CN111118456B - 一种带钢真空镀膜设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型带钢真空镀膜设备及工艺，属于带钢加工技术领域。所述的新型带钢真空镀膜设备，包括依次连通的第一真空压差室、预热室、镀膜室、冷却室、第二真空压差室，所述镀膜室包括第一镀膜室和第二镀膜室，所述第一镀膜室设有对带钢一面进行镀膜的第一镀膜机构，所述第二镀膜室沿带钢水平运行方向的下方设有若干导向辊，带钢与设于水平线上的导向辊水平相切，并与设于下方的各个导向辊连接形成容纳空间，所述容纳空间内设有第二镀膜机构。本申请是针对典型带钢镀膜工艺的真空镀膜设备提出了一个新的设计方案，使设备的各个真空室都安装在同一水平面上，降低设备安装高度，方便操作和维修，减少导向辊的数量，降低生产成本。

Description

一种带钢真空镀膜设备及工艺

技术领域

本发明属于带钢加工技术领域，具体涉及一种带钢真空镀膜设备及工艺。

背景技术

随着电子束技术的发展与普及，连续化、大面积、高速度、大规模的带钢电子束连续真空镀膜正在变成了一种代替热浸镀、电镀成为带钢外表面处理的技术手段。电子束带钢真空镀膜工艺与其相比具有以下优点：可选择的镀膜材料丰富不受材料熔点的约束。环境污染小。能取得纯度高、均匀、很薄的膜层。耐蚀性和附着力好。能够依据使用者要求灵活地在带钢上镀制单面、双面、单层、多层、混合、复合等膜层。

典型的连续式双面带钢（大气到大气）真空镀膜段的工艺工作过程（附图4）为：清洗后的带钢1—→真空压差室2—→预热（预处理）室3（电子枪10对带钢进行加热预处理）—→第一镀膜室4（电子枪11扫描坩埚对带钢一侧表面进行镀膜）—→带钢翻转5—→第二镀膜室6（电子枪12扫描坩埚对带钢另一侧表面进行镀膜）—→冷却室7—→压差室8—→镀膜后带钢9。

在电子束镀膜工艺中由于坩埚安装位置的局限性决定了带钢在镀膜过程中必须是被镀膜表面向下朝向坩埚，带钢双面镀膜也就是带钢的每一个面都要有一个向下朝向坩埚的镀膜过程。因此，在带钢双面连续镀膜过程中必须有一个带钢翻转的过程，一般是带钢镀膜室镀完一面后通过导向辊翻转后再进行另一面的镀膜操作，这就造成两个问题，一个是各个真空室的真空抽气系统不能布置在同一个水平面上，另一个是如果带钢不再进行翻转和多次换向，带钢镀膜的进口和出口都在设备的同一端。解决这两个问题对设备制造及使用提出了更高的要求。

发明内容

本发明通过提供一种带钢真空镀膜设备及工艺，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种带钢真空镀膜设备，包括依次连通的第一真空压差室、预热室、镀膜室、冷却室、第二真空压差室，所述镀膜室包括设于同一水平面上的第一镀膜室和第二镀膜室，所述第一镀膜室设有对带钢一面进行镀膜的第一镀膜机构，所述第二镀膜室沿带钢水平运行方向的下方设有若干导向辊，带钢与设于水平线上的导向辊水平相切，并与设于下方的若干导向辊依次连接形成容纳空间，所述容纳空间内设有对带钢另一面进行镀膜的第二镀膜机构；所述第二镀膜室中容纳空间呈上窄下宽结构；所述容纳空间为由四根导向辊构成的梯形结构，上面两根导向辊之间的间距小于下面两根导向辊之间的间距，带钢与四根导向辊形成左上-左下-右下-右上依次连接，使上面两根导向辊之间留有缝隙。

优选地，所述第一镀膜室中镀膜设备包括第一电子枪和第一坩埚，所述第一坩埚设于带钢水平线下方，第一电子枪设于第一坩埚的上方水平放置并射出电子束对第一坩埚进行加热。

优选地，所述第二镀膜机构包括第二电子枪和第二坩埚，所述第二坩埚设于容纳空间内，所述第二电子枪设于所述容纳空间上方竖直放置，向下射出的电子束从上面两根导向辊之间的缝隙穿过对第二坩埚进行加热。

优选地，所述第一电子枪和第二电子枪为磁偏转电子枪。

优选地，所述预热室内设有对带钢预热的电子枪。

优选地，所述第一真空压差室和第二真空压差室处于同一水平线上。

优选地，所述第一镀膜室和第二镀膜室的先后顺序能够调换。

一种带钢真空镀膜工艺，包括以下步骤：

S1：清洗后的带钢经过真空压差室进入预热室，利用电子枪对带钢进行预热；

S2：预热后的带钢进入第一镀膜室，设于第一镀膜室内的第一电子枪射出电子束对第一坩埚进行加热，使第一坩埚内的物料加热蒸发，进行带钢下表面的镀膜工作；

S2：随后带钢进入第二镀膜室，并与设于带钢水平方向的两个导向辊以及设于下方的若干导向辊连接形成上窄下宽的容纳空间，使带钢上表面朝向该容纳空间内部，水平方向的两个导向辊之间留有缝隙，设于容纳空间上方的第二电子枪射出的电子束穿过该缝隙对设于容纳空间内部的第二坩埚进行加热，使第二坩埚内的物料加热蒸发，进行带钢上表面的镀膜工作；

S3：镀膜完成的带钢进入冷却室，冷却后进入第二真空压差室；

S4：对镀膜后的带钢进行收卷。

本发明的有益效果是：

1.本申请是针对典型带钢镀膜工艺的真空镀膜设备提出了一个新的设计方案，使设备的各个真空室都安装在同一水平面上，降低了设备安装高度，方便了操作和维修，减少了导向辊的数量，降低了生产成本。

2.本申请中通过多根导向辊围挡出一个供坩埚蒸发的容纳空间，使水平运动的带钢上表面朝向坩埚蒸发空间的内侧，实现水平移动带钢的上表面镀膜。

本申请的镀膜室包括水平面的镀膜室和梯形结构镀膜室，带钢在第一镀膜室完成一侧镀膜工作后，无需带钢翻转过程直接进入第二镀膜室进行另一侧镀膜工作，减少了带钢的输送环节，降低了设备高度，节省镀膜工序，缩短镀膜时间，提高了镀膜效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是第一镀膜室的结构示意图。

图3是第二镀膜室的结构示意图。

图4是现有技术中带钢真空镀膜设备的结构示意图。

图中：1-带钢；2-第一真空压差室；3-预热室；4-第一镀膜室；5-第一镀膜室；6-冷却室；7-第二真空压差室；8-带钢；9-电子枪；10-第一导向辊；11-第二导向辊；12-第三导向辊；13-第四导向辊；14-第二电子枪；15-第二坩埚；16-电子束；17-第一电子枪；18-第一坩埚；19-电子束。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参见图1至图3，一种带钢真空镀膜设备，包括依次连通的第一真空压差室2、预热室3、镀膜室（4、5）、冷却室6、第二真空压差室7，所述镀膜室包括设于同一水平面上的第一镀膜室4和第二镀膜室5，所述第一镀膜室4设有对带钢一面进行镀膜的第一镀膜机构，所述第二镀膜室5沿带钢水平运行方向的下方设有若干导向辊，带钢与设于水平线上的导向辊水平相切，并与设于下方的各个导向辊连接形成容纳空间，所述容纳空间内设有对带钢另一面进行镀膜的第二镀膜机构。第一镀膜室和第二镀膜室的先后顺序能够调换，即实际使用过程中不限制对带钢的两个面镀膜先后顺序。

以上所述的带钢真空镀膜设备中第一镀膜室4中对带钢朝向下方的那个面进行镀膜，第二镀膜室5通过在沿带钢水平运行方向的下方设置由若干导向辊构成的第二镀膜机构容纳空间，带钢与水平线上的导向辊水平相切，并与设于下方的各个导向辊连接形成容纳空间，即带钢在水平方向运行时处于上方的那个面在该容纳空间内则朝向容纳空间内部，本申请在容纳空间内设置对第二镀膜机构对该面进行镀膜，实现了带钢在处于同一平面上的镀膜室中完成了两个面的镀膜目的，减少了带钢的输送环节，降低了设备高度，节省镀膜工序，缩短镀膜时间，提高了镀膜效率。由于镀膜室能够实现带钢在处于同一平面上的镀膜室中完成了两个面的镀膜目的，使得第一真空压差室2和第二真空压差室7能够设置于同一水平线上，从而降低了设备安装高度，方便了操作和维修，减少了导向辊的数量，降低了生产成本。带钢从设备一端进入，经过一系列镀膜工序后从另一端出来，不需要翻转和换向，提高了镀膜效率。

进一步地，如图2所示，所述第一镀膜室4中镀膜设备包括第一电子枪17和第一坩埚18，所述第一坩埚18设于带钢水平线下方，第一电子枪17设于第一坩埚18的上方水平放置并射出电子束19对第一坩埚进行加热。优选地，所述第一电子枪为磁偏转电子枪。以上所述的磁偏转电子枪射出的电子束偏转扫描，对第一坩埚内的物料加热蒸发，进行带钢下表面的镀膜工作。

进一步地，如图3所示，所述第二镀膜室中容纳空间呈上窄下宽结构。优选地，所述容纳空间为由四根导向辊构成的梯形结构，上面两根导向辊（10、13）之间的间距小于下面两根导向辊（11、12）之间的间距，带钢与四根导向辊形成左上-左下-右下-右上依次连接，使上面两根导向辊之间留有缝隙。优选地，所述第二镀膜机构包括第二电子枪14和第二坩埚15，所述第二坩埚15设于容纳空间内，所述第二电子枪14设于所述容纳空间上方竖直放置，向下射出的电子束16从上面两根导向辊（10、13）之间的缝隙穿过对第二坩埚15进行加热。优选地，所述第二电子枪14为磁偏转电子枪。

本申请中第二镀膜室中的容纳空间优选为上窄下宽的梯形，也可以为上窄下宽其他的形状，不做限制。梯形的容纳空间由四根导向辊组成，上面两根导向辊与带钢水平运行的高度一致，镀膜过程中，带钢依次穿过左上-左下-右下-右上的四根带钢，形成梯形容纳空间。第二坩埚设于容纳空间内，第二电子枪射出的电子束从上面两根导向辊之间穿过对第二坩埚进行加热，使第二坩埚内的物料蒸发并对带钢上表面进行镀膜工作。

一种带钢真空镀膜工艺，包括以下步骤：

S1：清洗后的带钢经过真空压差室进入预热室，利用电子枪对带钢进行预热；

S2：预热后的带钢进入第一镀膜室，设于第一镀膜室内的第一电子枪射出电子束对第一坩埚进行加热，使第一坩埚内的物料加热蒸发，进行带钢下表面的镀膜工作；

S2：随后带钢进入第二镀膜室，并与设于带钢水平方向的两个导向辊以及设于下方的若干导向辊连接形成上窄下宽的容纳空间，使带钢上表面朝向该容纳空间内部，水平方向的两个导向辊之间留有缝隙，设于容纳空间上方的第二电子枪射出的电子束穿过该缝隙对设于容纳空间内部的第二坩埚进行加热，使第二坩埚内的物料加热蒸发，进行带钢上表面的镀膜工作；

S3：镀膜完成的带钢进入冷却室，冷却后进入第二真空压差室；

S4：对镀膜后的带钢进行收卷。

以上所述的带钢预热温度为常规技术，电子枪射出电子束对坩埚进行加热，使坩埚内的物料加热蒸发，进行带钢表面的镀膜工作的工艺参数为常规数值。本发明创新的在第二镀膜室中设置沿带钢水平方向向下的上窄下宽的容纳空间，带钢与左下-右下-右上的导向辊依次连接，使带钢上表面朝向该容纳空间内部从而能够对带钢上表面进行镀膜，上表面镀膜完成后带钢又恢复水平方向运行进行后续步骤。

带钢在第一镀膜室完成下面镀膜工作后，无需带钢翻转过程直接进入第二镀膜室进行上面镀膜工作，减少了带钢的输送环节，降低了设备高度，节省镀膜工序，缩短镀膜时间，提高了镀膜效率。本申请使设备的各个真空室都安装在同一水平面上，降低了设备安装高度，方便了操作和维修，减少了导向辊的数量，降低了生产成本。

本申请的工作原理如下：

清洗后的带钢1经过第一真空压差室2进入预热（预处理）室3，电子枪9对带钢进行加热（预处理）。带钢加热（预处理）后进入第一镀膜室4（镀膜室4和5没有先后顺序，可根据实际情况需要设置；本方案阐述以镀膜室4为第一镀膜室，镀膜室5为第二镀膜室）。在第一镀膜室4中，通过第一电子枪17射出的电子束19的偏转扫描，对第一坩埚18内的物料加热蒸发，进行带钢下表面的镀膜工作。带钢在第一镀膜室4中的镀膜工作结束后，沿水平运动方向进入第二镀膜室5。在第二镀膜室5沿带钢水平运行方向的下方布置有四个呈梯形排布的导向辊，其带钢与梯形排布上面的导向辊水平相切。带钢穿过第一导向辊10后转向下方的第二导向辊11，然后经过第二导向辊11转向转为水平方向运动至第三导向辊12，再经过第三导向辊12转向向上运动至第四导向辊13，最后经过第四导向辊13旋转后恢复原水平运动方向运动，带钢经过四个导向辊呈梯形运动，使带钢上表面面向梯形内侧。第二坩埚15放置在四个导向辊形成的梯形的内部偏下的地方，第一导向辊10与第四导向辊13之间保留可以使电子束16通过的窄缝。电子枪14通过电子束16对第二坩埚15内的物料进行扫描加热，使第二坩埚15内的物料蒸发并对带钢上表面进行镀膜工作。带钢在第二镀膜室5中完成镀膜工作后，沿水平运动方向进入冷却室6，此时的带钢的双表面均已完成镀膜工作。带钢冷却室6中冷却后，经过第二真空压差室7，最后得到镀膜后的带钢8并收卷。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种带钢真空镀膜工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：清洗后的带钢经过真空压差室进入预热室，利用电子枪对带钢进行预热；

S2：预热后的带钢进入第一镀膜室，设于第一镀膜室内的第一电子枪射出电子束对第一坩埚进行加热，使第一坩埚内的物料加热蒸发，进行带钢下表面的镀膜工作；

S2：随后带钢进入第二镀膜室，并与设于带钢水平方向的两个导向辊以及设于下方的若干导向辊连接形成上窄下宽的容纳空间，使带钢上表面朝向该容纳空间内部，水平方向的两个导向辊之间留有缝隙，设于容纳空间上方的第二电子枪射出的电子束穿过该缝隙对设于容纳空间内部的第二坩埚进行加热，使第二坩埚内的物料加热蒸发，进行带钢上表面的镀膜工作；

S3：镀膜完成的带钢进入冷却室，冷却后进入第二真空压差室；

S4：对镀膜后的带钢进行收卷。

2.根据权利要求1所述的带钢真空镀膜工艺，其特征在于，所述带钢真空镀膜工艺所使用的真空镀膜设备包括依次连通的第一真空压差室、预热室、镀膜室、冷却室、第二真空压差室，所述镀膜室包括设于同一水平面上的第一镀膜室和第二镀膜室，所述第一镀膜室设有对带钢一面进行镀膜的第一镀膜机构，所述第二镀膜室沿带钢水平运行方向的下方设有若干导向辊，带钢与设于水平线上的导向辊水平相切，并与设于下方的若干导向辊依次连接形成容纳空间，所述容纳空间内设有对带钢另一面进行镀膜的第二镀膜机构；所述第二镀膜室中容纳空间呈上窄下宽结构；所述容纳空间为由四根导向辊构成的梯形结构，上面两根导向辊之间的间距小于下面两根导向辊之间的间距，带钢与四根导向辊形成左上-左下-右下-右上依次连接，使上面两根导向辊之间留有缝隙。

3.根据权利要求2所述的带钢真空镀膜工艺，其特征在于，所述第一镀膜室中镀膜设备包括第一电子枪和第一坩埚，所述第一坩埚设于带钢水平线下方，第一电子枪设于第一坩埚的上方水平放置并射出电子束对第一坩埚进行加热。

4.根据权利要求2所述的带钢真空镀膜工艺，其特征在于，所述第二镀膜机构包括第二电子枪和第二坩埚，所述第二坩埚设于容纳空间内，所述第二电子枪设于所述容纳空间上方竖直放置，向下射出的电子束从上面两根导向辊之间的缝隙穿过对第二坩埚进行加热。

5.根据权利要求4所述的带钢真空镀膜工艺，其特征在于，所述第一电子枪和第二电子枪为磁偏转电子枪。

6.根据权利要求2所述的带钢真空镀膜工艺，其特征在于，所述预热室内设有对带钢预热的电子枪。

7.根据权利要求2所述的带钢真空镀膜工艺，其特征在于，所述第一真空压差室和第二真空压差室处于同一水平线上。

8.根据权利要求2所述的带钢真空镀膜工艺，其特征在于，所述第一镀膜室和第二镀膜室的先后顺序能够调换。

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