TWM468524U - 旋轉電泳沉積系統 - Google Patents

Description

旋轉電泳沉積系統

本新型創作主要關於一種電泳沉積系統，尤指一種裝設有旋轉單元，可使基材於電鍍槽內進行旋轉的電泳沉積系統。

電泳沉積法廣義上屬於一種膠體製程。藉由控制顆粒表面之狀態與電性，使其能均勻分散於溶液中，再將基板浸入其懸浮液中，以外加電場方式，讓懸浮液中帶電顆粒與本身電性相反之電極方向移動，進而沉積於基材表面，形成一均勻鍍層。相對於電化學沉積技術而言，兩者最大的不同點在於電化學沉積法是使溶液中之金屬離子在電極表面形成金屬氫氧化物，然而電泳沉積技術主要以電場推動溶液中帶電顆粒使其聚集在電極表面。電泳沉積技術主要優勢為覆膜厚度相較於其他典型覆膜技術有較寬的適用範圍，且其披覆材料限制與電化學沉積技術比較相對小，只要材料為帶電顆粒多可以應用此技術，而對於之基材立體結構也沒太多限制。

而一般電泳沉積法所使用的溶劑大致為非水系溶劑如乙醇、異丙醇、丙酮這類對環境有害程度較低之溶劑。因此，利用一般電泳沉積系統製備大尺寸鍍膜時，往往需要耗用大量有機溶劑，增加鍍膜成本。

是故，本案創作人有鑑上述習知構造的缺失，爰精心研究， 新積從事該項事業的多年經驗，終設計出一種嶄新的「旋轉電泳沉積系統」，不僅可使電鍍完成有效節省有機溶劑的使用量，同時可使成品表面品質更佳。

本新型創作專利主要提供一種旋轉電泳沉積系統，利用欲鍍基材自行旋轉原理，相較一般電泳沉積系統可省去約一半的有機溶劑使用量，降低操作成本。且自動化的鍍膜過程有利於大規模生產，節省人力開支。本新型創作所述之旋轉電泳沉積系統，其中主要包括一電鍍槽、一基材、一旋轉軸承和一轉動單元，其中電鍍槽主要用以承裝電鍍液，基材和電鍍液連接於一電源供應器，以進行電泳沉積程序。基材為本新型創作系統之電泳沉積目標，且為一導體材質，透過旋轉軸承固定於電鍍槽內。旋轉軸承連接於電鍍槽之相對兩內側面，使連接於旋轉軸承之基材於電鍍槽內空間中得以進行轉動。轉動單元用以控制基材於電鍍槽中的轉動速率。

使用時，將欲鍍基材固定於旋轉軸承之上，電鍍槽內部空間填有電鍍液，使基材部分浸置於電鍍液之內，部分與空氣相接觸。基材和電解液共同連接至電源供應器，並將電解液連接電源供應器之陽極，而將基材連接於電源供應器之陰極。接下來啟動轉動單元，使基材透過旋轉軸承於電鍍槽內進行旋轉，並透過轉動單元控制旋轉軸承之轉動速度處於一預設轉速。之後開啟電源供應器，同時將電壓設定為一定值，旋轉電泳沉積系統即開始進行電泳沉積，基材表面即形成一沉積層。待預設作業時間到達後，則關閉電源供應器，並停止旋轉軸承轉動，如此即完成電泳沉積作業程序。

本新型創作所提供之旋轉電泳沉積系統，應用可控速旋轉軸承及電泳沉積裝置，使欲鍍基材能自轉並與槽體內之電鍍溶液接觸進行沉積，相較於上述習知電泳沉積系統，具有可沉積大尺寸面積、高均勻鍍層、可控制鍍層厚度、節省電泳溶液容量、降低製程成本等優點。

10‧‧‧旋轉電泳沉積系統

100‧‧‧電鍍槽

110‧‧‧槽內空間

120‧‧‧基材

130‧‧‧沉積層

140‧‧‧旋轉軸承

160‧‧‧轉動單元

200‧‧‧電鍍液

300‧‧‧電源供應器

圖1A及1B 係為本新型創作之結構示意圖。

圖2 係為本新型創作之使用示意圖。

以下所有圖式係僅便於解釋本新型創作創作之基本教導而已，圖式中將對構成較佳實施例之元件數目、位置、關係、及尺寸之延伸將有所說明，在閱讀及了解本創作的教導後，相關的變化實施屬於業界技能。另外，在閱讀及了解本創作的教導後，配合特定重量、強度及類似要求之精確尺寸及尺寸比例之改變亦屬業界技能。不同圖式中係以相同標號來標示相同或類似元件，另外文中諸如『頂』、『底』、『內』、『外』、『上』、『下』、『端』等及類似用語，僅用以提供看圖者參考圖中構造，以及僅用於幫助描述本創作而已。

首先請同時參見圖1A和1B，為依據本新型創作之一較佳實施例所繪示之旋轉電泳沉積系統10示意圖。如圖所示，本新型創作之旋轉電泳沉積系統10主要包括電鍍槽100、基材120、旋轉軸承140和轉動單元160，其中電鍍槽100中裝有電鍍液，且基材120和電鍍液必須連接於一電源供應器，以便進行電泳沉積，此部分將詳細說明如后。

電鍍槽100主要由一立方盒體所組成，較佳的材質包括 PVC、PP、壓克力等，然而本新型創作並未加以限制，凡是可用以裝載電鍍液且不會和電鍍液產生包括物理和化學反應之材料，皆屬於本新型創作所述電鍍槽100之適用材料。盒體本身具有一高度H、一長邊L和一寬邊W。較佳地，電鍍槽100之盒體由長邊L和寬邊W所組成之一頂面為呈現開口狀態，以便將基材120和旋轉軸承140裝設於盒體內空間，然而本新型創作並未加以限制。基材120為本新型創作旋轉電泳沉積系統10之電泳沉積目標，透過電泳沉積過程使基材120改變表面性質或尺寸。本新型創作中所述之基材120為一導體材質，種類可能包括但不限於是不鏽鋼(SS)、鈦網等，而以下說明將以不銹鋼網作為基材120之材料為範例做說明。基材120透過旋轉軸承140固定於電鍍槽100之盒體內空間，然而並未與電鍍槽100之任一內側面有所接觸。旋轉軸承140主要連接於電鍍槽100盒體之相對兩內側面，並穿透於其中一側面連接轉動單元160，藉此使連接於旋轉軸承140之基材120於電鍍槽100內空間中得以進行轉動，而其轉動速率則主要透過轉動單元160加以控制，此部分將詳細說明如后。然而本新型創作系統針對旋轉軸承140與電鍍槽100之連接方式並未加以限制，舉例來說，若連結強度允許，旋轉軸承140亦可僅連接於電鍍槽100之一內側面，同時穿越該內側面連接轉動單元160，使基材120得以於電鍍槽100內空間中得以進行轉動。

轉動單元160主要用以控制基材120於電鍍槽100中的轉動速率，可使用的元件包括電動馬達或是其他電動旋轉裝置，其基本需求為該轉動速率得以利用手動或電動方式進行調整和控制，即符合本新型創作所述轉動單元160之功能訴求。於此需特別說明的是，轉動單元160並不需與旋轉軸承140直接連接，如透過間接方式使轉動單元160得以帶動旋轉軸承 140轉動，亦屬於本新型創作所述之連結關係，本新型創作並未加以限制。而轉動單元160運轉所需之電力供應，可透過內建的電力供應單元(例如電池)，或是透過外接式供電單元皆可。

接下來請參見圖2，係本新型創作之旋轉電泳沉積系統10之使用示意圖。如前所述，本新型創作之旋轉電泳沉積系統10於使用時，電鍍槽100之盒體內部空間必須填有電鍍液200，並使基材120部分浸置於電鍍液200之內，而部分與空氣相接觸。依據本新型創作所提供之較佳實施方式，基材120浸泡電鍍液200中與空氣相接觸的比率，較佳為10~70%，其中又以30~50%之沉積效果最佳。電鍍液200於本新型創作之較佳實施例中，主要使用二氧化鈦(TiO₂ )、異丙醇(C₃ H₈ O)與硝酸銀(AgNO₃ )混合溶液作為電鍍液之組成物質，然而本新型創作並未加以限制。電鍍液200之組成內容物主要視欲改變基材120表面之性質或特性，來進行設計和調配。

若欲使基材120表面進行電鍍程序，必須將基材120和電解液200共同連接至電源供應器300，並將電解液200連接電源供應器300之陽極，而將基材120連接於電源供應器300之陰極。電鍍槽100內可選擇性地設置一與電源供應器300連接的石墨陽極，其形式可為條狀或平板狀。而電源供應器300則可為一直流電電源供應器。

當完成上述之組合裝設後，即可開始操作本新型創作之旋轉電泳沉積系統10。使用時，首先將欲鍍基材120固定於旋轉軸承140之上，並使基材120一部分浸泡於電鍍液200內，而其他部分則與空氣接觸，基材120並連接電源供應器300的陰極。接下來即啟動轉動單元160，使基材120透過旋轉軸承140得以於電鍍槽100內進行旋轉，並透過轉動單元160控制旋 轉軸承140之轉動速度處於一預設轉速。依據本新型創作所提供之較佳實施方式，基材120於電鍍槽100內進行旋轉的速度約為1~5rpm，而較佳的旋轉速度則為1~3rpm。之後即開啟電源供應器300，同時將電壓設定為一定值(例如為180伏特)，此時旋轉電泳沉積系統10即開始進行電泳沉積。隨著基材120在電鍍槽100中，部分浸置於電鍍液200中持續轉動，此為電泳多層沉積披覆作業。沉積過程中，基材120之表面即會均勻形成一沉積層130，如圖2中所示。電泳沉積作業之時間設定並無定值，端視需求而定。待預設作業時間到達後，則關閉電源供應器300，並停止旋轉軸承轉動。較佳地，完成上述電泳沉積程序的基材120，可再放置於105℃左右的烘箱中進行乾燥(時間約為2小時)，而後再進行300℃固化程序。

於此需特別說明的是，藉由控制120基材之旋轉速度、電鍍時間、電鍍液200之濃度等，即可控制沉積層130之厚度。除此之外，若基材120為例如是不銹鋼網之具有孔洞材料時，可於電鍍槽100中或其他適當區域，設置乾燥及風刀系統(未繪示)，使基材120旋轉過程中與空氣接觸的部分，得以移除殘餘電鍍液200並維持其孔洞特性。而更甚者，當基材120欲進行兩層以上的電鍍沉積時，可於基材120上方設置吹氣裝置(未繪示),將基材120表面吹乾，並清除表面水，如此即有利於第二層電鍍。

本新型創作主要為提供一種旋轉電泳沉積系統，應用可控速旋轉軸承及電泳沉積裝置，使欲鍍基材能自轉並與槽體內之電鍍溶液接觸進行沉積，具有可沉積大尺寸面積、高均勻鍍層、可控制鍍層厚度、節省電泳溶液容量、降低製程成本等優點。

惟以上所述者，僅為本新型創作之較佳實施例而已，當不能 以此限定本新型創作實施之範圍，即大凡依本新型創作申請專利範圍及新型創作說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型創作專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧旋轉電泳沉積系統

100‧‧‧電鍍槽

120‧‧‧基材

130‧‧‧沉積層

140‧‧‧旋轉軸承

200‧‧‧電鍍液

300‧‧‧電源供應器

Claims (10)

1. 一種旋轉電泳沉積系統，包括：一電鍍槽，具有用以盛裝電鍍液之一內空間；一旋轉軸承，至少穿透於該電鍍槽之一側面以於該電鍍槽外連接於一轉動單元；一基材，連接該旋轉軸承，並透過該旋轉軸承固定於該電鍍槽之該內空間，並藉由該轉動單元於該內空間中得以進行轉動；以及一電源供應器，連接於該基材，用以提供該基材一電極。
2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該電鍍槽為一立方盒體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該基材為一導體。
4. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該基材未與電鍍槽接觸。
5. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中當該電鍍槽之該內空間中盛裝有該電鍍液時，該基材部分浸置於該電鍍液中，而部分與空氣相接觸。
6. 如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該基材浸置於該電鍍液中與空氣之比例範圍為10~70%。
7. 如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該電鍍液為二氧化鈦、異丙醇與硝酸銀之混合溶液。
8. 如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該電源供應器包括一陰極與一陽極，該陰極連接於該基材，而該陽極連接於該電鍍液。
9. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該電源供應器為一直流電電源供應器。
10. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該電鍍槽中更包括一乾燥系統，用以移除該基材與空氣接觸部分殘餘之該電鍍液。