CN110846640A - 电浆镀膜装置 - Google Patents
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Abstract
一种电浆镀膜装置。此电浆镀膜装置包含常压电浆产生器以及至少一进料治具。常压电浆产生器包含管状电极以及旋转喷嘴。旋转喷嘴设于管状电极的底部。旋转喷嘴具有电浆喷口以及外侧面，且外侧面的下部的外径由管状电极的底部往电浆喷口的方向渐缩。进料治具设于旋转喷嘴的外侧面的外围。进料治具包含至少一前驱物喷口。进料治具配置以经由前驱物喷口朝旋转喷嘴的外侧面的下部喷射镀膜前驱物。电浆喷口喷出电浆时会在电浆喷口附近形成低压区，镀膜前驱物被低压区吸引而顺着旋转喷嘴的外侧面的下部流至电浆喷口前来与电浆反应。借此，可解决旋转喷嘴及管状电极内部的镀膜原料污染问题，且可提升电浆的稳定度、镀膜作业的效率，进而可提高镀膜品质。
Description
技术领域
本发明是有关于一种电浆装置，且特别是有关于一种电浆镀膜装置。
背景技术
大气电浆的应用非常广泛，其可应用在工件的表面处理、表面改质、以及镀膜上。特别是大气电浆中的喷射式电浆(plasma jet)。由于喷射式电浆的电浆密度高，且处理效果好、处理成本低，因此目前喷射式电浆已有很多的工业应用。
随着大气电浆技术的蓬勃发展，现已开发出旋转式的大气电浆设备，来增加大气电浆的处理面积、与降低被处理工件的温度，借以大幅提升大气电浆的处理速度，并提高大气电浆对工件材料的适用范围。
然而，目前市售的旋转式大气电浆设备只能使用空气、氮气等氧化性气体，若是要利用旋转式大气电浆设备来进行沉积或镀膜时便产生下列数个问题。首先，利用旋转式大气电浆设备来进行沉积或镀膜时，需提供沉积或镀膜的原料，但沉积或镀膜原料若跟着空气或氮气等工作气体一起进入电浆设备的内部时，容易在电浆设备的内部产生反应，而沉积或镀覆在电浆设备内，如此会造成电浆装置所产生的电浆不稳，也可能使电浆与沉积或镀膜原料提早反应而在电浆设备中就产生电浆聚合粉末，进而影响电浆镀膜的效率与品质。其次，为了改善前述问题，一些大气电浆技术是在电浆喷出口附近才加入沉积或镀膜原料。虽然这样的调整虽可确实解决此问题，但也因此使得大气电浆设备的喷嘴的旋转无法顺利运行，而使电浆处理面积受到局限。
发明内容
因此，本发明的一目的就是在提供一种电浆镀膜装置，其进料治具设于旋转喷嘴的外围，借此不仅可提供旋转电浆来进行大面积镀膜，并可降低被处理工件在镀膜时的温度，更可解决旋转喷嘴及其上的管状电极内部的镀膜原料污染问题，而可提升电浆的稳定度，进而可有效率地进行镀膜作业，提高镀膜品质。
根据本发明的上述目的，提出一种电浆镀膜装置。此电浆镀膜装置包含常压电浆产生器以及至少一进料治具。常压电浆产生器配置以产生电浆。常压电浆产生器包含管状电极以及旋转喷嘴。旋转喷嘴设于管状电极的底部。旋转喷嘴配置以在旋转状态下喷射电浆。旋转喷嘴具有电浆喷口以及外侧面，且外侧面的下部的外径由管状电极的底部往电浆喷口的方向渐缩。至少一进料治具设于旋转喷嘴的外侧面的外围，其中此至少一进料治具包含至少一前驱物喷口。此至少一进料治具配置以经由至少一前驱物喷口朝旋转喷嘴的外侧面的下部喷射镀膜前驱物。电浆喷口喷出电浆时会在电浆喷口附近形成低压区，镀膜前驱物被低压区吸引而顺着旋转喷嘴的外侧面的下部流至电浆喷口前来与电浆反应。
依据本发明的一实施例，上述的至少一进料治具的至少一前驱物喷口正对旋转喷嘴的外侧面的下部。
依据本发明的一实施例，上述的至少一进料治具包含环状接合部以及环状延伸部。环状接合部围设于管状电极及/或旋转喷嘴外，其中环状接合部并未与旋转喷嘴接触。环状延伸部自环状接合部的底部向下延伸，其中至少一前驱物喷口设于环状延伸部中。
依据本发明的一实施例，上述的环状延伸部具有环状流道，此环状流道与至少一前驱物喷口连通。
依据本发明的一实施例，上述的环状延伸部的底面高于旋转喷嘴的电浆喷口，且环状延伸部的底面与旋转喷嘴的电浆喷口的高度差等于或小于约2厘米。
依据本发明的一实施例，上述的环状延伸部的底面低于旋转喷嘴的电浆喷口，且环状延伸部的底面与旋转喷嘴的电浆喷口的高度差小于约1厘米。
依据本发明的一实施例，上述的旋转喷嘴的外侧面的下部为斜面。
依据本发明的一实施例，上述的斜面的一侧边为电浆喷口的外缘。
依据本发明的一实施例，上述的旋转喷嘴的外侧面的下部为弧面。
依据本发明的一实施例，上述的至少一进料治具固定于管状电极上，且至少一进料治具不转动。
依据本发明的一实施例，上述的管状电极包含互相连接的上部与下部，旋转喷嘴固定于管状电极的下部，且管状电极的下部与旋转喷嘴一起旋转。
依据本发明的一实施例，上述的至少一进料治具包含多个进料治具，这些进料治具围设于管状电极及/或旋转喷嘴外，且这些进料治具并未与旋转喷嘴接触。
依据本发明的一实施例，上述的至少一前驱物喷口包含多个前驱物喷口分别位于这些进料治具的底面，且每个前驱物喷口高于旋转喷嘴的电浆喷口，每个前驱物喷口与旋转喷嘴的电浆喷口的高度差等于或小于约2厘米。
依据本发明的一实施例，上述的至少一前驱物喷口包含多个前驱物喷口分别位于这些进料治具的底面，且每个前驱物喷口低于旋转喷嘴的电浆喷口，每个前驱物喷口与旋转喷嘴的电浆喷口的高度差小于1约厘米。
依据本发明的一实施例，上述的镀膜前驱物为气体、雾气滴、液体或粉末。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1是绘示依照本发明的一实施方式的一种电浆镀膜装置的示意图；
图2是绘示依照本发明的一实施方式的一种电浆镀膜装置的示意图；以及图3是绘示依照本发明的一实施方式的一种电浆镀膜装置的示意图。
具体实施方式
请参照图1，其是绘示依照本发明的一实施方式的一种电浆镀膜装置的示意图。电浆镀膜装置100是利用电浆112与镀膜前驱物160的反应来于工件基材180的表面182上镀膜。电浆镀膜装置100主要可包含常压电浆产生器110以及至少一进料治具150。常压电浆产生器110是配置以产生电浆112，而进料治具150则是配置以提供镀膜前驱物160给常压电浆产生器110。
在一些实施例中，常压电浆产生器110主要包含管状电极120与旋转喷嘴130。管状电极120具有腔室122。常压电浆产生器110的电浆112可在管状电极120的腔室122内产生。在一些示范例子中，如图1所示，常压电浆产生器110更可包含棒状电极140，其中棒状电极140设于管状电极120的腔室122内。在这样的例子中，管状电极120又可称为外电极，而棒状电极140可称为内电极。电源170的二极分别电性连接管状电极120与棒状电极140，借以使管状电极120与棒状电极140之间产生电位差。用以产生电浆的工作气体可导入管状电极120的腔室122中。
在另一些示范例子中，除了管状电极120外，常压电浆产生器100更包含另一管状电极，此另一管状电极设于管状电极120的上方，且此另一管状电极的腔室与管状电极120的腔室122连通。电源170的二极分别电性连接管状电极120与此另一管状电极。用以产生电浆的工作气体可导入管状电极120的腔室122中。
旋转喷嘴130设于管状电极120的底部124，且旋转喷嘴130与棒状电极140相对。旋转喷嘴130配置以在旋转状态下喷射在管状电极120的腔室122内所产生的电浆112。旋转喷嘴130可以管状电极120的中心轴126为旋转中心旋转。旋转喷嘴130具有外侧面132与底面134，其中旋转喷嘴130的外侧面132可自管状电极120的底部124延伸至旋转喷嘴130的底面134，而与管状电极120的底部124及旋转喷嘴130的底面134接合。旋转喷嘴130可例如具有一电浆喷口136，其中此电浆喷口136位于旋转喷嘴130的底面134。电浆112可被旋转喷嘴130以旋转方式喷出电浆喷口136。电浆112气流从旋转喷嘴130的电浆喷口136喷出时，可在电浆喷口136附近形成低压区。旋转喷嘴130的外侧面132的外径可自管状电极120的底部124往电浆喷口136渐缩。在一些示范例子中，旋转喷嘴130的外侧面132包含下部132b，此下部132b与电浆喷口136邻接，且下部132b的外径可自下部132b的顶端往电浆喷口136渐缩。在图1所示的例子中，旋转喷嘴130的外侧面132的下部132b为弧面。旋转喷嘴130的外侧面132的下部132b可较佳可例如具有流线形轮廓。
进料治具150设于旋转喷嘴130的外侧面132的外围。进料治具150的一部分可位于管状电极120的外围。此进料治具150包含至少一前驱物喷口152。在一些示范例子中，进料治具150的前驱物喷口152可正对旋转喷嘴130的外侧面132的下部132b。进料治具150配置以经由前驱物喷口152朝旋转喷嘴130的外侧面132的下部132b喷射镀膜前驱物160，借以使镀膜前驱物160沿着旋转喷嘴130的外侧面132的下部132b流至电浆喷口136前，而与电浆喷口136所喷出的电浆112混合并反应。进料治具150与前驱物来源管线连接。镀膜前驱物160可为气体、雾气滴、液体或粉末。
在一些例子中，进料治具150不转动。进料治具150可例如固定于管状电极120上。在一些示范例子中，管状电极120可包含上部120a与下部120b，其中上部120a与下部120b互相连接，且下部120b可转动地接合于上部120a的底端。管状电极120的下部120b可以管状电极120的中心轴126为旋转中心旋转。进料治具150可固定于管状电极120的上部120a，旋转喷嘴130则可固定在管状电极120的下部120b的底部。在一些示范例子中，管状电极120的下部120b与旋转喷嘴130一起旋转，而管状电极120的上部120a则不转动。
旋转喷嘴130以旋转方式喷出电浆112，借此所喷出的电浆112也会旋转，因此可扩展电浆112进行镀膜作业时的镀膜面积，而可进行大面积的镀膜，减少镀膜时间，提升产能，并可降低被镀膜的工件基材180在镀膜时的温度，而可使得工件基材180的材料选择更为多元。此外，旋转喷嘴130喷出高速流动的电浆112时，会在电浆喷口136附近形成低压区。此低压区可对镀膜前驱物160产生吸引力。当进料治具150朝旋转喷嘴130的外侧面132的下部132b喷射镀膜前驱物160时，利用电浆喷口136附近的低压区对镀膜前驱物160的吸引，并利用旋转喷嘴130的外侧面132的下部132b的外径朝电浆喷口136渐缩的设计来导引镀膜前驱物160。因此，镀膜前驱物160可沿着旋转喷嘴130的外侧面132的下部132b流动至电浆喷口136前，而与电浆喷口136旋转喷出的电浆112瞬间混合反应，进而可在工件基材180的表面182上顺利形成镀膜184。故，常压电浆镀膜装置100的应用不仅可有效改善镀膜前驱物160散逸于大气中而造成浪费与污染的问题，更可在极短时间内提高镀膜前驱物160与电浆112混合的均匀度，而可避免镀膜前驱物160与电浆112过度反应的问题，进而可提升镀膜184的品质。
在图1所示的实施例中，此电浆镀膜装置100包含单一个进料治具150。此进料治具150是一环状进料治具。在一些例子中，进料治具150包含环状接合部154以及环状延伸部156。常压电浆产生器110穿设于环状接合部154中，而环状接合部154可环设于旋转喷嘴130及/或管状电极120外。举例而言，环状接合部154环设于管状电极120与旋转喷嘴130之外。环状接合部154并没有和旋转喷嘴130接触。环状延伸部156自环状接合部154的底部154b向下延伸。举例而言，环状延伸部156自环状接合部154的底部154b的外周缘向下延伸。常压电浆产生器110穿设于环状延伸部156中，而环状延伸部156可环设于旋转喷嘴130及/或管状电极120外。举例而言，环状延伸部156是环设于旋转喷嘴130外。环状延伸部156与旋转喷嘴130之间相隔一段距离，而可在环状延伸部156与旋转喷嘴130之间形成一环状通道158。
前驱物喷口152设置在环状延伸部156中。在一些实施例中，环状延伸部156具有环状流道156c，且进料治具150具有单一个前驱物喷口152，其中此前驱物喷口152为环状并与环状流道156c连通。在一些示范例子中，前驱物喷口152与旋转喷嘴130相对，以利朝旋转喷嘴130的外侧面132喷射镀膜前驱物160。镀膜前驱物160自进料治具150的前驱物喷口152中喷向旋转喷嘴130的外侧面132后，可先被局限在环状延伸部156与旋转喷嘴130之间的环状通道158内，再顺着旋转喷嘴130的外侧面132流动到电浆喷口136前。在一些例子中，如图1所示，环状延伸部156的底面156b高于旋转喷嘴130的电浆喷口136，且环状延伸部156的底面156b与旋转喷嘴130的电浆喷口136之间的高度差H可例如等于或小于约2厘米。在另一些例子中，环状延伸部156的底面156b低于旋转喷嘴130的电浆喷口136，且环状延伸部156的底面156b与旋转喷嘴130的电浆喷口136之间的高度差H小于约1厘米。
在另一些实施例中，进料治具150的环状延伸部156具有环状流道156c，且进料治具150具有多个前驱物喷口152。这些前驱物喷口152与环状流道156c连通，且这些前驱物喷口152与旋转喷嘴130相对。这些前驱物喷口152环设于旋转喷嘴130外，且这些前驱物喷口152之间可具有相同间距、或不同间距。在一些特定例子中，进料治具150的环状延伸部156并未具有环状流道，且前驱物喷口152彼此分隔而独立地朝旋转喷嘴130喷射镀膜前驱物160。
请参照图2，其是绘示依照本发明的一实施方式的一种电浆镀膜装置的示意图。本实施方式的电浆镀膜装置100a的架构大致与上述实施方式的电浆镀膜装置100的架构相同，二者之间的差异在于，电浆镀膜装置100a的旋转喷嘴130a与电浆镀膜装置100的旋转喷嘴130的结构不同。
在电浆镀膜装置100a中，旋转喷嘴130a的外侧面132a的下部132b’为斜面，即为斜平面，而非弧面。在一些示范例子中，旋转喷嘴130a的外侧面132a的下部132b’的一侧边138，也就是斜面的一侧边，为电浆喷口136的外缘。因此，旋转喷嘴130a的外侧面132a的下部132b’一直倾斜延伸至电浆喷口136。
请参照图3，其是绘示依照本发明的一实施方式的一种电浆镀膜装置的示意图。本实施方式的电浆镀膜装置100b的架构大致与上述实施方式的电浆镀膜装置100的架构相同，二者之间的差异在于，电浆镀膜装置100b包含多个进料治具150a，且这些进料治具150a的结构与电浆镀膜装置100的进料治具150的结构不同。
在电浆镀膜装置100b中，这些进料治具150a围设于管状电极120及/或旋转喷嘴130外。举例而言，这些进料治具150a围设于旋转喷嘴130的外侧面132外。这些进料治具150a并没有与旋转喷嘴130接触，且这些进料治具150a可不转动。每个进料治具150a均包含至少一前驱物喷口152a，前驱物喷口152位于进料治具150a的底面。在一些示范例子中，这些进料治具150a的前驱物喷口152a均可正对旋转喷嘴130的外侧面132的下部132b。
在一些例子中，每个进料治具150a的前驱物喷口152a高于旋转喷嘴130的电浆喷口136，且每个前驱物喷口152a与旋转喷嘴130的电浆喷口136之间的高度差h可等于或小于约2厘米。在一些特定例子中，每个进料治具150a的前驱物喷口152a低于旋转喷嘴130的电浆喷口136，且每个前驱物喷口152a与旋转喷嘴130的电浆喷口136之间的高度差h可小于约1厘米。
由上述的实施方式可知，本发明的一优点就是因为本发明的电浆镀膜装置的进料治具设于邻设于旋转喷嘴的外围，借此不仅可提供旋转电浆来进行大面积镀膜，并可降低被处理工件在镀膜时的温度，更可解决旋转喷嘴及其上的管状电极内部的镀膜原料污染问题，而可提升电浆的稳定度，进而可有效率地进行镀膜作业，提高镀膜品质。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何在此技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (15)
1.一种电浆镀膜装置，其特征在于，该电浆镀膜装置包含：
一常压电浆产生器，配置以产生一电浆，其中该常压电浆产生器包含：一管状电极；以及一旋转喷嘴，设于该管状电极的一底部，其中该旋转喷嘴配置以在一旋转状态下喷射该电浆，该旋转喷嘴具有一电浆喷口以及一外侧面，且该外侧面的一下部的一外径由该管状电极的该底部往该电浆喷口的方向渐缩；以及
至少一进料治具，设于该旋转喷嘴的该外侧面的外围，其中该至少一进料治具包含至少一前驱物喷口，该至少一进料治具配置以经由该至少一前驱物喷口朝该旋转喷嘴的该外侧面的该下部喷射一镀膜前驱物，
其中该电浆喷口喷出该电浆时会在该电浆喷口附近形成一低压区，该镀膜前驱物被该低压区吸引而顺着该旋转喷嘴的该外侧面的该下部流至该电浆喷口前来与该电浆反应。
2.根据权利要求1所述的电浆镀膜装置，其特征在于，该至少一进料治具的该至少一前驱物喷口正对该旋转喷嘴的该外侧面的该下部。
3.根据权利要求1所述的电浆镀膜装置，其特征在于，该至少一进料治具包含：
一环状接合部，围设于该管状电极及/或该旋转喷嘴外，其中该环状接合部并未与该旋转喷嘴接触；以及
一环状延伸部，自该环状接合部的一底部向下延伸，其中该至少一前驱物喷口设于该环状延伸部中。
4.根据权利要求3所述的电浆镀膜装置，其特征在于，该环状延伸部具有一环状流道，该环状流道与该至少一前驱物喷口连通。
5.根据权利要求3所述的电浆镀膜装置，其特征在于，该环状延伸部的一底面高于该旋转喷嘴的该电浆喷口，且该环状延伸部的该底面与该旋转喷嘴的该电浆喷口的一高度差等于或小于2厘米。
6.根据权利要求3所述的电浆镀膜装置，其特征在于，该环状延伸部的一底面低于该旋转喷嘴的该电浆喷口，且该环状延伸部的该底面与该旋转喷嘴的该电浆喷口的一高度差小于1厘米。
7.根据权利要求1所述的电浆镀膜装置，其特征在于，该旋转喷嘴的该外侧面的该下部为一斜面。
8.根据权利要求7所述的电浆镀膜装置，其特征在于，该斜面的一侧边为该电浆喷口的一外缘。
9.根据权利要求1所述的电浆镀膜装置，其特征在于，该旋转喷嘴的该外侧面的该下部为一弧面。
10.根据权利要求1所述的电浆镀膜装置，其特征在于，该至少一进料治具固定于该管状电极上，且该至少一进料治具不转动。
11.根据权利要求1所述的电浆镀膜装置，其特征在于，该管状电极包含互相连接的一上部与一下部，该旋转喷嘴固定于该管状电极的该下部，且该管状电极的该下部与该旋转喷嘴一起旋转。
12.根据权利要求1所述的电浆镀膜装置，其特征在于，该至少一进料治具包含多个进料治具，所述多个进料治具围设于该管状电极及/或该旋转喷嘴外，且所述多个进料治具并未与该旋转喷嘴接触。
13.根据权利要求12所述的电浆镀膜装置，其特征在于，该至少一前驱物喷口包含多个前驱物喷口分别位于所述多个进料治具的底面，且每一所述前驱物喷口高于该旋转喷嘴的该电浆喷口，每一所述前驱物喷口与该旋转喷嘴的该电浆喷口的一高度差等于或小于2厘米。
14.根据权利要求12所述的电浆镀膜装置，其特征在于，该至少一前驱物喷口包含多个前驱物喷口分别位于所述多个进料治具的底面，且每一所述前驱物喷口低于该旋转喷嘴的该电浆喷口，每一所述前驱物喷口与该旋转喷嘴的该电浆喷口的一高度差小于1厘米。
15.根据权利要求1所述的电浆镀膜装置，其特征在于，该镀膜前驱物为气体、雾气滴、液体或粉末。
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