类金刚石粉生产方法与设备的制造方法
【专利说明】
1、
技术领域
[0001]本发明利用等离子体气相化学沉积类金刚石方法，采用多层弧面高频电极、可溶性衬底及衬底连续移动装置设计了的类金刚石粉生产设备，解决了类金刚石粉工业化生产技术设备及其不间断连续运行的问题。类金刚石与金刚石性能不完全相同，具有优异的力学、化学、光学、电学、热学性能，属于新材料领域的功能材料。
[0002]类金刚石(简称DLC)粉可以应用于制造研磨、抛光剂，抗化学腐蚀表面处理涂层，防紫外线涂层，抗老化剂，防晒护肤霜、集成电路热沉，高能电容器、化工催化剂、添加剂等产品制造原料。在航天、军工、电子、化工等行业具有广阔的应用前景。
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【背景技术】
[0003]现有的生成类金刚石薄膜的等离子体气相化学沉积法较为成熟，深圳市雷地科技实业有限公司已成功应用类金刚石薄膜于金属、玻璃、塑料等材料的表面改性，尤其是在航天航空、军工等高技术领域已有极佳的表现。但现有类金刚石生产方法，只能获得类金刚石薄膜，不适于工业化制造类金刚石粉。
3、
【发明内容】
[0004]类金刚石粉比类金刚石膜具有使用方便、应用领域更广阔的优势。为解决生产粉状类金刚石膜的问题，本发明在等离子体气相化学沉积法的基础上，发明了有机聚合物薄膜作为类金刚石膜沉积衬底，再用有机溶剂将已沉积类金刚石膜的有机聚合物薄膜溶解，可以使类金刚石膜与衬底剥离，沉淀下来，液固分离后，即可获得粉状类金刚石；发明了用于发生等离子体气相化学沉积反应的多层弧面高频电极，解决了提高类金刚石粉生产设备产能问题；发明了类金刚石沉积衬底移动装置，解决了类金刚石粉生产设备不间断连续运行的问题。从而实现了等离子体气相化学沉积法制造类金刚石粉的工业化生产。
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【附图说明】
[0005]附图是类金刚石粉生产设备结构图。类金刚石粉生产设备由真空系统、等离子体发生系统、原料气供应系统、类金刚石沉积物传输系统构成。
[0006]真空系统包括:用于抽真空的真空栗(I)、控制真空度的真空计(2)、圆柱体真空室(3)、装有可视窗口⑷的密封门(5)。
[0007]等离子体发生系统包括:提供高频电压和直流偏压的电源(6)、及多层弧面高频电极(7)。多层弧面高频电极(7)中单数层与电源正极(16)接通、偶数层与电源负极(17)接通。
[0008]原料气供应系统包括:供应原料气体的储气瓶(8)、调节供气量的调压阀(9)、监控原料气体供应的气体流量计(10)。
[0009]类金刚石沉积物传输系统包括:用于类金刚石沉积的有机聚合物薄膜衬底(11);卷绕拉动衬底(11)移动的卷筒(12);安装在多层弧面高频电极(7)两端，用于传送与控制衬底(11)沿着贴紧多层弧面高频电极(7)弧面表面方向移动的可转动滚轴(13);为卷筒(12)提供转动动力的电动机(14);提供有机聚合物薄膜衬底(11)的滚筒(15)。
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【具体实施方式】
[0010]类金刚石粉生产方法与设备的优选方案包括:生产设备制造方案和生产操作流程方案。
[0011]真空室(3)采用直径约I米、长度约2米、壁厚为5毫米的不锈钢圆筒制成。圆筒一端密封，另一端为边缘镶有密封圈及直径约100毫米透明玻璃可视窗口(4)的密封门
(5)。
[0012]真空室(3)内部安装有多层弧面高频电极(7)，每层弧面高频电极(7)长度约1.5米、宽度约0.5米，由厚度约2毫米的铝板制成，在每层弧面高频电极(7)两端安装有与弧面高频电极(7)长度一致的可转动的滚轴(13)。单数层弧面高频电极(7)与提供高频电压和直流偏压的电源(6)正极(16)联通，偶数层弧面高频电极(7)与提供高频电压和直流偏压的电源(6)负极(17)联通。各层弧面高频电极(7)之间距离约为30毫米。由绝缘的硬塑料支架将多层弧面高频电极(7)固定在真空室(3)中间位置。
[0013]卷绕拉动衬底(11)移动的卷筒(12)与提供有机聚合物薄膜衬底(11)的滚筒(15)分别安装在多层弧面高频电极(7)两侧。为卷筒(12)提供转动动力的电动机(14)安装在卷筒(12)同侧，通过传动带带动卷筒(12)旋转拉动衬底(11)移动。
[0014]用于抽真空的真空栗(I)、提供高频电压和直流偏压的电源(6)、供应原料气体的储气瓶(8)均安装在真空室(3)外部。
[0015]类金刚石粉生产操作流程:将有机聚合物薄膜衬底(11)卷绕在滚筒(15)外侧装入真空室(3)—一》将有机聚合物薄膜衬底(11)起始端穿过可转动的滚轴(13)下方覆盖在各层弧面高频电极(7)表面后，拉伸至卷筒(12)表面并缠绕固定一一》关闭密封门(5)启动真空栗(I)抽真空一一》通入甲烷气和氢气一一》启动的电源(6)向多层弧面高频电极(7)加载高频电压和直流偏压，一一》类金刚石沉积在阴极弧面高频电极(7)表面的有机聚合物薄膜衬底(11)表面一一》启动电动机(14)卷筒(12)卷绕拉动衬底(11)连续移动，直到卷筒(15)装载的全部有机聚合物薄膜衬底(11)表面均沉积类金刚石一一》关闭所有电源，取消真空，打开密封门(5)取出卷筒(12)—一》卸下已沉积类金刚石的有机聚合物薄膜衬底(11)将其溶于有机溶剂，进行液-固分离一一》类金刚石粉料成品检测包装。
【主权项】
1.本发明利用等离子体气相化学沉积类金刚石膜方法，采用多层弧面形状高频电极、可溶性衬底及衬底连续移动装置设计的类金刚石粉生产设备，解决了用于类金刚石粉生产的设备及其不间断连续运行的问题。从而实现了类金刚石粉的工业化生产。类金刚石与金刚石性能相似，具有优异的力学、化学、光学、电学、热学性能，属于新材料领域的功能材料。 类金刚石(简称DLC)粉可以应用于制造研磨、抛光剂，抗化学腐蚀表面处理涂层，防紫外线涂层，抗老化剂，防晒护肤霜、集成电路热沉，高能电容器、化工催化剂等产品制造原料。在航天、军工、电子、机械、化工等行业具有广阔的应用前景。 本发明独有的，与现有等离子体气相化学沉积类金刚石膜技术不同的技术特征为: . 1、采用多层相互平行的、正极(16)与负极(17)相间的弧面形状高频电极(7)增大类金刚石沉积面积，提高产能。. 2、采用可溶性有机聚合物薄膜作为衬底(11)材料，利于实现类金刚石沉积物与衬底(11)完全分离。 . 3、采用柔性衬底(11)连续移动装置滚筒(12)、滚筒(15)、电动机(14)实现类金刚石粉生产设备不间断连续运行。 除独有的，与现有技术不同的技术特征外，本发明还要求保护以下技术范围:. 4、采用多层平行非平面高频电极(7)进行等离子体气相化学沉积反应的装置。 . 5、采用可溶性有机聚合物薄膜衬底(11)实现沉积物与衬底(11)完全分离的等离子体气相化学沉积反应生产沉积物的生产装置。 . 6、采用柔性可溶性衬底(11)连续移动装置滚筒(12)、滚筒(15)、电动机(14)实现不间断连续运行的等离子体气相化学沉积反应连续生产沉积物的装置。
【专利摘要】本发明利用等离子体气相化学沉积类金刚石膜方法，采用多层弧面高频电极、可溶性衬底及衬底连续移动装置设计的类金刚石粉生产设备，解决了用于生产类金刚石粉的设备及其不间断连续运行的问题。从而实现了类金刚石粉的工业化生产。类金刚石与金刚石性能并不完全相同，具有优异的力学、化学、光学、电学、热学性能，属于新材料领域的功能材料。类金刚石(简称DLC)粉可以应用于制造研磨、抛光剂，抗化学腐蚀表面处理涂层，防紫外线涂层，抗老化剂，防晒护肤霜，集成电路热沉，高能电容器，化工催化剂、添加剂等产品的生产原料。在航天、军工、电子、机械、化工等行业具有广阔的应用前景。
【IPC分类】C23C16/27, C23C16/513
【公开号】CN105088180
【申请号】CN201510313671
【发明人】刘南林
【申请人】刘南林
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年6月5日