本發(fā)明涉及用于實(shí)施金屬零件的表面熱化學(xué)處理的方法和多功能等離子體反應(yīng)器，其目的是將化學(xué)元素引入到被處理的零件中或者形成相互連接的化學(xué)元素的復(fù)合物或組合的表面層，使得所述零件具有更高的機(jī)械強(qiáng)度和/或耐蝕性/耐磨性。本發(fā)明的等離子體反應(yīng)器允許實(shí)施不同的處理操作，包括清洗、氮化和為了施加于處理中的金屬零件之上需要裂解和/或?yàn)R射的化學(xué)前體的其它表面處理。

背景技術(shù)：

在許多工業(yè)應(yīng)用中，為了使材料適合某些要求，僅需要改變其表面性質(zhì)。更常用的處理是氮化、增碳和碳氮化等。

在進(jìn)行這種處理的現(xiàn)有方法中，由等離子體進(jìn)行的方法與其它方法相比具有一些優(yōu)點(diǎn)，其可以定義為：處理時(shí)間短；工藝溫度低；污染少；在零件中形成的表面層更均勻。

這種方法的缺點(diǎn)之一是引入合金元素，其在天然相中不是氣體的形式，例如鉬、硅、鉻和鎳等的情況。在這種情況下，所用的表面處理是通過(guò)在零件上濺射待沉積的合金元素或通過(guò)加熱所述合金元素的細(xì)絲直到其逐漸氣化進(jìn)入氣相來(lái)進(jìn)行的。

通過(guò)合金元素提供金屬零件的表面處理的另一種已知方式包括使用含有所需合金元素的液體前體，例如六甲基二硅氧烷和鉬酸等，這些前體通常呈現(xiàn)需要進(jìn)行裂解的長(zhǎng)鏈，使得存在于前體中的合金元素被分離并傳導(dǎo)到待處理的零件上。

為了通過(guò)合金元素進(jìn)行富集過(guò)程，一些創(chuàng)造者已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一些類型的等離子體反應(yīng)器。

濺射反應(yīng)器

在期望的合金元素僅在固相前體中可用的情況下，通常在等離子體反應(yīng)器的內(nèi)部使用濺射，以便獲得期望的合金元素的釋放并隨后使其傳導(dǎo)到被處理的零件。

liu等使用的反應(yīng)器(xiaopinga，l.，yuanb，g.，zhonghoub，l.，zhongb，x.，wenhuaia，t.，binb，t.cr-ni-mo-cosurfacealloyinglayerformedbyplasmasurfacealloyinginpureiron.appliedsurfacescience，v.252，p.3894-3902，2006)包括兩個(gè)能量源(參見(jiàn)圖1)，使得待處理的零件從-530v負(fù)極化至-580v(陰極1)且經(jīng)受濺射處理的材料(靶材)從1.3極化到3.3kv(陰極2)。

通過(guò)該發(fā)明，liu由于陰極1中的零件(樣品)的極化，因此可以從陰極2更有效地吸引粉碎的原子，從而提高工藝效率并確保零件的表面處理更均勻。

在liu提出的這種解決方案中，待處理的表面可以相對(duì)于陰極2垂直放置，并且仍然被有效地處理。liu的目的是提高工藝效率，因?yàn)樵訉⒉辉賰H通過(guò)擴(kuò)散而到達(dá)表面，而會(huì)由于在待處理零件的表面上存在陰極2的負(fù)電勢(shì)而加速。

盡管使用固體前體的濺射以及除了濺射之外的在陰極處待處理零件的負(fù)極化的優(yōu)點(diǎn)，由liu提出的方案不允許需要在液體或氣體前體中發(fā)現(xiàn)的合金元素的熱化學(xué)處理，在將合金元素沉積于零件的表面上之前，這些前體呈現(xiàn)需要裂解以使合金元素分離的長(zhǎng)鏈。并且，liu沒(méi)有提出提高濺射的能量效率的任何特別的建設(shè)性的設(shè)計(jì)。

在chang等的著作中介紹了等離子體反應(yīng)器中的熱化學(xué)處理的另一種已知的方案(chi-lungchang，jui-yunjao，wei-yuho，da-yungwang.influenceofbi-layerperiodthicknessontheresidualstress，mechanicalandtribologicalpropertiesofnanolayeredtialn/crnmulti-layercoatings.vacuum81(2007)604-609)。在該方案中使用的反應(yīng)器給出三種能源用于實(shí)施處理(參見(jiàn)圖2)。該方案使用tial的第一前體(靶材)和cr的第二前體(靶材)的陰極電弧粉碎。該零件位于第二陰極中，以使得在氣相中擴(kuò)散的tisi和cr原子達(dá)到。為了在被處理材料的表面形成tialn/crn膜，氮?dú)庥糜谂c化學(xué)元素aleti反應(yīng)。

chang的過(guò)程與liu的過(guò)程不同，因?yàn)閏hang在同一反應(yīng)堆中使用三個(gè)來(lái)源。在這種情況下，提供一個(gè)來(lái)源以獲得鉻，提供另一個(gè)來(lái)源以獲得tial，并且最后一個(gè)來(lái)源用于使樣品(要處理的零件)極化。

盡管使用利用第三高電壓能量源對(duì)零件的極化，但是chang方案使用陰極電弧來(lái)實(shí)現(xiàn)與第一和第二高電壓源相關(guān)聯(lián)的感興趣的不同合金元素的蒸發(fā)。然而，在反應(yīng)器環(huán)境中使用電弧以為了獲得導(dǎo)致靠近被處理零件的高溫的濺射，危及已經(jīng)經(jīng)過(guò)先前熱處理的這些零件的特性。

pavanati等描述了另一種已知的解決方案(pavanati，h.c.，lourenc，j.m.，maliska，a.m.，klein，a.n.，muzart，j.l.r.ferritestabilizationinducedbymolybdenumenrichmentinthesurfaceofunalloyedironsinteredinanabnormalglowdischarge.appliedsurfacescience，v.253，p.9105-9111，2007)。該方案使用金屬靶材作為合金元素的來(lái)源，并且要富集的材料位于陽(yáng)極中(參見(jiàn)圖3)。

pavanati提出的方案中的問(wèn)題是待處理表面缺乏極化，從而降低了工藝效率。如果在處理過(guò)程中沒(méi)有提供連續(xù)的零件旋轉(zhuǎn)，那么只有與濺射靶平行的表面才能以更高的效率被處理，并且這一點(diǎn)甚至沒(méi)有被pavanati建議。

仍然關(guān)于為了等離子體產(chǎn)生使用單一來(lái)源的反應(yīng)器，存在brunato等使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備(brunato，s.f.，klein，a.n.，muzart，j.l.r.hollowcathodedischarge：applicationofadepositiontreatmentintheironsintering.journalofthebrazilsocietyofmechanicalscience&engineering.，p.147.2008)。

為了提高濺射速率，brunato使用便利的空心陰極，其中樣品位于其中(參見(jiàn)圖4)。

在brunato情況下，樣品位于中空陰極內(nèi)。盡管在中空陰極中的濺射允許提高工藝效率，但是由于用于獲得中空陰極的尺寸減小，因此brunato方案具有限制樣品尺寸的缺點(diǎn)。此外，待處理的零件經(jīng)受由中空陰極中的放電產(chǎn)生的高溫。

在在處理環(huán)境中使用濺射方法提供所需的合金元素而不對(duì)待處理的零件進(jìn)行負(fù)極化的反應(yīng)器中，僅在零件在處理中旋轉(zhuǎn)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)層的均勻性，從而允許某一零件的整個(gè)表面靠近合金元素源。這種特征對(duì)處理大批零件來(lái)說(shuō)是缺點(diǎn)。

即使在濺射與零件的極化一起使用的情況下，諸如在liu方案中的情況下，將熱化學(xué)處理限制為使用在固體前體中提供的合金元素的缺點(diǎn)仍然是存在的，通過(guò)沉積需要液體前體和/或存在長(zhǎng)鏈的合金元素，不允許在不移動(dòng)零件的情況下同時(shí)或連續(xù)地處理零件。

使用液體前體的反應(yīng)器

在合金元素或形成所需化合物所需的化學(xué)元素僅在液相或氣相中的前體中可用并且存在長(zhǎng)鏈的情況下，通常在等離子體反應(yīng)器的內(nèi)部使用裂解，用于獲得期望的合金元素的釋放及其隨后在待處理的零件上的沉積。關(guān)于使用液體前體作為合金元素的載體的著作，可以提及aumaille等人的著作(aumaille，k.，valleae，c.，granier，a.，goullet，a.gaboriau，f.turban，g.acomparativestudyofoxygen/organosiliconplasmasandthinsioxcyhz1msdepositedinaheliconreactorthinsolidfilms，v.359，p.188-196，2000)。

在該現(xiàn)有的方案(圖5)中，為了產(chǎn)生等離子體，使用射頻源(“螺旋源”)，使得樣品被定位在接地的樣品架中，從而防止被處理零件極化并由此受到離子或加速電子的轟擊。在這種情況下，為了在在零件上形成表面層或多個(gè)表面層時(shí)的處理和均質(zhì)化過(guò)程中獲得效率，零件必須在反應(yīng)器內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使得其不同的面面對(duì)合金元素源。在該方案中，液體前體在放電過(guò)程中不會(huì)直接裂解，但在放電后會(huì)發(fā)生裂解。

存在具有射頻源的等離子體反應(yīng)器，其中，有可能直接在待處理材料的表面上執(zhí)行液體前體的裂解。在這些情況下，樣品被極化。此外，存在射頻反應(yīng)器，其中，前體的裂解發(fā)生在遠(yuǎn)離樣品的區(qū)域，并且在這種情況下，樣品接地。在該最后一種情況下，可以更好地選擇在表面處理中發(fā)生的化學(xué)元素，但不能有效地吸引化學(xué)元素。

在另一種已知的方案中，通過(guò)使用液體前體作為合金元素的載體，為了極化樣品，反應(yīng)器給出脈動(dòng)dc電源。這些零件位于陰極中，使得前體在待處理材料的表面上裂解。這損害在處理中將發(fā)生的元素的選擇，原因是液體前體的所有元素，通常是氧、碳、氫、硅、鉬或其它元素，將成為富集層的一部分。

事實(shí)是，待處理零件的表面上的裂解不允許進(jìn)行選擇性表面處理，原因是包含在前體中的所有元素將成為沉積在被處理零件上的層的一部分。

還已知前體在反應(yīng)器的內(nèi)部氣氛中裂解以及合金元素通過(guò)使用微波源在被處理零件的表面上沉積。在這種情況下，未示出的bapin等的反應(yīng)器(bapin，e.，rohr，r.depositionofsio2filmsfromdifferentorganosilicono2plasmasundercontinuouswaveandpulsedmodes.surfaceandcoatingstechnology，v.142-144，p.649-654，2001)使用微波源來(lái)產(chǎn)生等離子體并裂解稱為有機(jī)硅的液體前體，目的是獲得沉積在待處理材料表面上的sio2膜。

在具有微波源的反應(yīng)器中，零件位于波動(dòng)勢(shì)能下。在這種情況下，該層由源自通過(guò)微波放電實(shí)施的裂解的元素形成。因此，化學(xué)元素不被被處理零件的材料吸引，而是沉積在其上。這使得難以形成富集層，從而降低了工藝效率，原因是沒(méi)有作為處理中的零件的極化的結(jié)果提供離子或電子轟擊。

即使在存在通過(guò)dc源或通過(guò)射頻或通過(guò)微波的裂解的情況下，不具有零件的極化的缺點(diǎn)也會(huì)損害沉積過(guò)程的效率和均勻性，原因是在沒(méi)有關(guān)于裂解材料的來(lái)源而適當(dāng)定位的零件的表面上不存在裂解合金元素的離子轟擊。這種方案中的零件的位移呈現(xiàn)出非常不期望的復(fù)雜性。

另一方面，呈現(xiàn)樣品極化并且不包含液體前體的裂解系統(tǒng)的反應(yīng)器存在選擇所需化學(xué)元素的能力降低的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法和反應(yīng)器，用于在不改變金屬零件的溫度且不導(dǎo)致在反應(yīng)器的內(nèi)部環(huán)境中形成電弧的情況下從通過(guò)裂解至少一種長(zhǎng)鏈液體或氣體前體在高溫下獲得的合金元素通過(guò)氣體等離子體對(duì)在反應(yīng)器內(nèi)靜置的金屬零件的所有表面進(jìn)行均勻表面熱化學(xué)處理。

本發(fā)明的另一個(gè)目的提供一種方法和反應(yīng)器，用于在不改變金屬零件的溫度且不導(dǎo)致在反應(yīng)器的內(nèi)部環(huán)境中形成電弧的情況下從通過(guò)至少一個(gè)固體前體的濺射在高溫下獲得的合金元素通過(guò)氣體等離子體對(duì)在反應(yīng)器內(nèi)靜置的金屬零件的所有表面進(jìn)行均勻表面熱化學(xué)處理。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于表面處理金屬片的方法和反應(yīng)器，其選擇性地或同時(shí)地用于上述目的。

總而言之，這里提出的本發(fā)明使用具有反應(yīng)室的反應(yīng)器，反應(yīng)室在表面處理期間被加熱到期望的操作溫度，其具有承載待處理零件的載體，并且限定了陽(yáng)極和陰極系統(tǒng)的電極，其從高壓脈動(dòng)dc電源負(fù)極化，該系統(tǒng)的另一個(gè)電極位于反應(yīng)器內(nèi)部并限定所述系統(tǒng)的接地陽(yáng)極。

在本發(fā)明的方法或反應(yīng)器的實(shí)施方式中，后者具有與反應(yīng)室操作相關(guān)并且允許液體或氣體前體流進(jìn)入的管狀裂解室，使得管狀裂解室進(jìn)一步與高電壓能源電連接，為了允許在管狀裂解室與陽(yáng)極和陰極系統(tǒng)之間施加電勢(shì)差，用于分離前體的分子、從而向反應(yīng)室的內(nèi)部釋放對(duì)著通過(guò)脈動(dòng)dc電源負(fù)極化的金屬零件的表面被離子轟擊的合金元素。

在可與裂解無(wú)關(guān)地或者甚至在裂解之前、其間或之后實(shí)施本發(fā)明的另一種方式中，允許不僅可以從待裂解的液體或氣體前體，而且可從經(jīng)受濺射的固體前體進(jìn)行表面處理。

在實(shí)施本發(fā)明的所述獨(dú)立或附加方式中，反應(yīng)器設(shè)置有承載固體前體的管狀濺射室，其具有一端向反應(yīng)室內(nèi)部開(kāi)口并與電能源相關(guān)聯(lián)，以提供固體前體的濺射和對(duì)著通過(guò)等離子和極化的脈動(dòng)dc電源負(fù)極化的金屬零件被離子轟擊的其合金元素的釋放。

因此，本發(fā)明從在向反應(yīng)室的內(nèi)部開(kāi)放的管狀裂解室中裂解的長(zhǎng)鏈液體或氣體前體并且/或者從在向反應(yīng)室的內(nèi)部開(kāi)放的管狀濺射室內(nèi)經(jīng)受濺射的所述固體前體允許特定批次的零件在同一反應(yīng)器內(nèi)具有表面處理。

附圖說(shuō)明

下面參照作為例子給出的附圖進(jìn)行說(shuō)明，其中：

圖1表示現(xiàn)有技術(shù)的方法和反應(yīng)器方案，其獨(dú)特地提供濺射以及反應(yīng)室內(nèi)的零件的極化，使得濺射直接在反應(yīng)室的內(nèi)部環(huán)境中進(jìn)行；

圖2表示另一現(xiàn)有技術(shù)的方法和反應(yīng)器方案，其在反應(yīng)室的環(huán)境內(nèi)僅通過(guò)來(lái)自在兩個(gè)單獨(dú)陰極中的第一和第二固體前體的陰極電弧來(lái)提供濺射，從而導(dǎo)致接近零件的高溫；

圖3表示另一現(xiàn)有技術(shù)的方法和反應(yīng)器方案，其提供金屬靶作為僅通過(guò)濺射獲得的合金元素源，待富集的材料位于陽(yáng)極中，然而不在處理中的零件的表面上提供極化；

圖4表示另一現(xiàn)有技術(shù)的方法和反應(yīng)器方案，其僅提供中空陰極濺射，使得樣品的尺寸被強(qiáng)制定位在具有強(qiáng)制限制尺寸的中空陰極的內(nèi)部；

圖5表示使用液體前體作為合金元素的載體并使用射頻源(“螺旋源”)以產(chǎn)生等離子的另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的方法和反應(yīng)器方案，使得非極化樣品位于接地的樣品架中；

圖6示意性地表示根據(jù)第一加熱實(shí)施例構(gòu)建的等離子體反應(yīng)器，并且其反應(yīng)室容納靜態(tài)支撐一些金屬零件的支撐體，這種類型的反應(yīng)器用于100℃～1300℃的溫度下的處理；

圖7示意性地表示根據(jù)反應(yīng)室的第二加熱實(shí)施例構(gòu)建的圖6的等離子體反應(yīng)器，以便用于100℃～1000℃的溫度下的處理。

具體實(shí)施方式

如上所述并且如圖(圖6和圖7)所示，本發(fā)明根據(jù)其多個(gè)方面中的一個(gè)包括在呈現(xiàn)反應(yīng)室rc的類型的等離子體反應(yīng)器r中實(shí)施的金屬零件1的表面的熱化學(xué)處理的方法，該反應(yīng)室rc具有：承載金屬零件1的支撐體s；具有陽(yáng)極2和陰極3的系統(tǒng)，其電極2a、3a中的一個(gè)與高電壓脈動(dòng)dc電源10相關(guān)；可離子化氣體負(fù)載的入口4；液體或氣體前體的入口5；和通常與真空組件7連接的用于排空氣體負(fù)載的出口6。

以下參照?qǐng)D6和圖7進(jìn)一步討論在本發(fā)明中使用的反應(yīng)器的構(gòu)成細(xì)節(jié)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，處理方法包括以下步驟：

a)將陽(yáng)極2連接到第一電極2a和接地2b，并將陰極3連接到作為陽(yáng)極2和陰極3的系統(tǒng)的另一電極3a工作的支撐體s，并且連接到脈動(dòng)dc電源10的負(fù)電勢(shì)；

b)將金屬零件1靜置在與反應(yīng)室rc內(nèi)部的陰極3相關(guān)聯(lián)的支撐體s-s1上；

c)用通過(guò)入口4供給到反應(yīng)室rc的可離子化氣體負(fù)載圍繞支撐體s和金屬零件1；

d)將反應(yīng)室rc的內(nèi)部加熱至給定的工作溫度；

e)為了導(dǎo)致形成圍繞金屬零件1和支撐體s的具有高動(dòng)能的離子氣體等離子體，向與支撐體s和金屬零件1相關(guān)聯(lián)的陰極3施加放電；

f)在優(yōu)選在反應(yīng)器r的反應(yīng)室rc內(nèi)經(jīng)受工作溫度的管狀裂解室20中允許液體前體(例如，六甲基二硅氧烷(c6h18osi2))或氣體前體的流動(dòng)，所述管狀裂解室20具有通向反應(yīng)室rc內(nèi)部的至少一個(gè)端部21并且與高壓能量源30相關(guān)；

g)在管狀裂解室20與陽(yáng)極2和陰極3的系統(tǒng)的陽(yáng)極2之間施加用于分解前體的分子的電勢(shì)差，從而向反應(yīng)室rc的內(nèi)部釋放要對(duì)著通過(guò)脈動(dòng)dc電源10負(fù)極化的金屬零件1的表面被離子轟擊的合金元素；

h)提供從反應(yīng)室rc的內(nèi)部的氣體負(fù)載的排空。

特別地，管狀裂解室20例如被構(gòu)建為具有向反應(yīng)室rc的內(nèi)部敞開(kāi)的端部的杯形式，或者以管的形式，其兩端向反應(yīng)室rc內(nèi)部敞開(kāi)，以便與反應(yīng)器r的反應(yīng)室rc的陽(yáng)極2和陰極3的系統(tǒng)的陽(yáng)極2相關(guān)聯(lián)地形成中空陰極。

由管狀室20限定的中空陰極的形成應(yīng)當(dāng)根據(jù)等式d.p＝0.375～3.75觀察管狀室的管的直徑(d)與工作壓力(p)之間的關(guān)系。越接近等式結(jié)果的最小值，則液體前體的裂解效率越高。用于形成中空陰極的相同原理可以應(yīng)用于固體前體的濺射。

可電離氣體負(fù)載還可以包括添加選自氧氣、氫氣、氮?dú)?、甲烷、乙炔、氨、二氧化碳、一氧化碳和氬氣的氣體，以便與通過(guò)液體前體的裂解獲得的原子或分子反應(yīng)，從而形成具有等于施加到陽(yáng)極2和陰極3的系統(tǒng)的電位差的動(dòng)能的引向金屬零件1的化合物。氣體負(fù)載和液體前體的電離可以由低壓氣氛下的dc放電實(shí)施，從而產(chǎn)生等離子體并制成用于金屬零件1的表面處理的合金元素或化合物。

上述的工藝步驟允許僅通過(guò)呈現(xiàn)需要破裂的長(zhǎng)鏈的液體或氣體前體的陰極開(kāi)裂來(lái)實(shí)施表面處理，以使所需的合金元素離子對(duì)著適當(dāng)極化的金屬零件1的表面被離子轟擊。本發(fā)明的這個(gè)方面在單獨(dú)的環(huán)境中利用前體的裂解，同時(shí)對(duì)反應(yīng)室rc的內(nèi)部開(kāi)放，同時(shí)進(jìn)行處理的金屬零件1的負(fù)極化。用于實(shí)施裂解的溫度與用于處理零件的溫度無(wú)關(guān)，從而使得有可能在高溫下形成隨后沉積在待處理的表面上的化合物。

然而，反應(yīng)器內(nèi)的金屬零件表面的熱化學(xué)處理可以進(jìn)一步僅包括通過(guò)濺射固體前體的一種處理，或者在前體的濺射之后、隨后與其一起或在其之前實(shí)施的通過(guò)裂解液體或氣體前體的處理。

因此，根據(jù)要實(shí)施的處理和可用于在反應(yīng)室內(nèi)提供期望的合金元素的前體的特性，本方法允許與相應(yīng)的反應(yīng)器一起提供處理工藝的很大的靈活性，而不需要在不同的設(shè)備件之間移動(dòng)金屬片，以便經(jīng)受所需表面處理的不同階段。

因此，本發(fā)明可以獨(dú)立地或與液體或氣體前體的裂解過(guò)程一起包括處理方法，該處理方法還在通過(guò)裂解前體的表面的熱化學(xué)處理之前、期間或之后包括以下步驟：

a′)如果之前沒(méi)有實(shí)施，則將陽(yáng)極2連接到第一電極2a和接地2b，并將陰極3連接到作為陽(yáng)極2和陰極3的系統(tǒng)的另一電極3a工作的支撐體s，并且連接到脈動(dòng)dc電源10的負(fù)電勢(shì)；

b′)如果之前沒(méi)有實(shí)施，則將金屬零件1在與反應(yīng)室rc內(nèi)部的陰極3相關(guān)聯(lián)的支撐體s上靜置；

c′)用通過(guò)入口4饋送到反應(yīng)室rc的可離子化氣體負(fù)載圍繞支撐體s和金屬零件1；

d′)將反應(yīng)室rc的內(nèi)部加熱至給定的工作溫度；

e′)為了導(dǎo)致形成圍繞金屬零件1和支撐體s的具有高動(dòng)能的離子氣體等離子體，向與支撐體s和金屬零件1相關(guān)聯(lián)的陰極3施加放電；

f′)提供限定管狀濺射室40的內(nèi)部的固體前體ps2，固體前體ps2優(yōu)選經(jīng)受反應(yīng)器r的反應(yīng)室rc的內(nèi)部的工作溫度，所述管狀濺射室40具有向反應(yīng)室rc內(nèi)部開(kāi)放的至少一個(gè)端部21并且與高壓能量源50相關(guān)；

g′)為了提供固體前體ps2的濺射，在管狀濺射室40與陽(yáng)極2和陰極3的系統(tǒng)的陽(yáng)極2之間施加電勢(shì)差，從而將要對(duì)著通過(guò)脈動(dòng)dc電源10負(fù)極化的金屬零件1的表面被離子轟擊的合金元素從所述固體前體釋放到反應(yīng)室rc的內(nèi)部；以及

h′)提供從反應(yīng)室rc的內(nèi)部的氣體負(fù)載的排空。

如關(guān)于通過(guò)裂解前體的處理方法已經(jīng)提到的，管狀濺射室40例如被構(gòu)建為具有一端向反應(yīng)室rc的內(nèi)部開(kāi)口的杯形式，或者兩端向反應(yīng)室rc的內(nèi)部開(kāi)放的管的形式，還優(yōu)選地與反應(yīng)器r的反應(yīng)室rc的陽(yáng)極2和陰極3的陽(yáng)極2相關(guān)聯(lián)地定義中空陰極。

氣體負(fù)載和固體前體的電離可以通過(guò)dc放電在低壓氣氛下進(jìn)行，從而產(chǎn)生等離子體并產(chǎn)生用于金屬零件1的表面處理的合金元素。

獨(dú)立地使用上述處理方法之一或甚至兩種處理方法，優(yōu)選可電離氣體負(fù)載由反應(yīng)器r的上部進(jìn)入反應(yīng)室rc的內(nèi)部，并且根據(jù)反應(yīng)室rc的垂直對(duì)稱軸和金屬零件1在支撐體s上的配置，確保在處理金屬零件周?chē)目呻婋x氣體載荷的更均勻分布，從而有助于零件的表面處理的均勻性。

上述處理方法可以在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例呈現(xiàn)前面已對(duì)上述的不同工藝步驟限定的基本特征以及后面描述的某些結(jié)構(gòu)特征的類型的等離子體反應(yīng)器中實(shí)施。

反應(yīng)器r作為基本要素給出反應(yīng)室rc，其保持密封，用于在其內(nèi)部產(chǎn)生等離子體，其中提供：承載金屬零件1的支撐體s；陽(yáng)極2和陰極3的系統(tǒng)，其中一個(gè)電極2a與高壓脈動(dòng)dc電源10相連；與可電離氣體供應(yīng)源igs氣密耦合的可電離氣體負(fù)載入口4；以及用于排空氣體負(fù)載的出口6。

在第一實(shí)施例中，本發(fā)明的反應(yīng)器r還包括金屬殼體8，該金屬殼體8在內(nèi)部限定具有已經(jīng)描述的元件的反應(yīng)室rc；液態(tài)或氣體前體5的入口；氣密地連接到氣體負(fù)載的排空的出口6的真空系統(tǒng)7；以及安裝在金屬殼體8內(nèi)部或外部的加熱裝置60，以便將反應(yīng)室rc的內(nèi)部加熱到反應(yīng)器r的工作溫度。

金屬殼體8優(yōu)選以耐火鋼(例如不銹鋼aisi310或309)形成，并且支撐體s優(yōu)選以耐火鋼(例如不銹鋼aisi310或309)形成。根據(jù)適合處理的溫度，可以使用其他材料。

金屬殼體8呈現(xiàn)例如圓柱形的棱柱形狀，其周?chē)膫?cè)壁8a和上端壁8b下開(kāi)，以便可拆卸地并且氣密地安置并鎖定在基座結(jié)構(gòu)b上，基座結(jié)構(gòu)b上適當(dāng)?shù)匕惭b有與反應(yīng)器r操作相關(guān)的部件。

在圖6的結(jié)構(gòu)中，加熱裝置60被安裝在金屬殼體8的內(nèi)部，以便加熱反應(yīng)室rc的內(nèi)部，例如，對(duì)后者的內(nèi)部產(chǎn)生熱輻射，從而允許在100℃～1300℃的溫度下實(shí)施表面處理。等離子體反應(yīng)器r外部還設(shè)置有外殼9，外殼9通常以碳鋼或不銹鋼形成。

加熱裝置60通常由至少一個(gè)電阻器61形成，該至少一個(gè)電阻器61安裝在反應(yīng)室rc內(nèi)部、處于金屬殼體8的內(nèi)部并被熱保護(hù)62包圍，熱保護(hù)62位于加熱裝置60與金屬殼體8之間并且可被設(shè)置為一個(gè)或更多個(gè)層。還可以提供冷卻系統(tǒng)70，其包括至少一個(gè)冷卻流體入口71和至少一個(gè)加熱流體的出口72。

冷卻系統(tǒng)70還可以包括至少一個(gè)熱交換裝置73，該熱交換裝置73位于外殼9外部并且包括至少一個(gè)空氣循環(huán)系統(tǒng)74，通過(guò)該空氣循環(huán)系統(tǒng)74，空氣被迫通過(guò)熱交換裝置73。

可以以不同的方式控制冷卻系統(tǒng)70內(nèi)的熱交換強(qiáng)度，例如通過(guò)改變冷卻流體的操作速度或通過(guò)改變施加到電阻器61的功率。

在圖6所示并在圖7中重復(fù)的結(jié)構(gòu)中，支撐體s由水平或大致水平地設(shè)置的多個(gè)排序框架s1形成，并且它以這種方式限定與通過(guò)入口4饋送氣體負(fù)載的方向以及與釋放合金元素的方向正交或大致正交地用于支撐或安裝零件的面，兩者均是從管狀裂解室20以及從管狀濺射室40。如已經(jīng)在共同未決的專利申請(qǐng)pi0803774-4(wo2009/149526)中所描述的那樣，為了允許氣體負(fù)載到達(dá)安裝在裝置框架上的零件，所述配置框架具有通孔。

支撐件s可以以不同的方式構(gòu)建，例如以多個(gè)配置框架s1的形式，多個(gè)配置框架s1彼此平行并且相互分開(kāi)，從而限定等離子和極化的與脈動(dòng)dc電源10電氣耦合的陽(yáng)極2和陰極3的系統(tǒng)的電極3a，并且由限定所述系統(tǒng)的其它電極2a的元件交錯(cuò)，所述配置框架中的每一個(gè)承載至少一個(gè)被處理的金屬零件1。

根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器r的該第一結(jié)構(gòu)形式，陽(yáng)極2連接到第一電極2a和接地2b，并且陰極3連接到支撐體s，從而用作陽(yáng)極2和陰極3的系統(tǒng)的另一電極3a，并且連接到高壓脈動(dòng)dc電源10的負(fù)電位。支撐體s靜態(tài)地承載金屬零件1并且與反應(yīng)室rc內(nèi)的陰極3相關(guān)聯(lián)。

在該實(shí)施例中，反應(yīng)器r包括待容納在其中的液體或氣體前體(未示出)的流動(dòng)的管狀裂解室20，其一端21向反應(yīng)室rc的內(nèi)部開(kāi)放，并與用于分離前體的分子并將其釋放到反應(yīng)室rc的內(nèi)部的高壓能源30相關(guān)。

根據(jù)圖6和圖7所示的結(jié)構(gòu)，管狀裂解室20位于反應(yīng)室rc的內(nèi)部，位于載體s上方，經(jīng)受反應(yīng)室rc內(nèi)部的工作溫度并且通過(guò)供給管25從處于反應(yīng)器r外面的液體或氣體前體ps1的來(lái)源接收液體或氣體前體(未示出)的流動(dòng)，供給管25通過(guò)液體或氣體前體的入口5貫穿到反應(yīng)器r的內(nèi)部。

為了在液體或氣體前體的裂解中獲得高效率，而不影響反應(yīng)室rc內(nèi)的操作溫度，管狀裂解室20被構(gòu)建成，當(dāng)從高電壓能源30施加高電壓放電時(shí)，限定與反應(yīng)器r的反應(yīng)室rc的2和陰極3的系統(tǒng)的陽(yáng)極2相關(guān)地工作的中空陰極。

在所示的實(shí)施例中，管狀裂解室20的通電由液體或氣體前體的供應(yīng)管25實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)待裂解的前體，裂解可以產(chǎn)生在反應(yīng)器r中實(shí)施的表面處理所不需要的原子，例如氧和氮。

由本發(fā)明提出的裂解除了表面處理所需的鉻和硅等以外，還可以形成處理不希望的原子，這些原子在某些前體的化學(xué)形成中是常見(jiàn)的并且可能會(huì)不利地影響在零件上形成的處理層。這種不希望的原子的實(shí)例由氧和氮定義。

由于上面以裂解的某些前體提到的問(wèn)題，本發(fā)明還可以包括位于管狀裂解室20的相應(yīng)的至少一個(gè)開(kāi)放端21緊鄰下游的過(guò)濾裝置90，該過(guò)濾裝置90能夠與在管狀裂解室20內(nèi)的前體的裂解中產(chǎn)生的不希望的原子反應(yīng)，從而使所述原子保持在過(guò)濾裝置90中，并且僅允許合金元素中的希望的原子對(duì)著通過(guò)脈動(dòng)dc電源10負(fù)極化的金屬零件1的表面被離子轟擊。

在圖7所示的結(jié)構(gòu)形式中，過(guò)濾裝置90由構(gòu)建或內(nèi)部涂覆有與所述不希望的原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的材料的管91限定，在這種情況下，其可以被定位和固定在鄰近并且與管狀裂解室20的相應(yīng)的至少一個(gè)開(kāi)放端21軸向?qū)?zhǔn)，以便使通過(guò)管狀裂解室20的一個(gè)開(kāi)放端21裂解和釋放的前體在到達(dá)反應(yīng)室rc的內(nèi)部之前沿著管91的內(nèi)部通過(guò)。

應(yīng)當(dāng)理解，過(guò)濾裝置90可以以單個(gè)零件或單獨(dú)的零件由管狀裂解室20本身的管狀延伸部分限定，從而僅僅通過(guò)限定管91的內(nèi)表面的反應(yīng)材料與管狀裂解室20區(qū)分。反應(yīng)材料可以是例如限定管91本身或表現(xiàn)為設(shè)置在所述管91內(nèi)的鈦粉的形式的鈦。鈦與不希望的原子反應(yīng)，從而當(dāng)裂解前體釋放氧氣和氮?dú)鈺r(shí)形成硝酸鈦或氧化鈦，這些氧化物/硝酸鹽非常穩(wěn)定，從而將不希望的原子保留在過(guò)濾裝置90中?？梢圆粫r(shí)地更換過(guò)濾裝置以更新其對(duì)通過(guò)某些前體的裂解產(chǎn)生的不希望的原子的反應(yīng)和保留能力。

上述反應(yīng)器r還可以替代性地或者與管狀裂解室20一起包括管狀濺射室40，該管狀濺射室40承載固態(tài)前體，其一端41向反應(yīng)室rc的內(nèi)部開(kāi)放并與電源50相關(guān)，以提供固體前體(未示出)的濺射以及等離子和極化的對(duì)著通過(guò)脈動(dòng)dc電源10負(fù)極化的金屬零件1被離子轟擊的其合金元素的釋放。

根據(jù)圖6和圖7所示的結(jié)構(gòu)，管狀濺射室40位于反應(yīng)室rc的內(nèi)部，在支撐體s的上方，經(jīng)受反應(yīng)室rc內(nèi)部的工作溫度并承載可在管狀濺射室40的內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)通過(guò)被加入而被限定的固體前體(未示出)，從而限定后者的內(nèi)部，或者，借助于通過(guò)用于允許固體前體的入口5a在反應(yīng)器r的內(nèi)部中貫穿的供給管45，由來(lái)自反應(yīng)室rc外部的固體前體ps2源、包含合金元素的固體粒子并且被承載到所述室的氣流限定。

為了在固體前體的濺射中獲得高效率，而不影響反應(yīng)室rc內(nèi)部的操作溫度，管狀濺射室40被建立以便限定中空陰極，其在從電源50施加高電壓放電的狀態(tài)下與反應(yīng)器r的反應(yīng)室rc的陽(yáng)極2和陰極3的系統(tǒng)的陽(yáng)極2相關(guān)地操作。

在所示實(shí)施例中，管狀濺射室40的通電由固體前體本身的供應(yīng)管45完成。

獨(dú)立于提供上述的一個(gè)或兩個(gè)處理室，優(yōu)選地，可電離氣體負(fù)載在反應(yīng)室rc的內(nèi)部被準(zhǔn)許進(jìn)入反應(yīng)器r的上部并且根據(jù)反應(yīng)室rc和金屬零件1在支撐體s上的配置的對(duì)稱的垂直軸，從而可電離氣體載荷在確保處理下的金屬零件周?chē)母鶆蚍植?，從而有助于零件的表面處理的均勻性?/p>

裂解和濺射的管狀室20和40使用脈動(dòng)直流電源，以便獲得更高的電子密度，從而允許更高的裂化和濺射效率。

例如，通過(guò)來(lái)自控制單元或其它特定的控制器(未示出)的命令，可電離氣體負(fù)載可以通過(guò)自動(dòng)致動(dòng)的未示出的控制閥的操作被準(zhǔn)許進(jìn)入反應(yīng)室rc以及從中排出，并且所述控制閥也可以被手動(dòng)致動(dòng)。

圖7所示的等離子體反應(yīng)器r包括圖6的反應(yīng)器r所呈現(xiàn)并已經(jīng)在上面描述的所有部件，除了加熱裝置60相對(duì)于反應(yīng)室rc被外部安裝的事實(shí)，以例如通過(guò)進(jìn)入金屬殼體8并且從那里到達(dá)反應(yīng)室rc的內(nèi)部的熱輻射加熱后者的內(nèi)部，從而允許在100℃～1000℃的溫度下實(shí)施表面處理。

為了提高熱效率，通過(guò)位于電阻器61與反應(yīng)器r的外殼9之間的熱保護(hù)，實(shí)施反應(yīng)器r的絕緣。

在反應(yīng)室rc的外部設(shè)置加熱裝置60防止在反應(yīng)室rc內(nèi)即在處理金屬零件1經(jīng)受的等離子處理的環(huán)境中存在冷壁。在某些類型的處理中，有必要避免在反應(yīng)室rc內(nèi)部存在冷壁，以避免能夠損害表面處理的雜質(zhì)的冷凝。

在圖7的這種配置中，水冷式冷卻系統(tǒng)70的目的是冷卻反應(yīng)器r的基部b，防止其中設(shè)置的連接被損壞。還可以提供一種空氣冷卻系統(tǒng)80，以在執(zhí)行表面處理之后冷卻反應(yīng)器r，其包括至少一個(gè)空氣源81，以通過(guò)設(shè)置各冷空氣入口82和至少一個(gè)熱空氣出口83在形成在金屬殼體8和外殼9之間的間隙的內(nèi)部吹入冷空氣，。

本發(fā)明提出的表面處理通常在100℃～1300℃的溫度下進(jìn)行，該處理溫度通過(guò)加熱裝置60并且通過(guò)由與脈動(dòng)dc電源10電連接的金屬零件1的負(fù)極化提供的離子轟擊(來(lái)自電離前體的離子和電子)獲得。

使用獨(dú)立的電阻加熱源允許等離子體條件獨(dú)立于加熱參數(shù)。電阻加熱系統(tǒng)的另一優(yōu)點(diǎn)是允許在反應(yīng)室rc內(nèi)獲得均勻的溫度。

在反應(yīng)室rc以及液體前體中被離子化的氣體負(fù)載受到大約1.33×10¹帕斯卡(0.1托)～1.33×10⁴帕斯卡(100托)的亞大氣壓力，所述壓力是通過(guò)包括例如真空泵的真空系統(tǒng)7的作用獲得的。

氣體負(fù)載和固體、液體或氣體前體的離子化操作在諸如上文所定義的低壓氣氛下使用可能是脈動(dòng)的dc放電，以產(chǎn)生等離子體，從而產(chǎn)生待處理材料的表面處理所需的物品和化合物。

本發(fā)明的等離子體反應(yīng)器r在設(shè)有裂解和濺射的管狀室20和40時(shí)，可以獲得由所述室提供并且在金屬管中負(fù)極化的金屬零件1的表面上被轟擊(離子e電子)的化學(xué)元素。這些化學(xué)元素可以彼此反應(yīng)并形成要被引導(dǎo)到待處理材料的表面的其它化合物。

本發(fā)明的方法可以用于通過(guò)零件的粉末冶金或其他制造工藝(例如機(jī)械加工、壓制和冷拉伸等)制造的金屬零件1。處理時(shí)間為15分鐘至6小時(shí)，該時(shí)間可以根據(jù)在金屬零件1的表面中形成的層所需的厚度和機(jī)械性能而變?yōu)楦L(zhǎng)或更短的持續(xù)時(shí)間。

在工業(yè)級(jí)等離子體反應(yīng)器r中處理金屬材料，并通過(guò)光學(xué)和電子顯微鏡以及通過(guò)x射線衍射進(jìn)行分析。結(jié)果表明，可以沿著待處理材料的水平或垂直整個(gè)延伸部分獲得均勻的層。

表面處理

可以在設(shè)置有管狀裂解室20的反應(yīng)器r中進(jìn)行的一種處理是金屬零件1的表面上的氧化硅沉積中的一種。在該處理中，反應(yīng)室rc內(nèi)的壓力減小至0.1～5托的值，并且使用液體前體，其可以是包含在管狀裂解室20中引入的硅酮的六甲基二硅氧烷和硅烷等。通過(guò)反應(yīng)室rc的可離子化氣體的入口4可以供應(yīng)氬氣和氧氣。因此，存在通過(guò)與陰極3連接的脈動(dòng)dc電源10離子化并且被引向負(fù)極化的金屬零件1的氣體形式的硅氧烷氧化物的形成。在例子的這種類型的表面處理中使用的溫度從100°到500℃變化，而管狀裂解室20內(nèi)的溫度從700℃到1200℃變化。

可以通過(guò)使用管狀裂解室20在本發(fā)明的反應(yīng)器r中進(jìn)行的另一表面處理是硅氧烷硝酸鹽的沉積。在這種情況下，反應(yīng)室rc內(nèi)的壓力可以減小到0.1～5托。液體前體通過(guò)由六甲基二硅氧烷限定被含有硅氧烷并被引入管狀裂解室20中的硅烷等使用。氣體氬、氫和氮以不同比例通過(guò)入口4被引入于反應(yīng)室rc中。存在通過(guò)脈動(dòng)dc電源10離子化的氣體的形式的硝酸硅的形成。操作和裂解的溫度與上述例子中提到的相同。

當(dāng)提供有管狀濺射室40時(shí)，可以在本發(fā)明的反應(yīng)器r中進(jìn)行的另一種處理，是通過(guò)鉻和鎳的表面富集。在這種情況下，反應(yīng)室r內(nèi)的壓力減小到可能在0.1至10托變化的值，并且使用兩個(gè)管狀濺射室40，其中圖6和7中僅示出一個(gè)，以便執(zhí)行各自的固體前體的濺射，其中一種含有鉻，另一種含有鎳。在本例子中使用的氣體是由入口4以不同比例供給的氬氣和氫氣。一旦存在于反應(yīng)室rc中并且已經(jīng)在相應(yīng)的管狀濺射室40中被濺射，鉻和鎳就被脈動(dòng)dc電源10電離并被吸向金屬零件1。在反應(yīng)和濺射室中使用的操作溫度rc分別在700℃～1300℃的范圍和700℃～1200℃的范圍內(nèi)變化。

可以在設(shè)置有管狀裂解室20的本發(fā)明的反應(yīng)器r中實(shí)施的的另一種處理是“類金剛石碳”(dlc)。在這種處理中，反應(yīng)室rc內(nèi)的壓力可以降低到0.1～10托的值。使用在管狀裂解室20中裂解中液體前體六甲基二硅氧烷。在前體裂解時(shí)，得到的化學(xué)元素被脈動(dòng)dc電源10電離并被吸引到金屬零件1。在入口4中，允許不同比例的氫氣和氬氣進(jìn)入。因此，在金屬零件1的表面中形成由硅、碳和氫組成的層，其將用作dlc的沉積的基底。

一旦形成了基層，然后通過(guò)中斷在管狀裂解室20中引入甲烷氣體的液體前體供應(yīng)，開(kāi)始dlc的沉積。在入口4中保持不同比例的氫氣和氬氣的供應(yīng)。一旦甲烷裂解，得到的碳和氫通過(guò)脈動(dòng)直流電源10等離子體和極化電離，并被吸引到金屬零件1的表面，從而產(chǎn)生dlc。在反應(yīng)室rc內(nèi)使用的溫度在100℃至600℃之間變化，并且管狀裂解室20中的溫度在700℃至1000℃之間變化。

可以在使用管狀濺射室40本發(fā)明的反應(yīng)器r中實(shí)施的另一種處理是氮化鉻的沉積。在這種情況下，反應(yīng)室rc內(nèi)的壓力é降低到0.1～10托。鉻前體的濺射和由入口4引入的氮的電離允許在反應(yīng)室rc內(nèi)形成氣體形式的氮化鉻。除了氮?dú)庵?，入?還接收氫氣，兩種氣體之間的比例明顯變化。一旦存在于反應(yīng)室rc中，氮化鉻就通過(guò)脈動(dòng)直流電源10被電離并被吸引到金屬零件1。在反應(yīng)室rc內(nèi)部使用的溫度在300℃至700℃之間變化，管狀濺射室40內(nèi)溫度在700℃至1200℃之間變化。

表面處理

除了促進(jìn)諸如cr、ni和mo的感興趣的合金元素在完成部件的表面層的富集，表面處理允許在表面層中產(chǎn)生新的相，諸如：氮化硅、氧化硅、氮化鉻、氮化硼、金屬間化合物(feal或nial)和al2o3以及dlc和摻雜的dlc。

可以在設(shè)置有管狀裂解室20的反應(yīng)器r中進(jìn)行的一種處理是在金屬零件1的表面上沉積氧化硅。在該處理中，反應(yīng)室rc內(nèi)的壓力減小到0.1～5托的值，并且使用可以是包含在管狀裂解室20中引入的硅的六甲基二硅氧烷和硅烷等。

通過(guò)反應(yīng)室rc的可離子化氣體的入口4可以供應(yīng)氣體氬氣和氧氣。因此，形成氣體形式的氧化硅，后者由與陰極3連接的脈動(dòng)dc電源10電離并被吸引向負(fù)極化金屬零件1。

在該實(shí)施例的這種類型的表面處理中使用的溫度在100℃至500℃之間變化，而管狀裂解室20內(nèi)的溫度在700℃至1200℃之間變化。

可以在使用管狀裂解室20的本發(fā)明的反應(yīng)器r中實(shí)施的另一表面處理是氮化硅的沉積。在這種情況下，反應(yīng)室rc內(nèi)的壓力可以減小到0.1～5托。液體前體被六甲基二硅氧烷限定并被在管狀裂解室20內(nèi)引入的硅烷或包含硅酮的其它使用。

通過(guò)入口4將不同比例的氣體氬氣、氫氣和氮?dú)庖敕磻?yīng)室rc中。然后形成氣體形式的氮化硅，后者通過(guò)脈動(dòng)dc電源10離子化。操作和裂解溫度與對(duì)以上的例子提到的相同。

當(dāng)提供有管狀濺射室40時(shí)，可以在本發(fā)明的反應(yīng)器r中進(jìn)行的另一種處理，是利用鉻和鎳的表面層的富集。在這種情況下，反應(yīng)室r內(nèi)的壓力減小到可能在0.1至10托變化的值，并且使用兩個(gè)管狀濺射室40，其中圖6和7中僅示出一個(gè)，以便執(zhí)行相應(yīng)的固體前體的濺射，其中一種含有鉻，另一種含有鎳。在本例子中使用的氣體是由入口4以不同比例供給的氬氣和氫氣。一旦存在于反應(yīng)室rc中并且已經(jīng)在相應(yīng)的管狀濺射室40中被濺射，鉻和鎳就被脈動(dòng)dc電源10電離并被吸向金屬零件1。在反應(yīng)和濺射室中使用的操作溫度rc分別在700℃～1300℃的范圍和700℃～1200℃的范圍內(nèi)變化。在本例子中可以使用其它元件，以在零件表面中獲得富集層。這些其它元素可以是例如錳、硅、鉬、釩和碳等。

可以在設(shè)置有管狀裂解室20的本發(fā)明的反應(yīng)器r中實(shí)施的另一種處理是“類金剛石碳”(dlc)。在這種處理中，反應(yīng)室rc內(nèi)的壓力可以降低到0.1～10托的值。使用在管狀裂解室20中裂解的液體前體六甲基二硅氧烷。

在前體裂解時(shí)，得到的化學(xué)元素被脈動(dòng)dc電源10電離并被吸引到金屬零件1。不同比例的氫氣和氬氣被允許通過(guò)入口4進(jìn)入。因此，在金屬零件1的表面中形成由硅、碳和氫組成的層，其將用作dlc的沉積的基底。

一旦形成了基層，然后通過(guò)中斷在管狀裂解室20中引入甲烷氣體的液體前體供應(yīng)，開(kāi)始dlc的沉積。在入口4中保持不同比例的氫氣和氬氣的供應(yīng)。一旦甲烷裂解，得到的碳和氫通過(guò)脈動(dòng)直流電源10電離，并被吸引到金屬零件1的表面，從而產(chǎn)生dlc。在反應(yīng)室rc內(nèi)使用的溫度在100℃至600℃之間變化，并且管狀裂解室20中的溫度在700℃至1000℃之間變化。

仍然關(guān)于dlc膜，其可以摻雜有諸如fe、cr、ni和mo的其它金屬化學(xué)元素。為此，與裂解室20一起使用濺射室40。在如上所述，在dlc的形成中，由濺射室40提供的金屬原子被脈動(dòng)dc電源10電離，并被吸引到金屬零件1的表面，從而摻雜dlc膜。

可以在使用管狀濺射室40的本發(fā)明的反應(yīng)器r中實(shí)施的另一種處理是氮化鉻的沉積。在這種情況下，反應(yīng)室rc內(nèi)的壓力降低至0.1至10托。鉻前體的濺射和通過(guò)入口4引入的氮的電離允許在反應(yīng)室rc內(nèi)形成氣體形式的氮化鉻。除了氮?dú)庵?，入?還被供給氫氣，兩種氣體之間的比例是變化的。一旦存在于反應(yīng)室rc中，氮化鉻被脈動(dòng)直流電源10電離，并被吸引到金屬零件1。在反應(yīng)室rc內(nèi)部使用的溫度在300℃至700℃之間變化，管狀濺射室40內(nèi)的溫度在700℃至1200℃之間變化。

可以進(jìn)行的另一種處理是形成氮化硼。為此，使用裂解室20中裂解的含有硼的液體前體。一旦含有硼的分子裂解，得到的化學(xué)元素就被脈動(dòng)直流電源10電離并被吸引到金屬零件1上。得到的化學(xué)元素被脈動(dòng)直流電源10電離并被吸引到金屬零件1。在金屬零件1的表面中，硼與氮反應(yīng)從而形成氮化硼。還使用濺射室，還可以向氮化硼添加諸如fe、co和w的金屬化學(xué)元素，以摻雜氮化硼。在這種情況下，反應(yīng)室rc內(nèi)的壓力可以降低到0.1～50托。在反應(yīng)室rc內(nèi)使用的溫度在900℃至1200℃之間變化，并且管狀濺射室40內(nèi)的溫度在700℃至1200℃之間變化。

可以通過(guò)使用本發(fā)明實(shí)施的另一種處理是形成金屬間化合物，例如feal或nial。在形成feal的情況下，使用兩種混合的液體前體，一種含有fe，另一種含有al，或者在形成nial的情況下，使用含有ni的前體，另一種含有al。這樣的前體在裂解室20中裂解，并且彼此相遇從而形成feal或nial。這種化合物被脈動(dòng)dc電源10極化，并被吸引到金屬零件1的表面。在這種情況下，反應(yīng)室rc內(nèi)的壓力可以減小到0.1～10托。在反應(yīng)室rc的內(nèi)部使用的溫度在700℃到1200℃之間變化，并且管狀裂解室20中的溫度在1000℃到1300℃之間變化。

可以通過(guò)使用本發(fā)明實(shí)施的另一種處理是形成氧化鋁(al2o3)，其中使用含有通過(guò)入口4引入的al和氧的前體。由裂解和氧提供的元素被脈動(dòng)dc電源10極化，并被吸引到金屬零件1的表面。在這種情況下，反應(yīng)室rc內(nèi)的壓力可以減小到0.1～10托。在反應(yīng)室rc的內(nèi)部使用的溫度在700℃至1200℃之間變化，并且管狀裂解室20中的溫度在1000℃至1300℃之間變化。

重要的是觀察到，當(dāng)希望使用對(duì)氧具有很大親和力的元素(穩(wěn)定氧化物)時(shí)，更合適的途徑是使用裂解器，因?yàn)槿绻褂霉腆w源，則將由于其穩(wěn)定性，在所述源的表面中存在元素的氧化物的形成，從而損害了處理過(guò)程。形成高穩(wěn)定性氧化物的元素例如為：si、ti、mn、cr。

雖然在本文中僅通過(guò)示例來(lái)說(shuō)明了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以在構(gòu)成要素的形式和布置上進(jìn)行改變，而不背離在本說(shuō)明書(shū)附帶的權(quán)利要求書(shū)中限定的結(jié)構(gòu)概念。