專利名稱：被覆有無晶鉆石膜的電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種被覆有無晶鉆石膜的電極，為于電極的本體材質(zhì)上涂布一層無晶鉆石而形成一加強保護(hù)且提高性能的導(dǎo)體。。
背景技術(shù)：
目前電極已大量使用于電池、電鍍、催化及合成，此外電極也用于偵測電解質(zhì)含量或微量元素分析及廢水處理等用途，一般的電極皆以金屬制成，如銅、鎳或鉑白金等材質(zhì)，但亦有以石墨或碳棒所制成的電極，無論用何種材質(zhì)所制成的電極，皆會和被電解物質(zhì)產(chǎn)生物理或化學(xué)反應(yīng)，此反應(yīng)不僅會造成電極被侵蝕破壞，另外，電極表面也容易吸附氣體，如氫或氧等，造成所謂的「極化現(xiàn)象」，此「極化」的結(jié)果會使電壓升高、電流降低，造成電池功率大減、電鍍速率大降，如果以此電極來偵測液體中電解質(zhì)的含量時其靈敏度會降低，數(shù)值也并不準(zhǔn)確。
鉆石的穩(wěn)定性極高，在500℃以下不會溶于任何溶液，包括酸、堿及有機溶劑，亦不會與任何電解物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因此，以鉆石做為電極可以解決上述的侵蝕及極化等問題。尤有進(jìn)者，鉆石因其惰性最大所以在于電解時可以使用較高的電壓和較小的電流，即其于電解時具有最大的「過電壓」(over potential)，一般而言，具有較大的過電壓會使電解某些含有氧化勢(oxidation potential)較高的溶質(zhì)水溶液時，易將其溶質(zhì)析出，因此可用來分析難以分離(如鉀)或濃度極低(如鉛)的元素。
由于純鉆石為不導(dǎo)電的絕緣體，所以一般而言皆不能用來作為電極，然而，若在鉆石內(nèi)加入多量的染質(zhì)，如硼等，此含硼的鉆石則可用為電極，然而含硼的鉆石不易取得，而且亦無法鍍在一般的材質(zhì)上(如鋼)或復(fù)雜的曲面上(如圓棒)，因此甚難被覆在常用的電極上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人有鑒于現(xiàn)有的電極在使用上未盡完善，而未能有效提升整體的效果，乃針對其缺失進(jìn)行開發(fā)，經(jīng)不斷研究與發(fā)展后終于完成了被覆有一層無晶鉆石膜于電極本體上的電極，此電極可提升電極性能且成本低，并確具產(chǎn)業(yè)上利用價值的本發(fā)明。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種被覆有無晶鉆石膜的電極，其將一可以導(dǎo)電，且可以涂布于所有材質(zhì)上的無晶鉆石，鍍在電極本體的表面，使電極不會被酸堿侵蝕，可用價廉的材料代替電極材料，以將電極性能提升，且將成本降低為其發(fā)明目的。
為了可達(dá)到前述的發(fā)明目的，本發(fā)明所運用的技術(shù)手段是在于提供一種被覆有無晶鉆石膜的電極，其于電極的本體表面涂布一層90％以上為碳的鍍膜，且其碳的30％以上為具有不規(guī)則的四面體鍵結(jié)結(jié)構(gòu)。
所述的被覆有無晶鉆石膜的電極，其表面的無晶鉆石內(nèi)含0.1-10％的氮。
所述的被覆有無晶鉆石膜的電極，其無晶鉆石表面厚度范圍為0.1至5微米。
所述的被覆有無晶鉆石膜的電極，其無晶鉆石表面粗糙度的高低差高于10奈米(Nanometer)。
所述的被覆有無晶鉆石膜的電極，其本體表面的無晶鉆石可以陰極電弧(Cathodic Arc)或其它方法所涂布。
所述的被覆有無晶鉆石膜的電極，其電極的本體材質(zhì)可為碳、金屬、陶瓷或塑料。
為使貴審查員可確實了解本案的構(gòu)造裝置，及其它發(fā)明目的與功效，以下茲舉出一具體實施例，并配合圖式詳細(xì)說明如下


圖1是本發(fā)明的立體圖。
附圖中10--電極 20--無晶鉆石30--本體具體實施方式
本發(fā)明的被覆有無晶鉆石膜的電極，參看圖1所示，其電極10的本體30表面涂布一層含有變形的四面體鍵結(jié)(Distorted Tetrahedral Bonding)，甚至石墨鍵結(jié)(sp2)的可以導(dǎo)電的無晶鉆石20，另，由于其幾乎可以涂布于所有材質(zhì)上，如金屬(鋼、銅、鎳鉑等)、陶瓷(玻璃)、石墨等及塑料(ABS、PVC等)等，因此容易鍍在所有電極10的本體30的表面，使其本體30不會被酸堿侵蝕，所以可用價廉的材料代替(如以銅代替白金)電極10的本體30，不僅使電極10性能可以提升，而且成本可以降低。
鉆石內(nèi)的碳原子其四周被四個碳原子圍繞，形成所謂的四面體鍵結(jié)，通常這此四面體鍵結(jié)具有相同的長度(1.54)，但如果這個四面體變形時，它的四個鍵結(jié)就具有不同的長度，無晶鉆石內(nèi)的每個碳原子都有不同的長度，其鍵長可短至如石墨鍵結(jié)(sp2)(1.45)，長至如鉆石鍵結(jié)(sp3)(1.54)，因此，無晶鉆石具有幾乎連續(xù)的能階，使電子可順利流過，形成可導(dǎo)電的材質(zhì)。
本發(fā)明的被覆有無晶鉆石膜的電極，其電極10的本體30表面所覆的無晶鉆石20可以多種方法涂布，例如以濺鍍方法(Sputtering)可把碳靶以氬離子撞擊而濺出碳原子再鍍在工件上(如電極)，此方法可以涂布所有的材質(zhì)，包括不導(dǎo)電的玻璃及塑料等。
本發(fā)明的被覆有無晶鉆石膜的電極，另一種更有效的制法為把碳(石墨)的電極10的本體30表面以電弧氣化成離子，再以偏壓驅(qū)使碳離子使其射內(nèi)工件，碳離子打擊在工件表面時若能量適中(如100eV)會附在工件表面形成「無晶鉆石」20，尤有進(jìn)者，「無晶鉆石」20內(nèi)的碳鍵的鉆石鍵結(jié)(sp3)及石墨(sp2)鍵結(jié)比率其可以鍍膜的參數(shù)調(diào)整，例如偏壓加大時可使鉆石鍵結(jié)(sp3)增加，而電流加大則會使石墨鍵結(jié)(sp2)加多，除此之外，電流加大更可使鍍膜的表面更為粗糙，粗糙面的突出處有「避電針」似的尖端放電效應(yīng)，這樣當(dāng)電流通過時，電子會因電場的集中而更容易流過，亦即電阻會大為減少，因此極為適合用以涂布電極10的本體30表面。
本發(fā)明的被覆有無晶鉆石膜的電極，其電極10的本體30表面的無晶鉆石20內(nèi)若滲入少量(0.1-10％)的氮也會使其電阻更為降低。除此之外，氮的抗蝕性比碳更好，因此反而會使電極10的性能更為穩(wěn)定。
以本發(fā)明的被覆有無晶鉆石膜的電極可用以生產(chǎn)電池、用于電解電解質(zhì)及用來電鍍，也可用來涂布發(fā)射電子的熱陰極，例如用在螢光燈或其它光源(如LCD、復(fù)印機、掃瞄器及車燈等)，除此之外，它也可以用來測定電解質(zhì)的含量，例如可用于檢測飲料(例如牛乳、啤酒、水、可樂等)所受的污染程度，及做為酸(如鹽酸、硝酸等)或堿(如NaOH、NH4OH)的探針，例如做為pH量測儀的電極，另，還有其它的用途，包括清除工業(yè)廢水中的毒物、量測半導(dǎo)體磨漿等的酸度，此外如血液、尿液、藥物等生物醫(yī)學(xué)樣品也可以用鍍本發(fā)明的材料的探針加以檢測。
綜上所述，本發(fā)明的被覆有無晶鉆石膜的電極，由于在電極的表面鍍有無晶鉆石，因此使電極不會被酸堿侵蝕，因此可用價廉的材料代替電極材料，為一將電極性能提升，且可將成本降低的發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種被覆有無晶鉆石膜的電極，其特征在于，其于電極的本體表面涂布一層90％以上為碳的鍍膜，且其碳的30％以上為具有不規(guī)則的四面體鍵結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的被覆有無晶鉆石膜的電極，其特征在于，其表面的無晶鉆石內(nèi)含0.1-10％的氮。
3.如權(quán)利要求1所述的被覆有無晶鉆石膜的電極，其特征在于，其無晶鉆石表面粗糙度的高低差高于10奈米。
4.如權(quán)利要求1所述的被覆有無晶鉆石膜的電極，其特征在于，其無晶鉆石表面厚度范圍為0.1至5微米。
5.如權(quán)利要求1所述的被覆有無晶鉆石膜的電極，其特征在于，其本體表面的無晶鉆石可以陰極電弧所涂布。
6.如權(quán)利要求1所述的被覆有無晶鉆石膜的電極，其特征在于，其電極的本體材質(zhì)可為碳、金屬、陶瓷或塑料。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種被覆有無晶鉆石膜的電極，其電極的本體表面含有變形的四面體鍵結(jié)(Distorted TetrahedralBonding)，甚至石墨鍵結(jié)(sp
文檔編號C25B11/00GK1548584SQ03130999
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月12日
發(fā)明者宋健民 申請人:宋健民