CN101346796B - 金属带材的磁控溅射真空抛光的方法和设备 - Google Patents

金属带材的磁控溅射真空抛光的方法和设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及金属带材(2)的磁控溅射真空抛光方法，所述金属带材(2)在至少一个用导电材料制成的对电极(3，3′)之上行进在真空腔(1)中，其中，在所述金属带材(2)附近的气体中形成等离子体，以产生作用于该金属带材(2)的基团和/或离子，约束磁路(4)布置在所述金属带材(2)之上，其特征在于，所述对电极(3，3′)具有能相对于所述金属带材(2)进行转动和/或平移的活动表面，所述活动表面在抛光时被促使运动且在重新暴露于所述等离子体之前，由布置在等离子体幔中的清理装置(5，5′)连续地进行清理。本发明也涉及用于实施所述方法的抛光设备。

Description

金属带材的磁控溅射真空抛光的方法和设备
技术领域
本发明涉及金属带材例如钢带的磁控溅射真空抛光的方法和设备。
背景技术
在钢带真空镀覆作业时，带材在镀层之前的清洁状态是成功的关键因素之一，因为它决定待沉积镀层的良好附着力。为此所使用的方法之一是磁控溅射真空抛光，也称为腐蚀处理。该方法在于在可产生基团和/或离子的气体中，在带材和对电极之间形成一等离子体。在正常工作条件下，这些离子朝待除垢带材的表面加速，且去除表面原子，从而净化可能污染的表面并使之活化。
待除垢带材在真空腔中面对着对电极移动。所述对电极相对于金属带材进行正极化，所述金属带材本身优选接地。定位在带材后部的一组磁铁约束在其附近产生的等离子体。为了使待处理金属带材相对于实施磁控溅射所需的对电极进行非常准确地定位，金属带材一般布置在一支承辊上，所述支承辊可围绕其轴转动。但是，当处理刚性板形的金属带材时，不需要这种辊。
但是，在将这种技术应用于清理连续行进的金属带材例如钢带时，存在的问题是对电极积垢。在施行抛光方法时，带材表面受到腐蚀的微粒沉积在面对面的部分上，即沉积在对电极上，时间一长就覆盖以一层附着力不大的黑膜。这最终导致形成裂纹和脱皮，形成引发电弧的粉状碎屑。电弧的形成可引起：
一方面在引发电弧的部位造成钢带表面的损坏，
另一方面由于在电弧检测时发电机供电的短时间(约100微秒)暂停而使得在行进带材的小面积上抛光的缺陷。
最后，当镀层是介电的时，镀层会使电极绝缘并影响等离子体的作用。
因此，在施行抛光工艺时，使对电极保持良好的清洁状态很有必要。
已知文献EP-A-0908535，其提出对由氧化物薄层污染的金属带材表面的除垢方法。所应用的对电极以成对连接于交流发电机的方式使用。它们具有扁形或圆形的形状，并可在一定时间期间避免起弧。使用一定时间之后，这些电极积垢，从而不得不中止工艺以清理它们，或者减小抛光功率，这样，无论如何都会有损于其效率和/或其质量。
发明内容
因此，本发明旨在弥补现有技术中的方法的缺陷，从而提出行进的金属带材的表面的磁控溅射真空抛光方法和设备，其可提高抛光质量和效率，并避免由于意外形成电弧而引起的金属带材的任何损坏和任何抛光缺陷，且这无需中断工艺过程。
为此，本发明首先涉及金属带材的磁控溅射真空抛光方法，所述金属带材在至少一个用导电材料制成的对电极之上行进在真空腔中，其中，在所述金属带材附近的气体中形成等离子体，以产生作用于该金属带材的基团和/或离子，约束磁路布置在所述金属带材之上，其中，所述对电极具有能相对于所述金属带材进行转动和/或平移的活动表面，所述活动表面在抛光时被促使运动且在重新暴露于所述等离子体之前，由布置在等离子体幔中的清理装置连续地进行清理。
按本发明的方法还可单独地或以组合的方式具有以下特征：
所述清理装置是具有局部机械作用的清理装置，
所述清理装置由刚性刮刀构成，所述刚性刮刀与所述对电极的活动表面进行接触，
由于所述清理装置的作用而从所述对电极的活动表面刮掉的物质利用布置在所述真空腔下部的收集装置加以回收，
所述对电极相对于所述金属带材进行正极化，所述金属带材可接地或不接地，
所述对电极经受交流电位，所述金属带材可接地或不接地，
所述真空腔配有对电极，所述对电极由至少两个旋转辊和张紧在所述旋转辊上的传动带构成，
冷却所述一个或多个对电极。
本发明还涉及金属带材的磁控溅射真空抛光设备，所述设备包括：真空腔，其内有至少一个对电极；使所述金属带材极化的部件；使所述对电极极化的部件；在所述金属带材与所述对电极之间于气体中形成等离子体的部件；至少一约束磁路，其布置在所述金属带材之上，且所述对电极具有相对于所述金属带材进行转动和/或平移的活动表面；以及清理所述活动表面的清理装置，其布置在等离子体幔中。
按本发明的设备还可单独地或以组合方式具有以下特征：
所述清理装置是具有局部机械作用的清理装置，
所述清理装置由刚性刮刀构成，所述刚性刮刀与所述对电极的活动表面进行接触，
所述真空腔还包括收集装置，其收集通过所述清理装置的作用从所述对电极的活动表面刮掉的物质，所述收集装置布置在所述真空腔的下部，
所述对电极相对于所述金属带材进行正极化，所述金属带材可接地或不接地，
所述对电极经受交流电位，所述金属带材可接地或不接地，
所述真空腔配有对电极，所述对电极由至少两个旋转辊和张紧在所述旋转辊上的传动带构成，
所述对电极配有冷却装置。
附图说明
现在，参照附图详述本发明，附图如下：
图1是按本发明的设备的一实施方式的剖面示意图；
图2是按本发明的设备的第二实施方式的剖面示意图；
图3是按本发明的设备的第三实施方式的剖面示意图。
具体实施方式
首先如果参照图1，从中可看到真空腔1，金属带材2例如钢带在真空腔内行进。在该真空腔1的下部中，有两个圆柱形的对电极3和3′，它们可围绕其轴被促动转动。对电极3、3′必须用导电材料制成。尽管铁磁材料可适合，但是建议使用非铁磁材料，以便不会干扰等离子体的磁约束。
对电极3、3′经受加热，加热意味着在某些情况下使这些对电极冷却。它们由于金属带材2的行进例如机械地被驱动转动。对电极3、3′也可由布置在真空中的电动机、气动机、液压发动机驱动或由真空旋转通道驱动。
金属带材2接地，而对电极3、3′被正极化。
在该带材2之上有一磁路4，所述磁路呈磁铁的形式，所述磁铁用来在金属带材2的附近约束等离子体。
每个对电极3、3′配有一刮刀5、5′，所述刮刀布置在金属带材2的抛光等离子体幔(ombre)中。刮刀5、5′固定的实施必须特别精细，以防在对电极3、3′和其它安装构件之间形成短路，甚至在室的内表面由剥离的导电微粒造成金属化之后，更容易形成短路。抗金属化隔板可围绕绝缘体加以布置。这些隔板位于腔1的壁与刮刀5、5′之间，以使它们彼此绝缘。因此，刮刀5、5′的支承件不会被金属化，从而避免任何短路。
刮刀5、5′可用适于刮刀不导电条件的任何材料制成。尤其是可用陶瓷或玻璃制成。
此外，可采取预防措施，以使刮刀5、5′不朝金属带材2喷射碎屑，甚至在回弹之后。
真空腔1还包括回收箱6，其回收由刮刀5、5′刮掉的物质。
当金属带材2在真空腔1中被抛光时，使对电极3、3′以比较缓慢的运动转动，从而利用刮刀5、5′不断地清理所述对电极。由刮刀刮掉的物质下落到箱6中，所述箱6可定期清空。
现在参照图2，其示出本发明的第二实施方式，在该实施方式中，向对电极3、3′施加交流电位，行进的金属带材2接地或不接地。
系统可由一个或多个对电极构成。如图3局部视图中所示的，对电极7也可包括传动带8，所述传动带8张紧在两个辊9、9′之间并按照“传送带”的原理被驱动。安装在等离子体幔中的刮刀10当传动带行进在真空腔1中时可清理该传动带。
实施例
抛光系统的效率指示标可以是能向抛光室施加的最大功率，而不形成电弧。
因此，对通常的抛光室和图1所示的抛光室进行过测定该最大功率的试验。
因此可测试到，按本发明的抛光设备的随时间的稳定的最大功率，是具有平坦固定对电极的传统设备的最大功率的两倍以上。
由于金属带材的磁控抛光腐蚀速度与施加的功率有关，因此按本发明的对电极的使用可使抛光效率提高一倍。
上述对电极系统在短时间内是适合的，且避免由来自金属带材表面抛光的微粒产生电弧，或者避免阳极消失的问题。

Claims (17)

1.金属带材(2)的磁控溅射真空抛光方法，所述金属带材(2)在至少一个用导电材料制成的对电极(3，3′，7)之上行进在真空腔(1)中，其中，在所述金属带材(2)附近的气体中形成等离子体，以产生作用于该金属带材(2)的基团和/或离子，约束磁路(4)布置在所述金属带材(2)之上，
其特征在于，所述对电极(3，3′，7)具有能相对于所述金属带材(2)进行转动和/或平移的活动表面，所述活动表面在抛光时被促使运动且在重新暴露于所述等离子体之前，由布置在等离子体幔中的清理装置(5，5′，10)连续地进行清理。
2.根据权利要求1所述的抛光方法，其特征在于，所述清理装置(5，5′，10)是具有局部机械作用的清理装置。
3.根据权利要求2所述的抛光方法，其特征在于，所述清理装置(5，5′，10)由刚性刮刀构成，所述刚性刮刀与所述对电极(3，3′，7)的活动表面进行接触。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的抛光方法，其特征在于，由于所述清理装置(5，5′，10)的作用而从所述对电极(3，3′，7)的活动表面刮掉的物质利用布置在所述真空腔(1)下部的收集装置(6)加以回收。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的抛光方法，其特征在于，所述对电极(3，3′，7)相对于所述金属带材(2)进行正极化，所述金属带材(2)接地或不接地。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的抛光方法，其特征在于，所述对电极(3，3′，7)经受交流电位，所述金属带材(2)接地或不接地。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述真空腔(1)配有所述对电极，所述对电极由至少两个旋转辊(9，9′)和张紧在所述旋转辊(9，9′)上的传动带(8)构成。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，冷却所述对电极(3，3′，7)。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属带材(2)是钢带。
10.金属带材(2)的磁控溅射真空抛光设备，所述设备包括：真空腔(1)，其内有至少一个对电极(3，3′，7)；使所述金属带材极化的部件；使所述对电极(3，3′，7)极化的部件；在所述金属带材(2)与所述对电极(3，3′，7)之间于气体中形成等离子体的部件；至少一约束磁路(4)，其布置在所述金属带材(2)之上，且所述对电极(3，3′，7)具有相对于所述金属带材(2)进行转动和/或平移的活动表面；以及清理所述活动表面的清理装置(5，5′，10)，其布置在等离子体幔中。
11.根据权利要求10所述的抛光设备，其特征在于，所述清理装置(5，5′，10)是具有局部机械作用的清理装置。
12.根据权利要求11所述的抛光设备，其特征在于，所述清理装置(5，5′，10)由刚性刮刀构成，所述刚性刮刀与所述对电极(3，3′，7)的活动表面进行接触。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的抛光设备，其特征在于，所述真空腔(1)还包括收集装置(6)，其收集通过所述清理装置(5，5’，10)的作用从所述对电极(3，3′，7)的活动表面刮掉的物质，所述收集装置(6)布置在所述真空腔(1)的下部。
14.根据权利要求10至12中任一项所述的抛光设备，其特征在于，所述对电极(3，3′，7)相对于所述金属带材(2)进行正极化，所述金属带材(2)接地或不接地。
15.根据权利要求10至12中任一项所述的抛光设备，其特征在于，所述对电极(3，3′，7)经受交流电位，所述金属带材(2)接地或不接地。
16.根据权利要求10至12中任一项所述的设备，其特征在于，所述真空腔(1)配有所述对电极，所述对电极由至少两个旋转辊(9，9′)和张紧在所述旋转辊(9，9′)上的传动带(8)构成。
17.根据权利要求10至12中任一项所述的设备，其特征在于，所述对电极(3，3′，7)配有冷却部件。
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