本发明专利技术公开了连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置，包括底座支架和设置于底座支架的上层支座，上层支座上分别设有立体卷绕系统、动力及传动系统及控制系统；立体卷绕系统包括对称设置于上层支座两端的送丝卷筒和收丝卷筒，送丝卷筒和收丝卷筒分别连接动力系统，位于送丝卷筒和收丝卷筒的对称中心设有弧形圆板，弧形圆板内设有若干导丝轮，纤维依次通过送丝卷筒、导丝轮和收丝卷筒；控制系统为信号接收及控制单元，信号接收及控制单元连接动力系统的电机；本发明专利技术还公开了连续纤维表面的磁控溅射镀膜方法，本发明专利技术的设备成本低廉，结构简单可靠，可方便安装于磁控溅射设备的腔体中，对于纤维的表面改性及性能提升具有积极的实用价值。值。值。
【技术实现步骤摘要】
连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置及镀膜方法
[0001]本专利技术属于材料制造
，涉及连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置。
[0002]本专利技术还涉及连续纤维表面的磁控溅射镀膜方法。
技术介绍
[0003]纤维表面镀膜技术是通过相关工艺在纤维表面沉积金属或化合物薄膜，在实际应用中可以有效提升纤维的各项性能。纤维镀膜的方法中，化学气相沉积法由于需要一定的反应温度以及反应生成物的成分、组织难以控制，薄膜的致密性和均匀度较差，并且容易对纤维造成污染，使得该方法制备的薄膜体系受到限制。物理气相沉积法包括热蒸发、电弧离子镀和磁控溅射法等，可以在较低温度条件下制备薄膜。其中磁控溅射法作为一种先进的镀膜技术，所制备的薄膜组织均匀、晶粒细小、与纤维结合性好且性能优良。
[0004]通过磁控溅射技术进行纤维表面镀膜，根据不同的需要，几乎可以将所有金属、合金和化合物材料沉积在纤维表面。在适当条件下亦可采用多靶共溅的方式调控薄膜的成分与组织。在溅射气氛中加入氮或其它活性气体，可沉积形成相应的化合物薄膜。另外，通过控制溅射时间、功率、温度、工作气压和气氛流量等参数可调控纤维表面薄膜的厚度、组织形貌及性能等。
[0005]现有磁控溅射技术对于连续纤维表面镀膜领域的报道相对较少，主要原因是磁控溅射设备在镀膜时存在难以克服的阴影效应，使得位于下方的纤维表面无法镀膜。同时由于纤维长度的限制，无法保证纤维表面镀膜的连续性。因此开发一种用于磁控溅射的连续纤维表面镀膜装置及方法具有重要的实用价值。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是提供连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置，解决了现有技术中存在的由于纤维长度的限制，无法保证纤维表面镀膜的连续性的问题。
[0007]本专利技术的另一个目的是提供连续纤维表面的磁控溅射镀膜方法。
[0008]本专利技术所采用的技术方案是，连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置，包括底座支架和设置于底座支架的上层支座，上层支座上分别设有立体卷绕系统、动力及传动系统及控制系统；
[0009]立体卷绕系统包括对称设置于上层支座两端的送丝卷筒和收丝卷筒，送丝卷筒和收丝卷筒分别连接动力系统，上层支座位于送丝卷筒和收丝卷筒的对称中心设有弧形圆板，弧形圆板内设有若干导丝轮，纤维依次通过送丝卷筒、导丝轮和收丝卷筒；
[0010]动力系统包括驱动送丝卷筒和收丝卷筒的电机；
[0011]控制系统为信号接收及控制单元，信号接收及控制单元连接动力系统的电机。
[0012]本专利技术第一个技术方案的特点还在于：
[0013]其中弧形圆板靠近送丝卷筒和收丝卷筒的两端分别开设有缺口，缺口除分别活动连接有卷辊和卷辊A；
[0014]其中若干所述导丝轮绕弧形圆板的弧面均匀分布。
[0015]其中导丝轮包括转轮，转轮活动连接U型轮架，轮架开口两端活动连接在转轮两侧，轮架闭口端设有带孔圆盘，带孔圆盘的孔内嵌有安装杆，安装杆指向转轮，且安装杆指向转轮的杆身上套接有弹簧，转轮为小半径V型槽轮。
[0016]其中动力系统包括分别与送丝卷筒和收丝卷筒连接的电机和电机A，电机和电机A分别固定于底座支架与上层支座之间，电机依次通过联轴器、送丝轴蜗轮、蜗杆传送轴与送丝卷筒连接，电机A依次通过联轴器A、收丝轴蜗轮A、蜗杆传送轴A与收丝卷筒连接，蜗杆传送轴远离送丝轴蜗轮的一端连接轴承支座，蜗杆传送轴A远离收丝轴蜗轮A的一端连接轴承支座A；
[0017]其中控制系统还包括分别设置在上层支座上的限位感应单元和限位感应单元A，限位感应单元和限位感应单元A分别连接信号接收及控制单元，限位感应单元和限位感应单元A分别位于送丝卷筒的出丝口和收丝卷筒收丝口；
[0018]其中送丝卷筒和收丝卷筒分别与卷辊和卷辊A之间设有纤维张紧机构和纤维张紧机构A；
[0019]其中送丝卷筒和收丝卷筒桶身分别设有纤维夹持机构、纤维夹持机构A。
[0020]本专利技术所采用的第二个技术方案是，连续纤维表面的磁控溅射镀膜方法，采用连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置，具体按以下步骤实施：
[0021]步骤1，将纤维浸泡于无水乙醇中，通过超声波清洗器清洗10min后备用；
[0022]步骤2，将纤维的一端缠绕在送丝卷筒上，然后将纤维丝绕过纤维张紧机构及送丝卷辊，接着按照空间螺旋卷的方式将纤维依次绕过若干组导丝轮，再从收丝卷辊引出缠绕在收丝卷筒上，预缠绕完成后转动收丝卷筒，使得纤维处于张紧状态；
[0023]步骤3，将卷绕系统通过C型夹、C型夹A固定在磁控溅射设备的载物盘上，关闭磁控溅射室，先进行低真空的抽取，当溅射室的腔内气压达到4Pa以下，再进行高真空的抽取；当溅射室内真空度达到预定值7
×
10
‑4Pa后，通入氩气50sccm，预溅射10min；通电溅射后，启动电机及电机A，带动纤维沿预设路线进行卷绕，开始表面镀膜，待卷筒上的纤维送丝至限定位置时，控制电机反转并带动纤维卷绕，当纤维在立体卷丝装置上往复卷绕镀膜10次后，关闭电机和电机A，停止溅射，待样品随炉冷却至室温后，取出样品。
[0024]本专利技术第二个技术方案的特点还在于：
[0025]其中电机及电机A的转速为5～100转/min，其分别连接的蜗轮蜗杆的减速比为1：15，磁控溅射中溅射功率为50～300W，衬底温度为20～500℃。
[0026]本专利技术的有益效果是：
[0027]本专利技术的连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置成本低廉，结构简单可靠，可方便安装于磁控溅射设备的腔体中，对于纤维的表面改性及性能提升具有积极的实用价值；
[0028]本专利技术的连续纤维表面的磁控溅射镀膜方法对纤维进行磁控溅射镀膜，纤维进行螺旋式立体卷绕，通过电机正、反转控制纤维的往复式运动，既保证了纤维镀膜的全表面覆盖，又保证了纤维表面镀膜的连续性；在溅射过程中，通过控制电机转速、电机正反转次数、溅射功率、衬底温度及溅射时间等工艺参数，可有效调控薄膜的组织结构、厚度及性能。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置的三维结构图；
[0030]图2为本专利技术的连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置的侧视图；
[0031]图3为本专利技术的连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置的立体卷丝示意图；
[0032]图4为本专利技术的连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置的导丝轮结构图；
[0033]图5为本专利技术的连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置的实物图。
[0034]图中，1.底座支架，2.上层支座，3.送丝卷筒，4.送丝卷筒轴，5.纤维夹持机构，15.纤维夹持机构A，6.限位感应单元，14.限位感应单元A，7.纤维张紧机构，13.纤维张紧机构A，8.送丝卷辊，9.弧形圆板，10.导丝轮，11.纤维，12.收丝卷辊，16.收丝卷筒轴，17.收丝卷筒，18.电机，19.联轴器、28.联轴器A，20.进丝轴蜗轮，21.蜗杆传动轴，26.蜗杆传动轴A，22.轴承支座，25.轴承支座A，23.磁控溅本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置，其特征在于，包括底座支架(1)和设置于底座支架(1)的上层支座(2)，上层支座(2)上分别设有立体卷绕系统、动力及传动系统及控制系统；所述立体卷绕系统包括对称设置于上层支座(2)两端的送丝卷筒(3)和收丝卷筒(17)，送丝卷筒(3)和收丝卷筒(17)分别连接动力系统，上层支座(2)位于送丝卷筒(3)和收丝卷筒(17)的对称中心设有弧形圆板(9)，弧形圆板(9)内设有若干导丝轮(10)，纤维依次通过送丝卷筒(3)、导丝轮(10)和收丝卷筒(17)；所述动力系统包括驱动送丝卷筒(3)和收丝卷筒(17)的电机；所述控制系统为信号接收及控制单元(30)，信号接收及控制单元(30)连接动力系统的电机。2.根据权利要求1所述的连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置，其特征在于，所述弧形圆板(9)靠近送丝卷筒(3)和收丝卷筒(17)的两端分别开设有缺口，缺口除分别活动连接有卷辊(8)和卷辊A(12)。3.根据权利要求1所述的连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置，其特征在于，若干所述导丝轮(10)绕弧形圆板(9)的弧面均匀分布。4.根据权利要求1所述的连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置，其特征在于，所述导丝轮(10)包括转轮(33)，转轮(33)活动连接U型轮架(34)，轮架(34)开口两端活动连接在转轮(33)两侧，轮架(34)闭口端设有带孔圆盘，带孔圆盘的孔内嵌有安装杆(37)，安装杆(37)指向转轮(33)，且安装杆(37)指向转轮(33)的杆身上套接有弹簧(36)，转轮(33)为小半径V型槽轮，轮架(34)位于转轮(33)的上方还设有防溅板(35)。5.根据权利要求1所述的连续纤维表面的磁控溅射镀膜装置，其特征在于，所述动力系统包括分别与送丝卷筒(3)和收丝卷筒(17)连接的电机(18)和电机A(29)，电机(18)和电机A(29)分别固定于底座支架(1)与上层支座(2)之间，电机(18)依次通过联轴器(19)、送丝轴蜗轮(20)、蜗杆传送轴(21)与送丝卷筒(3)连接，电机A(29)依次通过联轴器A(28)、收丝轴蜗轮A(27)、蜗杆传送轴A(26)与收丝卷筒(17)连接，蜗杆传送轴(21)远离送丝轴蜗轮(20)的一端连接轴承支座(22)，蜗杆传送轴A(26)远离收丝轴蜗轮A(27)的一端连接轴承支座A(25)。6.根据权利要求1所述的连...
【专利技术属性】
技术研发人员：王彦龙，张旭东，徐洁，党步裕，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：
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