一种抗氧化型真空镀膜装置的制作方法

本实用新型涉及一种抗氧化型真空镀膜装置，属于电容器技术领域。

背景技术：

能源短缺和环境恶化已经成为威胁人类生存的全球化问题，发展新能源是实现人类可持续发展的必经之路，中国应该加快开发利用新能源的步伐，大力发展新能源，逐步实现从常规能源向清洁能源转变。

用新能源逐步取代传统能源进行发电将是今后电力工业发展的趋势，新能源发电主要包括太阳能发电、风力发电、生物质能发电、地热发电、潮汐发电等方面。

城市轨道交通是指具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点的交通方式，包括地铁、轻轨、磁悬浮、快轨、有轨电车、新交通系统等。因此，在城市轨道交通技术领域中综合利用新能源也成为未来城市轨道交通的发展需求。

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。

无论是新能源发电、新能源汽车还是城市轨道交通等领域，最终都是要电力设备来驱动、转换或实现，在电力设备中，电容器作为储能元件是其中的重要部件，尤其是在新能源作为非常规能源，在其综合利用过程中，对传统的电力设备尤其是电容器在体积、耐压、耐温、耐电流冲击、可靠性、使用时间上有很高的要求，目前国际上以金属化薄膜电容器最符合其要求，这方面最关键性的材料就是金属化薄膜。

镀银型金属化薄膜具有较好的电学性能，常被用于一些特种设备中。目前镀银型金属化薄膜是使用金属银和绝缘薄膜在真空镀膜机中进行真空镀膜制成。但是，由于银丝在蒸发坩埚中熔化、蒸发镀膜过程中易被氧化生成大量的氧化银杂质，在交流高压大电流下工作时，氧化银会导致电容器的容量迅速下降，因此目前在新能源发电、新能源汽车还是城市轨道交通等领域中很少利用镀银型金属化薄膜制成的电容器用作储能元件。再加上，由于真空镀膜机中的环境为负压环境，银蒸气在从蒸发坩埚中流出时易四散逃逸，这使得一部分的银蒸气被浪费，银蒸气的利用率有限，而且四溢的银蒸气易分布不均，使得镀银层易造成分布不均，从而产生疵点，这使得后续的镀银型金属化薄膜易在疵点处发生击穿，对电容器的安全性和使用寿命长造成不良影响。

镀锌型金属化薄膜常用于交流高压大电流的设备中。目前镀锌型金属化薄膜是使用金属锌和绝缘薄膜在真空镀膜机中进行真空镀膜制成。但是，由于锌丝在蒸发坩埚中熔化、蒸发过程中易被氧化生成大量的氧化锌杂质，虽然氧化锌杂质对于交流高压大电流的适应能力不会急剧地下降，但是氧化形成的氧化锌具有蓬松的结构，在后续使用过程中，空气中的氧气易进入到蓬松的氧化锌中进一步氧化金属锌，如果使用不当易导致电容器发生发热甚至击穿的事故，因此目前在新能源发电、新能源汽车还是城市轨道交通等领域中很少利用镀锌型金属化薄膜制成的电容器。再加上，由于真空镀膜机中的环境为负压环境，锌蒸气在从蒸发坩埚中流出时易四散逃逸，这使得一部分的锌蒸气被浪费，锌蒸气的利用率有限，而且四溢的锌蒸气易分布不均，使得镀锌层易造成分布不均，从而产生疵点，这使得后续的镀锌型金属化薄膜更易在疵点处发生击穿，对电容器的安全性和使用寿命长造成不良影响。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供了一种抗氧化型真空镀膜装置，具体技术方案如下：

一种抗氧化型真空镀膜装置，包括卷绕室和镀膜室，所述卷绕室中设置有放卷辊、放膜过渡辊、第一张力调节辊、第一展平辊、冷却辊、压辊、第二张力调节辊、导辊、第二展平辊、牵引辊和收券辊，所述镀膜室中设置有送丝机构，所述镀膜室中还设置有熔融坩埚、排液管、工位转盘、步进电机、底板，所述排液管的尾端与熔融坩埚连通，排液管上还设置有排液阀；所述工位转盘设置在底板的上方，所述工位转盘与底板转动连接，所述工位转盘由步进电机驱动；所述工位转盘的上方设置有一对相互对称的离心转盘，离心转盘与工位转盘转动连接，离心转盘的一侧设置有高速电机，离心转盘由高速电机驱动；所述离心转盘的上方固设有蒸发坩埚，蒸发坩埚包括圆台形上蒸发室和倒圆台形下蒸发室，上蒸发室顶部的直径小于上蒸发室底部的直径，下蒸发室顶部直径大于下蒸发室底部直径，上蒸发室的底部与下蒸发室的顶部连通，所述上蒸发室的顶部固设有缓冲喷管，缓冲喷管与上蒸发室连通；所述上蒸发室的内锥角为α，α为钝角；所述下蒸发室的内锥角为β，β为锐角；所述下蒸发室的中央设置有立柱，立柱的下端与下蒸发室的底部固定连接，所述蒸发坩埚的内部还设置有挡锥，挡锥包括圆锥形上椎体和倒圆台形下椎体，所述上椎体底面的直径等于下椎体顶面的直径，下椎体顶面的直径大于下椎体底面的直径，下椎体的底面与立柱的上端面固定连接；所述上椎体设置在上蒸发室中，上椎体的锥角为γ，γ=α；所述下椎体设置在下蒸发室中，下椎体的锥角为45°。

作为上述技术方案的改进，所述上蒸发室的内锥角为α，100°≤α≤135°；所述下蒸发室的内锥角为β，5°≤β≤30°。

作为上述技术方案的改进，所述底板与工位转盘之间设置有制动装置，制动装置包括磁性芯棒、与芯棒相配合的直管、弹簧、电磁铁，所述磁性芯棒的下端设置在直管的内部，弹簧设置在直管的内部且弹簧设置在磁性芯棒的下方，弹簧的上端与磁性芯棒的下端固定连接，所述电磁铁的上端与直管的下端固定连接，电磁铁的下端与底板固定连接，所述弹簧的下端与电磁铁的上端固定连接；所述工位转盘上设置有一对与磁性芯棒相适配的定位孔，两个定位孔以工位转盘的中心为对称中心呈中心对称分布。

作为上述技术方案的改进，所述芯棒与直管之间的配合为间隙配合。

作为上述技术方案的改进，所述上椎体和下椎体为一体结构。

本实用新型所述抗氧化型真空镀膜装置适用于镀锌型金属化薄膜、镀银型金属化薄膜的真空镀膜作业，通过对现有蒸发坩埚的结构进行优化设计，利用离心力配合挡锥降低从蒸发坩埚中喷出的锌或银金属蒸气中氧化物颗粒的含量，同时也能够避免蒸发坩埚中喷出的锌或银金属蒸气四处逃逸，蒸发坩埚中喷出的锌或银蒸气集中成束，方向性好，可控性高，锌或银蒸气利用率高，蒸镀形成的金属镀层结构致密、成分均匀。使用该抗氧化型真空镀膜装置制成的成品质量高，次品率低，在后续使用过程中不易发生击穿，安全性高，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型所述抗氧化型真空镀膜装置结构示意图；

图2为本实用新型所述蒸发坩埚结构示意图；

图3为本实用新型所述上蒸发室和下蒸发室结构示意图；

图4为本实用新型所述挡锥结构示意图；

图5为本实用新型所述工位转盘结构示意图；

图6为本实用新型所述制动装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1~4所示，所述抗氧化型真空镀膜装置，包括卷绕室1和镀膜室2，所述卷绕室1中设置有放卷辊11、放膜过渡辊12、第一张力调节辊13、第一展平辊14、冷却辊15、压辊16、第二张力调节辊17、导辊18、第二展平辊19、牵引辊110和收券辊111，所述镀膜室2中设置有送丝机构21，所述镀膜室2中还设置有熔融坩埚3、排液管31、工位转盘4、步进电机5、底板6，所述排液管31的尾端与熔融坩埚3连通，排液管31上还设置有排液阀32；所述工位转盘4设置在底板6的上方，所述工位转盘4与底板6转动连接，所述工位转盘4由步进电机5驱动；所述工位转盘4的上方设置有一对相互对称的离心转盘8，离心转盘8与工位转盘4转动连接，离心转盘8的一侧设置有高速电机81，离心转盘8由高速电机81驱动；所述离心转盘8的上方固设有蒸发坩埚7，蒸发坩埚7包括圆台形上蒸发室71和倒圆台形下蒸发室72，上蒸发室71顶部的直径小于上蒸发室71底部的直径，下蒸发室72顶部直径大于下蒸发室72底部直径，上蒸发室71的底部与下蒸发室72的顶部连通，所述上蒸发室71的顶部固设有缓冲喷管711，缓冲喷管711与上蒸发室71连通；所述上蒸发室71的内锥角为α，100°≤α≤135°；所述下蒸发室72的内锥角为β，5°≤β≤30°；所述下蒸发室72的中央设置有立柱74，立柱74的下端与下蒸发室72的底部固定连接，所述蒸发坩埚7的内部还设置有挡锥73，挡锥73包括圆锥形上椎体731和倒圆台形下椎体732，所述上椎体731底面的直径等于下椎体732顶面的直径，下椎体732顶面的直径大于下椎体732底面的直径，下椎体732的底面与立柱74的上端面固定连接；所述上椎体731设置在上蒸发室71中，上椎体731的锥角为γ，γ=α；所述下椎体732设置在下蒸发室72中，下椎体732的锥角为45°。

放卷辊11中放出原料膜，原料膜可选聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜依次经过放膜过渡辊12、第一张力调节辊13、第一展平辊14后在冷却辊15上蒸镀冷却成金属化薄膜，金属化薄膜依次经过压辊16、第二张力调节辊17、导辊18、第二展平辊19、牵引辊110后在收券辊111处收卷；送丝机构21将金属丝（如锌丝、银丝）源源不断的送入熔融坩埚3中先被熔化成金属液，然后打开排液阀32，金属液从排液管31的首端流出在重力的作用下流向第一个蒸发坩埚7中的蒸发口711，蒸发坩埚7对金属液持续加热使其产生金属蒸气。与此同时，在步进电机5的驱动下，工位转盘4旋转180°，此时第一个蒸发坩埚7中的蒸发口711正位于冷却辊15的正下方，第二个蒸发坩埚7中的蒸发口711正位于排液管31首端的正下方，第二个蒸发坩埚7中开始被输入金属液；立即启动高速电机81，高速电机81带动离心转盘8高速旋转，离心转盘8同时也带动第一个蒸发坩埚7进行高速旋转，第一个蒸发坩埚7高速旋转产生离心力，由于金属液中含有微量的氧化物颗粒，如锌液中含有微量的氧化锌颗粒，银液中含有微量的氧化银颗粒，而氧化银的密度显著小于金属银的密度，氧化锌的密度显著小于金属锌的密度，因此在离心力的作用下，使得金属液与氧化物颗粒明显分区且大量的氧化物颗粒被聚集在下蒸发室72的中央处，也就是立柱74附近。由于下蒸发室72为倒圆台形，越靠近下蒸发室72的上壁开口越大，有利于金属蒸发，而下蒸发室72中金属液表面在蒸发过程中易被氧化，因此在挡锥73的阻挡下，大量的氧化物颗粒被阻挡在挡锥73的下方，避免大量的氧化物颗粒夹杂在金属蒸气中从缓冲喷管711中喷出。由于上蒸发室71的存在，使得金属蒸气能进一步被集中、约束，由于γ=α，上椎体731与上蒸发室71之间的间隙分布均匀、平稳，使得金属蒸气向外喷出时的阻力达到最低，即使后续有部分冷却的金属颗粒从缓冲喷管711中落到上蒸发室71中，上椎体731的存在使得金属颗粒易被到下蒸发室72中再次被熔化，上椎体731上不易残留金属液或金属颗粒。下椎体732不但能够阻挡氧化物颗粒随着金属蒸气进入到上蒸发室71中，即使有部分金属蒸气在下椎体732的表面冷凝成金属液，由于下椎体732的锥角为45°，使得下椎体732表面的金属液能够迅速流下到金属液面再被重新熔化，下椎体732的特殊结构使得其表面不易附着大量的金属液。在离心力的束缚下，从上蒸发室71中聚集的金属蒸气在缓冲喷管711中进一步缓冲，随着金属蒸气越积越多，缓冲喷管711中金属蒸气的气压越来越高，当金属蒸气受到的气压力大于离心力时，被集中束缚的金属蒸气能够从缓冲喷管711处喷出，该部分金属蒸气中氧化物颗粒被离心力配合挡锥73净化，从缓冲喷管711处喷出的金属蒸气中氧化物含量非常低，喷出的金属蒸气方向性好，最后喷在聚丙烯薄膜上的金属蒸气冷却形成金属镀层结构致密、成分均匀，避免金属蒸气散失导致次品金属化薄膜产生。

在第一个蒸发坩埚7中产生的金属蒸气被镀在聚丙烯薄膜上，冷却辊15能将正在镀膜的聚丙烯薄膜上的热量迅速散发，避免持续高温使得聚丙烯薄膜发生变形；当第一个蒸发坩埚7中的金属液快消耗完时，步进电机5再次动作，在步进电机5的驱动下，工位转盘4再次旋转180°，此时第一个蒸发坩埚7中的缓冲喷管711立即回到排液管31首端的正下方，然后装满金属液的第二个蒸发坩埚7则在冷却辊15的正下方，第二个蒸发坩埚7开始蒸镀作业，以此循环，保证真空镀膜作业能够连续不停；由于，排液管31的首端与蒸发坩埚7不接触，利用重力进料，因此不影响旋转的蒸发坩埚7完成金属液进料作业。

其中，所述上椎体731和下椎体732是使用紫铜铸造、加工一体成型，上椎体731和下椎体732为一个整体；同时，立柱74也由紫铜制成，紫铜导热效率非常高，且紫铜的熔沸点均高于锌、银，因此由紫铜制成的挡锥73和立柱74能够及时传递热量，避免热量传递滞后导致影响后续蒸镀。

进一步地，为了能够更好的制动工位转盘4，避免离心转盘8产生的反作用力影响工位转盘4与步进电机5之间的稳定性，如图5~6所示：所述底板6与工位转盘4之间设置有制动装置9，制动装置9包括磁性芯棒91、与芯棒91相配合的直管92、弹簧93、电磁铁94，所述磁性芯棒91的下端设置在直管92的内部，弹簧93设置在直管92的内部且弹簧93设置在磁性芯棒91的下方，弹簧93的上端与磁性芯棒91的下端固定连接，所述电磁铁94的上端与直管92的下端固定连接，电磁铁94的下端与底板6固定连接，所述弹簧93的下端与电磁铁94的上端固定连接；所述工位转盘4上设置有一对与磁性芯棒91相适配的定位孔41，两个定位孔41以工位转盘4的中心为对称中心呈中心对称分布。

磁性芯棒91可使用廉价的金属铁制成，磁性芯棒91具有磁性，磁性芯棒91能够被通电的电磁铁94吸附；当需要制动工位转盘4时，电磁铁94断电，磁性芯棒91不被断电的电磁铁94吸附，在弹簧93的作用下，磁性芯棒91被弹簧93顶出使得磁性芯棒91的上端正好插进第一个定位孔41，磁性芯棒91作为销钉使得工位转盘4被刹住、制动。当工位转盘4需要旋转180°时，电磁铁94通电，磁性芯棒91被通电的电磁铁94吸附，弹簧93被压缩，磁性芯棒91被弹簧93带动使得磁性芯棒91的上端从第一个定位孔41中抽出；然后工位转盘4进行旋转180°作业，旋转作业完毕后，电磁铁94再次断电，磁性芯棒91不再被断电的电磁铁94吸附，在弹簧93的作用下，磁性芯棒91被弹簧93顶出使得磁性芯棒91的上端正好插进第二个定位孔41，磁性芯棒91作为销钉使得工位转盘4再次被刹住、制动。

由于两个定位孔41以工位转盘4的中心为对称中心呈中心对称分布，使得当工位转盘4旋转180°时，定位孔41刚好能够跟磁性芯棒91配合。进一步地，所述弹簧93由铬镍不锈钢制成，铬镍不锈钢不具磁性同时具有优良的形变性能，因此当通电的电磁铁94吸附磁性芯棒91时，弹簧93不被通电的电磁铁94吸附，避免弹簧93干扰磁性芯棒91进行后续动作。

进一步地，所述芯棒91与直管92之间的配合为间隙配合；这能够在保证磁性芯棒91动作精度的同时，使得磁性芯棒91的动作阻力达到最小。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。