[发明专利]一种表面涂覆方法及设备

说明书

本发明公开了一种表面涂覆方法及设备，所述表面涂覆设备包括纳米颗粒气溶胶制备装置、真空样品腔、样品多轴联动平台；所述纳米颗粒气溶胶制备装置包括纳米颗粒气溶胶制备腔以及与所述纳米颗粒气溶胶制备腔连接的涂覆部件；所述真空样品腔，设有涂覆部件连接孔；所述样品多轴联动平台，置于所述真空样品腔内部，所述样品多轴联动平台与样品台相连；所述涂覆部件穿过所述涂覆部件连接孔伸入所述真空样品腔内至所述样品所在位置。该技术可替代目前的电镀、化学镀、物理气相沉积、化学气相沉积等传统涂覆工艺，可使用任意材料的纳米气溶胶对任意形状、尺寸和结构的样品表面进行涂覆，操作简单、易实现，且具有非常广泛的普适性。

技术领域

本发明涉及涂覆设备技术领域，尤其涉及一种表面涂覆方法及设备。

背景技术

近年来，纳米技术得到了长远地发展，在工业生产中，一般要在产品表面上涂覆一层保护层不仅用于修复大量机械零部件，还能赋予工件表面以耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化、抗热震、抗辐射、隔热、绝缘等工程特性。目前表面涂覆的方法有很多，有研究者运用电镀法，将表面除去油锈的钢铁等制件作阴极，纯铜板作阳极，挂于含有氰化亚铜、氰化钠和碳酸钠等成分的碱性电镀液中进行镀铜；有人运用化学镀方法，将被镀制件浸入以硫酸镍、次磷酸二氢钠、乙酸钠和硼酸所配成的混合溶液内，在一定酸度和温度下，溶液中的镍离子被次磷酸二氢钠还原为原子而沉积于制件表面上，形成镍镀层；另有近年发展的激光表面处理法，采用激光束进行加热，使工件表面迅速融化一定深度的薄层，同时采用真空蒸镀、电镀、离子注入等方式把合金元素涂覆于样品表面，在激光照射下使其与机体金属充分融合，冷凝后在样品表面获得具有特殊性能的合金层。这些方法可应用于工业生产中的部分领域，但依旧存在一些不足，电镀会出现漏镀、出现毛刺，镀层损坏等问题；化学镀需要把样品浸入水溶液中，附着力较差，而且样品表面还要经过特殊处理；激光处理法等先进工艺对设备要求较高，工艺相对复杂。除此之外，还有蚀刻、丝网印刷、涂敷、溶胶-凝胶等成膜方法，但是成膜效果不好，还需要后处理工艺。

发明内容

针对上述现有技术中所存在的技术问题，本发明提供了一种表面涂覆设备，所述表面涂覆设备包括纳米颗粒气溶胶制备装置、真空样品腔、样品多轴联动平台、抽真空装置；

所述纳米颗粒气溶胶制备装置包括纳米颗粒气溶胶制备腔以及与所述纳米颗粒气溶胶制备腔连接的涂覆部件；

涂覆部件包括第二单向阀、第一出气口、第一单向阀、临界孔、喷嘴。

所述真空样品腔，设有涂覆部件连接孔；

所述样品多轴联动平台，置于所述真空样品腔内部，所述样品多轴联动平台与样品台相连；

所述涂覆部件穿过所述涂覆部件连接孔伸入所述真空样品腔内至所述样品所在位置。

所述抽真空装置通过第三单向阀与真空样品腔连接。

所述抽真空装置选自水力喷射器、蒸汽式喷射泵、往复泵和离心式真空泵中的一种；

优选地，所述纳米颗粒气溶胶制备腔选自电火花放电装置，电弧放电装置，热蒸发装置以及以气体为介质制备纳米颗粒制备装置中的任一种。

优选地，所述涂覆部件包括涂覆管和喷嘴，所述涂覆管上设有第一出气口、第一单向阀、临界孔，所述第一出气口设有第二单向阀。

所述临界孔左侧为常压状态，右侧为真空状态；临界孔左侧连接有单向阀和常开的单向出气通道，以维持常压状态。

优选地，所述临界孔直径范围为0.01μm-1mm，所述喷嘴直径范围为0.01μm-10mm，可通过临界孔和喷嘴的尺寸大小调节喷涂图案的分辨率。

真空样品腔内的负压将纳米气溶胶通过临界孔和涂覆喷嘴撞击并沉积在样品表面。

优选地，所述样品多轴联动平台回转轴旋转范围为0°-360°。