溅射镀膜设备(广东汇成真空：国内领先镀膜技术助金属板降本)

Posted 2023-06-01

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溅射镀膜设备(广东汇成真空：国内领先镀膜技术助金属板降本)

技术提升和市场需求的双重助力下，金属双极板大有后来居上之势。然而金属双极板涂层作为关乎金属板耐腐蚀性和导电性的关键环节，一直是金属双极板量产之路上的核心难题，在整个金属板生产成本构成中占比达到50—60%。

涂层不仅仅关系到整个燃料电池系统的成本，更对其使用寿命和性能表现有着至关重要的影响。目前能够做好金属双极板涂层的企业在世界范围内并不多，国内企业能够提供国产化设备的企业凤毛麟角。

广东汇成真空科技股份有限公司（简称“广东汇成真空”），作为国内领先的涂层镀膜设备企业，通过自主开发金属板涂层工艺打破国外企业垄断，同时创新性地提出了“交钥匙工程”真空设备应用解决方案，帮助客户实现降本增效，受到众多企业青睐。

自主技术打破国外垄断

广东汇成真空成立于2006年，是一家面向全球的真空应用解决方案提供商，国家高新技术企业，主要研发、生产和销售真空镀膜设备、光学镀膜设备、半导体PVD设备、光伏PVD设备，为精密光学、半导体、新能源、新材料等领域提供工艺解决方案。

经过多年技术发展和经验积累，广东汇成真空具备了完整的真空镀膜设备研发、制造能力以及镀膜工艺开发能力，为不同行业客户提供定制化、专业化的真空镀膜设备及其工艺解决方案，长期致力于ta-C、DLC、SCG薄膜设备、柔性卷绕镀膜设备、连续线镀膜设备等方向的研究与开发，对于真空镀膜设备具有丰富的制造经验和成熟的工艺制程。

2018年国内金属双极板行业刚刚开始兴起，广东汇成真空公司发现真空镀膜设备的功能设计与金属双极板涂层制备工艺要求相近，前瞻性地对这一领域展开布局。

“广东汇成真空在国内真空镀膜设备领域有着较高的知名度，当时陆续有多家研发金属双极板的企业和院校主动寻求与我们合作，我们也逐渐关注到这一领域。公司通过调研发现，氢能未来存在广阔的发展空间，虽然当时石墨双极板在市场上占据绝对主流地位，但我们认定金属双极板同样有着巨大的发展潜力，于是我们决定在这一领域深耕。”广东汇成真空副总经理李志方表示。

金属双极板涂层镀膜的工艺要求更高。从涂层的工艺路线来看，由于PVD工艺的涂层纯度高、致密性好，涂层与基体结合牢固，是比较理想的金属双极板表面改性技术。而且PVD镀层在加工过程中不产生废气、废水、废渣和噪声污染，更合适规模化量产。因此，PVD成为国产金属双极板涂层主流的工艺路线。

广东汇成真空刚进入到金属双极板涂层镀膜领域，发现当时国内金属双极板的PVD镀膜设备大都依赖进口。广东汇成真空基于自身技术背景和经验，怀揣着对PVD真空镀膜设备行业的一腔热枕，自主研发HiPIMS技术，并将该技术用于金属双极板涂层产线，极大的提升了公司设备产品的竞争力。

HiPIMS PVD技术，即为高功率脉冲磁控溅射技术，是利用较高的脉冲峰值功率和较低的脉冲占空比来产生高溅射金属离化率的一种磁控溅射技术。HiPIMS技术与传统的DC-MS技术相比，采用HiPIMS技术会使金属双极板涂层在同等功率状态下所形成的能量更大、耐腐蚀性更强、硬度更高。凭借着HiPIMS PVD技术带来的竞争优势，广东汇成真空成为国内领先的金属双极板涂层镀膜设备企业。

在与进口设备的市场较量中，广东汇成真空的涂层设备能做到单价更低。以一台年产量1000万片的涂层设备为例，广东汇成真空的涂层设备单价在3000万-6000万之间，而国外同类型的产品价格至少要贵2倍以上。同时，在交货周期、设备升级、售后服务等方面，广东汇成真空的涂层设备也更具优势。

“目前，在金属双极板涂层领域，我们已为多家头部金属板生产企业实现了供货。”李志方表示。广东汇成真空通过研发自主技术、构筑品牌“护城河”，成功打破了外企对我国真空涂层设备领域的垄断局面。

“交钥匙工程”实现提质降本

做好金属双极板板涂层，必须靠工艺、设备和材料三方面的优势互补与深度融合。在此基础上广东汇成真空提出了“交钥匙工程”设备解决方案，可以根据客户需求提供定制化真空应用解决方案，在镀膜工艺、设备、材料和售后等环节整体统一与有效协同，帮助企业降低板涂层成本。

“‘交钥匙工程’的第一步是帮助客户做减法，我们会在合作洽谈中，充分了解客户对工艺和性能的需求，避免过度设计，从而实现降低设备成本的效果。”李志方介绍说。

根据企业制备金属双极板方法的不同，广东汇成真空可提供不同制备模式的PVD涂层设备。对于先冲压成型再进行镀膜表面改性的金属板制备工艺，广东汇成真空研发出了HCINLINE立式溅射连续镀膜生产线和HCSH系列单体真空溅射镀膜系统；对于先表面改性再冲压成型的金属双极板制备工艺，广东汇成真空研发出了HCMRC卷对卷溅射镀膜生产线。

HCINLINE立式溅射连续镀膜生产线通过采用磁控溅射、HiPIMS、PECVD或其组合等镀膜技术，以及选配自动化上下料系统达到连续镀膜的目的，能够实现双极板表面涂层的批量化、大规模生产。其中，该系统中将旋转靶材替代平面靶可实现较高的靶材利用率，并通过工件架传输系统实现最小的颗粒缺陷，以及采用折返室的设计理念将占地面积降到最小。

HCSH系列单体真空溅射镀膜系统该系统配置灵活，适用于金属双极板表面改性涂层的研发及小规模生产，占地面积小，工艺调控和优化成本低，非常有利于高性能双极板涂层的工艺开发工作。

HCMRC卷对卷溅射镀膜生产线采用多种沉积技术相结合的方式可实现双面的高附着力镀膜，能够改善金属卷材表面特性，提高其抗腐蚀性，降低表面接触电阻，并通过模块化设计概念、狭缝真空锁阀、等离子预处理、磁控溅射方法、电子束蒸发灵活组合、原位检测和工艺控制等方面对卷对卷溅射镀膜生产线系统进行优化。

“现阶段，一块金属板在涂层镀膜前后，价格相差巨大。一方面是因为涂层设备的成本比较高。另一个最重要原因是涂层材料中含有贵金属，使得镀膜成本居高不下。”李志方透露，公司自主开发了适用于燃料电池金属双极板表面改性的超级导电石墨涂层材料（简称“SCG”），该涂层材料电阻率低、膜层致密、耐腐蚀性能优异，极适用于燃料电池金属双极板的表面改性，能够满足美国能源部（DOE）标准，可极大地提高金属双极板的导电性和耐腐蚀性。

SCG涂层与PVD涂层设备组合，能够在满足金属板的性能要求的同时，做到生产节拍足够快，从而帮助金属板企业进行有效降本。HCINLINE-SCG立式溅射连续镀膜生产线，可年产量300万片，最大尺寸为420x151mm，生产节拍为每分钟9片，成本低于20元/片；HCMRC-SCG卷对卷溅射镀膜生产线，设备幅宽600-1200mm，卷径Max.Φ3.0m，卷速可达1m/分钟。

“在金属双极板镀膜过程中，广东汇成真空的PVD涂层设备可实现高度自动化和智能化，不需要人工过度的干预，整条产线只需2-3名员工即可，帮助企业减轻了人力成本。而且我们还会对客户员工进行培训，提高设备使用寿命，降低后期运维成本。”李志方表示，这一套“组合拳”定制化工艺技术及解决方案，真正实现了为客户降本增效，得到了广大客户的高度赞誉，同时广东汇成真空也实现了PVD真空涂层设备规模化生产。

在氢能发展浪潮推动下，未来氢燃料电池及电解池金属板的市场需求量将会显著提升。广东汇成真空希望与更多优秀的国内氢能技术企业互相促进共同发展，一起推进国内氢能和氢燃料电池走向商业化。