一种在粉体上真空沉积纳米抗菌元素的装置的制作方法

本实用新型涉及一种在粉体上真空沉积纳米抗菌元素的装置。

背景技术：

不锈钢含有抗菌的ag、cu、zn等元素，使之赋予抗菌的功能。近代大量研表明纳米ag颗粒有广谱的杀菌能力，对650多种细菌和病毒均有强大杀伤力，还能杀超级细菌，而且没有耐药性，解决了抗生素只能杀死少数类别细菌的缺点。研究的共同观点表示颗粒径小是重要关键，大多数研究认同选用10—20nm粒径、具有纳米级银、铜颗粒的抗菌不锈钢是更理想的抗菌材料。

抗菌不锈钢的制造方法分类

(1)表面涂层抗菌不锈钢；

(2)复合抗菌不锈钢；

(3)表面改性抗菌不锈钢；

(4)合金型抗菌不锈钢；

(5)粉末冶金抗菌不锈钢。

其中粉末冶金抗菌不锈钢指在不锈钢粉末中加入ag、cu等抗菌金属元素粉末然后混合、压型、烧结制成抗菌不锈钢粉末冶金制品。粉末冶金抗菌不锈钢制备工艺简易，规模可大可小，且可以直接生产出市场需求制品，是很有前途的制备方法。

现有技术的粉末冶金法多采用把ag、cu等抗菌金属元素粉末加入不锈钢粉中机械混合制粉。由于现在所用ag、cu粉末都是普通尺寸粉末(微米级)，要制取纳米ag、cu粉末工艺较困难，成本也高。现在纳米银抗菌制品多属溶剂状态或通过溶剂浸泡制备。采用粉末冶金法制备更高效杀菌的制品，首先要解决以工艺简单且成本低的方法制备纳米级抗菌金属元素如ag、cu的粉体，这对提高粉末冶金抗菌不锈钢的质量至关重要，也是当务之急。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种在粉体上真空沉积纳米抗菌元素的装置，其可以工艺简单且成本低的方法来制备含纳米级抗菌金属元素如ag、cu的粉体。

解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种在粉体上真空沉积纳米抗菌元素的装置，其特征是包括：

一真空腔室，设有抽真空管道；

一轴线水平且带有驱动机构的滚筒，设在所述真空腔室内，滚筒一端封闭一端开口，内盛需要沉积纳米抗菌元素的粉体，滚筒连接负偏压；

一对设有抗菌材料靶材的磁控溅射靶和/或阴极电弧源，沿滚筒中轴方向水平平行排列中间留有空间地伸进所述的滚筒中间，朝着不停翻动落下的粉体沉积纳米抗菌元素，产生沉积有纳米抗菌元素的粉体。

所述的磁控溅射靶和/或阴极电弧源的靶材为银、铜或其他抗菌元素和物质。

更具体地，所述的真空腔室2为一支撑在机架上的轴线水平的大圆管，大圆管的后侧壁开有抽真空管道9，在机架上设有两平行于圆管轴线的轨道4、轨道4两端各设有移动支架8，移动支架8上固定有对应可封闭圆管两端口的左右真空舱侧盖板3；所述滚筒1的封闭端的外侧固定设有滚筒轴，滚筒轴穿过并支承在左真空舱侧盖板3的中间孔后连接可编程旋转机构5，滚筒连接偏压电源负极，滚筒与真空舱壁绝缘；所述的对应的磁控溅射靶7和/或阴极电弧源6的一端固定在所述右真空舱侧盖板3上并伸进真空舱室内侧。

所述的pvd沉积方法包括真空阴极电弧沉积、磁控溅射沉积、离子溅射沉积或真空蒸发镀，可采用单一技术或多种技术组合。

所述的在粉体上沉积的抗菌纳米物料不限于银、铜，还包括氧化锌、氧化钛等各种广谱抗菌元素和物料。

本实用新型不限于在不锈钢粉体沉积上抗菌纳米物料、制备抗菌不锈钢粉末，可以拓展应用到其他金属粉体和非金属粉体、陶瓷粉体、塑料粉体、各种制品填充剂粉体、甚至生物体粉末等各种类型粉体上，制成为纳米抗菌粉体材料。

有益效果：本实用新型不直接制备ag、cu纳米粉末，而是用离子镀等的方法在不锈钢粉体上沉积上纳米银和/或纳米铜的不连续的镀层或颗粒，即让不锈钢粉末上附有纳米银和/或纳米铜，用这种复合粉体制作粉末冶金抗菌不锈钢制品，取代直接用难以获得的纳米ag、cu粉末与不锈钢粉末混合制粉来制造粉末冶金抗菌不锈钢制品。

本实用新型是一种简易的、低成本的、可批量制备多类型纳米抗菌粉体的生产设备，适于推广应用。

附图说明

图1为真空沉积设备外形示意图；

图2为真空沉积设备剖开内部结构示意图。

附图另部件名称

1-滚筒料仓，2-真空舱外圆壁，3-左右真空舱侧盖板，4-移动导轨，5-可编程旋转机构，6-柱状阴极电弧源，7-平面磁控溅射靶，8-侧炉盖移动支架，9-真空抽气管道，10-粉体。

具体实施方式

按实例附图说明沉积设备结构

图2是真空沉积设备剖开内部示意图。

本实用新型的在粉体上真空沉积纳米抗菌元素的装置实施例，包括：一真空腔室2，设有抽真空管道9；一轴线水平且带有驱动机构5的旋转滚筒1，设在真空腔室2内，滚筒1的一端封闭一端开口，内盛需要沉积纳米抗菌元素的粉体10；还有沉积源：对应的磁控溅射靶7和阴极电弧源6的靶材，两者沿滚筒中轴方向水平平行排列且中间留有空间地固定伸入在滚筒1中间。

当滚筒转动，磁控溅射靶7和阴极电弧源6接通电源工作时，不停翻动落下的粉体就会被溅射或蒸发沉积上纳米抗菌元素，产生沉积有纳米抗菌元素的粉体。

优选地，本实施例的真空腔室2为一支撑在机架上的轴线水平的圆管，圆管的后壁开有抽真空管道9，在机架上设有并行与圆管轴线的轨道4、轨道4两端各设有移动支架8，移动支架8上固定有对应可封闭圆管两端口的左右真空舱侧盖板3；所述滚筒1的封闭端的外侧固定设有滚筒轴，滚筒轴穿过并支承在左真空舱侧盖板3的中间孔后连接可编程旋转机构5；所述的对应的磁控溅射靶7和/或阴极电弧源6的靶材一端固定在所述右真空舱侧盖板3上并伸进真空舱的内侧。

所述的pvd沉积方法包括真空阴极电弧沉积、磁控溅射沉积、离子溅射沉积或真空蒸发镀，可采用单一技术或多种技术组合。

所述的在粉体上沉积的抗菌纳米物料不限于银、铜，还包括氧化锌、氧化钛等各种广谱抗菌元素和物料。

沉积设备由真空舱室、旋转滚筒和沉积源三部分组成。

真空舱外壁为卧式圆筒状2，其后侧开抽气口，连接真空抽气管道9，外接抽气机组。真空舱2外圆壁的左右两侧分别为左右真空舱侧盖板3，它们由侧炉盖板支架8支承着，支架下端有移动滚轮，可沿移动导轨4左右移动。当左右真空舱侧盖板3移向2真空舱外壁合拢时，实现真空舱体真空密封。

滚筒1是卧式圆筒状或多角形状，有左侧封闭盖板，而右侧端盖板中心处为圆形开口，用于投入和取出粉体10，该圆形开口也相当留出一个窗口，让在右侧的阴极电弧源和磁控溅射源伸入滚筒料仑1内。左侧封盖板中央处固连可编程旋转机构5的转轴，由可编程旋转机构驱动使滚筒料仓1旋转。

沉积源组件(本实例中)包括一支柱状阴极电弧源6和一支平面磁控溅射靶7。它们分别安装在真空舱右侧盖板上，位于真空舱体中轴线对称两侧，于舱外接相应电源。当然上述两位置可换装成两支磁控溅射靶，也可换成两支柱状阴极电弧源。平面磁控溅射靶也可换成柱状磁控溅射靶；而靶材则根据纳米抗菌元素设计要求选择相应的靶材。如果选用抗菌介质材料如氧化锌、氧化钛等，则可选用陶瓷型磁控溅射靶并配接陶瓷溅射靶专用电源。

参照附图实例说明真空沉积设备的运行：

推动侧炉盖移动支架8让其滚轮沿移动导轨4分别向左右拉开左右真空舱侧盖板3，在右真空舱侧盖板3的装靶位置上，根据设计要求安装选择指定抗菌元素靶材的平面磁控溅射靶7和阴极电弧源6，并外接相应电源。在左真空舱侧盖板3固连的滚筒料仓1里，把称量好的干燥待镀粉体10装入其中，启动可编程旋转机构5让滚筒料仓1转动起来，观察粉体10的翻滚情况，确认无外溢并翻动顺畅。反向推动侧炉盖移动支架8让其滚轮沿移动导轨4分别从左右合拢，使左右真空舱侧盖板3贴合真空舱2外圆壁左右两侧密封端面。启动外接真空机组通过真空抽气管道9对真空舱抽真空，同时一启动可编程旋转机构5，让粉体10随同滚筒料仓1转动时翻滚。当抽气到达设定本底真空度，按设定镀膜工艺参数，供入氩气达设定工作真空度，启动磁控溅射靶和阴极电弧源，调节到设定靶电压、靶电流，进行抗菌元素靶材沉积。到达设定的沉积时间，关停溅射靶和电弧源。待炉温冷却到设定温度，关可编程旋转机构让滚筒料仓停止转动。停止抽真空，向炉内充气破真空，拉开左真空舱侧盖板，从滚筒料仓内取出镀含有纳米抗菌元素的粉体，完成一个沉积作业周期。

本实用新型的优点

(1)一种简易的用离子镀方法制备含纳米抗菌元素的粉体的设备，造价低、加工方便、使用效果好；

(2)该设备所生产的抗菌粉体的抗菌元素以纳米尺寸颗粒均匀分布，性能优秀；

(3)该设备适用性广：可采用单一或多种pvd沉积方法技术组合，可在粉体上沉积各种抗菌元素、抗菌氧化物及各种广谱抗菌元素和物料；可用于沉积单种纳米抗菌元素，也可同时沉积多种纳米抗菌元素和物料；可以应用在多种金属粉体和非金属粉体、陶瓷粉体、塑料粉体、各种制品填充剂粉体、甚至生物体粉末等各种类型粉体上沉积纳米抗菌元素和物料。