[发明专利]一种燃料电池金属双极板高效环形真空镀膜装置

说明书

本发明涉及一种燃料电池金属双极板高效环形真空镀膜装置，包括真空腔室，离子源，靶材，工件架，工件架传输系统，真空系统，隔离系统以及电控系统。上述高效环形磁控溅射装置相比原来的圆形腔体去掉了腔室中心与镀膜无关的区域，增大了镀膜有效利用体积比例，缩短了抽气时间，提高了镀膜效率。其次，采用对靶溅射的方式，基片不自转，保持了靶基距的恒定，有利于镀膜的均匀性。同时缩短了两靶距离，较圆形大腔室可以更好地形成闭合磁场，有利于增强膜基结合力。同时环形腔室可以分成多个分腔室，分腔室内安装一对同种类的靶材，可以在基片表面沉积多层复合涂层。与现有技术相比，本发明镀膜效率高，膜层质量好，良率高，对燃料电池双极板涂层产业化具有重大意义。

技术领域

本发明涉及真空镀膜领域，尤其是涉及一种燃料电池金属双极板高效环形真空镀膜装置。

背景技术

近年来，随着化石燃料趋于告罄，能源日益紧张，新能源的发展迫在眉睫，如核能，风能，太阳能等。而质子交换膜燃料电池(PEMFC)可将化学能转化为电能，避免了卡诺循环带来的能量转化效率低的问题，其能量利用效率高，理论上可达80～90％。此外，其产物为水，无污染，清洁环保，因而成为近年来研究的热点。而燃料电池双极板是燃料电池中很重要的部件，其占据了燃料电池总体积的80％，总质量的70％，总成本的60％，双极板不仅起到通气的作用，还起到支撑电堆和传递电子的作用。以往的双极板材料通常为石墨，但其硬度低，机械加工性能和力学性能差，使其应用受到限制。另一方面，金属双极板由于其良好的力学性能和机械加工性能，成本低，以及高的质量能量密度，使其成为双极板材料的一个优良选择。然而目前的金属双极板，虽其导电性好，但耐腐蚀性差等是限制其应用的一个重要障碍。因此，我们采用双极板表面改性的方式来获得兼具良好导电性和耐腐蚀性的涂层。该涂层可以通过蒸镀、多弧离子镀、磁控溅射、反应溅射等方式来获得。在金属极板产业化中，设计高效，高良率的磁控镀膜设备，提高镀膜的生产效率成为产业化其首要目标。中国专利200910031377.2公布了一种多功能磁控溅射连续镀膜机，包括箱体，工件承载车，工件承载车供电装置，溅射靶，抽真空和通气装置，电气控制装置和总控制器。该专利由多个腔室相互连接，可以溅射多层复合镀层。但其未设置靶材冷却装置和真空控制传感器。中国专利200910135305.2公布了一种连续式镀膜设备的循环输送系统，在进料区前端与出料区后端设置了升降装置以及回送装置，该专利缺点在于传输系统太复杂，而复杂的系统势必带来较大的故障率，无法保证连续镀膜对设备可靠性的要求。中国专利201110149168.5公布了一种同端进出式连续溅射镀膜设备，所述真空腔体由相邻且相通的预抽室和溅射室两个真空室构成，溅射室内装有至少三对相对布置的磁控溅射靶。该设备占地面积和体积小，但其镀层均匀性不能保证。专利201510103282.2公开了一种柔性基材双面连续卷绕磁控溅射镀膜自动生产线，其可实现多卷基材的连续镀制，大大提高了镀膜效率，但是该发明只适合生产柔性基表面涂层溅射镀膜，对燃料电池双金属极板不适用。综上，现有的专利并未提及到燃料电池双极板的产业化带来的对产品高效，高良率的要求。因此，设计一种单炉出产率高，膜层质量好，良率高的真空镀膜设备具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构合理，生产效率高，薄膜质量好的镀膜设备，以满足生产燃料电池表面耐腐蚀导电薄膜的批量化生产需求。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池金属双极板高效环形真空镀膜装置，包括真空腔室，离子源，靶材，工件架，工件架传输系统，真空系统，隔离系统以及电控系统，

所述的真空腔室由多个弧形分腔室串联组成，在地面上铺设不同朝向的轨道，各分腔室底部固定有与轨道配合的导轨，导轨上安装位置传感器，对分腔室位置进行精确控制；

所述的离子源及靶材安装在各分腔室的内壁；

所述的工件架包括沿圆周方向均布的可装夹多个金属极板的挂具；