用于管内壁镀膜的装置及方法与流程

本发明涉及等离子体材料表面改性技术领域，具体涉及一种用于管内壁镀膜的装置及方法。

背景技术：

实际工业应用中有大量管状工件的内表面需要改性处理，比如：油田上的输油管道、化工管道、汽车汽缸以及军事领域中枪管、炮管等。这些在恶劣环境下工作的管状工件的内壁都需要做强化处理。对管件内壁改性的常用方法主要是工业电镀，但是电镀方法沉积的膜与基底结合性差，且处理过程中产生大量会污染环境的废液。

等离子体增强化学气相沉积能够很好的解决电镀方法存在的问题，已经广泛地应用到材料表面薄膜沉积领域中，在管内壁镀膜过程中也有应用。但是，均存在设备结构复杂、需要在抽真空条件下进行的问题，同时受管件结构空间有限的影响，难以实现均匀放电从而影响了镀膜的质量。

介质阻挡放电是可以在较高气压、甚至在大气压下实现均匀放电的放电形式，能够应用至等离子体增强化学气相沉积过程中，但是因为介质阻挡放电需要两个电极之间的距离很小才能实现均匀放电，因此目前介质阻挡放电一般仅应用于厚度较小的物体表面薄膜沉积或改性中，而对于管状工件内表面还没有合适的介质阻挡放电的镀膜设备。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是现有技术中采用等离子体增强化学气相沉积方法实现管内壁镀膜的装置结构复杂、需要在抽真空的条件下进行的问题，进而针对能够导电的管状工件，例如金属管，提供一种结构简单、能够在大气压下实现采用等离子体增强化学气相沉积进行管内壁镀膜的装置，本发明还提供采用上述装置进行镀膜的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明的用于管内壁镀膜的装置，包括电源和能够插入待镀管内的内电极，所述内电极为双层结构，内层为导电体，外层为介质层，使用状态下，所述内电极设置在所述待镀管内并连接至所述电源，所述待镀管由导电材料制成亦连接至所述电源，通电状态下，在所述内电极和所述待镀管之间产生介质阻挡放电，激励气体原料产生等离子体，实现薄膜沉积。

优选地，所述导电体为石墨、金属或合金。

优选地，所述内电极为圆柱形。

优选地，所述介质层为石英管或玻璃管。

优选地，所述电源为高频高电压电源。

优选地，所述用于管内壁镀膜的装置还包括辅助真空设备。

本发明还提供采用所述用于管内壁镀膜的装置进行管内壁镀膜的方法，包括以下步骤：

将所述内电极插入所述待镀管中并分别将所述内电极和所述待镀管连接至所述电源，在所述待镀管的内壁和所述内电极之间的空隙内通入气体原料，使所述内电极和所述待镀管之间产生介质阻挡放电激励气体原料产生等离子体，进而利用等离子体增强化学气相沉积方法实现薄膜沉积。

优选地，对所述待镀管的内壁和所述内电极之间的空隙进行抽真空操作，使薄膜沉积在低气压状态下进行。

本发明的有益效果如下：

本发明的用于管内壁镀膜的装置及方法，是采用一种表面带有介质层的内电极与导电的待镀管组成介质阻挡放电结构形式，从而使发明的装置可以在高气压、甚至在大气压下实现均匀放电，进而利用高频高电压电源激励产生均匀等离子体或相对均匀等离子体，实现金属管内壁薄膜沉积。

本发明的用于管内壁镀膜的装置利用介质阻挡放电的原理，提供用于管内壁镀膜的装置，对真空系统要求更低，放电装置结构简单，节约了成本，且沉积速率更高，同时由于内电极外层为不导电的介质层，例如石英或玻璃，在放电过程中不会形成电弧，装置的安全性更高。

而且，本发明的用于管内壁镀膜的装置可以依据待镀管的特性调整内电极 尺寸，灵活性高；可以根据镀膜材料及类型调节放电气体成分；具有镀膜均匀性好、膜基结合牢等优点。

附图说明

图1为本发明的用于管内壁镀膜的装置在使用状态下待镀管及内电极部分的结构示意图；

图2为本发明的用于管内壁镀膜的装置在使用状态下待镀管及内电极部分的纵剖示意图；

图3为本发明的用于管内壁镀膜的装置在使用状态下待镀管及内电极部分的横剖示意图

图中：

1内电极、2待镀管、11导电体、12介质层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案和有益效果进一步进行说明。

本发明的用于管内壁镀膜的装置，包括电源和能够插入待镀管2内的内电极1，内电极1为双层结构，内层为导电体11，外层为介质层12，使用状态下，内电极1设置在待镀管2内并连接至电源，待镀管2由导电材料制成亦连接至电源，通电状态下，在内电极1和待镀管2之间产生介质阻挡放电，激励气体原料产生等离子体，实现薄膜沉积。

本发明的用于管内壁镀膜的装置中适用于任何能够导电的管状件，例如金属管或合金管。

本发明中，导电体11可以选择石墨、金属或合金。

本发明中，可以根据待镀管2的形状、内径确定内电极的形状、尺寸，当待镀管2为圆柱形时，设置内电极1为圆柱形有利于产生更加均匀的等离子体，内电极1的尺寸依据待镀管内径确定，只要待镀管2的内壁和内电极1的内壁之间的距离能够适合实现介质层阻挡放电过程即可。

本发明中，内电极1上的介质层可以是任何合适的非导电体，例如，可以 是石英管或玻璃管。

本发明中的电源可以为高频高电压电源。

本发明中，可以根据镀膜要求的高低，选择是否设置辅助真空设备。

本发明还提供采用上述用于管内壁镀膜的装置进行管内壁镀膜的方法，包括以下步骤：

将所述内电极1插入所述待镀管2中并分别将所述内电极1和所述待镀管2连接至所述电源，在所述待镀管2的内壁和所述内电极1之间的空隙内通入气体原料，使所述内电极1和所述待镀管2之间产生介质阻挡放电激励气体原料产生等离子体，进而利用等离子体增强化学气相沉积方法实现薄膜沉积。

对于镀膜要求较高的情况下，可以对待镀管2的内壁和内电极1之间的空隙进行抽真空操作，使薄膜沉积在较低气压状态下进行。

当然在镀膜要求不高的情况下，也可以省去辅助真空设备及抽真空操作。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员科研根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。