[发明专利]一种用于大长径比金属筒（或管）内壁沉积类金刚石薄膜的设备

说明书

本发明涉及一种在大长径比(L/D)或小直径金属筒(或管)内壁沉积类金刚石薄膜的设备，设备采用一个用金属丝网制作的筒(或管)状阳极，把金属筒(或管)的内壁作为阴极，在丝网阳极和金属筒(或管)内壁之间构成等离子电场，丝网阳极的中心区域构成反应气体流通通道，丝网阳极上的网孔则成为反应气体均匀分布的通道，在等离子电场中施加高电压，电场中高能电子轰击丝网阳极并产生电流。高能电子的轰击和电流使丝网阳极产生高温，对被镀金属筒内壁辐射加热。丝网阳极能够增大反应气体的通量，提高在小的电极间距下薄膜沉积的均匀性。该设备内设置了热电偶和温度显示器，调整丝网阳极的网格密度(网格尺寸)和丝线线径，使丝网阳极温度达到类金刚石薄膜材料沉积所需的温度。该技术有效解决在具有大的长径比或小直径筒(或管)中，狭窄极间距的封闭空间内反应气体流动受阻而导致放电困难，从而使薄膜沉积不均和难以成膜的问题。

技术领域

本发明涉及一种在金属筒(或管)内壁表面沉积DLC类金刚石薄膜材料的设备，特别是涉及大长径比缸体或管内壁沉积类金刚石薄膜材料的设备。

背景技术

类金刚石薄膜(Diamond-Like Carbon Coatings，简称DLC薄膜)是一种具有近似于纯金刚石的硬度及耐磨损性能，同时又具有极低的摩擦系数(0.1～0.3)的固体润滑薄膜材料，它具有良好的光学、电学及力学性能，广泛地用于机械、电子、化学、生体医学以及航空航天、军事工业等领域，具有广阔的应用前景。特别是在减磨、低摩擦方面，大大改善机械零部件的运动状态，延长零部件的使用寿命，提高机器设备的运行可靠性，达到节能降耗，资源节约的目的。

目前，制备DLC类金刚石薄膜材料的方法有物理气相沉积法(PVD)和化学气相沉积法(CVD)，由此衍生出了离子束沉积、阴极电弧沉积、磁控溅射沉积、激光沉积、等离子体增强化学气相沉积和热丝等离子化学气相沉积等，虽然沉积方法有很多，但是真正能够实现产业化制造的技术并不多，国外已实现了半产业化的水平，而我国仍处于研发阶段，并未实现大规模的工业化生产和市场应用，对于工业化生产还存在很多需要解决的技术难题。

目前，在金属筒(或管)内壁沉积DLC薄膜非常困难，特别是对于大的长径比(L/D)的筒状或管状零部件内壁沉积DLC薄膜未能获得良好的解决办法，主要问题是：在狭长的阴阳极板间，流通面积狭窄，反应气体运输困难，使温度场分布和电场强度分布不均，等离子体形成困难等，导致薄膜难以在大长径比筒内壁表面生长。筒内壁或管内壁沉积DLC类金刚石薄膜材料可用于各种缸体类零部件的耐磨强化，例如发动机缸体、液压活塞缸、往复式压缩缸等，同时可解决管道内壁的耐磨损问题，例如泥浆输送管、油气输送管、物料输送管等，具有摩擦磨损的管内表面的耐磨损强化；其结果是大大提高发动机等设备的运行稳定性，同时延长相关的零部件和管路的使用寿命。