[发明专利]一种化学气相沉积负压状态下粉末前驱体的进料装置

说明书

本发明一种化学气相沉积负压状态下粉末前驱体的进料装置，属于化学气相沉积技术领域；包括步进电机、传动组件、储料罐、球阀、金属真空管和化学气相沉积炉；传动组件同轴安装于储料罐内，其传动杆底端从端头处沿轴向依次固定安装有金属细针、金属螺纹塞和旋转叶片，其顶端穿过所述法兰盘的圆通孔与所述步进电机的转子同轴固定，通过所述步进电机带动所述传动组件旋转，所述传动杆与所述法兰盘之间为动密封结构；所述步进电机通过螺纹柱固定于所述法兰盘的上表面；采用动密封结构实现传动杆与法兰盘之间的密封，将法兰盘上方步进电机及螺纹柱隔绝在真空系统外，防止步进电机过热及防止步进电机被粉体腐蚀，且其方便安装、调试及拆卸。

技术领域

本发明属于化学气相沉积技术领域，具体涉及一种化学气相沉积负压状态下粉末前驱体的进料装置。

背景技术

化学气相沉积技术由于其可绕性强，致密度高，制备温度低，结合力良好以及可设计性强等优点受到学术界和工程界的广泛关注。目前常见的化学气相沉积的前躯体多为气体或挥发性较强的液体。成来飞教授利用鼓泡法向反应装置内部输送甲基三氯硅烷(MTS)，成功制备出SiC涂层，并表征其抗氧化性能[Cheng L,Xu Y,Zhang L,et al.Oxidation anddefect control of CVD SiC coating on three-dimensional C/SiC composites[J].Carbon,2002,40(12):2229-2234]。Guimon C等人利用气相输送前驱体的方法制备出BN陶瓷[Guimon C,Gonbeau D,Pfister-Guillouzo G,et al.XPS study of BN thin filmsdeposited by CVD on SiC plane substrates[J].SurfaceInterface Analysis,2010,16(1-12):440-445]。

但随着电子、航空、航天、车辆等行业的发展，单单的液态和气态的前驱体已经逐渐不能满足气相沉积的要求。以超高温陶瓷(HfC，ZrC，TaC等)为例，该类陶瓷化学气相沉积的前驱体大多是固态粉体状态，固态粉料稳定性高，对环境污染较小。针对该类固态粉末前驱体，中南大学熊翔课题组开发了机械螺旋送粉器，能够初步实现粉末状前驱体连续进料，并在碳/碳复合材料表面成功制备HfC涂层[Wang Y,Li Z,Xiong X,et al.Actionmechanism of hydrogen gas on deposition of HfC coating using HfCl₄-CH₄-H₂-Arsystem[J].Applied Surface Science,2016,390:903-908]。然而，由于加工精度的限制，以及前驱体遇水较强的腐蚀性，现有技术送粉装置中圆柱状金属螺纹塞与储料漏斗圆锥状内壁总是存在间隙，无法形成紧密贴合，在负压化学气相沉积的过程中，由于储料漏斗内的气压与炉腔内部压力不均衡，使得气体存在对流，从而粉末的流动受到影响，导致送粉精度误差较大。

针对送粉器压力难以操控，柱状金属螺纹塞与漏斗内壁之间存在缝隙使得送粉速率稳定性大幅下降等问题，本课题组提出一种新型负压状态下化学气相沉积粉末前驱体的进料装置。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种化学气相沉积负压状态下粉末前驱体的进料装置，具有自动调整储料漏斗和沉积炉腔压力的前驱体进料装置。该装置设计简单，稳定性高，可控性强，适用于负压化学气相沉积相关领域，在航空，航天以及光学成像等领域具有广泛的应用前景。

本发明的技术方案是：一种化学气相沉积负压状态下粉末前驱体的进料装置，其特征在于：包括步进电机、传动组件、储料罐、第一球阀、第二球阀、第三球阀、金属真空管和化学气相沉积炉；