CN1298748C - 具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，包括聚合箱、经聚合处理的机板、供电装置、电极、反应气体、非反应气体、供注入反应气体和非反应气体的注入口、气体排出口，聚合箱的两侧分别设置推卷机和卷绕机；电极为两个不同极性的相互对应的第一、二电极，其间保持一定间距；第一电极的一边与第二电极的边缘相连；第一、二电极的内部均为中空状，且用绝缘体形成一个封闭结构；该第一、二电极及绝缘体组成的封闭体的一面设有气体注入口，第二电极表面呈多孔状，以构成含有多孔、内部是中空状的电极结构。本发明当进行聚合处理时防止电极上形成聚合物并碳化，还可防止反应气体对电极的碳化，使放电稳定，避免发生弓形板的现象。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种用于处理金属板等表面的等离子体聚合处理装置，尤其涉及一种具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置。
二、背景技术
利用等离子体的放电来聚合处理金属板等的表面，对它的硬度、耐磨性等方面产生非常好的效果的覆盖层。这种形成覆盖层的制品可使用在磁盘、光盘、超硬度的工具上。还有已添膜的钢铁板表面经过等离子体处理能得到硬度，耐久性，耐腐蚀性更加突出的添膜钢板。
习用的利用等离子体来处理表面方法，是首先在聚合箱内部处于真空状态，然后注入一定量的被处理的机板表面所要合成的物质的反应气体的单体，再使用电力供给装置导通直流或高频来放电，这样产生反应气体的等离子体，其中所产生的离子移动到机板或者电极上合成高分子聚合体。这时反应气体的种类及混合比例，直流电流、电压、高频电流，或者镀膜时间的不同，形成多样化的化合物，使表面强度、粘合度、吸附性、亲水性、疏水性等具有必要物理性能的高分子聚合物镀膜在机板表面上，而机板的固有性能不受影响，但机板表面可以改变性能。
这种习用装置的一实施例，如图1所示，它们是由产生等离子体聚合处理的聚合箱(1)、供处理表面的机板(4)、供电装置(10)、电极(5)、反应气体(6)、非反应气体(7)、供注入反应气体和非反应气体注入口(8)、气体排出口(9)组成。为了连续进行聚合处理，聚合箱的两侧各设置了放钢薄板上的机板用的推卷机(unwinder chamber)(2)和卷机板用的卷绕机(winder chambre)(1)。电源使用直流电，上述非反应气体是氮气、氧气、二氧化碳等不能单独聚合高分子而与其它单体气体一起使用时帮助聚合作用的气体。它们在等离子体放电时提高反应性气体的离子化，使其形成反应器，如图在图面上看到的，机板位于上下相对应的电极之间，也可以机板本身作为一个电极使用。
利用这种习用的装置形成高分子聚合体时，根据反应性气体的等离子体内官能团的反应来生成聚合物，还有根据电子和阳离子运动能量来聚合物与金属结合，而阳极、阴极是根据电位、平均电子能量、试料(样品)放的位置而形成不同性质的聚合膜。
当等离子体聚合时不仅机材上形成聚合膜而电极上也形成。在电极上形成的聚合膜是由电极产生的热而碳化，为了使等离子体产生放电，使用直流电时，电极产生碳化，使电极电压不稳，因此使放电产生不稳定现象。
还有，被聚合处理的机板上接通电源时机板被涂盖的聚合膜愈厚，作为电极使用的机板表面形成绝缘状态，因而产生弓形板状，这导致机板表面受到损伤。
三、发明内容
本发明的目的在于，提供一种等离子体聚合处理装置，当进行聚合处理时防止电极上形成聚合物并碳化。还有一个目的是为了防止反应气体对电极的碳化，使放电稳定，避免发生弓形板的现象。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
一种具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，包括聚合箱、经聚合处理的机板、供电装置、电极、反应气体、非反应气体、供注入反应气体和非反应气体的注入口、气体排出口，聚合箱的两侧分别设置推卷机和卷绕机；其特征在于所述电极为两个不同极性的相互对应的第一、第二电极，其间保持一定间距；第一电极的一边与第二电极的边缘相连；第一、二电极的内部均为中空状，且用绝缘体形成一个封闭结构；该第一、二电极及绝缘体组成的封闭体的一面设有气体注入口，第二电极表面呈多孔状，以构成含有多孔、内部是中空状的电极结构。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
前述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其中电极部分设在聚合箱内经聚合处理的机板的上部或下部。
前述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其中机板是用金属、高分子或瓷材料制成。
前述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其中气体注入口供注入反应气体，电极部分的气体注入口是注入非反应气体。
前述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其中电极部分与被聚合处理的机板表面距离是10～60mm。
前述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其中电极部分与直流电源连接。
前述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其中以多孔形成的第二电极是阴极。
前述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其中以多孔形成的第二电极是阳极。
前述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其中第一电极和第二电极之间距离为20～100mm。
前述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其中第二电极表面形成的电极的孔的直径为2～5mm。
前述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其中第二电极表面形成的孔间距为10～150mm。
本发明可把非反应气体和反应气体不同时注入到聚合箱内，这样可以防止反应气体油浸到电极部分，同时防止反应气体碳化电极使放电稳定，阻止弓形板的形成。另一方面因机板没有导通电源，机板表面就不会形成覆盖层而起到绝缘作用，因而作为电机的机板表面就不会产生弓形板。总之，机板上被聚合形成覆盖膜的聚合性能能够成为优良的表面处理。
四、附图说明
图1是习用等离子体处理装置的设备结构图。
图2a是本发明的等离子体聚合物处理装置电极部分的侧面图。
图2b是本发明的等离子体聚合物处理装置电极部分的剖面图。
图3是本发明的等离子体聚合物处理装置的结构示意图。
图中主要部分的符号说明：
11、绝缘体，12、第一电极，13、第二电极，14、孔，15、气体注入口。
五、具体实施方式
本发明的电极部分一实施例，由图2a及2b中表示，图2a表示的是侧面图，图2b表示的是剖面图。以下的实施例中说明的是针对第一电极是阳极，第二电极是阴极的情况。
在图面上可以看出，电极部分是阳极(2)，阴极(3)，绝缘体(11)及气体注入口(15)组成。阳极一边附着有绝缘体(11)，这个绝缘体(11)包围了阳极(11)与阴极(13)，连接组成内部是中空的形成六面体形状的构造。上述阴极(13)是含多数个孔(14)。
非反应气体通过气体注入口(15)注入，阳极和阴极上接通电源，两极之间产生放电，非反应气体成了等离子体状态，而非反应气体被离子化后，通过阴极上的多孔(14)排出。
本发明的内部中空的电极部分导通的是直流电，电极部分内两极间距离20～100mm为较佳，电极间的距离太大，总的电极部分增大，增加聚合箱内电极部分所占空间，而电极间距离太短，阴极、阳极之间等离子体的放电不顺畅。
电极部分和被聚合处理的机板之间距离是随自己的要求，以10-60mm范围为较佳，因为电机和机板之间距离直接影响改变机板表面形成的聚合膜的微小性能，因此考虑最终制品的特性来控制上述距离。
电极部分与机板近距离的孔径范围为2～5mm，孔间距为10～15mm范围为宜，孔径太小而孔间距太大时在电极部分离子化后通过孔排出的非反应气体的压力增加，机板聚合膜的生成增加了难度；相反孔径太大，孔间距太小时，非反应气体还没能离子化就通过孔排出。
图3是本发明设有电极构造的等离子体聚合处理装置的一个实施例的剖面图。
从推卷机(2)经过聚合箱(1)被输送的机板(4)，是经过表面处理过程形成聚合膜后移动到卷绕机(3)上，这个过程是连续进行。机板(4)和电极(20)之间通过注入口(16)注入反应气体。根据在电极的放电领域，能量的逐渐增加使反应气体进行离子化而生成官能团在机板表面上形成聚合物。在电极部分已离子化的非反应气体促进反应气体的离子化及反应器的形成。非反应气体有氩气(Ar)、氦气(He)、空气、氮气(N2)、氧气(O2)、氨气(NH3)等都可以使用。从电极部分内部注入非反应气体来引起放电，而电极部分的两个电极中通过与机板相对应的电极箱的孔来排出非反应气体，以此防止聚合箱的反应气体油浸到电极部分。同时防止了反应气体对电极的碳化，使放电稳定，避免发生弓形板的现象。还有，在电机部分内首先把非反应气体进行了离子化后排出，再和反应气体聚合，使反应气体容易生成官能团。结果提高了机板表面所聚合的聚合膜的特性。
另一方面，因为机板上没有接通电源时，在机板表面被高分子聚合膜覆盖，而机板上如果直接接通电源，机板表面形成的覆盖膜起绝缘作用，当电极的机板表面发生弓形板板来防止损伤覆盖层。
以上所述是本发明的电极部分，是器材和近距离相对应的电极是阴极时情况，如果电极部分的两个电极中阳极与器材近距离相对应的情况同样是可能的。
Claims (10)
1、一种具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，包括聚合箱、经聚合处理的机板、供电装置、电极、反应气体、非反应气体、供注入反应气体和非反应气体的注入口、气体排出口，聚合箱的两侧分别设置推卷机和卷绕机；其特征在于所述电极为两个不同极性的相互对应的第一、第二电极，其间保持一定间距；第一电极的一边与第二电极的边缘相连；第一、二电极的内部均为中空状，且用绝缘体形成一个封闭结构；该第一、二电极及绝缘体组成的封闭体的一面设有气体注入口，第二电极表面呈多孔状，以构成含有多孔、内部是中空状的电极结构。
2、根据权利要求1所述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其特征在于所述电极部分设在聚合箱内经聚合处理的机板的上部或下部。
3、根据权利要求1所述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其特征在于所述机板是用金属、高分子或瓷材料制成。
4、根据权利要求1所述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其特征在于所述气体注入口供注入反应气体，电极部分的气体注入口是注入非反应气体。
5、根据权利要求1或2所述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其特征在于所述电极部分与被聚合处理的机板表面距离是10～60mm。
6、根据权利要求1或2所述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其特征在于所述电极部分与直流电源连接。
7、根据权利要求1所述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其特征在于所述以多孔形成的第二电极是阴极。
8、根据权利要求1所述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其特征在于所述以多孔形成的第二电极是阳极。
9、根据权利要求1所述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其特征在于所述第一电极和第二电极之间距离为20～100mm。
10、根据权利要求1、7、8或9所述的具有多孔、中空电极的等离子体聚合处理装置，其特征在于所述第二电极表面形成的电极的孔的直径为2～5mm；而第二电极表面形成的孔间距为10～150mm。
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