[发明专利]管内镀膜设备及镀膜技术

说明书

技术领域

本发明属于特殊薄膜制备技术领域,特别涉及一种管内镀膜设备和镀膜技术。 

背景技术

管内镀膜，尤其是小径长管内的镀膜一直是工业和科技界需要解决而未能完全解决的问题。在金属管防腐蚀、金属或玻璃管防气体渗漏等领域，急需高效可靠的镀膜技术。例如发电用的高温太阳能集热管中，其不锈钢内管需要防氢气渗漏层，而将防渗漏层镀制在其内表面的效果远好于镀制在其外表面的效果。同样是高温集热管，其玻璃外管需要阳光增透层用以提高阳光利用率，而且需要将透明增透层制备在其内表面，采用溶胶凝胶方法制备增透膜不仅成本高，而且膜层不牢固。针对所述的问题，本发明提出一种管内磁控溅射镀膜设备和镀膜技术。

发明内容

本发明的技术方案为：

管内镀膜设备及镀膜技术，其特征在于：采用磁控溅射镀膜技术，以被镀管的管壁为真空腔的侧壁，两端进行真空密封，并设置排气口和充气管道；放电阴极为圆柱状，与被镀管同轴设置，其内部水冷，但不在其中设置磁体，阴极外表面设置圆柱靶材，与阴极紧配合，或者阴极外表面直接作为靶材；磁体设置在被镀管的外部，即处于大气中。

所述的磁体有两种结构，第1种采用空心圆柱结构，与被镀管同轴设置，产生轴向磁场，镀膜过程中磁体沿轴向移动。

第2种磁体结构为长跑道形结构，磁体长度与被镀管长度相当，除两端外，产生基本与轴向垂直的磁场，镀膜过程中，磁体整体绕被镀管旋转，旋转轴与被镀管中心轴线相同。

如果被镀管为没有磁性的金属管，则被镀管为阳极。如果被镀管为绝缘管，则被镀管内与轴向平行设置细杆状或细管状金属阳极1根或多根。

所述的细管状金属阳极可同时作为充气管道，不再另外设置充气管道；在细管状阳极侧壁上开进气孔。

采用直流磁控溅射、射频磁控溅射或脉冲磁控溅射在被镀管内壁上沉积薄膜。对于第1种磁体结构，改变空心圆柱形磁体的半径，调整阴极表面附近磁场强度，沉积过程中，磁体沿轴线移动，放电区域也跟着移动，薄膜被均匀镀制在被镀管的内表面上。

对于第2中磁体结构，调整磁体与被镀管外表面的间距，使得横向磁场最强处位于阴极表面附近；沉积过程中，磁体绕被镀管匀速旋转，放电区域也跟着旋转，薄膜被均匀镀制在被镀管的内表面上。

由于到目前为止还没有有效的小管径的管内磁控镀膜技术，本发明必将推动这一领域的技术和产业发展。

附图说明

图1为磁体采用圆柱结构的非磁性金属管内镀膜的装置横截面示意图。

图2为磁体采用圆柱结构的非磁性金属管内镀膜的装置纵截面示意图。

图3为磁体采用圆柱结构的非金属管内镀膜的装置横截面示意图。

图4为磁体采用圆柱结构的非金属管内镀膜的装置纵截面示意图。

图5为磁体采用长跑道形结构的非磁性金属管内镀膜的装置横截面示意图。

图6为磁体采用长跑道结构的非磁性金属管内镀膜的装置纵截面示意图。

图7为磁体采用长跑道形结构的非金属管内镀膜的装置横截面示意图。

图8为磁体采用长跑道形结构的非金属管内镀膜的装置纵截面示意图。

以上图中，11为所镀管材，12为阳极，兼进气管道，13为阴极冷却水进水管，14为阴极，15为靶材，16为磁力线，17为长跑道形磁体，18为软铁，19为进气口，110为电源，20为空心圆柱形磁体，21为密封圈，22为真空腔密封端面，23为排气口,24为气压测量规管。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：内径100mm长2m的玻璃管，用直流磁控溅射在内壁镀制铝/氧化铝膜，金属铝管直接用作阴极兼靶材，外径为35mm。充入氩气/氧气混合气体，气压0.1帕，氧气比例2%，溅射功率2千瓦，沉积时间20分钟，得到300纳米厚的铝/氧化铝薄膜。

实施例2：内径100mm长2m的不锈钢管，用直流磁控溅射在内壁镀制铝/氮化铝薄膜，金属铝管直接用作阴极兼靶材，外径为35mm。充入氩气/氮气混合气体，气压0.1帕，氮气比例10%，溅射功率1千瓦，沉积时间20分钟，得到150纳米厚的铝/氮化铝薄膜。

实施例3：内径100mm长2m的不锈钢管，用脉冲磁控溅射在内壁镀制氧化铝保护膜，合金铝管作为阴极，外径为40mm。充入氩气/氧气混合气体，气压0.1帕，氧气比例3%，溅射功率2千瓦，沉积时间20分钟，得到100纳米厚的氧化铝薄膜。