CN105658841A - 表面处理设备和表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种表面处理设备和表面处理方法，所述表面处理设备包括：用于容纳工件的反应管，反应管在其内侧上提供有反应空间；用于将反应管加热到预定温度的加热单元，加热单元安置于反应管外侧上；第一电极和第二电极，其经安置以在反应管内侧上彼此面对，其中至少一个工件插入于第一电极与第二电极之间；电力供应单元，其用于将电力供应到第一电极和第二电极；以及反应气体供应单元，其用于将反应气体供应到反应管内侧。

Description

表面处理设备和表面处理方法
技术领域
本发明涉及一种表面处理设备和表面处理方法，且更确切地说，涉及一种能够进行低温处理的表面处理设备和表面处理方法。
背景技术
为了满足用于工具的各种组件、用于传输设备、化学和发电设备等的组件所需的机械和电化学特性，进行表面处理。尤其由于最近在高温、高压、强酸性氛围等下使用的发电和化学设施以及机械组件，工作条件变得更严峻。另外，由于高性能和耐久寿命增加的要求，需要更高的机械和电化学特性。
表面处理方法包含热处理方法、氮化处理方法以及碳化处理方法。也包含通过使用电镀、CVD(ChemicalVaporDeposition，化学气相沉积)、PVD(PhysicalVaporDeposition，物理气相沉积)等在待处理的物品的表面上形成涂布层的方法。这些表面处理方法的实例公开于韩国专利第10-0415744号中。
其中，电镀方法能够在待处理的物品的表面上进行快速沉积，但具有许多裂纹产生于镀敷层中且经由裂纹暴露的部分进而被快速腐蚀的问题。另外，如CVD和PVD的基于真空的涂布方法比其它工艺需要较长工艺时间且受限于在沉积中待处理的物品的形状。
为了使待处理的物品氮化，物品应加热到600℃～1000℃的高温。但是，由于氮化处理在高温下进行，物品的机械和化学特性改变，且物品可进而在使用时损坏。另外，氮化处理可通过使用离子氮化设备进行。离子氮化设备起初施加负电压到待氮化的物品，且通过使用如N2、H2、Ar或CxHy的气体，通过使用由经由离子溅射效应与物品离子碰撞产生的热量加热物品。但是，由于这些方法不使用加热设备而是对物品进行直接离子溅射，其需要长时间以加热物品，且离子溅射根据物品形状局部产生，且因此难以获得均一温度。因此，当处理极大量物品时，出现物品的氮化处理不均一的现象。
发明内容
技术问题
本发明提供一种表面处理设备和表面处理方法，其能够进行表面处理，同时防止待处理的物品的机械和化学特性改变。
本发明还提供一种表面处理设备和表面处理方法，其能够在不限于待处理的物品的形状的情况下进行均一表面处理。
技术解决方案
根据示例性实施例，表面处理设备包括：反应管，其中提供有反应空间；安置于反应管外部的加热部分，用于将反应管加热到预定温度；第一电极和第二电极，其提供于反应管内部以彼此面对以在其间提供至少一或多种物品；电力供应部分，其用于将电力供应到第一电极和第二电极；以及反应气体供应部分，其用于将反应气体供应到反应管中。
加热部分可以将反应管加热到室温到500℃的温度。
第一电极和第二电极可以多孔结构形成。
表面处理设备可还包含用于固定至少一或多种物品的固定装置和连接到固定装置以旋转物品的旋转装置。
根据示例性实施例，表面处理设备包含：反应管，其中提供有反应空间；安置于反应管外部的加热部分，用于将反应管加热到预定温度；第一电极和第二电极，其提供于反应管内部以使得任一个围绕另一个；绝缘板，其安置于第一电极与第二电极之间以绝缘且提供空间；电力供应部分，其用于将电力供应到第一电极和第二电极；以及气体供应部分，其用于将反应气体供应到反应管中，其中在第一电极、第二电极以及绝缘板中容纳物品以处理其表面。
物品可包含粉末。
第一电极可以圆柱形形状提供，且可提供第二电极以穿过第一电极。
表面处理设备可还包含至少形成于绝缘板上且具有小于粉末的尺寸的多个孔洞。
表面处理设备可还包含用于旋转第一电极和第二电极的旋转部分。
根据示例性实施例，表面处理方法包含：将至少一或多种物品引入到其中配备有第一电极和第二电极且其外配备有加热部分的反应管中；调节反应管内部的压力和温度；以及通过经由将反应气体供应到反应管中和将电力供应到第一电极和第二电极产生等离子体来处理物品的表面。
第一电极和第二电极可经安置以彼此间隔开预定距离，同时彼此面对，且物品可安置于第一电极与第二电极之间。
第一电极可以圆柱形状提供，可提供第二电极以穿过第一电极，且物品可安置于第一电极与第二电极之间。
配备有多个孔洞的绝缘板可提供于第一电极与第二电极之间，使得第一电极与第二电极之间的温度和压力可维持于与反应管相同的温度和压力。
第一电极和第二电极可沿至少一个方向旋转。
物品的外表面和内表面可经处理。
有利效果
本发明通过使用反应气体产生等离子体来处理物品表面，且因此有可能在比使用高温热处理的典型表面处理中低的温度下进行方法。因此，可防止物品的机械和化学特性改变，且有可能防止物品在使用中损坏。另外，在反应管外部另外提供加热部分且加热反应管内部，以使得与仅使用等离子体的表面处理的情况相比，温度可更均一地分布，且物品的整个表面可进而得到均一地处理。
另外，本发明提供反应管内部具有圆柱形形状的第一电极和围绕第一电极的第二电极，以使得可在第一电极与第二电极之间容纳如粉末的物品，且物品表面可通过产生等离子体而处理。另外，在第一电极与第二电极之间提供绝缘板，且多个孔洞形成于绝缘板的至少一部分上，以使得粉末不排放到反应管外部，且可在第一电极与第二电极之间维持与反应管相同的条件。因此，由于如粉末的物品不排放到反应管外部，可能不发生排气部分的失效。另外，第一电极和第二电极经旋转，以使得安置于其间的物品的表面处理效率可另外增加。
附图说明
图1为说明根据本发明的实施例的表面处理设备的截面图。
图2为施加到根据本发明的实施例的表面处理设备的电极形状示意图。
图3为根据本发明的实施例的表面处理设备的过程流程图。
图4为通过根据本发明的实施例的表面处理来处理的物品的示意图。
图5为根据本发明的不锈钢的氮化表面处理之后的SEM照片。
图6显示说明根据本发明的不锈钢的氮化表面处理之后的氮组分分布的ESD(EnergyDispersiveSpectroscopy，能量色散谱)的分析结果。
图7为说明根据本发明的另一实施例的表面处理设备的截面图。
图8为根据本发明的另一实施例的表面处理设备的第一电极和第二电极的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参看附图更详细地描述实施例。但是，本发明可呈不同形式，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。更确切地，提供这些实施例是为了使得本发明将是透彻并且完整的，并且将把本发明的范围完整地传达给所属领域的技术人员。
图1为说明根据本发明的实施例的表面处理设备的示意性截面图；
参看图1，用于本发明的处理设备可包含：反应管(100)，其中提供有反应空间；安置于反应管(100)外部的加热部分(200)，其用于将反应管(100)加热到预定温度；第一电极和第二电极(300，400)，其经安置以在反应管(100)内部彼此面对；电力供应部分(500)，其用于将电力供应到第一电极和第二电极(300，400)；反应气体供应部分(600；610，620)，其用于将反应气体供应到反应管(100)中；以及排气部分(700；710，720)，其用于对反应管(100)内部排气。
反应管(100)可以中空管类型(TubeType)形成。另外，反应管(100)具有一个闭合侧且另一侧配备有盖子以打开/闭合反应管(100)。也就是说，当待处理的物品(10)引入到反应管(100)中时，盖子可打开，且当在引入物品(10)之后进行表面处理方法时，反应管(100)内部可通过使用盖子密封。此反应管(100)具有空间，其中容纳有第一电极和第二电极(300，400)和物品(10)。也就是说，当物品(10)可具有各种形状，如具有4m的长度的管形状时，提供反应管(100)以具有长于物品(10)的长度以容纳此物品(10)。此物品(10)可包含用于核燃料的涂层管。物品(10)可包含各种物品，其不仅具有管形状，而且具有各种形状和尺寸且还可以包含具有预定粒度的粉末。另外，由于第一电极和第二电极(300，400)应与安置于其间的物品(10)形成反应空间，可提供反应管(100)以具有可在第一电极与第二电极(300，400)之间形成反应空间的直径。因此，可提供反应管(100)以具有长于物品(10)的长度的直径且可在第一电极与第二电极(300，400)之间形成物品(10)的反应空间。反应管(100)可以由石英(quartz)材料形成。
提供加热部分(200)以将反应管(100)的内部加热到预定温度且可提供于反应管(100)外部。此加热部分(200)可以核心加热器(CoreHeater)、板式加热器(PlateHeater)等形状提供，且可经安置以围绕反应管(100)的整个外圆周或反应管的至少一部分。举例来说，核心加热器可以弹簧形状缠绕反应管(100)的外圆周，或可沿反应管(100)的外圆周布置成S形状。经由此加热部分(200)，反应管(100)可加热到物品(10)的机械和化学特性不改变的程度的温度，例如室温到500℃的温度。也就是说，尽管在相关技术中，物品(10)加热到600℃～1000℃的温度以进行物品(10)的氮化处理，物品(10)的机械和化学特性可能改变且进而物品(10)可能在使用中损坏。但是，由于本发明的加热部分(200)可以在将反应管(100)的温度维持于500℃或低于500℃的温度之后进行物品(10)的表面处理，物品(10)的机械和化学特性不改变。
第一电极和第二电极(300，400)经安置以在反应管(100)内部彼此间隔开。举例来说，第一电极(300)可安置于反应管(100)的内部上侧面，且第二电极(400)可安置于反应管(100)的内部下侧面。此处，第一电极和第二电极(300，400)可接触待固定于其中的反应管(100)的内壁，或可在从反应管(100)的内壁间隔开时固定。当第一电极和第二电极(300，400)在接触反应管(100)的内壁时固定时，在第一电极和第二电极(300，400)与反应管(100)的内壁之间提供绝缘体，且当经固定以从反应管(100)的内壁间隔开时，可通过使用至少一或多个从反应管(100)的内壁突出的固定构件(未示出)固定。物品(10)安置于这些第一电极和第二电极(300，400)之间。另外，第一电极和第二电极(300，400)可经施加具有彼此相对的极性的功率，例如第一电极(300)可经施加正(+)功率，且第二电极(400)可经施加负(-)功率。当然，第一电极和第二电极(300，400)中的任一个可以维持地面电位，且另一个可经施加正功率或负功率。因此，当第一电极和第二电极(300，400)经施加彼此相对的功率时，具有加速的等离子体态的反应气体离子在第一电极与第二电极(300，400)之间依序产生，且溅射现象发生于物品(10)的表面上，以使得具有等离子体态的离子吸附到物品(10)的表面上。此处，为了均一地处理物品(10)的表面，第一电极和第二电极(300，400)可配备有对应于物品(10)的长度的尺寸。但是，由于物品(10)的长度可极大，当第一电极和第二电极(300，400)配备有与其对应的长度时，第一电极和第二电极(300，400)的区域增加，且表面电阻进而增加，以使得功率可能不均一地施加到整个区域。因此，第一电极和第二电极(300，400)分别划分为多个且划分的电极可进而彼此邻接地安置。第一电极和第二电极(300，400)可通过使用导电材料以预定板形形成。举例来说，对如NH4气体的反应气体具有弱抗性的如Cu的材料不可用于第一电极和第二电极(300，400)，且可使用不锈钢或可产生辉光放电的材料。另外，可提供第一电极和第二电极(300，400)以具有多孔结构。举例来说，如图2(b)中所示，可提供以具有多孔结构，其中形成多个圆形孔洞，且如图2(a)中所示，可提供以具有多孔结构，其中形成多个矩形孔洞。另外，如图2(c)中所示，还可以提供以具有网格(mesh)结构。因此，提供第一电极和第二电极(300，400)以具有多孔结构，以使得电流密度可增加。因此，在第一电极与第二电极(300，400)之间产生的等离子体的密度可增加。
可在反应管(100)外部提供电力供应部分(500)，穿过反应管(100)的一侧，且进而连接到第一电极和第二电极(300，400)。举例来说，通过穿过提供用于覆盖反应管(100)的一侧的盖子提供连接线，且电力供应部分(500)和第一电极和第二电极(300，400)可经由连接线连接。此处，电力供应部分(500)可施加正(+)功率到第一电极(300)且施加负(-)功率到第二电极(400)。当然，通过电力供应部分(500)，第一电极和第二电极(300，400)中的任一个可配备有地电位且另一个可经施加正(+)功率或负(-)功率。
反应气体供应部分(600)可包含反应气体供应源(610)，其供应至少一或多种反应气体，和反应气体供应管(620)，其用于将来自反应气体供应源(610)的反应气体供应到反应管(100)中。反应气体供应源(610)经安置以与反应管(100)间隔开，且供应可经由氮化处理或碳化处理来处理物品(10)表面的反应气体。举例来说，反应气体可包含含氮气体，如N2或NH4，和含碳气体，如CxHy，且可还包含载体气体，如H2或Ar。另外，反应气体供应管(620)通过穿过反应管(100)，例如可提供以穿过密封的反应管(100)的一侧连接到反应气体供应源(610)。控制反应气体的供应的阀、质量流量控制器(massflowcoontroller；MFC)等可提供于反应气体供应源(610)与反应气体供应管(620)之间。提供质量流量控制器，以使得可供应恒定量的反应气体，例如可以sccm的单位提供。
排气部分(700)对反应管(100)内部排气以将反应管(100)的压力维持于预定压力。此排气部分(700)可包含：连接到形成于反应管(100)一侧的排气口(未示出)的排气管(710)；和经由排气管(710)对反应管(100)内部排气的排气装置(720)。此处，旋转泵可用作排气装置(720)且允许通过真空吸引使反应管(100)内部变为预定减压氛围，例如20mTorr的压力。
尽管未示出，用于固定物品(10)的固定装置可提供于反应管(100)中。举例来说，固定装置可通过支撑物品(10)的两端将物品(10)固定于反应管(100)内部。另外，物品(10)可在第一电极与第二电极(300，400)之间旋转。旋转装置(未示出)可提供于反应管(100)外部，且旋转装置可连接到固定装置以旋转物品(10)。由于物品(10)经旋转，有可能均一地处理物品(10)。
如上文所述，根据本发明的表面处理设备在反应管(100)中彼此相对地容纳功率，配备有第一电极和第二电极(300，400)，物品(10)介于中间，且可进而通过使用反应气体的等离子体处理物品(10)的表面。因此，有可能在比通过高温热处理的典型表面处理中低的温度下进行方法，以使得可防止物品的机械和化学特性改变。因此，有可能防止在使用中损坏物品的限制性。另外，加热部分(200)另外提供于反应管(100)外部且将反应管(100)内部加热到室温到500℃的温度，以使得反应管(100)内部的温度可比通过仅使用等离子体的表面处理的情况更均一地分布。因此，可均一地处理物品(10)的整个表面。
将参看图3和图4在下文中描述通过使用上文所提到的根据本发明的实施例的表面处理设备的用于待处理的物品的表面处理方法。图3为根据本发明的实施例的表面处理设备的过程流程图，且图4为待处理的物品的示意图。
参看图3和图4，根据本发明的实施例的表面处理方法可包含：将待处理的物品(10)引入反应管(100)中(S110)；调节反应管(100)内部的压力和温度以维持预定反应氛围(S120)；以及将反应气体供应到反应管(100)中和将电力供应到第一电极和第二电极(200，300)来产生等离子体以及处理物品(10)的表面(S130)。
首先，将物品(10)引入到反应管(100)中(8110)。此处，物品(10)可以由例如作为基本元素的铁(Fe)和包含铬(Cr)、钼(Mo)、碳(C)、硅(Si)、镍(Ni)、钨(W)、钒(V)或铌(Nb)的至少任一种元素形成。举例来说，物品(10)可以由铁(Fe)和铬(Cr)的合金形成。另外，如图4(a)中所示，物品(10)可以具有例如4mm～10mm的直径、1m～4m的长度和0.5～1.0mm的厚度的管形状形成。此物品(10)可提供反应管(100)内部的第一电极与第二电极(300，400)之间，且物品(10)的两端可通过固定装置(未示出)固定。当然，物品(10)可由除金属以外的陶瓷等形成且可为具有各种形状和尺寸的物品。另外，物品(10)可还包含具有预定粒度的粉末。
随后，在物品(10)固定于反应管(100)中之后，将反应管(100)内部调节到预定温度和压力(S120)。也就是说，反应管(100)内部可通过使用加热部分(200)加热到预定温度。此处，反应管(100)经加热以使得可维持物品(10)的机械和化学特性不改变的程度的温度，例如室温到500℃的温度。也就是说，尽管在相关技术中，物品(10)加热到600℃～1000℃的温度以进行物品(10)的表面处理。因此，物品(10)的机械和化学特性可改变且因此当物品(10)为用于核燃料的涂层管时，管可在核发电期间损坏。但是，由于本发明可通过使用加热部分(200)在将反应管(100)的温度维持于室温到500℃之后进行物品(10)的表面处理，物品(10)的机械和化学特性不改变。另外，反应管(100)内部通过使用加热部分(200)加热到室温到500℃的温度，以使得反应管(100)内部的温度可比通过仅使用等离子体的表面处理的情况更均一地分布。因此，可均一地处理物品(10)的整个表面。另外，反应管(100)加热到预定温度且与加热到预定温度同时或在其之前或在其之后通过使用排气部分(700)将反应管(100)排气到预定压力。此处，反应管(100)可经排气以维持例如20mTorr的压力。
随后，反应气体供应至反应管(100)中，且将预定功率施加至第一电极和第二电极(300，400)来产生反应气体的等离子体，以使得物品(10)的表面经处理(8130)。如N2、NH4或CxHy气体的各种气体可根据氮化处理、碳化处理等用作反应气体，且H2和Ar气体可用作转移气体。另外，功率通过使用电力供应部分(500)施加到第一电极和第二电极(300，400)，以使得具有经加速等离子体态的离子产生于第一电极与第二电极(300，400)之间，且溅射现象发生于物品(10)表面上，以使得表面通过吸附等离子体态离子处理。此将更详细地描述如下。当恒定量包含氢气、氮气或氩气的反应气体供应到反应管(100)中且功率施加到第一电极和第二电极(300，400)时，辉光放电产生于第一电极与第二电极(300，400)之间。也就是说，当例如100V～1000V的直流电压经由电力供应部分(500)施加时，辉光放电产生于反应管(100)中。此放电称为辉光放电，且此时的电流密度为几mA/cm2。反应气体例如通过与从第二电极(400)发射的电子碰撞离子化，且产生自反应气体的离子由于快速阴极压降现象而以高速接近待离子化的物品(10)表面且与物品(10)的表面碰撞。离子与物品(10)的表面碰撞的动能转化成热能且物品(10)的温度进而增加。同时，存在于物品(10)的表面上的如Fe、C或O的元素的能态增加且其反应性增加。在此状况下，来自反应气体的离子直接吸附到表面且形成如图4(b)中所说明的表面处理层(11)。此处，具有几nm到几十nm的厚度的表面处理层(11)根据表面处理时间形成于物品(10)的外部部分上。本发明可不仅在物品(10)外部并且在物品(10)内部形成表面处理层(11)。因此，表面处理层(11)至少形成于物品(10)的外部部分上，以使得可实现高度稳定物品。当表面处理通过使用等离子体进行时，离子溅射可根据物品(10)的形状局部产生，其进而难以达成均一温度，且因此当处理极大量时，可能发生物品(10)的表面处理不均一的现象。但是，本发明在反应管(100)外部单独地配备有加热部分(200)以允许反应管(100)内部的温度均一，且表面处理时间可进而减少。因此，具有各种形状的物品(10)可经均一处理，且可进行均一表面处理。
图5为根据本发明的不锈钢的氮化表面处理之后的SEM(scanningelectronmicroscope，扫描电子显微镜)照片，且图6显示说明根据图5的本发明的不锈钢的氮化表面处理之后的氮(N)组分分布的EDS(EnergyDispersiveSpectroscopy，能量色散谱)的分析结果。尽管难以自图5的SEM照片确保是否进行氮化处理，可确保氮均一地分布，因为如图6中所示的以亮色示出的点(point)通过映射显示氮(N)的存在。
根据上文所提到的本发明的实施例的表面处理设备可减少以高速旋转的排气装置(720)的使用寿命或可在物品(10)为粉末时由于粉末排放到排气部分(700)而引起排气装置的损坏。因此，根据本发明的另一实施例的不允许粉末排放到排气装置(720)的表面处理设备说明于图7中。
图7为说明根据本发明的另一实施例的表面处理设备的截面图，且图8为等离子体处理部分的示意图。
参看图7，根据本发明的另一实施例的表面处理设备可包含：反应管(100)，其中提供有预定空间；安置于反应管(100)外部的加热部分(200)，用于将反应管(100)加热到预定温度；第一电极和第二电极(350，450)，其经安置以在反应管(100)内部彼此间隔开且在其间提供有预定空间以容纳待处理的物品和处理等离子体；电力供应部分(500)，其用于将电力供应到第一电极和第二电极(350，450)；反应气体供应部分(600)，其用于将反应气体供应到反应管(100)中；以及排气部分(700)，其用于对反应管(100)内部排气。另外，还包含：绝缘板(800)，其密封且绝缘第一电极和第二电极(350，450)，使得等离子体处理空间提供于其之间；和旋转部分(900)，其用于旋转第一电极和第二电极(350，450)。也就是说，在根据本发明的另一实施例的表面处理设备中，反应管(100)通过使用加热部分(200)和排气部分(700)维持预定温度和压力，且如粉末的物品(20)的表面可通过在反应管(100)内部的第一电极与第二电极(350，450)之间，也就是说，在等离子体处理区域中使用等离子体而处理。此处，第一电极与第二电极(350，450)之间的等离子体处理区域可维持于反应管(100)的温度和压力下。
反应管(100)可以中空管类型(TubeType)形成。也就是说，反应管(100)可以圆形管形状形成。当然，反应管(100)也可以六面体或多面体形状形成，且可进而在其中提供根据外部形状的空间。另外，反应管(100)可具有一个闭合侧和具有盖子以打开/闭合反应管(100)的另一侧。也就是说，反应管(100)可沿纵长方向在其至少一侧上配备有盖子。在反应管(100)内部提供第一电极和第二电极(350，450)。
提供加热部分(200)以将反应管(100)内部加热到预定温度且可提供于反应管(100)外部。此加热部分(200)可以核心加热器(CoreHeater)、板式加热器(PlateHeater)等形状提供，且可经安置以围绕反应管(100)的整个外圆周或至少一部分。反应管(100)可通过加热部分(200)加热到例如室温到500℃的温度。
以其中具有预定空间的大致圆柱形形状提供第一电极(350)。另外，如图8中所示，可提供第二电极(450)以沿纵长方向穿过第一电极(350)的中心部分。此处，第二电极(450)可以圆形或多面杆(bar)形状提供。也就是说，第二电极(450)可沿纵长方向提供于反应管(100)内部，且第一电极(350)可以大致圆形形状提供以与第二电极(450)间隔开且围绕第二电极(450)。另外，可提供长于第一电极(350)的第二电极(450)。这些第一电极和第二电极(350，450)可由导电材料形成以使得可自电力供应部分(500)施加电力。举例来说，能够产生辉光放电的不锈钢系列或材料可用作第一电极和第二电极(350，450)。另外，绝缘板(800)提供于第一电极(350)与第二电极(450)之间。此处，绝缘板(800)可以大致环(ring)形提供以使得第二电极(450)可穿过以暴露于绝缘板(800)外部。由于绝缘板(800)如此提供，预定空间提供于第一电极和第二电极(350，450)与绝缘板(800)之间，且物品(20)容纳于空间中以进行使用等离子体的表面处理。也就是说，提供等离子体处理区域，其中物品(20)的表面通过第一电极和第二电极(350，450)与绝缘板(800)之间的等离子体处理。绝缘板(800)中的至少任一个可提供为打开/闭合的。也就是说，绝缘板(800)中的任一个可打开，接着引入如粉末的物品(20)，且接着可闭合绝缘板(800)。当然，第一电极(350)的至少一个区域形成为可打开/可闭合的，以使得物品(20)可在打开所述区域之后引入且所述区域可接着闭合。另外，至少一个孔洞(810)可形成于绝缘板(800)中。也就是说，多个具有预定尺寸的孔洞(810)可形成于绝缘板(800)中以使得第一电极与第二电极(350，450)之间的空间可维持于与反应管(100)相同的温度和压力下且可供应反应气体。另外，多个孔洞(810)可以如粉末的物品(20)可不穿过孔洞到达外部之尺寸形成。因此，绝缘板可提供为多个孔洞(810)的多孔结构，其中多个孔洞(810)以小于粉末的尺寸形成，且还可以具有小于粉末的网格(mesh)的网格结构形成。但是，多个孔洞(810)可不仅形成于绝缘板(800)中，并且提供于第一电极(350)中。因此，反应气体供应到第一电极与第二电极(350，450)之间的空间，且可在第一电极与第二电极(350，450)之间维持与反应管(100)中相同的温度和压力，同时第一电极与第二电极(350，450)之间的如粉末的物品(20)不排放到外部。另外，具有彼此相对的极性的功率可自电力供应部分(500)供应以使得可在第一电极与第二电极(350，450)之间产生等离子体。举例来说，正(+)功率可施加到第一电极(350)，且负(-)功率可施加到第二电极(450)。相反，正(+)功率还可以施加到第一电极(350)，且负(-)功率还可以施加到第二电极(450)。当然，第一电极和第二电极(350，450)中的任一个可以维持地电位，且另一个可经施加正功率或负功率。因此，当第一电极和第二电极(350，450)经施加彼此相对的功率时，具有经加速等离子体态的反应气体离子在第一电极与第二电极(350，450)之间依序产生，且溅射现象发生于物品(20)的表面上，以使得具有等离子体态的离子吸附到物品(20)的表面上。另外，第一电极和第二电极(350，450)可沿一个方向旋转。举例来说，第二电极(450)可连接到安置于反应管(100)外部的旋转部分(900)以进而沿至少一个方向旋转。随着第二电极(450)经旋转，经由绝缘板(800)连接到第二电极(450)的第一电极(350)也可旋转，且因此，在其间容纳的粉末可充分混合且通过等离子体处理。为了另外促进粉末的粉碎和不同类别的粉末的混合，在第一电极与第二电极(350，450)之间输入球(未示出)以使得可进行球磨。
可在反应管(100)外部提供电力供应部分(500)，穿过反应管(100)的一侧，且进而连接到第一电极和第二电极(350，450)。举例来说，通过穿过提供用于覆盖反应管(100)的一侧的盖子提供连接线，且电力供应部分(500)和第一电极和第二电极(350，450)可经由连接线连接。此处，电力供应部分(500)可将正(+)功率施加到第一电极和第二电极(350，450)中的任一个且可将负(-)功率施加到另一个。当然，电力供应部分(500)也可将地电位施加到第一电极和第二电极(350，450)中的任一个，且也可将正(+)功率施加到另一个。
反应气体供应部分(600)可包含反应气体供应源(610)，其供应至少一或多种反应气体，和反应气体供应管(620)，其用于将来自反应气体供应源(610)的反应气体供应到反应管(100)中。反应气体供应源(610)经安置以与反应管(100)间隔开，且供应可经由氮化处理或碳化处理来处理物品(20)表面的反应气体。举例来说，反应气体可包含N2或NH4或CxHy且可还包含转移气体，如H2或Ar。也就是说，可供应含氮气体以用于物品(20)的氮化处理，且可供应含碳气体以用于物品(20)的碳化处理。另外，不仅可供应用于氮化或碳化处理的反应气体，并且可供应能够用金属涂布物品(20)的反应气体。举例来说，可供应金属气体以用金属涂布陶瓷粉末的表面。可在反应气体供应源(610)与反应气体供应管(620)之间提供阀、质量流量控制器(massflowcontroller；MFC)等。因此，尽管反应气体自反应气体供应部分(600)供应到反应管(100)中，由于多个孔洞(810)形成于绝缘板(800)中，反应气体可供应到等离子体处理区域，也就是说，第一电极与第二电极(350，450)之间。
排气部分(700)对反应管(100)内部排气以将反应管(10)的压力维持于预定压力。此排气部分(700)可包含：连接到形成于反应管(100)一侧的排气口(未示出)的排气管(710)；和经由排气管(710)对反应管(100)内部排气的排气装置(720)。因此，反应管(100)通过排气部分(700)维持于预定压力。由于多个孔洞(810)形成于绝缘部分(800)中，等离子体处理区域，也就是说，第一电极与第二电极(350，450)之间还可维持于与反应管(100)相同的压力下。
旋转部分(900)可提供于反应管(100)外部且可经由反应管(100)的一个侧表面连接到第二电极(450)。也就是说，旋转部分(900)可包含经由反应管(100)的一侧连接到第二电极(450)的旋转管(910)，和连接到旋转管(910)以使旋转管(910)旋转的旋转构件(920)。旋转电机等可用作旋转构件(920)。旋转构件(920)的扭矩被传输到旋转管(910)，且第一电极和第二电极(350，450)可通过旋转管(910)的旋转而旋转。
尽管未示出，不仅如粉末的物品(20)，并且具有各种形状的物品，包含具有杆状的物品(10)，如图1中所说明的用于核燃料的涂层管可提供于第一电极与第二电极(350，450)之间。因此，用于固定此物品的固定装置(未示出)可提供于第一电极与第二电极(350，450)之间。可提供固定装置以自第一电极(350)向下突出，且还可提供以自第二电极(450)向上突出。举例来说，固定装置可提供于第一电极(350)下方以支撑物品(10)的两端，且可将物品(10)固定于第一电极与第二电极(350，450)之间。此固定装置可在多个区域以多个提供，且如用于核燃料的涂层管的多个物品的表面可经处理。另外，支撑装置(未示出)可提供于反应管(100)内部以支撑反应管内部的第一电极与第二电极(350，450)。支撑装置可提供于反应管(100)的内部上侧面或反应管(100)的内部下侧面。另外，支撑装置可提供于反应管(100)的内侧表面。也就是说，提供于反应管(100)的内侧表面的支撑装置可连接到第二电极(450)的一端。
如上文所述，根据本发明的另一实施例的表面处理设备以圆柱形形状提供于反应管(100)内部，且可包含其中安置有物品的第一电极(350)，和与第一电极(350)绝缘的第二电极(450)。也就是说，物品(20)安置于第一电极(350)内部，等离子体产生于第一电极(350)内部以处理物品(20)的表面。因此，有可能在比通过高温热处理的典型表面处理低的温度下进行方法，以使得可防止物品(20)的机械和化学特性改变。因此，有可能防止在使用中损坏物品的限制性。另外，加热部分(200)另外提供于反应管(100)外部且将反应管(100)内部加热到室温到500℃的温度，以使得反应管(100)内部的温度可比通过仅使用等离子体的表面处理的情况更均一地分布。因此，可均一地处理物品的整个表面。另外，由于如粉末的物品(20)维持于第一电极(350)内部且不排放到反应管(100)外部，可防止排气部分(700)的失效发生。此外，用于球磨的球连同粉末引入到第一电极(350)中，以使得可另外促进粉末的粉碎和粉末的混合，且可防止表面处理期间的粉末凝固的现象。因此，可在粉末尺寸维持均一时进行有效表面处理。
尽管本发明的技术想法已关于上述实施例特定地描述，但应注意前述实施例仅经提供用于说明而不限制本发明。可提供各种实施例以允许所属领域的技术人员理解本发明的范围，但本发明不限于此。

Claims (15)

1.一种表面处理设备，包括：
反应管，其中提供有反应空间；
加热部分，安置于所述反应管的外部，用于将所述反应管加热到预定温度；
第一电极和第二电极，其提供于所述反应管的内部以彼此面对以在其间提供至少一或多种待处理的物品；
电力供应部分，其用于将电力供应到所述第一电极和所述第二电极；以及
反应气体供应部分，其用于将反应气体供应到所述反应管中。
2.根据权利要求1所述的表面处理设备，其中所述加热部分将所述反应管加热到室温到500℃的温度。
3.根据权利要求1或2所述的表面处理设备，其中所述第一电极和所述第二电极以多孔结构形成。
4.根据权利要求3所述的表面处理设备，还包括用于固定所述至少一或多种待处理的物品的固定装置和连接到所述固定装置以旋转所述至少一或多种待处理的物品的旋转装置。
5.一种表面处理设备，包括：
反应管，其中提供有反应空间；
加热部分，安置于所述反应管的外部，用于将所述反应管加热到预定温度；
第一电极和第二电极，其提供于所述反应管的内部以使得任一个围绕另一个；
绝缘板，其安置于所述第一电极与所述第二电极之间以绝缘且提供空间；
电力供应部分，其用于将电力供应到所述第一电极和所述第二电极；以及
气体供应部分，其用于将反应气体供应到所述反应管中，
其中待处理的物品容纳于所述第一电极、所述第二电极以及所述绝缘板中以使得其表面经处理。
6.根据权利要求5所述的表面处理设备，其中所述待处理的物品包括粉末。
7.根据权利要求6所述的表面处理设备，其中所述第一电极以圆柱形状提供，且提供所述第二电极以穿过所述第一电极。
8.根据权利要求7所述的表面处理设备，还包括至少形成于所述绝缘板上且具有小于所述粉末的尺寸的多个孔洞。
9.根据权利要求8所述的表面处理设备，还包括用于旋转所述第一电极和所述第二电极的旋转部分。
10.一种表面处理方法，包括：
将至少一或多种待处理的物品引入到其中配备有第一电极和第二电极且其外配备有加热部分的反应管中；
调节所述反应管内部的压力和温度；以及
通过经由将反应气体供应到所述反应管中和将电力供应到所述第一电极和所述第二电极产生等离子体来处理所述至少一或多种待处理的物品的表面。
11.根据权利要求10所述的表面处理方法，其中所述第一电极和所述第二电极经安置以彼此间隔开预定距离，同时彼此面对，且所述至少一或多种待处理的物品安置于所述第一电极与所述第二电极之间。
12.根据权利要求10所述的表面处理方法，其中所述第一电极以圆柱形状提供，提供所述第二电极以穿过所述第一电极，且所述至少一或多种待处理的物品安置于所述第一电极与所述第二电极之间。
13.根据权利要求12所述的表面处理方法，其中配备有多个孔洞的绝缘板提供于所述第一电极与所述第二电极之间以使得所述第一电极与所述第二电极之间的温度和压力维持于与所述反应管相同的温度和压力下。
14.根据权利要求13所述的表面处理方法，其中所述第一电极和所述第二电极沿至少一个方向旋转。
15.根据权利要求11或12所述的表面处理方法，其中所述至少一或多种待处理的物品的外表面和内表面经处理。
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