CN103924210A - 一种等离子体沉积装置及金刚石涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种等离子体沉积装置及金刚石涂层的制备方法，可制备大面积的金刚石涂层。该沉积装置由真空室、进气口、抽气口、阴极、阳极、制品台、轮子、导轨、驱动电机、直流电源组成；真空室内设置有多个阴极和多个阳极，制品台下方安装有轮子并设置在导轨上，驱动电机可驱动制品台进行往复运动。金刚石涂层的制备方法为：真空室内气压维持在5000-20000Pa区间内，电弧电源的电流范围在50～200A之间，电压范围在60～130V之间，制品台的温度保持在800℃-1000℃之间，启动驱动电机，使得制品台以1mm-20mm/s的速度进行往复运动。该发明的优点在于：利于制备大面积的金刚石涂层，提高了制备的金刚石涂层厚度的均匀性。
Description
技术领域
本发明属于金刚石涂层技术领域，特别是提供了一种等离子体沉积装置及金刚石涂层的制备方法，可制备大面积的金刚石涂层。
背景技术
现代工业的发展使得环境污染不断加剧，排放出的废水含有各种难降解有机污染物。这些难降解有机污染物通常是毒性很大的物质，具有一定的致癌、致畸、致突变作用，如酚类、硝基苯类、苯胺类、氯代苯类、多氯联苯、多环芳烃类等。采用常规的生物方法处理这类废水，通常很难实现出水水质达到国家排放标准的目标。
近年来，电化学水处理技术作为一种新型高效的高级氧化技术，在有机污染物废水处理和水质安全保障方面的研究快速发展，而且取得了很好的效果。电化学水处理技术基本原理是利用电子作为反应剂，对污染物进行降解。污染物在两电极上或溶液中发生电化学或化学氧化还原反应，分解或转化成无害物质。电化学水处理技术的核心是电极材料，传统电极材料普遍存在电极电化学性能不佳，电极寿命不高或者本身产生有毒重金属污染等，限制了电极电化学水处理技术的应用。金刚石是目前研究表明电化学性能最好且最稳定的电极材料。从工业角度出发，金刚石电极的面积越大，水处理的效率越高，成本越低。
金刚石常见的制备方法有三种：热丝法、直流电弧法和微波法。目前国际上多数使用热丝法制备大面积金刚石电极，该方法设备结构相对简单，制造成本低廉，缺点是对热丝的品质要求极高，难以形成大面积的稳定的温度场，获得大面积的金刚石涂层。目前国内热丝法可以制备的金刚石电极尺寸直径小于200毫米。国际上可以制备0.5平方米的金刚石电极。微波法由于需要微波在空间聚焦，因此很难实现大面积的金刚石涂层的制备。单电极直流电弧法也很难获得直径大于150毫米的金刚石电极。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等离子体沉积装置及金刚石涂层的制备方法，可制备大面积的金刚石涂层。
本发明提供的装置包括：真空室、进气口、抽气口、阴极、阳极、制品台、轮子、导轨、驱动电机、直流电源。其中：真空室顶部设置有进气口，底部设置有抽气口。真空室左右两侧各设置有多个阴极和多个阳极，阴极和阳极数量相等。阴极和阳极成对安装在真空室同一高度，每对电极在同一直线上。相邻两对电极平行安置，所有相邻成对电极间距相同。真空室底部设置有制品台，制品台上方可放置待涂层的制品，制品台下方安装有轮子并设置在导轨上。导轨的方向与相对阴极和阳极的连线垂直。驱动电机可驱动制品台进行往复运动。运动速度可根据驱动电机的转速变化而调整。直流电源连接在阴极和阳极上。
利用本发明提供的装置制备金刚石涂层的方法为：将待涂层的制品放置在制品台上，制品到放电平面的距离控制在50～200mm。保护气体(Ar)、反应气体(H2、CH4等)从进气口输入真空室内，真空室内的气体由抽气口排出，真空室内气压维持在5000-20000Pa区间内。开启直流电源，使得阴极和阳极之间形成稳定的电弧放电，电流范围在50～200A之间，电压范围在60～130V之间，通过控制电弧放电参数将制品台的温度保持在800℃-1000℃之间，启动驱动电机，使得制品台以1mm-20mm/s的速度进行往复运动，往复运动的距离控制在200～250mm。
该发明提供的装置和方法，其优点在于：
1.设置有多对电极，可以提高金刚石涂层的有效面积，利于制备大面积的金刚石涂层；
2.设置有往复移动的制品台，提高了制备的金刚石涂层厚度的均匀性。
附图说明
图1为本发明实施例1的装置的主视图；
图2为本发明实施例1的装置的侧视图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述：
实施例1：
本发明提供的装置包括：真空室1、进气口2、抽气口3、阴极4、阳极5、制品台6、轮子7、导轨8、驱动电机9、直流电源10。其中：真空室1顶部设置有进气口2，底部设置有抽气口3。真空室左右两侧各设置有5个阴极4和5个阳极5，阴极4和阳极5成对安装在真空室同一高度，每对电极在同一直线上，阴阳电极之间的间距为1200mm。相邻两对电极平行安置，间距为200mm。真空室底部设置有制品台6，制品台与阴极、阳极在垂直方向上距离为100mm。制品台6的尺寸为1000mm×1000mm，制品台上方可放置待涂层的制品11，制品尺寸为1000mm×1000mm。制品台下方安装有若干轮子7并设置在导轨8上。导轨8的方向与相对阴极4和阳极5的连线垂直。驱动电机9可驱动制品台6进行往复运动，往复运动距离为200mm。直流电源10连接在成对阴极4和阳极5上。
利用本发明提供的装置制备金刚石涂层的方法为：将待涂层的制品11放置在制品台6上，保护气体(Ar)、反应气体(H2、CH4)从进气口2输入真空室1内，真空室2内的气体由抽气口3排出，真空室2内气压维持在10000±10Pa区间内，开启直流电源10，使得阴极4和阳极5之间形成电弧，电流控制在120±3A范围，电压控制在90±5V范围，制品台6的温度控制在900±10℃之间，启动驱动电机9，使得制品台以10mm/s的速度进行往复运动，往复运动距离为200mm。
该发明提供的装置和方法，利用多对电极和往复移动的制品台，克服了传统方法无法制备大面积金刚石涂层的弱点，同时制备出的金刚石涂层厚度的均匀性也高于传统方法。
Claims (2)
1.一种多电极直流电弧等离子体沉积装置，由真空室、进气口、抽气口、阴极、阳极、制品台、轮子、导轨、驱动电机、直流电源组成；其特征在于：真空室顶部设置有进气口，底部设置有抽气口，真空室左右两侧各设置有多个阴极和多个阳极，阴极和阳极数量相等，阴极和阳极成对安装在真空室同一高度，每对电极在同一直线上，相邻两对电极平行安置，所有相邻成对电极间距相同，真空室底部设置有制品台，制品台上方可放置待涂层的制品，制品台下方安装有轮子并设置在导轨上，导轨的方向与相对阴极和阳极的连线垂直，驱动电机可驱动制品台进行往复运动，运动速度可根据驱动电机的转速变化而调整，直流电源连接在阴极和阳极上。
2.一种在权利要求1所述装置中进行的金刚石涂层的制备方法，其特征在于：将待涂层的制品放置在制品台上，制品到放电平面的距离控制在50～200mm，保护气体(Ar)、反应气体(H2、CH4等)从进气口输入真空室内，真空室内的气体由抽气口排出，真空室内气压维持在5000-20000Pa区间内，开启直流电源，使得阴极和阳极之间形成稳定的电弧放电，电流范围在50～200A之间，电压范围在60～130V之间，通过控制电弧放电参数将制品台的温度保持在800℃-1000℃之间，启动驱动电机，使得制品台以1mm-20mm/s的速度进行往复运动，往复运动的距离控制在200～250mm。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2014
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