CN110724914A - 涂层装置和方法 - Google Patents

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Abstract

根据不同的实施方式,涂层装置(100至700)可以具有:用于提供电子束(23)的电子束枪(112);用于捕集电子束(23)的电子束捕集器(202);用于驱控电子束枪(112)和/或电子束捕集器(202)的控制装置(204),其中,控制装置(204)设置用于,转换在多种配置之间的驱控,多种配置中:在第一种配置中,电子束(23)对准电子束捕集器(202);以及在第二种配置中,电子束(23)从电子束捕集器(202)旁边经过地对准。

Description

涂层装置和方法
技术领域
本发明涉及一种涂层装置和一种方法。
背景技术
通常可以对基体、例如玻璃基体、金属基体和/或聚合物基体进行处理(加工)、例如进行涂层,从而能改变基体的化学的和/或物理的特性。可以实施不同的物理涂层方法来对基体进行涂层,特别是电子束蒸镀(EB-PVD)也属于这些物理涂层方法。例如可以利用真空涂层设备,以便借助化学的和/或物理的气相沉积使一个层或多个层沉积在一个基体上或多个基体上。
借助电子束蒸镀(EB-PVD)可以产生所谓的蒸发源(明显是一个被局部强烈加热的区域)。已蒸发的材料从蒸发源起扩散,已蒸发的材料能在工件上冷凝,从而在工件上形成一个层。
能以不同的修正方案进行电子束蒸镀(EB-PVD)。待蒸发的材料(称为靶材或蒸发料)通常借助电子束熔融并且因此在钳锅中提供。有待涂层的工件可以例如以自由悬挂地或者置放在工件托架中的方式例如在钳锅上方导引并且明显从下方进行涂层。
通常使用EB-PVD用陶瓷的热障层对大型工件、如涡轮机构件进行涂层。在高产的工业涂层设备中,例如由多个、如至少(也就是说最少)两个钳锅实施蒸镀(Bedampfung)。将有待涂层的工件夹持在基体支架(也称为托架)上并且按照过程顺序运输通过多个过程室。为了达到蒸镀的层的最优的形态,可能需要在进行涂层之前加热工件,例如将工件加热到约1000℃或更高,和/或至少在进行涂层期间将工件保持在这个温度上。在涂层期间保持所述温度在此得到了蒸镀过程的废热的支持。
若应当针对高生产率(例如生产量)设计涂层设备,那么传统上选用这样一种几何形状,在该几何形状中,电子束从上方对准蒸发料。在将基体支架运输到涂层室中时,可能会由此造成在两个电子源的其中一个电子源与所配设的蒸发钳锅之间电子束路径被有待涂层的工件暂时堵塞。为了避免有待涂层的工件因电子束受损,就在工件移入期间在堵塞的时间内(典型地为几秒种)关断阻塞的电子源。
根据不同的实施方式认识到,由于关断了电子束源并且因此关断了对应的蒸镀过程,依照传统必须忍受中断到涂层室的总的能量输入。这可能牵扯到涂层室内的温度下降,例如降到最优层生长所需的涂层温度(例如约1000℃)之下。例如可能由于电子束的关断过程使温度下降为900℃或更低,因此可能会对特别是胚层的结构/形态的表现有不利的影响。这又会损害涂层的附着强度,特别是在热循环应变后。
若应当减小温度下降,那么可能需要选择性地实施电子束源的关断,这就是说,其它电子束源中的其中一个电子束源同时继续运行。在这种运行配置下,可能需要这样来设计用于电子束源的高电压供给装置,使电子束源能独立运行。高电压供给装置例如可以设计用于,使多个电子束源能彼此独立地接通和关断。高电压供给装置的这种构造方式所带来的成本比同步地供给两个电子束源的所谓的双重高电压供给装置更为高昂。双重高电压供给装置可能例如不允许多个电子束源的彼此独立的运行,而是仅允许时间同步地接通和关断所有由该双重高电压供给装置供给的电子束源的共同的运行。
发明内容
根据不同的实施方式,提供了一种涂层装置和一种方法,它们简化了、有利于和/或以更高质量提供对一个或多于一个的工件的涂层。
根据不同的实施方式,涂层装置可以具有:用于提供电子束的电子束枪;用于捕集电子束的电子束捕集器;用于驱控电子束枪和/或电子束捕集器的控制装置,其中,控制装置设置用于,转换在多种配置之间的驱控,多种配置中:在第一种配置下,电子束对准电子束捕集器;以及在第二种配置中,电子束从电子束捕集器旁经过地对准。
附图说明
图中:
图1在示意性侧视图或横截面视图中示出了根据不同的实施方式的涂层装置;
图2A和2B在示意性侧视图或横截面视图中分别示出了根据不同的实施方式在多种配置下的涂层装置和/或方法;
图3A至3C在示意性侧视图或横截面视图中分别示出了根据不同的实施方式在多种配置下的涂层装置和/或方法;
图4A至4C在示意性侧视图或横截面视图中分别示出了根据不同的实施方式在多种配置下的涂层装置和/或方法;
图5A至5C在示意性侧视图或横截面视图中分别示出了根据不同的实施方式在多种配置下的涂层装置和/或方法;
图6A至6C在示意性侧视图或横截面视图中分别示出了根据不同的实施方式在多种配置下的涂层装置和/或方法;
图7A至7C在示意性侧视图或横截面视图中分别示出了根据不同的实施方式在多种配置下的涂层装置和/或方法;以及
图8在示意性流程图中示出了根据不同的实施方式的方法。
具体实施方式
在随后的详细的说明中参考了附图,附图形成了说明书的一部分并且在附图中为了图解说明而示出了一些特殊的实施方式,能以所述实施方式实施本发明。在这方面,参照所说明的附图的方位使用方向术语如“上”、“下”、“前”、“后”、“前面的”、“后面的”等。因为实施方式的部件能以多个不同的方位定位,所以方向术语用于图解说明并且并不作任何限制。不言而喻的是,可以使用其它的实施方式并且作出结构上或逻辑上的修改,而不会偏离本发明的保护范围。不言而喻的是,在此文中所说明的不同的示例性的实施方式的特征能相互组合,倘若没有专门另行说明的话。随后的详细的说明因此不能理解为是限制性的,本发明的保护范围则由所附的权利要求限定。
在本说明书的范畴内,概念“连接(verbunden)”、“联接(angeschlossen)”以及“联结(gekoppelt)”用于说明直接的和间接的连接(例如电阻性的或导电的,例如导电的连接)、直接的或间接的联接以及直接的或间接的联结。为图中一致或类似的元件配设一致的附图标记,如果这样做合适的话。
根据不同的实施方式,术语“经联结(gekoppelt)”或“联结(Kopplung)”可以理解为是(例如机械的、静液压的、热的和/或电的)例如直接或间接的连接和/或相互作用。多个元件可以例如沿着相互作用链互相联结,沿着所述相互作用链能传递相互作用(例如信号)。两个彼此联结的元件可以例如彼此交换相互作用,例如机械的、静液压的、热的和/或电的相互作用。根据不同的实施方式,“相接合(gekuppelt)”可以理解为是例如借助直接的身体接触的机械的(例如身体上的或物理的)联结。接合装置可以设置用于,传递机械的相互作用(例如力、扭矩等)。
控制可以理解为是有意识地影响系统。在此能按照预先规定来改变所述系统的状态。调节可以理解为是控制,其中,额外通过干扰来抵抗系统的状态变化。控制明显可以具有向前指向的控制段并且因此明显实施流程控制,所述流程控制将输入参量转成输出参量。但控制段也可以是调节回路的一部分,因而实施调节。与纯粹的前进控制相反,调节表明输出参量对输入参量连续的影响施加,调节回路促成了所述影响施加(反馈)。换句话说,作为控制的备选方案或者除了控制外,还使用调节,或者作为控制的备选方案或者除了控制外,还进行调节。在调节时,将调节参量的实际值(例如基于测量值求出)与反馈值(额定值或预先规定或预定值)作比较并且相应地可以借助调整参量(在使用调整机构的情况下)这样来影响调节参量,从而尽量使调节参量的相应的实际值与反馈值的偏差很小。
根据不同的实施方式,可以提供一种装置和/或一种方法来避免在移入有待涂层的工件期间过程室内的温度下降。可以备选或附加地提供一种装置和/或一种方法,其使得能为一个涂层装置的多个(例如两个)电子束源使用更利于成本的多重高电压供给装置。带有正好两个电子束源的涂层装置例如也可以称为双源蒸镀设备并且相应的多重高电压供给装置就可以称为双重高电压供给装置。
根据不同的实施方式,可以在过程室中提供电子束捕集器(例如电子束扩散器)。电子束捕集器可以例如以耐高温的组件(也称为电子束捕集组件、例如扩散器组件)的形式提供。电子束捕集器可以设置用于,在有待涂层的工件移入到对工件进行涂层的真空室(也称为涂层室)期间,被由于正在移入的工件而阻塞的电子束源的电子束加载(这就是说用电子束照射)。
射入电子束捕集器的能量,例如由于电子束捕集器的温度升高和紧接着的形式为热辐射的辐射,可以例如至少部分立即(通过散射回的电子)和/或至少部分伴随很小的时间延迟地例如扩散地反射回过程室。取代蒸发钳锅地加载电子束捕集器(例如扩散器)去掉了关断电子束的强制性。扩散地反射回到真空室中的能量可能造成和/或至少有助于涂层过程室的功率收支平衡的时间上的均匀化以及因此过程温度的时间上的稳定化。
根据不同的实施方式,可以提供一种涂层装置,该涂层装置带有两个或两个以上的钳锅和一个双重高电压供给装置。双重高电压供给装置例如具有用于两个电子源的高电压供给装置,其中,两个电子源由同一个高压变压器供以加速电压。
根据不同的实施方式,可以提供一种用于借助EB-PVD在真空室(例如涂层室、也称为蒸镀室)中对工件(例如,构件)进行涂层的方法,所述真空室带有电子束源、钳锅和用于工件的搬运装置(更普遍的是运输装置)。所述方法可以具有:用有预处理-偏转样式(电子束偏转样式)的电子束加载电子束加载真空室内装置和/或钳锅以建立起真空室内装置和和屏蔽结构的提高的温度水平;将电子束偏转顺序转换到消隐-偏转样式,所述消隐-偏转样式不会在随后的运输步骤期间引起有待涂层的构件受损;借助运输装置(例如搬运装置)将有待涂层的部分运输到蒸镀室中;以及将电子束偏转顺序转换到第三种工作-偏转样式,该第三种工作-偏转样式设置用于蒸发来自钳锅的蒸镀材料以及用于保持真空室内装置和屏蔽结构的提高的温度水平。
用于借助EB-PVD蒸镀(换句话说用蒸汽涂层)一个或多于一个的工件(或其它构件)的涂层装置可以具有:蒸镀室(例如真空室);钳锅;用于运输有待涂层的一个或多于一个的工件的搬运装置,所述工件在搬运过程期间堵塞从电子源到钳锅的电子束路径;以及耐高温的电子束捕集器(例如电子扩散器),该电子束捕集器被这样设置,使得其至少在搬运过程期间能吸收电子束的功率。电子束捕集器比起靠近有待涂层的一个或多于一个工件的运输平面布置得更为靠近电子源。电子束捕集器可以例如以能运动的、例如能枢转的和/或能移动的方式支承。电子束捕集器可以例如至少在面朝电子束的表面上具有耐高温的材料。电子束捕集器可以至少部分被水冷。电子束捕集器可以例如具有至少一个面朝电子束的经水冷的面。电子束捕集器可以至少在面朝电子束的表面上具有由耐高温的材料(例如有高于1200℃、优选高于1500℃的熔点的材料)制成的电子反射器。电子束捕集器可以例如这样布置,使得该电子束捕集器在搬运过程期间和/或搬运过程之后与有待涂层的构件处于热辐射相互作用中。电子束捕集器可以例如这样布置,使得在用电子束加载电子束捕集器时,电子的至少一部分在搬运过程期间或在搬运过程后被朝着有待涂层的工件的方向反射。
涂层装置可以选择性地具有:第二电子源和第二钳锅,其中,第一和第二电子源借助一个共同的高压变压器被供以加速电压。
根据不同的实施方式,可以提供一种用于借助EB-PVD在蒸镀室中对一个或多于一个的工件(或其它构件)进行涂层的方法,其中,蒸镀室带有电子源、钳锅和用于工件的搬运装置,所述方法具有:(例如在预处理配置中)用带有预处理-偏转样式的电子束加载蒸镀室内装置和/或钳锅,目的是建立起蒸镀室内装置和屏蔽结构的提高的温度水平;将电子束偏转顺序转换到消隐-偏转样式,该消隐-偏转样式不会在随后的运输步骤期间引起有待涂层的工件(例如构件)的受损;借助搬运装置将有待涂层的工件运输到蒸镀室中;将电子束偏转顺序转换到工作-偏转样式,所述工作-偏转样式适用于蒸发来自钳锅的蒸镀材料以及适用于保持蒸镀室内装置和屏蔽结构的提高的温度水平。所述方法可以备选或附加地具有:将电子束捕集器(例如扩散器)定位在静止位置中;用有预处理-偏转样式的电子束加载蒸镀室内装置和/或钳锅,目的是建立起蒸镀室内装置和屏蔽结构的提高的温度水平;将扩散器定位在工作位置中;将电子束-偏转顺序转换到扫描-偏转样式,该扫描-偏转样式不会在随后的运输步骤期间引起有待涂层的构件的受损,以及其中,电子束功率的主要的份额均对准电子束捕集器;借助搬运装置将有待涂层的工件运输到蒸镀室中;将电子束捕集器定位在静止位置中;将电子束-偏转顺序转换到工作-偏转样式,该工作-偏转样式适用于蒸发来自钳锅的蒸镀材料以及适用于保持蒸镀室内装置和屏蔽结构的提高的温度水平。预处理-偏转模式和消隐-偏转模式可选可以是一致的。电子束功率可以在按照预处理偏转模式、消隐-偏转模式偏转期间和/或在运输期间这样变化(例如控制和/或调节),使得有待涂层的构件在蒸镀期间的温度的时间变化被最小化,特别是小于±25K、优选小于±10K。
图1在示意性侧视图或横截面视图中示出了根据不同的实施方式的涂层装置100。
根据不同的实施方式,涂层装置100具有:真空室224(也称为真空过程室或蒸镀室),在该真空室内布置着涂层室224r,其中,涂层室224r例如占满了真空室224的内部和/或可以具有至少一个真空。
真空室224可以具有一个或多于一个的真空泵(例如预真空泵和/或高真空泵)用于在真空室224内部和/或在涂层室224r内提供真空。
涂层室224r可以具有至少一个(这就是说正好一个或多于一个)撞击区域224a、224b。
涂层装置100还可以具有至少一个(这就是说正好一个或多于一个)电子束枪112,该电子束枪例如具有电子束源112q和用于将一个电子束23偏转到多个撞击区域224a、224b中的偏转系统142a。电子束源112q可以具有电子源(例如阴极、例如热阴极)和电子束成形单元(例如阳极)。
电子束23可以例如按照一个(例如同一个)偏转顺序(也称为电子束偏转顺序)偏转,例如多次前后相继地按照同一偏转顺序偏转。偏转顺序可以明确地代表一系列额定撞击点和/或一个额定轨迹(也称为额定偏转轨迹),电子束23对准所述一系列额定撞击点和/或一个额定轨迹(这就是说,额定撞击点应当借助电子束23穿过)。所述或每个偏转顺序可以具有和/或限定至少一个(这就是说正好一个或多于一个)偏转图。所述或每个偏转图可以限定一个本身闭合的轨迹155或沿着本身闭合的轨迹155的一系列额定撞击点155,所述轨迹应当被照射(所谓的撞击图155)。撞击图155可以例如代表电子束23的撞击地点P(x,y,z)的一个轨迹T(P,T)。撞击图155的大小和取向可以取决于它在空间中的位置并且可选能根据时间加以改变和/或变换。
更为普遍地说明了偏转图(也称为偏转样式)的撞击图155,偏转图例如可以例如涉及偏转角(αx(t),αy(t)),电子束23从其静止位置出来偏转了所述偏转角。所述或每个偏转图可以例如配属于撞击区域224a、224b。相应的撞击图可以例如布置在撞击区域224a、224b中。更普遍地说,偏转图可以将电子束23绘制到撞击图155上(与中央投影类似)。所述或每个偏转顺序可以具有正好一个或多于一个的偏转图或由正好一个或多于一个的偏转图形成。
涂层装置100可选具有至少一个靶保持架114(这就是说正好一个或多于一个靶保持架)用于将靶材(也称为蒸发料或涂层材料)保持在涂层装置100的一个或多于一个的撞击区域中。在所述或每个撞击区域224a、224b中备选或附加地布置着靶材,靶材应当借助电子束23被蒸发。蒸发通常可以理解为是转化成气相并且也可以具有升华。备选或附加地可以在至少一个撞击区域224a、224b中布置电子束捕集器,如之后还要准确地说明那样。
所述或每个靶保持架114可以例如具有钳锅。钳锅可以理解为是耐高温的(例如1000℃或更高)的容器,该容器设置用于容纳靶材。为此,钳锅可以例如具有空腔,靶材可以布置在空腔中。空腔可以沿正在照射的或设置用于照射的电子束枪112的方向打开,因而电子束23能对准靶材。
在涂层室224r中可以布置着和/或运输有待涂层的工件,如之后还将更为详细地说明那样。
靶材,也就是说,待蒸发的材料(蒸发料),可以例如具有金属(例如合金)、有机材料、塑料、石墨或陶瓷。电子束源112q与蒸发料的间距可以例如处在约0.1m至约5m的范围内,例如处在约0.1m至约0.5m之间的范围内。靶材例如在被照射和/或蒸发期间可以备选或附加地布置在真空中。
能量供给装置110可选能具有变压器,该变压器为多个电子束枪112提供供电参量、例如加速电压。
所述一个或多于一个的电子束枪112可以借助能量供给装置110供电。能量供给装置110例如提供一个电参量(也称为供给参量),该电参量限定了电子束23的总功率。供给参量可以例如是电子束枪112的加速电压和/或阴极电流。供给参量、例如加速电压,可以借助能量供给装置110的变压器提供。
例如可以以如下方式控制和/或调节电子束23的总功率,即,改变电气参量。备选或附加地可以这样设置电子源,使得在电子源的阴极和阳极之间的间距可以被改变。然后可以以如下方式控制和/或调节电子束23的总功率,即,改变在阴极和阳极之间的间距。
图2A和图2B分别在示意性侧视图或横截面视图中示出了根据不同的实施方式在多种配置200a、200b中的涂层装置200和/或方法,例如涂层装置100。
电子束枪112可以设置用于提供(例如产生和/或发射)电子束23。一个或多于一个的电子束捕集器202、例如一个或多于一个的平面型电子束捕集器202,可以布置在电子束枪112旁。按照多种配置200a、200b,电子束枪112和/或所述的或每个电子束捕集器202可以借助控制装置204驱控。
驱控可以理解为,借助控制装置204控制和/或调节电子束枪112的或电子束捕集器202的工作点。控制装置204例如可以设置用于,(例如借助致动器)向电子束捕集器202(例如以经调节的和/或经控制的方式)输送驱动能和/或机械力。控制装置204备选或附加地可以设置用于,向电子束枪112(例如以经调节的和/或经控制的方式)提供多个偏转样式,按照所述偏转样式来偏转电子束23。控制装置204备选或附加地可以设置用于,向电子束枪112(例如以经调节的和/或经控制的方式)供应电功率。
多种配置200a、200b可以具有至少一个第一种配置200a和第二种配置200b并且可选具有一个或多于一个的第三种配置200c,如之后还将更为详细地说明的那样。
在第一种配置200a(也称为消隐配置200a)中,电子束23可以对准电子束捕集器202。例如在第一种配置200a中,可以例如按照第一种偏转样式(也称为消隐-偏转样式)和/或第一种偏转顺序(也称为消隐顺序)借助电子束23照射电子束捕集器202。
对物体(例如对电子束捕集器202和/或涂层材料)的照射可以表明,将能量带入到所述物体中,例如借助能量加热这个物体。带入到所述物体中的能量可以备选或附加地例如借助热辐射和/或电子辐射(例如次级电子)再次被重新发射。
不过与涂层材料相反的是,电子束捕集器202不吸收相变热(例如升华热和/或蒸发热)。电子束捕集器202的热损失功率(例如在该电子束捕集器的熔点上)备选或附加可以大于电子束23的总功率。因此可以防止电子束捕集器202受损。
在第二种配置200b中(也称为工作配置200b),电子束23从电子束捕集器202旁边经过地,例如穿过扩散区域201地对准。扩散区域可以明显指的是这样一个区域,当电子束设置用于蒸发涂层材料时,电子束23穿过该区域扩散。扩散区域201可以例如从电子束枪112起从电子束捕集器202旁经过地延伸。
电子束捕集器202例如可以在工作配置200b中比在消隐配置200a中更少地(例如有更小的功率密度)借助电子束23照射。电子束23在工作配置中备选或附加地可以按照第二偏转样式(也称为工作-偏转样式)和/或第二偏转顺序(也称为工作顺序)偏转,所述工作配置例如不同于消隐配置200a。
电子束可以周期性地按照一个或多于一个的偏转样式偏转。一个周期的一个或多于一个的偏转样式也可以称为偏转顺序。例如可以借助相似变换相互得出连续相继的偏转样式。第一偏转顺序和第二偏转顺序例如在至少一个偏转样式中可以彼此不同。可以例如不间断地重复电子束的偏转的一个偏转顺序,直至切换到另一个偏转顺序。
若给出了电子束枪112或电子束23的功率密度、总功率或另一个射电参量,那么可以例如在周期持续时间内对此作时间加权。功率密度、总功率或另一个射电参量可以例如涉及一个偏转顺序。第二偏转顺序例如可以提供比第一偏转顺序更大的(例如角度相关的)功率密度。电子束针对第一偏转顺序和第二偏转顺序的总功率备选或附加地可以基本上相同。角度相关的功率密度(也称为辐射强度)可以理解为是每个空间角的辐射通量。
涂层装置200例如可以具有扩散区域201,所产生的电子束23扩散到该扩散区域中。电子束捕集器202可以至少在工作配置200b中布置在扩散区域201旁。电子束23备选或附加地可以至少在工作配置200b中从电子束捕集器202旁经过地扩散。
所述一个或多于一个的电子束捕集器202可以例如具有电子反射器或由电子反射器形成。电子反射器可以设置用于,比起吸收,更多地是输出(例如反射和/或重新发射)电子束23的电子和/或功率。换句话说,电子反射器可以设置用于,将电子束23的击中该电子反射器的电子和/或功率以比吸收更大的份额再次输出。吸收可以以如下方式进行,即,将电子的能量转化成热能。
所述一个或多于一个的电子束捕集器202可以备选或附加地具有电子扩散器或由电子扩散器形成。电子扩散器可以设置用于,扩散地输出所输出的电子(例如没有择优方向)、扇形地散开电子束23和/或另行消除电子23的辐射特性。
所述一个或多于一个的电子束捕集器202可以备选或附加地具有热辐射源或由热辐射源形成。热辐射源可以设置用于,比起吸收,更少地输出(例如反射和/或重新发射)电子束23的电子和/或功率。所吸收的电子或功率可以例如转化成热能和/或热辐射,电子束捕集器202可以重新发射所述热能或热辐射。
可选能在电子束从电子束捕集器202旁经过地对准的附加的第二种配置200c中(也称为预处理配置或第三种配置),照射涂层装置200的外围(例如真空室的一些部分或其它真空室装置),以便加热这个外围。在预处理配置200c中,可以例如借助电子束23例如按照第三种偏转样式(也称为预处理偏转样式)和/或第一种偏转顺序(也称为预处理顺序)照射所述外围。预处理配置和消隐配置可选可以是一致的和/或至少在它们的偏转顺序上协调一致。
在从工作配置转换到消隐配置时,可选可以以如下方式使电子束23成扇形散开,即,电子束按照扫描的偏转样式偏转。这可以降低与角度相关的功率密度。
工作配置200b和消隐配置200a的区别在于下列至少一项:已蒸发的涂层材料的量、涂敷在工件上的涂层材料的量、偏转样式、所提供的(例如与角度相关的)功率密度、发射到涂层室224r中的热辐射的量、有待涂层的工件的运输速度和/或位置、电子束捕集器202的位置、所提供的相变热的量、电子束23的长度。
图3A至3c在示意性侧视图或横截面视图中示出了根据不同的实施方式在多种配置200a、200b中的涂层装置300和/或方法,例如涂层装置100或200。
涂层装置300可选可以具有多个(例如正好两个或多于两个)电子束枪112,电子束枪中的每个电子束枪均设置用于提供电子束。涂层装置300可选可以具有一个或多于一个的钳锅。钳锅304可以例如具有用于容纳待蒸发的涂层材料302的空腔。
涂层装置300例如可以针对多个电子束枪112的每个电子束枪具有至少一个钳锅304,钳锅配属于所述电子束枪。电子束枪112和至少一个配属于该电子束枪的钳锅304例如可以形成钳锅-电子束枪-组112a、112b,其中,涂层装置300例如可以具有一个或多于一个的钳锅-电子束枪-组112a、112b。
所述或每个钳锅-电子束枪-组112a、112b可以设置用于,提供至少一个蒸发源。蒸发源可以理解为是气态的涂层材料302的源头。
涂层装置300的至少一个(例如正好一个、多于一个或每个)钳锅-电子束枪-组112a、112b可以具有至少一个电子束捕集器202。
若多个钳锅-电子束枪-组112a、112b在消隐配置200a和工作配置200b之间转换,那么可以这样来驱控所述钳锅-电子束枪-组(例如借助控制装置204),使得按照消隐配置200a驱控最多一个钳锅-电子束枪-组112a、112b。
钳锅304的或每个钳锅-电子束枪-组112a、112b的空腔可以朝着钳锅-电子束枪-组112a、112b的电子束枪112和/或钳锅-电子束枪-组112a、112b的电子束捕集器202打开。钳锅-电子束枪-组112a、112b的电子束捕集器202备选或附加地可以至少在消隐配置200a中布置在钳锅-电子束枪-组112a、112b的钳锅304和钳锅-电子束枪-组112a、112b的电子束枪112之间。
涂层室224r可以例如布置在两个扩散区域201之间,相应产生的电子束23在所述扩散区域中扩散。涂层室224r备选或附加地可以布置在电子束捕集器202和一个或若干钳锅114或者涂层材料之间。
相应的扩散区域201可以至少在工作配置200b中提供了在电子束枪112和配属于该电子束枪的至少一个钳锅114之间的视觉连接。
涂层装置300可以具有用于转移一个或多于一个的有待涂层的工件312的搬运装置314(也称为转移装置或运输装置)。搬运装置314例如可以具有托架314(也称为支架314),借助该托架能在移位期间承载一个或多于一个的工件312。搬运装置314可以理解为是这样一种装置,借助该装置能提供到涂层室224r的工件流或离开涂层室224r的工件流。搬运装置314为此可以例如具有多个运输辊,所述运输辊例如运输托架314。
所述或每个待涂层的工件312可以例如具有涡轮叶片或者由涡轮叶片形成。涂层材料备选或附加地可以具有陶瓷或金属或者由陶瓷或金属形成。
所述方法可以在300a中表明,按照工作配置200b或预处理配置200c来驱控多个电子束枪112中的正好一个(这就是说正好一个、多于一个或每一个)电子束枪,例如第一钳锅-电子束枪-组112a的和/或第二钳锅-电子束枪-组112b的电子束枪。在工作配置300b中,至少一个电子束枪112可以借助电子束23照射涂层材料302。所照射的涂层材料302可以被热发射,这就是说受热转化到它的气相地例如进入到涂层室224r中。
所述方法可以在300b中表明,将一个或多于一个的工件312朝着涂层材料302的方向301转移(例如运输),例如进入到涂层室224r。所述一个或多于一个的工件312可以借助托架314(也称为工件支架312)保持和/或运输。转移可以沿路径301进行,所述路径布置在涂层室224r中和/或延伸穿过该涂层室。
可以例如穿过一个或多于一个的扩散区域201地转移。
所述方法可以在300b中表明,例如在转移期间完成:借助电子束照射电子束捕集器202(未示出),如之后还要更为详细地说明的那样。第一钳锅-电子束枪-组112a的和/或第二钳锅-电子束枪-组112b的电子束枪例如可以照射相应的电子束捕集器202。例如在将一个或多于一个的工件312转移到涂层室224r中时,仅第一钳锅-电子束枪-组112a的电子束枪112可以照射电子束捕集器。备选或附加地可以在一个或多于一个的工件312从涂层室224r转移出来时,使要么第一钳锅-电子束枪-组112a的和/或第二钳锅-电子束枪-组112b的电子束枪照射相应的电子束捕集器202。
所述方法可以在300c中表明,例如在转移工件312后和/或当这个工件布置在涂层室224r中时:朝着一个或多于一个的工件312热发射涂层材料302。涂层材料302可以沉积在一个或多于一个的工件312上并且形成了工件312的涂层。
第一钳锅-电子束枪-组112a的和/或第二钳锅-电子束枪-组112b的电子束枪112和/或电子束捕集器202可以在300a和/或300c中按照工作配置200b加以驱控(例如借助控制装置204)。第一钳锅-电子束枪-组112a的和/或第二钳锅-电子束枪-组112b的电子束枪112和/或电子束捕集器202备选或附加地可以在300b中按照消隐配置200a加以驱控(例如借助控制装置204)。
例如当满足预定义的标准时,如当涂层装置300的待检测的状态参量满足所述标准时,可选可以自动触发在工作配置200b和消隐配置200a之间的转换(例如借助控制装置204)。所述标准可以例如具有,将一个或多于一个的工件运输到涂层室224r中和/或从这个涂层室运输出来。待检测的参量可以例如借助传感器322检测。传感器322可以例如检测运输装置的运输状态、运输速度和/或位置状态(例如工件的和/或托架的位置)。不过其它的传感器、测量件、类似物或状态参量也可行。
可选可以(例如借助控制装置204)阻断一个或多于一个的工件到涂层室224r中的运输,例如只要在一种不同于消隐配置200a的配置中进行驱控。运输一个或多于一个的工件到涂层室224r中备选或附加地仅当在消隐配置200a中驱控时才进行(例如继续和/或开始)。
可选可以检测物理的参量,其例如检测例如一个或多于一个的工件的和/或在涂层室224r中的温度。然后可以基于物理的参量(例如温度)控制和/或调节(例如借助控制装置204)电子束23的总功率。作为所述温度的备选或者除了所述温度外,物理的参量可以反映涂层装置300的另一个运行状态。
涂层装置300可以例如设置用于借助EB-PVD来蒸镀(例如涂层)一个或多于一个的工件(例如构件)。涂层装置300可以例如具有:真空室224(例如蒸镀室)、一个或多于一个的钳锅304、用于运输一个或多于一个的有待涂层的工件312的搬运装置314,所述工件在转移期间(也称为搬运过程)堵塞从电子束枪112到钳锅304的辐射路径201。
图4A至图4C在示意性侧视图和横截面视图中示出了根据不同的实施方式在一种方法的多种配置200a、200b下的涂层装置400,例如涂层装置100、200或300。
涂层装置400可以具有一个或若干电子束捕集器202,该电子束捕集器是耐高温的,也就是说明显能这样设置(提供),使得该电子束捕集器至少在搬运过程期间、例如在搬运过程的持续时间内,可以吸收电子束23的所带入的功率(例如在不受损和/或不蒸发的情况下)。
耐高温可以理解为,温度(也称为耐受温度)大于约1000℃,从所述温度起,电子束捕集器202或例如该电子束捕集器的被照射的区段从固态的物态转化成另一种物态(例如液态或气态)。换句话说,电子束捕集器202或者例如该电子束捕集器的被照射的区段至少直至耐受温度都保持在其固态的物态中。耐受温度可以例如是熔融温度(例如也称为熔点)。
耐受温度可以例如也大于约1200℃、例如大于约1500℃、大于约2000℃、大于约2500℃。耐受温度备选或附加地可以大于这样一个温度,在该温度下,涂层材料转化成气态的或液态的状态。因此可以达到的是,电子束捕集器经受住了涂层条件。
电子束捕集器202例如可以具有耐高温的材料或由耐高温的材料形成。若在工件上的涂层应当尽量无污物,那么电子束捕集器202可以备选或附加地具有涂层材料。
电子束捕集器202例如可以具有由耐高温的材料或者涂层材料制成的涂层。由耐高温的材料或者由电子束捕集器202的涂层材料制成的涂层例如可以布置在电子束捕集器202的这样一个表面上,该表面在消隐配置200a中被照射和/或面朝电子束枪112。
耐高温的材料可以例如是陶瓷、镍基金属合金或钴基金属合金和/或在碳改性中的碳(例如石墨)或者由它们形成。镍基金属合金或钴基金属合金可以理解为,这些金属合金具有多于50at%的镍或钴并且此外具有一种或多于一种的其它金属。
作为耐高温的材料的备选或者除了耐高温的材料外,电子束捕集器202还可以设置用于,在一段持续时间内吸收电子束23的总功率,而不超过工件的耐受温度,所述持续时间要求将一个或多于一个的工件312转移到涂层室224r中。电子束捕集器202例如可以主动地冷却,例如借助冷却装置332。冷却装置可以例如借助冷却流体(例如水或氮)冷却电子束捕集器202(也就是说从电子束捕集器提取热能)。冷却流体可以例如流过在电子束捕集器202的内部中的空腔。所述空腔可以例如提供热交换器或热交换器的至少一部分。电子束捕集器202可以例如至少部分被水冷。
电子束捕集器202可选可以具有一个表面,该表面在消隐配置200a中被照射和/或面朝电子束枪112,其中,所述表面与热交换器热(例如导热地)联结。
作为冷却装置332的备选或除了冷却装置332外,电子束捕集器202可以在小于耐受温度的温度下具有热损失功率,该热损失功率大于电子束23的总功率。
电子束捕集器202可以例如静态地支承。电子束捕集器202例如可以在工作配置200b和消隐配置200a之间转换时无法运动,这就是说,停留在同一空间位置中。换句话说,电子束捕集器202在工作配置200b中基本上具有和在消隐配置200a中一样的空间位置(这就是说取向和/或方位)。但在备选的设计方案中,电子束捕集器202可以以能运动的方式支承,如接下来还要更为详细地说明的那样。
电子束捕集器202可以可选设置成电子扩散器。
电子束捕集器202可选比起靠近路径(例如运输平面)布置得更为靠近电子束枪112,所述一个或多于一个的有待涂层的工件312沿着所述路径转移。
在300b中,按照消隐配置200a驱控第一电子束枪112。在消隐配置200a中,借助电子束23扫过的空间角可以例如比在工作配置200b中更大。换句话说,相比工作-偏转样式,消隐-偏转样式设置用于照射更大的空间角。
图5A至5C在示意性侧视图或横截面视图中示出了根据不同的实施方式在一种方法内的多种配置200a、200b中的涂层装置500,例如涂层装置100、200、300或400。
涂层装置500可以具有一个或若干电子束捕集器202(例如扩散器),该电子束捕集器以能运动的方式401被支承(然后也称为快门202)。电子束捕集器202例如可以以能例如围绕枢转轴线枢转的方式被支承(这就是说,这个电子束捕集器在其取向上也是能改变的)。电子束捕集器202明显能枢转进入电子束路径201和/或从该电子束路径枢转出来。
电子束捕集器202在消隐配置200a中例如可以布置在扩散区域201中和/或转移到该扩散区域中。电子束捕集器202备选或附加地可以在工作配置200b中布置在扩散区域201外、例如扩散区域201旁和/或从这个扩散区域转移出来。
电子束捕集器202可选可以在电子束捕集器202的侧面上具有由耐高温的材料制成的涂层,该侧面在消隐配置200a中被照射和/或面朝电子束枪112。涂层备选或附加地可以具有原子序数比涂层材料更高的原子。
电子束捕集器202在消隐配置200a中明显可以例如这样布置,使得该电子束捕集器在搬运过程期间和/或在搬运过程后与有待涂层的一个或多于一个的工件312处于热辐射相互作用中。
图6A至6C在示意性侧视图中或横截面视图中直观地示出了根据不同的实施方式在一种方法内多种配置200a、200b中的涂层装置600,例如涂层装置100、200、300、400或500。
涂层装置600可以具有一个或若干个电子束捕集器202。所述涂层装置600的电子束捕集器202可以这样布置,使得该电子束捕集器在消隐配置200a中将输出的(例如反射的和/或重新发射的)电子602的至少一部分朝着涂层室224r的方向、例如朝着一个或多于一个的工件312的方向输出。在消隐配置200a中,一个或多于一个的工件312例如可以用源自(例如反射自)电子束捕集器202的电子照射。在消隐配置200a中,可以备选或附加地借助电子束捕集器202将电子朝着涂层室224r的方向反射,例如朝着一个或多于一个的工件312反射。
这一点可以例如以如下方式达到,即,入射角(这就是说在电子束23和所照射的表面之间的角)小于约45°(也称为扫描式入射),例如小于约30°、例如小于约20°、例如小于约10°。
在消隐配置200b中,可以这样布置电子束捕集器202(例如借助控制装置204),即,由这个电子束捕集器(例如由被照射的表面)输出的热辐射604,被朝着涂层室224r的方向输出(发射),例如朝着一个或多于一个的工件312的方向输出。在工作配置200b中,所述一个或多于一个的工件312可以例如借助源自电子束捕集器202的热辐射被加热(也就是说向所述工件输送热能)。
涂层装置600的电子束捕集器202可选可以静态地(这就是说位置固定地)布置。涂层和/或电子束捕集器202的被照射的表面可以备选或附加地具有原子序数比涂层材料更高的原子。
图7A至7C在示意性侧视图中或横截面视图中直观地示出了根据不同的实施方式在一种方法内多种配置200a、200b中的涂层装置700,例如涂层装置100、200、300、400、500或600。
涂层装置700可以具有一个或若干个电子束捕集器202,所述电子束捕集器设置用于和托架314一起转移到涂层室224r中和/或从该涂层室转移出来。电子束捕集器202例如可以固定在托架314上和/或该托架的一部分上。托架314可以具有底座(Gestell),底座上例如悬挂地保持着所述一个或多于一个的工件312。所述底座可以例如具有框架或由框架形成。电子束捕集器202可以遮盖所述底座或用该底座承载着的一个或多于一个的工件312。
图8在示意性流程图中示出了根据不同的实施方式的例如用于运行涂层装置100、200、300、400、500、600或700的方法800。
所述方法800可以在801中具有:例如在消隐配置200a中,朝着涂层材料的方向转移一个或多于一个的工件。所述工件可以例如被转移到涂层室中,该涂层室例如布置在涂层材料上方和/或布置在涂层材料和电子束捕集器之间。
所述方法800可以在803中具有:在转移期间,借助电子束照射电子束捕集器。所述方法800可以例如在805中具有:按照消隐配置200a驱控电子束捕集器和/或电子束枪。电子束捕集器可以与涂层材料间隔一定间距地布置和/或布置在涂层材料和电子束枪之间。
涂层材料和电子束捕集器可以例如彼此不同,例如至少在化学组分和/或耐受温度上不同。所述一个或多于一个的工件以及电子束捕集器备选或附加地可以彼此不同,例如至少在化学组分和/或耐受温度上不同。
所述方法800可以在805中具有:在转移后,例如在工作配置200b中,借助电子束将涂层材料热发射给一个或多于一个的工件。所述方法800例如可以在805中具有:按照工作配置200b驱控电子束捕集器和/或电子束枪。热发射可以表明,借助电子束加热涂层材料和/或将涂层材料转化成气态的物态。涂层材料可以例如被发射到涂层室中。
所述方法800可选可以在807中具有:用涂层材料对一个或多于一个的工件涂层。
接下来说明不同的例子,它们涉及之前的说明书和附图中的图示。
例1是涂层装置100至700,具有:用于提供电子束23的电子束枪112;用于捕集电子束23的电子束捕集器202;用于驱控电子束枪112和/或电子束捕集器202的控制装置204,其中,该控制装置204设置用于,转换在多种配置之间的驱控,多种配置中:在第一种配置中,电子束23对准电子束捕集器202;以及在第二种配置中,电子束23从电子束捕集器202旁经过地对准(例如经过电子束捕集器202)。
例2是根据例1的涂层装置100至700,其中,电子束捕集器202具有热交换器和/或直至一个温度大于1000℃的温度(也称为耐受温度)都保持在固态的物态中。
例3是根据例2的涂层装置100至700,其中,热交换器具有至少一个流体管路和/或被流体穿流。
例4是根据例1至3中的任一例子的涂层装置100至700,其中,电子束捕集器202具有陶瓷、镍基金属合金或钴基金属合金和/或在碳改性中的碳(例如石墨)。
例5是根据例1至4中的任一例子的涂层装置100至700,其中,电子束捕集器202具有涂层;以及其中,涂层可选具有陶瓷、镍基金属合金或钴基金属合金和/或在碳改性中的碳(例如石墨)。
例6是根据例1至5中的任一例子的涂层装置100至700,其中,电子束捕集器202具有平面元件(例如一块板)或由该平面元件形成。
例7是根据例1至6中的任一例子的涂层装置100至700,其中,电子束捕集器202为电子或电子束23提供反射系数和吸收系数,其中,反射系数大于吸收系数,和/或,其中,电子束捕集器202设置用于,比起吸收更多地反射和/或重新发射电子。
例8是根据例1至7中的任一例子的涂层装置100至700,其中,电子束捕集器202设置用于,将借助电子束23带入的功率的至少一部分转化成热辐射,并且所述热辐射例如沿着从电子束枪112离开的方向和/或朝着涂层材料的方向和/或朝着工件的方向辐射。
例9是根据例1至8中的任一例子的涂层装置100至700,其中,电子束23提供的的经加权的空间的功率密度(例如与角度相关),在第二种配置中要比在第一种配置中更大。
例10是根据例1至9中的任一例子的涂层装置100至700,其中,电子束23在第一种配置中扫描(例如按照一种偏转样式)电子束捕集器202。
例11是根据例1至10中的任一例子的涂层装置100至700,其中,在第一种配置中,电子束23照射电子束捕集器202的(例如平整的)表面,其中,电子束23关于该表面的入射角小于45°、例如小于约30°、例如小于约20°、例如小于约10°。
例12是根据例1至11中的任一例子的涂层装置100至700,其中,在第一种配置中,电子束23用一个功率密度这样来照射电子束捕集器202,使得由所述功率密度引起的电子束捕集器202的温度小于这样一个温度(例如耐受温度),在该温度下,电子束捕集器202或电子束捕集器的一些部分改变了它们的物态(例如变成液态或气态);和/或其中,在第一种配置中,基本上没有或至少比在第二种配置中更少的材料转化成了气态的物态。
例13是根据例1至12中的任一例子的涂层装置100至700,其中,电子束捕集器202具有以能相对电子束枪112(例如在两个位置之间)转移的方式被支承,以及其中,控制装置204设置用于,在第一种配置和第二种配置之间转换时例如借助致动器(例如在两个位置之间)转移电子束捕集器202。
例14是根据例1至13中的任一例子的涂层装置100至700,其中,转移表明,例如借助致动器将电子束捕集器202在转换到第一种配置时朝着电子束枪112转移(例如枢转和/或移动)。
例15是根据例1至14中的任一例子的涂层装置100至700,其中,控制装置204设置用于,向电子束枪112提供多个偏转样式,电子束23按照所述偏转样式偏转;以及其中,控制装置204设置用于,在第一种配置和第二种配置之间转换时在多个偏转样式之间转换(这就是说切换)电子束捕集器202。
例16是根据例1至15中的任一例子的涂层装置100至700,还具有:用于容纳有待蒸发的涂层材料的(例如配属于电子束枪112的)钳锅(例如带有空腔),其中,在第二种配置中,电子束23对准钳锅(例如空腔);其中,电子束捕集器例如布置在电子束枪112和钳锅之间,和/或其中,钳锅的空腔例如朝着电子束捕集器的方向打开。
例17是根据例16的涂层装置100至700:布置在钳锅中的涂层材料,其中,电子束捕集器202的至少一个表面具有涂层材料或具有至少一种和涂层材料基本上相同的化学组分和/或至少和涂层材料相同的材料类型。
例18是根据例1至17中的任一例子的涂层装置100至700,还具有:运输装置,该运输装置设置用于,沿着运输路径运输和/或从电子束捕集器旁边经过地运输一个或多于一个的有待涂层的工件;其中,运输路径例如布置在钳锅和电子束枪112之间和/或钳锅和电子束捕集器202之间;和/或其中,电子束捕集器202例如布置在运输路径和电子束枪112之间。
例19是根据例18的涂层装置100至700,其中,控制装置204还设置用于,在第一种配置中,借助运输装置提供(如开始和/或继续)运输;以及在第二种配置中,借助运输装置中断和/或阻断运输;和/或,其中,控制装置204还设置用于,在第一种和/或第二种配置中,借助对电子束枪112的驱控(例如改变工作点)来控制和/或调节有待涂层的工件的温度。
例20是根据例19的涂层装置100至700,其中,还具有:第一测量件(例如第一传感器)和/或第二测量件(例如第二传感器),其中,第一测量件设置用于,检测有待涂层的工件的温度,其中,第二测量件设置用于,检测有待涂层的一个或多于一个的工件的运输状态(例如运输速度和/或运输位置),其中,基于所检测到的温度来驱控电子束枪;和/或,其中,基于所检测到的运输状态来驱控运输装置。
例21是根据例1至20中的任一例子的涂层装置100至700,还具有:托架,该托架具有一个或多于一个的工件容纳区域(例如具有保持装置)用于容纳至少一个有待涂层的工件,其中,电子束捕集器可选固定在该托架上。
例22是根据例21的涂层装置100至700,其中,托架具有底座,所述底座承载电子束捕集器;和/或,其中,托架的每个工件容纳区域具有用于将工件保持在工件容纳区域中悬挂的位置中的保持装置。
例23是根据例1至22中的任一例子的涂层装置100至700,还具有:真空室(例如涂层室),在该真空室内布置着电子束捕集器和/或钳锅。
例24是根据例1至23中的任一例子的涂层装置100至700,其中,在多种配置中,在第三配置中,电子束23对准布置在工件旁的、电子束捕集器202旁的和涂层材料旁的表面(例如真空室的一部分),其中,例如在第三种配置中,有比在第二种配置和/或第一种配置中更少的材料转化成了气态的物态。
例25是根据例24的涂层装置100至700,其中,控制装置204还设置用于,在第三种配置中借助运输装置阻断运输。
例26是根据例24或25的涂层装置100至700,还具有:传感器,该传感器设置用于,检测表面的或这个表面附近的温度,其中,控制装置204还设置用于,在第三种配置中借助驱控(例如改变工作点)电子束枪112来控制和/或调节所述表面的温度。
例27是根据例1至26中的任一例子的涂层装置100至700,还具有:附加的电子束枪112和用于向电子束枪112和附加的电子束枪112供应电能的能量供给装置(例如具有多重高电压供给装置或由多重高电压供给装置形成),其中,能量供给装置具有正好一个变压器(例如高压变压器),该变压器提供电能(例如用于加速电子束),其中,变压器例如设置用于提供高电压9(例如大于约5kV、例如大于约10kV、例如大于约20kV、例如大于约30kV、例如大于约40kV、例如大于约50kV、例如在约25kV至约60kV的范围内的高电压)。
例28a是一种用于例如借助根据例1至27中的任一例子的涂层装置100至700对工件进行涂层的方法,所述方法具有:朝着涂层材料的方向转移工件;在转移期间,借助电子束23照射电子束捕集器202;在转移后,借助电子束23朝着工件热发射涂层材料。
例28b是一种用于例如借助根据例1至27中的任一例子的涂层装置100至700对工件进行涂层的方法,所述方法具有:按照多种配置来驱控电子束23和/或电子束捕集器,所述多种配置中:在第一种配置中,电子束23对准电子束捕集器202;并且在第二种配置中,电子束23从电子束捕集器202旁经过地对准涂层材料(用于热发射涂层材料);当按照第一种配置进行驱控时,朝着涂层材料的方向转移工件。
例29是根据例28a或28b所述的方法,其中,热发射表明,将涂层材料转化到气态的物态。
例30是根据例28a、28b或29所述的方法,其中,热发射表明,用经过电子束捕集器的电子束23照射涂层材料。
例31是根据例28a至30中的任一例子所述的方法,其中,转移表明,从电子束捕集器旁经过地转移工件。
例32是根据例28a至31中的任一例子所述的方法,还具有:在两个位置之间转移电子束捕集器,两个位置中,在第一位置中照射电子束捕集器并且在第二位置中将电子束捕集器布置在电子束23旁;和/或电子束捕集器在第一种配置中处在第一位置中,在该第一位置中照射电子束捕集器,并且在第二种配置中处在第二位置中,在该第二位置中将电子束捕集器布置在电子束23旁,其中,第一和第二位置例如彼此不同。
例33是根据例28a至32中的任一例子所述的方法,其中,将电子束捕集器转移到一个位置或第一位置表明,将电子束捕集器转移到电子束23中。
例34是根据例28a至33中的任一例子所述的方法,还具有:借助多个偏转样式(也称为电子束样式)偏转电子束23,多个偏转样式中的第一偏转样式(电子束23按照该第一偏转样式被偏转)促成了对电子束捕集器202的照射,并且第二偏转样式(电子束23按照该第二偏转样式偏转)促成了热发射;其中,第一和第二偏转样式彼此不同,例如在它们提供的至少经加权的空间的功率密度(例如与角度相关)上不同。
例35是根据例28a至34中的任一例子所述的方法,其中,照射电子束捕集器202表明,比起吸收,有更多的电子被电子束捕集器202反射和/或重新发射。
例36是根据例28a至35中的任一例子所述的方法,其中,照射电子束捕集器202表明,照射电子束捕集器的表面,其中,电子束捕集器202的表面具有涂层材料或和该涂层材料至少基本上相同的化学组分和/或至少是和该涂层材料相同的材料类型。
例37是根据例28a至36中的任一例子所述的方法,其中,照射电子束捕集器202表明,将借助电子束23带入的功率的至少一部分转化成热辐射并且工件能借助该热辐射变热(这就是说,将热能输送给这个工件)。
例38是根据例28a至37中的任一例子所述的方法,其中,照射电子束捕集器202表明,将电子束捕集器202置于大于500℃的温度和/或高于其耐受温度的80%的温度。
例39是根据例28a至38中的任一例子所述的方法,其中,照射电子束捕集器202表明,(例如按照一种偏转样式)扫描所述电子束捕集器202。
例40是根据例28a至39中的任一例子所述的方法,其中,照射电子束捕集器202表明,照射电子束捕集器202的一个(例如平整的)表面,其中,电子束23关于该表面的入射角大于45°。
例41是根据例28a至40中的任一例子所述的方法,其中,照射电子束捕集器202表明,用一个功率密度这样来照射电子束捕集器202,使得该电子束捕集器202的由所述功率密度引起的温度小于这样一个温度,在该温度时,电子束捕集器202或这个电子束捕集器202的一些部分改变了它们的物态。
例42是根据例28a至41中的任一例子所述的方法,还具有,在照射电子束捕集器202期间,借助冷却装置(例如冷却流体)冷却电子束捕集器202(这就是说提取热能)。
例43是根据例28a至42中的任一例子所述的方法,其中,所述工件在转移期间由托架承载,其中,电子束捕集器固定在该托架上。
例44是根据例28a至43中的任一例子所述的方法,还具有:借助所发射的涂层材料对工件进行涂层。
例45是根据例28a至44中的任一例子所述的方法,还具有:在对工件涂层之前,将工件加热到一个大于500℃(例如1000℃)的温度,其中,工件在涂层时具有该温度或者具有偏离该温度小于25℃(例如10℃)的温度。
例46是根据例28a至45中的任一例子所述的方法,其中,照射电子束捕集器202和/或在真空中进行热发射。
例47是以如下方式使用电子束23来间接地加热有待涂层的工件的应用,即,借助电子束23照射电子束捕集器202,例如借助根据例1至46中任一个例子所述的涂层装置100至700或方法。
例48是根据例47所述的应用,其中,电子束捕集器202将电子束23的功率的至少一部分以辐射的形式(例如电子辐射和/或热辐射)转达给工件。

Claims (14)

1.一种涂层装置(100至700),具有:
·用于提供电子束(23)的电子束枪(112);
·用于捕集电子束(23)的电子束捕集器(202);
·用于驱控电子束枪(112)和/或电子束捕集器(202)的控制装置(204),
·其中,控制装置(204)设置用于,转换在多种配置之间的驱控,
多种配置中:
·在第一种配置中,电子束(23)对准电子束捕集器(202);以及
·在第二种配置中,电子束(23)从电子束捕集器(202)旁边经过地对准。
2.根据权利要求1所述的涂层装置(100至700),其中,所述电子束捕集器(202)具有热交换器和/或直至大于1000℃的温度都保留在固态的物态中。
3.根据权利要求1或2所述的涂层装置(100至700),其中,所述电子束捕集器(202)为电子提供反射系数和吸收系数,其中,反射系数大于吸收系数。
4.根据权利要求1或2所述的涂层装置(100至700),其中,所述电子束(23)提供的经加权的空间的功率密度,在第二种配置中要比在第一种配置中更大。
5.根据权利要求1或2所述的涂层装置(100至700),其中,在第一种配置中,所述电子束(23)照射所述电子束捕集器(202)的表面,其中,所述电子束(23)关于表面的入射角大于45°。
6.根据权利要求1或2所述的涂层装置(100至700),其中,所述电子束捕集器(202)以能在两个位置之间转移的方式相对所述电子束枪(112)支承,以及其中,所述控制装置(204)设置用于,在第一种配置和第二种配置之间转换时在两个位置之间转移所述电子束捕集器(202)。
7.根据权利要求1或2所述的涂层装置(100至700),还具有:钳锅,该钳锅带有用于容纳有待蒸发的涂层材料的空腔,其中,钳锅的空腔朝着电子束捕集器的方向打开。
8.根据权利要求1或2所述的涂层装置(100至700),还具有:运输装置,该运输装置设置用于,沿着运输路径和/或从电子束捕集器旁经过地运输一个或多于一个的有待涂层的工件。
9.根据权利要求8所述的涂层装置(100至700),其中,所述控制装置(204)还设置用于,
·在第一种配置中借助运输装置提供运输;以及
·在第二种配置中借助运输装置中断和/或阻断运输。
10.根据权利要求1或2所述的涂层装置(100至700),还具有:托架,该托架具有一个或多于一个的工件容纳区域以容纳至少一个有待涂层的工件。
11.根据权利要求10所述的涂层装置(100至700),其中,所述电子束捕集器固定在所述托架上。
12.根据权利要求1或2所述的涂层装置(100至700),还具有:
·附加的电子束枪(112),以及
·用于将电能供应给所述电子束枪(112)和该附加的电子束枪(112)的能量供给装置,
·其中,该能量供给装置具有正好一个高压变压器,该高压变压器提供电能。
13.一种用于对工件进行涂层的方法,具有:
·朝着涂层材料的方向转移工件;
·在转移期间借助电子束(23)照射电子束捕集器(202);
·在转移后,借助电子束(23)将涂层材料热发射给工件。
14.以如下方式使用电子束(23)间接地加热有待涂层的工件,即,借助电子束(23)照射电子束捕集器(202)。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1693534A (zh) * 2004-05-07 2005-11-09 联合工艺公司 多组分沉积
CN103079332A (zh) * 2012-12-04 2013-05-01 江苏中科海维科技发展有限公司 工业用电子加速器移动式束流挡板装置
CN203136316U (zh) * 2013-03-25 2013-08-14 王传祯 电子加速器的束流挡板
CN103268779A (zh) * 2013-04-28 2013-08-28 江苏达胜加速器制造有限公司 一种辐照产品的保护装置
DE102015107430A1 (de) * 2015-05-12 2016-11-17 Von Ardenne Gmbh Elektronenstrahlprozessanordnung und Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2325786C2 (de) * 1973-05-22 1983-10-06 Leybold-Heraeus Gmbh, 5000 Koeln Schaltung zur Regelung der Betriebsparameter eines Elektronenstrahlerzeugers
FR2244014B1 (zh) * 1973-09-17 1976-10-08 Bosch Gmbh Robert
US6319569B1 (en) * 1998-11-30 2001-11-20 Howmet Research Corporation Method of controlling vapor deposition substrate temperature
UA71572C2 (uk) * 1999-08-04 2004-12-15 Дженерал Електрік Компані Електронно-променевий пристрій для нанесення покриття на вироби конденсацією із парової фази
AU1959501A (en) * 1999-12-14 2001-06-25 Penn State Research Foundation, The Thermal barrier coatings and electron-beam, physical vapor deposition for makingsame
US6753534B2 (en) * 2000-12-08 2004-06-22 Nikon Corporation Positioning stage with stationary and movable magnet tracks
US7763371B2 (en) * 2005-04-05 2010-07-27 Howmet Corporation Solid oxide fuel cell electrolyte and method
DE102013107454B4 (de) * 2013-07-15 2020-02-06 VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG Elektronenstrahlprozessanordnung, mobile Auswertevorrichtung, Verfahren zum Betreiben eines Elektronenstrahlverdampfers; und Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung
DE102016122671A1 (de) * 2016-11-24 2018-05-24 VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG Verfahren und Elektronenstrahlkanone

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1693534A (zh) * 2004-05-07 2005-11-09 联合工艺公司 多组分沉积
CN103079332A (zh) * 2012-12-04 2013-05-01 江苏中科海维科技发展有限公司 工业用电子加速器移动式束流挡板装置
CN203136316U (zh) * 2013-03-25 2013-08-14 王传祯 电子加速器的束流挡板
CN103268779A (zh) * 2013-04-28 2013-08-28 江苏达胜加速器制造有限公司 一种辐照产品的保护装置
DE102015107430A1 (de) * 2015-05-12 2016-11-17 Von Ardenne Gmbh Elektronenstrahlprozessanordnung und Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung

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