CN100339504C - 一种化学气相沉积固态先驱体供给设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合材料制造技术，涉及一种化学气相沉积装置的改进。它包括惰性气体管路1、进气管12、可编程控制器6，其特征在于，有一个封闭的加热装置8，混合罐10安装在加热装置8的内腔中；有一个由载气管路5、气体质量流量控制器3、固态蒸发器9、数字显示压力表4和连接管14组成的气路，固态先驱体放置在固态蒸发器9内。本发明实现了化学气相沉积过程的全自动控制；提高了生产效率和产品质量。

Description

一种化学气相沉积固态先驱体供给设备

技术领域

本发明属于复合材料制造技术，涉及一种化学气相沉积装置的改进。

背景技术

随着现代科学技术的迅猛发展，超高温复合材料在航空、航天以及核工业等高技术领域得到了广泛的研究与应用，是未来军事工业发展的关键支撑材料之一，现已成为当前材料科学研究中最为活跃的一个方面。随着航空、航天技术的发展，对超高温复合材料的性能提出了更高的要求。这就要求对材料的研制技术做出必要的改进。目前对超高温复合材料的基体及表面涂层的制备过程中采用的化学气相沉积工艺，使用的设备-化学气相沉积炉，能够对气态和液态先驱体进行自动供给。对于固态先驱体而言，是将先驱体与被沉积的材料一同放入沉积炉内进行化学气相沉积。这种先驱体的供给方式存在着许多严重缺点。

(1)由于先驱体与被沉积材料是一同放入沉积炉内进行化学气相沉积，不能对先驱体实行自动控制，严重影响产品的质量与性能。

(2)对被沉积的材料实行多种固态先驱体沉积时，必须打开沉积炉才能更换先驱体，使生产过程中断，不能连续操作，不仅影响产品的质量，而且工艺时间延长，降低了生产效率。

(3)不能实现气液固先驱体的同时或分批连续供给。

(4)操作过程复杂繁琐。

上述这些缺点表明，固态先驱体的供给方式是化学气相沉积工艺与设备致命的薄弱环节。

发明内容

本发明的目的是：提供一种结构简单、操作方便、可编程序控制先驱体供给的一种化学气相沉积固先驱体自动供给设备。

本发明的技术方案是：一种化学气相沉积固态先驱体供给设备，包括一根惰性气体管路1，其一端与惰性气源连通，其另一端与一个封闭的混合罐10的内腔连通，在惰性气体管路1上串联着惰性气体质量流量控制器2，有一根进气管12，其一端与混合罐10的内腔连通，其另一端与化学气相沉积装置连通，有一个可编程序控制器6，它接受惰性气体质量流量控制器2的输出信号并控制其工作状态，其特征在于，

(1)有一个封闭的加热装置8，混合罐10安装在加热装置8的内腔中，所说的进气管12位于加热装置8和化学气相沉积装置之间的管路外面包裹着进气管加热器11，有一个程序控温仪7控制加热装置8和进气管加热器11的工作状态；

(2)有一个由载气管路5、载气气体质量流量控制器3、固态蒸发器9、数字显示压力表4和连接管14组成的气路，固态蒸发器9是一个封闭罐体，安装在加热装置8的内腔中，载气管路5的一端与载气源连通，其另一端进入加热装置8内与固态蒸发器9的内腔连通，载气气体质量流量控制器3串联在载气管路5的两个端口之间，可编程序控制器6接受载气气体质量流量控制器3的输出信号并控制其工作状态；数字显示压力表4通过管路与固态蒸发器9的内腔连通；连接管14的一端与固态蒸发器9的内腔连通，其另一端与混合罐10的内腔连通；固态先驱体放置在固态蒸发器9内。

本发明的优点是：

(1)实现了化学气相沉积过程的全自动控制，使设备的操作更简单；

(2)实现了多种先驱体沉积时工艺过程的连续性，大幅度提高了生产效率和产品质量；

(3)方法简单，成本低廉，而社会效益和经济效益非常显著。

附图说明

图1是本发明设备的结构原理图，图中，1是惰性气体管路；2是惰性气体质量流量控制器；3是载气气体质量流量控制器；4是数字显示压力表；5是载气管路；6是可编程序控制器；7是程序控温仪；8是加热装置；9是固态蒸发器；10是混合罐；11是进气管加热器；12是进气管；13是固态先驱体；14是连接管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施作详细的描述。本发明包括一根惰性气体管路1，其一端与惰性气源连通，其另一端与一个封闭的混合罐10的内腔连通，在惰性气体管路1上串联着惰性气体质量流量控制器2，有一根进气管12，其一端与混合罐10的内腔连通，其另一端与化学气相沉积装置连通，有一个可编程序控制器6，它接受惰性气体质量流量控制器2的输出信号并控制其工作状态，其特征在于，

(1)有一个封闭的加热装置8，混合罐10安装在加热装置8的内腔中，所说的进气管12位于加热装置8和化学气相沉积装置之间的管路外面包裹着进气管加热器11，有一个程序控温仪7控制加热装置8和进气管加热器11的工作状态；

(2)有一个由载气管路5、载气气体质量流量控制器3、固态蒸发器9、数字显示压力表4和连接管14组成的气路，固态蒸发器9是一个封闭罐体，安装在加热装置8的内腔中，载气管路5的一端与载气源连通，其另一端进入加热装置8内与固态蒸发器9的内腔连通，载气气体质量流量控制器3串联在载气管路5的两个端口之间，可编程序控制器6接受载气气体质量流量控制器3的输出信号并控制其工作状态；数字显示压力表4通过管路与固态蒸发器9的内腔连通；连接管14的一端与固态蒸发器9的内腔连通，其另一端与混合罐10的内腔连通；固态先驱体放置在固态蒸发器9内。

程序温控仪7使用市售的成品，它不仅可以控制进气管加热器11和加热装置8的升温程序，而且可以显示固态蒸发器9内固态先驱体13的温度。载气管路5中的载气通入固态蒸发器9内，将先驱体蒸汽带入混合罐10内，在混合罐10内与惰性气体管路5带来的惰性气体充分混合后，经外置进气管加热器11的进气管12进入化学气相沉积炉。通过调节固体蒸发器9内的温度和载气的流量，即可控制固态先驱体13的输入量。

上面所提到的惰性气体质量流量控制器2和载气气体质量流量控制器3是市售成品，例如D07-18/ZM。数字显示压力表4选用市售的数字显示压力表。

可编程序控制器6也采用成品，例如日本松下产FPII系列。

加热装置8可以采用市售的成品或者采用类似市售箱式电烘箱的结构自行制造。

程序控温仪采用成品，例如智能程序控温仪PIC-II。

进气管加热器11采用类似市售管式电阻炉的结构。

固体蒸发器9是由圆柱形的桶体与桶盖组成，二者之间采用聚四氟乙烯垫密封和螺栓连接。载气管路5和数字显示压力表4和连接管14固定在桶盖上。

Claims (2)

1、一种化学气相沉积固态先驱体供给设备，包括一根惰性气体管路[1]，其一端与惰性气源连通，其另一端与一个封闭的混合罐[10]的内腔连通，在惰性气体管路[1]上串联着惰性气体质量流量控制器[2]，有一根进气管[12]，其一端与混合罐[10]的内腔连通，其另一端与化学气相沉积装置连通，有一个可编程序控制器[6]，它接受惰性气体质量流量控制器[2]的输出信号并控制其工作状态，其特征在于，

(1)有一个封闭的加热装置[8]，混合罐[10]安装在加热装置[8]的内腔中，所说的进气管[12]位于加热装置[8]和化学气相沉积装置之间的管路外面包裹着进气管加热器[11]，有一个程序控温仪[7]控制加热装置[8]和进气管加热器[11]的工作状态；

(2)有一个由载气管路[5]、载气气体质量流量控制器[3]、固态蒸发器[9]、数字显示压力表[4]和连接管[14]组成的气路，固态蒸发器[9]是一个封闭罐体，安装在加热装置[8]的内腔中，载气管路[5]的一端与载气源连通，其另一端进入加热装置[8]内与固态蒸发器[9]的内腔连通，载气气体质量流量控制器[3]串联在载气管路[5]的两个端口之间，可编程序控制器[6]接受载气气体质量流量控制器[3]的输出信号并控制其工作状态；数字显示压力表[4]通过管路与固态蒸发器[9]的内腔连通；连接管[14]的一端与固态蒸发器[9]的内腔连通，其另一端与混合罐[10]的内腔连通；固态先驱体放置在固态蒸发器[9]内。

2、根据权利要求1所述的化学气相沉积固态先驱体供给设备，其特征在于，所说的固态蒸发器[9]是由圆柱形的桶体与桶盖组成，二者之间采用聚四氟乙烯垫密封和螺栓连接，载气管路[5]和数字显示压力表[4]和连接管[14]固定在桶盖上。

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