CN115142041B - 粉末处理装置及粉末处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种粉末处理装置及粉末处理方法，该及粉末处理装置包括第一筒体、第二筒体和进气部；其中，所述第一筒体和所述第二筒体之间形成第一腔室，且所述第一腔室能绕第一轴线旋转；所述第一腔室内部设置有多个肋板，将所述第一腔室分隔为多个相互连通的第一子腔室，所述第一子腔室用于放置粉末；所述进气部和每个所述第一子腔室相连通。本申请提供的粉末处理装置及粉末处理方法，能够提高镀膜效率、镀膜均匀性和镀膜良率。
Description
技术领域
本申请涉及真空镀膜技术领域，特别是涉及一种粉末处理装置及粉末处理方法。
背景技术
本部分的描述仅提供与本说明书公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
粉体颗粒表面功能化是材料表面工程技术的重要组成部分，尤其对提高颗粒的原有性能具有重要意义。通过在粉体颗粒表面包覆层，即镀膜，可实现对粉体颗粒的表面功能化。现有技术中，一般采用机械搅拌融合法、化学溶液反应法、或气相反应法进行粉体镀膜。其中气相反应法主要包括原子层沉积法ALD、化学气相沉积法CVD、以及分子层沉积法MLD。
其中，采用原子层沉积法ALD的粉末表面包覆设备的膜厚均匀性及工艺可控性较好，性能优越，且膜厚可控制在纳米级别，在微粉行业优势尤为突出。目前采用原子层沉积法ALD的粉末表面包覆设备普遍采用固定腔体结构或可旋转腔体结构。
然而现有采用原子层沉积法ALD的粉末表面包覆设备的腔体结构设计较为简洁，大多数采用时间型控制结构，即在不同的时间段内向腔体内通入不同的气体，在同一时间段内向腔体内通入同一种气体。该设备的量产产能低、效率低，粉末镀膜均匀性较差。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本说明书的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本说明书的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种粉末处理装置及粉末处理方法，能够提高镀膜效率、镀膜均匀性和镀膜良率。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种粉末处理装置，包括第一筒体、第二筒体和进气部；
其中，所述第一筒体和所述第二筒体之间形成第一腔室，且所述第一腔室能绕第一轴线旋转；所述第一腔室内部设置有多个肋板，将所述第一腔室分隔为多个相互连通的第一子腔室，所述第一子腔室用于放置粉末；所述进气部和每个所述第一子腔室相连通。
进一步地，所述第一筒体和所述第二筒体的中心轴线重合，均为所述第一轴线，所述第一轴线沿水平方向延伸。
进一步地，所述肋板的延伸方向与所述第一筒体的径向具有预定夹角；在所述第一筒体的周向上，所述第一腔室的旋转方向和所述肋板的延伸方向相反。
进一步地，所述粉末处理装置还包括：
第三筒体，所述第三筒体和所述第二筒体之间形成第二腔室，所述第二腔室能和所述第一腔室绕所述第一轴线同步旋转；所述第二腔室内部设置有多个隔板，将所述第二腔室分隔为多个独立的第二子腔室；所述进气部和每个所述第二子腔室相连通，所述进气部输送的气体通过所述第二子腔室和所述第二筒体进入所述第一子腔室。
进一步地，所述肋板与所述第一筒体的外壁相连，且所述肋板与所述第二筒体的内壁之间具有间隙，所述隔板的两端分别与所述第三筒体的内壁、所述第二筒体的外壁相连。
进一步地，所述第一子腔室与所述第二子腔室一一对应；所述进气部包括多个进气口，每个所述第二子腔室对应一个所述进气口，相邻所述进气口向所述第二子腔室内通入的气体不同。
进一步地，所述第二筒体和所述第一筒体均设有滤网，所述滤网的滤孔直径小于所述粉末的直径。
进一步地，所述第一筒体内形成第三腔室；所述粉末处理装置还包括：
抽气机构，所述抽气机构与所述第三腔室相连通，用于抽出所述第三腔室内的气体。
进一步地，所述粉末处理装置还包括：
转轴，所述第三筒体、所述第二筒体和所述第一筒体均和所述转轴固定相连，所述转轴能带动所述第三筒体、所述第二筒体和所述第一筒体一同绕所述转轴的中心轴线旋转；
机架，包括固定相连的底座和安装部，所述安装部用于安装所述转轴；
轴承，位于所述安装部和所述转轴之间。
进一步地，所述粉末处理装置还包括旋转接头，所述旋转接头沿所述转轴的轴向设置在所述转轴相对的两端。
进一步地，所述粉末处理装置还包括端面法兰，所述端面法兰沿所述第一筒体的轴向设置在所述第一筒体相对的两端，所述端面法兰分别和所述第一筒体、所述第二筒体和所述第三筒体固定相连。
本申请采用的另一个技术方案是：提供一种粉末处理方法，所述粉末处理方法采用如上任一实施方式所述的粉末处理装置，所述粉末处理方法包括：
将粉末放置于所述第一子腔室内；
所述第一腔室绕第一轴线旋转，同时所述粉末落入不同的所述第一子腔室内，所述粉末在不同的所述第一子腔室内分别与气体反应。
进一步地，所述气体通过第二子腔室和第二筒体进入所述第一子腔室，相邻所述第一子腔室内通入的气体不同，在相邻所述第一子腔室内的所述粉末分别与不同的气体反应。
区别于现有技术的情况，本申请的有益效果是：本申请实施方式提供的粉末处理装置，通过设置第一筒体和第二筒体形成第一腔室，第一腔室被肋板分隔成多个相互连通的第一子腔室，粉末放置在第一子腔室，且第一腔室能够绕第一轴线旋转，从而粉末可以落入不同的第一子腔室内，可以优化镀膜效果，提高镀膜均匀性。该粉末处理装置还设有和每个第一子腔室相连通的进气部，从而气体可以从进气部进入各个第一子腔室和粉末反应，能够提高镀膜效率、镀膜均匀性和镀膜良率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。其中：
图1为本实施方式中所提供的一种粉末处理装置的结构示意图；
图2为图1中A-A面的剖面示意图。
附图标记说明：
1、第一筒体；2、第二筒体；3、第三筒体；4、隔板；5、肋板；6、滤网；7、端面法兰；8、转轴；9、旋转接头；10、机架；11、底座；12、安装部；13、轴承；14、第二腔室；141、第二子腔室；15、第一腔室；151、第一子腔室；16、第三腔室；17、第一轴线；18、进气部；18a、第一进气口；18b、第二进气口；18c、第三进气口；18d、第四进气口；19、粉末。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图2。本申请实施方式提供一种粉末处理装置，包括由外而内依次间隔设置的第一筒体1、第二筒体2和进气部18。
其中，第一筒体1和第二筒体2之间形成第一腔室15，且第一腔室15能绕第一轴线17旋转。第一腔室15内部设置有多个肋板5，将第一腔室15分隔为多个相互连通的第一子腔室151，第一子腔室151用于放置粉末19。进气部18和每个第一子腔室151相连通。
本申请实施方式提供的粉末处理装置，第一腔室15能够绕第一轴线17旋转，从而粉末19可以落入不同的第一子腔室151内，可以优化镀膜效果，提高镀膜均匀性。该粉末处理装置还设有和每个第一子腔室151相连通的进气部18，从而气体可以从进气部18进入各个第一子腔室151和粉末19反应，能够提高镀膜效率、镀膜均匀性和镀膜良率。
在本实施方式中，第一轴线17沿水平方向延伸。优选的，第一筒体1和第二筒体2的中心轴线重合，均为第一轴线17。即第一筒体1和第二筒体2同轴设置，均沿水平方向延伸。具体的，第二筒体2套设于第一筒体1外，第二筒体2和第一筒体1之间的环形空间即为第一腔室15。
在本实施方式中，肋板5与第一筒体1的外壁相连，且肋板5与第二筒体2的内壁之间具有间隙，该间隙能允许粉末19掉落。第一筒体1的外壁沿周向间隔设有多个肋板5，且肋板5的延伸方向与第一筒体1的径向具有预定夹角，有利于粉末19的翻转流动。
在第一筒体1的周向上，第一腔室15的旋转方向和肋板5的延伸方向相反，从而在转动过程中，粉末19不仅能在肋板5上短暂停留，还能从一个第一子腔室151沿着肋板5流入下一个第一子腔室151，进而优化镀膜效果，提高镀膜均匀性。在第一子腔室151中，粉末19依靠重力下落，为了避免粉末19在肋板5残留，可以在肋板5处安装震动机构，以辅助粉末19掉落，提高镀膜均匀性和良率。
在本实施方式中，粉末处理装置还可以包括第三筒体3。该第三筒体3可以和第一筒体1、第二筒体2同轴设置，即第三筒体3和第一筒体1、第二筒体2的中心轴线重合，均为第一轴线17，三个筒体均沿水平方向延伸。第三筒体3可以位于第一筒体1内，也可以位于第二筒体2外。
在本实施方式中，第三筒体3套设于第二筒体2外，第三筒体3和第二筒体2之间形成第二腔室14，第一筒体1在最内侧，第一筒体1内形成第三腔室16。第二腔室14能和第一腔室15绕第一轴线17同步旋转。具体的，第二腔室14和第一腔室15的旋转方向和肋板5的延伸方向相反。第三筒体3可以和第一筒体1、第二筒体2相对固定连接，三个筒体绕第一轴线17同步旋转，从而可以使第二腔室14能和第一腔室15绕第一轴线17同步旋转。
具体的，第二腔室14内部设置有多个隔板4，将第二腔室14分隔为多个独立的第二子腔室141。进气部18和每个第二子腔室141相连通，进气部18输送的气体通过第二子腔室141和第二筒体2进入第一子腔室151。其中，进气部18输送的气体可以先在第二子腔室141内均匀扩散，再通过第二筒体2的壁面进入第一子腔室151，从而能使进入第一子腔室151的气体更均匀，提高镀膜均匀性和镀膜良率。
如图2所示，隔板4的两端分别与第三筒体3的内壁、第二筒体2的外壁相连，从而可以隔离相邻第二子腔室141的气体。隔板4的延伸方向可以和第三筒体3、第二筒体2、第一筒体1的径向相同，且隔板4和肋板5一一对应设置，使得第二子腔室141与第一子腔室151一一对应。
本实施方式对进气部18的形式和位置不作限制，只要最终能向第一子腔室151内通入气体即可。在一种优选的实施方式中，进气部18可以包括多个进气口，每个第二子腔室141对应一个进气口。进气口可以设置在第三筒体3的壁面，进气口和第二子腔室141相连通。多个进气口沿周向间距均匀设置，可以大致位于第二子腔室141外壁的中心处。相邻进气口向第二子腔室141内通入的气体不同，从而对于不同第一子腔室151内的粉末19，可以同时进行不同的反应，不用靠时间间隔切换气源。每个进气口的气源固定连续通入，使本粉末处理装置实现空间循环镀膜的功能，具有空间型ALD镀膜的特性，提高镀膜的生产效率。
本实施方式对进气部18输入进气口的气体不做唯一的限定。优选的，可以通入反应气体和惰性气体。其中，反应气体至少有两种，惰性气体至少有一种。
在一种具体的实施例中，如图2所示，沿顺时针方向设置有第一进气口18a、第二进气口18b、第三进气口18c和第四进气口18d，第四进气口18d之后还可以按顺序循环设置这四个进气口。其中，第一进气口18a可以通入反应气体A，第二进气口18b可以通入氮气，第三进气口18c可以通入反应气体B，第四进气口18d可以通入氮气。反应气体A、B为不同的气体。当然，在其他实施方式中，可以根据实际工艺需要设置各进气口所通入的气体。第一子腔室151内的粉末19在第一筒体1、第二筒体2和第三筒体3旋转时会掉入下一个第一子腔室151内，从而粉末19可以依次和气体A、N2、B、N2反应，并不断循环，能够实现空间ALD反应，镀膜效率高，且粉末19滚动搅拌均匀。
在本实施方式中，第二筒体2可以设置有多个第一通孔，第一筒体1可以设置有多个第二通孔，且第一通孔和第二通孔的尺寸小于粉末19的尺寸，使得粉末19被限定在第一腔室15内，且气体可以穿过第二筒体2进入第一腔室15进而和粉末19反应。
如图2所示，粉末处理装置还可以包括抽气机构(图未示)，抽气机构与第三腔室16相连通，用于抽出多余的气体。从进气口输入的气体，先进入第二子腔室141，再通过第二筒体2的第一通孔进入第一子腔室151，与粉末19反应，而后通过第一筒体1的第二通孔进入第三腔室16，被抽气机构抽走。
在本实施方式中，第二筒体2和第一筒体1均可以设有滤网6。滤网6的滤孔直径小于粉末19的直径，从而可以保证气体通过的同时拦截粉末19。第二筒体2和第一筒体1可以整体设为滤网6，也可以是大部分表面为滤网6，例如在第二子腔室141和第一子腔室151的对应位置处设置滤网6。
如图1所示，粉末处理装置还可以包括转轴8。第一筒体1、第二筒体2和第三筒体3均和该转轴8固定相连。转轴8能带动第一筒体1、第二筒体2和第三筒体3一同绕转轴8的中心轴线旋转。优选的，转轴8的中心轴线也为第一轴线17。
具体的，粉末处理装置还可以包括机架10。机架10包括固定相连的底座11和安装部12。其中，安装部12用于安装转轴8，底座11用于将粉末处理装置支撑于工作平面。底座11可以沿水平面延伸，安装部12可以垂直于底座11。优选的，底座11上设有两个安装部12，从而可以使两个安装部12分别位于转轴8的两端，使转轴8的安装更稳定。为了使转轴8可以相对于安装部12旋转，在安装部12和转轴8之间设有轴承13。
更具体的，粉末处理装置还可以包括旋转接头9。旋转接头9沿转轴8的轴向设置在转轴8相对的两端。旋转接头9面对转轴8的一侧为旋转侧，背对转轴8的一侧为固定侧。上述抽气机构设有抽气管，该抽气管从其中一个旋转接头9(如图1所示左侧的旋转接头9)内通过。另一个旋转接头9(如图1所示右侧的旋转接头9)内可以通有进气管，进气管和进气口相连，用于向进气口内通入气体。
如图1所示，粉末处理装置还包括端面法兰7，端面法兰7沿第一筒体1的轴向设置在第一筒体1相对的两端。端面法兰7分别和第一筒体1、第二筒体2和第三筒体3固定相连，当需要向第一腔室15内加入粉末19或从第一腔室15内取出粉末19时，可以通过拆装端面法兰7实现。
在一种具体的应用场景中，可以先打开端面法兰7，将粉末19放入第一腔室15内。如图2所示，第一筒体1、第二筒体2和第三筒体3逆时针旋转，粉末19会从上一个第一子腔室151顺时针掉入下一个第一子腔室151，粉末19如此循环运动。粉末19掉落的同时，不同第一子腔室151内的粉末19可以和不同的气体反应，循环可实现空间ALD反应，镀膜效率高，且粉末19滚动搅拌均匀，能提高镀膜均匀性。
本实施方式提供的粉末处理装置可以用于进行粉末镀膜、粉末热处理、抛光处理、等离子体处理等工艺。本实施方式提供的粉末处理装置可以用于显示行业降低量子点的水气透过率和在锂电池行业提高阻锂离子电池中电极材料的性能。本实施方式提供的粉末处理装置通过真空旋转腔体的特殊隔板4结构，实现腔体内各分段空间持续通有反应气体或惰性气体来实现空间ALD方式，第一腔室15内的粉末19通过该粉末处理装置持续翻转而均匀搅动，有利于粉末19膜厚的均匀性，提高镀膜效率。
本申请实施方式还提供一种粉末处理方法，可以采用如上任一种实施方式所述的粉末处理装置。需要说明的是，本实施方式的粉末处理方法具有上述粉末处理装置的所有技术效果，能够解决对应的技术问题，具体的本申请在此不再赘述。该粉末处理方法包括以下步骤：
步骤S10：将粉末19放置于第一子腔室151内；
步骤S20：第一腔室15绕第一轴线17旋转，同时粉末19落入不同的第一子腔室151内，粉末19在不同的第一子腔室151内分别与气体反应。
其中，在步骤S20中，粉末19不断落入不同的第一子腔室151内，循环往复。优选的，气体通过第二子腔室141和第二筒体2进入第一子腔室151，相邻第一子腔室151内通入的气体不同，使得在相邻第一子腔室151内的粉末19分别与不同的气体反应，从而同时对不同第一子腔室151内的粉末19进行不同的反应，能够提高镀膜效率。粉末19在肋板5上短暂停留，从而可以优化镀膜效果，提高镀膜均匀性。
需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本说明书的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (13)
1.一种粉末处理装置，其特征在于，包括第一筒体、第二筒体和进气部；
其中，所述第一筒体和所述第二筒体之间形成第一腔室，且所述第一腔室能绕第一轴线旋转；所述第一腔室内部设置有多个肋板，将所述第一腔室分隔为多个相互连通的第一子腔室，所述第一子腔室用于放置粉末；所述进气部包括多个进气口，多个所述进气口沿周向设置，所述进气口与所述第一子腔室相连通；
其中，所述第一轴线沿水平方向延伸；
其中，所述第一子腔室具有间隙，当所述第一腔室绕所述第一轴线旋转，所述粉末通过所述间隙落入另一第一子腔室内。
2.根据权利要求1所述的粉末处理装置，其特征在于，所述第一筒体和所述第二筒体的中心轴线重合，均为所述第一轴线。
3.根据权利要求1所述的粉末处理装置，其特征在于，所述肋板的延伸方向与所述第一筒体的径向具有预定夹角；在所述第一筒体的周向上，所述第一腔室的旋转方向和所述肋板的延伸方向相反。
4.根据权利要求1所述的粉末处理装置，其特征在于，还包括：
第三筒体，所述第三筒体和所述第二筒体之间形成第二腔室，所述第二腔室能和所述第一腔室绕所述第一轴线同步旋转；所述第二腔室内部设置有多个隔板，将所述第二腔室分隔为多个独立的第二子腔室；所述进气部和每个所述第二子腔室相连通，所述进气部输送的气体通过所述第二子腔室和所述第二筒体进入所述第一子腔室。
5.根据权利要求4所述的粉末处理装置，其特征在于，所述肋板与所述第一筒体的外壁相连，且所述肋板与所述第二筒体的内壁之间具有所述间隙，所述隔板的两端分别与所述第三筒体的内壁、所述第二筒体的外壁相连。
6.根据权利要求4所述的粉末处理装置，其特征在于，所述第一子腔室与所述第二子腔室一一对应；每个所述第二子腔室对应一个所述进气口，相邻所述进气口向所述第二子腔室内通入的气体不同。
7.根据权利要求4所述的粉末处理装置，其特征在于，所述第二筒体和所述第一筒体均设有滤网，所述滤网的滤孔直径小于所述粉末的直径。
8.根据权利要求7所述的粉末处理装置，其特征在于，所述第一筒体内形成第三腔室；所述粉末处理装置还包括：
抽气机构，所述抽气机构与所述第三腔室相连通，用于抽出所述第三腔室内的气体。
9.根据权利要求4所述的粉末处理装置，其特征在于，所述粉末处理装置还包括：
转轴，所述第三筒体、所述第二筒体和所述第一筒体均和所述转轴固定相连，所述转轴能带动所述第三筒体、所述第二筒体和所述第一筒体一同绕所述转轴的中心轴线旋转；
机架，包括固定相连的底座和安装部，所述安装部用于安装所述转轴；
轴承，位于所述安装部和所述转轴之间。
10.根据权利要求9所述的粉末处理装置，其特征在于，所述粉末处理装置还包括旋转接头，所述旋转接头沿所述转轴的轴向设置在所述转轴相对的两端。
11.根据权利要求9所述的粉末处理装置，其特征在于，所述粉末处理装置还包括端面法兰，所述端面法兰沿所述第一筒体的轴向设置在所述第一筒体相对的两端，所述端面法兰分别和所述第一筒体、所述第二筒体和所述第三筒体固定相连。
12.一种粉末处理方法，其特征在于，所述粉末处理方法采用如权利要求1-11中任一项所述的粉末处理装置，所述粉末处理方法包括：
将粉末放置于所述第一子腔室内；
所述第一腔室绕第一轴线旋转，同时所述粉末落入不同的所述第一子腔室内，所述粉末在不同的所述第一子腔室内分别与气体反应。
13.根据权利要求12所述的粉末处理方法，其特征在于，所述气体通过第二子腔室和第二筒体进入所述第一子腔室，相邻所述第一子腔室内通入的气体不同，在相邻所述第一子腔室内的所述粉末分别与不同的气体反应。
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