技術領域：

本發(fā)明涉及一種磁控濺射連續(xù)鍍膜設備，尤其涉及一種用于微納米粉體的磁控濺射連續(xù)鍍膜設備。

背景技術：
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隨著科技的進步和材料產業(yè)的發(fā)展，微納米粉體的表面鍍膜改性技術已逐漸應用于行業(yè)的方方面面，如電池催化劑、粉體光催化劑等。磁控濺射工藝是一種新型的物理氣相沉積方法，鍍層介質在真空系統(tǒng)中通過濺射的工藝沉積于粉體表面，形成鍍層，中間過程無廢液或廢氣產生，是一種安全環(huán)保的生產工藝。但由于微納米粉體自身的比表面積和表面能比較大，且曲率半徑小，粉體之間容易發(fā)生團聚等現(xiàn)象，若通過簡單的分散方式，無法實現(xiàn)粉體鍍膜的均勻性，因而在微納米粉體表面均勻鍍膜處理的實現(xiàn)具有一定的難度。

專利cn101805893.a中公開了“滾筒式樣品臺以及用其進行粉體顆粒的磁控濺射鍍膜方法”，設備包含滾筒式樣品臺及濺射裝置。專利cn102534520.a中公開了一種“粉末鍍膜設備”，其鍍膜設備包括磁控靶、多工位轉靶、離子槍和反彈振動裝置等，可實現(xiàn)粉體表面鍍膜。

現(xiàn)有的粉體鍍膜設備中，多采用滾筒式鍍膜方式，在分離飄落過程中實現(xiàn)鍍膜。該鍍膜工藝重現(xiàn)性不高，屬于半連續(xù)生產裝置，中間過程監(jiān)控手段有限，無法保證粉體鍍膜的均一性；同時由于結構內部靶材數目有限，無法實現(xiàn)多層鍍膜工藝。專利“一種用于微納米粉體鍍膜的連續(xù)生產設備”提出一種用于微納米粉體的單層或多層鍍膜的連續(xù)生產設備，橫向上將粉體平鋪于輸送帶，利用輸送帶的速度來控制鍍膜時間；縱向上，利用振動電機及超聲波共同控制粉體的抖動及分散，有效的提高粉體鍍膜的均一性。該設備采用振動電機及超聲波作為振動源，振動電機或超聲波均需放置在腔體內部。這種方式存在下列缺陷：(1)磁控濺射長時間運行，腔體內部溫度較高，會達到120～150℃，高于振動電機及超聲波振子長期正常使用溫度(約80℃)，長時間使用，振動電機及超聲波振子容易損壞；(2)磁控濺射腔體內部磁場會影響到振動電機及超聲波振子的正常運作；(3)振動電機或超聲波振子電源連接線，長時間在氬氣及磁場環(huán)境下工作，容易發(fā)生輝光放電，電流瞬間增大，容易燒毀振動電機及超聲波電源；(4)電機內多有低 揮發(fā)性物質，影響真空抽氣時間及鍍膜效果。該設備長期使用，穩(wěn)定性下降，勢必需要比較頻繁的維護和更換。

技術實現(xiàn)要素：
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正是基于以上問題，本專利提出一種用于微納米粉體的磁控濺射連續(xù)鍍膜設備，該設備可將轉動電機放置于真空腔體外部，避免磁場、電場、溫度對電機的影響，增加設備的工藝穩(wěn)定性及使用壽命，同時利用轉動電機和旋轉振動桿帶動輸送帶振動，實現(xiàn)輸送帶上表面粉體抖動，保證粉體鍍膜均一性。

該微納米粉體磁控濺射連續(xù)鍍膜設備包括真空腔體(1)、輸送帶(2)、旋轉振動裝置(3)、連續(xù)下料裝置(10)、磁控濺射裝置(11)、收料倉(12)和儲料倉(13)，具體結構見附圖1。

其中旋轉振動裝置包括旋轉振動桿(4)、傳動桿(5)、聯(lián)軸器(6)、密封件(7)、法蘭(8)和轉動電機(9)，具體結構見附圖2。

所述旋轉振動桿(4)位于輸送帶(2)下端，緊貼輸送帶(2)下表面。旋轉振動桿(4)與轉動電機(9)通過傳動桿(5)、聯(lián)軸器(6)連接。將轉動電機(9)的轉動傳送至旋轉振動桿(4)，旋轉振動桿(4)帶動輸送帶(2)振動，實現(xiàn)輸送帶上表面粉體抖動，保證粉體鍍膜均一性。

所述旋轉振動桿(4)可選用不銹鋼、鑄鐵、耐高溫橡膠材質。所述旋轉振動桿(4)的截面形狀包含正方形、橢圓形、三角形、五邊形、不規(guī)則多邊形，見附圖3。

旋轉振動桿(4)的形式可采用一體式和多節(jié)式。一體式指整個旋轉振動桿由一根柱狀體構成。多節(jié)式旋轉振動桿由2～10個柱狀體組成，柱狀體之間夾角為0°～360°，實現(xiàn)振動桿徑向方向上振動的差異化控制。多節(jié)式可采用相同的截面形狀的柱狀體組合而成，也可采用不同的截面形狀的柱狀體組合。

所述輸送帶(2)采用特氟龍、硅膠、聚氯乙烯、丁晴橡膠、聚氨酯材質，尤其選取耐高溫的特氟龍、硅膠、丁晴橡膠材質。輸送帶(2)的輸送速度調節(jié)范圍為0.1～5m/min。

傳動桿(5)與真空腔體(1)制件采用動密封結構，動密封可選用o型圈、磁流體密封的形式，避免傳動桿在轉動過程中發(fā)生漏氣。

轉動電機(9)可選用普通電機，通過變頻器及調速器控制旋轉速度，旋轉 速度范圍為20rpm～1000rpm。

使用本發(fā)明提出的一種用于微納米粉體的磁控濺射連續(xù)鍍膜設備的過程如下：

1)在磁控濺射裝置(11)磁控靶的位置裝配所需靶材的種類和個數；

2)向儲料倉(9)內加入目標粒徑的微納米粉體基料；

3)關閉真空腔體(1)腔門，開啟抽氣系統(tǒng)，抽真空至工藝所需壓力，打開所需氣瓶，調節(jié)氣體流量工藝參數，控制腔體真空度，開啟濺射電源，調節(jié)各磁控把的濺射電流大?。?/p>

4)開啟輸送帶(2)，控制水平輸送速度，開啟轉動電機(9)，調整轉速，開啟連續(xù)下料裝置(10)，控制下料速度，粉體灑落于輸送帶(2)，由輸送帶(2)輸送依次通過磁控把濺射區(qū)，在旋轉振動桿(4)的帶動作用下，實現(xiàn)粉體上下翻滾，保證所有粉體各個面均能實現(xiàn)均勻鍍膜；

5)鍍膜完成后，粉體從輸送帶(2)表面下落至收料倉(12)。

附圖說明

圖1為用于微納米粉體的磁控濺射連續(xù)鍍膜設備

1.真空腔體；2.輸送帶；3.旋轉振動裝置；10.連續(xù)下料裝置；11.磁控濺射裝置；12.收料倉；13.儲料倉。

圖2為旋轉振動裝置

1.真空腔體；2.輸送帶；4.旋轉振動桿；5.傳動桿；6.聯(lián)軸器；7.密封件；8.法蘭；9.轉動電機。

圖3旋轉振動桿的截面形狀

1.正方形；2.橢圓形；3.三角形；4.五邊形；5.不規(guī)則多邊形。

圖4旋轉振動桿類型

1.一體式，截面形狀為橢圓；2.三節(jié)式，截面形狀為橢圓，三節(jié)柱狀體之間夾角均為120°。

具體實施方式：

實施例1：

在磁控靶1～8號裝配片型鋁靶，旋轉振動桿采用一體式結構，截面形狀為正三角形。向儲料倉內加入粒徑10～30微米的石英砂，關閉真空腔體腔門，開啟真 空抽氣系統(tǒng)，抽真空至4.3×10^-3pa，通入50sccm純度為99.999％的氬氣，腔體真空度控制在1.5×10^-1pa。開啟1～8號鋁靶直流電源，調節(jié)電流為8a。開啟輸送裝置，控制水平輸送速度為0.5m/min，開啟轉動電機，調整轉速為800rpm。開啟連續(xù)下料裝置，控制下料速度為250g/min。粉體由輸送帶輸送通過鋁靶濺射區(qū)。粉體鍍膜完成后，關閉濺射電源、真空系統(tǒng)、輸送裝置及振動裝置，腔體通大氣，開啟腔門，由收料倉獲得10～30微米鍍鋁石英砂顆粒。

實施例2：

在磁控靶1～4號裝配圓柱型鋁靶，5～8號裝配圓柱型銅靶，旋轉振動桿采用三節(jié)式結構，截面形狀為橢圓形，三節(jié)柱狀體之間夾角均為120°。向儲料倉內加入粒徑20～40微米的方解石，關閉真空腔體腔門，開啟真空抽氣系統(tǒng)，抽真空至6.7×10^-3pa，通入60sccm純度為99.999％的氬氣，腔體真空度控制在2.0×10^-1pa。開啟1～4號鋁靶直流電源，調節(jié)電流為6a；開啟5～8號銅靶直流電源，調節(jié)電流為5a。開啟輸送裝置，控制水平輸送速度為0.8m/min，開啟轉動電機，調整轉速為600rpm。開啟連續(xù)下料裝置，控制下料速度為300g/min。粉體由輸送帶輸送依次通過鋁靶濺射區(qū)和銅靶濺射區(qū)。粉體鍍膜完成后，關閉濺射電源、真空系統(tǒng)、輸送裝置及振動裝置，腔體通大氣，開啟腔門，由收料倉獲得20～40微米鋁-銅復合鍍方解石顆粒。

實施例3：

在磁控靶1～6號裝配圓柱型鈦靶，旋轉振動桿采用四節(jié)式結構，截面形狀為長方形，四節(jié)柱狀體之間的夾角均為90°。向儲料倉內加入粒徑50～60微米的三氧化二鋁，關閉真空腔體腔門，開啟真空抽氣系統(tǒng)，抽真空至6.7×10^-3pa，通入40sccm純度為99.999％的氬氣，腔體真空度控制在1.0×10^-1pa。開啟1～6號鈦靶直流電源，調節(jié)電流為6a；開啟5～8號銅靶直流電源，調節(jié)電流為5a。開啟輸送裝置，控制水平輸送速度為0.8m/min，開啟轉動電機，調整轉速為400rpm。開啟連續(xù)下料裝置，控制下料速度為300g/min。粉體由輸送帶輸送依次通過鈦靶濺射區(qū)。粉體鍍膜完成后，關閉濺射電源、真空系統(tǒng)、輸送裝置及振動裝置，腔體通大氣，開啟腔門，由收料倉獲得50～60微米鍍鈦三氧化二鋁顆粒。