一種用于微納米粉體磁控濺射連續鍍膜的振動輸送樣品臺的制作方法

本實用新型涉及一種真空鍍膜方法的樣品臺裝置，尤其涉及一種用于微納米粉體磁控濺射連續鍍膜的樣品臺裝置。

背景技術：
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隨著科技的進步和材料產業的發展，微納米粉體的表面鍍膜改性技術已逐漸應用于行業的方方面面，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，粉體之間容易發生團聚等現象，若通過簡單的分散方式，無法實現粉體鍍膜的均勻性，因而在微納米粉體表面均勻鍍膜處理的實現具有一定的難度。

專利CN 101805893.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。滾筒式鍍膜方式通過在分離飄落過程實現鍍膜。該鍍膜工藝重現性不高，屬于半連續生產裝置，中間過程監控手段有限，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，無法實現多層鍍膜工藝。

專利201521130158.7“一種用于微納米粉體鍍膜的連續生產設備”提出一種用于微納米粉體的單層或多層鍍膜的連續化生產設備，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。該設備結構復雜，真空腔體中需要使用數量比較多的電機。電機在真空環境下使用，易發生輝光放電、傳熱不及時、燒電機等故障，影響生產設備的運行可靠性及產品品質的穩定性。

專利201620101795.X“一種用于微納米粉體的磁控濺射連續鍍膜設備”是針對上述問題而提出，將所有電機置于真空腔體外部，避免輝光放電及發熱問題，但需要在真空腔體處增加多個動密封，長時間運轉時動密封處容易發生漏氣問題，破壞設備密封性及鍍膜工藝的穩定性。

技術實現要素：
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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磁控濺射連續鍍膜的結構簡單、可控性強的振動輸送樣品臺，該振動輸送樣品臺包含振動輸送面、緩沖彈簧、固定支架、振動角度調節架、振動電機五個部分，見附圖1。

微納米粉體磁控濺射連續鍍膜設備包括儲料倉、連續下料裝置、磁控濺射裝置、振動輸送樣品臺和收料倉，見附圖2。

該微納米粉體磁控濺射連續鍍膜設備有且只有一臺安裝于振動輸送樣品臺的振動電機，有效減少腔體內電機數量，降低設備維護難度，提高設備的運行可靠性及產品品質的穩定性，同時也避免了增加動密封帶來的真空設備漏氣等問題。該振動輸送樣品臺通過振動電機帶動振動角度調節架，完成粉體的抖動及輸送功能，實現微納米粉體的均勻鍍膜。

所述振動輸送面與粉體直接接觸，是粉體輸送的載體。所述振動角度調節架安裝于振動輸送面下方，與振動輸送面之間的振動夾角α為0～90°。

所述振動電機與振動角度調節架連接，安裝于兩個固定支架之間，調節粉體的輸送速率及分散能力。

所述固定支架安裝于振動輸送面下方左右兩端各10～20cm處，下端固定于磁控濺射連續鍍膜設備腔體內部。

所述緩沖彈簧安裝于振動輸送面下方，與固定支架上端連接。

通過調節振動角度調節架與輸送面的振動夾角α可控制粉體的抖動振幅及輸送時間，振動夾角α的調節范圍為0～90°，調節示意圖見附圖3。振動電機產生的激振力F作用于粉體顆粒上，生成垂直和水平方向兩個分量F1和F2，其中，F1作用于粉體顆粒產生抖動分散作用，F2作用于粉體顆粒產生輸送作用。在激振力F一定的前提下，F1及F2分量大小與振動夾角α相關。其中，激振力為1.5～125KN，功率為0.12～10Kw。

該微納米粉體磁控濺射連續鍍膜設備的鍍膜方法為：

1)在磁控濺射裝置磁控靶的位置裝配所需靶材的種類和個數；

2)向儲料倉內加入目標粒徑的微納米粉體基料；

3)調節真空度、磁控濺射電流等工藝參數，開啟振動電機，調節振動夾角；

4)開啟連續下料裝置，粉體從儲料倉灑落于振動輸送樣品臺，粉體在振動輸送面上翻滾，保證各個面均勻鍍膜；

5)鍍膜完成后，粉體從振動輸送面下落至收料倉。

其中，步驟1)所述靶材的結構可分為片型、圓柱型；靶材的材質包括金屬單質靶、合金靶及其他靶。金屬單質靶包括金、銀、銅、鐵、鋁、鉑、鉻、鎳、鋅、鈦、鋯、錫、鉛、鎂、銻、鈷、銦等，合金靶由各類單質金屬混合制備得到；其他靶包括上述一種或多種單質金屬與氧、氮、碳形成的化合物。

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、碳化硅、方解石等。所述微納米粉體的粒徑范圍為100納米～60微米。

步驟3)所述真空度控制在1.5～6.1×10^-1Pa。所述濺射電流大小為5A～8A。所述振動夾角為0～90°。

步驟4)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。所述振動輸送面的輸送速度為0.01～10m/min。

附圖說明

圖1為振動輸送樣品臺示意圖；

圖2為微納米粉體磁控濺射連續鍍膜設備示意圖；

圖3為振動夾角調節示意圖。

具體實施方式：

實施例1：

在磁控靶1～8號裝配片型鋁靶，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，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1.5×10^-1Pa。開啟1～8號鋁靶直流電源，調節電流為8A，振動夾角為60°。開啟連續下料裝置，控制下料速度為250g/min。粉體灑落于振動輸送樣品臺，輸送過程中樣品臺振動，實現粉體上下翻滾，保證各個面均勻鍍膜。粉體鍍膜完成后，關閉濺射電源、真空系統、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號裝配圓柱型銅靶，向儲料倉內加入粒徑20～50微米的方解石，關閉真空腔體腔門，開啟真空抽氣系統，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1.5×10^-1Pa。開啟1～4號銅靶直流電源，調節電流為10A，振動夾角為45°。開啟連續下料裝置，控制下料速度為150g/min。粉體灑落于振動輸送樣品臺，輸送過程中樣品臺振動，實現粉體上下翻滾，保證各個面均勻鍍膜。粉體鍍膜完成后，關閉濺射電源、真空系統、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微米鍍銅方解石顆粒。

實施例3：

在磁控靶1～6號裝配圓柱型鈦靶，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，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1.5×10^-1Pa。開啟1～6號鈦靶直流電源，調節電流為10A，振動夾角為30°。開啟連續下料裝置，控制下料速度為300g/min。粉體灑落于振動輸送樣品臺，輸送過程中樣品臺振動，實現粉體上下翻滾，保證各個面均勻鍍膜。粉體鍍膜完成后，關閉濺射電源、真空系統、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微米鍍鋁三氧化二鋁顆粒。