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用于下部电极的电极棒及其制造方法

阅读:605发布:2020-10-28

专利汇可以提供用于下部电极的电极棒及其制造方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于下部 电极 的电极棒及其制造方法,其中电极棒主要包括 钛 棒和底座,所述钛棒包括呈柱状结构的棒身,所述棒身的两端分别设有棒头和棒尾,所述棒头和棒尾与棒身同轴设置,且沿棒身的长度方向向 外延 伸,所述棒身、棒头和卡接部的周向 侧壁 表面,以及棒身远离棒尾的一端端面均熔射有绝缘涂层,其中制造方法主要包括对钛棒的 喷砂 、熔射、封孔、 研磨 及切割成型等步骤。相比传统电极棒而言,其结构相对更简单,且电极棒的绝缘性更好,安全性更高,减少使用耗材损失,而采用本 申请 的制造方法,可大大提高电极棒的成品 质量 和生产效率,具有极佳的经济效益。,下面是用于下部电极的电极棒及其制造方法专利的具体信息内容。

1.一种用于下部电极的电极棒,其特征在于:包括棒(1),以及用于固定所述钛棒(1)的底座(2),所述钛棒(1)包括呈柱状结构的棒身(10),所述棒身(10)的两端分别设有棒头(11)和棒尾(12),所述棒头(11)和棒尾(12)与棒身(10)同轴设置,且沿棒身(10)的长度方向向外延伸,所述棒尾(12)与棒身(10)之间具有卡接部(13),所述底座(2)上具有与该卡接部(13)匹配的卡槽(20),以及与棒尾(12)相适应的过孔(21),所述棒身(10)、棒头(11)和卡接部(13)的周向侧壁表面,以及棒身(10)远离棒尾(12)的一端端面均熔射有绝缘涂层。
2.根据权利要求1所述的用于下部电极的电极棒,其特征在于:所述绝缘涂层为YAG粉末涂层。
3.根据权利要求1或2所述的用于下部电极的电极棒,其特征在于:所述绝缘涂层厚度为1000~1200um。
4.根据权利要求1所述的用于下部电极的电极棒,其特征在于:所述卡接部(13)呈圆盘状,其外缘为光滑弧面结构。
5.一种电极棒的制造方法,其特征在于,按如下步骤进行:
S1、确定钛棒(1)的喷砂区域,并对非喷砂区域进行遮蔽,然后进行喷砂处理,所述喷砂区域为棒身(10)、棒头(11)和卡接部(13)的周向侧壁表面,以及棒身(10)远离棒尾(12)的一端端面;
S2、根据喷砂区域确定钛棒(1)的熔射区域,并对非熔射区域进行遮蔽,然后在熔射区域进行粉末熔射形成绝缘涂层;
S3、将具有绝缘涂层的钛棒(1)浸泡于封孔剂中,进行封孔操作;
S4、对封孔之后的钛棒(1)进行研磨
S5、根据尺寸进行切割,并复核尺寸及质量参数。
6.根据权利要求5所述的电极棒的制造方法,其特征在于:所述步骤S1中,喷砂用的砂种为白刚玉,喷砂结束之后,钛棒(1)喷砂区域表面的粗糙度为3~5um。
7.根据权利要求5所述的电极棒的制造方法,其特征在于:所述步骤S2中,熔射厚度为
1300~1500um,熔射电弧电压为35~38V,电弧电流800~900A,熔射距离为90~130mm,所述步骤S4中研磨厚度为100~500um。
8.根据权利要求5或7所述的电极棒的制造方法,其特征在于:所述步骤S2中,熔射粉末为YAG粉末,所述YAG粉末颗粒为球状,其粒径为10~55um。
9.根据权利要求5所述的电极棒的制造方法,其特征在于:所述步骤S3中,将钛棒(1)静置于40~60℃的环境下进行封孔1~2小时。
10.根据权利要求5所述的电极棒的制造方法,其特征在于:所述步骤S1和步骤S2中均采用旋转工作台(3)进行操作,所述旋转工作台(3)包括机架(31)和至少一个夹紧座(32),所述夹紧座(32)以可转动方式安装在所述机架(31)上,所述夹紧座(32)具有用于夹紧待加工产品的夹紧结构,所述机架(31)上设有用于驱动所述夹紧座(32)平旋转的驱动电机(33)。

说明书全文

用于下部电极的电极棒及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及液晶显示领域中干法蚀刻领域,具体涉及一种用于下部电极的电极棒及其制造方法。

背景技术

[0002] 传统用于下部电极的电极棒主要包括陶瓷体、棒和底座三种部件,使用时将三种部件组装完成之后再安装至母材上构成下部电极。而其中陶瓷体基本都是通过化铝陶瓷烧结,再精加工而成,其硬度远远大于铝母材上表面的等离子涂层,因此在使用前必须用高硬度的砂种进行喷砂处理,在其熔射面强制性的形成粗糙度,其微观形貌难以精准把控,直接削弱了陶瓷体顶部与等离子涂层之间的粘合,而一旦二者之间的粘合不理想时,使用过程中高电压则可能瞬间穿过二者之间的缝隙并与铝母材发生短路,短路情况则会直接导致下部电极失效,且无法补救,只能进行返工修复,大大增加了生产成本,同时降低了生产效率。

发明内容

[0003] 为解决上述问题,本发明提供了一种用于下部电极的电极棒及其制造方法,以提高电极棒使用安全性,防止短路,确保稳定生产,减少不必要的耗材损失。
[0004] 为实现上述目的,本发明技术方案如下:
[0005] 一种用于下部电极的电极棒,其关键在于:包括钛棒,以及用于固定所述钛棒的底座,所述钛棒包括呈柱状结构的棒身,所述棒身的两端分别设有棒头和棒尾,所述棒头和棒尾与棒身同轴设置,且沿棒身的长度方向向外延伸,所述棒尾与棒身之间具有卡接部,所述底座上具有与该卡接部匹配的卡槽,以及与棒尾相适应的过孔,所述棒身、棒头和卡接部的周向侧壁表面,以及棒身远离棒尾的一端端面均熔射有绝缘涂层。
[0006] 采用以上结构,取消传统利用陶瓷体进行绝缘的结构,采取直接在钛棒表面熔射绝缘涂层的方式,避免出现传统陶瓷体与母材上表面等离子涂层粘合不理想,导致电压击穿短路的情况,即大大提高电极棒使用的安全性和可靠性,有利于延长使用寿命,减少生产成本损耗,同时确保具有稳定的生产效率。
[0007] 作为优选:所述绝缘涂层为YAG粉末涂层。采用以上方案,相比其他粉末而言,其具有更高的绝缘性能,有利于提高电极棒的品质。
[0008] 作为优选:所述绝缘涂层厚度为1000~1200um。采用该厚度范围的绝缘涂层,可充分保证其绝缘性能,且避免绝缘涂层过厚导致的生产或装配问题。
[0009] 作为优选:所述卡接部呈圆盘状,其外缘为光滑弧面结构。采用以上方案,有利于降低卡接难度,提高电极棒组装效率。
[0010] 为此,本申请还提出了该种电极棒的制造方法,以提高其绝缘性和安全性,以及电极棒的生产效率,其关键在于,生产过程步骤如下:
[0011] S1、确定钛棒的喷砂区域,并对非喷砂区域进行遮蔽,然后进行喷砂处理,所述喷砂区域为棒身、棒头和卡接部的周向侧壁表面,以及棒身远离棒尾的一端端面;
[0012] S2、根据喷砂区域确定钛棒的熔射区域,并对非熔射区域进行遮蔽,然后在熔射区域进行粉末熔射形成绝缘涂层;
[0013] S3、将具有绝缘涂层的钛棒浸泡于封孔剂中,进行封孔操作;
[0014] S4、对封孔之后的钛棒进行研磨
[0015] S5、根据尺寸进行切割,并复核尺寸及质量参数。
[0016] 采用以上方案,通过喷砂处理之后再进行涂层熔射,可在钛棒的表面需要绝缘的区域形成稳定的绝缘涂层,确保涂层与钛棒紧密结合,有利于保证其良好的的绝缘性能,通过封孔进一步弥补涂层内部孔隙影响,同时通过研磨可有效对检测涂层质量是否达标、确保钛棒表面涂层厚度的均匀性、确保钛棒为标准的圆柱状,有利于提高电极棒的成品质量。
[0017] 作为优选:所述步骤S1中,喷砂用的砂种为白刚玉,喷砂结束之后,钛棒喷砂区域表面的粗糙度为3~5um。采用以上方案,有利于提高后续熔射涂层与钛棒表面的熔射涂层,使其表面附着力在1000~1500psi左右,满足涂层粉末附着力要求,同时不会对钛棒自身结构造成破坏,既保证涂层稳定性,又不会影响钛棒的导电性能。
[0018] 作为优选:所述步骤S2中,熔射厚度为1300~1500um,熔射电弧电压为35~38V,电弧电流800~900A,熔射距离为90~130mm,所述步骤S4中研磨厚度为100~500um。采用以上方案,有利于提高熔射质量,保证熔射堆垛密度合适。
[0019] 作为优选:所述步骤S2中,熔射粉末为YAG粉末,所述YAG粉末颗粒为球状,其粒径为10~55um。采用球形颗粒的YAG粉末,有利于提高熔射送粉过程的流动性,可充分保证送粉均匀,防止送粉不均匀,导致局部堆垛过厚或过薄,同时该粒径的粉末在熔射过程中能够确保充分融化,不会出现未融点等异常现象,可获得高绝缘性的涂层,有利于进一步提高电极棒的成品质量。
[0020] 作为优选:所述步骤S3中,将钛棒静置于40~60℃的环境下进行封孔1~2小时。采用以上方案,可使封孔剂充分渗入涂层内部孔隙中,消除涂层内部孔隙影响,进一步提高绝缘性能。
[0021] 作为优选:所述步骤S1和步骤S2中均采用旋转工作台进行操作,所述旋转工作台包括机架和至少一个夹紧座,所述夹紧座以可转动方式安装在所述机架上,所述夹紧座具有用于夹紧待加工产品的夹紧结构,所述机架上设有用于驱动所述夹紧座平旋转的驱动电机。采用特制的旋转工作台用来进行喷砂和熔射操作,有利于提高生产效率,同时保证喷砂和熔射质量。
[0022] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0023] 采用本发明提供的用于下部电极的电极棒及其制造方法,相比传统电极棒而言,其结构相对更简单,且电极棒的绝缘性更好,安全性更高,减少使用耗材损失,而采用本申请的制造方法,可大大提高电极棒的成品质量和生产效率,具有极佳的经济效益。附图说明
[0024] 图1为本发明制造方法流程图
[0025] 图2为本发明电极棒结构示意图;
[0026] 图3为图2中钛棒绝缘涂层分布示意图;
[0027] 图4为图2中底座结构示意图;
[0028] 图5为旋转工作台结构示意图;
[0029] 图6为夹紧座传动结构示意图;
[0030] 图7为同步带传动结构局部图;
[0031] 图8为夹紧座安装结构放大图;
[0032] 图9为图8的侧视图;
[0033] 图10为图5的俯视图。

具体实施方式

[0034] 以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
[0035] 首先参考图2至图4所示的用于下部电极的电极棒,本申请与传统电极棒的主要区别在于摒弃以陶瓷体绝缘的方式,直接利用涂层绝缘的方式提供电极棒的绝缘性能及可靠性,如图所示,本申请中电极棒主要包括钛棒1和底座2,其中钛棒1包括呈圆柱状结构的棒身10,棒身10的两端具有同轴设置的棒头11和棒尾12,棒头11和棒尾12均沿棒身10的长度方向向外凸出,且直径小于棒身10的直径。
[0036] 棒尾12与棒身10之间具有一体成型的卡接部13,底座2上具有与该卡接部13匹配的卡槽20,与此同时,底座2上具有与该卡槽20同轴设置的过孔21,过孔21贯穿底座2的下表面,其大小与棒尾12相适应,如图3所示,棒身10、棒头11和卡接部13的周向侧壁表面,以及棒身10远离棒尾12的一端端面均熔射有绝缘涂层14,而棒头11和棒尾12的端面均为钛金裸露区域,分别形成导电端和供电端,使用时,先将钛棒1与底座2卡接,并在棒尾12与底座2之间加装密封圈5,以提高其密封效果,防止水分侵入,影响绝缘效果,然后将组装好的电极棒安装在母材4内,底座2通过胶水与母材4固定,棒尾12的端面则与电源正极紧贴,而棒头11的端面与供电物体紧贴。
[0037] 本申请中绝缘涂层14为YAG粉末涂层,且其厚度在1000~1200um,有利于提高涂层绝缘性能,此外,卡接部13在平面上呈圆盘状,其周向外缘为光滑弧面结构,而在轴向上呈阶梯状,且靠近棒头11的部分直径大于下部直径,以此提高其与底座2上的卡槽20配合时的对中性和稳定性。
[0038] 基于上述结构的电极棒,本申请提出了相应的制造方法,以提高电极棒的成品生产效率,其主要按如下步骤进行:
[0039] 第一步、确定钛棒1(指已经具有粗胚形状的钛金属棒)的喷砂区域,并对非喷砂区域进行遮蔽,然后进行喷砂处理,喷砂区域为棒身10、棒头11和卡接部13的周向侧壁表面,以及棒身10远离棒尾12的一端端面,此步中在确定喷砂区域之前,首先还需整体检查钛棒1的整体外观及尺寸,然后再用耐热胶带对非喷砂区域进行遮蔽,并设置合适的喷砂条件。
[0040] 本申请中为确保喷砂处理后期表面附着力能与后续的熔射涂层完美结合,即为熔射涂层提供合适的附着力,故喷砂过程中采用白刚玉为砂种,同时根据参数确保喷砂完成之后,钛棒1喷砂区域的粗糙度在3~5um,这样后期可为熔射涂层提供1000~1500psi的附着力,可大大提高熔射涂层的稳定性。
[0041] 第二步、涂层熔射,即对所有喷砂处理的区域进行熔射,或处于喷砂区域内,但不超过喷砂处理的区域,同样需要用耐热胶带对非熔射区域进行遮蔽,如前所述,本步过程中,熔射粉末采用YAG粉末,为Y2O3和Al2O3反应生成的一种复合氧化物,可有效防止等离子腐蚀,属立方晶系,粉末颗粒为球形,粒径为10~55um,并利用机械臂进行熔射,机械臂的一端速度为1000mm/s,上下移动量为2mm,配合粉末颗粒的形状,有利于提高熔射涂层厚度的均匀性。
[0042] 本步结束时熔射涂层的厚度为1300~1500um,熔射过程中为提高涂层质量,熔射电弧电压为35~38V,电弧电流800~900A,熔射距离为90~130mm。
[0043] 第三步、将完成熔射的钛棒浸泡于封孔剂中,封孔剂的温度为40~60℃,静置时间为1~2小时,对涂层孔隙进行封堵,以提高涂层的绝缘效果。
[0044] 第四步、对经过第三步封孔操作的钛棒1进行研磨,研磨的目的在于提高绝缘涂层的表面质量,研磨过程主要分为粗磨和精磨,粗磨过程中进刀量为10~50um/次,精磨过程中的进刀量为5~10um/次,研磨过程中充分观察涂层表面情况,注意有无开裂现象,或大孔隙未填充情况,研磨的厚度为100~500um,最终形成厚度在1000~1200um的绝缘涂层14,研磨后钛棒1整体各部分的同心度为0.05mm。
[0045] 第五步、研磨完成之后,则可根据需要对钛棒1进行切割,使其尺寸满足需求,并对棒头11和棒尾12的端面粘附的封孔剂进行酸化处理,确保端面金属裸露,最后进行耐电压和外观检测等。
[0046] 需要注意的是,为确保绝缘质量,第四步研磨完成之后,可重复第四步,进行再次封孔操作,进一步提高绝缘性能的稳定性,然后再进行第五步的切割检测等操作。
[0047] 本制造方法中,第二步喷砂和第三步熔射过程中均采用特制的旋转工作台3进行操作,参考图5至图10,本申请中旋转工作台3主要包括大体呈中空壳状结构的机架31,机架31采用铝合金制成,为提高工作台整体稳定性,本申请中机架31沿宽度方向的截面大体呈“凸”字形,即其顶部中央具有竖直向上竖直突出的凸台310,凸台310沿机架31的长度方向设置,凸台310上具有沿其长度方向分布的至少一个夹紧座32,夹紧座32上设有通用型夹紧结构,夹紧座32以可转动方式安装在凸台1上,且夹紧座32至少部分露出凸台310的上表面,机架31内设有用于驱动所有夹紧座32同步转动的驱动电机33。
[0048] 参考图5至图8,夹紧座32主要包括呈柱状结构的本体32a,本体32a底部具有同轴设置的安装轴322,安装轴322通过轴承支撑在凸台310上,安装轴322的下端伸入凸台310内,本申请中驱动电机33通过同步带传动机构驱动所有夹紧座32同步转动,如图所示,安装轴322的下端套设有带轮324,其中位于端部的安装轴322上套设有一个带轮324,中间的安装轴322上套设有上下正对的两个带轮324,相邻两个安装轴322通过上下交过设置的同步带323相互连接,驱动电机33位于机架31内,其电机轴通过主动皮带与位于端部夹紧座32上的带轮324相连,当驱动电机33工作时,则通过同步带传动机构即带动作用夹紧座32同步转动,为提高传动效率和转动稳定性,故机架31内对应主动皮带或各同步带323均设有张紧轮326。
[0049] 本实施例中为便于更好的控制夹紧座32的转速,故机架31上配置有控制箱37,控制箱37的主体部分位于机架31内,并与驱动电机33通讯连接,可控制驱动电机33的工作状态,控制箱37具有转速显示屏370、电机转速调节按钮371和紧急停止按钮372,转速显示屏370、电机转速调节按钮371和紧急停止按钮372均露出机架31外表,以便于操作人员观察和实时调整操作,以满足更多工况需求。
[0050] 夹紧座32上的通用型夹紧结构主要包括与本体32a同轴设置的插入孔320,插入孔320的上端敞口,以及沿插入孔320径向设置的螺栓321,锁紧螺栓321位于凸台310的上方,锁紧螺栓321与本体32a螺纹配合,并可伸入插入孔320内。
[0051] 本实施例中为防止熔射喷砂粉尘侵入机架31内,故在凸台310上对应夹紧座32的位置设有保护罩311,如图所示,保护罩311沿凸台310的长度方向设置,并罩设在夹紧座32的上端外部,其截面大体呈n字型,其上表面具有供本体32a上端穿出的通孔,进一步地,在保护罩311的上表面设有胶保护垫38,硅胶保护垫38采用硅胶制成,其结构与保护罩311相似,同样具有正对本体32a设置的穿孔,本体32a的上端穿过对应的通孔,其上端端面与硅胶保护垫38上表面齐平,或比硅胶保护垫38的上表面略高,为便于操作,前述的锁紧螺栓321位于保护罩311与硅胶保护垫38之间,这样在使用时,先将待熔射件在夹紧座312上通过锁紧螺栓321进行固定,然后再将硅胶保护垫38正对贴至保护罩311的上表面。
[0052] 考虑到高温对涂层粘接的负面影响,故本申请中对应每个夹紧座32配置有一个冷却喷嘴34,如图所示,凸台310的两端具有正对设置升降机构,升降机构包括竖直设置的滑轨315以及与滑轨315滑动配合的滑314,同时滑块314上设有锁紧机构,可固定滑块314与滑轨315的相对位置,两个滑块314正对设置,并在两个滑块314上架设有分气管35,分气管35的两端以可拆卸方式分别支撑在滑块314上,其一端通过进气管350与气源连接,冷却喷嘴34沿分气管35的长度方向分布,并朝向夹紧座32设置,同时与分气管35连通,这样当气源通过进气管350向分气管35供气时,气体可通过各冷却喷嘴34喷出,实现对夹紧座32的冷却降温。
[0053] 在此基础上,为确保同批次产品质量的稳定性,确保冷却降温效果基本一致,故本实施例中在机架31上设有减压36,进气管350经减压阀36后再与分气管35相连,这样即可确保各冷却喷嘴34出气压力保持一致,即吹出气流速度一致,使用时,进气管350远离分气管35的一端与冷却气源相连,冷却气源可以是外接气源,也可以是直接设置在机架31内的气源。
[0054] 此外,为便于工作台的整体搬移,故在机架31的四周对称分布有多个扣手312,同时机架31的底部四均设置有万向轮313。
[0055] 如图5至图10所示的在进行钛棒1的喷砂或熔射时,将待加工钛棒1的棒尾12端通过辅助工具或直接伸进插入孔320中,并通过锁紧螺栓321对其进行紧固,然后启动驱动电机33,使所有夹紧座32同步转动,同时分气管35通气,并调整分气管350高度,确保冷却喷嘴34正对对应的夹紧座32,然后通过机械臂对钛棒1上的相应区域进行喷砂或熔射操作,在此过程中通过调整夹紧座32转速,配合机械臂喷砂或熔射涂料的喷射速度,即可确保喷砂质量,以及产品涂层厚度均匀性,而冷却喷嘴34持续喷气降温,大大弱化了高温对涂层的负面影响,提高电极棒成品质量,且有利于提高喷砂和熔射效率。
[0056] 最后需要说明的是,上述描述仅仅为本发明的优选实施例,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下,可以做出多种类似的表示,这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
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