专利名称：真空磁控溅射泡沫金属化机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生产泡沫金属的前序工艺设备，特别是一种往泡沫塑料上涂附镍的真空磁控溅射机。
目前，碱性镍氢电池作为高效、低污染动力电池得到各有关行业的极大重视，尤其对于有效解决环境污染和能源问题的电动车辆，镍氢电池将正在面临极其可观的市场需求前景。而目前生产镍氢电池的主要材料之一——泡沫镍极板的制造工艺落后，质量较差，因而严重的影响了镍氢电池的质量和广泛推广应用。目前，我国现有生产连卷式泡沫镍的方法有二种一是导电胶法，即在聚氨酯泡沫塑料上涂上一层含有碳或其它导电物质的胶，使其具有导电性，然后再进行电沉积镍，再烧结去掉泡沫塑料，制得泡沫镍。由于该方法制备的导电泡沫塑料的导电层电阻大，电沉积时容易脱胶，污梁镀液，泡沫镍产品中残碳或其它元素量较高，影响电池的性能。
二是化学镀法，是将泡沫塑料进行粗化予处理。以改善基体的亲水性和润湿性，粗化后的基体经过敏化——活化，再进行镀镍。其敏化——活化主要是使基体吸附上容易氧化的金属离子，以便将起催化作用的金属还原出来，然后在活化液中反应，使基体上形成一种起催化作用的晶核，该晶核在化学镀液中形成镀镍层，然后再行电沉积加厚。该方法制造成本高，尤其化学镀液中含有稀有金属钯；另外在制取的泡沫镍产品中含有较高的磷、硫等杂质，对电池性能有影响，且降低其物理性质，对电池生产带来很大的不利因素，尤其是该方法排放大量污水，污染环境。
本发明的目的是提供一种能往泡沫塑料上涂附金属粒子的真空磁控溅射机，使用该机可实现往泡沫塑料带上涂附镍。使其具有导电性，以便再进行电沉积，藉以改进上述工艺方法所存在的缺点，以实现生产高质量的泡沫镍极板，提高镍氢电池的质量性能。
本发明是按以下技术方案实现的真空磁控溅射金属涂层的工作原理是卷绕在送料辊上的泡沫塑料带被匀速连续的卷绕到卷料辊上的同时，在真空室中经电离的氩气在电磁场作用下轰击金属靶将金属粒子溅射涂附于泡沫塑料带上，其关键问题是要保证泡沫塑料带从送料辊上向卷料辊上卷绕时的线速度均匀一致，才能实现整个泡沫塑料带均匀的涂附上金属粒子。由于泡沫塑料带在两辊上的卷绕直径呈连续变化状态(送料辊从大到小、卷料辊从小到大)，因此，则需连续的同步改变送、卷料辊的转动角速度，才能实现其泡沫塑料带的移动线速度匀速不变。基于上述问题，本发明设计了如下方案真空磁控溅射泡沫金属化机由真空室、溅射靶、卷、送料辊及变速传动机构组成，在与主电机相连接的主轴上和卷、送料轴上分别装有卷、送料变速轮副，在与调速电机相连接的卷、送料变速丝杠上分别装置卷、送料联动拨叉，卷、送料联动拨叉分别与卷、送料变速轮副相咬合，卷、送料变速轮副通过宽带将卷、送料轴分别与主轴连接成同步变速传动机构，卷、送料辊分别与卷、送料轴相连接。在真空室里的送料辊下方设置平衡监测装置通过电流信号导线与调速电机相连接，平衡监测装置由平衡架和装置其上的导向张紧轮、平衡架齿轮、平衡辊及电位器齿轮、电位器、电流信号导线、支架所组成，平衡架齿轮与电位器齿轮相啮合。其轴绞接在支架上。电位器安装在电位器齿轮上，电位器通过电流信号导线与控制电路、调速电机相连接。
所述的卷、送料变速轮副，其每个轮均由一个与轴固定的固定轮片和一个与轴相对滑动的滑动轮片所组成。
所述的卷、送料联动拨叉是双向的，一端与卷、送料轴上的滑动轮片相咬合，另一端与主轴上的滑动轮片相咬合。
所述的真空室是由上、下真空室和中间溅射工作室组成。卷、送料辊分别置于下、上真空室内，两个溅射靶置于溅射工作室内。
溅射靶的水冷却管上装置有偏心连杆往复机构、在溅射靶里面的磁芯是由半园的磁铁和半园的电木托组成，磁铁与电木托藉燕尾和燕尾槽配合套装在水冷却管上。
本发明结构及工作原理其变速传动机构外置在真空室的外侧。通过联轴节将变速传动机构里的送、卷料轴的动力传递给上、下真空室里的送、卷料辊，送料辊上卷绕着的泡沫塑料带的始端绕经导向张紧轮卷绕在卷料辊上，为使泡沫塑料带在送、卷料辊上同时作线速度匀速运动，主电机的转速通过送料变速轮副及调速电机带动送料联动拨叉使送料轴的转速实现逐渐由低到高，同时，通过卷料变速轮副及调速电机带动卷料联动拨叉使卷料轴的转速实现逐渐由高到低，带动送料辊转速由低到高和卷料辊转速由高到低，这样实现丁泡沫塑料带在送料辊上和卷料辊上的线速度均匀一致。当泡沫塑料带在送、卷料辊上的线速度出现差异时，泡沫塑料带会出现松弛或张紧，这时绕经平衡架上的导向张紧轮会因张紧力的变化而使平衡架倾斜摆动，固定在平衡架上的平衡架齿轮带动电位器齿轮转动，电位器发出电信号，电信号经控制电路处理后通知卷、送料调速电机作转速调整，以使泡沫塑料带在送、卷料辊上的线速度相一致，平衡架恢复平衡状态。联动拨叉从左端运动到右端，泡沫塑料带完成一卷的送、卷料全过程，溅射靶位于泡沫塑料带的两侧，送、卷料辊工作时，溅射靶开始溅射，溅射靶芯磁铁面向泡沫塑料带，同时溅射靶芯不停地往复运动，使溅射靶上的金属管受溅射线均匀轰击，当金属管变薄时，可将其旋转180°使用另一半，这样可提高靶的使用利用率。
本发明采用外置式无级变速传动机构成功地解决了泡沫塑料带在送料与卷料过程中的匀速运动，因而有效地解决丁采用真空磁控溅射工艺往泡沫塑料上涂附金属粒子的技术难题，为改进泡沫镍极板生产工艺提供了优良的工艺设备，采用该发明生产的泡沫镍纯度高，物理性能优良，且生产效率大幅度提高。同时改进的溅射靶结构，增加丁可使磁芯往复运动的偏心连杆机构，克服了普通真空磁控溅射机固定磁芯使靶上金属管表面出现凹凸不平现象，另外靶芯磁铁采用半园式结构，使靶上金属管只有一半做有效定向溅射，用完后旋转180°再用另一半继续工作，大大提高了靶管的利用率。
以下结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的描述。
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是本发明变速传动机构示意图。
图3是图1中所示真空室部分A-A剖示意图。
图4是平衡监测装置示意图。
图5是溅射靶结构示意图。
图6是图5中所示B-B剖示意图。
参照图1、图2，本发明真空磁控溅射泡沫金属化机主要由真空室、溅射靶(10)、送、卷料辊(4)、(5)、变速传动机构(6)组成，真空室由上、下真空室(1)、(2)和溅射工作室(3)组成，(12)为基座，(13)为氩气注入口，在与主电机(7)相连接的主轴(16)上和卷、送料轴(15)、(14)上分别装有卷、送料变速轮副(20)、(19)，在与调速电机(8)、(9)相连接的卷、送料变速丝杠(17)、(18)上分别装置卷、送料联动拨叉(23)、(22)，联动拨叉(23)、(22)分别与卷、送料变速轮副(20)、(19)相咬合，卷、送料变速轮副(20)、(19)通过宽带(21)将卷、送料轴(15)、(14)分别与主轴(16)连接成同步变速传动机构。变速传动机构(6)置于真空室外面的变速箱体(24)中，卷、送料轴(15)、(14)通过联轴节(11)分别与置于真空室里的卷、送料辊(5)、(4)相连接。
如图2所示，卷、送料变速轮副(20)、(19)其每个轮均由一个与轴固定的固定轮片和一个与轴相对滑动的滑动轮片所组成；卷、送料联动拨叉(23)、(22)是双向的，其一端与卷、送料轴(15)、(14)上的滑动轮片相咬合，另一端与主轴(16)上的滑动轮片相咬合。
真空室由上、下真空室(1)、(2)和溅射工作室(3)组成，在溅射工作室(3)中装置有二个溅射靶(10)。
参照图3、图4，在上真空室(1)里的送料辊(4)的下方设置由平衡架(26)和装置其上的导向张紧轮(30)、平衡架齿轮(29)、平衡辊(43)及电位器齿轮(27)、电位器(28)、电流信号导线(31)、支架(图中未标出)所组成的平衡监测装置，平衡架齿轮(29)与电位器齿轮(27)相啮合，其轴纹按在支架上，电位器(28)安装在电位器齿轮(27)上，电位器(28)通过电流信号导线(31)与调速电机(8)、(9)相连接。卷绕在送料辊(4)上的泡沫塑料带(25)绕经导向张紧轮(3)到卷料辊(5)上。
参照图5、图6，在溅射靶(10)的水冷却管(41)上装置有偏心连杆往复机构(38)与电机(37)相连接；靶里的磁芯是由半园的磁铁(34)和半园的电木托(40)组成，磁铁(34)和电木托(40)藉燕尾和燕尾槽配合套装在水冷却管(41)上。(33)为镍管，(36)、(35)为冷却水进、出水口，(39)、(42)为绝缘垫，(32)为真空室箱体。
权利要求
1.一种真空磁控溅射泡沫金属化机，由真空室、溅射靶、卷、送料辊、主电机组成，其特征在于a．在与主电机(7)相连接的主轴(16)上和卷、送料轴(15)、(14)上分别装有卷、送料变速轮副(20)、(19)．在与调速电机(8)、(9)相连接的卷、送料变速丝杠(17)、(18)上分别装置卷、送料联动拨叉(23)、(22)，拨叉(23)、(22)分别与卷、送料变速轮副(20)、(19)相咬合，卷、送料变速轮副(20)、(19)通过宽带(21)将卷、送料轴(15)、(14)分别与主轴(16)连接成同步变速传动机构。b．在真空室(1)里的送料辊(4)下方设置平衡监测装置，通过电流信号导线(31)与调速电机(8)、(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种真空磁控溅射泡沫金属化机，其特征在于所述的卷、送料变速轮副(20)、(19)的每个轮均由一个与轴固定的固定轮片和一个与轴相对滑动的滑动轮片所组成。
3.根据权利要求1、2所述的一种真空磁控溅射泡沫金属化机，其特征在于所述的卷、送料联动拨叉(23)、(22)是双向的，一端与卷、送料轴(15)、(14)上的滑动轮片相咬合，另一端与主轴(16)上的滑动轮片相咬合。
4.根据权利要求1所述的一种真空磁控溅射泡沫金属化机，其特征在于所述的平衡监测装置是由平衡架(26)和装置其上的导向张紧轮(30)、平衡架齿轮(29)、平衡辊(43)及电位器齿轮(27)、电位器(28)、电流信号导线(31)所组成，平衡架齿轮(29)与电位器齿轮(27)相啮合，其轴绞接在支架上，电位器(28)安装在电位器齿轮(27)上，电位器(28)通过电流信号导线(31)与调速电机(8)、(9)相连接。
5.根据权利要求1所述的一种真空磁控溅射泡沫金属化机。其特征在于所述的溅射靶(10)的冷却水管(41)上装置有偏心连杆往复机构(38)。
6.根据权利要求1、5所述的一种真空磁控溅射泡沫金属化机。其特征在于所述的溅射靶(10)里的磁芯是由半园的磁铁(34)和半园的电木托(40)组成，磁铁(34)和电木托(40)藉燕尾和燕尾槽配合套装在水冷却管(41)上。
全文摘要
本发明提供了一种往泡沫塑料上涂附镍的真空磁控溅射机,它是由真空室和置于真空室里的送、卷料辊、溅射靶及变速传动机构组成。泡沫塑料带从送料辊上匀速的卷绕至卷料辊上的过程中被均匀的溅射涂附上镍粒子,为制造泡沫镍完成其前序工艺,采用该机生产的泡沫镍纯度高、物理性能好,是制造镍氢电池的优良极板材料。该机成功的解决了泡沫镍生产的工艺难题。
文档编号C23C14/35GK1299886SQ0011074
公开日2001年6月20日 申请日期2000年8月1日 优先权日2000年8月1日
发明者马国栋 申请人:长春信息技术发展有限责任公司