專利名稱：化學氣相沉積法涂層裝置的制作方法
技術領域：
本發明創造涉及一種給模具或刀片涂層的裝置，具體地涉及一種采用化學氣相沉積法對模具或刀片或金屬零件的表面均勻涂層的裝置。
背景技術：
在機加工企業，大量使用鋼質模具，硬質合金模具，硬質合金刀片及金屬零部件，現有產品，大都是直接采用鋼材或合金加工后，即使用，由于表面無涂層，其耐磨損性能差，使用壽命短，給企業造成生產成本提高，也有對鋼質模具，硬質合金模具，硬質合金刀片及金屬零部件等表面進行涂層的，但大都采用物理法，涂層不均勻，附著力低，因此同樣影響使用壽命。·
發明內容
為了解決以上問題，本發明創造提供一種采用化學氣相沉積原理的涂層裝置，采用本發明創造的涂層裝置，基體涂層均勻度高，涂層具有較高的附著力，提高了產品的耐磨損性和耐缺損性。本發明創造采用的技術方案是化學氣相沉積法涂層裝置，包括反應爐，反應爐內設有支撐筒，支撐筒上端設有排氣帽，支撐筒內從上到下依次為沉積區、氣體分配區和預熱區；沉積區內設有若干托盤，托盤上設有若干通氣孔I ;氣體分配區內支架I固定擋板，擋板上端安裝至少三層隔板，支架II固定隔板，隔板上設有若干通氣孔II ;預熱區內安裝若干層預熱板，進氣管的出口端與氣體分配區相通，支撐筒在預熱區部位的下端設有尾氣入口，預熱區的下端設有尾氣出口。上述的化學氣相沉積法涂層裝置在氣體分配區內不同層隔板上的通氣孔II的孔徑相同或不同。上述的化學氣相沉積法涂層裝置在氣體分配區內從最下層隔板向最上層隔板，不同層隔板上的通氣孔II的孔徑依次增加。上述的化學氣相沉積法涂層裝置設有加熱爐，反應爐置于加熱爐內。上述的化學氣相沉積法涂層裝置加熱爐分成若干段加熱區，每段加熱區由接線柱、加熱裝置和熱電偶組成。上述的化學氣相沉積法涂層裝置加熱爐內從內到外依次設有絕緣隔離層、保溫層I和保溫層II。本發明創造的有益效果是化學氣相沉積法(CVD)是將各種混合氣體充入高溫的反應管內，以化學方式，使基體表面生成超硬顆粒物質的技術工程。是從氣體狀態，不經過液體，直接過渡為固體狀態的生長方式，形成幾微米到十幾微米厚度的膜。本發明的優點是①由于在氣體分配區采用獨特的結構，使混合氣體在上升過程中，經擋板和隔板的兩次分散，不僅降低了流速，而且使氣體以更加均勻分布的狀態進入沉積區，進而對托盤內的基體進行均勻的涂層。②本發明創造采用化學氣相沉積法的原理，采用常壓熱CVD法，對基體表面進行TiC，TiCN, TiN的CVD涂層。由氣態直接在基體表面涂層，涂層均勻度高，以基體為硬質合金為例，附著力可達IOON以上，提高了產品的耐磨性和耐腐蝕性，降低了高溫時化學粘著磨損，從而延長了產品的使用壽命，為企業節約了生產成本。③本發明創造適用于對硬質合金刀片、拉絲模、噴嘴、模具、金屬成型模具和擠壓模具表面的涂層。即可以對基體表面涂單層，也可以根據需要涂多層。④反應主要在沉積區進行，反應溫度經常達到900 2000°C，由于本發明創造對加熱爐采用分段式加熱，可以根據不同區域的溫度，控制不同分段的溫度，使沉積區的溫度高，而對于氣體分配區和預熱區的溫度可以降低加熱爐相對應分段的溫度，節約了能源。⑤充分利用尾氣的余熱，反應后的尾氣經反應爐和支撐筒之間的尾氣通道和尾氣入口導入預熱區，進一步預熱混合氣體，充分利用了能源，進一步節約了能源。
圖I是本發明創造實施例I的結構示意圖。圖2是托盤的結構示意圖。圖3是隔板的結構示意圖。圖4是本發明創造實施例2的結構示意圖。
具體實施例方式實施例I
如圖I 圖3所示，化學氣相沉積法涂層裝置包括反應爐(I)，反應爐(I)內設有支撐筒(3)，支撐筒(3)上端設有排氣帽(2)，反應爐(I)和支撐筒(3)之間的空隙為尾氣通道，支撐筒(3)內從上到下依次為沉積區(4)、氣體分配區(5)和預熱區(6);沉積區(4)內設有若干托盤(41)，托盤(41)上設有若干通氣孔I (42);氣體分配區(5)內支架I (54)固定擋板(53)，擋板(53)上端安裝至少三層隔板(51)(本實施例安裝四層隔板)，支架II (52)固定隔板(51)，隔板(51)上設有若干通氣孔II (55);預熱區(6)內安裝若干層預熱板(63)，進氣管(61)的出口端與氣體分配區(5)相通，支撐筒(3)在預熱區部位的下端設有尾氣入口(62)，預熱區(6)的下端設有尾氣出口(64)。在氣體分配區(5)內從最下層隔板向最上層隔板，不同層隔板(51)上的通氣孔II (55)的孔徑依次增加。即最下層隔板上的通氣孔的孔徑最小，向上依次增加，最上層隔板上的通氣孔的孔徑最大。實施例2
如圖4所示，一種化學氣相沉積法涂層裝置在實施例I的基礎上，還設有加熱爐(7)，反應爐(I)置于加熱爐(7)內。加熱爐(7)分成若干段加熱區(本實施例設置5段加熱區)，每段加熱區由接線柱(71)、加熱裝置(73)和熱電偶(72)組成。加熱爐(7)內從內壁到外壁依次設有絕緣隔離層(74)、保溫層I (75)和保溫層II(76)。保溫層I (75)采用耐火材料制成，保溫層II (76)采用石棉材料。本發明創造的工作原理是以在基體上涂TiC層為例，將加熱爐罩在反應爐外，利用加熱爐對反應爐加熱。將氣態的TiCl4和CH4混合后，通入進氣管，在預熱區預熱后，進入氣體分配區，首先經擋板分散，混合氣體經擋板四周向上流動，經隔板，穿插通過通氣孔II，由于通氣孔II的孔徑從下向上，依次增加，混合氣體在上升過程中，降低了流速，以均勻的分布進入沉積區。沉積區的溫度可達900 2000°C，混合氣體(即反應氣體)向基體表面擴散，吸附于基體的表面，在基體表面發生化學反應，在基體表面留下不揮發的固體反應產物一即TiC薄膜，而在基體表面產生的氣相副產物，即H l氣體脫離基體表面，經排氣帽流入支撐筒和反應爐之間的尾氣通道，向下運動，經尾氣入口進入預熱區，利用HCl氣體的余熱對進入的混合氣體進一步預熱，然后經尾氣出口排出。
權利要求
1.化學氣相沉積法涂層裝置，包括反應爐(1)，其特征在于反應爐(I)內設有支撐筒(3)，支撐筒(3)上端設有排氣帽(2)，支撐筒(3)內從上到下依次為沉積區(4)、氣體分配區(5)和預熱區(6);沉積區(4)內設有若干托盤(41)，托盤(41)上設有若干通氣孔I (42);氣體分配區(5)內支架I (54)固定擋板(53)，擋板(53)上端安裝至少三層隔板(51)，支架II (52)固定隔板(51)，隔板(51)上設有若干通氣孔II (55);預熱區(6)內安裝若干層預熱板(63)，進氣管(61)的出口端與氣體分配區(5)相通，支撐筒(3)在預熱區部位的下端設有尾氣入口( 62 )，預熱區(6 )的下端設有尾氣出口( 64 )。
2.如權利要求I所述的化學氣相沉積法涂層裝置，其特征在于在氣體分配區(5)內不同層隔板(51)上的通氣孔II (55)的孔徑相同或不同。
3.如權利要求2所述的化學氣相沉積法涂層裝置，其特征在于在氣體分配區(5)內從最下層隔板向最上層隔板，不同層隔板(51)上的通氣孔II (55)的孔徑依次增加。
4.如權利要求1、2或3所述的化學氣相沉積法涂層裝置，其特征在于設有加熱爐(7)，反應爐(I)置于加熱爐(7)內。
5.如權利要求4所述的化學氣相沉積法涂層裝置，其特征在于加熱爐(7)分成若干段加熱區，每段加熱區由接線柱(71)、加熱裝置(73)和熱電偶(72)組成。
6.如權利要求4所述的化學氣相沉積法涂層裝置，其特征在于加熱爐(7)內從內到外依次設有絕緣隔離層(74)、保溫層I (75)和保溫層II (76)。
7.如權利要求6所述的化學氣相沉積法涂層裝置，其特征在于加熱爐(7)分成若干段加熱區，每段加熱區由接線柱(71)、加熱裝置(73)和熱電偶(72)組成。
全文摘要
本發明創造涉及化學氣相沉積法涂層裝置。采用的技術方案是包括反應爐，反應爐內設有支撐筒，支撐筒上端設有排氣帽，反應爐和支撐筒之間為尾氣通道，支撐筒內從上到下依次為沉積區、氣體分配區和預熱區；沉積區內設有若干托盤)，托盤上設有若干通氣孔Ⅰ；氣體分配區內支架Ⅰ固定擋板，擋板上端安裝至少三層隔板，支架Ⅱ固定隔板，隔板上設有若干通氣孔Ⅱ；預熱區內安裝若干層預熱板，進氣管的出口端與氣體分配區相通，支撐筒在預熱區部位的下端設有尾氣入口，預熱區的下端設有尾氣出口。還設有加熱爐，反應爐置于加熱爐內。采用本發明創造的涂層裝置，涂層均勻度高，具有較高的附著力，提高了產品的耐磨損性和耐缺損性。
文檔編號C23C16/44GK102953049SQ20111024618
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月25日 優先權日2011年8月25日
發明者樸萬成, 黃宇哲, 李成哲, 金哲男, 金上萬, 李權星, 王宏剛 申請人:沈陽金研機床工具有限公司