氮化物的表面。iF.如在R. Thy en等人Plasmas and Polymers 5 (2000) 91-102中披露的， 艽人部分用于钢表面清洁，用—r络的氧化表面的激活，在E. G. Fiantu-Dimi等 人Surfece and 本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用电等离子体的作用对金属和准金属、金属氧化物和准金属氧化物以及金属氮化物和准金属氮化物进行表面处理的设备，其特征在于其包括电极系统（１），该电极系统包括位于电介体（４）内部的导电电极（２）和（３）的系统，电极（２）和（３）的最小相对距离小于２ｍｍ且大于０．０５ｍｍ，位于等离子体处理过的表面（５）的同侧，以便扩散电等离子体层（６）在电介体表面（４）的一部分上，优选位于导电电极（２）和（３）表面上方产生，由此，超过在电极（２）和（３）之间流动的总电场线通量５０％的电场线通量大部分不与和等离子体（６）接触的等离子体处理过的材料（５）的表面相交，在其上产生等离子体的电介体表面（４）的部分与处理过的表面（５）之间的距离小于１ｍｍ，并且其中等离子体层（６）不与导电电极（２）和（３）接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：米尔科塞纳克，彼得卡斯，安娜查霍兰瓦，
申请(专利权)人：柯美纽斯大学数学，物理和信息学院，
类型：发明
国别省市：SK[斯洛伐克]