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用于燃料電池金屬雙極板的臥式磁控濺射系統及鍍膜工藝的制作方法

文檔序號:11147038閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種用于燃料電池金屬雙極板的臥式磁控濺射系統,其特征在于,包括:

真空鍍膜腔室機構:包括順次連接的三個腔室:第一鍍膜腔室(1-1)、過渡腔室(1-3)和第二鍍膜腔室(1-5),其中,第一鍍膜腔室(1-1)用于對工件鍍制膜層底層和過渡層,第二鍍膜腔室(1-5)用于對工件鍍制膜層外層,相鄰兩腔室之間通過插板閥(1-4)隔開,每個腔室上都設有獨立的真空抽氣組件;

陰極及磁控濺射靶機構:包括設置在第一鍍膜腔室(1-1)和第二鍍膜腔室(1-5)內多對陰極/磁控濺射靶單元(1-8);

分立流量監測充氣機構:包括均勻布置在每個陰極/磁控濺射靶單元(1-8)的磁控濺射靶四周的充氣口(3-2),以及與充氣口(3-2)配套的流量控制器,在腔室靠近工件鍍膜區域處分布有監測等離子體密度的光譜監測探頭(3-5),所述的流量控制器、光譜監測探頭(3-5)還均與PEM控制器(3-7)和PC主機(3-6)連接,并組成閉環反饋控制的所述分立流量監測充氣機構;

轉架機構:包括設置有放置待鍍膜工件的工件架(2-1)的轉架(2),用于驅動轉架(2)在真空鍍膜腔室機構內移動的傳動組件,以及驅動轉架(2)在鍍膜時轉動的轉動動力組件。

2.根據權利要求1所述的一種用于燃料電池金屬雙極板的臥式磁控濺射系統,其特征在于,所述的第一鍍膜腔室(1-1)為圓柱式真空鍍膜室,其內部的磁控濺射靶為圓柱磁控靶或平面磁控靶,其磁力線回路走廊方向與底座平面平行,并滿足:

當磁控濺射靶為圓柱磁控靶時,圓柱磁控靶軸線與腔體軸心線重合;

當磁控濺射靶為平面磁控靶時,平面磁控靶中心均布在圓柱形腔體的母線上。

3.根據權利要求1所述的一種用于燃料電池金屬雙極板的臥式磁控濺射系統,其特征在于,每個陰極/磁控濺射靶單元(1-8)上還設有獨立的冷卻單元(3-1);

所述的充氣口(3-2)的平面與磁控濺射靶的靶材平面齊平。

4.根據權利要求1所述的一種用于燃料電池金屬雙極板的臥式磁控濺射系統,其特征在于,所述的陰極/磁控濺射靶單元(1-8)中包括基礎的平衡磁場陰極和附加的電磁線圈,在陰極/磁控濺射靶單元(1-8)上還設有用于調節電磁線圈與平衡磁場陰極產生的“磁場零點”的位置的調節旋鈕(1-11)。

5.根據權利要求1所述的一種用于燃料電池金屬雙極板的臥式磁控濺射系統,其特征在于,所述的真空鍍膜腔室機構還包括清洗腔室,在清洗腔室內還設有等離子清洗裝置和加熱溫控裝置;

工件鍍膜前,先在清洗腔室內完成等離子清洗和預加熱處理。

6.根據權利要求1所述的一種用于燃料電池金屬雙極板的臥式磁控濺射系統,其特征在于,所述的轉架(2)包括固定框架,以及分別設置在固定框架兩相對邊框上的兩個轉動圓盤,在兩個轉動圓盤之間圍繞其中心軸線均勻分別有多個所述工件架(2-1),其中一個轉動圓盤上還設有行星齒輪機構(2-2),每個工件架(2-1)均與所述行星齒輪機構(2-2)中的一個行星輪連接,并由行星輪帶動自轉;在第一鍍膜腔室(1-1)和第二鍍膜腔室(1-5)內還分別設有用于驅動所述行星齒輪機構(2-2)轉動的轉動動力組件。

7.根據權利要求6所述的一種用于燃料電池金屬雙極板的臥式磁控濺射系統,其特征在于,所述的傳動機構包括傳送導軌、運動滾輪(2-5)、傳動齒條(2-4)、主動輪(2-7)和轉架(2)運動電機,所述的傳送導軌依次穿過所述的三個腔室,所述的運動滾輪(2-5)和傳動齒輪設置在所述固定框架上,其中,運動滾輪(2-5)與傳送導軌配合,并帶動轉架(2)沿傳送導軌在所述腔室內移動,所述的主動輪(2-7)與傳動齒條(2-4)嚙合,并由直線運動電機驅動直線運動。

8.采用如權利要求1~7任一所述的臥式磁控濺射系統的鍍膜工藝,其特征在于,包括以下步驟:

(1)將安裝有待處理工件的轉架(2)進行鍍膜前處理,再送入第一鍍膜腔室(1-1),對第一鍍膜腔室(1-1)抽真空至真空度8×10-6~1×10-4torr,在第一鍍膜腔室(1-1)內完成膜層底層和過渡層的鍍制;

(2)同時,對過渡腔室(1-3)和第二鍍膜腔室(1-5)抽真空至8×10-6~1×10-4torr,打開插板閥(1-4),將轉架(2)移入第二鍍膜腔室(1-5),關閉插板閥(1-4),清洗第一鍍膜腔室(1-1)和進行第二鍍膜腔室(1-5)的鍍制膜層外層;

(3)待第二鍍膜室(1-5)鍍膜工藝完成,將鍍制完成的產品取出,即完成整個鍍膜。

9.根據權利要求8所述的臥式磁控濺射系統的鍍膜工藝,其特征在于,步驟(1)中第一鍍膜腔室(1-1)鍍制底層膜層和過渡層時,陰極/磁控濺射靶的功率密度為2~10W/cm2,偏壓為-50~-300V。

10.根據權利要求8所述的臥式磁控濺射系統的鍍膜工藝,其特征在于,步驟(2)中第一鍍膜腔室(1-1)清洗時,陰極/磁控濺射靶全部開至5~10W/cm2,洗靶時間為600~2100秒;

第二鍍膜腔室(1-5)鍍制的膜層外層為純金屬或非晶碳層,其陰極/磁控濺射靶的功率密度為2~10W/cm2,偏壓為30~200V,鍍層時間為60~200min。

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