CN114908335A - 进行金属表面改性的装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种进行金属表面改性的装置，其包括：箱体，所述箱体包括气体冷却系统、稀有气体输入系统、废气排出系统和样品放置台；所述箱体内还设置有隔离发生腔，所述隔离发生腔分别与所述气体冷却系统和所述废气排出系统连接；所述样品放置台设置在所述隔离发生腔的下方，其中所述样品放置台上放置有金属片；所述隔离发生腔内还具有等离子体放电发生器，所述稀有气体输入系统与所述等离子体放电发生器连接，所述等离子体放电发生器用于产生射流等离子体并喷射到所述金属片的表面。通过本申请实现了在大气压环境下有效激发等离子体射流，能够诱导液体表面改性剂的激发，在金属表面引入有机活性基团。
Description
技术领域
本发明涉及材料表面改性技术，尤其涉及一种进行金属表面改性的装置。
背景技术
低温等离子体聚合反应，即等离子体增强的化学气相沉积方法(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition，检测PECVD)是一种低温、低压的等离子体表面改性技术，通过对单一或混合的有机蒸汽辉光放电来实现。在电流放电的高能量状态下，将挥发的气态单体的化学键打断，在材料表面以共价键结合、重组，不破坏它们基本的化学功能,最终在材料表面产生大量稳定的、高度特异的化学功能团，使材料表面反应活性显著改善。这种等离子体聚合物的厚度是纳米级的共价键化学结合，均匀一致，不存在涂层和材料之间的残余应力，结合牢固。PECVD作用深度浅，不影响材料本身的理化性能，并且操作简单,表面改性结果易于控制，可重复性好，这是将PECVD应用于金属表面改性的最大优势。
现有的放电技术多是在开放的空间进行，无法保证密闭性，可能在等离子体内引入空气中的气体杂质。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种进行金属表面改性的装置，以解决现有技术的在开放的空间进行气体放电导致激发效果不佳的问题。
根据本发明实施例提出一种进行金属表面改性的装置，其包括：箱体，所述箱体包括气体冷却系统、稀有气体输入系统、废气排出系统和样品放置台；所述箱体内还设置有隔离发生腔，所述隔离发生腔分别与所述气体冷却系统和所述废气排出系统连接；所述样品放置台设置在所述隔离发生腔的下方，其中所述样品放置台上放置有金属片；所述隔离发生腔内还具有等离子体放电发生器，所述稀有气体输入系统与所述等离子体放电发生器连接，所述等离子体放电发生器用于产生射流等离子体并喷射到所述金属片的表面。
其中，所述气体冷却系统包括：氮气进气流量计、氮气进气流量调节旋钮、氮气电磁阀开关和气体冷却器。
其中，所述废气排出系统包括：废气排出气流量计、废气排出气流量调节旋钮、废气排出泵、废气电磁阀开关。
其中，所述稀有气体输入系统包括：稀有气体进气流量计、稀有气体进气流量调节旋钮、稀有气体电磁阀开关。
其中，所述等离子体放电发生器包括：等离子体发生器外管，所述等离子体发生器高压电极、所述等离子体发生器负极、等离子体发生器液体管、发生器防回流罩、等离子体激发气体入口；在所述等离子体发生器外管的顶部和下部分别设置有等离子体发生器高压电极和等离子体发生器负极，所述等离子体发生器高压电极和所述等离子体发生器负极构成介质阻挡放电结构；所述等离子体发生器液体管设置在所述等离子体发生器高压电极内部，所述等离子体激发气体入口设置在所述等离子体发生器外管的顶部，稀有气体通过所述等离子体激发气体入口进入所述等离子体发生器外管；所述等离子体发生器外管的下部与所述样品放置台相对。
其中，所述等离子体发生器液体管包括入口，所述等离子体发生器液体管的入口设置在所述隔离发生腔之外。
其中，所述隔离发生腔开有通孔，所述样品放置台通过所述通孔插入所述隔离发生腔的内部。
根据本发明的技术方案，通过在密闭腔内使用氮气排出空气形成无氧环境，将液体表面改性剂引入到装置内部并且激发形成等离子体，固定在金属片表面，实现了在大气压环境下有效激发等离子体射流，并且能够诱导液体表面改性剂的激发，从而在金属表面引入有机活性基团。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的箱体的立体示意图；
图2是根据本发明实施例的箱体的透视图；
图3是根据本发明实施例的隔离发生腔的示意图；
图4是根据本发明实施例的等离子体放电发生器的示意图；
图5是根据本发明实施例的箱体的内部示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
参考图1至图5，所述进行金属表面改性的装置包括箱体1，箱体1的正面具有通孔，样品放置台11可通过该通孔插入至箱体1的内部。所述箱体 1的侧面设置有制冷系统控制器12，可通过制冷系统控制器12设置冷却系统的目标温度，控制器上装有温度探头，通过控制器上的按键来设置温度，当设定的温度高于温度探头采集到的温度时，制冷系统不工作，当设定的温度低于温度探头采集的温度时，冷却系统工作将气体制冷块降温。此外，在箱体的下部还设置有多个脚垫13。
在本申请实施例中，箱体1内设置有气体冷却系统，所述气体冷却系统用于对隔离发生腔进行降温。具体地，气体冷却系统包括：氮气进气流量计 21、氮气进气流量调节旋钮22、氮气电磁阀开关23、气体冷却装置24。其中，氮气进气流量计21通过氮气进气管25与一外部的氮气提供装置(未示出)连接、通过管道26与气体冷却装置24连接。气体冷却装置24用于对氮气进行冷却处理，冷却后的氮气通过气体冷却装置24通过管道27输入至隔离发生腔中。
在本申请实施例中，箱体1内还设置有废气排出系统，具体地，废气排出系统包括：废气排出气流量计31、废气排出气流量调节旋钮32、废气排出泵33、废气电磁阀开关34。其中，隔离发生腔产生的废气通过管道34进入废气排出气流量计31，再通过管道35进入废气排出泵33，最后通过管道36 排出。其中，使用废气排出气流量调节旋钮32控制废气排出的流量控制，通过废气排出气流量计31来监控排出气体的流速。参考图1，废气排出系统还包括用于调节废气排出泵33的废气排出泵调节旋钮38。
在本申请实施例中，箱体1内还设置有稀有气体输入系统，具体地，所述稀有气体输入系统包括：稀有气体进气流量计41、稀有气体进气流量调节旋钮42、稀有气体电磁阀开关43。稀有气体(氩气)通过氩气进气管44通入氩气气流量计41，再通过氩气流量计41和通过管道45进入等离子体激发气体入口46。
在箱体1的内部还设置有隔离发生腔5，隔离发生腔5包括一上盖51 和一下盖52。上盖51上具有氮气气管快插接口53用来通入氮气，氮气作为排出腔内空气的气体，并且通过进入密封腔内的冷却的氮气可以降低隔离发生腔5内等离子体发生器放电时产生的温度。需要对接口53处进行密封处理，在隔离发生腔5的下部安装有废气排出快插口54，用于排出密封腔内产生的废气，并且可以提供负压环境。在隔离腔的正面开有通孔，用于安装样品放置板15，通过样品放置板15可放置或更换需处理的金属片样品。
隔离发生腔5内设置有等离子体放电发生器6，等离子体放电发生器6 由等离子体发生器外管61、等离子体发生器高压电极62、等离子体发生器负极63、等离子体发生器液体管64、发生器防回流罩65、等离子体激发气体入口66等组成。其中，稀有气体氩气通过等离子体激发气体入口46流入，在等离子体发生器外管61的内部形成氩气气流。等离子体发生器高压电极 62安装在等离子体外管61的顶部，并有部分安置在等离子体发生器外管61 内与等离子体发生器外管61保持同轴，等离子体发生器液体管64安装在等离子体发生器高压电极62内部，射流等离子体67从等离子体发生器进液管68流入等离子体发生器液体管64的上端流入，在等离子体发生器液体管64 下部流出，到等离子体发生器外管61内的下部金属片处。等离子体发生器负极63安装在等离子发生器外管61下部，与等离子体发生器外管61内的高压电极62形成介质阻挡放电结构，等离子体发生器液体管64入口流入的射流等离子体67正好处于这个介质阻挡放电的中心，当等离子体发生器放电工作时，可以离化流过的射流等离子体67并最终作用于金属片表面。在射流等离子体67和金属片表面外部设置有发生器防回流罩65，发生器防回流罩65用于隔离回流罩外侧的气体流入到回流罩内侧导致等离子体发生器有杂气干扰。
其中，金属片样品放置台设置凹陷槽用来放置的金属片样品尺寸为 5mm～1cm圆饼形。
在以上说明中参照说明书附图，本公开包括了一个或多个方面或实施例，其中类似的标号代表相同或相似的组件。所属领域技术人员将了解，本说明欲涵盖如在本公开的范围内所可能包括的一切替代方案、修改、及等同概念。在本说明中，为了提供本公开的充分理解而提出诸多具体细节，例如具体构型、组成及程序等。在其他情况中，为了不混淆本公开，未描述熟知的工艺及制造技术的具体细节。此外，图中所示的各式实施方式仅是说明性表示并且不必然按照其示出的内容做限定。
本文中所使用的字词“示例性”、“示意”、或其各种形式意指用作示例或图解阐释。另外，示例仅为了清楚及理解的目的而提供，并且意指以任何方式限制或限定所公开的发明创造保护范围。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种进行金属表面改性的装置，其特征在于，包括：
箱体，其进一步包括气体冷却系统、稀有气体输入系统、废气排出系统和样品放置台；所述箱体内还设置有隔离发生腔，所述隔离发生腔分别与所述气体冷却系统和所述废气排出系统连接；所述样品放置台设置在所述隔离发生腔的下方，其中所述样品放置台上放置有金属片；所述隔离发生腔内还具有等离子体放电发生器，所述稀有气体输入系统与所述等离子体放电发生器连接，所述等离子体放电发生器用于产生射流等离子体并喷射到所述金属片的表面。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体冷却系统包括：氮气进气流量计、氮气进气流量调节旋钮、氮气电磁阀开关和气体冷却器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述废气排出系统包括：废气排出气流量计、废气排出气流量调节旋钮、废气排出泵、废气电磁阀开关。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述稀有气体输入系统包括：稀有气体进气流量计、稀有气体进气流量调节旋钮、稀有气体电磁阀开关。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述等离子体放电发生器包括：等离子体发生器外管、等离子体发生器高压电极、等离子体发生器负极、等离子体发生器液体管、发生器防回流罩、等离子体激发气体入口；
在所述等离子体发生器外管的顶部和下部分别设置有等离子体发生器高压电极和等离子体发生器负极，所述等离子体发生器高压电极和所述等离子体发生器负极构成介质阻挡放电结构；所述等离子体发生器液体管设置在所述等离子体发生器高压电极内部，所述等离子体激发气体入口设置在所述等离子体发生器外管的顶部，稀有气体通过所述等离子体激发气体入口进入所述等离子体发生器外管；所述等离子体发生器外管的下部与所述样品放置台相对。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述等离子体发生器液体管包括入口，所述等离子体发生器液体管的入口设置在所述隔离发生腔之外。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述隔离发生腔开有通孔，所述样品放置台通过所述通孔插入所述隔离发生腔的内部。
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