[发明专利]一种旋转感应热沉积制备涂层或薄膜的装置及方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种制备涂层或薄膜的装置及方法，具体涉及一种旋转感应热沉积制备涂层或薄膜的装置及方法。

背景技术

感应热沉积法是近年来发展的一种在液相中制备涂层或薄膜的新方法，该方法通过高频感应加热待沉积涂层或薄膜的导电材料，升高其表面温度，以降低涂层或薄膜形成的吉布斯自由能来实现涂层或薄膜的制备。感应热沉积法具有工艺简单，物相可控，准备温度低、且可在复杂形状的材料上制备涂层，工艺具备非线性特点(J Go′mez Morales，R Rodri′guez C lemente，B.Armas，C Combescure，R Berjoan，J Cubo，E Marti′nez，J Garcl′a Carmona，S Garelik.，J Murtra，，D N MuravievX.Controlled nucleation and growth of thin hydroxyapatite layers on titanium implants by using induction heating technique[J]，Langmuir，2004，20(13)：5174-5178)，但该工艺制备的涂层结合力较弱，例如，熊信柏等报道该方法在碳/碳复合材料制得的钙磷涂层结合强度仅为临界载荷13N左右，涂层失效方法呈剥层破坏(Xiong Xin-bo，Zeng Xie-rong，Zhou Chun-li.Induction Heating Deposition of Calcium Phosphate Coating on Carbon/carbon composites for Biomedical Applications.Advanced materials Research，200979-82：903-906)。为了提高涂层与基体的结合性能，熊信柏等又提出了超声感应热沉积工艺，即将超声引入感应热沉积工艺。利用该工艺，其在碳/碳复合材料表面制备了涂层结合强度达36N，且划痕呈均匀塑性变形的钙磷涂层(Xiong Xin-bo，Zeng Xie-rong，Zhou Chun-li.Bioactive Calcium Phosphate Coating on Carbon/carbon Composites Prepared by Ultrasonicated Induction Heating Deposition.Advanced materials Research，2011，152-153：1763-1766)。但超声造成的瞬时高温高压特性，使沉积的涂层或薄膜的组成超过理论值，涂层的组成不能通过理论进行预测和调控(Xiong Xin-Bo，Liao Bai-Chao，Huang Jian-Feng，Zeng Xie-Rong.Conversion of HA on NT-C/C Composites from Ultrasonic Induction Heating Deposited Monetite to FHA Coating by an Alkaline Followed by NaF Solution Hydrothermal Treatment Method，Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials，DOI10.1007/s10904-011-9482-x)。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种既能提高涂层的结合性能，又能控制涂层的组成，且具有感应热沉积制备技术优点的旋转感应热沉积制备涂层或薄膜的装置及方法。

为达到上述目的，本发明的装置包括感应电源以及与感应电源相连的冷水机和感应线圈，在感应线圈内设置有沉积槽，在沉积槽内设置有用于夹持试样的旋转杆，该旋转杆与设置在沉积槽上端的高速搅拌器相连，且在所述沉积槽上还设置有密封盖，沉积槽还通过出液管、冷却管、循环泵、回液管与溶液槽相连形成闭合回路。

本发明的旋转杆位于感应线圈的中央。

冷水机还通过连接管与冷却管相连形成回路。

高速搅拌器转速为4000～30000rpm。

沉积槽采用石英、耐200℃以上的硅酸盐玻璃或聚四氟乙烯制成。

旋转杆和密封盖采用聚四氟乙烯制成。

本发明的制备方法如下：

1)首先，开启冷水机电源，对感应电源、感应线圈及冷却管进行冷却；

2)然后，根据所需制备的涂层或薄膜的组成及相关参数将配制好的待沉积溶液放入溶液槽中；