專利名稱：傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種傳動機(jī)構(gòu)的制作技術(shù)，特別是指一種在一傳動機(jī)構(gòu)表面鍍 膜而制成一鍍膜傳動機(jī)構(gòu)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在一般的動力裝置中，在進(jìn)行動力傳輸時，都免不了會使用到傳動機(jī)構(gòu)。 由于傳動機(jī)構(gòu)必須傳輸動力，在傳輸動力的過程中，在傳動機(jī)構(gòu)的動力傳輸接 觸面上，會產(chǎn)生各種程度的磨損。譬如在輪、傳動軸、軸承、齒條、螺桿與 (或)齒輪間的接觸面上，就會產(chǎn)生上述各種程度的磨損。 一旦當(dāng)這些傳動機(jī) 構(gòu)的動力傳輸接觸面磨損到特定的程度，輕者會造成動力傳輸?shù)牟环€(wěn)定，重者 甚至?xí)拐麄€傳動機(jī)構(gòu)無法發(fā)揮既有的功能。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了延長傳動機(jī)構(gòu)的使用壽命，通常會在傳動機(jī)構(gòu)的表面
鍍上由非晶質(zhì)類鉆石(Dimond-Like Carbon， DLC)材料所組成的非晶質(zhì)DLC 膜，借以形成一鍍膜傳動機(jī)構(gòu)。非晶質(zhì)DLC材料的結(jié)構(gòu)由碳及氫緊密堆積而 成，含有部份以sp2混成軌域(hybirdized orbital)與較多以sp3混成軌域的價 電子。在整體性質(zhì)上，非晶質(zhì)DLC材料與天然鉆石十分相近，同樣具有硬度 高、耐熱性佳與防腐蝕的優(yōu)點。因此，若在傳動機(jī)構(gòu)的表面上鍍上非晶質(zhì)DLC 膜后所形成的鍍膜動機(jī)構(gòu)就能具備較佳的硬度、耐磨度及耐熱度。
然而，由于一般的傳動機(jī)構(gòu)多半由經(jīng)過表面熱處理的金屬材料(特別是鋼 材)所組成，其表面硬度甚高，再加上非晶質(zhì)DLC材料也具備相當(dāng)高的硬度; 因此，會存在著彼此附著力不佳的問題。此外，當(dāng)非晶質(zhì)DLC膜的厚度增加 時，內(nèi)應(yīng)力也會隨之增加，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力過大時，非晶質(zhì)DLC膜將會破裂并由傳 動機(jī)構(gòu)的表面剝落。有鑒于以上原因，在現(xiàn)有技術(shù)中，在對傳動機(jī)構(gòu)表面進(jìn)行 非晶質(zhì)DLC膜的鍍膜作業(yè)時，為了防止非晶質(zhì)DLC膜自傳動機(jī)構(gòu)的表面剝落， 通常非晶質(zhì)DLC膜的厚度都相當(dāng)薄，造成非晶質(zhì)DLC膜對提高耐磨度及耐熱 度的功效上大打折扣。在以上前提下， 一種新的鍍膜技術(shù)便孕育而生，以下將列舉一傳動機(jī)構(gòu)的 制作方法來對此鍍膜技術(shù)加以說明。請參閱圖l，其顯示一種現(xiàn)有傳動組件的 立體外觀示意圖。如圖所示， 一傳動組件l包含一鍍膜軸承l(wèi)l與一鍍膜傳動
軸12，且鍍膜軸承11與鍍膜傳動軸12都可視為一種鍍膜傳動機(jī)構(gòu)。
鍍膜軸承11包含一固定外軸111、 一可轉(zhuǎn)動內(nèi)軸112與多個位于固定外 軸111與可轉(zhuǎn)動內(nèi)軸112之間的滾子113。固定外軸111的延伸板件上開設(shè)二 連結(jié)孔1111與1112，以便將該固定外軸111予以固定?？赊D(zhuǎn)動內(nèi)軸112套接 于鍍膜傳動軸12或與鍍膜傳動軸12—體成型。 一帶狀動力傳輸件2 (可為皮 帶或鏈條)局部環(huán)繞于鍍膜傳動軸12，借以帶動鍍膜傳動軸12旋轉(zhuǎn)而傳輸動 力至鍍膜傳動軸12。
在傳輸動力的過程中，在鍍膜傳動軸12與帶狀動力傳輸件2之間，可轉(zhuǎn) 動內(nèi)軸112與滾子113之間，以及滾子113與固定外軸111之間都會產(chǎn)生不同 程度的磨損。隨著傳動組件l運(yùn)作時間的增加，上述相關(guān)組件之間的磨損也會 隨之增加。隨著磨損程度的增加，輕者，會造成鍍膜傳動軸12無法穩(wěn)定地傳 輸動力；重者，甚至?xí)拐麄€傳動組件1無法發(fā)揮既有的功能。
為了使上述的鍍膜傳動機(jī)構(gòu)(即鍍膜軸承11與鍍膜傳動軸12)能夠具備 較高的耐磨性，并使非晶質(zhì)DLC膜與傳動機(jī)構(gòu)之間具備較佳的附著性，借以 制作質(zhì)量較佳的鍍膜軸承11與鍍膜傳動軸12，上述的現(xiàn)有技術(shù)提供了一種鍍 膜技術(shù)，以下僅列舉上述鍍膜技術(shù)在制作鍍膜傳動軸方面的應(yīng)用來加以說明。
請參閱圖2，其顯示圖1中鍍膜傳動軸沿A-A方向的斷面圖。如圖所示， 鍍膜傳動軸12由一傳動軸121、一附著膜122與一非晶質(zhì)DLC膜123所組成， 并利用一電漿輔助化學(xué)氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)鍍膜設(shè)備在一工作環(huán)境下所制作而成。
在制作附著膜122時，必須先傳動軸121設(shè)置于上述的工作環(huán)境中，并對 工作環(huán)境抽氣，使工作環(huán)境的壓力大約維持在0.1 0.5torr。同時，必需先對工 作環(huán)境加熱，使工作環(huán)境的溫度維持在200。C (含)以上。接著，必須施加一 功率為100瓦(Watt; W)的外加電場，并導(dǎo)入氬氣，使氬氣被解離成電漿狀 的氬離子。然后，必須分別導(dǎo)入甲垸(Methane;C仏)和硅垸(Silane;)。 其中，導(dǎo)入氬氣的流率約為80毫升/分鐘(ml/min);導(dǎo)入甲烷的流率自0ml/min 逐漸提升至大約60 ml/min，導(dǎo)入硅烷的流率自3ml/min逐漸降至0 ml/min。
6在此環(huán)境下維持約36分鐘，會有硅(Si)、碳化硅(SiC)、含氬化合物與極 少量的碳?xì)浠衔锍练e在傳動軸121的表面而形成附著膜122。
在制作非晶質(zhì)DLC膜123時，通常可采用兩種方法，第一種方法使非晶 質(zhì)DLC膜123含有純度較高的非晶質(zhì)DLC，第二種方法使非晶質(zhì)DLC膜123 的硅含量較前者多。
在利用第一種方法制作非晶質(zhì)DLC膜123時，也需先對工作環(huán)境加熱， 使工作環(huán)境的溫度大于20(TC，然后導(dǎo)入氬氣與甲烷。此時，工作環(huán)境的壓力 大約維持在0.3 torr，外加電場的功率為100W，導(dǎo)入氬氣的流率約為80ml/min， 導(dǎo)入甲垸的流率約為60ml/min。在此環(huán)境下維持60分鐘，會形成非晶質(zhì)DLC 含量較高的非晶質(zhì)DLC膜123。
在利用第二種方法制作非晶質(zhì)DLC膜123時，也需先對工作環(huán)境加熱， 使工作環(huán)境的溫度維持在20(TC (含)以上，然后導(dǎo)入氬氣、甲垸與硅烷。此 時，工作環(huán)境的壓力大約維持在0.3torr，外加電場的功率為IOOW，導(dǎo)入氬氣 的流率約為80ml/min，導(dǎo)入甲烷的流率約為60ml/min，導(dǎo)入硅烷(Silane; ) 的流率約為2 ml/min。在此環(huán)境下維持60分鐘，會形成硅含量較前者(利用 第一種方法所制作者)高的非晶質(zhì)DLC膜123。
然而，凡在所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者都能輕易理解，在以上所揭露 的現(xiàn)有技術(shù)中，不論采用何種方式制作非晶質(zhì)DLC膜123，都普遍存在以下 兩個相當(dāng)嚴(yán)重的問題。
其一，由于在制作附著膜122與非晶質(zhì)DLC膜123時，都必須將工作環(huán) 境的溫度提升至20(TC (含)以上，在此溫度下，由金屬材料(特別是鋼材) 制成的傳動軸121會產(chǎn)生回火效應(yīng)，使傳動軸121的表面硬度下降。當(dāng)附著膜 122與非晶質(zhì)DLC膜123依序附著而制成鍍膜傳動軸12后，會使鍍膜傳動軸 12的整體硬度下降，因而造成鍍膜傳動軸12的抗磨損能力下降。
其二，由于在制作附著膜122與非晶質(zhì)DLC膜123時，仍需導(dǎo)入氬氣； 因此，在附著膜122與非晶質(zhì)DLC膜123中都會含有一些含氬化合物。在非 晶質(zhì)DLC中，主要是利用共價鍵的方式鍵結(jié)，但是，含氬化合物并非利用共 價鍵的方式鍵結(jié)。顯而易見地，由于含氬化合物的存在，會破壞非晶質(zhì)DLC 膜123共價鍵的鍵結(jié)能力，使非晶質(zhì)DLC膜123的表面硬度下降，同樣會造 成鍍膜傳動軸12的抗磨損能力下降?；谝陨锨疤幔l(fā)明人認(rèn)為實有必要研發(fā)出一種新的鍍膜技術(shù)來有效改善 上述兩項問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種傳動機(jī)構(gòu)的鍍膜技術(shù)，在該鍍膜技術(shù)中， 一方面要使被鍍膜的傳動機(jī)構(gòu)本身仍保有較高的表面硬度，另一方面要在傳動
機(jī)構(gòu)依序鍍上附著膜與非晶質(zhì)DLC膜而形成鍍膜傳動機(jī)構(gòu)后，使非晶質(zhì)DLC 膜的表面不會殘留上述的含氬化合物。
本發(fā)明解決問題的技術(shù)手段提供一傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法。該鍍膜方 法包括以下步驟提供一傳動機(jī)構(gòu)；清潔該傳動機(jī)構(gòu)的表面；將該傳動機(jī)構(gòu)設(shè) 置于一工作環(huán)境，在該工作環(huán)境中導(dǎo)入一氫氣與一四甲基硅垸 (Tetra-methylsilane;TMS;S/(a/3)4)氣體，施加一外加電力而在工作環(huán)境中產(chǎn) 生一偏壓電場，借以在該傳動機(jī)構(gòu)的表面形成一附著膜；在附著膜的表面形成 一混合膜；以及在混合膜的表面形成一非晶質(zhì)DLC膜，借以制成一鍍膜傳動 機(jī)構(gòu)。在混合膜中，越遠(yuǎn)離傳動機(jī)構(gòu)處，非晶質(zhì)DLC材料的含量越高。
在本發(fā)明中，將工作環(huán)境的溫度維持在10(TC以下，且在制作附著膜、混 合膜與非晶質(zhì)DLC膜時，將外加電力的功率調(diào)高至800 1500W;因此，不再 需要導(dǎo)入氬氣來輔助維持電漿狀態(tài)。
本發(fā)明的有益效果在于相對于現(xiàn)有的鍍膜技術(shù)，在本發(fā)明所提供傳動機(jī) 構(gòu)的表面鍍膜方法中，因為工作環(huán)境的溫度維持在10(TC以下；因此，可有效 避免上述回火效應(yīng)的產(chǎn)生，進(jìn)而使傳動機(jī)構(gòu)本身仍保有較高的表面硬度。此外， 由于在制作附著膜、混合膜與非晶質(zhì)DLC膜時，不再需要導(dǎo)入氬氣；因此， 不論在附著膜、混合膜或非晶質(zhì)DLC膜中，并不會殘留上述的含氬化合物。
綜上所述，在利用本發(fā)明所揭露的技術(shù)制作上述的鍍膜傳動機(jī)構(gòu)，并不會 存在上述的回火效應(yīng)以及含氬化合物破壞非晶質(zhì)DLC鍵結(jié)能力等問題。顯而 易見地，本發(fā)明確實可以有效確保鍍膜傳動機(jī)構(gòu)具備較高的表面硬度，進(jìn)而提 升鍍膜傳動軸的抗磨損能力與使用壽命。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的 限定。


圖1為一種常用傳動組件的立體外觀示意圖； 圖2為圖1中鍍膜傳動軸沿A-A方向的斷面圖； 圖3為本發(fā)明較佳實施例可應(yīng)用的一傳動組件； 圖4為圖3中鍍膜傳動軸沿B-B方向的斷面圖5為一電漿輔助化學(xué)氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)鍍膜設(shè)備用以對傳動軸進(jìn)行表面鍍膜的示意圖6為將傳動軸固定于導(dǎo)電架，并以一外加電力而在工作環(huán)境中產(chǎn)生一偏 壓電場；
圖7為將氣體導(dǎo)入至工作環(huán)境中，并使所導(dǎo)入氣體在偏壓電場的作用下， 被解離為一電漿狀物質(zhì)；
圖8為在傳動軸表面形成附著膜的工藝；
圖9為圖8中圈X所示區(qū)域的剖面圖IO為在附著膜的表面形成混合膜的工藝；
圖11為圖IO中圈Y所示區(qū)域的剖面圖12為在混合膜的表面形成非晶質(zhì)類鉆石膜的工藝。
其中，附圖標(biāo)記
100PECVD鍍膜設(shè)備
1傳動組件
11鍍膜軸承
m固定外軸
1111、 1112連結(jié)孔
112可轉(zhuǎn)動內(nèi)軸
113滾子
12鍍膜傳動軸
121傳動軸
122附著膜
123非晶質(zhì)DLC膜
92帶狀動力傳輸件
3傳動組件
31鍍膜軸承
311固定外軸
3111、 3112連結(jié)孔
312可轉(zhuǎn)動內(nèi)軸
313滾子
32鍍膜傳動軸
321傳動軸
322附著膜
323混合膜
324非晶質(zhì)DLC膜
G傳動導(dǎo)槽
5鍍膜室
51、 52、 53、 54通氣口
6真空泵
7電力控制裝置
71可調(diào)式電源供應(yīng)器
72導(dǎo)電架
E偏壓電場
H氫氣
H，氫離子
A氬氣
A'氬離子
S四甲基硅烷(TMS)氣體C 乙炔氣體
具體實施例方式
由于發(fā)明所提供的表面鍍膜方法，可廣泛對各種傳動機(jī)構(gòu)(如軸承、傳 動軸、鏈條、正齒輪、斜齒輪、傘型齒輪、凸輪、齒條與傳動螺桿等等)進(jìn)行 鍍膜作業(yè)而制成各種鍍膜傳動機(jī)構(gòu)，其組合實施方式更是不勝枚舉，故在此不 再一一贅述，僅列舉一個較佳實施例來加以具體說明。
請參閱圖3，其顯示本發(fā)明較佳實施例可應(yīng)用在一傳動組件的示意圖。如 圖所示， 一傳動組件3包含一鍍膜軸承31與一鍍膜傳動軸32，且鍍膜軸承31 與鍍膜傳動軸32都可視為一種鍍膜傳動機(jī)構(gòu)。
鍍膜軸承31包含一固定外軸311、 一可轉(zhuǎn)動內(nèi)軸312與多個位于固定外 軸311與可轉(zhuǎn)動內(nèi)軸312之間的滾子313。固定外軸311的延伸板件上開設(shè)二 連結(jié)孔3111與3U2，以便將該固定外軸311予以固定。可轉(zhuǎn)動內(nèi)軸312套接 于鍍膜傳動軸32或與鍍膜傳動軸32 —體成型。鍍膜傳動軸32具有一傳動導(dǎo) 槽G， 一帶狀動力傳輸件4 (可為皮帶或煉條)局部環(huán)繞于鍍膜傳動軸32的 傳動導(dǎo)槽G，借以帶動鍍膜傳動軸32旋轉(zhuǎn)而傳輸動力至鍍膜傳動軸32。其中， 鍍膜傳動軸32的其中一端也可利用馬達(dá)或其它動力裝置加以驅(qū)動；鍍膜傳動 軸32的另一端也可結(jié)合風(fēng)扇或其它需要被驅(qū)動的組件。
在傳輸動力的過程中，在鍍膜傳動軸32與帶狀動力傳輸件4之間，可轉(zhuǎn) 動內(nèi)軸312與滾子313之間，以及滾子313與固定外軸311之間都會產(chǎn)生不同 程度的磨損。隨著傳動組件3運(yùn)作時間的增加，上述相關(guān)組件之間的磨損也會 隨之增加。隨著磨損程度的增加，輕者，會造成鍍膜傳動軸32無法穩(wěn)定地傳 輸動力；重者，甚至?xí)拐麄€傳動組件3無法發(fā)揮既有的功能。
為了有效驗證本發(fā)明所揭露的上述功效，以下將列舉本發(fā)明所提供的鍍膜 技術(shù)在制作傳動軸方面的應(yīng)用來加以說明。請參閱圖4，其顯示圖3中鍍膜傳 動軸沿B-B方向的斷面圖。如圖所示，鍍膜傳動軸32由一傳動軸321、 一附 著膜322、 一混合膜323與一非晶質(zhì)DLC膜324所組成。
請參閱圖5，其顯示一電漿輔助化學(xué)氣相沉積(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)鍍膜設(shè)備用以對傳動軸進(jìn)行表面鍍膜的示意圖。如 圖所示，一 PECVD鍍膜設(shè)備100用以對上述的傳動軸321進(jìn)行表面鍍膜，借以將傳動軸321制成上述的鍍膜傳動軸32 (標(biāo)示于第四圖)。PECVD鍍膜設(shè) 備100包含一鍍膜室5、 一真空泵6與一電力控制裝置7，其中，鍍膜室5具 有四個通氣口51、 52、 53與54;真空泵6連通鍍膜室5;電力控制裝置7包 含一可調(diào)式電源供應(yīng)器71與一導(dǎo)電架72，可調(diào)式電源供應(yīng)器71位于鍍膜室5 外，導(dǎo)電架72自可調(diào)式電源供應(yīng)器71延伸至鍍膜室5內(nèi)。
接著，請參閱圖6至圖12,其說明在本發(fā)明較佳實施中，對傳動軸進(jìn)行 表面鍍膜的一系列工藝示意圖。首先，請參閱圖6，其顯示將傳動軸固定于導(dǎo) 電架，并以一外加電力而在工作環(huán)境中產(chǎn)生一偏壓電場。如圖所示，在對傳動 軸321進(jìn)行表面鍍膜之前，必須先將傳動軸321架設(shè)于導(dǎo)電架72上，使傳動 軸321電性連接于可調(diào)式電源供應(yīng)器71。
接著，利用真空泵6對鍍膜室5抽氣，使鍍膜室5內(nèi)形成一趨近真空的環(huán) 境，以調(diào)整與控制工作環(huán)境內(nèi)的壓力。同時，利用可調(diào)式電源供應(yīng)器71施加 一外加電力，使導(dǎo)電架72形成一高電位點，鍍膜室5內(nèi)的工作環(huán)境形成一低 電位點，據(jù)以產(chǎn)生一偏壓電場E。
請繼續(xù)參閱圖7，其顯示將氣體導(dǎo)入至工作環(huán)境中，并使所導(dǎo)入氣體在偏 壓電場的作用下，被解離為一電槳狀物質(zhì)。如圖所示，在本實施例中，對傳動 軸321進(jìn)行表面鍍膜時，要打開通氣口 51與52以分別導(dǎo)入一氫氣H與一氬 氣A等氣體，并且關(guān)閉通氣口 53與54。所導(dǎo)入的氫氣H與氬氣A在鍍膜室 5內(nèi)的工作環(huán)境中，受到工作環(huán)境內(nèi)偏壓電場E的作用，會被解離為二電漿狀 物質(zhì)，即電漿狀的氫離子H'與氬離子A'。在偏壓電場E的作用下，電漿狀 的氫離子H'與氬離子A'會轟擊傳動軸321的表面，借以清洗傳動軸321。
在此步驟中，共分為一第一清洗階段與一第二清洗階段。第一清洗階段共 歷時10 25分鐘，且在第一清洗階段時，將工作環(huán)境的壓力控制在4 15微巴 (ubar)，偏壓電場的偏壓值控制在300 700伏特(Voltage; V)，外加電力 的功率控制在600-1400瓦(Watt;W)。同時，在第一清洗階段時，導(dǎo)入氫氣 H的流量為50~200標(biāo)準(zhǔn)立方公分/分鐘(standard cc/min;sccm)，導(dǎo)入氬氣A 的流量也為50-200 sccm。
第二清洗階段共歷時10 30分鐘，且在第二清洗階段時，將工作環(huán)境的壓 力控制在2 15ubar，偏壓電場的偏壓值控制在500~700V，外加電力的功率控 制在1200~1400W。同時，在第二清洗階段時，導(dǎo)入氫氣H的流量為
1250 400sccm，導(dǎo)入氬氣A的流量為200-400 sccm。
請繼續(xù)參閱圖8與圖9，圖8顯示在傳動軸表面形成附著膜的工藝；圖9 顯示圖8中圈X所示區(qū)域的剖面圖。如圖所示，在傳動傳321的表面形成一 附著膜322 (標(biāo)示于圖9)時，必須關(guān)閉通氣口 51與54，并打開通氣口52與 53以將氫氣H與一四甲基硅烷(Tetra-methylsilane; TMS; S!'(C//3)4 )氣體S導(dǎo) 入鍍膜室5內(nèi)的工作環(huán)境中，利用偏壓電場E予以解離，借以在傳動軸321 表面上沉積形成附著膜322，并使附著膜322與傳動軸321之間具備良好接合 效果。
在形成附著膜322的階段，共歷時1 10分鐘，其中，氫氣H的流率可控 制在50 100sccm之間；TMS氣體S的流率可控制在50 250sccm，而使附著 膜322具有硅(Si)、碳化硅(SiC)與極少量的碳?xì)浠衔铮街?22含 硅比例甚高于非晶質(zhì)類鉆(diamond like carbon; DLC)材料，并緊密附著于傳 動軸321。此時，可調(diào)式電源供應(yīng)器71所提供的外加電力的功率控制在 800~1500W，偏壓電場E的偏壓值控制在400 700V，而工作環(huán)境中的壓力則 控制在2 4ubar之間。
請參閱圖10與圖U，圖10顯示在附著膜的表面形成混合膜的工藝；圖 11顯示圖10中圈Y所示區(qū)域的剖面圖。如圖所示，在附著膜的表面形成一混 合膜323 (標(biāo)示于圖7)時，必須關(guān)閉通氣口51，并打開通氣口52、 53與54， 將氫氣H、 TMS氣體S與一烴類(hydrocarbon)氣體導(dǎo)入鍍膜室5內(nèi)的工作 環(huán)境中，利用偏壓電場E予以解離，借以在附著膜322的表面沉積以形成混合 膜323。其中，烴類(hydrocarbon)氣體可為一乙炔氣體C。
在形成混合膜323的階段，共歷時1 10分鐘，其中，氫氣H的流率可控 制在50 800sccm之間；TMS氣體S的流率可控制在50 250sccm，乙炔氣體C 的流率可控制在50 800sccm。此時，可調(diào)式電源供應(yīng)器71所提供的外加電力 的功率控制在800~1500W，偏壓電場E的偏壓值控制在400 700V，而工作環(huán) 境中的壓力則控制在4 15ubar之間。在此環(huán)境下，所形成的混合膜323的成 分至少包括有碳化硅、非晶質(zhì)DLC材料與少量的硅。由于混合膜323也具有 附著膜322的成分(如硅與碳化硅等)，且在形成混合膜323的初始狀態(tài)時， 混合膜323的材質(zhì)與附著膜322的材質(zhì)相近，因此混合膜323可緊密接合于附 著膜322上。同時，在形成混合膜323的過程中，由乙炔氣體C、 TMS氣體S與氫氣 H的流率消長，可使因沉積而形成的混合膜323具備以下特征在越接近傳動 軸321處，混合膜323中的組成成分越接近于附著膜322;在越遠(yuǎn)離傳動軸321 處，混合膜323中的非晶質(zhì)DLC材料的含量越高。
請參閱圖12，其顯示在混合膜的表面形成非晶質(zhì)類鉆石膜的工藝。同時， 請一并參閱圖4。如圖所示，在混合膜323的表面形成非晶質(zhì)DLC膜324 (標(biāo) 示于圖4)時，必須立即關(guān)閉通氣口 51，緩緩關(guān)閉通氣口 53，并打開通氣口 52與54，將氫氣H與乙炔氣體C導(dǎo)入鍍膜室5內(nèi)的工作環(huán)境中，利用偏壓電 場E予以解離，借以在混合膜323的表面沉積以形成非晶質(zhì)類鉆石膜324。至 此，已完成鍍膜傳動軸32的制作。
形成非晶質(zhì)類鉆石膜324的階段，共歷時1 10分鐘，其中，氫氣H的流 率可控制在50 800sccm之間；TMS氣體S的流率逐漸降至Osccm，乙炔氣體 C的流率可控制在50 800sccm。此時，可調(diào)式電源供應(yīng)器71所提供的外加電 力的功率控制在800 1500W，偏壓電場E的偏壓值控制在400 700V，而工作 環(huán)境中的壓力則控制在10 20ubar之間。
由于混合膜323的最外圍的成分已十分接近純非晶質(zhì)DLC材料，因此， 非晶質(zhì)DLC膜324可緊密地接合于混合膜323的表面。同時，由于混合膜323 可緊密接合于附著膜322的表面，以及附著膜322可緊密附著于傳動軸321 的表面，因此，使鍍膜傳動軸32具有一緊密接合的非晶質(zhì)DLC膜324。
在閱讀以上所揭露的技術(shù)后，相信凡在所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者都 能夠輕易理解，相比于已知鍍有非晶質(zhì)DLC材料的傳動機(jī)構(gòu)，在本發(fā)明中， 鍍膜傳動機(jī)構(gòu)(如鍍膜傳動軸32)具有結(jié)合性較強(qiáng)而不易脫落的非晶質(zhì)DLC 膜。
此外，相比于現(xiàn)有的鍍膜技術(shù)，在本發(fā)明的鍍膜技術(shù)中，只需在上述的第 一清洗階段與第二清洗階段稍微加熱而小幅升溫至8(TC左右即可，在此溫度 下，傳動軸321幾乎完全不會發(fā)生上述的回火現(xiàn)象。
由以上敘述可以發(fā)現(xiàn)，在制作附著膜322、混合膜323與非晶質(zhì)DLC膜 324的過程中，通氣口 51始終保持在關(guān)閉狀態(tài)。其主因在制作附著膜322、混 合膜323與非晶質(zhì)DLC膜324的過程中，可調(diào)式電源供應(yīng)器71所提供的外加 電力的功率始終控制在S00 1500W的高功率狀態(tài)；完全不再需要導(dǎo)入氬氣來
14輔助維持電漿狀態(tài)，當(dāng)然也不存在先前技術(shù)中所述的含氬化合物破壞非晶質(zhì)
DLC膜鍵結(jié)能力的問題。
由以上敘述可知，在本發(fā)明所提供的鍍膜技術(shù)中，由于工藝與相關(guān)控制參 數(shù)的改變，致使先前技術(shù)中因為回火效應(yīng)與含氬化合物破壞非晶質(zhì)DLC鍵結(jié) 能力不再存在；因此，本發(fā)明所提供的鍍膜方法，除了可以增加非晶質(zhì)DLC 膜的附著性之外，更能有效提升鍍膜傳動機(jī)構(gòu)的表面硬度。在非晶質(zhì)DLC膜 的附著性較佳，以及鍍膜傳動機(jī)構(gòu)的表面硬度較高的雙重有利的影響下，本發(fā) 明所提供之傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法確實可以有效提升鍍膜傳動機(jī)構(gòu)的耐磨 性，進(jìn)而提升鍍膜傳動機(jī)構(gòu)的使用壽命。
最后，必需再次強(qiáng)調(diào)的是，雖然在本發(fā)明較佳實施例，只針對鍍膜傳動軸 的制作技術(shù)加以詳述。在實際運(yùn)用層面上，本發(fā)明所提供的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍 膜方法更可用在其它傳動機(jī)構(gòu)的鍍膜作業(yè)。換句話說，本發(fā)明所述的傳動機(jī)構(gòu)， 泛指軸承、傳動軸、鏈條、正齒輪、斜齒輪、傘型齒輪、凸輪、齒條與傳動螺 桿等組件中的至少一者或其任意組合。
借助上述的本發(fā)明實施例可知，本發(fā)明確實具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。以上 的實施例，僅為本發(fā)明的較佳實施例，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可依據(jù)本發(fā)明 的上述實施例說明而作相應(yīng)的改變和變化，但這些相應(yīng)的改變和變化都應(yīng)屬于 本發(fā)明所述的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，包括以下步驟(a)提供一傳動機(jī)構(gòu)；(b)清潔該傳動機(jī)構(gòu)的表面；(c)將該傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置于一工作環(huán)境中，導(dǎo)入一氫氣與一四甲基硅烷(Tetra-methylsilane；TMS；Si(CH3)4)氣體至該工作環(huán)境中，施加一外加電力而在該工作環(huán)境中產(chǎn)生一偏壓電場，將該偏壓電場的一偏壓值控制在400～700伏特(V)，并將該外加電力的功率控制在800～1500瓦(W)，借以在該傳動機(jī)構(gòu)的表面形成一附著膜；(d)導(dǎo)入該氫氣、該TMS氣體與一烴類(hydrocarbon)氣體至該工作環(huán)境中，將該偏壓值控制在400～700V，并將該外加電力的功率控制在800～1500W，借以在該附著膜的表面形成一混合膜，使該混合膜含有一非晶質(zhì)類鉆石材料與該附著膜所含的成分，且在該混合膜中，越遠(yuǎn)離該傳動機(jī)構(gòu)處，該非晶質(zhì)類鉆石材料的含量越高；以及(e)導(dǎo)入該氫氣、該TMS氣體與該烴類氣體至該工作環(huán)境中，將該偏壓值控制在400～700V，并將該外加電力的功率控制在800～1500W，借以在該混合膜的表面形成一非晶質(zhì)類鉆石膜，進(jìn)而制成一鍍膜傳動機(jī)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，該步 驟(b)更包含以下步驟(bl)將該傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置于該工作環(huán)境中；(b2)提供該外加電力而在該工作環(huán)境中產(chǎn)生該偏壓電場；(b3)將至少一氣體導(dǎo)入該工作環(huán)境；以及(b4)利用該偏壓電場將該氣體解離為一電漿狀物質(zhì)，以清潔該傳動機(jī)構(gòu) 的表面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在該 步驟(b)中，包含一歷時10~25分鐘的第一清洗階段，且在該第一清洗階段將 該工作環(huán)境的壓力控制在4 15ubar，該偏壓電場的該偏壓值控制在 300~700V，該外加電力的功率控制在600~1400W。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在該第一清洗階段，上述的至少一氣體包含一氬氣與上述的氫氣，該氬氣的流量為50 200標(biāo)準(zhǔn)立方公分/分鐘(standard cc/min; sccm)，該氫氣的流量為 50 200sccm，且該氣體被解離后所形成的電漿狀物質(zhì)為電漿狀的氬離子與氫離 子。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在該 步驟(b)中，包含一歷時10 30分鐘的第二清洗階段，且在該第二清洗階段將 該工作環(huán)境的壓力控制在2 15Pbar，該偏壓電場的該偏壓值控制在 500 700V，該外加電力的功率控制在1200~1400W。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在該 第二清洗階段，上述的至少一氣體包含一氬氣與上述的氫氣，該氬氣的流量為 200 400sccm，該氫氣的流量為50 400sccm，且該氣體被解離后所形成的電漿 狀物質(zhì)為電漿狀的氬離子與氫離子。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，該外 加電力由一可調(diào)式電源供應(yīng)器所提供。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在進(jìn) 行該步驟(c)時，歷時1 10分鐘，該氫氣的流率控制在50 100sccm，且該TMS 氣體的流率控制在50 250sccm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在進(jìn) 行該步驟(c)時，將該工作環(huán)境的壓力控制在2~4 u bar。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在進(jìn) 行該步驟(d)時，歷時1 10分鐘，該氫氣的流率控制在50 800sccm，該TMS 控制在50 250sccm，該烴類氣體為一乙炔(acetylene)氣體，且該乙炔氣體 的流量控制在50 800sccm。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在進(jìn) 行該步驟(d)時，將該工作環(huán)境的壓力控制在4~15 u bar。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在進(jìn) 行該步驟(e)時，歷時1~10分鐘，該氫氣的流率控制在50 800sccm，該TMS 氣體的流率逐漸降至Osccm，該烴類氣體為一乙炔(acetylene)氣體，且該乙 炔氣體的流量控制在50 800sccm。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，在進(jìn)行該步驟(e)時，將該工作環(huán)境的壓力控制在10 20Hbar。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，該附 著膜含有碳化硅(carborundum; SiC)，且該混合膜含有該非晶質(zhì)類鉆石材料 與碳化硅。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，其特征在于，該傳 動機(jī)構(gòu)為一軸承、 一傳動軸、 一鏈條、 一齒輪、 一齒條、 一凸輪與一傳動螺桿 中的至少一者。
全文摘要
一種傳動機(jī)構(gòu)的表面鍍膜方法，包括以下步驟提供一傳動機(jī)構(gòu)；清潔該傳動機(jī)構(gòu)的表面；將該傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置于一工作環(huán)境，在該工作環(huán)境中導(dǎo)入一氫氣與一四甲基硅烷(Tetra-methylsilane；TMS；Si(CH₃)₄)氣體，施加一功率為800～1500瓦的外加電力而在該工作環(huán)境中產(chǎn)生一偏壓電場，以便在該傳動機(jī)構(gòu)的表面形成一附著膜；在附著膜的表面形成一混合膜；以及在混合膜的表面形成一非晶質(zhì)類鉆石(diamond-like carbon；DLC)膜，以便制成一鍍膜傳動機(jī)構(gòu)。在混合膜中，越遠(yuǎn)離傳動機(jī)構(gòu)處，非晶質(zhì)DLC材料的含量越高。通過本發(fā)明方法可以有效確保鍍膜傳動機(jī)構(gòu)具備較高的表面硬度，進(jìn)而提升鍍膜傳動機(jī)構(gòu)的抗磨損能力與使用壽命。
文檔編號C23C16/42GK101671814SQ200810211839
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者林玉雪 申請人:林玉雪