CN113684454A - 一种金属合金涂布基体的方法及其真空沉积装置 - Google Patents

一种金属合金涂布基体的方法及其真空沉积装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113684454A
CN113684454A CN202010424886.8A CN202010424886A CN113684454A CN 113684454 A CN113684454 A CN 113684454A CN 202010424886 A CN202010424886 A CN 202010424886A CN 113684454 A CN113684454 A CN 113684454A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
coating
vacuum
metal
arc ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010424886.8A
Other languages
English (en)
Inventor
栾鑫
李山青
熊斐
汪义如
任三兵
金小礼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baoshan Iron and Steel Co Ltd filed Critical Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority to CN202010424886.8A priority Critical patent/CN113684454A/zh
Publication of CN113684454A publication Critical patent/CN113684454A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • C23C14/325—Electric arc evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明公开了一种金属合金涂布基体的方法及其真空沉积装置，包括以下步骤：1)真空室抽成真空，使多弧离子镀表面预处理装置、蒸发器上的喷嘴处于真空环境下；2)真空室内通入惰性气体，多弧离子镀表面预处理装置对基体进行沉积，在基体表面形成合金镀层；3)蒸发室抽成真空，蒸发器加热，将金属颗粒熔化蒸发，形成金属蒸气；4)打开蒸发器上高温阀；5)金属蒸气经喷嘴入射至基体表面，再在基体表面的合金镀层上形成镀层。本发明能够方便快捷地实现对基体的涂镀，而且降低能源消耗，减少污染排放，实现节能环保。

Description

一种金属合金涂布基体的方法及其真空沉积装置
技术领域
本发明涉及基体表面涂镀技术，更具体地说，涉及一种金属合金涂布基体的方法及其真空沉积装置。
背景技术
随着钢铁工业的发展，市场对涂镀板材的要求越来越高，如汽车板、家电板，不仅要有良好的深冲性、涂装性、耐蚀性，还要有良好的涂镀外观和涂层结合力，这就对涂镀工艺提出更高的要求。真空沉积技术是指在真空条件下，利用各种物理方法，将不同材料气化成原子、分子或使其离化为离子，直接沉积到基体表面上的方法。
真空镀具有镀层结合力好、镀层均匀致密、应用材料广泛、过程稳定可控制等优点。尤其是与电镀比较，不仅可以生产同等质量的镀锌板，还完全不会产生有毒有害镀液的排放；而与热镀比较，可以生产热镀无法生产的薄镀层，降低了成本，还没有锌灰锌渣等问题。因此，采用真空镀使得材料收得率高、环境污染少等显著优点，具有环保与成本优势。现有真空镀是在真空条件下，成膜材料产生气相直接输送到基体表面，沉积后形成固相薄膜。基体和镀膜的结合力比较差，容易脱落。现有真空镀的方法，基体表面状态对镀层结合力有很大影响，所以就需要在真空状态下将基体表面做预处理，使基体和镀层之间结合力增强。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种金属合金涂布基体的方法及其真空沉积装置，能够方便快捷地实现对基体的涂镀，而且降低能源消耗，减少污染排放，实现节能环保。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，一种金属合金涂布基体的方法，包括以下步骤：
1)真空室抽成真空，使多弧离子镀表面预处理装置、蒸发器上的喷嘴处于真空环境下；
2)真空室内通入惰性气体，多弧离子镀表面预处理装置对基体进行沉积，在基体表面形成合金镀层；
3)蒸发室抽成真空，蒸发器加热，将金属颗粒熔化蒸发，形成金属蒸气；
4)打开蒸发器上高温阀；
5)金属蒸气经喷嘴入射至基体表面，再在基体表面的合金镀层上形成镀层。
较佳的，所述步骤1)中，真空室内的真空度达到10-1～10Pa，所述步骤3)中，蒸发室内的真空度达到10-2～10-4Pa。
较佳的，所述步骤2)中，惰性气体为氩气。
较佳的，所述步骤2)中，多弧离子镀表面预处理装置的阴极靶为一种纯金属作为蒸发源。
较佳的，所述多弧离子镀表面预处理装置的工作电流为30～100A连续可调，工作电压为0～1200V连续可调，沉积速率2500～50000nm/min。
较佳的，所述纯金属为镁靶，纯度为99.9％。
较佳的，所述步骤3)中，金属颗粒为锌颗粒，蒸发器加热温度≥419℃。
较佳的，所述步骤5)中，镀层的厚度为1～10μm。
另一方面，一种金属合金涂布基体的真空沉积装置，包括沿所述基体运行方向依次设置的真空室和蒸发室，所述真空室上连有气体管道，所述真空室内部设有喷镀机构和多弧离子镀表面预处理装置，所述蒸发室连接所述喷镀机构，所述多弧离子镀表面预处理装置、所述喷镀机构均设有一个或多个，所述装置采用所述的方法实现基体表面的单面镀、双面镀或差厚镀。
较佳的，所述喷镀机构包括喷嘴，所述蒸发器的侧部通过管道连接所述喷嘴，所述喷嘴位于所述真空室内，所述管道上设有高温阀，
所述气体管道与外部惰性气体源相连。
在上述的技术方案中，本发明所提供的一种金属合金涂布基体的方法及其真空沉积装置，可镀多种材料，包括各种金属、合金和各种化合物等，应用范围相当广泛。在真空条件下，可以减少镀层中带入杂质，防止材料表面发生氧化。真空镀在生产过程中没有废液等产物，不会造成环境污染，没有环保投入。同时，上述技术方案可以使镀层薄膜均匀致密，气孔更少，从而让镀层结合力更好。
附图说明
图1是本发明真空沉积方法实施例的流程示意图；
图2是本发明真空沉积装置实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请结合图1所示，本发明所提供的一种金属合金涂布基体的方法，包括以下步骤：
1)带钢1(基体)经过冷轧机轧制后卷曲，在进入涂镀机组前需进行清洗，此时钢卷在产线前置设备的作用下实现了头尾焊接的连续化处理，即带钢在进入真空室2之前变为一个无限长度的连续化带钢1(基体)，在产线前后机组张力的作用下沿着辊道运行至多弧离子镀表面预处理装置3、4处，通过管道12向真空室2内充氩气，同时真空室2抽真空，将真空度维持在10-1～10Pa；
2)开启多弧离子镀表面预处理装置3、4，阴极靶(选用镁靶)作为蒸发源，通过靶与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发，从而在空间中形成等离子体，对基体进行沉积。当工作电流在70A，工作电压在25V，采用不同的工作时间可以在带钢1(基体)表面形成厚度为0～1μm的不同镁含量的合金镀层；
3)带钢1(基体)经过出来后多弧离子镀表面预处理装置3、4后，在带钢1(基体)表面形成了合金镀层。把真空室5抽成真空，使气体压强达到10-2～10-4Pa。在蒸发器6、7内加热锌粒金属，加热到锌的熔点419℃以上，使锌粒彻底熔化，形成锌蒸气。
4)打开蒸发器6、7上高温阀10、11；
5)锌粒熔化后产生的锌蒸汽由管道10、11经过喷嘴13、14入射到带钢1(合金镀层)表面，凝结形成固态锌薄膜(镀层)。
通过控制高温阀10、11开闭时间和带钢1运行速度，可以在带钢1(合金镀层)形成1～10μm的不同锌含量的镀层。先经过对钢板表面预处理再喷锌镀层，使得带钢表面有锌镁合金的防护，控制镁含量低于4％的合金镀层和镁含量高于20％的合金镀层可以应对不同防腐需求。
请结合图2所示，本发明还提供了一种金属合金涂布基体的真空沉积装置，包括沿带钢1(基体)运行方向依次设置的真空室2和蒸发室5，真空室2的顶部上连有气体管道12，气体管道12用以通入惰性气体(氩气)，真空室2内部设有两个相对设置的多弧离子镀表面预处理装置3、4，蒸发室5内连有两个相对设置的喷镀机构，根据生产的需求设置多弧离子镀表面预处理装置3、4、喷镀机构的数量，以实现带钢1(基体)表面的单面镀、双面镀或差厚镀。
喷镀机构均包括蒸发器6、7，蒸发器6、7的侧部通过管道10、11连有喷嘴13、14，喷嘴13、14位于蒸发室5内，管道10、11上设有高温阀8、9。
带钢1(基体)在清洗后去除表面的铁粉灰尘等粘附的颗粒物，通过夹辊道运行至多弧离子镀表面预处理装置3、4处。多弧离子镀表面预处理装置3、4采用的是多弧例子镀，和一般的离子镀有很大的差别。多弧离子镀表面预处理装置3、4采用的是弧光放电，而并不是传统离子镀的辉光放电进行沉积。多弧离子镀表面预处理装置3、4的蒸发源结构由水冷阴极、磁场线圈、引弧电极等组成。阴极材料即是镀膜材料，可以选用纯度为99.9％镁靶或者其他一种纯金属靶材，在10-1～10Pa真空条件下通入惰性气体(氩气)，接通电源并使引弧电极与阴极瞬间接触，在引弧电极离开的瞬间，由于导电面积的迅速缩小，电阻增大，局部区域温度迅速升高，致使阴极材料熔化，形成液桥导电，最终形成爆发性的金属蒸发，在阴极表面形成局部的高温区，产生等离子体，将电弧引燃，低压大电流的电源维持弧光放电的持续进行。多弧离子镀表面预处理装置3、4的入射粒子能量高，膜的致密度高，强度和耐磨性好。工件和膜界面有原子扩散，因而膜的附着力高。
带钢1(基体)在经过多弧离子镀表面预处理装置3、4的多弧离子镀预处理后，把真空室2抽成真空，使气体压强达到10-2～10-4Pa。然后在蒸发器6、7内加热镀料(锌粒或者其他一种金属)，在真空下(10-2～10-4Pa)加热到金属的熔点使镀料彻底熔化，金属原子从表面气化逸出，形成蒸气。通过感应加热温度来调节蒸发量，控制蒸发器6、7内的蒸汽压力。打开高温阀8、9后，金属熔化后产生的蒸气由管道10、11经过喷嘴13、14入射到带钢1(基体)表面，凝结形成固态薄膜(镀层)。为了防止金属蒸气在喷射过程中凝结，管道壁和喷嘴处都需要加热保温到金属的熔点。通过调节蒸发器6、7蒸气压和真空室2内真空度形成的压强差，可以使金属蒸气以300m/s的速度喷射到运行的带钢1(基体)表面，凝结形成致密度高，强度和耐磨性好，附着性强的金属薄膜。
综上所述，本发明可以在基体上灵活方便地真空沉积金属合金。不仅可以通过调整压力来控制真空沉积金属合金的速度，还可以能够保证镀层厚度可调均匀致密。使用本装置可以方便快捷地实现对基体的涂镀，而且降低能源消耗，减少污染排放，实现节能环保。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种金属合金涂布基体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)真空室抽成真空，使多弧离子镀表面预处理装置、蒸发器上的喷嘴处于真空环境下；
2)真空室内通入惰性气体，多弧离子镀表面预处理装置对基体进行沉积，在基体表面形成合金镀层；
3)蒸发室抽成真空，蒸发器加热，将金属颗粒熔化蒸发，形成金属蒸气；
4)打开蒸发器上高温阀；
5)金属蒸气经喷嘴入射至基体表面，再在基体表面的合金镀层上形成镀层。
2.如权利要求1所述的金属合金涂布基体的方法，其特征在于：所述步骤1)中，真空室内的真空度达到10-1～10Pa，所述步骤3)中，蒸发室内的真空度达到10-2～10-4Pa。
3.如权利要求1所述的金属合金涂布基体的方法，其特征在于：所述步骤2)中，惰性气体为氩气。
4.如权利要求1所述的金属合金涂布基体的方法，其特征在于：所述步骤2)中，多弧离子镀表面预处理装置的阴极靶为一种纯金属作为蒸发源。
5.如权利要求1所述的金属合金涂布基体的方法，其特征在于：所述多弧离子镀表面预处理装置的工作电流为30～100A连续可调，工作电压为0～1200V连续可调，沉积速率2500～50000nm/min。
6.如权利要求4所述的金属合金涂布基体的方法，其特征在于：所述纯金属为镁靶，纯度为99.9％。
7.如权利要求1所述的金属合金涂布基体的方法，其特征在于：所述步骤3)中，金属颗粒为锌颗粒，蒸发器加热温度≥419℃。
8.如权利要求1所述的金属合金涂布基体的方法，其特征在于：所述步骤5)中，镀层的厚度为1～10μm。
9.一种金属合金涂布基体的真空沉积装置，其特征在于：包括沿所述基体运行方向依次设置的真空室和蒸发室，所述真空室上连有气体管道，所述真空室内部设有喷镀机构和多弧离子镀表面预处理装置，所述蒸发室连接所述喷镀机构，所述多弧离子镀表面预处理装置、所述喷镀机构均设有一个或多个，所述装置采用如权利要求1-9任一项所述的方法实现基体表面的单面镀、双面镀或差厚镀。
10.如权利要求9所述的金属合金涂布基体的真空沉积装置，其特征在于：所述喷镀机构包括喷嘴，所述蒸发器的侧部通过管道连接所述喷嘴，所述喷嘴位于所述真空室内，所述管道上设有高温阀，
所述气体管道与外部惰性气体源相连。
CN202010424886.8A 2020-05-19 2020-05-19 一种金属合金涂布基体的方法及其真空沉积装置 Pending CN113684454A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010424886.8A CN113684454A (zh) 2020-05-19 2020-05-19 一种金属合金涂布基体的方法及其真空沉积装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010424886.8A CN113684454A (zh) 2020-05-19 2020-05-19 一种金属合金涂布基体的方法及其真空沉积装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113684454A true CN113684454A (zh) 2021-11-23

Family

ID=78575892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010424886.8A Pending CN113684454A (zh) 2020-05-19 2020-05-19 一种金属合金涂布基体的方法及其真空沉积装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113684454A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023072184A1 (zh) * 2021-10-27 2023-05-04 宝山钢铁股份有限公司 一种镀锌板的生产方法及生产线

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4963440A (en) * 1987-07-09 1990-10-16 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Al-Cr alloy vapor-deposited material
CN1053645A (zh) * 1990-01-24 1991-08-07 机械电子工业部北京机械工业自动化研究所 掺金离子镀氮化钛技术及设备
CN2254448Y (zh) * 1996-02-07 1997-05-21 郑德恩 多弧—磁控溅射真空离子镀金设备
CN1397654A (zh) * 2002-05-27 2003-02-19 长沙力元新材料股份有限公司 一种组合式物理气相沉积技术生产多孔金属的方法及设备
CN1793416A (zh) * 2005-12-12 2006-06-28 深圳国家863计划材料表面工程技术研究开发中心 金属薄膜复合制备装置及工艺
CN101108546A (zh) * 2007-08-30 2008-01-23 山东天诺光电材料有限公司 柔性材料及其制备方法和用途
CN101285166A (zh) * 2007-04-12 2008-10-15 王殿儒 一种金属带材镀膜中提高结合力降低工艺温度的方法
CN103710674A (zh) * 2013-11-26 2014-04-09 山东希格斯新能源有限责任公司 一种制备cigs薄膜太阳能电池工艺方法
US20180245214A1 (en) * 2015-08-18 2018-08-30 Tata Steel Nederland Technology B.V. Method and apparatus for the cleaning and coating of metal strip

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4963440A (en) * 1987-07-09 1990-10-16 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Al-Cr alloy vapor-deposited material
CN1053645A (zh) * 1990-01-24 1991-08-07 机械电子工业部北京机械工业自动化研究所 掺金离子镀氮化钛技术及设备
CN2254448Y (zh) * 1996-02-07 1997-05-21 郑德恩 多弧—磁控溅射真空离子镀金设备
CN1397654A (zh) * 2002-05-27 2003-02-19 长沙力元新材料股份有限公司 一种组合式物理气相沉积技术生产多孔金属的方法及设备
CN1793416A (zh) * 2005-12-12 2006-06-28 深圳国家863计划材料表面工程技术研究开发中心 金属薄膜复合制备装置及工艺
CN101285166A (zh) * 2007-04-12 2008-10-15 王殿儒 一种金属带材镀膜中提高结合力降低工艺温度的方法
CN101108546A (zh) * 2007-08-30 2008-01-23 山东天诺光电材料有限公司 柔性材料及其制备方法和用途
CN103710674A (zh) * 2013-11-26 2014-04-09 山东希格斯新能源有限责任公司 一种制备cigs薄膜太阳能电池工艺方法
US20180245214A1 (en) * 2015-08-18 2018-08-30 Tata Steel Nederland Technology B.V. Method and apparatus for the cleaning and coating of metal strip

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
蔡志海，张平，底月兰，乔玉林, 北京：知识产权出版社, pages: 9 - 10 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023072184A1 (zh) * 2021-10-27 2023-05-04 宝山钢铁股份有限公司 一种镀锌板的生产方法及生产线

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7867366B1 (en) Coaxial plasma arc vapor deposition apparatus and method
CN101910466A (zh) 具有良好的密封剂粘合性和耐腐蚀性的锌合金涂层钢板及其制备方法
JPH06235062A (ja) スパッタ陰極
CN105925940A (zh) 内衬正偏压直管的多级磁场电弧离子镀方法
CN113684454A (zh) 一种金属合金涂布基体的方法及其真空沉积装置
CN101074476A (zh) 钢铁材料表面制备Fe－Al金属间化合物层的方法
CN105047975B (zh) 一种燃料电池用金属双极板及其制备方法
CN108165944B (zh) 一种超厚Ti2AlC涂层的制备方法
CN106282887B (zh) 微晶氧化物颗粒弥散强化合金涂层的原位制备方法
CN103866241B (zh) 一种离子辅助热蒸发复合磁控溅射镀膜装置
JPS60116785A (ja) 高い価値のある金属被膜を連続的に製造する方法及び装置
CN109487214A (zh) 一种镁合金表面镀膜方法及由其制备的抗腐蚀镁合金
CN102477536A (zh) 壳体及其制造方法
CN113684479A (zh) 一种利用电磁搅拌器搅拌的涂镀方法及合金真空沉积装置
Beilis et al. Metallic film deposition using a vacuum arc plasma source with a refractory anode
CN108330307A (zh) 一种电弧喷涂用锌铜钛合金丝材及其制备工艺
Peng et al. Deposition of TiN by plasma activated EB-PVD: activation by thermal electron emission from molten niobium
CN110729445A (zh) 具有涂层的极耳及其制备方法、电芯、电池和电动工具
CN113322433B (zh) 一种AlTi靶放电AlTiN/AlN复合相涂层的多弧离子镀制备方法
WO2023072184A1 (zh) 一种镀锌板的生产方法及生产线
CN108251810A (zh) 一种耐腐蚀烧结钕铁硼磁体的制备方法
CN115125493B (zh) 一种碳钢表面金属耐蚀涂层及其制备方法
CN104513962A (zh) 一种磁控溅射在镁合金上制氮化钛膜的方法
JPS61273206A (ja) 硬質膜表面被覆ロ−ル
CN106567076A (zh) 一种钛金属表面合成TiC‑DLC复合涂层制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination