CN111846911B - 一种用于电子束物理气相沉积的连续供料装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电子束物理气相沉积的连续供料装置及方法，所述供料装置包括载料板、水冷板、储料箱、填料机构、导料管及送料机构，载料板和水冷板间隔布置且水冷板设在载料板上方，储料箱设在载料板上，填料机构包括填料头和填料杆，填料头设在储料箱内，填料杆与填料头相连且在储料箱内可移动，导料管设在载料板和水冷板之间且包括填料段、引导段及进料段，引导段设在填料段与进料段之间，填料段设有与储料箱连通的第一开口，棒料由储料箱经过第一开口进入填料段，送料机构包括第一送料杆和第二送料杆，第一送料杆和第二送料杆沿导料管长度方向可移动。本发明能够自动且连续进料，提高了工作效率，减少了棒料的损耗，降低了设备运行成本。

Description

一种用于电子束物理气相沉积的连续供料装置及方法

技术领域

本发明涉及电子束物理气相沉积技术领域，具体涉及一种用于电子束物理气相沉积的连续供料装置及方法。

背景技术

电子束物理气相沉积是在真空状态下，利用具有高能量密度电子束轰击沉积材料(金属、陶瓷等)使之熔化、蒸发，并在基体上凝结沉积形成涂层，是制备发动机涡轮叶片热障涂层的必需技术。

电子束物理气相沉积需要在真空下进行，相关技术的设备中的真空室和储料真空室是连通的，在更换棒料时需要破坏真空室的真空环境，导致生产不能够连续进行。相关技术的电子束物理气相沉积设备为了增加存储棒料的长度常用的有两种方法：第一种是增大储料仓室的尺寸，增加棒料的长度；第二种是多增加几个坩埚，每个坩埚下方配有一套送料装置，将棒料置于旋转料盘上，用旋转的方法进行换料。但是上述两种方法都存在如下不足：1)由于增大了储料仓室的尺寸，导致抽真空的时间增长，生产效率较低，并且储料仓室的尺寸也无法无限增大；2)多增加几个坩埚会导致在不同位置进行沉积涂层，工艺的一致性变差，不利于涂层质量的稳定性；3)旋转换料法每根棒料都会有剩余，浪费材料，同时在旋转的过程中容易出现卡棒料情况，不能很好完成换料。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于电子束物理气相沉积的连续供料装置，能够自动且连续进料，提高了工作效率，减少了棒料的损耗，降低了设备运行成本。

本发明实施例还提出了一种用于电子束物理气相沉积的连续供料方法。

第一方面，本发明的实施例提出了一种用于电子束物理气相沉积的连续供料装置，包括：载料板和水冷板，所述载料板和水冷板间隔布置且所述水冷板设在所述载料板上方，所述水冷板在竖直方向上设有第一通孔；

储料箱，所述储料箱设在所述载料板上，用于存储棒料；

填料机构，所述填料机构包括填料头和填料杆，所述填料头设在所述储料箱内，所述填料杆与填料头相连且沿储料箱长度方向可移动；

导料管，所述导料管竖直设在所述载料板和水冷板之间且包括填料段、引导段及进料段，所述填料段临近所述载料板设置，所述进料段临近所述水冷板设置，所述引导段设在所述填料段与进料段之间，所述进料段与所述第一通孔连通，所述填料段设有与所述储料箱连通的第一开口，所述棒料由所述储料箱经过第一开口进入填料段；

送料机构，所述送料机构包括第一送料杆和第二送料杆，所述第一送料杆和第二送料杆均一端伸入所述导料管内且沿导料管长度方向可移动。

优选地，所述导料管的内径大于或等于棒料的直径。

优选地，所述引导段的内径在所述填料段至所述进料段的方向上逐渐减小，所述引导段与所述进料段连接处的内径与进料段的内径相同。

优选地，所述第一开口在导料管长度方向上的尺寸大于或等于棒料的长度。

优选地，连续供料装置还包括水冷坩埚，所述水冷坩埚在其厚度方向上设有第二通孔，所述第二通孔的位置与所述第一通孔的位置相对应且两者内径相同。

优选地，所述水冷坩埚在其厚度方向上相对设有第一端面和第二端面，所述棒料在其长度方向上的相对设有第一侧面与第二侧面，所述第一端面与第一侧面平齐。

第二方面，本发明的实施例提出了一种用于电子束物理气相沉积的连续供料方法，上述的供料装置，所述供料方法包括如下步骤：

步骤1：将多个棒料填充至储料箱；

步骤2：启动填料机构，填料杆通过填料头推动棒料，将临近第一开口处的第一棒料推入填料段内；

步骤3：启动送料机构中所述的第一送料杆，第一送料杆伸入导料管内，并按照预定速度将第一棒料推入所述水冷坩埚的第二通孔内用于电子枪的蒸发；

步骤4：当第一棒料的第二侧面进入所述引导段后，再次启动填料机构，填料杆通过填料头推动棒料将临近第一开口处的第二棒料再次推入填料段；

步骤5：启动送料机构中所述的第二送料杆，第二送料杆伸入导料管内，所述第二送料杆将第二棒料向引导段的方向推进；

步骤6：当第二棒料的第一侧面与第一棒料的第二侧面相接触后，第一送料杆退出导料管，所述第二送料杆继续推动所述第二棒料，当所述第二棒料与所述第一棒料轴线重合后，所述第一送料杆重新伸入导料管内并与第二棒料的第二侧面相接触；

步骤7：所述第二送料杆退出导料管；

重复步骤2至7，直至所述储料箱内所有棒料均进入导料管内后，停止蒸发，并将储料箱内重新填充棒料。

优选地，所述步骤1中的多个棒料均匀排列在储料箱内。

优选地，所述步骤3中所述预定速度为1～5毫米/分钟。

综上，本发明通过设置储料箱，可以同时存储多根棒料，并且通过填料机构进行自动填料，通过导料管进行输送棒料，通过送料机构进行棒料进给，并且通过设置第一送料杆与第二送料杆进行连续进料，提高了电子束物理气相沉积设备的连续工作能力，减少了棒料的损耗，降低了设备运行成本。自动填料

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的连续供料装置的结构示意图。

图中：

载料板1，水冷板2，储料箱3，填料头4，填料杆5，导料管6，填料段601，第一开口6011，引导段602，进料段603，第一送料杆7，第二送料杆8，水冷坩埚9。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1所示是本发明的实施例提出了一种用于电子束物理气相沉积的连续供料装置包括载料板1、水冷板2、储料箱3、填料机构、导料管6和送料机构。

载料板1和水冷板2间隔布置且水冷板2设在载料板1上方，水冷板2在竖直方向上设有第一通孔。如图1所示，载料板1与水冷板2平行设置，第一通孔上方还设有用于蒸发棒料的电子枪。

储料箱3设在载料板1上，用于存储棒料。如图1所示，储料箱3为矩形壳体且储料箱3的左右两端均设有开口。可以理解的是，本申请中的储料箱3的形状并不限于此。

通过设置储料箱3，可以同时存放多根棒料，无需增大储料仓室的尺寸，还可增加抽真空的时间。

填料机构包括填料头4和填料杆5，填料头4设在储料箱3内，填料杆5与填料头4相连且沿储料箱3长度方向(图1中所示的左右方向)可移动。

如图1所示，填料头4的右端与填料杆5的左端固定连接，填料头4竖直设在储料箱3内，填料杆5水平设在储料箱3内并且填料杆5的右侧伸出储料箱3与外接的伸缩机构(未示出)连接，伸缩机构可通过填料杆5带动填料头4在储料箱3内左右移动。

导料管6，导料管6竖直设在载料板1和水冷板2之间且包括填料段601、引导段602及进料段603，填料段601临近载料板1设置，进料段603临近水冷板2设置，引导段602设在填料段601与进料段603之间，进料段603与第一通孔连通，填料段601设有与储料箱3连通的第一开口6011，棒料由储料箱3经过第一开口6011进入填料段601。如图1所示，填料段601、引导段602及进料段603三者相互贯通，换言之，填料段601与引导段602连通，引导段602与进料段603连通，并且进料段603的上端与第一通孔连通。

优选地，导料管6的长度为400毫米，进料段603内径为51毫米，可以理解的是，本申请中的导料管6长度及进料段603的内径尺寸并不限于此。

送料机构，送料机构包括第一送料杆7和第二送料杆8，第一送料杆7和第二送料杆8均一端伸入导料管6内且沿导料管6长度方向(图1中所示的上下方向)可移动。如图1所示，第一送料杆7与第二送料杆8轴线平行且在左右方向上间隔布置，第一送料杆7与第二送料杆8上端均可以伸入导料管6内且两者的下端与伸缩机构相连。

在一些实施例中，导料管6的内径大于或等于棒料的直径。便于棒料在导料管6内移动。

在一些实施例中，引导段602的内径在填料段601至进料段603的方向上逐渐减小，引导段602与进料段603连接处的内径与进料段603的内径相同。如图1所示，引导段602的内径在由下至上的方向上逐渐减小，引导段602最上端的内径与进料段603的内径相同，引导段602最下端的内径大于填料段601最上端的内径。并且如图1所示，引导段602的右侧壁面左高右低的倾斜设置。

由于引导段602的内径由下至上逐渐减小，因此在棒料向上运动的过程中，引导段602使棒料向导料管6的内部收拢，便于棒料更加顺畅的进入导料管6内。

在一些实施例中，第一开口6011在导料管6长度方向上的尺寸大于或等于棒料的长度。便于棒料进入导料管6内。

在一些实施例中，连续供料装置还包括水冷坩埚9，水冷坩埚9在其厚度方向上设有第二通孔，第二通孔的位置与第一通孔的位置相对应且两者内径相同。

在一些实施例中，水冷坩埚9在其厚度方向上相对设有第一端面和第二端面，棒料在其长度方向上的相对设有第一侧面与第二侧面，第一端面与第一侧面平齐。

本发明的实施例提出了一种用于电子束物理气相沉积的连续供料方法，上述的供料装置，供料方法包括如下步骤：

步骤1：将多个棒料填充至储料箱3。

步骤2：启动填料机构，填料杆5通过填料头4推动棒料，将临近第一开口6011处的第一棒料推入填料段601内。

步骤3：启动送料机构中的第一送料杆7，第一送料杆7伸入导料管6内，并按照预定速度将第一棒料推入水冷坩埚9的第二通孔内用于电子枪的蒸发。

步骤4：当第一棒料的第二侧面进入引导段602后，再次启动填料机构，填料杆5通过填料头4推动棒料将临近第一开口6011处的第二棒料再次推入填料段601。

步骤5：启动送料机构中的第二送料杆8，第二送料杆8伸入导料管6内，第二送料杆8将第二棒料向引导段602的方向推进。

步骤6：当第二棒料的第一侧面与第一棒料的第二侧面相接触后，第一送料杆7退出导料管6，第二送料杆8继续推动第二棒料，当第二棒料与第一棒料轴线重合后，第一送料杆7重新伸入导料管6内并与第二棒料的第二侧面相接触。通过第一送料杆7的下端面与第二送料杆8的下端面之间在上下方向上的位置差小于棒料的长度时，即为第二棒料的第一侧面与第一棒料的第二侧面相接触后。

步骤7：第二送料杆8退出导料管6。

重复步骤2至7，直至储料箱3内所有棒料均进入导料管6内后，停止蒸发，并将储料箱3内重新填充棒料。当填料杆5无法向左侧移动时即储料箱3内所有棒料均进入导料管6内。

在一些实施例中，步骤1中的多个棒料均匀排列在储料箱3内。

可选地，储料箱3中填充有7根棒料，棒料长度为200毫米，直径为50毫米，储料箱3的高度与棒料的长度相同，储料箱3的长度大于多根棒料的直径之和。可以理解的是，本申请中的填充棒料的数量、棒料的尺寸及储料箱3的尺寸并不限于此。

在一些实施例中，步骤3中预定速度为1～5毫米/分钟。可以理解的是，本领域技术人员可根据加工需要调整预定速度，本申请中的预定速度并不限于此。

综上，本发明通过设置储料箱，可以同时存储多根棒料，并且通过填料机构进行自动填料，通过导料管进行输送棒料，通过送料机构进行棒料进给，并且通过设置第一送料杆与第二送料杆进行连续进料，提高了电子束物理气相沉积设备的连续工作能力，减少了棒料的损耗，降低了设备运行成本。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (3)

1.一种用于电子束物理气相沉积的连续供料方法，采用一种用于电子束物理气相沉积的连续供料装置，供料装置包括：载料板、水冷板、储料箱、填料机构、导料管、送料机构和水冷坩埚，其中，所述载料板和水冷板间隔布置且所述水冷板设在所述载料板上方，所述水冷板在竖直方向上设有第一通孔；所述储料箱设在所述载料板上，用于存储棒料；所述填料机构包括填料头和填料杆，所述填料头设在所述储料箱内，所述填料杆与填料头相连且沿储料箱长度方向可移动；所述导料管竖直设在所述载料板和水冷板之间且包括填料段、引导段及进料段，所述导料管的内径大于或等于棒料的直径；所述引导段的内径在所述填料段至所述进料段的方向上逐渐减小，所述引导段与所述进料段连接处的内径与进料段的内径相同；所述填料段临近所述载料板设置，所述进料段临近所述水冷板设置，所述引导段设在所述填料段与进料段之间，所述进料段与所述第一通孔连通，所述填料段设有与所述储料箱连通的第一开口，所述棒料由所述储料箱经过第一开口进入填料段；所述第一开口在导料管长度方向上的尺寸大于或等于棒料的长度；所述送料机构包括第一送料杆和第二送料杆，所述第一送料杆和第二送料杆均一端伸入所述导料管内且沿导料管长度方向可移动；冷坩埚在其厚度方向上设有第二通孔，所述第二通孔的位置与所述第一通孔的位置相对应且两者内径相同；所述水冷坩埚在其厚度方向上相对设有第一端面和第二端面，所述棒料在其长度方向上的相对设有第一侧面与第二侧面，所述第一端面与第一侧面平齐；其特征在于，所述供料方法包括如下步骤：

步骤1：将多个棒料填充至储料箱；

步骤2：启动填料机构，填料杆通过填料头推动棒料，将临近第一开口处的第一棒料推入填料段内；

步骤3：启动送料机构中所述的第一送料杆，第一送料杆伸入导料管内，并按照预定速度将第一棒料推入所述水冷坩埚的第二通孔内用于电子枪的蒸发；

步骤4：当第一棒料的第二侧面进入所述引导段后，再次启动填料机构，填料杆通过填料头推动棒料将临近第一开口处的第二棒料再次推入填料段；

步骤5：启动送料机构中所述的第二送料杆，第二送料杆伸入导料管内，所述第二送料杆将第二棒料向引导段的方向推进；

步骤6：当第二棒料的第一侧面与第一棒料的第二侧面相接触后，第一送料杆退出导料管，所述第二送料杆继续推动所述第二棒料，当所述第二棒料与所述第一棒料轴线重合后，所述第一送料杆重新伸入导料管内并与第二棒料的第二侧面相接触；

步骤7：所述第二送料杆退出导料管；

重复步骤2至7，直至所述储料箱内所有棒料均进入导料管内后，停止蒸发，并将储料箱内重新填充棒料。

2.根据权利要求1所述的连续供料方法，其特征在于，所述步骤1中的多个棒料均匀排列在储料箱内。

3.根据权利要求1所述的连续供料方法，其特征在于，所述步骤3中所述预定速度为1～5毫米/分钟。

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