[实用新型]一种等离子体聚合涂层装置

说明书

技术领域

本实用新型属于等离子体工程技术领域，涉及到一种等离子体涂层装置。

背景技术

等离子体聚合涂层处理是一种重要的表面处理方法，它是将需要处理的基材放在真空室内，在真空状态下通入工艺气体和气态有机类单体，通过放电把有机类气态单体等离子体化，使其产生各类活性种，由这些活性种之间或活性种与单体之间进行加成反应，在基材表面形成聚合物薄膜。在疏水薄膜等一些应用中，纳米尺度的等离子体聚合涂层具有优异的特性。但是由于纳米聚合物涂层的膜层很薄，它对涂层的均匀性有很高的要求。现有的等离子体纳米涂层装置采用方形的真空室，在涂层处理过程中，治具及其上放置的基材在真空室内的位置是固定的，由于同一批处理的不同基材在真空室内的不同位置与电极、单体/载体气体出口、真空排气口等之间距离的差别，不可避免地会产生涂层均匀性的差别。为了减小这种批处理的不均匀性，现有的等离子体纳米涂层装置只能采用较小容积的真空室和较小的单次处理批量，这很大地降低了处理效率、增大了成本。而即使这样，也仍然不能达到满意的批处理均匀性。随着目前纳米聚合物涂层应用的快速拓展，加工需求和批量急剧增加，解决目前等离子体纳米涂层加工现有技术存在的批量小、效率低、成本高、批处理均匀性差的问题十分现实和紧迫。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种等离子体纳米涂层装置，以解决现有等离子体纳米涂层装置采用方形真空室的容积小、单次处理批量小，处理效率低、成本高、批处理均匀性不良的问题。

本实用新型技术方案是：一种等离子体聚合涂层装置，包括真空室，其特征在于：所述真空室侧部的室体内壁任一横截面为相同直径的圆或相同边长的正多边形，所述正多边形边数至少为6边；

所述真空室内靠近真空室的内壁处安装有多孔电极，所述多孔电极为与真空室内壁保持间距的多孔弧面结构，所述多孔电极与高频电源连接，高频电源的功率为15-1000W，多孔电极由高频电源供电，放电时产生等离子体用于基材表面清洁和预处理；

所述真空室外壁上密封安装有至少两个放电腔；多孔电极与各放电腔可以根据工艺需要共同放电或分别独立放电。

多孔电极产生等离子体用于清洗，即表面清洁：多孔电极较大功率连续放电产生较强等离子体，用于涂层前清洗基材表面的水气、油污等有机物杂质，还可以活化有机的基材，在其表面形成悬挂键，利于涂层的沉积，增强基材与涂层的结合力，多孔电极在涂层过程中不工作；

放电腔产生等离子体用于聚合：涂层过程中各放电腔内较小功率放电产生较弱等离子体，由金属栅网控制断续释放进入真空室引发单体聚合并沉积在基材表面形成涂层。

所述放电腔与真空室内壁连接处设置有至少两层金属栅网，所述金属栅网与真空室内壁绝缘，金属栅网与脉冲电源连接，脉冲电源的作用是在金属栅网上施加正脉冲偏压，断续释放放电腔内的等离子体进入真空室，其中脉冲关断期间等离子体被多层金属栅网阻挡在放电腔内，脉冲施加期间等离子体穿过多层金属栅网进入真空室以引发真空室内的单体蒸汽发生聚合反应。

所述放电腔内设有放电源，放电源连接供电源，所述放电腔连接有载体气体管路，载体气体管路另一端连接到载体气体源，单体蒸汽管路连接到真空室内，且其出口位于放电腔前方，单体蒸汽管路另一端连接到单体蒸汽源；

所述真空室内的中心轴上竖直安装有尾气收集管，尾气收集管一端伸出真空室后与真空泵连接，所述尾气收集管的管壁上开孔；

所述真空室内设置有旋转置物架，所述旋转置物架的旋转轴与真空室的中心轴同轴，旋转置物架上放置待处理基材。

所述真空室的顶盖和底盖为与真空室的侧部室体内壁横截面匹配的平板或球缺、正多边形、椭球形等的拱形结构。

所述多孔电极形状为圆柱筒形状或至少分成两段圆柱弧面形状，且所述多孔电极与真空室同轴，与真空室的内壁间距为1-6cm，所述多孔电极上布满通孔，孔径为2-30mm，孔间隔为2-30mm。

所述放电腔为圆筒形，材质是铝、碳钢或不锈钢，直径为5-20cm，深度为3-15cm，相邻放电腔轴线之间的间距为7-40cm。

所述金属栅网层数为2-6层，材质是不锈钢或镍，网孔大小为100-1000目，透过率为25％-40％。

所述脉冲电源输出正脉冲，其参数为：峰值20-140V、脉宽2μs-1ms、重复频率20Hz-10kHz。

所述放电源是灯丝或电极或感应线圈或微波天线，且其放电功率为2-500W。

所述单体蒸汽管路出口与放电腔之间的距离为1-10cm。