[發明專利]用于制備燃料電池金屬雙極板非晶碳膜磁控濺射連續線

有效

• 申請號: 201610984083.1
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN107058947B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 彭林法;李驍博;邱殿凱;易培云;來新民
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/35;C23C14/50;C23C14/56
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

本發明涉及一種用于制備燃料電池金屬雙極板非晶碳膜磁控濺射連續線，包括：多腔室系統：包括依次串聯并組成整體的四個腔室：清洗加熱腔室、第一鍍膜腔室、第二鍍膜腔室和后續處理腔室，各個腔室之間相互貫通；工件架：包括至少一個用于固定安置待處理金屬雙極板的金屬雙極板掛具；傳送系統：包括用于將所述工件架依次送入/送出所述腔室的傳送機構；抽氣系統：包括獨立設置在各個腔室的抽氣機構，用于控制各個腔室的真空度；可開閉的隔離閥系統：設置在每相鄰的兩個腔室之間的過渡部分，并與所述腔室密封配合。與現有技術相比，本發明制備金屬雙極板非晶碳膜生產效率高、薄膜質量好、成本低，對加快燃料電池產業化發展具有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種非晶碳膜磁控濺射連續線，尤其是涉及一種用于高效制備燃料電池金屬雙極板非晶碳膜磁控濺射連續線。

背景技術

真空鍍膜技術初現于20世紀30年代，四五十年代開始出現工業應用，工業化大規模生產開始于20世紀80年代，在電子、交通、宇航、包裝、裝潢、燙金印刷等工業中取得廣泛的應用。磁控濺射作為真空鍍膜技術中的一種，通過在靶陰極表面引入磁場，利用磁場對帶電粒子的約束來提高等離子體密度以增加濺射率，實現了高速、低溫、低損傷濺射，具有設備簡單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強等優點。一般的濺射法可被用于制備金屬、半導體、絕緣體等多種材料，從而使固體表面具有耐磨損、耐腐蝕、導電等許多由于固體材料本身的優越性能，達到提高產品質量、延長產品壽命、節約能源和獲得顯著經濟效益的作用。

燃料電池使用氫氣作為能源，具有高效清潔的特點，在各個領域具有廣泛的應用前景。其中雙極板作為燃料電池的重要組成部分之一，其性能好壞制約著燃料電池的商業化進程。目前金屬材料因其較好的機械性能、耐腐蝕性能及低成本的優勢，已成為燃料電池雙極板的主要材料。

僅僅金屬雙極板并不能滿足燃料電池對雙極板耐腐蝕、導電性好的性能要求，目前可通過磁控濺射技術在其表面制備一層既耐腐蝕又導電的涂層以提高金屬雙極板性能。但在涂層制備過程中發現，現有的涂層制備技術效率低，且因制備多層薄膜導致靶材污染，需頻繁洗靶進一步降低涂層制備效率。中國專利200610049197.3公開了一種連續式濺射設備，該設備由預抽室、前過渡室、濺射室、后過渡室和減壓室五個真空腔體以及進片臺、出片臺、工件架返回裝置等構成，工件架依次通過各個腔室后被輸送出機體到達出片臺，再由體外的工件架返回裝置將工件架傳輸回進片端，該設備的缺陷在于：各個腔室相互貫通，但各個腔室工藝的工作環境不同，故而無法保持不同腔室不同工藝條件，同時會造成靶材污染；中國專利ZL201110149168.5公開了一種同端進出式連續濺射鍍膜設備，該設備真空腔體由相鄰且相通的預抽室和濺射室兩個真空室構成，兩個真空室之間設有隔離閥，腔室中設置有可往復傳輸工件架的傳送裝置，雖然該設備節約占地面積，但生產效率較低，且在濺射腔室中無法避免靶材污染的問題。因而提出一種結構合理、成本較低、可大幅提高鍍膜效率的磁控濺射連續線，以滿足實際批量生產中的使用要求。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種用于制備燃料電池金屬雙極板非晶碳膜磁控濺射連續線。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明實現其目的的技術構想主要有以下四個方面：

一是通過多個腔室多種靶材實現復合薄膜的高效率沉積；

二是在清洗、濺射腔室中增加離子源，分別用以清洗工件表面及輔助沉積薄膜；

三是提供一種可一次在各個腔室中完成相應工藝后進入下一腔室進行后續工藝的工件架及其傳送系統，實現薄膜的均勻快速沉積；

四是通過相鄰腔室之間氣動控制可開閉的隔離閥及個股腔室相互獨立的抽氣系統，以控制腔室真空度，用以保證各個腔室相應工藝的最優條件，同時防止濺射粒子進入相鄰腔室造成污染。

一種用于制備燃料電池金屬雙極板非晶碳膜磁控濺射連續線，包括：