专利名称：被覆有无晶钻石膜的电极的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种被覆有无晶钻石膜的电极，为于电极的本体材质上涂布一层无晶钻石而形成一加强保护且提高性能的导体。。
背景技术：
目前电极已大量使用于电池、电镀、催化及合成，此外电极也用于侦测电解质含量或微量元素分析及废水处理等用途，一般的电极皆以金属制成，如铜、镍或铂白金等材质，但亦有以石墨或碳棒所制成的电极，无论用何种材质所制成的电极，皆会和被电解物质产生物理或化学反应，此反应不仅会造成电极被侵蚀破坏，另外，电极表面也容易吸附气体，如氢或氧等，造成所谓的「极化现象」，此「极化」的结果会使电压升高、电流降低，造成电池功率大减、电镀速率大降，如果以此电极来侦测液体中电解质的含量时其灵敏度会降低，数值也并不准确。
钻石的稳定性极高，在500℃以下不会溶于任何溶液，包括酸、碱及有机溶剂，亦不会与任何电解物质发生反应，因此，以钻石做为电极可以解决上述的侵蚀及极化等问题。尤有进者，钻石因其惰性最大所以在于电解时可以使用较高的电压和较小的电流，即其于电解时具有最大的「过电压」(over potential)，一般而言，具有较大的过电压会使电解某些含有氧化势(oxidation potential)较高的溶质水溶液时，易将其溶质析出，因此可用来分析难以分离(如钾)或浓度极低(如铅)的元素。
由于纯钻石为不导电的绝缘体，所以一般而言皆不能用来作为电极，然而，若在钻石内加入多量的染质，如硼等，此含硼的钻石则可用为电极，然而含硼的钻石不易取得，而且亦无法镀在一般的材质上(如钢)或复杂的曲面上(如圆棒)，因此甚难被覆在常用的电极上。
发明内容
本发明人有鉴于现有的电极在使用上未尽完善，而未能有效提升整体的效果，乃针对其缺失进行开发，经不断研究与发展后终于完成了被覆有一层无晶钻石膜于电极本体上的电极，此电极可提升电极性能且成本低，并确具产业上利用价值的本发明。
本发明的主要目的在于提供一种被覆有无晶钻石膜的电极，其将一可以导电，且可以涂布于所有材质上的无晶钻石，镀在电极本体的表面，使电极不会被酸碱侵蚀，可用价廉的材料代替电极材料，以将电极性能提升，且将成本降低为其发明目的。
为了可达到前述的发明目的，本发明所运用的技术手段是在于提供一种被覆有无晶钻石膜的电极，其于电极的本体表面涂布一层90％以上为碳的镀膜，且其碳的30％以上为具有不规则的四面体键结结构。
所述的被覆有无晶钻石膜的电极，其表面的无晶钻石内含0.1-10％的氮。
所述的被覆有无晶钻石膜的电极，其无晶钻石表面厚度范围为0.1至5微米。
所述的被覆有无晶钻石膜的电极，其无晶钻石表面粗糙度的高低差高于10奈米(Nanometer)。
所述的被覆有无晶钻石膜的电极，其本体表面的无晶钻石可以阴极电弧(Cathodic Arc)或其它方法所涂布。
所述的被覆有无晶钻石膜的电极，其电极的本体材质可为碳、金属、陶瓷或塑料。
为使贵审查员可确实了解本案的构造装置，及其它发明目的与功效，以下兹举出一具体实施例，并配合图式详细说明如下
图1是本发明的立体图。
附图中10--电极 20--无晶钻石30--本体具体实施方式
本发明的被覆有无晶钻石膜的电极，参看图1所示，其电极10的本体30表面涂布一层含有变形的四面体键结(Distorted Tetrahedral Bonding)，甚至石墨键结(sp2)的可以导电的无晶钻石20，另，由于其几乎可以涂布于所有材质上，如金属(钢、铜、镍铂等)、陶瓷(玻璃)、石墨等及塑料(ABS、PVC等)等，因此容易镀在所有电极10的本体30的表面，使其本体30不会被酸碱侵蚀，所以可用价廉的材料代替(如以铜代替白金)电极10的本体30，不仅使电极10性能可以提升，而且成本可以降低。
钻石内的碳原子其四周被四个碳原子围绕，形成所谓的四面体键结，通常这此四面体键结具有相同的长度(1.54)，但如果这个四面体变形时，它的四个键结就具有不同的长度，无晶钻石内的每个碳原子都有不同的长度，其键长可短至如石墨键结(sp2)(1.45)，长至如钻石键结(sp3)(1.54)，因此，无晶钻石具有几乎连续的能阶，使电子可顺利流过，形成可导电的材质。
本发明的被覆有无晶钻石膜的电极，其电极10的本体30表面所覆的无晶钻石20可以多种方法涂布，例如以溅镀方法(Sputtering)可把碳靶以氩离子撞击而溅出碳原子再镀在工件上(如电极)，此方法可以涂布所有的材质，包括不导电的玻璃及塑料等。
本发明的被覆有无晶钻石膜的电极，另一种更有效的制法为把碳(石墨)的电极10的本体30表面以电弧气化成离子，再以偏压驱使碳离子使其射内工件，碳离子打击在工件表面时若能量适中(如100eV)会附在工件表面形成「无晶钻石」20，尤有进者，「无晶钻石」20内的碳键的钻石键结(sp3)及石墨(sp2)键结比率其可以镀膜的参数调整，例如偏压加大时可使钻石键结(sp3)增加，而电流加大则会使石墨键结(sp2)加多，除此之外，电流加大更可使镀膜的表面更为粗糙，粗糙面的突出处有「避电针」似的尖端放电效应，这样当电流通过时，电子会因电场的集中而更容易流过，亦即电阻会大为减少，因此极为适合用以涂布电极10的本体30表面。
本发明的被覆有无晶钻石膜的电极，其电极10的本体30表面的无晶钻石20内若渗入少量(0.1-10％)的氮也会使其电阻更为降低。除此之外，氮的抗蚀性比碳更好，因此反而会使电极10的性能更为稳定。
以本发明的被覆有无晶钻石膜的电极可用以生产电池、用于电解电解质及用来电镀，也可用来涂布发射电子的热阴极，例如用在萤光灯或其它光源(如LCD、复印机、扫瞄器及车灯等)，除此之外，它也可以用来测定电解质的含量，例如可用于检测饮料(例如牛乳、啤酒、水、可乐等)所受的污染程度，及做为酸(如盐酸、硝酸等)或碱(如NaOH、NH4OH)的探针，例如做为pH量测仪的电极，另，还有其它的用途，包括清除工业废水中的毒物、量测半导体磨浆等的酸度，此外如血液、尿液、药物等生物医学样品也可以用镀本发明的材料的探针加以检测。
综上所述，本发明的被覆有无晶钻石膜的电极，由于在电极的表面镀有无晶钻石，因此使电极不会被酸碱侵蚀，因此可用价廉的材料代替电极材料，为一将电极性能提升，且可将成本降低的发明。
权利要求
1.一种被覆有无晶钻石膜的电极，其特征在于，其于电极的本体表面涂布一层90％以上为碳的镀膜，且其碳的30％以上为具有不规则的四面体键结。
2.如权利要求1所述的被覆有无晶钻石膜的电极，其特征在于，其表面的无晶钻石内含0.1-10％的氮。
3.如权利要求1所述的被覆有无晶钻石膜的电极，其特征在于，其无晶钻石表面粗糙度的高低差高于10奈米。
4.如权利要求1所述的被覆有无晶钻石膜的电极，其特征在于，其无晶钻石表面厚度范围为0.1至5微米。
5.如权利要求1所述的被覆有无晶钻石膜的电极，其特征在于，其本体表面的无晶钻石可以阴极电弧所涂布。
6.如权利要求1所述的被覆有无晶钻石膜的电极，其特征在于，其电极的本体材质可为碳、金属、陶瓷或塑料。
全文摘要
本发明是关于一种被覆有无晶钻石膜的电极，其电极的本体表面含有变形的四面体键结(Distorted TetrahedralBonding)，甚至石墨键结(sp
文档编号C25B11/00GK1548584SQ03130999
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月12日 优先权日2003年5月12日
发明者宋健民 申请人:宋健民