一種抗氧化型真空鍍膜裝置的制作方法

本發明涉及一種抗氧化型真空鍍膜裝置，屬于電容器技術領域。

背景技術：

能源短缺和環境惡化已經成為威脅人類生存的全球化問題，發展新能源是實現人類可持續發展的必經之路，中國應該加快開發利用新能源的步伐，大力發展新能源，逐步實現從常規能源向清潔能源轉變。

用新能源逐步取代傳統能源進行發電將是今后電力工業發展的趨勢，新能源發電主要包括太陽能發電、風力發電、生物質能發電、地熱發電、潮汐發電等方面。

城市軌道交通是指具有運量大、速度快、安全、準點、保護環境、節約能源和用地等特點的交通方式，包括地鐵、輕軌、磁懸浮、快軌、有軌電車、新交通系統等。因此，在城市軌道交通技術領域中綜合利用新能源也成為未來城市軌道交通的發展需求。

新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源，新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池電動汽車、氫發動機汽車、其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等各類別產品。

無論是新能源發電、新能源汽車還是城市軌道交通等領域，最終都是要電力設備來驅動、轉換或實現，在電力設備中，電容器作為儲能元件是其中的重要部件，尤其是在新能源作為非常規能源，在其綜合利用過程中，對傳統的電力設備尤其是電容器在體積、耐壓、耐溫、耐電流沖擊、可靠性、使用時間上有很高的要求，目前國際上以金屬化薄膜電容器最符合其要求，這方面最關鍵性的材料就是金屬化薄膜。

鍍銀型金屬化薄膜具有較好的電學性能，常被用于一些特種設備中。目前鍍銀型金屬化薄膜是使用金屬銀和絕緣薄膜在真空鍍膜機中進行真空鍍膜制成。但是，由于銀絲在蒸發坩堝中熔化、蒸發鍍膜過程中易被氧化生成大量的氧化銀雜質，在交流高壓大電流下工作時，氧化銀會導致電容器的容量迅速下降，因此目前在新能源發電、新能源汽車還是城市軌道交通等領域中很少利用鍍銀型金屬化薄膜制成的電容器用作儲能元件。再加上，由于真空鍍膜機中的環境為負壓環境，銀蒸氣在從蒸發坩堝中流出時易四散逃逸，這使得一部分的銀蒸氣被浪費，銀蒸氣的利用率有限，而且四溢的銀蒸氣易分布不均，使得鍍銀層易造成分布不均，從而產生疵點，這使得后續的鍍銀型金屬化薄膜易在疵點處發生擊穿，對電容器的安全性和使用壽命長造成不良影響。

鍍鋅型金屬化薄膜常用于交流高壓大電流的設備中。目前鍍鋅型金屬化薄膜是使用金屬鋅和絕緣薄膜在真空鍍膜機中進行真空鍍膜制成。但是，由于鋅絲在蒸發坩堝中熔化、蒸發過程中易被氧化生成大量的氧化鋅雜質，雖然氧化鋅雜質對于交流高壓大電流的適應能力不會急劇地下降，但是氧化形成的氧化鋅具有蓬松的結構，在后續使用過程中，空氣中的氧氣易進入到蓬松的氧化鋅中進一步氧化金屬鋅，如果使用不當易導致電容器發生發熱甚至擊穿的事故，因此目前在新能源發電、新能源汽車還是城市軌道交通等領域中很少利用鍍鋅型金屬化薄膜制成的電容器。再加上，由于真空鍍膜機中的環境為負壓環境，鋅蒸氣在從蒸發坩堝中流出時易四散逃逸，這使得一部分的鋅蒸氣被浪費，鋅蒸氣的利用率有限，而且四溢的鋅蒸氣易分布不均，使得鍍鋅層易造成分布不均，從而產生疵點，這使得后續的鍍鋅型金屬化薄膜更易在疵點處發生擊穿，對電容器的安全性和使用壽命長造成不良影響。

技術實現要素：

本發明針對現有技術存在的不足，提供了一種抗氧化型真空鍍膜裝置，具體技術方案如下：

一種抗氧化型真空鍍膜裝置，包括卷繞室和鍍膜室，所述卷繞室中設置有放卷輥、放膜過渡輥、第一張力調節輥、第一展平輥、冷卻輥、壓輥、第二張力調節輥、導輥、第二展平輥、牽引輥和收券輥，所述鍍膜室中設置有送絲機構，所述鍍膜室中還設置有熔融坩堝、排液管、工位轉盤、步進電機、底板，所述排液管的尾端與熔融坩堝連通，排液管上還設置有排液閥；所述工位轉盤設置在底板的上方，所述工位轉盤與底板轉動連接，所述工位轉盤由步進電機驅動；所述工位轉盤的上方設置有一對相互對稱的離心轉盤，離心轉盤與工位轉盤轉動連接，離心轉盤的一側設置有高速電機，離心轉盤由高速電機驅動；所述離心轉盤的上方固設有蒸發坩堝，蒸發坩堝包括圓臺形上蒸發室和倒圓臺形下蒸發室，上蒸發室頂部的直徑小于上蒸發室底部的直徑，下蒸發室頂部直徑大于下蒸發室底部直徑，上蒸發室的底部與下蒸發室的頂部連通，所述上蒸發室的頂部固設有緩沖噴管，緩沖噴管與上蒸發室連通；所述上蒸發室的內錐角為α，α為鈍角；所述下蒸發室的內錐角為β，β為銳角；所述下蒸發室的中央設置有立柱，立柱的下端與下蒸發室的底部固定連接，所述蒸發坩堝的內部還設置有擋錐，擋錐包括圓錐形上椎體和倒圓臺形下椎體，所述上椎體底面的直徑等于下椎體頂面的直徑，下椎體頂面的直徑大于下椎體底面的直徑，下椎體的底面與立柱的上端面固定連接；所述上椎體設置在上蒸發室中，上椎體的錐角為γ，γ=α；所述下椎體設置在下蒸發室中，下椎體的錐角為45°。

作為上述技術方案的改進，所述上蒸發室的內錐角為α，100°≤α≤135°；所述下蒸發室的內錐角為β，5°≤β≤30°。

作為上述技術方案的改進，所述底板與工位轉盤之間設置有制動裝置，制動裝置包括磁性芯棒、與芯棒相配合的直管、彈簧、電磁鐵，所述磁性芯棒的下端設置在直管的內部，彈簧設置在直管的內部且彈簧設置在磁性芯棒的下方，彈簧的上端與磁性芯棒的下端固定連接，所述電磁鐵的上端與直管的下端固定連接，電磁鐵的下端與底板固定連接，所述彈簧的下端與電磁鐵的上端固定連接；所述工位轉盤上設置有一對與磁性芯棒相適配的定位孔，兩個定位孔以工位轉盤的中心為對稱中心呈中心對稱分布。

作為上述技術方案的改進，所述彈簧由鉻鎳不銹鋼制成。

作為上述技術方案的改進，所述芯棒與直管之間的配合為間隙配合。

作為上述技術方案的改進，所述上椎體和下椎體為一體結構。

作為上述技術方案的改進，所述擋錐和立柱均由紫銅制成。

本發明所述抗氧化型真空鍍膜裝置適用于鍍鋅型金屬化薄膜、鍍銀型金屬化薄膜的真空鍍膜作業，通過對現有蒸發坩堝的結構進行優化設計，利用離心力配合擋錐降低從蒸發坩堝中噴出的鋅或銀金屬蒸氣中氧化物顆粒的含量，同時也能夠避免蒸發坩堝中噴出的鋅或銀金屬蒸氣四處逃逸，蒸發坩堝中噴出的鋅或銀蒸氣集中成束，方向性好，可控性高，鋅或銀蒸氣利用率高，蒸鍍形成的金屬鍍層結構致密、成分均勻。使用該抗氧化型真空鍍膜裝置制成的成品質量高，次品率低，在后續使用過程中不易發生擊穿，安全性高，使用壽命長。

附圖說明

圖1為本發明所述抗氧化型真空鍍膜裝置結構示意圖；

圖2為本發明所述蒸發坩堝結構示意圖；

圖3為本發明所述上蒸發室和下蒸發室結構示意圖；

圖4為本發明所述擋錐結構示意圖；

圖5為本發明所述工位轉盤結構示意圖；

圖6為本發明所述制動裝置結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1~4所示，所述抗氧化型真空鍍膜裝置，包括卷繞室1和鍍膜室2，所述卷繞室1中設置有放卷輥11、放膜過渡輥12、第一張力調節輥13、第一展平輥14、冷卻輥15、壓輥16、第二張力調節輥17、導輥18、第二展平輥19、牽引輥110和收券輥111，所述鍍膜室2中設置有送絲機構21，所述鍍膜室2中還設置有熔融坩堝3、排液管31、工位轉盤4、步進電機5、底板6，所述排液管31的尾端與熔融坩堝3連通，排液管31上還設置有排液閥32；所述工位轉盤4設置在底板6的上方，所述工位轉盤4與底板6轉動連接，所述工位轉盤4由步進電機5驅動；所述工位轉盤4的上方設置有一對相互對稱的離心轉盤8，離心轉盤8與工位轉盤4轉動連接，離心轉盤8的一側設置有高速電機81，離心轉盤8由高速電機81驅動；所述離心轉盤8的上方固設有蒸發坩堝7，蒸發坩堝7包括圓臺形上蒸發室71和倒圓臺形下蒸發室72，上蒸發室71頂部的直徑小于上蒸發室71底部的直徑，下蒸發室72頂部直徑大于下蒸發室72底部直徑，上蒸發室71的底部與下蒸發室72的頂部連通，所述上蒸發室71的頂部固設有緩沖噴管711，緩沖噴管711與上蒸發室71連通；所述上蒸發室71的內錐角為α，100°≤α≤135°；所述下蒸發室72的內錐角為β，5°≤β≤30°；所述下蒸發室72的中央設置有立柱74，立柱74的下端與下蒸發室72的底部固定連接，所述蒸發坩堝7的內部還設置有擋錐73，擋錐73包括圓錐形上椎體731和倒圓臺形下椎體732，所述上椎體731底面的直徑等于下椎體732頂面的直徑，下椎體732頂面的直徑大于下椎體732底面的直徑，下椎體732的底面與立柱74的上端面固定連接；所述上椎體731設置在上蒸發室71中，上椎體731的錐角為γ，γ=α；所述下椎體732設置在下蒸發室72中，下椎體732的錐角為45°。

放卷輥11中放出原料膜，原料膜可選聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜依次經過放膜過渡輥12、第一張力調節輥13、第一展平輥14后在冷卻輥15上蒸鍍冷卻成金屬化薄膜，金屬化薄膜依次經過壓輥16、第二張力調節輥17、導輥18、第二展平輥19、牽引輥110后在收券輥111處收卷；送絲機構21將金屬絲（如鋅絲、銀絲）源源不斷的送入熔融坩堝3中先被熔化成金屬液，然后打開排液閥32，金屬液從排液管31的首端流出在重力的作用下流向第一個蒸發坩堝7中的蒸發口711，蒸發坩堝7對金屬液持續加熱使其產生金屬蒸氣。與此同時，在步進電機5的驅動下，工位轉盤4旋轉180°，此時第一個蒸發坩堝7中的蒸發口711正位于冷卻輥15的正下方，第二個蒸發坩堝7中的蒸發口711正位于排液管31首端的正下方，第二個蒸發坩堝7中開始被輸入金屬液；立即啟動高速電機81，高速電機81帶動離心轉盤8高速旋轉，離心轉盤8同時也帶動第一個蒸發坩堝7進行高速旋轉，第一個蒸發坩堝7高速旋轉產生離心力，由于金屬液中含有微量的氧化物顆粒，如鋅液中含有微量的氧化鋅顆粒，銀液中含有微量的氧化銀顆粒，而氧化銀的密度顯著小于金屬銀的密度，氧化鋅的密度顯著小于金屬鋅的密度，因此在離心力的作用下，使得金屬液與氧化物顆粒明顯分區且大量的氧化物顆粒被聚集在下蒸發室72的中央處，也就是立柱74附近。由于下蒸發室72為倒圓臺形，越靠近下蒸發室72的上壁開口越大，有利于金屬蒸發，而下蒸發室72中金屬液表面在蒸發過程中易被氧化，因此在擋錐73的阻擋下，大量的氧化物顆粒被阻擋在擋錐73的下方，避免大量的氧化物顆粒夾雜在金屬蒸氣中從緩沖噴管711中噴出。由于上蒸發室71的存在，使得金屬蒸氣能進一步被集中、約束，由于γ=α，上椎體731與上蒸發室71之間的間隙分布均勻、平穩，使得金屬蒸氣向外噴出時的阻力達到最低，即使后續有部分冷卻的金屬顆粒從緩沖噴管711中落到上蒸發室71中，上椎體731的存在使得金屬顆粒易被到下蒸發室72中再次被熔化，上椎體731上不易殘留金屬液或金屬顆粒。下椎體732不但能夠阻擋氧化物顆粒隨著金屬蒸氣進入到上蒸發室71中，即使有部分金屬蒸氣在下椎體732的表面冷凝成金屬液，由于下椎體732的錐角為45°，使得下椎體732表面的金屬液能夠迅速流下到金屬液面再被重新熔化，下椎體732的特殊結構使得其表面不易附著大量的金屬液。在離心力的束縛下，從上蒸發室71中聚集的金屬蒸氣在緩沖噴管711中進一步緩沖，隨著金屬蒸氣越積越多，緩沖噴管711中金屬蒸氣的氣壓越來越高，當金屬蒸氣受到的氣壓力大于離心力時，被集中束縛的金屬蒸氣能夠從緩沖噴管711處噴出，該部分金屬蒸氣中氧化物顆粒被離心力配合擋錐73凈化，從緩沖噴管711處噴出的金屬蒸氣中氧化物含量非常低，噴出的金屬蒸氣方向性好，最后噴在聚丙烯薄膜上的金屬蒸氣冷卻形成金屬鍍層結構致密、成分均勻，避免金屬蒸氣散失導致次品金屬化薄膜產生。

在第一個蒸發坩堝7中產生的金屬蒸氣被鍍在聚丙烯薄膜上，冷卻輥15能將正在鍍膜的聚丙烯薄膜上的熱量迅速散發，避免持續高溫使得聚丙烯薄膜發生變形；當第一個蒸發坩堝7中的金屬液快消耗完時，步進電機5再次動作，在步進電機5的驅動下，工位轉盤4再次旋轉180°，此時第一個蒸發坩堝7中的緩沖噴管711立即回到排液管31首端的正下方，然后裝滿金屬液的第二個蒸發坩堝7則在冷卻輥15的正下方，第二個蒸發坩堝7開始蒸鍍作業，以此循環，保證真空鍍膜作業能夠連續不停；由于，排液管31的首端與蒸發坩堝7不接觸，利用重力進料，因此不影響旋轉的蒸發坩堝7完成金屬液進料作業。

其中，所述上椎體731和下椎體732是使用紫銅鑄造、加工一體成型，上椎體731和下椎體732為一個整體；同時，立柱74也由紫銅制成，紫銅導熱效率非常高，且紫銅的熔沸點均高于鋅、銀，因此由紫銅制成的擋錐73和立柱74能夠及時傳遞熱量，避免熱量傳遞滯后導致影響后續蒸鍍。

進一步地，為了能夠更好的制動工位轉盤4，避免離心轉盤8產生的反作用力影響工位轉盤4與步進電機5之間的穩定性，如圖5~6所示：所述底板6與工位轉盤4之間設置有制動裝置9，制動裝置9包括磁性芯棒91、與芯棒91相配合的直管92、彈簧93、電磁鐵94，所述磁性芯棒91的下端設置在直管92的內部，彈簧93設置在直管92的內部且彈簧93設置在磁性芯棒91的下方，彈簧93的上端與磁性芯棒91的下端固定連接，所述電磁鐵94的上端與直管92的下端固定連接，電磁鐵94的下端與底板6固定連接，所述彈簧93的下端與電磁鐵94的上端固定連接；所述工位轉盤4上設置有一對與磁性芯棒91相適配的定位孔41，兩個定位孔41以工位轉盤4的中心為對稱中心呈中心對稱分布。

磁性芯棒91可使用廉價的金屬鐵制成，磁性芯棒91具有磁性，磁性芯棒91能夠被通電的電磁鐵94吸附；當需要制動工位轉盤4時，電磁鐵94斷電，磁性芯棒91不被斷電的電磁鐵94吸附，在彈簧93的作用下，磁性芯棒91被彈簧93頂出使得磁性芯棒91的上端正好插進第一個定位孔41，磁性芯棒91作為銷釘使得工位轉盤4被剎住、制動。當工位轉盤4需要旋轉180°時，電磁鐵94通電，磁性芯棒91被通電的電磁鐵94吸附，彈簧93被壓縮，磁性芯棒91被彈簧93帶動使得磁性芯棒91的上端從第一個定位孔41中抽出；然后工位轉盤4進行旋轉180°作業，旋轉作業完畢后，電磁鐵94再次斷電，磁性芯棒91不再被斷電的電磁鐵94吸附，在彈簧93的作用下，磁性芯棒91被彈簧93頂出使得磁性芯棒91的上端正好插進第二個定位孔41，磁性芯棒91作為銷釘使得工位轉盤4再次被剎住、制動。

由于兩個定位孔41以工位轉盤4的中心為對稱中心呈中心對稱分布，使得當工位轉盤4旋轉180°時，定位孔41剛好能夠跟磁性芯棒91配合。進一步地，所述彈簧93由鉻鎳不銹鋼制成，鉻鎳不銹鋼不具磁性同時具有優良的形變性能，因此當通電的電磁鐵94吸附磁性芯棒91時，彈簧93不被通電的電磁鐵94吸附，避免彈簧93干擾磁性芯棒91進行后續動作。

進一步地，所述芯棒91與直管92之間的配合為間隙配合；這能夠在保證磁性芯棒91動作精度的同時，使得磁性芯棒91的動作阻力達到最小。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。