[发明专利]用于对细长的、圆柱形的构件进行等离子涂覆的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对细长的、圆柱形的构件、特别是管状的构件进行等离子涂覆的装置和方法。

背景技术

如果构件的表面受到等离子体作用，则可能在相应地选择等离子体参数，如压力、温度和等离子体组成的情况下有目的地影响表面的功能性和特性。由现有技术已知用于对由任意材料组成的表面进行处理、改性或涂覆的方法，其中利用由等离子体组成的微粒流或能量流。这主要包括等离子喷涂、电弧等离子熔覆、等离子热处理法、等离子CVD法和等离子净化。工件表面的功能性的改变通过等离子体粒子有目的的作用来实现。这可以通过具有确定化学特性的微粒的相互作用或通过由等离子体发出的辐射的作用来实现。在用于对构件进行等离子涂覆的方法中，涂层材料通过供应能量而被置于蒸汽态或气态并由蒸汽相或气相沉积在构件上。

为了产生等离子体，使用等离子燃烧器。在电弧等离子燃烧器中，通过电弧使流动的气体离子化并加热到10000K至20000K的温度。在高频等离子燃烧器中，通过向圆柱形线圈上施加高频的电磁场使流动的气体离子化。在由介电材料制成的圆柱形的放电容器中形成密度较大的等离子体，所述等离子体具有高能量密度。这里等离子体温度也达到最高20000K。电弧等离子燃烧器和高频等离子燃烧器是用于产生等离子体的装置，所述装置产生定向的自由射束。此外还存着很多方法或方法变型，如PVD物理蒸汽沉积和CVD化学蒸汽沉积，这些方法和方法变型由气相在工件上沉积涂层。在很多情况下这里涂层材料泉状(quellformig)地存在于涂层腔中。

在等离子体中用确定的材料对构件或工件进行涂覆，在其表面上对其进行净化、激活或加工。为了在此时防止对工件的污染，加工在真空中进行。为此，构件被引入处理腔中。所述处理腔相对于大气封闭并且在采用一个或多个泵的情况下排真空。

等离子体仅在很狭窄的区域内出现并且对于细长的、圆柱形的构件不能在整个构件上形成。因此，为了对细长的构件的整个表面进行等离子处理，必须引导等离子体射束经过构件，或者构件必须相对于等离子体射束运动。在两种情况下都需要复杂的装置，以便在等离子处理期间使构件和等离子体射束相对于彼此运动。

已知的方法有这样的缺点，即，利用这些方法不能在细长的构件的整个长度和整个周边上涂覆均匀的涂层。此外，涂覆细长构件所需的处理腔很大。处理腔的排真空由于大的体积导致时间和能量上大的耗费。这种均匀的涂层例如对于玻璃管是必要的，所述玻璃管应供应给太阳热能的应用场合。这里层厚上少数几个纳米的差别对构件的功能会产生不利的影响。

由DE 10 2007 035 518 A1已知一种用于对细长的圆柱形构件进行等离子涂覆的装置，所述装置装备有一个处理腔和两个细长的传送腔。在处理腔上设置等离子燃烧器。已经证明不利的是，每次只能有一个构件利用该装置涂覆，并且涂覆过程的周期时间较长。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于对细长的圆柱形的构件进行等离子涂覆的装置和方法，利用所述装置和方法，能够在整个长度上和整个周边上对构件涂覆均匀的涂层，所述装置和方法能够以较小的时间和能量上的耗费运行，所述装置和方法具有较短的周期时间，并且所述装置和方法使得能同时对多个构件进行涂覆。

所述目的通过具有权利要求1的特征的装置以及通过具有权利要求15的特征的方法来实现。所述装置的特征在于，设有第一存储腔和第二存储腔。第一存储腔设置在处理腔和第一传送腔之间。第二存储腔设置在处理腔和第二传送腔之间。此外，所述装置的特征还在于，在第一传送腔和第二传送腔中和在第一存储腔和第二存储腔中设有运送装置，所述运送装置同时并且相互平行定向地向处理腔供应至少两个构件和从处理腔中导出至少两个构件。等离子燃烧器提供等离子体射束，所述等离子体射束使得能同时对供应的各构件进行涂覆。构件通过运送装置沿运送方向在两个存储腔中输送并绕各自的轴线旋转。以这种方式所供应的各构件的涂覆在其整个表面上进行。因此可以同时对多个构件进行涂覆。

第一传送腔和第二传送腔以及第一存储腔和第二存储腔是细长的。它们都以其纵向沿运送装置的运送方向定向。

由于具有至少两个传送腔、至少两个存储腔和至少一个处理腔的布置结构，在处理腔中对构件进行涂覆期间，已经可以将新的构件输送到第一传送腔中。因此可以同时在所述装置中存在多个批次构件，例如第一批位于第二传送腔中，第二批位于处理腔和第一存储腔和第二存储腔中，而第三批位于第一传送腔中。批次是指在一个时刻输送到装置中的构件的总体。一个批次的构件关于运送装置的运送方向同时都处于装置中的一个位置处。