[发明专利]宽幅连续磁控溅射镀膜辊正反螺旋流冷却结构

说明书

技术领域

本发明为宽幅柔性基底连续磁控溅射镀膜辊中的正反螺旋流恒温冷却结构，属于冷却装置领域。

背景技术

空间环境复杂，为了卫星长期安全工作，使用柔性热控材料是十分必要的。卫星等航天器整星包敷柔性热控材料，它起到热控、防静电等作用，目前所需柔性热控材料为幅宽1.2m。

采用磁控溅射技术在柔性基底上镀制膜层形成柔性热控材料，镀膜辊为不锈钢圆柱桶体，随着镀膜辊的转动，带动柔性基底的移动连续成膜，在镀膜过程中，基底温度对柔性热控材料的性能会产生很大的影响，如果镀膜辊冷却方式和效果不好，会造成基底温度随镀膜过程的进行而产生明显的升高或不均匀，影响大面积成膜的工艺稳定性和性能一致性，甚至造成批次性报废。

现有的镀膜辊表面轴向单向流冷却结构、表面轴向双向流冷却结构、表面单向螺旋流冷却结构，冷却效果和温度均匀性不是非常理想。而且，循环冷液在镀膜辊表面上的流动和排布方式，例如冷液导流管在镀膜辊圆柱表面是轴向排布还是螺旋排布，冷液流动方向是表面轴向双向流还是单向流，表面螺旋单向流还是双向流，对冷却效果，特别是镀膜辊表面温度均匀性有较大的影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决镀膜辊冷却效果和温度均匀性更好的问题而提供了一种宽幅连续磁控溅射镀膜辊正反螺旋流冷却结构。

本发明是通过下述技术方案实现的：

本发明的宽幅连续磁控溅射镀膜辊正反螺旋流冷却结构包括：

外不锈钢薄层、冷液进出正反双螺旋槽不锈钢内衬、冷却液导流管、镀膜辊两端端面、旋转轴和螺旋槽。

镀膜辊为不锈钢圆柱桶体。

外不锈钢薄层为圆柱筒体，冷液进出正反双螺旋流槽不锈钢内衬为圆柱筒体，它紧贴在外不锈钢薄层下，双螺旋槽每个槽宽与槽深之比为3比2，双槽之间的间距与槽深一致，冷却液导流管镶嵌在不锈钢内衬的双螺旋槽内，通过镀膜辊两端端面将外不锈钢薄层和不锈钢内衬支撑在镀膜辊旋转轴上，循环冷液导流管进出口在镀膜辊同一侧端面，进出冷液两管在不锈钢内衬中并排紧靠组成双管按照表面双螺旋方式绕制。

工作时，镀膜辊冷却液在外不锈钢薄层下的导流管内循环流动，同时制冷系统按照设定的温度和流量向镀膜辊提供恒温冷液，磁控溅射卷绕镀膜时大量余热将依赖镀膜辊中恒温冷却液带走，溅射余热依次通过基底材料、镀膜辊表面不锈钢薄层，被循环冷液吸收带走。镀膜辊冷却表面轴向温差小于1℃，0.16MPa的进出口压差满足工作要求，冷液流量要求为4m³。

有益效果：与表面轴向单向流冷却结构、表面轴向双向流冷却结构、表面单向螺旋流冷却结构相比，正反双螺旋流结构的冷却效果和温度均匀性更好，循环冷液进出口压差也容易实现。

附图说明

图1为镀膜辊表面正反螺旋流结构。

图2为镀膜辊轴向剖面双螺旋槽结构。

其中：1-外不锈钢薄层、2-冷液进出正反双螺旋流槽不锈钢内衬、3-镀膜辊两端端面、4-旋转轴、5-冷却液导流管、6-螺旋槽。

具体实施方式

下面结合附图1和实施例对本发明作详细说明。

恒温冷却液在正反螺旋槽6内的冷却液导流管5中流动，正反螺旋流槽分布在冷液进出正反双螺旋流槽不锈钢内衬2中，冷液进出正反双螺旋流槽不锈钢内衬2在镀膜辊表面外不锈钢薄层1下，冷却液导流管5进出口在镀膜辊两端端面3同一侧，冷却液导流管5双管按照表面双螺旋方式绕制。制冷系统按照设定的温度和流量向需要冷却的镀膜辊提供恒温冷液。

磁控溅射卷绕镀膜时大量余热将依赖镀膜辊中恒温冷却液带走，溅射余热依次通过基底材料、镀膜辊表面外不锈钢薄层1，被循环冷液吸收带走。循环冷液在不锈钢镀膜辊上的流动排布方式对冷却效果，特别是冷却辊表面温度均匀性有较大的影响。

正反螺旋流结构需要较大的循环冷液压力，但温度均匀性与其它循环冷却结构冷却效果相比性能最好。冷却镀膜辊表面轴向温差小于1℃，0.16MPa的进出口压差可以满足工作要求，冷液流量要求为4m³。

例1：在25μm厚，1.2m幅宽聚酰亚胺基底上，采用镀膜辊表面正反螺旋流冷却结构，温度设定为10℃，应用磁控溅射方法，一面镀ITO透明导电膜，另一面镀Al膜，镀制50m长度产品，测试ITO透明导电膜表面电阻率和Al膜面太阳吸收率和半球发射率，结果如表1、表2所示：

表1镀膜辊温度设定为10℃下表面电阻率测试结果

表2镀膜辊温度设定为10℃下太阳吸收率和半球发射率测试结果

通过镀膜辊冷却方式和冷却工艺研究，解决了在批量生产中因为镀膜辊过热而造成批次性报废或连续镀膜过程薄膜性能的差异的问题，ITO膜的表面电阻率和Al膜面的太阳吸收率和半球发射率指标在幅宽和长度方向的均匀性非常好，同时在基底冷却工艺研究中，找到了最佳镀膜辊冷却温度，为制备大批量产品提供了技术保证。