CN209584368U - 一种热丝cvd纳米金刚石涂层设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热丝CVD纳米金刚石涂层设备，包括密封的箱体，还包括模具固定架、热丝组件、气体输送组件、抽气组件以及控制系统；热丝组件包括热丝、温度检测模块以及热丝固定架；气体输送组件包括气体喷嘴、输气管道、气体流速检测模块、气体输送泵以及储气罐；抽气组件包括气压检测模块、排气管与真空泵。本实用新型利用控制系统用于分别收集温度检测模块以及气体流速检测模块反馈的检测信号，并根据各模块反馈的检测信号分别控制热丝以及气体输送泵的动作，可以根据不同的工艺时间段内，实现热丝温度及气体流量的自动调节及精准控制，有效地提高模具内孔的金刚石涂的生长效率以及质量，并避免浪费过多的反应气体。

Description

一种热丝CVD纳米金刚石涂层设备

技术领域

本实用新型涉及化学气相沉积镀膜设备技术领域，特别是一种热丝CVD纳米金刚石涂层设备。

背景技术

化学气相沉积镀膜设备是通过反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在镀膜设备内使气态或蒸汽状态的化学物质在固界面上经反应形成一层膜。目前，现有的化学气相沉积镀膜设备在模具内孔上制备纳米金刚石涂层过程中，涂层过程中的热丝温度、反应气体的输送均由人工控制，且工作环境未处于真空下，使纳米金刚石涂层的质量下降，产效率降低，而且，发热丝的热场温度调节及反应气体输送量不精准，反应气体热解效率低，导致纳米金刚石涂层生成速度慢，纳米金刚石涂层的一致性不能很好保障。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种热丝CVD纳米金刚石涂层设备，可提高纳米金刚石涂层的生存效率以及质量。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种热丝CVD纳米金刚石涂层设备，包括密封的箱体，还包括设于所述箱体内的模具固定架、热丝组件气体输送组件以及抽气组件，所述箱体的外壁上设有控制系统；

所述热丝组件包括热丝、用于检测热丝温度的温度检测模块以及设于模具固定架两侧的热丝固定架；

所述气体输送组件包括气体喷嘴、连通气体喷嘴的输气管道、设于输气管道内的气体流速检测模块以及通过气体输送泵与输气管道连通的储气罐；

所述抽气组件包括用于检测箱体内部气压的气压检测模块以及通过排气管与箱体侧面连接的真空泵；

所述控制系统用于分别收集温度检测模块、气体流速检测模块以及气压检测模块各模块反馈的检测信号，并根据各模块反馈的检测信号分别控制热丝、气体输送泵以及真空泵的动作。

进一步，所述控制系统包括控制模块、与控制模块电源端电连接的供电电路以及分别与控制模块电连接的触摸显示屏、第一变频器、第二变频器、电压调节模块。

进一步，所述控制模块包括单片机、分别与单片机电连接的第一DA转换模块、第二DA转换模块以及第三DA转换模块。

进一步，所述储气罐与气体输送泵之间还设有电气阀门，所述电气阀门与控制系统电气连接。

进一步，所述温度检测模块包括设于热丝一端的温度传感器以及第一AD转换模块，所述第一AD转换模块的输入端与温度传感器的输入端电连接，所述第一AD转换模块的输出端与控制系统电连接。

进一步，所述气体流速检测模块包括设于气体输送管内的流速传感器以及第二AD转换模块，所述第二AD转换模块的输入端与流速传感器的输入端电连接，所述第二AD转换模块的输出端与控制系统电连接。

进一步，所述气压检测模块包括设于箱体内壁的气压传感器以及第三AD转换模块，所述第三AD转换模块的输入端与气压传传感器的输入端电连接，所述第三AD转换模块的输出端与控制系统电连接。

进一步，所述箱体中部横设有平板，所述模具固定架和热丝固定架设于平板的上表面，所述储气罐和气体输送泵设于平板的下方，所述输气管道穿设于平板，输气管道两端分别与气体喷嘴及气体输送泵连接。

进一步，所述箱体的外侧设有安装架，所述安装架上活动设置有瞄准镜。

进一步，所述箱体相对于安装架的一侧开设有通孔，所述通孔设有玻璃板，所述玻璃板通过密封胶与箱体固定连接。

本实用新型的有益效果是：利用抽气组件提供一个真空环境，可以提高生成纳米金刚石涂层的质量；利用控制系统用于分别收集温度检测模块以及气体流速检测模块反馈的检测信号，并根据各模块反馈的检测信号分别控制热丝以及气体输送泵的动作，可以根据不同的工艺时间段内，实现热丝温度及气体流量的自动调节及精准控制，有效地提高模具内孔的金刚石涂的生长效率以及质量，并避免浪费过多的反应气体。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的一种较优实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的一种较优实施例的电路硬件原理示意图；

图3是图1中A处的放大示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。

参照图1，为一种较优的实施方式，一种热丝CVD纳米金刚石涂层设备，包括密封的箱体1，还包括设于所述箱体1内的模具固定架2、热丝组件气体输送组件以及抽气组件，所述箱体1的外壁上设有控制系统；

所述热丝组件包括热丝31、用于检测热丝31温度的温度检测模块以及设于模具固定架2两侧的热丝固定架；

所述气体输送组件包括气体喷嘴41、连通气体喷嘴41的输气管道43、设于输气管道43内的气体流速检测模块以及通过气体输送泵44与输气管道43连通的储气罐45；

所述抽气组件包括用于检测箱体1内部气压的气压检测模块以及通过排气管51与箱体1侧面连接的真空泵52；

所述控制系统用于分别收集温度检测模块、气体流速检测模块以及气压检测模块各模块反馈的检测信号，并根据各模块反馈的检测信号分别控制热丝31、气体输送泵44以及真空泵52的动作。

优选地，所述控制系统包括控制模块、与控制模块电源端电连接的供电电路以及分别与控制模块电连接的触摸显示屏、第一变频器、第二变频器、电压调节模块。

本实施例中，所述热丝31穿设于模具7的内孔，所述气体喷嘴41朝向模具7的内孔喷射。

优选地，参照图2，所述控制模块包括单片机、分别与单片机电连接的第一DA转换模块、第二DA转换模块以及第三DA转换模块，同时第一DA转换模块的输出端与第一变频器电连接，第二DA转换模块的输出端与第二变频器电连接，第三DA转换模块的输出端与电压调节模块电连接。其中，本实施例中单片机采用的是市面上常用的51系列的单片机。

优选地，所述温度检测模块包括设于热丝31一端的温度传感器32以及第一AD转换模块，所述第一AD转换模块的输入端与温度传感器32的输入端电连接，所述第一AD转换模块的输出端与控制系统电连接。

更好的，本实施例中，所述热丝31与电压调节模块电连接，电压调节模块根据信号输出不同大小的电压，从而调整热丝31的发热温度。通过触摸屏可以设置好在不同时间段内，调节热丝31的温度，即调节热丝31的在不同的时间内的工作电压。所述温度传感器32可以采用热电阻或热电偶，通过温度传感器32可对热丝31进行实时测量，并将所测的温度转换为模拟信号，模拟信号通过第一AD转换模块转换为数字信号并发送给单片机，单片机根据第一AD转换模块反馈的信号，向第三DA转换模块发出信号并调节电压调节模块的输出，从而实现调整热丝31的温度。

优选地，所述气体流速检测模块包括设于气体输送管内的流速传感器42以及第二AD转换模块，所述第二AD转换模块的输入端与流速传感器42的输入端电连接，所述第二AD转换模块的输出端与控制系统电连接。

本实施例中，所述气体输送泵44的电源端与第二变频器电连接，通过触摸屏可以设置好在不同时间段内，调节气体输送泵44的电压频率，即调节气体输送泵44的在不同的时间内的电压频率，从而调整气体输送泵44的电机转速，使气体喷嘴41在不同的时间内可按设定好的参数，喷出对应的气体量。

通过流速传感器42可对气体喷嘴41输出的气体流速进行实时测量，并将所测的速度转换为模拟信号，模拟信号通过第二AD转换模块转换为数字信号并发送给单片机，单片机根据第二AD转换模块反馈的信号，向第二DA转换模块发出信号并调节第二变频器的工作电压的频率输出，实现调整气体输送泵44中的电机转速，最终调整输出气体的流速大小。

优选地，所述储气罐45与气体输送泵44之间还设有电气阀门46，所述电气阀门46与控制系统电气连接，所述储气罐45内存放有比例一定的甲烷和氢气。则控制系统还包括第四DA转换模块，所述第四DA转换模块的输入端与单片机电连接，第四DA转换模块的输出端与电气阀门46电连接，当气体输送泵44需启动时，则单片机向第四DA转换模块发出指令，通过第四DA转换模块将信号转换为模拟信号后，开启电气阀门46；当气体输送泵44停止时，则单片机停止向第四DA转换模块发出指令，从而使电气阀门46关闭。

优选地，所述气压检测模块包括设于箱体1内壁的气压传感器53以及第三AD转换模块，所述第三AD转换模块的输入端与气压传传感器的输入端电连接，所述第三AD转换模块的输出端与控制系统电连接。

本实施例中，所述真空泵52的电源端与第一变频器电连接，通过气压传感器53可对箱体1的内部气压进行测量，并将所测的速度转换为模拟信号，模拟信号通过第三AD转换模块转换为数字信号并发送给单片机，实际运用时，通过触摸显示屏，可以设定箱体1内部气压排空的所需时间，根据时间的长短从而控制真空泵52的工作电压频率，即控制真空泵52的电机转速，可在设定的时间内完成对箱体1内部的排气，即单片机根据设定好参数，向第一DA转换模块发出信号，使第一变频器输出一定的工作频率，从而使真空泵52处于设定的工作状态；最后单片机根据第三AD转换模块反馈的信号，即当检查到箱体1内部气压为零的检测信号，则单片机停止向第一DA转换模块发出信号，从而停止真空泵52的工作。

优选地，所述箱体1中部横设有平板8，所述模具固定架2和热丝固定架设于平板8的上表面，所述储气罐45和气体输送泵44设于平板8的下方，所述输气管道43穿设于平板8，输气管道43两端分别与气体喷嘴41及气体输送泵44连接。

优选地，所述箱体1的外侧设有安装架62，所述安装架62上活动设置有瞄准镜61。采用瞄准镜61可对热丝31和模具7内孔之间的相对位置进行精准的调整，使热丝31处于模具7的内孔中心位置，进而保证模具7内孔可均匀受热，使纳米金刚石涂层比较均匀。

优选地，所述箱体1相对于安装架62的一侧开设有通孔，所述通孔设有玻璃板12，所述玻璃板12通过密封胶与箱体1固定连接。

所述模具固定架2上设置有容模具7放置的V型槽或楔形槽。所述热丝31定位架包括弹簧定位架34和压片定位架33，本实施例中模具固定架2的一侧设置为弹簧定位架34，另一侧设置为压片定位架33，实际应用时，热丝31定位架还可以选用两个弹簧定位架34或压片定位架33。

优选地，所述弹簧定位架34上固定有弹簧341，所述弹簧定位架34可以采用市面上常用的框型架子，弹簧341的一端固定在弹簧341固定架上，另一端连接热丝31，常态下弹簧341受热丝31拉伸作用，其在使用时弹簧341对热丝31保持拉紧状态，保证热丝31在加热软化时，其中部不会垮塌，保证涂层的质量。

优选地，参照图3，所述压片定位架33包括有支杆334，支杆334上套设有第一压片331以及第二压片332，支杆334上还螺纹连接有锁紧螺母333，所述锁紧螺母333分别与第一压片331及第二压片332的上下表面，第一压片331与第二压片332的相对表面还可以设置有容热丝31卡入的卡槽，热丝31的末端通过第一压片331和第二压片332固定，利用锁紧螺母333将第一压片331和第二压片332压紧，防止热丝31移位。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施方式而已，但本实用新型并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种热丝CVD纳米金刚石涂层设备，包括密封的箱体(1)，其特征在于：还包括设于所述箱体(1)内的模具固定架(2)、热丝组件气体输送组件以及抽气组件，所述箱体(1)的外壁上设有控制系统；

所述热丝组件包括热丝(31)、用于检测热丝(31)温度的温度检测模块以及设于模具固定架(2)两侧的热丝固定架；

所述气体输送组件包括气体喷嘴(41)、连通气体喷嘴(41)的输气管道(43)、设于输气管道(43)内的气体流速检测模块以及通过气体输送泵(44)与输气管道(43)连通的储气罐(45)；

所述抽气组件包括用于检测箱体(1)内部气压的气压检测模块以及通过排气管(51)与箱体(1)侧面连接的真空泵(52)；

所述控制系统用于分别收集温度检测模块、气体流速检测模块以及气压检测模块各模块反馈的检测信号，并根据各模块反馈的检测信号分别控制热丝(31)、气体输送泵(44)以及真空泵(52)的动作。

2.根据权利要求1所述的热丝CVD纳米金刚石涂层设备，其特征在于：所述控制系统包括控制模块、与控制模块电源端电连接的供电电路以及分别与控制模块电连接的触摸显示屏、第一变频器、第二变频器、电压调节模块。

3.根据权利要求2所述的热丝CVD纳米金刚石涂层设备，其特征在于：所述控制模块包括单片机、分别与单片机电连接的第一DA转换模块、第二DA转换模块以及第三DA转换模块。

4.根据权利要求1所述的热丝CVD纳米金刚石涂层设备，其特征在于：所述储气罐(45)与气体输送泵(44)之间还设有电气阀门(46)，所述电气阀门(46)与控制系统电气连接。

5.根据权利要求1所述的热丝CVD纳米金刚石涂层设备，其特征在于：所述温度检测模块包括设于热丝(31)一端的温度传感器(32)以及第一AD转换模块，所述第一AD转换模块的输入端与温度传感器(32)的输入端电连接，所述第一AD转换模块的输出端与控制系统电连接。

6.根据权利要求1所述的热丝CVD纳米金刚石涂层设备，其特征在于：所述气体流速检测模块包括设于气体输送管内的流速传感器(42)以及第二AD转换模块，所述第二AD转换模块的输入端与流速传感器(42)的输入端电连接，所述第二AD转换模块的输出端与控制系统电连接。

7.根据权利要求1所述的热丝CVD纳米金刚石涂层设备，其特征在于：所述气压检测模块包括设于箱体(1)内壁的气压传感器(53)以及第三AD转换模块，所述第三AD转换模块的输入端与气压传传感器的输入端电连接，所述第三AD转换模块的输出端与控制系统电连接。

8.根据权利要求1所述的热丝CVD纳米金刚石涂层设备，其特征在于：所述箱体(1)中部横设有平板(8)，所述模具固定架(2)和热丝固定架设于平板(8)的上表面，所述储气罐(45)和气体输送泵(44)设于平板(8)的下方，所述输气管道(43)穿设于平板(8)，输气管道(43)两端分别与气体喷嘴(41)及气体输送泵(44)连接。

9.根据权利要求1所述的热丝CVD纳米金刚石涂层设备，其特征在于：所述箱体(1)的外侧设有安装架(62)，所述安装架(62)上活动设置有瞄准镜(61)。

10.根据权利要求1所述的热丝CVD纳米金刚石涂层设备，其特征在于：所述箱体(1)相对于安装架(62)的一侧开设有通孔，所述通孔设有玻璃板(12)，所述玻璃板(12)通过密封胶与箱体(1)固定连接。