本发明涉及塑料的表面硬化处理技术领域，尤其涉及一种塑料的有机加硬镀膜的镀制装置。
背景技术：
现实的透明有机聚合物材料的表面硬度极低，一般在铅笔硬度1h以下，很容易划伤，经过表面改性，表面的铅笔硬度能达到2h-3h，已经是很优异的性能。有机聚合物在使用过程中产生的划痕和磨损很大程度上影响了其的应用领域的推广。
为改善高分子聚合物的表面硬度，提高耐磨损性能，目前通用的手段有：在该透明高分子聚合物上涂覆一层加硬有机透明涂料；在透明高分子聚合物上用真空镀膜的方式沉积一层无机透明氧化物。
针对第一种方式，有机加硬涂料无论是采用喷涂工艺还是浸涂工艺，若要形成连续膜层具有加硬性能，均需要使用大量的涂料；同时液体膜还要经过热固化或者光固化，都会消耗大量的材料和能源。同时形成的镀膜的厚度一般在几百微米左右，进而由于液体膜受到表面张力和重力的影响，会由膜层厚度不均匀形成不平整的表面，表现为不同程度的花纹，严重影响表面的性能。
另一种传统的硬膜镀膜方式是采用物理气相沉积pvd真空镀膜方式，比如蒸发镀或溅射镀tio2、sio2、si3n4、al2o3等无机陶瓷膜(透明氧化物或氮化物材料)，直接将保护材料镀在产品表面。由于是无机与有机之间形成的结合，镀层与基材的结合性能不够牢固，同时膜层的致密性也不够好。在长久的苛刻环境中使用，会出现一定的脱层现象。采用该种方式加硬的有机塑料，在耐磨性上有一定程度提高，但是实测的铅笔硬度并未有太大改善。
综上所述，如何解决有机液体镀膜的原料浪费和均匀性差的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种塑料的有机加硬镀膜的镀制装置，以避免有机液镀膜的原料浪费和均匀性差的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种塑料的有机加硬镀膜的镀制装置，所述镀制装置包括等离子有机活化装置，所述等离子有机活化装置包括：用于接入离化气体的第一进气口、用于接入小分子有机气液混合分子的第二进气口、等离子发生装置和喷嘴；
所述等离子发生装置包括反应放电室和设置在所述反应放电室内的等离子源，且所述反应放电室上设置有等离子体喷射口；
所述第一进气口与所述反应放电室连通；
所述第二进气口与所述喷嘴连通，且所述喷嘴朝向所述等离子体喷射口布置。
优选地，所述第二进气口和所述喷嘴之间还设置有均匀布气管路。
优选地，所述均匀布气管路包括一个流入口和多个二元分支的流出口，所述流入口与所述第二进气口连通，所述流出口与所述喷嘴连通。
优选地，所述等离子有机活化装置，还包括用于冷却所述等离子发生装置的冷却装置。
优选地，所述冷却装置包括紧挨所述等离子发生装置布置的冷却箱，所述冷却箱上设置有冷却介质的流入端和流出端。
优选地，所述等离子源为矩形线性离子源，所述矩形线性离子源包括阴极顶板、阴极外框和阳极环，所述阴极顶板和所述阴极外框之间的间隙构成所述等离子体喷射口，所述阳极环设置在所述反应放电室内且对应所述等离子体喷射口的位置。
优选地，所述反应放电室内还设置有中央磁钢和外围磁钢，所述中央磁钢设置在所述阳极环的内环，所述外围磁钢靠近所述反应放电室的周向内壁布置，且所述中央磁钢和所述外围磁钢的极性相反。
优选地，所述镀制装置还包括气液连供系统，所述气液连供系统包括第一管路和第二管路；
所述第一管路的一端与所述第一进气口连通，所述第一管路的另一端与气源连通；
所述第二管路的一端与所述第二进气口连通，所述第二管路的另一端与气源连通，且所述第二管路上设置有小分子有机气液混合分子发生装置；
所述小分子有机气液混合分子发生装置包括液体容器、设置在所述液体容器内的储液罐和设置在所述储液罐内的有机液的液面下方的超声雾化装置。
优选地，所述镀制装置还包括用于放置待镀制的塑料样件的真空室，所述等离子有机活化装置设置在所述真空室内。
优选地，所述真空室内还设置有用于给所述待镀制的塑料样件加热的加热装置。
相比与背景技术介绍内容，上述塑料的有机加硬镀膜的镀制装置，通过第一进气口进入的气源进入反应放电室后，在阴阳极之间高压电势的作用下，形成电离态，电离的带电粒子在电压作用下加速轰击其他气体分子，产生雪崩效应进而形成可维持的等离子体，当第二进气口进入的小分子有机气液混合分子经过喷嘴喷射时，由于喷嘴朝向等离子体喷射口布置，小分子有机气液混合分子在喷射的等离子体的作用下，可以在塑料样件表面形成一层超薄的有机加硬镀膜，由于形成的有机加硬镀膜的厚度较薄(厚度一般在几十至几百纳米)，大大节省了有机液镀膜的原料浪费，同时形成的有机加硬镀膜几乎立刻固化，避免了因重力流动产生的均匀性差的问题，此外，相比于液相喷涂或滚涂固化方式得到的外层保护，通过上述镀制装置得到的镀膜，硬度高耐划伤，同时等离子能量高使与基材的结合性好。
附图说明
图1为本发明实施例提供的塑料的有机加硬镀膜的镀制装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的等离子有机活化装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的等离子有机活化装置的整体结构示意图。
上图1-图3中，
等离子有机活化装置1、第一进气口2、第二进气口3、等离子发生装置4、喷嘴5、反应放电室6、等离子体喷射口7、均匀布气管路8、冷却装置9、流入端10、流出端11、阴极顶板12、阴极外框13、阳极环14、中央磁钢15、外围磁钢16、第一管路17、第二管路18、液体容器19、储液罐20、超声雾化装置21、塑料样件22、真空室23、加热装置24、电源25。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种塑料的有机加硬镀膜的镀制装置，以避免有机液镀膜的原料浪费和均匀性差的问题。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1-图3所示，本发明实施例提供的一种塑料的有机加硬镀膜的镀制装置，镀制装置包括等离子有机活化装置1，等离子有机活化装置1包括：用于接入离化气体的第一进气口2、用于接入小分子有机气液混合分子的第二进气口3、等离子发生装置4和喷嘴5；等离子发生装置4包括反应放电室6和设置在反应放电室6内的等离子源，且反应放电室6上设置有等离子体喷射口7；第一进气口2与反应放电室6连通；第二进气口3与喷嘴5连通，且喷嘴5朝向等离子体喷射口7布置。
相比与背景技术介绍内容，上述塑料的有机加硬镀膜的镀制装置，通过第一进气口2进入的气源进入反应放电室6后，在阴阳极之间高压电势的作用下，形成电离态，电离的带电粒子在电压作用下加速轰击其他气体分子，产生雪崩效应进而形成可维持的等离子体，当第二进气口进入的小分子有机气液混合分子经过喷嘴喷射时，由于喷嘴朝向等离子体喷射口布置，小分子有机气液混合分子在喷射的等离子体的作用下，可以在塑料样件表面形成一层超薄的有机加硬镀膜，由于形成的有机加硬镀膜的厚度较薄(厚度一般在几十至几百纳米)，大大节省了有机液镀膜的原料浪费，同时形成的有机加硬镀膜几乎立刻固化，避免了因重力流动产生的均匀性差的问题，此外，相比于液相喷涂或滚涂固化方式得到的外层保护，通过上述镀制装置得到的镀膜，硬度高耐划伤，同时等离子能量高使与基材的结合性好。
这里需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，上述镀制装置在使用时，需将待镀膜的塑料样件放置在镀制装置的喷嘴的喷射范围内。此外，等离子发生装置应当接有电源25，通过电源25为气体高压离化生成等离子体提供动力，传统的电源系统可以采用直流电源dc，直流脉冲电源dc-pulse，中频电源mf，射频电源rf等。第一进气口2和第二进气口3连接的气源可以是ar、he、n2、o2的高纯气体，也可以是这四种气体任意组合的的混合气体，还可以是根据实际生产情况选择其他气体或其他混合气体。
在一些具体的实施方案中，上述第二进气口3和喷嘴5之间还可以设置有均匀布气管路8。通过设置均匀布气管，使得有机气液混合更加均匀，喷射至塑料样件的镀膜表面更加均匀、平整、光泽。
更具体的实施方案中，上述均匀布气管路8可以包括一个流入口和多个二元分支的流出口，流入口与第二进气口3连通，流出口与喷嘴5连通。同将均匀分布管布置成多层次的二元分支结构，使得可以连接多个喷嘴，或是一个喷射面积更加喷嘴，总之通过将流出口与喷嘴连接，可以实现大面积的喷射镀膜。当然可以理解的是根据实际生产情况，也可以是布置成多个三元分支的流出口活，或是其他多元分支的流出口，并且流入口也可以根据喷嘴的喷射范围需求，布置成对应的对个流入口。
在一些更具体的实施方案中，上述等离子有机活化装置1，还可以包括冷却装置9，由于等离子体为一种高能状态，所以工作状态下等离子源会产生大量热量，通过冷却装置9实现对等离子发生装置4的冷却功能，以避免造成连续工艺的不稳定。
更具体的实施方案中，上述冷却装置9可以是包括紧挨等离子发生装置4布置的冷却箱，冷却箱上设置有冷却介质的流入端10和流出端11。通过通入冷却介质，从流入端流入经过冷却箱，在从流出端流出对等离子发生装置进行散热，由于冷却装置紧挨等离子发生装置布置散热效果或更好。并且冷却箱可以是设置成多个片状的结构，也可以是设置成一个箱体的结构，根据实际情况，可以是将冷却箱布置成不同的结构形式。冷却介质可以是水，也可以是本领域技术人员常用的其他冷却介质。当然可以理解的是，冷却介质的流入口需要布置动力装置，比如泵等，以便于驱动冷却介质流动。另外，上述冷却箱的结构形式仅仅是对于冷却装置的一种举例，还可以是本领域技术人员常用的其他冷却装置，比如强风冷等。
在进一步的实施方案中，上述等离子源优选为矩形线性离子源，该矩形线性离子源包括阴极顶板12、阴极外框13和阳极环14，阴极顶板12和阴极外框13之间的间隙构成等离子体喷射口7，阳极环14设置在反应放电室6内且对应等离子体喷射口7的位置。当然可以理解的是，根据实际的生产需求，也可以是选择其他结构形式的等离子源，比如圆形结构的离子源。通过将上述等离子源设置成矩形线性离子源，离化效率更高，更便于塑料样件的大面积处理，且均匀性高。此外，上述阴极顶板和阴极外框采用304或301不锈钢材质，可采取拼接板形式组成，使离子源日常安装和维护更加方便。在实际使用过程中，等离子发生装置应当接地，以保证设备的安全性，同时阴极顶板和阴极外框接通外电源的负极；而阳极环为高电势提供源，接通外电源的正极。电源可以是直流波形、正弦波形或脉冲方波。
更进一步的实施方案中，上述反应放电室6内还可以设置有中央磁钢15和外围磁钢16，中央磁钢15设置在阳极环14的内环，外围磁钢16靠近反应放电室6的周向内壁布置，且中央磁钢15和外围磁钢16的极性相反。通过上述布置的磁场结构，使得中央磁钢15与外围磁钢16正好面对离子源正面，由于中央磁钢和外围磁钢的极性相反，比如中央为n极而外围为s极，使得中央位置形成磁路闭环，进而在等离子体喷射口的位置形成较强的水平磁场强度，进而使得等离子体的喷射更加强烈。
在一些更具体的实施方案中，上述镀制装置还可以包括气液连供系统，该气液连供系统包括第一管路17和第二管路18；第一管路17的一端与第一进气口2连通，第一管路17的另一端与气源连通；第二管路18的一端与第二进气口3连通，第二管路18的另一端与气源连通，且第二管路18上设置有小分子有机气液混合分子发生装置；该小分子有机气液混合分子发生装置包括液体容器19、设置在液体容器19内的储液罐20和设置在储液罐20内的有机液的液面下方的超声雾化装置21。其中液态容器19主要是通过对液态容器19加热，为储液罐20提供精确控制的温度环境，一般加热温度控制在65℃-120℃，使得储液罐具有良好的温度环境。此外，储液罐内的有机液体可以是六甲基二硅氧烷、八甲基四硅氧烷、四甲基二硅氧烷或聚甲基二乙氧基硅烷等，可以是上述有机液体的任何两种或更多种的组合，从而得到的有机加硬镀膜为由硅氧键为骨架的有机硅聚合膜。
在镀制过程中，随工艺气体的通入在超声雾化装置的作用下，使得储液罐内的有机液产生小分子有机气液混合分子，这些小分子有机气液混合分子随着工艺气体即可流入至第二进气口。通过上述气液连供系统可以为第一进气口提供用于离化的气体，进而当气体进入反应放电室时，能够维持一定气体浓度的气氛环境。当等离子源的阴阳极之间加上电源时，形成一定的高压电势，部分稀薄气体在这种高压下形成电离态，电离的带电粒子在电压作用下加速轰击其他气体分子，产生雪崩效应，进而产生可维持的等离子体。同时气液连供系统还可以为第二进气口提供小分子有机气液混合分子，并通过喷嘴喷射出去迅速形成固态的镀膜。在实际操作过程中，第一管路和第二管路上可以分别设置有精密气体流量质量计mfc，以监测气体的流量，同时还分别设置有气阀以控制气体的通入和切断。此外需要说明的是，第一管路和第二管路可以连接至同一个气源，也可以是连接至不同的气源，可以根据实际情况进行布置。
在一些更具体的实施方案中，上述镀制装置还可以包括为等离子有机活化装置1提供真空环境的真空室23，当然待镀制的塑料样件22也应放置在真空室23，等离子有机活化装置1也应设置在真空室23内。真空室可以采用不锈钢或铝合金制成，同时真空室可以是单体真空室，也可以是连续腔室的一部分。
此外，真空室23内还可以内部配置加热装置，通过该加热装置可以对待镀制的塑料样件22进行加热。进而实现了对塑料样件在镀膜前或镀膜中均可温控，同时通过对塑料样件加温有利于高真空的获得，进而提升镀层与基材的结合力。
为了本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合塑料的有机加硬镀膜的镀制装置的具体操作过程进行说明，下面仅对本发明实施例的最优选方案进行举例说明：
第一步：抽真空，将待镀产品放入真空室，然后抽真空至5×10-3pa，同时真空室加温至80℃，使产品重复释放杂气；
第二步，有机液加温，工艺气阀开启，将液体容器上方的气体抽净。关闭阀门，将液体容器加温至80-125℃。
第三步，等离子发生装置开启，第一管路中单独通入工艺气体ar和o2的混合气，o2比例在1％-20％，待腔体内达到气压0.1-15pa左右时，开启等离子源的电源，控制输出功率在800w。
第四步，开启第二管路的工艺气源，等到等离子体辉光稳定，开启第二管路对应的工艺气阀，同时开启超声雾化装置，雾化的气源随之进入均匀布气系统并从喷嘴喷出，形成离化的高分子团，从而在产品上形成有机镀膜。
以上对本发明所提供的塑料的有机加硬镀膜的镀制装置进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。