[发明专利]基于等离子体技术的缸套内表面多元非金属层制备方法

权利要求书

1.一种基于等离子体技术的缸套内表面多元非金属层制备方法，该方法以真空室和等离子体辉光放电为基础条件实施的，其特征在于操作步骤按下列工序进行：

1﹒1洁净缸套

用溶剂清洗缸套上的油污渍；

1﹒2往真空室内安放缸套

打开配套的真空室，将缸套安放在真空室内置金属电极的接地台上，缸套与金属电极同轴相套，两者之间预留放电空间；

1﹒3抽气

关闭真空室，打开抽气系统，在真空测量系统控制下抽本底真空至10^－2～5Pa；

1﹒4引入氮气或氩气

待真空室内形成本底真空后，引入氩气；

1﹒5加热

待真空室气压升至50～1000Pa时，温控系统控制加热器升温，真空室内温度维持在100～350℃；

1﹒6 引入工作气体

待温度达到设定值后按需引入工作气体，所述工作气体包括CH₄、C₂H₂、SiH₄、Si(CH₃)₄、BCl₄、B₂H₂、N₂、NH₃、H₂和Ar，所述工作气体至少由三种混合输入到真空室，这些混合的气体含有Si、B、C、N元素；

1﹒7等离子体放电处理

电源及控制系统自动进入辉光放电处理程序，在真空条件下金属电极与缸套之间产生等离子体辉光放电，持续放电时长1.0～4.0h，放电功率300～10000W，放电频率2～60MHz，利用射频放电的容性耦合模式产生等离子体，在缸套表面制备微薄的Si/B/C/N陶瓷层；

1﹒8处理完毕

放电处理结束后，电源及控制系统自动断开电源，进气系统也停止供气；

1﹒9取出缸套

待真空室内温度降至50℃以下，打开真空室取出缸套。

2.根据权利要求1所述的基于等离子体技术的缸套内表面多元非金属层制备方法，其特征在于：所述电极为圆柱状金属电极，电极和缸套的截面形状相同，但直径不等，同轴套合后两者之间周边预留相等的径向放电空间，单边径向相间尺寸至少10mm，电极至少比缸套长50mm。

3.根据权利要求2所述的基于等离子体技术的缸套内表面多元非金属层制备方法，其特征在于：所述圆柱状金属电极可以竖直安置在真空室中，也可以是水平放置在真空室中，这样气缸亦可竖直或水平安放在样品台上。

4.根据权利要求1所述的基于等离子体技术的缸套内表面多元非金属层制备方法，其特征在于：所述工作气体中的SiH₄、Si(CH₃)₄用氮气或氢气稀释，稀释浓度小于5%；BCl₄、B₂H₂用氮气或氢气稀释，稀释浓度小于2%。

5.根据权利要求1所述的基于等离子体技术的缸套内表面多元非金属层制备方法，其特征在于：所述工作气体因种类不同，引入流量有差别，具体流量按下列范围内选择：

N₂ =0- 500 sccm；

H₂ =0- 300 sccm；

NH₃ =0- 500 sccm；

Ar= 0-20 sccm；

含碳气体=0- 50 sccm；

含硼气体=0- 100 sccm；

含硅气体=0-100 sccm。

6.根据权利要求1所述的基于等离子体技术的缸套内表面多元非金属层制备方法，其特征在于：所述工作气体中含碳、硅和硼气体的浓度比为：CH₄、SiH₄/Si(CH₃)₄和BCl₄/B₂H₂的浓度比为0.1:1:4～5:1:0.3。