CN1888132A - 铝材表面的类金刚石覆膜改性方法及其装置 - Google Patents
铝材表面的类金刚石覆膜改性方法及其装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1888132A CN1888132A CN 200610052570 CN200610052570A CN1888132A CN 1888132 A CN1888132 A CN 1888132A CN 200610052570 CN200610052570 CN 200610052570 CN 200610052570 A CN200610052570 A CN 200610052570A CN 1888132 A CN1888132 A CN 1888132A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reaction chamber
- chamber
- diamond
- aluminium
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 34
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000007888 film coating Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000009501 film coating Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title claims description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 8
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 7
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 18
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明公开了铝材表面的类金刚石覆膜改性方法及其装置。装置包括绝缘体反应室，反应室与化学气相沉积的供气系统及真空系统相连通，在反应室内有陶瓷围成的封闭室和两块上下平行的电极，其中上电极位于封闭室中，其下表面紧贴封闭室的底板面，与等离子体激发脉冲电源相连，下电极接地并固定在封闭室外的加热器上，供气管的喷嘴位于两平行电极间。采用该装置以C2H6、H2、Ar组成的混合气体为反应源气体，在铝材表面涂覆类金刚石(DLC)薄膜。本发明工艺简单、成本低，实现了在铝材表面涂覆类金刚石薄膜，大大提高了Al/DLC复合材料的表面硬度、耐腐蚀性和电绝缘性等综合性能。且成膜速度快，膜厚可达4－6μm而不脱落，结合牢固。
Description
技术领域
本发明涉及铝材表面的类金刚石覆膜改性方法及其装置。
背景技术
铝合金材料以其质量轻、价格低廉在工业中得到了广泛应用。然而，铝的化学活性较高，铝合金铸件表面容易被腐蚀发生霉变。另外，铝材质表面较柔软，机械性能较差。尽管可以采用化学氧化生成氧化铝保护膜的办法，但实际效果不佳。
类金刚石薄膜(DLC)具有高绝缘性、高导热性、高耐磨性、强耐腐蚀性以及良好的气密性等性能，是理想的保护性功能薄膜。然而，至今还未见有在铝基片上沉积类金刚石薄膜(DLC)的报道。
发明内容
本发明的目的是为提高铝材质表面硬度、耐腐蚀性和电绝缘性，提供一种工艺简单、成本低的铝材表面的类金刚石覆膜改性方法及其装置。
本发明提供的铝材表面的类金刚石覆膜改性方法，其步骤如下：
1)清洗片状铝材：将片状铝材在60℃0.5％稀盐酸浸泡10-30分钟，去离子水漂洗后于乙醇中超声波震荡处理，去离子水漂洗，浸泡于丙酮溶液中待用；
2)以清洁的片状铝材为衬底，将其置于介质阻挡放电等离子体化学气相沉积装置的反应室中，并固定在上下平行的平板式电极之间，抽真空至本底真空3×10-3Pa，通入纯氩气和氢气，衬底加热至50～250℃，开启介质阻挡放电电源产生等离子体轰击衬底，以去除衬底表面残余氧化层和杂质；
3)通入纯度为99.9％的C2H4气体，控制气体流量比为Ar∶H2∶C2H4＝4∶0.5-1.5∶0.1-0.5，调整反应压强至100-500Pa，调整介质阻挡放电电源的频率1.2-2.0kHz、电压5-20kV，上下电极间距5-15mm，沉积类金刚石薄膜。
本发明中所说的铝材是纯铝或铝合金。
本发明的用于铝材表面的类金刚石覆膜改性的装置，包括绝缘材料制的反应室，反应室与化学气相沉积的供气系统及真空系统相连通，在反应室内设有由陶瓷围成的封闭室和两块上下平行的电极，其中上电极位于封闭室中，其下表面紧贴封闭室的底板面，上电极与等离子体激发脉冲电源相连，下电极接地并固定在封闭室外的加热器上，加热器与反应室外的加热温控装置相连，在加热器的底部安装有用于调节上、下两电极间距的螺杆，供气管的喷嘴位于两平行电极间。
上述装置中的等离子体激发脉冲电源的频率1.2-2.0kHz、电压5-20kV，脉冲电压上升沿＜1μs。
本发明的优点在于：
1)将类金刚石(DLC)薄膜涂覆在质轻价廉的铝材表面，大大提高了Al/DLC复合材料的表面硬度、耐腐蚀性和电绝缘性等综合性能。
2)采用介质阻挡放电等离子体化学气相沉积装置(DBD-CVD)在铝材表面沉积DLC薄膜，成膜速度快(可达1.0-1.7μm/h)，容易制得厚膜(膜厚最大可达4-6μm而不脱落)，且膜基结合牢固、工艺简单、成本低、可操作性强。
附图说明
图1是用于铝材表面的类金刚石覆膜改性的装置示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明的用于铝材表面的类金刚石覆膜改性装置，包括绝缘质(如：绝缘的陶瓷或石英玻璃材料)反应室8，反应室8与化学气相沉积的供气系统1及真空系统2相连通，在反应室内设有由陶瓷围成的封闭室6和两块上下平行的电极，其中上电极4位于封闭室6中，以避免“爬电”现象。上电极4的下表面紧贴封闭室6的底板面，为了使介质阻挡放电的能量状态控制在较佳范围内，一般使封闭室底板的厚度为1-2mm。上电极与等离子体激发脉冲电源3相连，该激发脉冲电源的频率1.2-2.0kHz、电压5-20kV，脉冲电压上升沿＜1μs。下电极5接地并固定在封闭室6外的加热器9上，加热器9与反应室8外的加热温控装置10相连，在加热器9的底部安装有用于调节上、下两电极间距的螺杆11，供气管的喷嘴7位于两平行电极间。上、下两电极可以是不锈钢电极，铝材衬底12固定在下电极5的表面，两电极间区域为反应成膜区，在等离子体激发源作用下形成等离子体反应先驱体。
利用上述装置，在铝材表面沉积类金刚石薄膜。
实施例1
将纯铝片经如下步骤清洗：60℃0.5％稀盐酸浸泡30分钟，去离子水漂洗，浸泡于乙醇中经超声波震荡处理20分钟，去离子水漂洗，浸泡于丙酮溶液中待用；将清洁的铝片衬底固定于DBD-CVD反应室中的下电极板表面，抽真空至本底真空3×10-3Pa，通入纯氩气和氢气，衬底加热至50℃，开启DBD电源产生等离子体轰击衬底20分钟，以清洁表面去除残余氧化层和杂质；通入99.9％高纯C2H4气体，控制气体流量比为Ar∶H2∶C2H4＝4∶1∶0.1，调整反应压强至100Pa，调整DBD电源的频率2.0kHz、电压20kV，上下电极间距5mm，开始沉积DLC薄膜。
采用上述方法在铝材料表面沉积了DLC薄膜，经测算，其沉积速度为0.8μm/h，膜基结合牢固，Al/DLC复合材料表面硬度25GPa，摩擦系数小于0.075(大气下)，电阻率5×108Ω·cm。将Al/DLC复合材料浸泡在10％的HF:HNO3强酸溶液中，经28℃恒温72小时，薄膜无脱落、无腐蚀。
实施例2
将纯铝片经如下步骤清洗：60℃0.5％稀盐酸浸泡10分钟，去离子水漂洗，浸泡于乙醇中经超声波震荡处理30分钟，去离子水漂洗，浸泡于丙酮溶液中待用；将清洁的铝片衬底固定于DBD-CVD反应室中的下电极板表面，抽真空至本底真空3×10-3Pa，通入纯氩气和氢气，衬底加热至50℃，开启DBD电源产生等离子体轰击衬底20分钟，以清洁表面去除残余氧化层和杂质；通入99.9％高纯C2H4气体，控制气体流量比为Ar∶H2∶C2H4＝4∶2∶0.5调整反应压强至500Pa，调整DBD电源的频率1.2kHz、电压5kV，上下电极间距15mm，开始沉积DLC薄膜。
采用上述方法在铝材料表面沉积了DLC薄膜，经测算，其沉积速度为1.7μm/h，膜基结合牢固，Al/DLC复合材料表面硬度12GPa，摩擦系数小于0.075(大气下)，电阻率6×105Ω·cm。将Al/DLC复合材料浸泡在10％的HF∶HNO3强酸溶液中，经28℃恒温72小时，薄膜无脱落、无腐蚀。
Claims (4)
1.铝材表面的类金刚石覆膜改性方法，其特征在于步骤如下：
1)清洗片状铝材：将片状铝材在60℃0.5％稀盐酸浸泡10-30分钟，去离子水漂洗后于乙醇中超声波震荡处理，去离子水漂洗，浸泡于丙酮溶液中待用；
2)以清洁的片状铝材为衬底，将其置于介质阻挡放电等离子体化学气相沉积装置的反应室中，并固定在上下平行的平板式电极之间，抽真空至本底真空3×10-3Pa，通入纯氩气和氢气，衬底加热至50～250℃，开启介质阻挡放电电源产生等离子体轰击衬底，以去除衬底表面残余氧化层和杂质；
3)通入纯度为99.9％的C2H4气体，控制气体流量比为Ar∶H2∶C2H4＝4∶0.5-1.5∶0.1-0.5，调整反应压强至100-500Pa，调整介质阻挡放电电源的频率1.2-2.0kHz、电压5-20kV，上下电极间距5-15mm，沉积类金刚石薄膜。
2.用于权利要求1所述的铝材表面类金刚石覆膜改性方法的装置，其特征是包括绝缘材料制的反应室(8)，反应室(8)与化学气相沉积的供气系统(1)及真空系统(2)相连通，在反应室内设有由陶瓷围成的封闭室(6)和两块上下平行的电极，其中上电极(4)位于封闭室(6)中，其下表面紧贴封闭室的底板面，上电极(4)与等离子体激发脉冲电源(3)相连，下电极(5)接地并固定在封闭室(6)外的加热器(9)上，加热器(9)与反应室(8)外的加热温控装置(10)相连，在加热器(9)的底部安装有用于调节上、下两电极间距的螺杆(11)，供气管的喷嘴(7)位于两平行电极间。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征是封闭室(6)底板的厚度为1-2mm。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征是等离子体激发脉冲电源(3)的频率1.2-2.0kHz、电压5-20kV，脉冲电压上升沿＜1μs。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100525700A CN100453692C (zh) | 2006-07-20 | 2006-07-20 | 铝材表面的类金刚石覆膜改性方法及其装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100525700A CN100453692C (zh) | 2006-07-20 | 2006-07-20 | 铝材表面的类金刚石覆膜改性方法及其装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1888132A true CN1888132A (zh) | 2007-01-03 |
| CN100453692C CN100453692C (zh) | 2009-01-21 |
Family
ID=37577418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2006100525700A Expired - Fee Related CN100453692C (zh) | 2006-07-20 | 2006-07-20 | 铝材表面的类金刚石覆膜改性方法及其装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100453692C (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104308315A (zh) * | 2014-06-24 | 2015-01-28 | 北京时代民芯科技有限公司 | 一种陶瓷器件回流焊工艺的装置及方法 |
| CN108346554A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-07-31 | 西南林业大学 | 一种等离子体刻蚀与沉积设备及方法 |
| CN108971140A (zh) * | 2018-05-12 | 2018-12-11 | 合肥杰硕真空科技有限公司 | 一种射频等离子体清洗装置 |
| CN110523241A (zh) * | 2019-10-08 | 2019-12-03 | 西安空天能源动力智能制造研究院有限公司 | 一种用于废气处理的孔板式介质阻挡放电等离子产生装置 |
| CN110670077A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-10 | 苏州创瑞机电科技有限公司 | 线圈外壳的防腐蚀表面处理方法及耐腐蚀线圈外壳 |
| CN115613004A (zh) * | 2021-07-12 | 2023-01-17 | 北京印刷学院 | 内壁镀膜的塑料管及制备方法 |
| CN115637418A (zh) * | 2022-10-12 | 2023-01-24 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 形成涂层的方法、涂覆装置、零部件及等离子体反应装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6077572A (en) * | 1997-06-18 | 2000-06-20 | Northeastern University | Method of coating edges with diamond-like carbon |
| JP2006169614A (ja) * | 2004-12-20 | 2006-06-29 | Toyota Motor Corp | 金属複合ダイヤモンドライクカーボン（ｄｌｃ）皮膜、その形成方法、及び摺動部材 |
| JP4753281B2 (ja) * | 2004-12-24 | 2011-08-24 | 株式会社不二越 | 硬質皮膜形成用ターゲット |
| JP4729923B2 (ja) * | 2004-12-28 | 2011-07-20 | セイコーエプソン株式会社 | 液晶装置及び投射型表示装置 |
| CN2937155Y (zh) * | 2006-07-20 | 2007-08-22 | 浙江大学 | 用于铝材表面沉积类金刚石膜的装置 |
-
2006
- 2006-07-20 CN CNB2006100525700A patent/CN100453692C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104308315A (zh) * | 2014-06-24 | 2015-01-28 | 北京时代民芯科技有限公司 | 一种陶瓷器件回流焊工艺的装置及方法 |
| CN108346554A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-07-31 | 西南林业大学 | 一种等离子体刻蚀与沉积设备及方法 |
| CN108971140A (zh) * | 2018-05-12 | 2018-12-11 | 合肥杰硕真空科技有限公司 | 一种射频等离子体清洗装置 |
| CN110523241A (zh) * | 2019-10-08 | 2019-12-03 | 西安空天能源动力智能制造研究院有限公司 | 一种用于废气处理的孔板式介质阻挡放电等离子产生装置 |
| CN110670077A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-10 | 苏州创瑞机电科技有限公司 | 线圈外壳的防腐蚀表面处理方法及耐腐蚀线圈外壳 |
| CN110670077B (zh) * | 2019-10-29 | 2022-01-25 | 苏州创瑞机电科技有限公司 | 线圈外壳的防腐蚀表面处理方法及耐腐蚀线圈外壳 |
| CN115613004A (zh) * | 2021-07-12 | 2023-01-17 | 北京印刷学院 | 内壁镀膜的塑料管及制备方法 |
| CN115637418A (zh) * | 2022-10-12 | 2023-01-24 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 形成涂层的方法、涂覆装置、零部件及等离子体反应装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100453692C (zh) | 2009-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100453692C (zh) | 铝材表面的类金刚石覆膜改性方法及其装置 | |
| JP6508746B2 (ja) | マクロ粒子低減コーティングを利用したプラズマ源ならびにマクロ粒子低減コーティングを用いたプラズマ源を薄膜コーティングおよび表面改質に使用する方法 | |
| EP0049032B1 (en) | Coating insulating materials by glow discharge | |
| TWI313304B (en) | Corrosion resistant component of semiconductor processing equipment and method of manufacture thereof | |
| CN1026133C (zh) | 微波等离子体化学气相沉积装置 | |
| SK51082006A3 (sk) | Zariadenie a spôsob úpravy povrchov kovov a metaloZariadenie a spôsob úpravy povrchov kovov a metaloidov, oxidov kovov a oxidov metaloidov a nitridovidov, oxidov kovov a oxidov metaloidov a nitridovkovov a nitridov metaloidovkovov a nitridov metaloidov | |
| WO2006033268A1 (ja) | 透明導電膜 | |
| CN2937155Y (zh) | 用于铝材表面沉积类金刚石膜的装置 | |
| EP2374915B1 (en) | Catalyst chemical vapor deposition apparatus | |
| GB2083841A (en) | Glow discharge coating | |
| JP5178342B2 (ja) | 堆積物除去方法及び堆積膜形成方法 | |
| CN103327735A (zh) | 高导热绝缘金属基印刷电路板 | |
| US20110014394A1 (en) | film depositing apparatus and method | |
| JP4890313B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| CN117051359B (zh) | 一种在石墨材料表面制备碳化硅薄膜的装置及方法 | |
| CN112831769B (zh) | 一种红外光学产品复合增透膜及其制备方法 | |
| JP2854130B2 (ja) | スパッタリングにより基板を被覆するための装置 | |
| JP4645002B2 (ja) | 透明導電膜及びその形成方法 | |
| JP4007082B2 (ja) | 透明導電膜及びその形成方法 | |
| JP2004010753A (ja) | 透明導電性フィルムの製造方法及び透明導電性フィルム | |
| Kikuchi | Thin‐Film PECVD (Ulvac) | |
| KR100377376B1 (ko) | 이온빔 증착에 의한 ｉｔｏ박막 증착방법 및 증착장치 | |
| JP2000087232A (ja) | シリコンカーバイド結晶膜の形成方法 | |
| JP2004115899A (ja) | 表面処理方法及び真空容器類 | |
| CN115142033A (zh) | 非化学计量比氧化铝材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090121 Termination date: 20110720 |