专利名称：蒸汽收集的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及蒸汽收集，并具体地涉及蒸汽的冷凝和收集。
背景技术：
呈盘状的薄膜磁性和磁光(MO)介质通常用例如全氟聚醚的聚合物润滑剂的薄膜来润滑，以如在接触起停(“CSS”)和加载/卸载(“L/UL”)模式下起作用的硬盘系统中那样在与以低浮动高度运作的数据/信息记录和读出头/转换器一起使用时减少对盘的磨损。传统地，润滑剂的薄膜在制造过程中通过将具有形成于其上的ー堆薄膜层(包括至少ー层记录层)的盘浸入含有少量(例如小于含氟聚合物的约1% (重量))润滑剂的池中而敷加到盘表面上，这种润滑剂溶解于通常为全氟化碳、氟代烃或氢氟醚的合适的溶剂中。然而，这种浸入过程所固有的缺点是消耗大量的溶剤，从而导致増加制造成本以及涉及到与在工作场所内存在有毒的或者潜在有害的溶剂蒸汽有关的环境危害。 鉴于上述缺点，薄膜润滑剂的蒸汽沉积是浸溃润滑的ー种有吸引力的替代方式。具体来说，润滑剂薄膜的蒸汽沉积是ー种无溶剂过程。此外，当使用合适的聚合物润滑剂以及具有沉积表面的磁性和/或MO盘基材时，蒸汽沉积技术能提供高达约100%结合的润滑剂分子，该沉积表面由在润滑剂沉积于其上之前不接触空气的新沉积的碳基保护外涂层构成。
发明内容
在本发明的一方面，用于在物理蒸汽沉积过程中收集冷凝蒸汽的设备包括构造成与真空室内的一个或多个蒸汽源相邻放置的封売。该封壳包括局部包封构造成容纳物体的空间体积的封壳内表面，其中封壳被保持在比一个或多个蒸汽源低的温度下。封壳的内表面连接到ー个或多个排水沟。
在附图中以示例而非限制方式来说明本发明的实施例，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，且其中图IA和IB示出蒸汽润滑系统构造的不同实施例。图2A示出根据ー实施例的用于容纳和冷凝润滑剂蒸汽的设备的侧视图。图2B示出图2A的设备的正视图。图2C示出图2A的设备的俯视图。
具体实施例方式參见图1A，在用于盘驱动介质润滑剂的物理蒸汽沉积过程中，沉积系统120包括加热蒸汽源110内的液态润滑剂的热源101，热源和蒸汽源都容纳于真空室108内以产生润滑剂蒸汽。经加热的润滑剂可具有比环境温度下或低于环境温度下的润滑剂更高的蒸汽压力。润滑剂蒸汽从蒸汽源110经由加热的扩散板112内的一列孔流到真空室108内，在该真空室内未加热的物体可涂敷以润滑剤。蒸汽在真空条件下越过间隙并在未加热的物体表面上冷凝，该物体表面例如可以是盘。在一个实施例中，盘可从ー侧通过单个经加热的蒸汽源110而暴露于流出的蒸汽。在另ー实施例中，盘可使用两个经加热的蒸汽源从两侧暴露。设置扩散板112以在盘的表面上产生空间上均匀的薄膜。尽管孔列和蒸汽源110与盘之间的间隙设计成使蒸汽的瞄准沉积最大化，但蒸汽穿过扩散板12内的孔的流出本性导致大量润滑剂不沉积于盘表面上。这种未被利用的润滑剂可通常冷凝到真空室108的壁上或者可通过连接到真空室108的泵送系统来去除。在任一种情况下，润滑剂均没有在盘上被利用，并被认为损失掉了。除了由于未利用的润滑剂而造成的附加成本，在真空室108内冷凝的润滑剂或系统泵可具有其它诸如过早泵失效的不利作用。參见图1B，在用于盘驱动介质润滑剂的物理蒸汽沉积过程中，沉积系统120’可包括沉积系统120的各兀件中的一些或全部，但还包括封壳200。下面详细描述该封壳200。图2A是用于容纳和收集润滑剂蒸汽的设备200的前视图，而这些润滑剂蒸汽不然 就将沉积到容纳设备200的真空室108的壁上。在实施例中，设备200构造成与一个或多个蒸汽源110相对放置，蒸汽源110基本上面对物体的相对两侧，该物体可以例如是诸如磁性存储盘或磁光盘之类的盘。在实施例中，两个蒸汽源110彼此面对，而盘位于两个蒸汽源110之间。设备200包括可包封两个蒸汽源110之间的空间的封壳230，用于容纳盘。间隔件240的较小导热率可防止或阻碍蒸汽源110的热量加热封壳230。为了能够更有效地冷凝蒸汽，隔热的间隔件240可使封壳230的任一侧机械连接到对应的蒸汽源110，同时提供使封壳230与热蒸汽源110隔热的ー种措施，并保持受限的间隙以減少会不期望地进入封壳230的蒸汽润滑剂的量。通过保持较热的蒸汽源110和较冷的封壳230之间的温度差来使封壳上的蒸汽冷凝率变大。陶瓷和ー些金属已知具有较小导热率。例如，铝和其它陶瓷具有在10-50瓦/米 开尔文的适当范围内的导热率。诸如316和316L的某些不锈钢具有在15-30瓦/米 开尔文数量级上的导热率，而因科镍合金(Inconel )具有在约15-20瓦/米 开尔文数量级上的导热率。这种材料的特征可以是具有较小的导热率。与此相比，铝合金具有在约200瓦/米 开尔文数量级上的较大导热率。封壳230可具有包括上护罩231和下护罩232的大体多边形、椭圆形、圆形或类似形状。每个护罩包括弧形表面234，而该弧的顶点大致与盘的平坦表面成一直线和同心，并相对于盘的中心形成护罩231、232基本上最外面的边界。在上护罩231中，冷凝的蒸汽可沿护罩231的内表面通过重力作用向下并离开盘的平面流动，因而，冷凝的蒸汽不会滴到盘上。在下护罩232中，弧起到冷凝蒸汽在其中可通过重力作用向下流动的槽的作用，从而基本上在盘下方收集。至少上护罩231还包括位于弧表面234的每个“底部”处的排水沟245,以当冷凝的蒸汽向下流动时捕获这些蒸汽,从而防止这些蒸汽可能跑到蒸汽源110的扩散板112上，以避免冷凝的蒸汽滴到盘上，并进一歩避免冷凝的蒸汽滴到封壳230外。连接到下护罩232的排水道250将冷凝的蒸汽引到贮存器265以进行储存。被储存的冷凝蒸汽可以在下一次蒸汽沉积中再次使用。替代地，储存的冷凝蒸汽可持续地循环到蒸汽源110，从而可以直接被再次利用。因为在环境温度(例如室温)或低温下蒸汽压カ会相当小，通过降低封壳温度来増大蒸汽源110和封壳230之间的温度差可提供増大的冷凝效率，并减少可积聚于真空室108或泵送系统的各部分内的蒸汽量。因此，具有较大导热率的ー块或多块冷却板290可与封壳230—起设置，以提供使热量离开封壳230的附加的低于室温的冷却传递以及封壳230和蒸汽源110之间更大的温度差。低于室温的冷却可以用几种不同的结构来实现，包括使冷却板290连接到在真空室108之外的散热翅片(未示出)、珀耳帖冷却器(未示出)、流体热传递设备(未示出)等。位于封壳230的护罩232底部处的小窄喉部孔254可为了沉积过程而插入和移除盘。孔254可保持为允许盘插入和移除的最小尺寸，同时减少可逸出封壳到达真空室或泵送系统的壁的蒸汽量。封壳230可由具有较小氧化率的材料构成。替代地，或附加地，封壳230可由具有较小导热率，例如不大于150瓦/米 开尔文的导热率的材料构成；在实施例中，不大于80瓦/米 开尔文的导热率；或在实施例中，不大于40瓦/米 开尔文的导热率。用于封壳230的示例性材料包括例如不锈钢(例如，不锈钢316或316L)和因科镍合金等。还应当注意到封壳230可由在此不具体指出的其它材料制成。这种材料可减少封壳230的加热，从 而保持更高的蒸汽冷凝率。封壳的抛光内表面可促进冷凝蒸汽更好的流动和排出。为了保持沉积于盘上蒸汽的化学稳定性和纯度或其它目的，封壳材料可选择为具有基本上可忽略的排气率、基本上可忽略的腐蚀率和与蒸汽化学反应的惰性。在另ー实施例中，可使用制成封壳的材料的组合。例如，封壳230的本体可由针对热特性、强度等的ー种材料制成，位于内表面上的沉积材料可为了有益的表面特性来选择。例如，封壳230的内表面可电镀有化学不反应的或非腐蚀性的选择材料，或者替代地，特氟隆 可形成于内表面上，它可提供化学惰性表面或有益于冷凝蒸汽的排出和流动性的表面，因为特氟隆TM具有非粘性特性。由于封壳230的下护罩232也具有弧233形状，冷凝蒸汽沿排水沟245向下排到护罩231的内表面234并向内朝下护罩232的弧233排出，弧233现例如相对于上护罩231是倒置的。连接到下护罩232的下部的排水道250将冷凝蒸汽从下护罩232的向内倾斜的内表面235引导到封壳230的出口 255。排水道250具有分开结构；即，排水道分成两个排水道251和252，而两者之间的孔254允许将盘插入封壳230，以暴露于蒸汽源110的扩散板112，并且随后移除盘。开出两个排水道251和252以防止冷凝蒸汽排入盘所穿过的孔，并从该孔进入真空泵送系统。位于封壳230底部处的小窄喉部孔254可为了沉积过程而便于插入和移除盘。孔254可保持为允许盘插入和移除的最小尺寸，同时减少可逸出封壳到达真空室或泵送系统的壁的蒸汽量。两个排水道251和252会聚在连接到槽260的出口 259，该槽将冷凝蒸气向下引到贮存器265。储存的冷凝蒸汽可以在下一次蒸汽沉积中被再次使用。替代地，储存的冷凝蒸汽可从贮存器265循环到蒸汽源110，从而可以直接被再次利用。应当理解到，即使在前述说明中已结合本发明的各种实施例的结构和功能的细节来阐述本发明的各种实施例的许多特征，但这种公开仅仅是示例性的，并且可在完全由所附权利要求书所表达的广义含义所指出的本发明的原理之内，尤其是与零件的结构和布置有关的细节上进行改变。例如，具体的元件可根据具体的应用系统来变化同时保持基本上相同的功能性而不脱离本发明的范围和精神。此外，尽管在此所述的较佳实施例涉及用于受控地引导气体进入真空室内的具有孔的特定歧管组，但本领域的技术人员应理解到本发明的教导可应用于其它气体处理系统，而不脱离本发明的范围和精神。由此，在此所述的实施例提供不包括在传统的静态蒸汽沉积设备和方法中的许多特征，并能特别用于薄膜磁性和MO记录介质的自动制造过程，该制造过程包括为了获得优化的摩擦特性而沉积均匀厚度的润滑剂外涂层。具体来说，在此所述的实施例提供润滑剂的回收和被回收的润滑剂的再次利用，这会导致減少由于 使用润滑剂而引起的制造成本。此外，在此所述的实施例可易于用作传统的制造设备/技术的一部分，这是因为它们与磁性和MO介质的自动制造的所有其它方面都完全兼容。此外，在此所述的实施例可广泛地应用于在使用润滑来制造许多不同产品-例如机械部件、齿轮、连杆等-吋使用的多种蒸汽沉积过程。最后，在此所述的实施例可广泛地应用于环境温度下的蒸汽压カ小于升高温度下的蒸汽压カ的多种蒸汽沉积过程。在此所述的实施例实可用于沉积实际上任何材料。在实施例中，可沉积例如用于薄膜磁性和MO记录介质的润滑剂。可沉积用于薄膜磁性和MO记录介质的各种类型的润滑齐U。示例性类型的润滑剂可包括例如全氟聚醚(PFPE)。示例性的PFPE例如可包括末端醇官能化PFPE、末端磷腈官能化PFPE、末端氨基PFPE或其组合物。可商业购得的示例可包括Z-TETRAOL (苏威苏莱克斯公司(Solvay Solexis Inc.),布鲁塞尔，比利时)，它是在姆端具有两个轻基的官能化PFPE(Z-TETRAOL 的具体示例是Z-TETRA0L 2000 (苏威苏莱克斯公司，布鲁塞尔，比利吋))；Z-DOL (苏威苏莱克斯公司，布鲁塞尔，比利吋)，它是在每端处都具有ー个轻基的官能化PFPE ;A20H (莫莱斯柯公司(Moresco Corp.),日本)，它是在一端具有环三磷腈基而在另一端处具有轻基的官能化PFPE ；ADOH (Moresco Corp.,日本)，它是在一端处用芳氧基代替环三磷腈基，并在另一端处具有两个羟基(AD0H 的具体示例是ADOH-2000 (莫莱斯柯公司，日本))以及D4-0H(莫莱斯柯公司，日本)，它类似于Z-TETRA0L ，在每端处具有两个羟基，但包括DEMNUM主链(CF2CF2CF2O-単元)。示例性的官能化PFPE还可包括沿主链(与末端基相对)的附加功能基。还可使用其它官能化的主链结构，诸如重复的C2或C4全氟醚。提供整个发明中表现的各个方面以使本领域的技术人员制备和使用本发明的组合物。对整个发明中表现的化合物和设备的各种变化、改变和改型对于本领域的技术人员来说是显而易见的，并且在此公开的概念还可延伸到其它化合物和设备。因此，权利要求书并不意在限制于本发明的各个方面，而是符合与权利要求书的语言一致的全部范围。在整个本发明中所述的各个方面的元件的对于本领域技术人员来说已知或今后将已知的所有结构和功能等同物以參见方式清楚地包含于此并意在被权利要求书包含。此外，在此公开的内容不意在专用于公众，不论这种公开是否隐含地在权利要求中表述。权利要求元素不能根据35U. S. C.(美国专利法)第112条第6段的规定来理解，除非使用表述“用于...的装置”来特意地列举了该元素，或者在方法权利要求的情况下，用表述“用于. 的步骤”来特意地列举了该元素。
权利要求
1.一种用于在润滑剂的物理蒸汽沉积过程中收集冷凝蒸汽的设备，所述设备包括 封壳，所述封壳构造成与真空室内的一个或多个蒸汽源相邻放置，所述封壳构造成保持在比所述一个或多个蒸汽源低的温度下，所述封壳包括 局部包封空间体积的内表面，所述空间构造成容纳物体；以及 连接到所述封壳的所述内表面的一个或多个排水沟。
2.如权利要求I所述的设备，其特征在于，还包括在所述一个或多个蒸汽源中的每个蒸汽源与所述封壳之间的一个或多个隔热间隔件。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述隔热间隔件包括小导热率的陶瓷。
4.如权利要求I所述的设备，其特征在于，所述封壳由具有不大于80瓦/米 开尔文的导热率的材料制成。
5.如权利要求I至4中任一项所述的设备，其特征在于，还包括连接到所述封壳的一个或多个导热板，热量经由所述导热板导出所述封壳。
6.如权利要求I至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述封壳还包括上护罩和下护罩，每个护罩具有成形为引导冷凝蒸汽离开所述物体的内表面。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，还包括上护罩沟，所述上护罩沟构造成引导冷凝蒸汽从所述上护罩的所述内表面离开所述物体和蒸汽源。
8.—种构造用于在润滑剂的物理蒸汽沉积过程中收集冷凝蒸汽的真空系统，所述系统包括 构造成连接到真空泵送系统的室； 位于所述室内的一个或多个蒸汽源； 构造成与一个或多个蒸汽源相邻放置的封壳，所述封壳包括 基本上包封空间体积的内表面，所述空间构造成容纳物体；以及 连接到所述封壳的所述内表面的一个或多个排水沟， 其中所述封壳由具有不大于80瓦/米 开尔文的导热率的材料制成；以及 位于所述一个或多个蒸汽源中的每个蒸汽源与所述封壳之间的一个或多个隔热间隔件。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括位于所述一个或多个蒸汽源中的每个蒸汽源与所述封壳之间的一个或多个隔热间隔件，所述隔热间隔件包括小导热率的陶瓷。
10.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述封壳还包括上护罩和下护罩，每个护罩具有成形为引导冷凝蒸汽离开物体的内表面。
全文摘要
一种用于在润滑剂的物理蒸汽沉积过程中收集冷凝蒸汽的设备，其包括构造成与真空室内的一个或多个蒸汽源相邻放置的封壳。该封壳包括局部包封构造成容纳物体的空间体积的封壳内表面，其中封壳被保持在比该一个或多个蒸汽源低的温度下。封壳的内表面连接到一个或多个排水沟。
文档编号C23C14/24GK102732840SQ201210102890
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月30日 优先权日2011年3月31日
发明者H·R·萨马妮, M·J·施蒂纳曼, M·斯穆拉, 郭倩 申请人:希捷科技有限公司