金属箔材表面处理高通量样品制备与表征的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术主要属于金属表面处理、表征、系统性数据积累与数据智能化应用技术领域，涉及金属箔材表面处理高通量样品制备与表征装置及方法。所述装置包括金属箔材表面处理高通量样品制备与表征综合控制系统、金属箔材表面处理高通量样品制备系统、金属箔材表面处理高通量样品表征系统、制备与表征数据存储系统以及在上述各系统间实现有效连接的连接系统，并可包含智能化数据应用系统。本发明专利技术主要特征及优势在于，将高通量思想和方法应用到金属表面处理领域，实现自动化、流水线式金属箔材表面处理高通量样品制备、表征及数据积累，最大限度减少人为因素影响，缩短实验周期，大大提高金属表面处理工艺筛选与优化、金属腐蚀数据系统性积累工作效率。

Device and method for metal foil surface treatment high throughput sample preparation and characterization

The invention mainly belongs to the technical field of metal surface processing, characterization, systematic data accumulation and data intelligent application, and relates to a metal foil surface treatment high throughput sample preparation and characterization device and method. The device comprises a metal foil surface preparation and characterization of the integrated control system of metal surface treatment, high-throughput sample preparation system, metal surface treatment of high-throughput sample characterization system, preparation and characterization of data storage system and the implementation in each of the above system effectively connected systems for high-throughput sample preparation. And can include intelligent data application system. Is the main characteristics and advantages of the invention, the high throughput of ideas and methods applied to the field of metal surface treatment, automation, assembly line type of metal surface treatment of high-throughput sample preparation, characterization and data accumulation, to minimize the influence of human factors, shorten the experimental period, greatly improve the metal surface treatment process, metal screening and optimization the corrosion data system accumulation efficiency.

【技术实现步骤摘要】
金属箔材表面处理高通量样品制备与表征的装置及方法
本专利技术主要属于金属表面处理、表征、系统性数据积累与数据智能化应用
，具体涉及金属箔材表面处理高通量样品制备与表征的装置及方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，电子材料、装饰材料等领域对金属箔材的需求日益增加，依据各行各业对金属箔材不同的应用需求，需要对金属箔材进行表面化学或电化学修饰（精饰）、表面阳极氧化、防锈处理等，如用于制造印刷线路板的粘结面需要对铜箔表面进行表面处理以提高其与绝缘树脂基材之间的粘附性，印刷线路板需要进行防锈处理等，同时对金属箔材进行化学/电化学修饰还可以提高其表面机械性能。在对金属箔材进行表面处理的过程中，表面处理质量的好坏均是通过处理液成分、温度、传质流场组织、电化学方法辅助制备时电流/电位调控等多种因素综合调控来实现。基于已知范围的工艺调控尚需要反复的摸索尝试，自主开发新工艺的正交实验筛选及后期对金属箔材的性能表征，整体工作量巨大，耗时耗力，造成新工艺开发周期相当漫长。因而，迫切需要开发一种高效率、可调控性强的金属箔材表面处理样品制备与表征的自动化流水线式实验装置和方法，提高金属箔材表面处理样品制备及表征的效率，进而提高金属箔材表面处理工艺筛选与优化效率。此外，系统的金属腐蚀数据库的建立，对于金属构件的设计、寿命预测、与安全服役意义重大。但是金属材料的成分、微观组织结构与成分分布、材料内的缺陷情况、表面膜状态、周围局部区域气液相环境的情况（包括成分、浓度、温度、流动状态、电导率、均匀性等）、受力情况（包括材料的内应力和外界施加应力，及外应力的种类与尺度差异等）、是否与异金属发生电连接等多方面的因素均可能对金属材料的腐蚀行为（腐蚀类型及腐蚀速率）产生影响。即，同一金属在不同溶液环境（溶液成分、温度、流动状态等）下、同一宏观成分的金属其微观组织结构与成分分布存在差异时，即使在同一溶液中不仅腐蚀速率、甚至腐蚀机制都可能发生转变。因而，腐蚀数据收集对系统性、重现性要求很高，实验量巨大。所以同样迫切需要开发一种高效率、可调控性强的金属腐蚀数据积累的自动化流水线式实验装置和方法，以减小数据收集中人为因素的影响，缩短金属腐蚀数据系统性积累及建立金属腐蚀数据库的时间周期，提高特定腐蚀环境下材料筛选效率，为特定材料在某腐蚀环境下的服役行为与寿命预测奠定基础。虽然上文中描述的化学/电化学表面处理工艺筛选与优化、和金属腐蚀数据的系统性收集研究的应用目的不同，但化学/电化学表面处理样品的制备与表征、和金属腐蚀样品的制备与表征在工艺装置及方法上有很强的相似性，均是利用化学/电化学手段处理金属表面、进而进行后续的表界面性能表征，因而本专利技术中将上述两个应用背景下的研究需求合并考虑为“金属表面处理样品的高通量制备与表征”需求。可见，金属表面处理工艺筛选与优化、以及金属腐蚀数据的系统性收集均需要提高样品制备与表征实验效率。高通量实验及表征是在短时间内完成大量样品的制备与表征，将传统材料研究中采用的顺序迭代方法改为流水线式、自动化处理，以量变引起材料研究效率的质变，降低人员、资金、时间投入，以期快速地提供有价值的研究成果，直接加速材料的筛选和工艺的优化，同时提高实验数据收集、处理与工艺优化研究的客观性与科学性。但是在现有技术中，并不存在将将高通量的思想和方法应用到金属表面处理工艺筛选与优化领域的技术存在。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种金属箔材表面处理高通量样品制备与表征的装置及方法。将高通量的思想和方法应用到金属表面处理工艺筛选与优化领域，通过金属箔材表面处理高通量样品的自动化流水线式制备与表征，利用计算机辅助并通过智慧化数据筛选，提高工艺筛选与优化、数据积累与规律提炼的效率。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种金属箔材表面处理高通量样品制备与表征的装置，所述装置能够实现条带状金属箔材表面处理高通量样品的自动化流水线式制备和性能表征；所述装置包括：高通量样品制备系统，对金属箔材连续进行表面处理以获得条带状金属箔材表面处理高通量样品，所述表面处理过程中的制备工艺参数能够自动化连续调控；高通量样品表征系统，能够对所述条带状金属箔材表面处理高通量样品的性能进行流水线式连续测试表征；高通量样品制备与表征综合控制系统，包括高通量样品制备综合控制系统和高通量样品表征综合控制系统；所述高通量样品制备综合控制系统能够根据需要对所述高通量样品制备系统中所述制备工艺参数进行自动化连续调控；所述高通量样品表征综合控制系统能够根据需要对所述高通量样品表征系统中所述流水线上的测试与表征设备产生并发送测试指令，并保证在不同制备工艺参数下获得的金属箔材表面处理样品准确通过测试与表征设备并作合适时间的停留，保证对金属箔材表面处理高通量样品性能表征的准确进行；连接系统，用于实现所述装置中各系统间的数据、指令的通讯连接以及必要的物质传送。进一步地，所述高通量样品制备系统对金属箔材进行的表面处理为以电化学/化学方法从液相中连续制备条带状高通量样品，包括对金属箔材进行化学/电化学修饰、腐蚀处理、表面阳极氧化或防锈处理。进一步地，所述高通量样品制备系统包括金属箔材表面处理高通量样品制备子系统、工艺参数调控子系统和样品传输、标记与收卷子系统。进一步地，所述金属箔材表面处理高通量样品制备子系统包括样品入液非金属传送辊、表面处理液池、水洗液池、冷风样品干燥器。进一步地，所述工艺参数调控子系统包括表面处理液组分/浓度监控与综合调控组件、表面处理液池内液体流态组织组件、液温调控组件、电化学方法辅助制备时电流调控组件、条带状样品传送速率控制组件；所述高通量样品制备与表征综合控制系统对所述工艺参数调控子系统进行调控。进一步地，所述样品传输、标记与收卷子系统包括条带状样品的初始金属箔材卷的定位与支撑组件、条带状样品的传输组件、定位标记设备、及收卷储存组件，所述定位标记方式包括标签贴覆、机械压痕、激光表面刻蚀。进一步地，所述高通量样品表征系统包括高通量样品性质和性能表征子系统、样品传输与收卷子系统；所述高通量样品性质和性能表征子系统为以模块式集成在金属箔材表面处理高通量样品表征系统流水线上的测试与表征设备，所述流水线的长度、其中包含的测试与表征设备具有可扩展性；所述测试与表征设备用于表面物理性能测试、材料成分及晶体结构观测、真空条件下测试和特定溶液中电化学行为检测中的任意一种或任意两种及以上的组合；所述样品传输与收卷子系统与高通量样品制备与表征综合控制系统连接，在高通量样品制备与表征综合控制系统的控制下，所述样品传输与收卷子系统能够控制所述金属箔材表面处理高通量样品的行进与静止，保证在不同制备工艺参数条件下生产的金属箔材在合理长度内准确通过测试与表征设备并作合适时间的停留。进一步地，所述装置还包括：制备与表征数据存储系统，包括制备数据存储系统和表征数据存储系统；所述制备数据存储系统用于存储所述金属箔材表面处理高通量样品中每一段样品的制备工艺参数，所述表征数据存储系统用于存储所述金属箔材表面处理高通量样品中每一段样品的表征数据。进一步地，所述装置还包括：智能化数据应用系统，所述智能化数据应用系统包含数据分析、处理、挖掘、自定义筛选和智能建议中至少一种的功能软件模块；所述智能化数据应用系统，能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属箔材表面处理高通量样品制备与表征的装置，其特征在于，所述装置能够实现条带状金属箔材表面处理高通量样品的自动化流水线式制备和性能表征；所述装置包括：高通量样品制备系统，对金属箔材连续进行表面处理以获得条带状金属箔材表面处理高通量样品，所述表面处理过程中的制备工艺参数能够自动化连续调控；高通量样品表征系统，能够对所述条带状金属箔材表面处理高通量样品的性能进行流水线式连续测试表征；高通量样品制备与表征综合控制系统，包括高通量样品制备综合控制系统和高通量样品表征综合控制系统；所述高通量样品制备综合控制系统能够根据需要对所述高通量样品制备系统中所述制备工艺参数进行自动化连续调控；所述高通量样品表征综合控制系统能够根据需要对所述高通量样品表征系统中流水线上的测试与表征设备产生并发送测试指令，并保证在不同制备工艺参数下获得的金属箔材表面处理样品准确通过测试与表征设备并作合适时间的停留，保证对金属箔材表面处理高通量样品性能表征的准确进行；连接系统，用于实现所述装置中各系统间的数据、指令的通讯连接以及必要的物质传送。

【技术特征摘要】
1.一种金属箔材表面处理高通量样品制备与表征的装置，其特征在于，所述装置能够实现条带状金属箔材表面处理高通量样品的自动化流水线式制备和性能表征；所述装置包括：高通量样品制备系统，对金属箔材连续进行表面处理以获得条带状金属箔材表面处理高通量样品，所述表面处理过程中的制备工艺参数能够自动化连续调控；高通量样品表征系统，能够对所述条带状金属箔材表面处理高通量样品的性能进行流水线式连续测试表征；高通量样品制备与表征综合控制系统，包括高通量样品制备综合控制系统和高通量样品表征综合控制系统；所述高通量样品制备综合控制系统能够根据需要对所述高通量样品制备系统中所述制备工艺参数进行自动化连续调控；所述高通量样品表征综合控制系统能够根据需要对所述高通量样品表征系统中流水线上的测试与表征设备产生并发送测试指令，并保证在不同制备工艺参数下获得的金属箔材表面处理样品准确通过测试与表征设备并作合适时间的停留，保证对金属箔材表面处理高通量样品性能表征的准确进行；连接系统，用于实现所述装置中各系统间的数据、指令的通讯连接以及必要的物质传送。2.根据权利要求1所述一种金属箔材表面处理高通量样品制备与表征的装置，其特征在于，所述高通量样品制备系统对金属箔材进行的表面处理为以电化学/化学方法从液相中连续制备条带状高通量样品，包括对金属箔材进行化学/电化学修饰、腐蚀处理、表面阳极氧化或防锈处理。3.根据权利要求1所述一种金属箔材表面处理高通量样品制备与表征的装置，其特征在于，所述高通量样品制备系统包括金属箔材表面处理高通量样品制备子系统、工艺参数调控子系统和样品传输、标记与收卷子系统。4.根据权利要求3所述一种金属箔材表面处理高通量样品制备与表征的装置，其特征在于，所述金属箔材表面处理高通量样品制备子系统包括样品入液非金属传送辊、表面处理液池、水洗液池、冷风样品干燥器。5.根据权利要求3所述一种金属箔材表面处理高通量样品制备与表征的装置，其特征在于，所述工艺参数调控子系统包括表面处理液组分/浓度监控与综合调控组件、表面处理液池内液体流态组织组件、液温调控组件、电化学方法辅助制备时电流调控组件、条带状样品传送速率控制组件；所述高通量样品制备与表征综合控制系统对所述工艺参数调控子系统进行调控。6.根据权利要求3所述一种金属箔材表面处理高通量样品制备与表征的装置，其特征在于，所述样品传输、标记与收卷子系统包括条带状样品的初始金属箔材卷的定位与支撑组件、条...

【专利技术属性】
技术研发人员：金莹，闫松涛，文磊，赖召贵，时鹏，孙冬柏，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11