[发明专利]表面处理装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面处理装置，并且涉及一种根据独立权利要求项的前序部分的表面处理方法。

发明背景

表面处理在本文中是指分层工艺，其中基底的表面层通过允许颗粒在基底基质中扩散进行改性，或其中将颗粒沉积在表面上使得在基底上产生涂层。用于这种表面处理的颗粒通常非常小，粒度分布的范围为10至100nm。这种粒度的颗粒通常称为纳米颗粒。纳米颗粒在颗粒合成工艺中产生，其中前体化学品暴露于热反应器。在热反应器的酷热中，它们（化学品）经历致使所需颗粒的合成的特定热化学和物理反应。

在工业应用中，颗粒合成工艺通常涉及源元件和热反应器，其中源元件将喷嘴应用于喷射表面处理颗粒的前体物质的组合，而热反应器用于将前体物质的组合转化为定向的颗粒流。通常，热反应器为紊流氢氧火焰，一个或多个喷嘴的喷嘴出口通道将材料输送到该火焰中，材料可以是混合在一起的，或分别通过单独的出口来输送。

传统上，表面处理实施方式严格地专注于直接影响区域，其中纳米颗粒流针对被处理表面被直线地定向。直接影响区域外部的颗粒流效果已被视为残留物，并且已应用各种措施以从工业表面处理工艺中有效地消除这些效果。然而，这种传统方法是非常低效的，因为相当数量的颗粒实际上最终并不在被处理表面中，而是随着载气从工艺环境中被移除。这表明低产率，并且需要用于清理受污染的工艺环境的附加工作量。

发明概要

因此，本发明的目标是提供一种方法和一种用于实现该方法的器械，以克服或至少减轻一个或多个上述问题。本发明的目标通过表面处理装置和表面处理方法（其特征在独立权利要求项中说明）来实现。本发明的优选实施方案在从属权利要求项中公开。

本发明基于在表面处理程序中包括流控制工具和偏转工具，其中流控制工具将颗粒流定向成从直接影响点沿着被处理表面可控地前进，而偏转工具在预定距离之后将颗粒流从平面物体的表面偏转。

本发明的一个优点是，被处理表面对颗粒流的暴露增加，并且发生所需表面处理工艺的可能性增加。所选前体组分的产率提高，并且更少的前体物质留下以待从工艺环境中被清理。

附图简述

在下文中，实施方案将参照附图进行更详细地描述，其中

图1示出了表面处理装置的一个实施方案的源元件；

图2示出了表面处理装置的一个实施方案；

图3示出了表面处理装置的流控制工具的另一个实施方案；

图4示出了表面处理装置的偏转工具的另一个实施方案；

图5示出了表面处理方法的一个实施方案。

具体实施方式

下述实施方案是示例性的。尽管说明书可能指示“一个”、“一种”或“一些”实施方案，但是这并非必然地意味着每个这样的指示是针对相同的实施方案，或特征仅适用于单个实施方案。不同实施方案的单个特征也可组合以提供其它实施方案。

在下文中，本发明的特征将通过装置架构的简单实施例进行描述，在该架构中可实现本发明的各种实施方案。仅详细地描述了与示出实施方案相关的元件。表面处理方法和装置的各种实施方案包括本领域的技术人员通常已知的元件，并且这些元件在本文中可能并未进行具体地描述。表面处理装置的配置可能在操作的情况（其中界定的装置元件相互地调整以提供界定的流动条件）下进行描述。系统元件的此类调整根据说明是显而易见的，并且本领域的技术人员通过简单的测试和试验可做出此类调整。

表面处理装置在本文中是指一种器械，该器械产生纳米颗粒并将其定向至待处理的表面。根据本发明的一个实施方案，表面处理装置包括源元件100和热反应器，源元件100包括用于喷射表面处理颗粒的前体物质的组合的喷嘴，而热反应器用于将前体物质的组合转化为颗粒流。喷嘴在本文中表示一种元件，该元件产生前体物质的定向流并将其引导进入热反应器。热反应器在本文中表示一种元件，该元件提供热的局部分布，使得横越分布位置的物体相应地暴露于热。

在下文中，将应用至少一种液体前体物质的实施方案用作实施例。然而，在不脱离保护范围的情况下，前体物质可以液体、蒸汽或气体形式进行喷射。在使用一种或多种液体前体时，喷嘴可有利地输出作为微滴射流的预混合的液体混合物，并且将该微滴射流暴露于热反应器，该热反应器将微滴射流转化为纳米颗粒的定向流。图1示出了一个实施方案，其中热反应器作为氢氧火焰来实施，然而，在不脱离保护范围的情况下，也可应用其它形式的热反应器布置。例如，热反应器可利用一高功率激光束或一组高功率激光束来实施。