專利名稱：使帶狀海綿聚合物導電化的等離子體沉積裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能使帶狀海綿聚合物導電化的等離子體沉積裝置，采用磁場作用下加速和約束等離子體弧光放電，并在低壓等離子體條件下，使固態(tài)金屬鎳迅速躍變成離子態(tài)鎳。該裝置屬于物理氣相沉積技術中磁場與等離子體相互作用條件下，水冷板的冷卻溫度場與等離子體弧光相互作用條件下的沉積技術。加速向前的離子態(tài)鎳離子流與張力自動平衡并作卷繞運動的帶狀海綿聚合物的線速度相配合，形成向海綿聚合物內部立體絮狀結構滲透沉積的沿厚度均勻分布的全面導電化。這種特殊的滲透沉積應屬于多功能的真空離子沉積技術。
背景技術：
帶狀海綿聚合物上沉積鎳是高能鎳-鎘，鎳-金屬氫電池生產的基本材料。帶狀海綿聚合物鎳的前期工序是帶狀海綿聚合物的導電化處理，國內至少十幾家廠家采用化學鍍和導電膠處理兩種工藝，從技術角度分析均屬于水鍍。化學鍍產品含磷較高，導電膠處理工藝主要問題是產品含碳量過高，使產品質量達不到要求。國外如日本住友、片山，美國Retech，法國Nitech，加拿大Inco等公司普遍采用磁控濺射工藝，質量有保證，但生產成本高，效率低。
經過有關這類材料的導電化處理技術及相鄰技術的國內、外專利檢索，例如國外專利◆US 5798148多孔金屬復合體申請人國籍英國采用化學方法使微小孔聚四氟乙烯金屬化，即其表面具有1μ的Pt膜。
◆US 5846664工藝用多孔金屬結構及加工申請人國籍加拿大采用化學冶金燒結的辦法制造。
◆US 5881353生產多孔體的方法申請人國籍日本如將氧化銅粉末噴灑于三維網絡結構體的泡沫基材，而后加熱燒結此粉末，并揮發(fā)基材后形成。
◆US 5693417真空鍍化合物體及起加工和生產申請人國籍德國采用反應性脈沖20-100KHz磁控濺射沉積，沉積速率至少1nm/s。
國內專利◆CN申請?zhí)? 03214890 泡沫鎳(銅)與鍍制網(氈)生產設備一種泡沫鎳與鎳網(氈)生產設備，屬于電化學領域。
采用電鍍槽方法。
◆CN申請?zhí)? 01243105 化學噴鍍鎳專用裝置◆CN申請?zhí)? 01135296 一種復合導電材料的制備方法涉及一種絕緣物進行導電化處理制備復合導電材料的方法，屬電鍍技術領域。在Ar氣保護下用真空離子濺射法鍍鎳，銅或鉑，溫度170±5℃，離子濺射量2-2.5g/m2；再用現有電鍍技術連續(xù)鍍鎳。
◆CN申請?zhí)? 01114535 泡沫鐵合金材料、泡沫鐵基合金材料及其制備方法選擇非金屬多孔材料作模芯，通過化學鍍銅、鍍鎳或涂敷導電膠或真空磁控濺射或多弧離子鍍，實現模芯導電化。
◆ CN申請?zhí)? 00251939 泡沫鎳磁控濺射卷繞鍍膜機涉及一種上放下收、中間立式隧道式真空室的磁控濺射鍍膜機構。
以上無論是美國US或中國CN專利，列舉的鍍覆屬于同一技術領域，但差別比較大。
實用新型內容本實用新型是一種新型的使帶狀海綿聚合物導電化的等離子體沉積裝置。目的是制備帶狀海綿聚合物導電膜。為了達到均勻、高結合力、高速沉積的設計要求，本實用新型結構如下圖1是等離子體沉積過程在一個橢圓筒狀的真空室中進行。1水冷板。2等離子體加速器型沉積源的陰極。3輔助陽極。4通真空室的抽氣口。5橢圓筒狀真空沉積室。6真空沉積室接地點。7加熱器。
圖2是真空室側視圖。
圖3是真空室俯視圖。
圖4是帶狀海綿聚合物呈卷筒形對稱安置于真空沉積室中央位置，其中8放卷輥，將整卷待加工的帶狀海綿聚合物漸漸放出，經自動平衡張力機構12進入沉積聚合物正面的大輥筒9，由沉積室右側的弧光放電沉積源沉積鎳；經過大輥筒9的運轉，帶狀海綿聚合物又進入自動平衡張力機構12，并將帶狀海綿聚合物的反面繞入另一個大輥筒11，分布于另一側，再由沉積室左側的弧光放電沉積源，將鎳沉積于帶狀海綿聚合物的反面；經過大輥筒11的運轉，帶狀海綿聚合物再次經過12自動平衡張力機構，由收卷輥10漸漸卷入，成為沉積后的成品。
為了增加弧光放電沉積源的弧光與周圍空間的溫度梯度，在各排沉積源之間安置水冷卻板，見圖5。
圖5中2.等離子體加速器型沉積源，13.冷卻水管系統(tǒng)，1.水冷背板。
本實用新型具有獨特的新穎性和創(chuàng)造性，是一種具有良好實踐的實用新型設備。
本實用新型是等離子體加速器型的等離子體弧光放電沉積鎳為條件，即加速器型沉積源的永久磁場和離子電流、電子電流相互作用產生的電磁力，使離子態(tài)鎳在電磁力作用下加速向作卷繞運動的帶狀海綿聚合物沉積。這種技術與典型的電弧離子鍍的背景技術有相同的部分，但本實用新型又有了實質性特點和進步。
本實用新型又有了實質性特點和進步表現在以下諸點1)離子鎳的加速定向沉積。采用等離子體加速器型沉積源的電磁力，而不是傳統(tǒng)離子鍍在被鍍件加負偏置電壓。
2)加速器型沉積源的鎳塊作陰極。但在其附近設計新的輔助陽極，而不是傳統(tǒng)的離子鍍用真空室壁作陽極。
3)本實用新型且具有以下實質性特點和進步a)本實用新型弧光放電的弧斑產生高溫，明顯大于磁控濺射的溫度，使鎳離子輸送的離子數量和速率明顯增大，所以有了顯著進步。
b)由于等離子體電磁力加速作用，使離子鎳沉積于聚合物更為牢固，結合力提高。
4)本實用新型具有實質性特點和進步a)兩卷繞大直徑輥筒，設有水冷系統(tǒng)冷卻，以保證帶狀海綿聚合物在沉積過程中保持低溫，從而使離子鎳迅速沉積冷凝于聚合物上，晶相致密。
b)帶狀海綿聚合物卷繞機構配有自動張力平衡機構，以使沉積沿長度方向均勻。


附圖的名稱如下圖1TGN-24JR型，即鈦金新系列-24卷繞型多功能等離子體沉積裝置示意圖圖2等離子體沉積裝置真空室側視圖圖3等離子體沉積裝置真空室俯視圖圖4帶狀海綿聚合物卷繞機構圖5各排沉積源之間設置的冷卻板圖中1.水冷板，2.等離子體加速器型沉積源的陰極，3.輔助陽極，4.通真空室的抽氣口，5.橢圓筒狀真空沉積室，6.真空沉積室接地點，7.加熱器，8.放卷輥，9.正繞大輥筒，10.收卷輥，11.反繞大輥筒，12.自動平衡張力結構，13.冷卻水管系統(tǒng).
具體實施方式
本實用新型的等離子體沉積裝置，已經作為我公司新型的TGN-24JR型，即鈦金新系列-24卷繞型多功能等離子體沉積裝置問世，其中兩臺已在本公司客戶的生產車間，每天為客戶將帶狀海綿聚合物實施導電化處理，效果良好。沿聚合物厚度，進入立體網絡狀空間沉積的鎳，細膩且均勻。
權利要求1.一種使帶狀海綿聚合物導電化的等離子體沉積裝置，其特征是在橢圓筒狀真空室周壁上，分別安裝多個鎳陰極，每個鎳陰極周圍，設置的輔助陽極與陰極有一間隙，以便在陰極和輔助陽極之間引燃電弧，在鎳陰極對面真空室中央位置上，設置使帶狀海綿聚合物作卷繞運動的卷繞裝置，以使由電弧蒸發(fā)的鎳離子，沉積于帶狀海綿聚合物上。
2.根據權利要求1所述的使帶狀海綿聚合物導電化的等離子體沉積裝置，其特征是整個沉積過程在一個橢圓筒狀真空室中進行，其橢圓截面長軸為2000-5000mm范圍，短軸為1000-3000mm范圍。
3.根據權利要求1所述的使帶狀海綿聚合物導電化的等離子體沉積裝置，其特征是帶狀海綿聚合物卷繞裝置設有自動調整張力的機構。
4.根據權利要求1所述的使帶狀海綿聚合物導電化的等離子體沉積裝置，其特征是設有兩個大直徑卷繞輥，以相反方向旋轉，兩個輥上均設置有水冷裝置，另有兩個小直徑輥，分別為帶狀海綿聚合物的放輥和收輥。
5.根據權利要求1所述的使帶狀海綿聚合物導電化的等離子體沉積裝置，其特征是分布于真空室橢圓筒截面長直徑兩端附近筒壁上，各有8個或8個以上的等離子體加速器型弧光放電沉積源，這些源周圍，設置有水冷背板。
專利摘要本實用新型涉及能使帶狀海綿聚合物導電化的等離子體沉積裝置，在橢圓筒體的真空室長軸兩側壁，安置數量相等的等離子體加速器型弧光放電等離子體沉積源。在中央位置安裝具有收、放輥和沉積用水冷的兩個大輥，通過自動平衡張力機構使卷繞其上的帶狀海綿聚合物走速平穩(wěn)，張力調節(jié)適中，并使帶狀海綿雙面沉積鎳，從而實現導電化。
文檔編號C23C14/20GK2756642SQ20042006660
公開日2006年2月8日 申請日期2004年6月8日 優(yōu)先權日2004年6月8日
發(fā)明者王殿儒, 程云立, 徐鍵, 李桂芹, 付長文, 金佑民 申請人:北京長城鈦金公司