專利名稱：管內鍍膜設備及鍍膜技術的制作方法
技術領域：
本發明屬于特殊薄膜制備技術領域，特別涉及一種管內鍍膜設備和鍍膜技術。
背景技術：
管內鍍膜，尤其是小徑長管內的鍍膜一直是工業和科技界需要解決而未能完全解決的問題。在金屬管防腐蝕、金屬或玻璃管防氣體滲漏等領域，急需高效可靠的鍍膜技術。 例如發電用的高溫太陽能集熱管中，其不銹鋼內管需要防氫氣滲漏層，而將防滲漏層鍍制在其內表面的效果遠好于鍍制在其外表面的效果。同樣是高溫集熱管，其玻璃外管需要陽光增透層用以提高陽光利用率，而且需要將透明增透層制備在其內表面，采用溶膠凝膠方法制備增透膜不僅成本高，而且膜層不牢固。針對所述的問題，本發明提出一種管內磁控濺射鍍膜設備和鍍膜技術。

發明內容
本發明的技術方案為
管內鍍膜設備及鍍膜技術，其特征在于采用磁控濺射鍍膜技術，以被鍍管的管壁為真空腔的側壁，兩端進行真空密封，并設置排氣口和充氣管道；放電陰極為圓柱狀，與被鍍管同軸設置，其內部水冷，但不在其中設置磁體，陰極外表面設置圓柱靶材，與陰極緊配合，或者陰極外表面直接作為靶材；磁體設置在被鍍管的外部，即處于大氣中。所述的磁體有兩種結構，第1種采用空心圓柱結構，與被鍍管同軸設置，產生軸向磁場，鍍膜過程中磁體沿軸向移動。第2種磁體結構為長跑道形結構，磁體長度與被鍍管長度相當，除兩端外，產生基本與軸向垂直的磁場，鍍膜過程中，磁體整體繞被鍍管旋轉，旋轉軸與被鍍管中心軸線相同。如果被鍍管為沒有磁性的金屬管，則被鍍管為陽極。如果被鍍管為絕緣管，則被鍍管內與軸向平行設置細桿狀或細管狀金屬陽極1根或多根。所述的細管狀金屬陽極可同時作為充氣管道，不再另外設置充氣管道；在細管狀陽極側壁上開進氣孔。采用直流磁控濺射、射頻磁控濺射或脈沖磁控濺射在被鍍管內壁上沉積薄膜。對于第1種磁體結構，改變空心圓柱形磁體的半徑，調整陰極表面附近磁場強度，沉積過程中，磁體沿軸線移動，放電區域也跟著移動，薄膜被均勻鍍制在被鍍管的內表面上。對于第2中磁體結構，調整磁體與被鍍管外表面的間距，使得橫向磁場最強處位于陰極表面附近；沉積過程中，磁體繞被鍍管勻速旋轉，放電區域也跟著旋轉，薄膜被均勻鍍制在被鍍管的內表面上。由于到目前為止還沒有有效的小管徑的管內磁控鍍膜技術，本發明必將推動這一領域的技術和產業發展。


圖1為磁體采用圓柱結構的非磁性金屬管內鍍膜的裝置橫截面示意圖。圖2為磁體采用圓柱結構的非磁性金屬管內鍍膜的裝置縱截面示意圖。圖3為磁體采用圓柱結構的非金屬管內鍍膜的裝置橫截面示意圖。圖4為磁體采用圓柱結構的非金屬管內鍍膜的裝置縱截面示意圖。圖5為磁體采用長跑道形結構的非磁性金屬管內鍍膜的裝置橫截面示意圖。圖6為磁體采用長跑道結構的非磁性金屬管內鍍膜的裝置縱截面示意圖。圖7為磁體采用長跑道形結構的非金屬管內鍍膜的裝置橫截面示意圖。圖8為磁體采用長跑道形結構的非金屬管內鍍膜的裝置縱截面示意圖。以上圖中，11為所鍍管材，12為陽極，兼進氣管道，13為陰極冷卻水進水管，14為陰極，15為靶材，16為磁力線，17為長跑道形磁體，18為軟鐵，19為進氣口，110為電源，20 為空心圓柱形磁體，21為密封圈，22為真空腔密封端面，23為排氣口，M為氣壓測量規管。
具體實施例方式下面通過具體的實施例對本發明做進一步說明。實施例1 內徑IOOmm長的玻璃管，用直流磁控濺射在內壁鍍制鋁/氧化鋁膜， 金屬鋁管直接用作陰極兼靶材，外徑為35mm。充入氬氣/氧氣混合氣體，氣壓0. 1帕，氧氣比例2%，濺射功率2千瓦，沉積時間20分鐘，得到300納米厚的鋁/氧化鋁薄膜。實施例2 內徑IOOmm長的不銹鋼管，用直流磁控濺射在內壁鍍制鋁/氮化鋁薄膜，金屬鋁管直接用作陰極兼靶材，外徑為35mm。充入氬氣/氮氣混合氣體，氣壓0. 1帕， 氮氣比例10%，濺射功率1千瓦，沉積時間20分鐘，得到150納米厚的鋁/氮化鋁薄膜。實施例3 內徑IOOmm長an的不銹鋼管，用脈沖磁控濺射在內壁鍍制氧化鋁保護膜，合金鋁管作為陰極，外徑為40mm。充入氬氣/氧氣混合氣體，氣壓0. 1帕，氧氣比例3%， 濺射功率2千瓦，沉積時間20分鐘，得到100納米厚的氧化鋁薄膜。
權利要求
1.管內鍍膜設備及鍍膜技術，其特征在于采用磁控濺射鍍膜技術，以被鍍管的管壁為真空腔的側壁，兩端進行真空密封，并設置排氣口和充氣管道；放電陰極為圓柱狀，與被鍍管同軸設置，其內部水冷，但不在其中設置磁體，陰極外表面設置圓柱靶材，與陰極緊配合，或者陰極外表面直接作為靶材；磁體設置在被鍍管的外部，即處于大氣中。
2.根據權利要求1所述的管內鍍膜設備及鍍膜技術，其特征在于所述的磁體為空心圓柱結構，與被鍍管同軸設置，產生軸向磁場，鍍膜過程中磁體沿軸向移動。
3.根據權利要求1所述的管內鍍膜設備及鍍膜技術，其特征在于所述的磁體為長跑道形結構，磁體長度與被鍍管長度相當，除兩端外，產生基本與軸向垂直的磁場，鍍膜過程中，磁體整體繞被鍍管旋轉，旋轉軸與被鍍管中心軸線相同。
4.根據權利要求1、2和3所述的管內鍍膜設備及鍍膜技術，其特征在于如果被鍍管為沒有磁性的金屬管，則被鍍管為陽極。
5.如果被鍍管為絕緣管，則被鍍管內與軸向平行設置細桿狀或細管狀金屬陽極1根或多根。
6.根據權利要求4所述的管內鍍膜設備及鍍膜技術，其特征在于所述的細管狀金屬陽極可同時作為充氣管道，不再另外設置充氣管道；在細管狀陽極側壁上開進氣孔。
7.根據權利要求1、2所述的管內鍍膜設備及鍍膜技術，其特征在于采用直流磁控濺射、射頻磁控濺射或脈沖磁控濺射在被鍍管內壁上沉積薄膜，改變空心圓柱形磁體的半徑， 調整陰極表面附近磁場強度；沉積過程中，磁體沿軸線移動，放電區域也跟著移動，薄膜被均勻鍍制在被鍍管的內表面上。
8.根據權利要求1、3所述的管內鍍膜設備及鍍膜技術，其特征在于采用直流磁控濺射、射頻磁控濺射或脈沖磁控濺射在被鍍管內壁上沉積薄膜，調整磁體與被鍍管外表面的間距，使得橫向磁場最強處位于陰極表面附近；沉積過程中，磁體繞被鍍管勻速旋轉，放電區域也跟著旋轉，薄膜被均勻鍍制在被鍍管的內表面上。
全文摘要
管內鍍膜設備及鍍膜技術，屬于特殊薄膜制備技術領域。采用磁控濺射鍍膜技術，以被鍍管的管壁為真空腔的側壁，兩端進行真空密封，并設置排氣口和充氣管道。放電陰極為圓柱狀，與被鍍管同軸設置，其內部水冷，但不在其中設置磁體，陰極外表面設置圓柱靶材，與陰極緊配合，或者陰極外表面直接作為靶材。磁體設置在被鍍管的外部，即處于大氣中。本發明所涉及的設備簡單，成本低，適合各類內徑大于50mm的管內鍍膜，可大規模推廣應用。
文檔編號C23C14/35GK102517555SQ20121000352
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者李德杰 申請人:李德杰