[實用新型]寬幅連續磁控濺射鍍膜輥正反螺旋流冷卻結構

無效

• 申請號: 200820117972.9
• 申請日: 2008-06-02
• 公開（公告）號: CN201241182Y
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: 趙慨;馮煜東;王藝;王志民
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/56
• 代理公司: 北京理工大學專利中心
• 代理人: 張利萍

技術領域

本實用新型為寬幅柔性基底連續磁控濺射鍍膜輥中的正反螺旋流恒溫冷卻結構，屬于冷卻裝置領域。

背景技術

空間環境復雜，為了衛星長期安全工作，使用柔性熱控材料是十分必要的。衛星等航天器整星包敷柔性熱控材料，它起到熱控、防靜電等作用，目前所需柔性熱控材料為幅寬1.2m。

采用磁控濺射技術在柔性基底上鍍制膜層形成柔性熱控材料，鍍膜輥為不銹鋼圓柱桶體，隨著鍍膜輥的轉動，帶動柔性基底的移動連續成膜，在鍍膜過程中，基底溫度對柔性熱控材料的性能會產生很大的影響，如果鍍膜輥冷卻方式和效果不好，會造成基底溫度隨鍍膜過程的進行而產生明顯的升高或不均勻，影響大面積成膜的工藝穩定性和性能一致性，甚至造成批次性報廢。

現有的鍍膜輥表面軸向單向流冷卻結構、表面軸向雙向流冷卻結構、表面單向螺旋流冷卻結構，冷卻效果和溫度均勻性不是非常理想。而且，循環冷液在鍍膜輥表面上的流動和排布方式，例如冷液導流管在鍍膜輥圓柱表面是軸向排布還是螺旋排布，冷液流動方向是表面軸向雙向流還是單向流，表面螺旋單向流還是雙向流，對冷卻效果，特別是鍍膜輥表面溫度均勻性有較大的影響。

發明內容

本實用新型的目的是為了解決鍍膜輥冷卻效果和溫度均勻性更好的問題而提供了一種寬幅連續磁控濺射鍍膜輥正反螺旋流冷卻結構。

本實用新型是通過下述技術方案實現的：

本實用新型的寬幅連續磁控濺射鍍膜輥正反螺旋流冷卻結構包括：

外不銹鋼薄層、冷液進出正反雙螺旋槽不銹鋼內襯、冷卻液導流管、鍍膜輥兩端端面、旋轉軸和螺旋槽。

鍍膜輥為不銹鋼圓柱桶體。

外不銹鋼薄層為圓柱筒體，冷液進出正反雙螺旋流槽不銹鋼內襯為圓柱筒體，它緊貼在外不銹鋼薄層下，雙螺旋槽每個槽寬與槽深之比為3比2，雙槽之間的間距與槽深一致，冷卻液導流管鑲嵌在不銹鋼內襯的雙螺旋槽內，通過鍍膜輥兩端端面將外不銹鋼薄層和不銹鋼內襯支撐在鍍膜輥旋轉軸上，循環冷液導流管進出口在鍍膜輥同一側端面，進出冷液兩管在不銹鋼內襯中并排緊靠組成雙管按照表面雙螺旋方式繞制。

工作時，鍍膜輥冷卻液在外不銹鋼薄層下的導流管內循環流動，同時制冷系統按照設定的溫度和流量向鍍膜輥提供恒溫冷液，磁控濺射卷繞鍍膜時大量余熱將依賴鍍膜輥中恒溫冷卻液帶走，濺射余熱依次通過基底材料、鍍膜輥表面不銹鋼薄層，被循環冷液吸收帶走。鍍膜輥冷卻表面軸向溫差小于1℃，0.16MPa的進出口壓差滿足工作要求，冷液流量要求為4m³。

有益效果：與表面軸向單向流冷卻結構、表面軸向雙向流冷卻結構、表面單向螺旋流冷卻結構相比，正反雙螺旋流結構的冷卻效果和溫度均勻性更好，循環冷液進出口壓差也容易實現。

附圖說明

圖1為鍍膜輥表面正反螺旋流結構。

圖2為鍍膜輥軸向剖面雙螺旋槽結構。

其中：1-外不銹鋼薄層、2-冷液進出正反雙螺旋流槽不銹鋼內襯、3-鍍膜輥兩端端面、4-旋轉軸、5-冷卻液導流管、6-螺旋槽。

具體實施方式

下面結合附圖1和實施例對本實用新型作詳細說明。

恒溫冷卻液在正反螺旋槽6內的冷卻液導流管5中流動，正反螺旋流槽分布在冷液進出正反雙螺旋流槽不銹鋼內襯2中，冷液進出正反雙螺旋流槽不銹鋼內襯2在鍍膜輥表面外不銹鋼薄層1下，冷卻液導流管5進出口在鍍膜輥兩端端面3同一側，冷卻液導流管5雙管按照表面雙螺旋方式繞制。制冷系統按照設定的溫度和流量向需要冷卻的鍍膜輥提供恒溫冷液。

磁控濺射卷繞鍍膜時大量余熱將依賴鍍膜輥中恒溫冷卻液帶走，濺射余熱依次通過基底材料、鍍膜輥表面外不銹鋼薄層1，被循環冷液吸收帶走。循環冷液在不銹鋼鍍膜輥上的流動排布方式對冷卻效果，特別是冷卻輥表面溫度均勻性有較大的影響。

正反螺旋流結構需要較大的循環冷液壓力，但溫度均勻性與其它循環冷卻結構冷卻效果相比性能最好。冷卻鍍膜輥表面軸向溫差小于1℃，0.16MPa的進出口壓差可以滿足工作要求，冷液流量要求為4m³。

例1：在25μm厚，1.2m幅寬聚酰亞胺基底上，采用鍍膜輥表面正反螺旋流冷卻結構，溫度設定為10℃，應用磁控濺射方法，一面鍍ITO透明導電膜，另一面鍍Al膜，鍍制50m長度產品，測試ITO透明導電膜表面電阻率和Al膜面太陽吸收率和半球發射率，結果如表1、表2所示：

表1?鍍膜輥溫度設定為10℃下表面電阻率測試結果

表2?鍍膜輥溫度設定為10℃下太陽吸收率和半球發射率測試結果

通過鍍膜輥冷卻方式和冷卻工藝研究，解決了在批量生產中因為鍍膜輥過熱而造成批次性報廢或連續鍍膜過程薄膜性能的差異的問題，ITO膜的表面電阻率和Al膜面的太陽吸收率和半球發射率指標在幅寬和長度方向的均勻性非常好，同時在基底冷卻工藝研究中，找到了最佳鍍膜輥冷卻溫度，為制備大批量產品提供了技術保證。