一種超細粉體磁控濺射鍍膜設(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在超細粉體(硅微粉、氧化鋁粉末、金剛砂等)表面進行磁控濺射鍍膜的設(shè)備。該設(shè)備可以有效實現(xiàn)在不同粒徑粉體表面獲得均勻平整鍍膜效果的目的，所制得的鍍膜粉體具有優(yōu)異的外觀效果，并兼具催化、導電、導熱等特性，在塑料、裝飾漆、光催化等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。
【背景技術(shù)】
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[0002]20世紀80年代以來，隨著世界范圍內(nèi)新技術(shù)、高技術(shù)的突飛猛進，新型材料層出不窮。例如，現(xiàn)在人們創(chuàng)造的超硬、超強、超導、超純等材料，使科學發(fā)展到了利用極端參數(shù)的階段。要使材料達到極端狀態(tài)，則往往要改變材料的原有屬性，而改變材料屬性的方法之一就是使之粒度細化至微細或超微細狀態(tài)后再進行組合。因此，近年來，對超細粉體的研究越來越受到人們的重視。超細粉體比較實用的優(yōu)異特性主要是表面效應和體積效應，隨著粉體粒徑減小，面積與體積的比例隨之增大，因此與表面特性相聯(lián)系的催化、吸附等效果會顯著增強，磁性、電性、光學性能及熔點等性質(zhì)也隨粒徑減小而顯著變化，出現(xiàn)一些大塊材料所不具有的新性質(zhì)與新效應，使它在各行業(yè)中都將有著廣泛的應用前景。但超細粉體由于粒徑小比表面積很大，很容易發(fā)生團聚現(xiàn)象，其使用效果有的還不如未超細化的材料好，所以對超細粒子進行表面改性是一種有效的方法。目前為止微顆粒表面改性方法主要可以概括為以下兩大類:
[0003]第一類:利用高能射線(γ射線、X射線等)照射物質(zhì)使其變成活性物種或是利用等離子體中的高能粒子對顆粒表面進行“刻蝕”，使顆粒表面粗糙度增大，新生表面積擴大，某些活性基團更多地暴露，從而增強顆粒的活性。
[0004]第二類:在顆粒的表面包覆或鍍覆另一種物質(zhì)，制備新的復合粒子，以達到改性的目的。在復合粒子中，被包覆或鍍覆的顆粒被稱之為核顆粒，包覆層的厚度一般遠小于核顆粒的粒徑，所以比較完整的包覆層一般被稱作“薄膜”，在某些領(lǐng)域也被稱之為“涂層”。薄膜與顆粒的結(jié)合方式可以是依靠表面化學反應生成的新化學鍵連接，也可以是物理連接。
[0005]包覆方案中磁控濺射鍍膜是一種高效、環(huán)保、經(jīng)濟的鍍膜方式，但目前磁控濺射粉體鍍膜往往缺乏連續(xù)生產(chǎn)的能力且膜層不夠均勻，本發(fā)明旨在實現(xiàn)可持續(xù)生產(chǎn)的鍍膜超細粉體，生成的粉體具有種類多樣、成膜均勻、性能優(yōu)良等特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]本實用新型涉及一種粉體磁控濺射鍍膜設(shè)備，主要目的是連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)多種鍍膜超細粉體，鍍膜類型囊括了金屬單質(zhì)(如Al、Ag、Cu等)、金屬合金(如鋁鎂合金，Η62銅、白銅等)、金屬化合物(如TiN、Ti02等)。生成的鍍膜粉體具有廣泛的應用前景。該設(shè)備包括以下幾個模塊:
[0007]1.投料口
[0008]為保證投料時各處粉體高度基本持平，共設(shè)有兩個并排的投料口，粉體基材原料從此加入，每次加好料后要做好投料口的密封工作。
[0009]2.儲料倉
[0010]儲料倉內(nèi)設(shè)監(jiān)控粉體原料高度的感應設(shè)備及烘干粉體的加熱設(shè)備。儲料倉下部有一定坡度便于粉體流出。儲料倉上部留適當開口保證其與真空腔體的連通。
[0011]3.轉(zhuǎn)動下粉裝置
[0012]轉(zhuǎn)動下粉裝置(3)位于儲料倉(2)的下部，通過控制連接四片葉片的轉(zhuǎn)動軸之轉(zhuǎn)動速度控制下粉量，轉(zhuǎn)動軸通過動密封裝置與位于真空腔體外的轉(zhuǎn)動電機相連。
[0013]4.振動盤
[0014]通過底部的旋振裝置使粉體在振動盤(4)表面做離心運動。振動盤需要直接暴露在磁控濺射源下不斷地進行振動，且需要完成充當磁控濺射陽極的任務，故采用耐高溫、高強度、強導電的玻纖不銹鋼混紡材料。振動盤(4)邊緣固定在振動系統(tǒng)殼體(6)上，安裝位置為可調(diào)式，便于調(diào)節(jié)靶基距。中部留空便于靶材支撐管(16)通過，同時振動盤中部預留一圈裙邊防止振動盤上的粉體從中部留空處下落(最底部的振動盤無需中空故無裙邊)。
[0015]5.超聲波換能振動裝置
[0016]超聲波換能裝置(5)與振動盤(4)相連，可以把電能轉(zhuǎn)換為機械能，作用在于防止振動盤上的粉體過分團聚以及增強粉體振動。超聲波裝置可以根據(jù)粉體的多少自動調(diào)節(jié)振動強度。
[0017]6.振動系統(tǒng)殼體
[0018]振動系統(tǒng)殼體采用不銹鋼。振動系統(tǒng)殼體(6)上預留足夠旋轉(zhuǎn)圓柱靶(13)穿過的圓孔，保證靶材在振動系統(tǒng)工作時不會與之觸碰且有足夠的濺射氣體涌入。殼體上安裝各層振動盤的位置要備有多個安裝接口便于調(diào)節(jié)靶基距。殼體要留有能使粉體傳輸管路(10)及靶材支撐管(16)通過的孔眼。
[0019]7.鍍膜機殼體
[0020]鍍膜機殼體采用不銹鋼，殼體包含水冷空腔，同時預留抽真空系統(tǒng)連接口、電引入借口、轉(zhuǎn)動下粉裝置動密封、旋轉(zhuǎn)圓柱靶動密封、腔體加熱裝置、氣路及混氣裝置、維修通道等。
[0021]8.旋振裝置
[0022]旋振裝置依靠內(nèi)部上下兩端的偏心重錘來實現(xiàn)旋振。該裝置振動狀態(tài)可在腔體外部通過電控系統(tǒng)進行調(diào)整，保證鍍膜過程中可以自由控制粉體的鍍膜時間、振動方式、旋轉(zhuǎn)方式。旋振裝置(8)與鍍膜機殼體(7)之間要做好緩震工作，防止整個真空腔體晃動。
[0023]9.出料倉
[0024]出料倉也含有感應裝置，可以實時監(jiān)控產(chǎn)品容量。出料倉還含有振動裝置以防止粉體局部堆積。生產(chǎn)完成后可以將出料倉直接抽出取料。
[0025]10.粉體傳輸管路
[0026]粉體傳輸管路(10)上端與出料口(12)相連，中段穿過振動系統(tǒng)殼體(6)，下端開口在振動盤(4)內(nèi)側(cè)靠近裙邊處或中部。粉體傳輸管路中粉體依靠重力作用從出料口下落到下一層的振動盤(4)，同時振動系統(tǒng)的振動可以有助于粉體下落，防止管路堵塞。管路材質(zhì)選擇有一定剛性與彈性的不銹鋼彎管。
[0027]11.屏蔽保護裝置
[0028]屏蔽保護裝置的主要目的是使超聲波換能器置于一個近似電磁屏蔽的空間內(nèi)，防止其被下層磁控電源的磁場影響。為了達到這個目的，屏蔽保護裝置(11)為焊接在振動系統(tǒng)殼體(6)上的不銹鋼圓盤，圓盤中部留空便于靶材支撐管(16)通過。
[0029]12.出料口
[0030]出料口(I2)開口在振動盤(4)的側(cè)面，開口大小可調(diào)。振動盤上的粉體通過離心作用從出料口進入粉體傳輸管路(10)或出料倉(9)。每層振動盤配三個出料口。
[0031]13.旋轉(zhuǎn)圓柱靶
[0032]旋轉(zhuǎn)圓柱靶可以更加有效的使用靶材，減小更換靶材的頻率。務必保證旋轉(zhuǎn)圓柱靶不會與真空腔體的任何部位導通以防止短路，旋轉(zhuǎn)圓柱靶(13)的動密封端連接在鍍膜機殼體(7)上，另一端連接在靶材支撐管(16)上。每個振動盤上方有6套旋轉(zhuǎn)圓柱靶，如圖2所示:
[0033]14.振動系統(tǒng)頂部防塵蓋
[0034]為防止頂部振動盤積灰所使用的蓋板。
[0035]15.視窗口
[0036]在每層振動盤附近的鍍膜機殼體(7)上各設(shè)置一個視窗口，便于觀測粉體鍍膜狀態(tài)。視窗口有可控的擋板保護，防止視窗玻璃被鍍上膜層影響觀察。
[0037]16.靶材支撐管
[0038]靶材支撐管的目的在于固定旋轉(zhuǎn)圓柱靶(13)。其上端固定于鍍膜機殼體(7)的上部。安裝中需要保證支撐管不會受振動盤(4)振動的影響并且要保證其與旋轉(zhuǎn)圓柱靶(13)的絕緣。
[0039]本粉體磁控濺射鍍膜設(shè)備的具體使用方法步驟如下:
[0040]I)將粉體基材從投料口( I)加入儲料倉，加料過程中盡量保持粉體高度齊平，加好粉體基材后將投料口( I)密封。
[0041]2)將整個鍍膜機殼體(7)密封并開始抽真空，根據(jù)需要可以對整個腔體進行加熱烘烤，加熱上限為300°C。抽至本底真空后(本底真空度為1.0 X 10—3Pa?1.0 X 10—2Pa)，如果是單純做靶材濺射，則開啟氬氣調(diào)節(jié)至鍍膜真空(1.0 X 10—1Pa?4.0 X 10—1Pa);如果要做反應濺射，則可將氬氣及反應氣體充分混合導入腔體并調(diào)至合理的鍍膜真空度。
[0042]3)待導入氣體獲得合理的鍍膜真空后，開啟旋轉(zhuǎn)圓柱靶(13)的電源，直至濺射可以穩(wěn)定進行。
[0043]4)開啟轉(zhuǎn)動下粉裝置(3)，之后開啟超聲波換能振動裝置(5)及旋振裝置(8)，通過視窗觀察粉體在振動盤(4)上的運動狀態(tài)并據(jù)此精細調(diào)節(jié)下粉速度、振動方式、振動強度保證粉體能夠均勻充分的鍍膜?？刂瞥隽峡?12)開口的大小確保有適量的粉體經(jīng)過粉體傳輸管路(10)進入下一層振動盤繼續(xù)鍍膜，粉體經(jīng)過三層振動盤鍍膜后進入出料倉(9)。
[0044]5)待所有的儲料倉粉體都完成鍍膜后，關(guān)閉超聲波換能振動裝置(5)、旋振裝置
(8)、旋轉(zhuǎn)圓柱靶(13)，關(guān)閉氣路，將整個真空腔體放氣并拉出出料倉(9)，取出鍍好的粉體，即完成整個鍍膜過程。
[0045]每次鍍膜完成后，如果之后鍍膜粉