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(10)申請公布號 CN 102517555 A (43)申請公布日2012. 06. 27
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(21) 申請?zhí)?201210003526. 6
(22) 申請日 2012. 01. 06
申請人李德杰
地址100084北京市海淀區(qū)成府路藍旗營小 區(qū) 8-1904
發(fā)明人李德杰
(51) Int. Cl.
C23C 14/35(2006.01)
權(quán)利要求書1頁說明書2頁附圖4頁
(54)發(fā)明名稱
管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù) (57)摘要
管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，屬于特殊薄膜制 備技術(shù)領(lǐng)域。采用磁控滅射鍍膜技術(shù)，以被鍍管的 管壁為真空腔的側(cè)壁，兩端進行真空密封，并設(shè)置 排氣口和充氣管道。放電陰極為圓柱狀，與被鍍 管同軸設(shè)置，其內(nèi)部水冷，但不在其中設(shè)置磁體， 陰極外表面設(shè)置圓柱靶材，與陰極緊配合，或者陰 極外表面直接作為靶材。磁體設(shè)置在被鍍管的外 部，即處于大氣中。本發(fā)明所涉及的設(shè)備簡單，成 本低，適合各類內(nèi)徑大于50mm的管內(nèi)鍍膜，可大 規(guī)模推廣應(yīng)用。
1. 管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于：采用磁控濺射鍍膜技術(shù)，以被鍍管的管壁 為真空腔的側(cè)壁，兩端進行真空密封，并設(shè)置排氣口和充氣管道;放電陰極為圓柱狀，與被 鍍管同軸設(shè)置，其內(nèi)部水冷，但不在其中設(shè)置磁體，陰極外表面設(shè)置圓柱靶材，與陰極緊配 合，或者陰極外表面直接作為靶材;磁體設(shè)置在被鍍管的外部，即處于大氣中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于：所述的磁體為空心 圓柱結(jié)構(gòu)，與被鍍管同軸設(shè)置，產(chǎn)生軸向磁場，鍍膜過程中磁體沿軸向移動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于：所述的磁體為長跑 道形結(jié)構(gòu)，磁體長度與被鍍管長度相當，除兩端外，產(chǎn)生基本與軸向垂直的磁場，鍍膜過程 中，磁體整體繞被鍍管旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸與被鍍管中心軸線相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于：如果被鍍管 為沒有磁性的金屬管，則被鍍管為陽極。
5. 如果被鍍管為絕緣管，則被鍍管內(nèi)與軸向平行設(shè)置細桿狀或細管狀金屬陽極1根或 多根。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于：所述的細管狀金屬 陽極可同時作為充氣管道，不再另外設(shè)置充氣管道;在細管狀陽極側(cè)壁上開進氣孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于：采用直流磁控濺 射、射頻磁控濺射或脈沖磁控濺射在被鍍管內(nèi)壁上沉積薄膜，改變空心圓柱形磁體的半徑， 調(diào)整陰極表面附近磁場強度;沉積過程中，磁體沿軸線移動，放電區(qū)域也跟著移動，薄膜被 均勻鍍制在被鍍管的內(nèi)表面上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于：采用直流磁控濺 射、射頻磁控濺射或脈沖磁控濺射在被鍍管內(nèi)壁上沉積薄膜，調(diào)整磁體與被鍍管外表面的 間距，使得橫向磁場最強處位于陰極表面附近;沉積過程中，磁體繞被鍍管勻速旋轉(zhuǎn)，放電 區(qū)域也跟著旋轉(zhuǎn)，薄膜被均勻鍍制在被鍍管的內(nèi)表面上。
[1] 本發(fā)明屬于特殊薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種管內(nèi)鍍膜設(shè)備和鍍膜技術(shù)。
背景技術(shù)
[2] 管內(nèi)鍍膜，尤其是小徑長管內(nèi)的鍍膜一直是工業(yè)和科技界需要解決而未能完全解 決的問題。在金屬管防腐蝕、金屬或玻璃管防氣體滲漏等領(lǐng)域，急需高效可靠的鍍膜技術(shù)。 例如發(fā)電用的高溫太陽能集熱管中，其不銹鋼內(nèi)管需要防氫氣滲漏層，而將防滲漏層鍍制 在其內(nèi)表面的效果遠好于鍍制在其外表面的效果。同樣是高溫集熱管，其玻璃外管需要陽 光增透層用以提高陽光利用率，而且需要將透明增透層制備在其內(nèi)表面，采用溶膠凝膠方 法制備增透膜不僅成本高，而且膜層不牢固。針對所述的問題，本發(fā)明提出一種管內(nèi)磁控濺 射鍍膜設(shè)備和鍍膜技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
[3] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
管內(nèi)鍍膜設(shè)備及鍍膜技術(shù)，其特征在于：采用磁控濺射鍍膜技術(shù)，以被鍍管的管壁為真 空腔的側(cè)壁，兩端進行真空密封，并設(shè)置排氣口和充氣管道;放電陰極為圓柱狀，與被鍍管 同軸設(shè)置，其內(nèi)部水冷，但不在其中設(shè)置磁體，陰極外表面設(shè)置圓柱靶材，與陰極緊配合，或 者陰極外表面直接作為靶材;磁體設(shè)置在被鍍管的外部，即處于大氣中。
[4] 所述的磁體有兩種結(jié)構(gòu)，第1種采用空心圓柱結(jié)構(gòu)，與被鍍管同軸設(shè)置，產(chǎn)生軸向 磁場，鍍膜過程中磁體沿軸向移動。
[5] 第2種磁體結(jié)構(gòu)為長跑道形結(jié)構(gòu)，磁體長度與被鍍管長度相當，除兩端外，產(chǎn)生基 本與軸向垂直的磁場，鍍膜過程中，磁體整體繞被鍍管旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸與被鍍管中心軸線相 同。
[6] 如果被鍍管為沒有磁性的金屬管，則被鍍管為陽極。如果被鍍管為絕緣管，則被鍍 管內(nèi)與軸向平行設(shè)置細桿狀或細管狀金屬陽極1根或多根。
[7] 所述的細管狀金屬陽極可同時作為充氣管道，不再另外設(shè)置充氣管道;在細管狀 陽極側(cè)壁上開進氣孔。
[8] 采用直流磁控濺射、射頻磁控濺射或脈沖磁控濺射在被鍍管內(nèi)壁上沉積薄膜。對 于第1種磁體結(jié)構(gòu)，改變空心圓柱形磁體的半徑，調(diào)整陰極表面附近磁場強度，沉積過程 中，磁體沿軸線移動，放電區(qū)域也跟著移動，薄膜被均勻鍍制在被鍍管的內(nèi)表面上。
[9] 對于第2中磁體結(jié)構(gòu)，調(diào)整磁體與被鍍管外表面的間距，使得橫向磁場最強處位 于陰極表面附近;沉積過程中，磁體繞被鍍管勻速旋轉(zhuǎn)，放電區(qū)域也跟著旋轉(zhuǎn)，薄膜被均勻 鍍制在被鍍管的內(nèi)表面上。
[1] 由于到目前為止還沒有有效的小管徑的管內(nèi)磁控鍍膜技術(shù)，本發(fā)明必將推動這一 領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展圖1為磁體采用圓柱結(jié)構(gòu)的非磁性金屬管內(nèi)鍍膜的裝置橫截面示意圖。
[2] 圖2為磁體采用圓柱結(jié)構(gòu)的非磁性金屬管內(nèi)鍍膜的裝置縱截面示意圖。
[3] 圖3為磁體采用圓柱結(jié)構(gòu)的非金屬管內(nèi)鍍膜的裝置橫截面示意圖。
[4] 圖4為磁體采用圓柱結(jié)構(gòu)的非金屬管內(nèi)鍍膜的裝置縱截面示意圖。
[5] 圖5為磁體采用長跑道形結(jié)構(gòu)的非磁性金屬管內(nèi)鍍膜的裝置橫截面示意圖。
[6] 圖6為磁體采用長跑道結(jié)構(gòu)的非磁性金屬管內(nèi)鍍膜的裝置縱截面示意圖。
[7] 圖7為磁體采用長跑道形結(jié)構(gòu)的非金屬管內(nèi)鍍膜的裝置橫截面示意圖。
[8] 圖8為磁體采用長跑道形結(jié)構(gòu)的非金屬管內(nèi)鍍膜的裝置縱截面示意圖。
[9] 以上圖中，11為所鍍管材，12為陽極，兼進氣管道，13為陰極冷卻水進水管，14為 陰極，15為靶材，16為磁力線，17為長跑道形磁體，18為軟鐵，19為進氣口，110為電源，20 為空心圓柱形磁體，21為密封圈，22為真空腔密封端面，23為排氣口，24為氣壓測量規(guī)管。
具體實施方式
[10] 下面通過具體的實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[11] 實施例1 :內(nèi)徑100mm長2m的玻璃管，用直流磁控濺射在內(nèi)壁鍍制鋁/氧化鋁膜， 金屬鋁管直接用作陰極兼靶材，外徑為35_。充入氬氣/氧氣混合氣體，氣壓0. 1帕，氧氣 比例2%，濺射功率2千瓦，沉積時間20分鐘，得到300納米厚的鋁/氧化鋁薄膜。
[12] 實施例2 :內(nèi)徑100mm長2m的不銹鋼管，用直流磁控濺射在內(nèi)壁鍍制鋁/氮化鋁 薄膜，金屬鋁管直接用作陰極兼靶材，外徑為35_。充入氬氣/氮氣混合氣體，氣壓0. 1帕， 氮氣比例10%，濺射功率1千瓦，沉積時間20分鐘，得到150納米厚的鋁/氮化鋁薄膜。
[13] 實施例3 :內(nèi)徑100mm長2m的不銹鋼管，用脈沖磁控濺射在內(nèi)壁鍍制氧化鋁保護 膜，合金鋁管作為陰極，外徑為40mm。充入氬氣/氧氣混合氣體，氣壓0. 1帕，氧氣比例3%， «射功率2千瓦，沉積時間20分鐘，得到100納米厚的氧化鋁薄膜。
