CN103436848A - 球形粉体材料真空雾化悬浮均匀溅射镀膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了球形粉体材料真空雾化悬浮均匀溅射镀膜方法，将球形粉体置于真空雾化罐中，真空雾化罐内设置有阴极溅射靶材和阳极体，在真空环境下，通过电场或磁场加速的高能粒子撞击阴极溅射靶材表面时，靶材表面的原子分子和高能粒子进行动量交换，从而使靶材原子或者分子从靶材表面飞溅出来，并且具备一定的能量，碰撞到雾化悬浮在真空中的球形粉体，从而实现球形粉体上的薄膜沉积。本发明能生产耐高低温、耐高压、耐潮湿、耐腐蚀、抗氧化等功能的，具有性能优良，满足不同要求的，具有特殊功能的高性能球形粉体材料，以及球形金属粉体的抗氧化表面功能化处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种球形粉体材料真空雾化悬浮均匀溅射镀膜方法，属于化学和冶金领域。
背景技术
球形粉体材料是由高温可熔性材料，经过粉碎、筛选、研磨、分级等生产过程，得到的具有一定粒径的，颗粒粒径在几微米到几百微米之间，在高温火焰中熔融球化而制得的，在航天、航空、航海、精细化工、大规模集成电路、特种陶瓷、日用化工等高科技领域广泛应用，具有直径小，润滑流动性好，易于分散，表面光滑，比表面积大的一种新型高科技材料。
现有的对粉体材料的表面功能化处理方法，主要是物理涂覆、表面化学包覆、沉淀反应改性等方法，这些方法无法解决球形粉体材料，如球形石英粉、球形硅微粉、空心玻璃微珠、玻璃微珠、球形金属粉体等球形粉体材料在对微小球体状态下的表面均匀镀膜问题，因此就无法生产耐高低温、耐高压、耐潮湿、耐腐蚀、抗氧化等功能的，具有性能优良，满足不同要求的，具有特殊功能的高性能球形粉体材料，如电磁屏蔽材料、导电胶用粉体材料，也无法完成球形金属粉体的抗氧化表面功能化处理等。
发明内容
本发明目的是克服现有技术存在的上述缺点，提供一种球形粉体材料真空雾化悬浮均匀溅射镀膜方法，本方法能生产耐高低温、耐高压、耐潮湿、耐腐蚀、抗氧化等功能的，具有性能优良，满足不同要求的，具有特殊功能的高性能球形粉体材料，以及球形金属粉体的抗氧化表面功能化处理等
为实现上述目的，本发明所采用的技术手段是：球形粉体材料真空雾化悬浮均匀溅射镀膜方法，其特征在于：将球形粉体置于真空雾化罐中，真空雾化罐内设置有阴极溅射靶材和阳极体，在真空环境下，通过电场或磁场加速的高能粒子撞击阴极溅射靶材表面时，靶材表面的原子分子和高能粒子进行动量交换，从而使靶材原子或者分子从靶材表面飞溅出来，并且具备一定的能量，碰撞到雾化悬浮在真空中的球形粉体，从而实现球形粉体上的薄膜沉积。
进一步的，所述真空雾化罐包括罐体和安装在罐体上的镀膜气体管和抽真空装置，所述罐体由圆柱形罐身和圆锥形罐底组成，圆柱形罐身内设置的过滤网将其分成两个腔体，阴极溅射靶材和阳极体对称安装在过滤网上；圆锥形罐底设置有球形粉体雾化悬浮器以及安装在其上的雾化悬浮量控制装置。
更进一步的，所述圆柱形罐身的顶部中心设置有进料端口，在进料端口上设置有进料端真空密封板和真空密封圈，在圆锥形罐底设置有放料端口，在放料端口设置有放料端真空密封板。
更进一步的，在所述阴极溅射靶材与圆柱形罐身连接处设置有电极绝缘体。
更进一步的，所述镀膜气体管上设置有流量控制阀，在抽真空装置与圆柱形罐身结合处设置有球形粉体多级过滤器。
本发明的有益效果是：本方法能生产耐高低温、耐高压、耐潮湿、耐腐蚀、抗氧化等功能的，具有性能优良，满足不同要求的，具有特殊功能的高性能球形粉体材料，以及球形金属粉体的抗氧化表面功能化处理。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1 是本发明的真空雾化罐的工作结构示意图。
图中：1、靶材离子溅射方向，2、流量控制阀，3、镀膜气体管， 4、电极绝缘体， 5、阴极溅射靶材， 6、过滤网，7、球形粉体雾化悬浮器，8、球形粉体，9、球形粉体多级过滤器，10、抽真空装置，11、阳极体，12、低真空腔体，13、球形粉体阻挡壁，14、球形粉体雾化后的悬浮运动方向，15、雾化悬浮量控制装置，16、放料端真空密封板，17、放料端口，18、进料端真空密封板，19、真空密封圈，20、进料端口。
具体实施方式
如图1所示的球形粉体材料真空雾化悬浮均匀溅射镀膜方法，其特征在于：将球形粉体8置于真空雾化罐中，真空雾化罐内设置有阴极溅射靶材5和阳极体11，在真空环境下，通过电场或磁场加速的高能粒子撞击阴极溅射靶材5表面时，靶材表面的原子分子和高能粒子进行动量交换，从而使靶材原子或者分子从靶材表面飞溅出来，并且具备一定的能量，碰撞到雾化悬浮在真空中的球形粉体8，从而实现球形粉体8上的薄膜沉积。
进一步的，所述真空雾化罐包括罐体和安装在罐体上的镀膜气体管3和抽真空装置10，所述罐体由圆柱形罐身和圆锥形罐底组成，圆柱形罐身内设置的过滤网6将其分成两个腔体，阴极溅射靶材5和阳极体11对称安装在过滤网6上；圆锥形罐底设置有球形粉体雾化悬浮器7以及安装在其上的雾化悬浮量控制装置15，过滤网6将罐身内分成镀膜腔体和抽真空腔体，这样有利用对抽真空装置10的保护。
更进一步的，所述圆柱形罐身的顶部中心设置有进料端口20，在进料端口20上设置有进料端真空密封板18和真空密封圈19，在圆锥形罐底设置有放料端口17，在放料端口17设置有放料端真空密封板16。
更进一步的，在所述阴极溅射靶材5与圆柱形罐身连接处设置有电极绝缘体4。
更进一步的，所述镀膜气体管3上设置有流量控制阀2，在抽真空装置10与圆柱形罐身结合处设置有球形粉体多级过滤器9，球形粉体多级过滤器9是为了保护抽真空装置10不被球形粉体损坏。
就单个球形粉体而言，由于其雾化悬浮过程中是不断翻滚变化的，就使得球形粉体表面每一点朝向靶材的机率是一样的，获得溅射的机率是一样的，这就确保该球形粉体表面每一处的膜层厚度尽可能一致；对腔体里整个球形粉体而言，每一个球形粉体被雾化的机率也是相同的，并且悬浮在空中的运动距离和运动时间的机率也是一致的，这就保证了整个腔体里球形粉体镀膜有最大一致性。
具体操作过程是：先打开进料端真空密封板18，从进料端口20加入一定量的球形粉体8，再盖上进料端真空密封板18，真空密封圈19保证密封效果，打开抽真空装置10抽真空，需要镀膜气体的，拧开镀膜气体流量控制阀2，从镀膜气体管3放入适量的镀膜气体后关闭；继续抽真空，达到要求的真空度以后，开动雾化悬浮装置7,雾化后的球形粉体8从雾化悬浮量控制装置15出口处进入镀膜腔体，继续上升至阴极溅射靶材5和阳极体11之间，阴极溅射靶材5被高能粒子撞击而溅射出来的离子沿着靶材离子溅射方向1飞溅，碰到空中被雾化运动悬浮的球形粉体8而附着在球形粉体8表面，由于球形粉体8是不断沿着球形粉体雾化后的悬浮运动方向14运动变化的，运动中的每个球形粉体8和单个球形粉体8表面的每一点，被溅射的机率是一致的；球形粉体8上升的一定高度后开始降落，降落的过程中同样被激射，降落到最低处，由于震动又进入球形粉体雾化悬浮器7，又被雾化进行下一个循环，直至一定时间后，球形粉体8镀膜厚度达到要求，关闭球形粉体雾化悬浮器7，打开放料端真空密封板16,连同球形粉体雾化悬浮器7、雾化悬浮量控制装置15一起取出，放出镀好后的球形粉体8，清洁腔体，复原，进行下一个循环的镀膜。
Claims (5)
1.球形粉体材料真空雾化悬浮均匀溅射镀膜方法，其特征在于：将球形粉体（8）置于真空雾化罐中，真空雾化罐内设置有阴极溅射靶材（5）和阳极体（11），在真空环境下，通过电场或磁场加速的高能粒子撞击阴极溅射靶材（5）表面时，靶材表面的原子分子和高能粒子进行动量交换，从而使靶材原子或者分子从靶材表面飞溅出来，并且具备一定的能量，碰撞到雾化悬浮在真空中的球形粉体（8），从而实现球形粉体（8）上的薄膜沉积。
2.根据权利要求1所述的球形粉体材料真空雾化悬浮均匀溅射镀膜方法，其特征在于：所述真空雾化罐包括罐体和安装在罐体上的镀膜气体管（3）和抽真空装置（10），所述罐体由圆柱形罐身和圆锥形罐底组成，圆柱形罐身内设置的过滤网（6）将其分成两个腔体，阴极溅射靶材（5）和阳极体（11）对称安装在过滤网（6）上；圆锥形罐底设置有球形粉体雾化悬浮器（7）以及安装在其上的雾化悬浮量控制装置（15）。
3.根据权利要求2所述的球形粉体材料真空雾化悬浮均匀溅射镀膜方法，其特征在于：所述圆柱形罐身的顶部中心设置有进料端口（20），在进料端口（20）上设置有进料端真空密封板（18）和真空密封圈（19），在圆锥形罐底设置有放料端口（17），在放料端口（17）设置有放料端真空密封板（16）。
4.根据权利要求1或2所述的球形粉体材料真空雾化悬浮均匀溅射镀膜方法，其特征在于：在所述阴极溅射靶材（5）与圆柱形罐身连接处设置有电极绝缘体（4）。
5.根据权利要求2所述的球形粉体材料真空雾化悬浮均匀溅射镀膜方法，其特征在于：所述镀膜气体管（3）上设置有流量控制阀（2），在抽真空装置（10）与圆柱形罐身结合处设置有球形粉体多级过滤器（9）。
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