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】
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[0001]本實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)】
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[0002]隨著科技的進步和材料產(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。化學(xué)鍍、凝膠法等鍍膜方式，由于其工藝的特殊性，生產(chǎn)過程中不可避免的產(chǎn)生廢氣、廢水等污染物，對環(huán)境的危害嚴重，與國家目前倡導(dǎo)的綠色環(huán)保理念相違背，勢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(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實現(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(chǎn)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(jié)構(gòu)內(nèi)部靶材數(shù)目有限，無法實現(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)備是一項必要且有發(fā)展前景的工作。
【實用新型內(nèi)容】:
[0005]本實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。由于是兩個維度單獨控制，更有利于實現(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，實現(xiàn)多層復(fù)合鍍膜。
[0006]本實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)備包括儲料倉(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
[6]、抽氣系統(tǒng)(7)和進氣系統(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。皮帶輸送裝置由機架、滾軸、電機、變速器、襯板組成。皮帶振動裝置裝配于皮帶輸送裝置襯板或機架上，振動可通過振動電機或超聲波振動發(fā)生器實現(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]儲料倉(I)和收料倉(6)配備有粗抽室、精抽室及相應(yīng)的真空系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中連續(xù)進料和儲料。儲料倉配備相應(yīng)的控制下料速度裝置，可通過調(diào)節(jié)下料口口徑縫隙或者螺桿送料裝置實現(xiàn)控制。
[0010]抽氣系統(tǒng)(7)包含擴散栗、分子栗、羅茨栗、旋片栗、真空抽氣管道、氣動閥門等，進氣系統(tǒng)(8)包括氣瓶、氣體管路、氣體流量計。
[0011]使用本實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數(shù)；
[0013]2)向儲料倉(I)內(nèi)加入目標粒徑的微納米粉體基料；
[0014]3)關(guān)閉真空腔體(5)腔門，開啟抽氣系統(tǒng)(7)，抽真空至工藝所需壓力，打開所需氣瓶，調(diào)節(jié)氣體流量工藝參數(shù)，控制腔體真空度，開啟濺射電源，調(diào)節(jié)各磁控把的濺射電流大??；
[0015]4)開啟皮帶輸送裝置，控制皮帶水平輸送速度，開啟垂直方向皮帶振動裝置電源。粉體從儲料倉(I)以一定的速率灑落至皮帶輸送帶表面，皮帶帶動粉體輸送至濺射區(qū)域;皮帶輸送過程中，在振動裝置的作用下，實現(xiàn)上下翻滾，保證所有粉體各個面均能實現(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(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、氮氣、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所述粉體從儲料倉灑落至皮帶輸送帶表面的速度為200?1500g/min。
[0021]鍍膜過程中需要補充原料或取出成品的操作可通過粗抽室、精抽室與腔體的配合使用實現(xiàn)。同時，若需實現(xiàn)多層復(fù)合鍍膜，可通過更改靶材的位置和種類實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0022]圖1為設(shè)備示意圖。
[0023]1.儲料倉;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。
[0024]圖2為真空系統(tǒng)圖。
[0025]5.真空腔體;7.抽氣系統(tǒng);8.進氣系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0026]實施例1
[0027]在磁控靶I?8號裝配片型鋁靶，向儲料倉內(nèi)加入粒徑10?30微米的石英砂，關(guān)閉真空腔體腔門，開啟真空抽氣系統(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開啟I?8號鋁靶中頻電源，調(diào)節(jié)電流為8A。開啟皮帶輸送裝置，控制皮帶水平輸送速度為0.5m/min，控制下料速度為250g/min，開啟垂直方向振動電機電源，粉體由輸送帶輸送通過鋁靶濺射區(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。
[0028]實施例2
[0029]在磁控靶I?4號裝配圓柱型鋁靶，5?8號裝配圓柱型銅靶，向儲料倉內(nèi)加入粒徑20?50微米的方解石，關(guān)閉真空腔體腔門，開啟真空抽氣系統(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開啟I?4號鋁靶直流電源，調(diào)節(jié)電流為6A;開啟5?8號銅靶直流電源，調(diào)節(jié)電流為5A。開啟皮帶輸送裝置，控制皮帶水平輸送速度為0.25m/min，控制下料速度為300g/min，開啟垂直方向超聲波振動發(fā)生器電源，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(guān)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?50微米鋁-銅復(fù)合鍍方解石顆粒。
[0030]實施例3
[0031 ]在磁控革EU?6號裝配圓柱型鈦革El，向儲料倉內(nèi)加入粒徑40?60微米的三氧化二鋁，關(guān)閉真空腔體腔門，開啟真空抽氣系統(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%的氮氣，腔體真空度控制在6.1 X 10—1Pa13開啟I?6號鈦靶直流電源，調(diào)節(jié)電流為6A，開啟皮帶輸送裝置，控制皮帶水平輸送速度為0.25m/min，控制下料速度為200g/min，開啟垂直方向振動電機電源，由輸送帶輸送依次通過鈦革El派射區(qū)。濺射過程中，鈦金屬離子與氮氣反應(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)、輸送裝置及振動裝置，腔體通大氣，開啟腔門，由收料倉獲得40?60微米氮化鈦鍍膜三氧化二鋁顆粒。
[0032]實施例4
[0033]在磁控靶I?8號裝配片型二氧化鈦靶，向儲料倉內(nèi)加入粒徑10?30微米的立方氮化硼，關(guān)閉真空腔體腔門，開啟真空抽氣系統(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。開啟I?8號鋁靶射頻電源，調(diào)節(jié)電流為8A，開啟皮帶輸送裝置，控制皮帶水平輸送速度為0.5m/min，控制下料速度為250g/min，開啟垂直方向振動電機電源，由輸送帶輸送依次通過二氧化鈦靶濺射區(qū)。粉體鍍膜完成后，關(guān)閉濺射電源、真空系統(tǒng)、輸送裝置及振動裝置，腔體通大氣，開啟腔門，由收料倉獲得10?30微米二氧化鈦鍍膜立方氮化硼顆粒。
【主權(quán)項】
1.一種用于微納米粉體鍍膜的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，包括儲料倉(I)、連續(xù)下料裝置(2)、磁控濺射裝置(4)、真空腔體(5)、收料倉(6)、抽氣系統(tǒng)(7)、進氣系統(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:所述進氣系統(tǒng)(8)包括氣瓶、氣體管路、氣體流量計，進氣的種類包含氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氮氣、氧氣、甲烷、乙炔、氯化氟。3.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架、滾軸、電機、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:所述皮帶振動裝置裝配于皮帶輸送裝置的襯板或機架上，振動裝置包括振動電機或超聲波振動發(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)備包括儲料倉(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(6)、抽氣系統(tǒng)(7)和進氣系統(tǒng)(8)。通過該設(shè)備對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
【公開號】CN205275692
【申請?zhí)枴緾N201521130158
【發(fā)明人】唐曉峰, 逯琪, 董建廷
【申請人】上海朗億功能材料有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月30日