支架16与外接电源相连，穿过真空室7底部并深入真空室7内，工作台支架16与真空室7底部之间设有绝缘陶瓷15，阴极靶台14固定安装在工作台支架16的顶端，阴极靶台14的两端分别放置有变径棒支架12和待处理管支架13，待处理管支架13的顶端通过待处理管夹具10安装有变径金属管8，变径棒支架12的顶端通过变径棒夹具11安装有变径棒9，且变径棒9一端平行伸入变径金属管8内，变径金属管8和变径棒9通过导线18与阴极靶台14相连，真空室7的底部还设有真空栗排气口 17。
[0019]以变径金属管内壁类金刚石(DLC)涂层为例。变径金属管一端为直管，长15mm，内径1mm;另一端为变径管，长40mm，内径由1mm均勾增大到20mm，其形状与附图中变径金属管类似，根据变径金属管形状设计加工变径棒，采用不锈钢进行加工，其中直径不变部分长17mm，直径2mm，变径部分长42mm，直径由2mm均匀增大到12mm，保持变径金属管内壁与变径棒外壁距离处处为4_，另在变径棒较粗一端预加工长1mm的夹持部位。
[0020]再参考图2的流程图，空心阴极放电变径金属管内壁涂层的方法具体步骤为:
[0021](I)变径金属管与变径棒前清洁处理，使用无水乙醇超声波清洗lOmin，使用空气栗将其吹干；
[0022](2)变径金属管通过夹具固定并通过导线与空心阴极放电变径金属管内壁涂层装置的阴极靶台相连，与变径金属管内壁轮廓相同的变径棒插入变径金属管内，保持同心，通过夹具固定并经导线与阴极革G台相连，阴极革El台通过工作台支架与外接负脉冲电源相连，整个装置放置在真空室中，并通过机械栗和分子栗维持真空室的真空度，粒子馈送通道通过阀门与真空室相连；
[0023](3)对真空室进行抽真空，使真空度达到10e_3Pa等级；
[0024](4)通入氩气，通过质量流量控制器调节真空室气压为20Pa，通过外加负脉冲电源对阴极靶台加载负偏压，电压值_10e4V，占空比0.5%，对变径金属管内壁进行清洗，时间7min；
[0025](5)同时通入乙炔与氩气(少量氩气可以增强真空室内放电效果)，氩气流量保持lOsccm，通过质量流量控制器调节乙炔流量，使真空室气压保持在20Pa左右，通过外加负脉冲电源对阴极靶台加载负偏压，电压值为-10e4V，占空比0.5 %，沉积时间20min;
[0026](6)对真空室进行放气，取出变径金属管，完成涂层过程。
[0027]虽然在步骤(4)和(5)中，设定占空比0.5%，但该占空比可以根据需要设为0.1?
0.5%。上述20Pa的真空室气压属于1elPa级别。
[0028]另外，虽然上述实施例采用的是氩气，但也可以根据需要选用其它惰性气体，例如氦气。
[0029]上述实施例只是用于说明本发明构思，是解释性的和说明性的，并不构成对本发明方案的限制。
[0030]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
【主权项】
1.一种空心阴极放电变径金属管内壁涂层的装置，包括:变径棒;变径棒夹具;变径棒支架;待处理管夹具;待处理管支架;工作台支架；以及阴极靶台， 其中，所述阴极靶台位于所述工作台支架的顶端； 所述待处理管夹具固定待处理的变径金属管，并与所述待处理管支架连接，使得所述变径金属管通过所述待处理管支架而支撑于所述工作台支架上； 所述变径棒与所述变径金属管的内壁轮廓相同，但直径相应比所述变径金属管的直径小； 所述变径棒夹具固定所述变径棒，并与所述变径棒支架连接，使得所述变径棒通过所述变径棒支架而支撑于所述工作台支架上，并且所述变径棒插入所述变径金属管内，保持同心，使整个所述变径金属管的内壁与所述变径棒的外表面距离处处相等;并且 所述变径棒和所述变径金属管分别与所述阴极靶台电连接。2.根据权利要求1所述的空心阴极放电变径金属管内壁涂层的装置，其中，所述变径棒支架和所述待处理管支架为绝缘体，或者所述变径棒支架和所述待处理管支架与所述阴极靶台相接处存在绝缘层。3.根据权利要求1或2所述的空心阴极放电变径金属管内壁涂层的装置，其中，所述变径棒夹具和所述待处理管夹具为绝缘体，或在与所述变径金属管和所述变径棒接触处存在绝缘层。4.一种空心阴极放电变径金属管内壁涂层的方法，包括如下步骤: (1)将待处理的变径金属管通过待处理管夹具固定，并且将与所述变径金属管的内壁轮廓相同但相应直径小的变径棒插入所述变径金属管内，保持同心，使整个所述变径金属管的内壁与所述变径棒外表面距离处处相等，所述变径棒通过变径棒夹具固定，所述变径金属管和所述变径棒分别与阴极靶台相连； (2)对真空室进行抽真空，控制真空度； (3)通入惰性气体，根据所述变径金属管的内壁与所述变径棒的外壁之间的距离，控制真空室气压，通过外加电源对阴极靶台加载合适负偏压，并设定合适的占空比，对所述变径金属管的内壁进行清洗;以及 (4)通过粒子馈送管道通入气态沉积粒子根据需要可同时通入少量惰性气体以增强放电效果)，根据变径金属管内壁与变径棒外壁距离，控制真空室气压通过外加负脉冲电源对阴极靶台加载合适负偏压，设定合适的占空比，完成对所述变径金属管内壁涂层。5.根据权利要求4所述的空心阴极放电变径金属管内壁涂层的方法，其中，在通过粒子馈送管道通入气态沉积粒子的同时可以通入少量惰性气体以增强放电效果。6.根据权利要求4或5所述的空心阴极放电变径金属管内壁涂层的方法，其中: 在步骤(2)中，控制所述真空度为10e-3Pa级别； 在步骤(3)中，控制真空室气压为1elPa级别，电压值为-10e4V，所述占空为比0.1?.0.5%，对所述变径金属管的内壁进行清洗5?1分钟;并且 在步骤(4)中，控制真空室气压为1elPa级别，电压值为-10e4V，所述占空为比0.1?.0.5%。
【专利摘要】本发明公开了一种空心阴极放电变径金属管内壁涂层的装置和方法，该装置包括变径棒，其中，阴极靶台位于工作台支架的顶端；待处理管夹具固定待处理的变径金属管，并与待处理管支架连接，使得变径金属管通过待处理管支架而支撑于工作台支架上；变径棒与变径金属管的内壁轮廓相同，但直径相应比变径金属管的直径小；变径棒夹具固定变径棒，并与变径棒支架连接，使得变径棒通过变径棒支架而支撑于工作台支架上，并且变径棒插入变径金属管内，保持同心，使整个变径金属管的内壁与变径棒的外表面距离处处相等；并且变径棒和变径金属管均分别与阴极靶台电连接。本发明适用于具有某些形状的变径金属管内表面改性，设备相对简单，操作方便，沉积效果良好。
【IPC分类】C23C16/27, C23C16/515
【公开号】CN105648424
【申请号】
【发明人】李刘合, 景凯, 许亿
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月29日