專利名稱：化學(xué)氣相沉積法涂層裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)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(xué)氣相沉積法對(duì)模具或刀片或金屬零件的表面均勻涂層的裝置。
背景技術(shù)：
在機(jī)加工企業(yè)，大量使用鋼質(zhì)模具，硬質(zhì)合金模具，硬質(zhì)合金刀片及金屬零部件， 現(xiàn)有產(chǎn)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(yè)造成生產(chǎn)成本提高，也有對(duì)鋼質(zhì)模具，硬質(zhì)合金模具，硬質(zhì)合金刀片及金屬零部件等表面進(jìn)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(fā)明內(nèi)容為了解決以上問題，本發(fā)明創(chuàng)造提供一種采用化學(xué)氣相沉積原理的涂層裝置，采用本發(fā)明創(chuàng)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(chǎn)品的耐磨損性和耐缺損性。本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術(shù)方案是化學(xué)氣相沉積法涂層裝置，包括反應(yīng)爐，反應(yīng)爐內(nèi)設(shè)有支撐筒，支撐筒上端設(shè)有排氣帽，支撐筒內(nèi)從上到下依次為沉積區(qū)、氣體分配區(qū)和預(yù)熱區(qū)；沉積區(qū)內(nèi)設(shè)有若干托盤，托盤上設(shè)有若干通氣孔I ；氣體分配區(qū)內(nèi)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(shè)有若干通氣孔II ；預(yù)熱區(qū)內(nèi)安裝若干層預(yù)熱板，進(jìn)氣管的出口端與氣體分配區(qū)相通，支撐筒在預(yù)熱區(qū)部位的下端設(shè)有尾氣入口，預(yù)熱區(qū)的下端設(shè)有尾氣出口。上述的化學(xué)氣相沉積法涂層裝置在氣體分配區(qū)內(nèi)不同層隔板上的通氣孔II的孔徑相同或不同。上述的化學(xué)氣相沉積法涂層裝置在氣體分配區(qū)內(nèi)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(xué)氣相沉積法涂層裝置設(shè)有加熱爐，反應(yīng)爐置于加熱爐內(nèi)。上述的化學(xué)氣相沉積法涂層裝置加熱爐分成若干段加熱區(qū)，每段加熱區(qū)由接線柱、加熱裝置和熱電偶組成。上述的化學(xué)氣相沉積法涂層裝置加熱爐內(nèi)從內(nèi)到外依次設(shè)有絕緣隔離層、保溫層I和保溫層II。本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果是化學(xué)氣相沉積法(CVD)是將各種混合氣體充入高溫的反應(yīng)管內(nèi)，以化學(xué)方式，使基體表面生成超硬顆粒物質(zhì)的技術(shù)工程。是從氣體狀態(tài)，不經(jīng)過液體，直接過渡為固體狀態(tài)的生長方式，形成幾微米到十幾微米厚度的膜。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是①由于在氣體分配區(qū)采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使混合氣體在上升過程中，經(jīng)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(tài)進(jìn)入沉積區(qū)，進(jìn)而對(duì)托盤內(nèi)的基體進(jìn)行均勻的涂層。②本發(fā)明創(chuàng)造采用化學(xué)氣相沉積法的原理，采用常壓熱CVD法，對(duì)基體表面進(jìn)行TiC，TiCN, TiN的CVD涂層。由氣態(tài)直接在基體表面涂層，涂層均勻度高，以基體為硬質(zhì)合金為例，附著力可達(dá)100N以上，提高了產(chǎn)品的耐磨性和耐腐蝕性，降低了高溫時(shí)化學(xué)粘著磨損，從而延長了產(chǎn)品的使用壽命，為企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本。③本發(fā)明創(chuàng)造適用于對(duì)硬質(zhì)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(duì)基體表面涂單層，也可以根據(jù)需要涂多層。④反應(yīng)主要在沉積區(qū)進(jìn)行，反應(yīng)溫度經(jīng)常達(dá)到900 2000°C，由于本發(fā)明創(chuàng)造對(duì)加熱爐采用分段式加熱，可以根據(jù)不同區(qū)域的溫度，控制不同分段的溫度，使沉積區(qū)的溫度高，而對(duì)于氣體分配區(qū)和預(yù)熱區(qū)的溫度可以降低加熱爐相對(duì)應(yīng)分段的溫度，節(jié)約了能源。⑤充分利用尾氣的余熱，反應(yīng)后的尾氣經(jīng)反應(yīng)爐和支撐筒之間的尾氣通道和尾氣入口導(dǎo)入預(yù)熱區(qū)，進(jìn)一步預(yù)熱混合氣體，充分利用了能源，進(jìn)一步節(jié)約了能源。

圖1是本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是托盤的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是隔板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1 圖3所示，化學(xué)氣相沉積法涂層裝置包括反應(yīng)爐(1)，反應(yīng)爐(1)內(nèi)設(shè)有支撐筒(3)，支撐筒(3)上端設(shè)有排氣帽(2)，反應(yīng)爐(1)和支撐筒(3)之間的空隙為尾氣通道，支撐筒(3)內(nèi)從上到下依次為沉積區(qū)(4)、氣體分配區(qū)(5)和預(yù)熱區(qū)(6);沉積區(qū)(4)內(nèi) 設(shè)有若干托盤(41)，托盤(41)上設(shè)有若干通氣孔I (42);氣體分配區(qū)(5)內(nèi)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(shí)施例安裝四層隔板)，支架II (52)固定隔板(51)，隔板(51)上設(shè)有若干通氣孔II (55)；預(yù)熱區(qū)(6)內(nèi)安裝若干層預(yù)熱板(63)，進(jìn)氣管(61)的出口端與氣體分配區(qū)(5)相通，支撐筒(3)在預(yù)熱區(qū)部位的下端設(shè)有尾氣入口(62)，預(yù)熱區(qū)(6)的下端設(shè)有尾氣出口(64)。在氣體分配區(qū)(5)內(nèi)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(shí)施例2如圖4所示，一種化學(xué)氣相沉積法涂層裝置在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，還設(shè)有加熱爐 (7)，反應(yīng)爐(1)置于加熱爐(7)內(nèi)。加熱爐(7)分成若干段加熱區(qū)(本實(shí)施例設(shè)置5段加熱區(qū))，每段加熱區(qū)由接線柱 (71)、加熱裝置(73)和熱電偶(72)組成。加熱爐(7)內(nèi)從內(nèi)壁到外壁依次設(shè)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(fā)明創(chuàng)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(yīng)爐外，利用加熱爐對(duì)反應(yīng)爐加熱。將氣態(tài)的TiCl4和CH4混合后，通入進(jìn)氣管，在預(yù)熱區(qū)預(yù)熱后，進(jìn)入氣體分配區(qū)，首先經(jīng)擋板分散，混合氣體經(jīng)擋板四周向上流動(dòng)，經(jīng)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(jìn)入沉積區(qū)。沉積區(qū)的溫度可達(dá)900 2000°C，混合氣體(即反應(yīng)氣體)向基體表面擴(kuò)散，吸附于基體的表面，在基體表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在基體表面留下不揮發(fā)的固體反應(yīng)產(chǎn)物——即TiC薄膜，而在基體表面產(chǎn)生的氣相副產(chǎn)物，即HCl氣體脫離基體表面，經(jīng)排氣帽流入支撐筒和反應(yīng)爐之間的尾氣通道，向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)尾氣入口進(jìn)入預(yù)熱區(qū)，利用HCl氣體的余熱對(duì)進(jìn)入的混合氣體進(jìn)一步預(yù)熱，然后經(jīng)尾氣出口排出。
權(quán)利要求1.化學(xué)氣相沉積法涂層裝置，包括反應(yīng)爐(1)，其特征在于反應(yīng)爐(1)內(nèi)設(shè)有支撐筒 (3)，支撐筒(3)上端設(shè)有排氣帽(2)，支撐筒(3)內(nèi)從上到下依次為沉積區(qū)(4)、氣體分配區(qū) (5)和預(yù)熱區(qū)(6);沉積區(qū)(4)內(nèi)設(shè)有若干托盤(41)，托盤(41)上設(shè)有若干通氣孔I (42); 氣體分配區(qū)(5)內(nèi)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(shè)有若干通氣孔II (55)；預(yù)熱區(qū)(6)內(nèi)安裝若干層預(yù)熱板(63)，進(jìn)氣管(61)的出口端與氣體分配區(qū)(5)相通，支撐筒(3)在預(yù)熱區(qū)部位的下端設(shè)有尾氣入口( 62 )，預(yù)熱區(qū)(6 )的下端設(shè)有尾氣出口( 64 )。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積法涂層裝置，其特征在于在氣體分配區(qū)(5)內(nèi) 不同層隔板(51)上的通氣孔II (55)的孔徑相同或不同。
3.如權(quán)利要求2所述的化學(xué)氣相沉積法涂層裝置，其特征在于在氣體分配區(qū)(5)內(nèi) 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(quán)利要求1、2或3所述的化學(xué)氣相沉積法涂層裝置，其特征在于設(shè)有加熱爐 (7)，反應(yīng)爐(1)置于加熱爐(7)內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的化學(xué)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(qū)，每段加熱區(qū)由接線柱(71)、加熱裝置(73)和熱電偶(72)組成。
6.如權(quán)利要求4所述的化學(xué)氣相沉積法涂層裝置，其特征在于加熱爐(7)內(nèi)從內(nèi)到外依次設(shè)有絕緣隔離層(74)、保溫層I (75)和保溫層II (76)。
7.如權(quán)利要求6所述的化學(xué)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(qū)，每段加熱區(qū)由接線柱(71)、加熱裝置(73)和熱電偶(72)組成。
專利摘要本實(shí)用新型創(chuàng)造涉及化學(xué)氣相沉積法涂層裝置。采用的技術(shù)方案是包括反應(yīng)爐，反應(yīng)爐內(nèi)設(shè)有支撐筒，支撐筒上端設(shè)有排氣帽，反應(yīng)爐和支撐筒之間為尾氣通道，支撐筒內(nèi)從上到下依次為沉積區(qū)、氣體分配區(qū)和預(yù)熱區(qū)；沉積區(qū)內(nèi)設(shè)有若干托盤)，托盤上設(shè)有若干通氣孔Ⅰ；氣體分配區(qū)內(nèi)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(shè)有若干通氣孔Ⅱ；預(yù)熱區(qū)內(nèi)安裝若干層預(yù)熱板，進(jìn)氣管的出口端與氣體分配區(qū)相通，支撐筒在預(yù)熱區(qū)部位的下端設(shè)有尾氣入口，預(yù)熱區(qū)的下端設(shè)有尾氣出口。還設(shè)有加熱爐，反應(yīng)爐置于加熱爐內(nèi)。采用本實(shí)用新型創(chuàng)造的涂層裝置，涂層均勻度高，具有較高的附著力，提高了產(chǎn)品的耐磨損性和耐缺損性。
文檔編號(hào)C23C16/44GK202214415SQ20112031265
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者樸萬成, 李成哲, 李權(quán)星, 王宏剛, 金上萬, 金哲男, 黃宇哲 申請人:沈陽金研機(jī)床工具有限公司