一種用于微納米粉體鍍膜的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本實(shí)用新型涉及一種粉體鍍膜的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，尤其適用于微納米粉體磁控濺射單層或多層鍍膜的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
:
[0002]隨著科技的進(jìn)步和材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，微納米粉體的表面鍍膜改性技術(shù)已逐漸應(yīng)用于行業(yè)的方方面面，如電池催化劑、粉體光催化劑等。常規(guī)的粉體表面鍍膜處理工藝包括化學(xué)鍍、化學(xué)凝膠法、磁控濺射鍍膜等?；瘜W(xué)鍍、凝膠法等鍍膜方式，由于其工藝的特殊性，生產(chǎn)過(guò)程中不可避免的產(chǎn)生廢氣、廢水等污染物，對(duì)環(huán)境的危害嚴(yán)重，與國(guó)家目前倡導(dǎo)的綠色環(huán)保理念相違背，勢(shì)必被其他工藝所取代。磁控濺射工藝是一種物理氣相沉積方法，鍍層介質(zhì)在真空系統(tǒng)中通過(guò)濺射的工藝沉積于粉體表面，形成鍍層，中間過(guò)程無(wú)廢液或廢氣產(chǎn)生，是一種安全環(huán)保的生產(chǎn)工藝。
[0003]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(tuán)聚等現(xiàn)象，若通過(guò)簡(jiǎn)單的分散方式，無(wú)法實(shí)現(xiàn)粉體鍍膜的均勻性，因而在微納米粉體表面實(shí)現(xiàn)均勻鍍膜處理具有一定的難度。
[0004]現(xiàn)有的粉體鍍膜設(shè)備中，多采用滾筒式鍍膜方式，在分離飄落過(guò)程中實(shí)現(xiàn)鍍膜。該鍍膜工藝重現(xiàn)性不高，屬于半連續(xù)生產(chǎn)裝置，中間過(guò)程監(jiān)控手段有限，無(wú)法保證粉體鍍膜的均一性；同時(shí)由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部靶材數(shù)目有限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多層鍍膜工藝。故尋求一種能夠?qū)崿F(xiàn)工藝多樣性變化及產(chǎn)品鍍層穩(wěn)定性的設(shè)備是一項(xiàng)必要且有發(fā)展前景的工作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0005]本實(shí)用新型提出一種用于微納米粉體鍍膜的連續(xù)化生產(chǎn)設(shè)備，橫向上將粉體平鋪于輸送帶，利用輸送帶的速度來(lái)控制鍍膜時(shí)間；縱向上，利用振動(dòng)電機(jī)及超聲波共同控制粉體的抖動(dòng)及分散，有效的提高粉體鍍膜的均一性。由于是兩個(gè)維度單獨(dú)控制，更有利于實(shí)現(xiàn)工藝的多樣性變化及產(chǎn)品鍍層的穩(wěn)定性。靶材的種類和位置可輕易更換，實(shí)現(xiàn)多層復(fù)合鍍膜。
[0006]本實(shí)用新型涉及一種用于微納米粉體鍍膜的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，如圖1所示。該設(shè)備包括儲(chǔ)料倉(cāng)(I)、連續(xù)下料裝置(2)、傳輸系統(tǒng)(3)、磁控濺射裝置(4)、真空腔體(5)、收料倉(cāng)
[6]、抽氣系統(tǒng)(7)和進(jìn)氣系統(tǒng)(8)。
[0007]傳輸系統(tǒng)(3)包括皮帶輸送裝置和皮帶振動(dòng)裝置，安裝于真空腔體(5)內(nèi)部的磁控濺射裝置(4)的下方。皮帶輸送裝置由機(jī)架、滾軸、電機(jī)、變速器、襯板組成。皮帶振動(dòng)裝置裝配于皮帶輸送裝置襯板或機(jī)架上，振動(dòng)可通過(guò)振動(dòng)電機(jī)或超聲波振動(dòng)發(fā)生器實(shí)現(xiàn)。
[0008]磁控濺射裝置(4)包括濺射靶、濺射電源、冷卻水路、密封系統(tǒng)。磁控濺射裝置(4)裝配于真空腔體(5)上壁。濺射靶并排裝配于真空腔體頂端，數(shù)目及種類可根據(jù)需求更改。
[0009]儲(chǔ)料倉(cāng)(I)和收料倉(cāng)(6)配備有粗抽室、精抽室及相應(yīng)的真空系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中連續(xù)進(jìn)料和儲(chǔ)料。儲(chǔ)料倉(cāng)配備相應(yīng)的控制下料速度裝置，可通過(guò)調(diào)節(jié)下料口口徑縫隙或者螺桿送料裝置實(shí)現(xiàn)控制。
[0010]抽氣系統(tǒng)(7)包含擴(kuò)散栗、分子栗、羅茨栗、旋片栗、真空抽氣管道、氣動(dòng)閥門(mén)等，進(jìn)氣系統(tǒng)(8)包括氣瓶、氣體管路、氣體流量計(jì)。
[0011]使用本實(shí)用新型提出的一種用于微納米粉體的單層或多層鍍膜的連續(xù)化生產(chǎn)設(shè)備鍍膜的過(guò)程如下:
[0012]I)在磁控濺射裝置(4)磁控靶的位置裝配所需靶材的種類和個(gè)數(shù)；
[0013]2)向儲(chǔ)料倉(cāng)(I)內(nèi)加入目標(biāo)粒徑的微納米粉體基料；
[0014]3)關(guān)閉真空腔體(5)腔門(mén)，開(kāi)啟抽氣系統(tǒng)(7)，抽真空至工藝所需壓力，打開(kāi)所需氣瓶，調(diào)節(jié)氣體流量工藝參數(shù)，控制腔體真空度，開(kāi)啟濺射電源，調(diào)節(jié)各磁控把的濺射電流大小；
[0015]4)開(kāi)啟皮帶輸送裝置，控制皮帶水平輸送速度，開(kāi)啟垂直方向皮帶振動(dòng)裝置電源。粉體從儲(chǔ)料倉(cāng)(I)以一定的速率灑落至皮帶輸送帶表面，皮帶帶動(dòng)粉體輸送至濺射區(qū)域;皮帶輸送過(guò)程中，在振動(dòng)裝置的作用下，實(shí)現(xiàn)上下翻滾，保證所有粉體各個(gè)面均能實(shí)現(xiàn)均勻鍍膜；
[0016]5)鍍膜完成后，粉體從輸送帶表面下落至收料倉(cāng)(6)。
[0017]其中，步驟I)所述靶材的結(jié)構(gòu)可分為片型、旋轉(zhuǎn)圓柱型;靶材的材質(zhì)包括金屬單質(zhì)靶、合金靶及其他靶。金屬單質(zhì)靶包括金、銀、銅、鐵、鋁、鉑、鉻、鎳、鋅、鈦、鋯、錫、鉛、鎂、銻、鈷、銦等，合金靶由各類單質(zhì)金屬混合制備得到；其他靶包括上述一種或多種單質(zhì)金屬與氧、氮、碳形成的化合物。
[0018]步驟2)所述微納米粉體基料包括人造玻璃、石英砂、搪瓷、三氧化二鋁、氮化鋁、立方氮化硼、碳化娃、方解石等。所述微納米粉體的粒徑范圍為100納米?60微米。
[0019]步驟3)所述氣體種類包含氦氣，氖氣，氬氣，氪氣、氮?dú)?、氧氣、甲烷，乙炔，氯化氟等。所述腔體真空度控制在1.5?6.1 X 10—1Pa13所述濺射電源包括直流電源、中頻電源、射頻電源、多弧離子電源等。所述濺射電流大小為5A?8A。
[°02°]步驟4)所述皮帶水平輸送速度范圍為0.01?10m/min所述粉體從儲(chǔ)料倉(cāng)灑落至皮帶輸送帶表面的速度為200?1500g/min。
[0021]鍍膜過(guò)程中需要補(bǔ)充原料或取出成品的操作可通過(guò)粗抽室、精抽室與腔體的配合使用實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，若需實(shí)現(xiàn)多層復(fù)合鍍膜，可通過(guò)更改靶材的位置和種類實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為設(shè)備示意圖。
[0023]1.儲(chǔ)料倉(cāng);2.連續(xù)下料裝置;3.傳輸系統(tǒng);4.磁控濺射裝置;5.真空腔體;6.收料倉(cāng)。
[0024]圖2為真空系統(tǒng)圖。
[0025]5.真空腔體;7.抽氣系統(tǒng);8.進(jìn)氣系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施例1
[0027]在磁控靶I?8號(hào)裝配片型鋁靶，向儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)加入粒徑10?30微米的石英砂，關(guān)閉真空腔體腔門(mén)，開(kāi)啟真空抽氣系統(tǒng)，抽真空至4.3 X 10—3Pa，通入50sCCm純度為99.999%的氬氣，腔體真空度控制在1.5 X 10—1Pa13開(kāi)啟I?8號(hào)鋁靶中頻電源，調(diào)節(jié)電流為8A。開(kāi)啟皮帶輸送裝置，控制皮帶水平輸送速度為0.5m/min，控制下料速度為250g/min，開(kāi)啟垂直方向振動(dòng)電機(jī)電源，粉體由輸送帶輸送通過(guò)鋁靶濺射區(qū)。粉體鍍膜完成后，關(guān)閉濺射電源、真空系統(tǒng)、輸送裝置及振動(dòng)裝置，腔體通大氣，開(kāi)啟腔門(mén)，由收料倉(cāng)獲得10?30微米鍍鋁石英砂顆粒。
[0028]實(shí)施例2
[0029]在磁控靶I?4號(hào)裝配圓柱型鋁靶，5?8號(hào)裝配圓柱型銅靶，向儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)加入粒徑20?50微米的方解石，關(guān)閉真空腔體腔門(mén)，開(kāi)啟真空抽氣系統(tǒng)，抽真空至6.7X10—3Pa,通入60sccm純度為99.999%的氬氣，腔體真空度控制在2.1 X 10—1Pa13開(kāi)啟I?4號(hào)鋁靶直流電源，調(diào)節(jié)電流為6A;開(kāi)啟5?8號(hào)銅靶直流電源，調(diào)節(jié)電流為5A。開(kāi)啟皮帶輸送裝置，控制皮帶水平輸送速度為0.25m/min，控制下料速度為300g/min，開(kāi)啟垂直方向超聲波振動(dòng)發(fā)生器電源，粉體由輸送帶輸送依次通過(guò)鋁靶濺射區(qū)和銅靶濺射區(qū)。粉體鍍膜完成后，關(guān)閉濺射電源、真空系統(tǒng)、輸送裝置及振動(dòng)裝置，腔體通大氣，開(kāi)啟腔門(mén)，由收料倉(cāng)獲得20?50微米鋁-銅復(fù)合鍍方解石顆粒。
[0030]實(shí)施例3
[0031 ]在磁控革EU?6號(hào)裝配圓柱型鈦革El，向儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)加入粒徑40?60微米的三氧化二鋁，關(guān)閉真空腔體腔門(mén)，開(kāi)啟真空抽氣系統(tǒng)，抽真空至6.7 X 10—3Pa，通入60sccm純度為99.999 %的氬氣，50sccm純度為99.999%的氮?dú)?，腔體真空度控制在6.1 X 10—1Pa13開(kāi)啟I?6號(hào)鈦靶直流電源，調(diào)節(jié)電流為6A，開(kāi)啟皮帶輸送裝置，控制皮帶水平輸送速度為0.25m/min，控制下料速度為200g/min，開(kāi)啟垂直方向振動(dòng)電機(jī)電源，由輸送帶輸送依次通過(guò)鈦革El派射區(qū)。濺射過(guò)程中，鈦金屬離子與氮?dú)夥磻?yīng)，于顆粒表現(xiàn)形成氮化鈦鍍層。粉體鍍膜完成后，關(guān)閉濺射電源、真空系統(tǒng)、輸送裝置及振動(dòng)裝置，腔體通大氣，開(kāi)啟腔門(mén)，由收料倉(cāng)獲得40?60微米氮化鈦鍍膜三氧化二鋁顆粒。
[0032]實(shí)施例4
[0033]在磁控靶I?8號(hào)裝配片型二氧化鈦靶，向儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)加入粒徑10?30微米的立方氮化硼，關(guān)閉真空腔體腔門(mén)，開(kāi)啟真空抽氣系統(tǒng)，抽真空至4.3 X 10—3Pa，通入50sccm純度為99.999%的氬氣，腔體真空度控制在1.5 X I (T1Pa。開(kāi)啟I?8號(hào)鋁靶射頻電源，調(diào)節(jié)電流為8A，開(kāi)啟皮帶輸送裝置，控制皮帶水平輸送速度為0.5m/min，控制下料速度為250g/min，開(kāi)啟垂直方向振動(dòng)電機(jī)電源，由輸送帶輸送依次通過(guò)二氧化鈦靶濺射區(qū)。粉體鍍膜完成后，關(guān)閉濺射電源、真空系統(tǒng)、輸送裝置及振動(dòng)裝置，腔體通大氣，開(kāi)啟腔門(mén)，由收料倉(cāng)獲得10?30微米二氧化鈦鍍膜立方氮化硼顆粒。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于微納米粉體鍍膜的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，包括儲(chǔ)料倉(cāng)(I)、連續(xù)下料裝置(2)、磁控濺射裝置(4)、真空腔體(5)、收料倉(cāng)(6)、抽氣系統(tǒng)(7)、進(jìn)氣系統(tǒng)(8)，其特征在于:還包括帶有皮帶輸送裝置和皮帶振動(dòng)裝置的傳輸系統(tǒng)(3)，所述傳輸系統(tǒng)(3)安裝于真空腔體(5)內(nèi)部的磁控濺射裝置(4)下方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于微納米粉體鍍膜的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:所述進(jìn)氣系統(tǒng)(8)包括氣瓶、氣體管路、氣體流量計(jì)，進(jìn)氣的種類包含氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氮?dú)?、氧氣、甲烷、乙炔、氯化氟?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于微納米粉體鍍膜的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:所述皮帶輸送裝置包括機(jī)架、滾軸、電機(jī)、變速器及襯板。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于微納米粉體鍍膜的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:所述皮帶振動(dòng)裝置裝配于皮帶輸送裝置的襯板或機(jī)架上，振動(dòng)裝置包括振動(dòng)電機(jī)或超聲波振動(dòng)發(fā)生器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于微納米粉體鍍膜的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:所述磁控濺射裝置(4)并排裝配于真空腔體(5)頂端，包括靶材、靶架、濺射電源、冷卻水路及密封系統(tǒng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于微納米粉體鍍膜的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，該設(shè)備包括儲(chǔ)料倉(cāng)(1)、連續(xù)下料裝置(2)、傳輸系統(tǒng)(3)、磁控濺射裝置(4)、真空腔體(5)、收料倉(cāng)(6)、抽氣系統(tǒng)(7)和進(jìn)氣系統(tǒng)(8)。通過(guò)該設(shè)備對(duì)微納米粉體鍍膜能夠?qū)崿F(xiàn)工藝多樣性變化及產(chǎn)品鍍層穩(wěn)定性。
【IPC分類】C23C14/56, C23C14/35
【公開(kāi)號(hào)】CN205275692
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521130158
【發(fā)明人】唐曉峰, 逯琪, 董建廷
【申請(qǐng)人】上海朗億功能材料有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日