CN1990901A - 涂覆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明中描述了一种涂覆方法，该方法中，在基材夹持器(11)所夹持着的平整的金属基材(22)上，在减压条件下从气相中沉积出由微粒构成的金属涂层(12)，其中利用至少一个能量源(5)将所述的微粒从构成至少一个蒸发源(7)的容器中蒸发出来。金属涂层(12)由多个独立涂层(21)连续构造。

Description

涂覆方法
本发明涉及一种涂覆方法，该方法中，在基材夹持器所夹持着的平整的金属基材上，在减压条件下从气相中沉积出源自蒸气流的金属涂层，其中是利用至少一个能量源将所述的蒸气微粒从构成至少一个蒸发源的容器中蒸发出来；本发明还涉及一种用于制备具有金属基材的轴承(Lager)元件的条带形的且平整的预产品，在所述金属基材上设置有至少一层金属涂层；以及还涉及用于在气相中且在减压条件下用源自蒸气流形成的金属涂层涂覆平整的金属基材的装置，该装置具有真空密封的罩壳、圆筒形基材夹持器、至少一个用于产生蒸气流的电子束蒸发器以及至少一个形成微粒蒸发源的容器。
真空中在金属基材上沉积金属涂层的方法长久以来便已公知。因此，例如在DE 19514835C1中公开了通过真空蒸发凹面弯曲的滑动元件上涂覆涂层。为此，要在基材和蒸发槽表面之间调节得一定的间距。将待蒸发的材料放置在蒸发坩锅中，并通过电子束进行蒸发。在涂层的蒸发过程中，蒸发器和载体彼此之间要以不均等的速度进行运动。通过这种蒸发射束，线性运动的速度无论是在进入时还是在出去时都能达到其最大值。为了还能实现蒸发涂层的层厚度与最大层厚之间的偏差小于15％，因此要借助于遮挡板对蒸发流部分进行遮挡。
这种蒸发方式的缺点是，涂层厚度是通过多个相互协调的参数来确定的，以及必须要设计并监测或调控相对较为复杂的运动过程。另外，还要采取结构性措施，以实现理想的层厚比例。此外，如果需要产生一种合金作为涂层，则它们必须事先已经存在于蒸发源中。这样也是有缺点的，即有可能导致材料积累在某些特定位置处。
DE 19753656A中公开了一种真空涂覆具有至少一层中间层和至少一层滑动层的滑动轴承的装置，该装置由一系列相互排列的且通过真空阀或压力级联器分开的真空室、与真空室相连的真空泵、用于进行涂覆过程的电流供应装置和控制装置以及用于在一个穿过装置的传送带上传输多个滑动轴承的构件组成，其中至少一个真空室起到隔离室的作用，用于将未经涂覆的滑动轴承送入到真空中和/或将经涂覆的滑动轴承从真空中取出，其中至少一个另外的真空室用于通过等离子体过程来预处理未经涂覆的滑动轴承，并且至少一个真空室用于涂覆各中间层和滑动层；同时在该装置中，滑动轴承在支架体内保持形状接合，该支架体是可调温的，可以利用可调节的力将滑动轴承压入支架体中，沿着传送方向相继至少设置有隔离室、预处理室、第一涂覆室、第二涂覆室和隔离室，并且构造控制装置使得支架体可以以可适合于在任一真空室内进行的分过程的传送速率进行运动，在预处理室内设置用于固定磁场支持的等离子侵蚀滑动轴承的侵蚀装置，并且在第一涂覆室内在滑动轴承之下设置一个其中将至少一个靶粉雾化的磁控管雾化源，且两者之间具有与滑动轴承尺寸相配的间距，而在第二涂覆室内设置一个带有蒸发坩锅的电子束蒸发器，且两者之间具有与滑动轴承尺寸相配的间距，同时，在其中滑动轴承暴露于电子束蒸发的区域之前和之后设置缓冲区。
该装置的缺点特别在于结构复杂以及需要针对滑动轴承半壳构造特殊形状的支架体，且对于每个滑动轴承直径都必须特别地提供这种支架，以保证相应的紧压力。
其他的滑动轴承的电子束蒸发方法公开于例如DE 19824308A和DE19824310A中。
本发明的任务在于，简化利用PVD法制备滑动轴承的过程，并由此实现在保持滑动轴承的相当质量的同时相应地节省成本。
本发明的任务可分别独立地通过根据涂覆方法特别地构造多个独立涂层的金属涂层，通过根据该方法制得的其中金属涂层由多个独立涂层构成的预产品以及通过用于所述涂覆的装置而得以解决，且其中所述装置中，基材夹持器与加热和冷却系统相连，或者沿着基材夹持器的旋转方向在至少一个蒸发源之后设置一个磁控管，和/或在基材夹持器上设置初始电压，和/或在基材夹持器和至少一个蒸发源之间与电源电导相连地设置电极，以构造出一个至少近似垂直于基材夹持器和至少一个蒸发源之间的蒸气流的电场。
本发明所基于的理论思想是，不采用至今所常见的在业已成型的轴承元件上涂覆，而是从现在起在平整的条带状预产品上涂覆，并紧接着才使其成型。利用至今已知的涂覆方法如果不使用额外的手段，例如利用等离子体活化待涂覆的表面或者通过后处理过程中的一些手段，如后离子化过程，就无法得到有可延展的均匀致密的涂层。如果厚涂层要沉积在100μm的范围内，即如本发明可以实现的那样，那么这一问题就会愈发严重。
这些问题可通过本发明的涂覆方法解决的，其中如开头已经提及的那样，这一涂覆方法不仅仅局限于轴承元件上或者制备适于此的预产品，而且是一般性地用于可以制造那些需要具有更高沉积层厚度的可延展的、微结构化的、均匀且致密的涂层。具有了这一优点和其他所声称的优点，即可直接在基材上进行涂覆之外，本发明方法还有一个优点是，一旦制备了预产品后就不需要计量涂覆，这就是说，由于其后的成型过程，特别是压制或通过其后辊涂任选的其他涂层，层厚差异的容许值可以更大一些，从而使得可以总体简化方法或与之相应的涂覆设备。由这些预产品出发可以最终制得轴承元件，其从质量观点来看，它们足够达到高质量价值的溅射轴承元件的机械性能范围，然而所述溅射轴承元件要消耗所谓的Bimetalllagern以传统的、相应于现有技术的方式和方法制得。另外，本发明的装置优点是，它们相对简单地实施，即不需要多个隔离(Schleuse)设备以实现在各个加工位置之间进行相应的传输，其中，在涂覆时将预产品，即基材设置于圆筒形基材夹持器上，即如已由本申请人的关于轴承半壳的DE 10107288A1所公开的那样，它的公开内容也是本发明说明书的一部分。通过与该基材夹持器有效相连的加热和/或冷却系统，可以使基材从处理开始直至涂覆结束都保持在可以实现直接涂覆基材的温度水平上。在此还具有的优点是，任选在金属涂层的蒸发涂覆之后和通过任选进行的温度升高过程，可以实现至少一种成分扩散进入金属涂层中或扩散到各层之间，由此可另外得到涂层组合物的均匀性并由此改善预产品的性能。此外，本发明装置的优点还在于，可以在一个且相同的涂覆室内用构成这些涂层的离子来对至少各沉积的金属独立涂层进行特定的后增厚或靶向的轰击处理，在此通过改变电场中的能量或电压可以改变与各预产品使用目的相适应的金属涂层的性能。
涂覆方法的其他实施方案记载在权利要求2至28中。
因此可以，例如，将选自下限10nm且上限10μm范围内的具有特定厚度的独立涂层沉积于基材上，从而进一步提高涂层的延展性以及均匀性。
另外有利的是，如果由此制得的产品要用于轴承元件时，则制备具有层厚大于100μm、特别是大于150μm、优选大于200μm、例如400μm的金属涂层，因为由此能提供足够用于伴随着层厚度减小的成型后加工过程(即具有紧公差的尺寸成型过程)的层厚度。此外，在由于磨损而脱落之前，通过这些较厚的涂层也可以制得具有相应安全存量的轴承元件。
独立涂层的数目可以在下限为50、特别是100、优选250且上限为5000、特别是4000、优选2500的范围内选择，因为由此即能由于各层组分减小的局部浓度梯度而提高金属涂层的均匀度。另一方面，由此可以获得有意地以浓度梯度来控制涂层结构的优点，甚或可以至少沉积出具有完全不同组成的独立涂层，且任选在其后一个步骤中又可以通过后扩散而实现在金属涂层横截面上的相应均匀化。
如果制得表面粗糙度小于基材表面粗糙度的独立涂层，则能避免由于局部晶体生长而形成粗糙、易碎裂的表面，并由此又可实现涂层均匀度的提高以及微结构的改善。另外，由此也可以改善涂层在金属基材上的粘结力。
基材可以与平均基材厚度有所偏差，且所述差值不大于200μm，特别是不大于150μm，且优选不大于100μm。
通过基材在特别是同一蒸发源上的循环运动、特别优选是旋转或直线运动，则除了本来的涂覆阶段外还可以在蒸发源(即由其产生的蒸气微粒构成的蒸发射束)外提供足够的静态阶段，其时，涂层的各成分可以进行扩散，从而由此再得到相应的涂层均匀化。
其中也可以将旋转运动和直线运动叠加，由此可以随着基材的螺线形运动而对基材进行涂覆，因此也可以涂覆更大的基材。
如上所述，在至少一个蒸发源之外，可以在金属涂层内或各独立涂层之间通过涂层的至少各个成分的扩散而进行均匀化，同时可有目的地，例如通过改变基材在蒸发源上的运动速率或任选通过基材在蒸发源外的完全静止而影响这种均匀化过程。
任选可在蒸发源之外的该段时间内提高和/或降低温度，其中有利的是针对基材在基材夹持器上或内安置局部温度调节装置，例如珀耳帖元件，从而可以在涂覆室内不依赖于基本温度地对各基材进行调温。
基材可以设计为钢条带，由此使得通过涂覆法制得的预产品具有足够的尺寸稳定性。
还优选使用多个蒸发源，其中分别含有一种化学纯的元素作为用于构造涂层的靶物质，因为由此可以仅通过从这些蒸发源、即蒸发坩锅蒸发掉的微粒量即能确定涂层的组成，并且还可以弃用可能的昂贵或耗费巨大的预合金过程——任选地在气相中或在微粒沉积时形成合金。
为了将以涂覆方法制得的预产品用作轴承元件，优选将一种双成分或多成分体系构造为金属涂层，且所述体系由选自包括铝、锡、铜、铅的第一组的基本元素组成，并且该体系在用至少一种其他元素涂覆时会合金化，其中所述至少一种其他元素选自包括铅、锡、铋、锌、硅、镁、锰、铁、钪、锆、铬、铜、铝、铍的一组，前提是合元素不同于基本元素。
如上所述，由这些成分可以形成合金，并且合金的形成在气相中进行或者在各成分沉积于金属基材上时进行，或者也任选通过在蒸发源外的后反应或扩散进行，从而使得可以有目的地经由在涂覆方法中加入的能量来控制合金的组成。
但另一方面也可以使成分各自先后地沉积于各涂层中，由此一方面以实现例如一种虽然可能微观上由不同的独立涂层组成、但是宏观上可以具有均匀性质的三明治结构，或者另一方面也可以由这些独立涂层通过后处理，如后扩散等构造出微观上至少类似地由相同独立涂层组成的金属涂层。
如果使用由此制得的预产品作为轴承元件，则可以在未经涂覆的基材表面上涂覆上另一涂层，以在使用时赋予该轴承元件足够的抗摩擦侵蚀的耐久性。
需要时也可以在金属涂层和基材之间涂覆粘结层，从而更加提高基材上金属涂层的粘附强度。
利用该涂覆方法也可以有目的地制备具有各独立涂层的至少一层特定孔隙率的最外层，为此，根据一个实施方案，可以制得具有某种平均孔径的孔来，所述孔径选自下限为0.1μm且上限为10μm，特别是下限为0.5μm且上限为5μm的范围，由此，例如可以在这些孔隙内配置润滑剂，从而在使用预产品来制备轴承元件时减小在轴承元件和被支撑的轴之间形成的摩擦阻力。
该涂覆方法可用于将涂覆上的金属涂层构造为适于轴承元件，特别是滑动轴承的滑动层。
作为产生微粒流，即蒸发源上的蒸发射束的能量源，优选使用电子束源，因为其能够通过对带电微粒，例如电子进行磁偏转而在蒸发器表面上实现能量束的靶向定位。
至少在涂覆了第一独立涂层之后，可以通过用例如由气体微粒和/或涂覆微粒组成的且能在这些独立涂层的晶格结构中诱导振荡的、高能量微粒进行轰击而改善这些独立涂层的结构，从而进一步改善涂层的延展性及其致密的结构。
可替代的或者除此之外的，可以为了同一目的而离子化一部分蒸发的微粒，并在沉积独立涂层时，在建立基材和至少一个电极之间的电场中，沿着指向基材表面或已经沉积好的独立涂层的方向对它们进行加速，和/或在一个位于电极之间、用于建立至少是近似垂直于微粒流且分布在基材夹持器和至少一个蒸发源之间的电场中对它们进行加速。其中有利的是在以下范围内选择电压以建立电场，所述选择范围为下限10V与上限800V之间，优选下限50V与上限600V之间，特别优选下限100V和上限400V之间，从而使这些离子化的微粒获得相应较高的动能。
为了改善金属涂层的均匀度，优选在相比那个待蒸发的熔点的最低熔点至少低10℃的温度下热处理金属基材，从而在金属涂层内或各独立涂层之间实现较高的扩散速率，使得可以总体上缩短过程持续时间。
另外还优选在选自以下范围的压力下进行涂覆方法，所述压力值选自下限为1.10-7mbar且上限为2.10-2mbar的范围，优选下限为1.10-6mbar且上限为2.10-3mbar，特别优选下限为1.10-5mbar且上限为2.10-4mbar，和/或以如下沉积速率进行涂覆方法，所述速率值选自下限为0.01μm/sec且上限为0.1μm/sec，优选下限为0.03μm/sec且上限为0.07μm/sec，特别优选下限为0.05μm/sec且上限为0.06μm/Sec，因为由此就可以构成能最大限度不受外界影响的涂层结构。
基材夹持器可以如下的速率进行工作，所述速率值选自下限为0.01m/sec且上限为10m/sec的范围，优选下限为1m/sec且上限为7m/sec，特别优选下限为3m/sec且上限为6m/sec，因为由此即能赋予蒸发的微粒以足够的时间来均匀沉积，以在基材或已沉积的独立涂层上构成独立涂层。
特别由于以下事实，即不使用预合金化而是在气相中或沉积的独立涂层中经由纯元素来构成合金，所以利用本发明方法就可以至少在各独立涂层的最外层中沉积得亚稳相，其在后来制成的轴承元件于所谓紧急温度下进行工作时，即当由于可能出现的摩擦或由于高的油温而出现侵蚀危险(Fressbelastung)时，这些亚稳相可以经历相转变过程而转变为稳定相，从而例如形成或改善轴承元件的紧急启动性能。
为此可以选择如下成分来构成亚稳相，所述成分选自由选自如下元素组的元素形成的化合物：锡、银、铜、铝、锰、镁、铅、铍以及它们的混合物。
还可以硬化至少一层位于基面上的独立涂层，从而提高预产品的强度或得到沿着从基材到金属涂层的方向的“硬化梯度”，从而避免跳跃性的硬化过渡区。
由于多个独立涂层的沉积，利用所述涂覆方法也可以从基材表面上最内层的独立涂层开始，沿着指向最外独立涂层的方向，对于至少一种成分形成浓度梯度，从而也因此在该涂层内或者从基材到涂层的机械性能不会发生跳跃性的过渡，从而改善预产品的性能，特别是在其用作轴承元另一方面件时的性能。
最后，用该涂层方法也可以制得蒸发的涂层或者至少一层独立涂层。其与同样组成的溅射涂层相比具有更小的维氏硬度，小30％，特别是35％，优选40％，从而可以改善断裂伸长。
本发明预产品的实施方案由权利要求29到30给出，并可以由此达到的效果分别部分地由以上描述的实施方案相应地转达表示出来。
如上所述，在基本元素和至少一种沉积在金属基材上以构成金属涂层的其他元素之间可以形成合金，所述合金选自AlSnxCu、AlSnxSi、AlPbx、CuSnx、CuBix、CuSnBix、SnAlx、SnSbx、AlSnx、AlSi，其中x可以是选自下限为6并且上限为30范围内的值，根据是要形成硬相还是软相，因此作为预产品根据所希望的使用情况，例如大轴承还是小轴承，而可以相应合适地进行制备。
为了更好地理解，借助以下附图更详细地解释本发明。
示意性的简化图分别表示：
图1：本发明涂层装置的实旋方案；
图2：本发明预产品的断面；
图3：由预产品制得的滑动轴承半壳形式的轴承元件；
图4：预产品的表面的粗糙度轮廓；
图5：预产品的横断面磨片；
图6：放大500倍的表面的扫描电子显微镜照片。
插入说明的是，在所述不同实施方案中，相同部分具有相同的标记或相同的部件名称，其中，在整个说明书中包含的公开内容在意义上是相同的部分转而也具有相同的标记或相同的部件名称。在说明书中所选的位置标记例如上面、下面、侧面等，直接涉及所描述以及所画出的图，当位置改变时则按意义转而表示新的位置。此外，由所示和所述不同的实施例得到的各特征或特征组合也可以表示独立的、创造性的或根据本发明的方案。
有关具体说明书中数值范围的总体描述应理解为这些范围也包括了任意的以及所有的部分范围。例如，所谓“1至10”应理解为包括了来自下限1和上限10的所有部分范围，即所有的部分范围都从下限1或更大值开始并终结于上限10或更少，例如1至1.7，或者3.2至8.1或5.5至10。
图1中描绘了真空蒸发装置形式的本发明涂覆装置1的各种实施方案。其包括一个可抽真空的罩壳2，在其侧或其内设置至少一个用于在涂覆装置1的内室4内将待涂覆的物件排入和/或排出的隔离室3，以及还包括至少一个真空泵。
该实施方式中，在罩壳2的内室4中设置两个电子束蒸发器形式的能量源5。很明显，也可以设计只有一个或多于两个的这样的能量源5，特别优选如此，因为在构造能量源5时可以将其设计为电子束蒸发器，且利用电磁场可以使来自于能量源5的能量束6偏转，从而在合适的控制作用下，可以利用仅只一个能量源5以跳跃辐射的方式操控能量束6到达多个蒸发源7上，即引向设置于其中且待蒸发的金属9的表面8上。另一方面，也可以对每个蒸发源7，即相应的坩锅指配一个合适的能量源5，或者对于具有多个能量源5的仅只一个的蒸发源7也可采用能量束的集束，例如从而提高能量效率。
为进行操控，可以在涂覆装置1上设置操控和/或调节装置(未示出)，且其中现也已给出了启示，即很明显地，涂覆装置1的其他元件也可以与其有效相连。
作为能量源5，原则上可以使用所有已知的电子束源，优选是轴向电子枪。其可以具有几个100kw，例如600kW的功率。
优选将能量源5设置在罩壳2的内腔4的侧面区域内，但是很明显的，也可将其设置在罩壳2的每个其他不同的任意的位置上，任选是在为此而专门设计在罩壳2上的容纳器10中(图1中虚线所示)，用以例如为了管理工作而更好地实现对这些能量源5的利用，因为必需要保证能量束6到达包含在坩锅中，即蒸发源7中的靶子，即金属9的表面8。
带有包含其中的金属9的蒸发源7设置在基材夹持器11的下面。在该具体实施方案中显示了三个蒸发源7，但是限显然本发明并不局限于这个数字，该数字更多地可以取决于涂覆时要由多少种单一材料，即单一成分构成金属涂层12(参见图2)。另外，适当时还可以使多个蒸发源7含有相同的金属9，即相同的涂覆材料以构造金属涂层12，目的是在旋转基材夹持器11时可同时涂覆多个预产品13，因为是采用能量源5将能量输入到涂覆材料中去，即该具体实施方案中的金属9中去，所以微粒流14以蒸发射束15的形式产生，也就具有最终的膨胀性(endliche Ausdehnung)，从而也就可以非常有益地在多个蒸发源7上相继分配相同的金属9，以产生多个相互紧挨的蒸发射束15。
蒸发源7是可例如电加热和/或可例如用流体如水、空气等冷却的。另外，除了非连续地预置金属9之外，例如以疏松物料的形式，还可以将其连续地作为条材或线材导入到坩锅底面上。
位于蒸发源7上的基材夹持器11在该具体实施方案中被设计成圆筒形，并且与一个未示出的电机相连或者设置有未示出的电机，且其可以按照箭头16进行旋转运动。在夹持器上还优选固定有多个预产品13，且其分布在基材夹持器11的周边，同时也任选可在基材夹持器11和预产品13之间，例如为了平衡基材夹持器11的表面弯曲而设计相应的适应物，因为如图2所示，本发明中利用所述方法或涂覆装置1所生产的是平整的预产品13。
为了将预产品13位置紧固地固定在基材夹持器11的表面上，则可以在基材夹持器11上设置夹持装置17，例如弹簧、夹持角等，或者也可以在可能的情况下至少使基材夹持器11的表面具有一定磁性——倘若由此不会对能量束6产生负面影响的话——以使金属的待涂覆物件保持在其上。其中，可以以相互之间保持固定间距的方式设计该排布结构，或者根据一种优选实施方案，也可以将这些固定装置17可调节地分配在基材夹持器11的轮廓上，例如以此可以制得或固定不同大小的预产品13。为此，例如可以在基材夹持器11的表面内设置相应的缺口，且在该缺口中例如可移动地固定住这些固定装置17，或者可以以分布在基材夹持器11表面上的方式排布多个孔，例如榫孔带的形式，且其优选是可锁闭的，目的是当在其中不设置夹持装置17时，能避免将金属材料涂覆或蒸发到这些孔或者开口或缺口中。
在能量源5与蒸发源7之间可以设置遮挡板18，即所谓的光圈板，且优选对每个能量源5都配置合适的遮挡板18。由此可将能量束6完全或部分地遮挡，从而可以实现例如某种特定的涂覆过程，也是为了当例如将不同金属9预置于注入蒸发源7中，即坩锅中时，在蒸发时遮挡这些金属9中的至少一个，并由此得到特定的合金组合物或涂覆组合物，或者以这种方式和方法来构造不同的涂层。优选对遮挡板18进行水冷却，从而可将经由能量束6而输入到遮挡板18中去的能量导出。很明显适于此目的的其他各种冷却方法也是可行的。另外，遮挡板18可以具有各种任意的结构，例如平面形的和可直线运动的、分成两部分的和可翻转的，等等。
根据本发明，目前在涂覆装置1的该实施方案中进行设计，使在蒸发源7和基材夹持器11之间设置至少一个离子化源19，且在本发明范围内也包含了一个侧面区域，就如图1中两个分别在最外侧的离子化源19的情况那样。
在该实施例中将离子化源19构造为电极20的形式。如上所述的，将其设置在蒸发源7和基材夹持器11之间以及位于所构造的蒸发射束15形式的微粒流14的侧面，并且在蒸发源7和基材夹持器11之间和/或在该蒸发射束15内，如图1中所见到的那样。利用这种离子化源19可以离子化至少一部分微粒流14，即包含其中的微粒，从而使得通过可能由此引起的微粒加速效应，可沿着指向基材表面或业已存在的独立涂层21(参见图2)表面的方向而在基材22(参见图2)上制得非常紧密的涂层12的结构，同时，通过经由能量源5在金属9内向微粒中输入更高的能量，可以实现很高的沉积速率。
以这种方法也可以在相对较短的时间内在基材22上制得具有均匀涂层材料分布的相应涂层。
但是，可以不用电极20，而是例如通过激光构造离子化源19，或者同样也可使用其他的现有技术已知的离子化源，在此任选也可使用多个不同离子化源19的组合体，即例如电极20和激光。
利用离子化源19可以在例如电极20之间至少部分地实现使蒸发的材料或金属进行旋转，即使微粒流14中的微粒旋转，从而可以进一步改善沉积材料的均匀度。
此外，还可额外地或可替代地在基材夹持器11上施加所谓的偏压，从而在其与蒸发源7之间构造出用以加速微粒，即蒸发流的微粒的电场和/或电磁场，同时在电压分布方面可以在加速过程持续时间内采用控制和/或调节装置来控制和/或调节电压。
涂层12或独立涂层21的均匀度以及涂覆速率还可以取决于涂覆材料地通过合适的温度控制而得到升高，在此还优选使用电子束蒸发器作为能量源5，因为由此适当时通过利用遮挡板18部分遮蔽能量束而可以更好地控制金属9的特别的局部温度和特别的局部蒸发速率。
为了进一步提高涂层12或独立涂层21的质量或者为了由此改善粘结性，根据本发明的一种改进，可以沿着如箭头16所示的基材夹持器11的旋转方向，从属于蒸发源7地设置一个磁控管23，特别是阴极雾化磁控管或一般的离子源，如图1中罩壳2的左上方方框中虚线所示。由此可以用高能量微粒来轰击涂层12或独立涂层21。这种磁控管23或离子源除了制造用于轰击的离子外还可以用来制备可以设置在基材22和涂层12或独立涂层21之间的中间层，例如扩散阻挡层或粘结层。因此，也可以使很小浓度的金属掺入到涂层12或独立涂层21中。例如，可以通过这种溅射源的方式将痕量元素如Zr、Sc等在熔融冶金学上难以以这样的微浓度掺入到涂层12中。
因此，另一方面也可以另外压缩独立涂层21或涂层12的涂层结构。
但是也可以将这种磁控管23用于离子化源19。
由此还可以使独立涂层21或涂层12获得更高的硬度值。
在本发明范围内，可以对基材22的表面进行预处理，例如图1中涂覆装置1的罩壳2右上方方框内虚点化线所示的预处理装置24。这种预处理装置24可以被设计成例如侵蚀装置，且如现有技术已知的，例如可利用热阴极通过溅射侵蚀、二极管溅射，通过等离子活化，电晕放电活化而进行预处理。适当时还可以在基材22的这种表面处理或表面活化之前进行其他一些预处理，例如对基材22进行去油或一般性清洁。
根据本发明涂覆装置1的又一个实施方案，将基材夹持器11设计为可进行温度控制的。为此可以例如在筒形基材夹持器11内部设计一个加热和/或冷却系统25，用以使基材夹持器11的表面并且也最后使得基材22能保持在某个特定的温度水平，或者以特定的温度过程进行涂覆。该加热和/或冷却系统25如图中双点划虚线所示，例如可将其设计成加热和/或冷却罩套的形式，并且具有相应的入口26和出口27的接头，且所述接头与相应的供料系统(图1中未示出)流体相连。可以使用例如油、水、空气等进冷却，且其中还可任选为了排出多余热量而在用于能量回收的加热和/或冷却系统25上配置热交换器。
因此，可以用精确的温度调节来进行涂覆过程，从而由于该涂覆温度或涂覆温度过程而同样可使涂层12或独立涂层21构成均匀致密的结构，从而可任选省去如涂覆装置1的第一实施方式所示的离子化源19。
另可替代地或者除了这种流体穿流的加热和/或冷却系统25之外，同样也可以在基材夹持器11的内部配置例如热导线形式的电阻加热器。
图2中描绘了一种利用如图1所示的涂覆装置1而制得的预产品13的截面图。这种预产品由基材22以及位于其上的蒸发涂层构成。涂层12由各独立涂层21构成，在图2中只是示意性的描绘了这些独立涂层。根据本发明的一种实施方案，可以在金属基材22上涂覆50至5000、特别是100至4000、优选250至2500层的独立涂层21。
尽管在图2中不连续地绘出了各独立涂层21，但是也可以根据方法进行过程的不同而使得这些独立涂层21至少在宏观上不再可区分，例如当涂覆过程处于静态阶段时，也即当基材22通过旋转基材夹持器11而从微粒流14或蒸发射束中传送出来时，至少各独立涂层21的各组分开始发生扩散并由此形成一种“混合效应”。
根据本发明，利用高速率的蒸发过程可以制造厚的涂层，其中涂层12具有＞100μm、特别＞150μm、优选＞200μm的层厚。同时，各独立涂层21可以具有选自下限为10nm至上限为10μm的范围的厚度。独立涂层21的层厚度可以取决于沉积速率，或者蒸发源7中所输入的能量的大小，或者转载至微粒上的背离于基材22表面任选加速微粒的动能的大小。除此之外，这种层厚值还可取决于各温度控制情况。
优选使用钢条带作为基材，例如那种通常用于制造轴承元件，如滑动轴承，特别是滑动轴承半壳的钢条带，然后可以优选使用本发明的涂覆方法来制备用于制造轴承产品的预产品。
但是也可以不用钢条带而使用例如由复合材料如Cu-Pb-Sn复合材料、钢/铝复合体或钢/白合金复合体构成的基材22。
并且，例如根据溅射法、PVD法或电流法，也可以在金属基材22上构造粘结层或粘附层——尽管根据本发明并不是必需的——如AlCu10，或者其他能用于轴承元件领域的功能层。
这些功能层例如可以被设计成扩散阻挡层的形式，以避免涂层12与基材22之间或与位于扩散层之下的其他功能层之间发生可能的组分扩散现象。此外，很明显地，还可以事先例如通过现有技术中已知的镀层法或辊涂法来涂覆上这些涂层。可以使用例如镍合金、镍-铬合金、镍-铜合金作为这些中间层的材料，如CuSn、CuBe、AlZn、AlSn、AlSi、CuAl、CuAlFe、CuSnZn、CuZn。
通常可以设计，构造出两层或多层的——不计及涂层12或独立涂层21的话——预产品13，并在基材22与涂层12之间设置至少另一涂层。
涂层12或独立涂层21可以形成诸如以下类型的合金AlSnxCu，AlSnxSi，AlPbx，CuSnx，CuBix，SnAlx，SnSbx，AlSn，AlCu，AlSi。尽管本发明对此并无限制，但x可以是选自1至30、特别3至25、优选6至20的范围的数值。例如，对于涂层12可以形成AlSnCu范围内的AlSn6，AlSn50Cu1，SnAl6，AlSnSi体系，AlSn6Si2，AlSn25Si8，SnAn20Si2，CuSn体系内的CuSn12，SnCu6，CuPb体系内的CuPb5，CuPb50，PbCu6以及CuPbSn体系内的CuPb10Sn2，CuPb30Sn6，PbCu6Sn2的合金或独立涂层21，且在各合金之间同样可以有各个中间区。为此，可以在蒸发源7中预置入相应的金属9，且该金属可以是一种选自包括铝、锌、铜、铅的组的基本元素，以及另一种选自包括铅、锡、铋、锌、硅、镁、锰、铁、钪、锆、铍、铬、铜、铝的组的另一种元素，且前提是所述合金元素不同于基本元素。
根据本发明的涂覆方法，优选使用化学纯的元素，即具有相应纯度的纯金属9，从而在微粒流14中，或者通过有一个或多个蒸发射束中将各微粒沉积于基材22或独立涂层21的表面上和其后的扩散作用而形成合金。还可以使用来自回收过程的所谓的再生金属。
为改善独立涂层21或涂层12的性能，优选制备出具有表面粗糙度的涂层，且要求这种粗糙度小于基材22的表面粗糙度，其中，根据本发明的思想，这种“制备”并不绝对是指这种表面粗糙度应是在涂覆过程本身中，即在微粒流14中通过微粒沉积于基材表面上而制得的，而是可通过任选存在的后续的静态阶段而产生有关粗糙度的表面均匀化，例如可以通过上面已经提到的表面离子轰击而实现。但是，这里并不进行机械加工。
其中可以使用与平均基材厚度有一定偏差的基材22，且所述基材厚度应不大于200μm，特别不大于150μm，优选不大于100μm。
如上所述，可以均匀地制备涂层，即涂层12，且该过程中这一目的一方面可以在微粒流14中即已实现，另一方面也可以在微粒流14外由于其后进行的扩散过程而实现。此外，根据本发明也可以制得例如图2中所示的鲜明的多层结构，且其中从宏观上看又可以存在着均匀度，也即各涂层之间的独立涂层21的组成可以变化，以此使预产品13得到相应的性质或相应的性能。这种多层结构可以例如利用本发明的涂覆装置1，特别是加热和/或冷却体系25通过相应的温度过程来制得，并且这种温度过程也取决于为构成涂层而用的各种金属9。另外，经由利用这种加热和/或冷却体系25可调节得到的温度性质或温度过程也可以影响扩散性，从而通过相应的控制可支持形成这种多层结构。
尽管本发明的主要目的是制得具有多层结构的均匀而致密的涂层12或致密的涂层12，但还是优选在至少各独立涂层21中的一层上，特别是在近表面区域内——即在该区域内，预产品13以后作为轴承元件使用时，会与将要安放的部分，特别是轴相接触——设计一定的残余孔隙度，例如用开吸收润滑剂，如润滑油。例如可以制得具有平均孔直径选自下限为0.1μm且上限为10μm的范围的孔。这种残余孔隙度一方面可以通过在过程最后时刻以更高的基材夹持器11的旋转速率使剩余的、仍然要涂覆上去的独立涂层21沉积，从而构成没有“贯穿”的独立涂层21来实现；另一方面或者可替代地，也可以利用本发明的涂覆装置1预设一个相应的温度过程，用以例如在温度减小情况下且由于微粒中能量输入较小而使得其运动性也相对较小的情况下，来延迟独立涂层21的扩散或平衡或均化时间，或者以更小程度进行这一过程。
利用本发明的涂覆方法还可以向独立涂层21或至少一层独立涂层21内输入极其微量，即极小浓度例如0.01至0.1％浓度的元素或金属9，例如锆、钪、铱等。这些金属9可以事先已经预置入蒸发源7中，或者在后续步骤中由另外的源，例如相应的阴极而输入到涂层12中。由此也就可以生产得到在熔融冶金学上不太能合理地以这种极小浓度掺入到合金中去的痕量元素。
此外，也可以在所谓的非蒸发期内通过其他的源进行化学反应，以构成特殊的涂层，例如硬化层，如氮化物层、硼化物层或氧化物层等。
以这种方式也可以硬化至少一层位于基材表面上的独立涂层21，用以例如在涂层12中制得硬度梯度。
此外，通过合适的过程控制，即控制相应的能量输入到蒸发源7中去或者遮挡各蒸发源7，或者当使用磁体来操纵能量束6时，通过相应地控制这种磁体，从而可在涂层12或独立涂层21内制得针对至少各种金属9的浓度梯度来。
另外还可以按如下方式来控制涂覆过程，即在涂层12中或者在涂层12的至少一层外部独立涂层21中沉积那些在以后由预产品13制成的轴承元件工作时会经历相转变、从而也即可在例如构成“轴承元件”时在轴承中出现紧急温度即较高温度时可以实现紧急过程的成分。
可以这样进行本发明方法：选择位于在基材夹持器11和蒸发源7之间、用于建立电场的电压选自下限为10V且上限为800V，优选下限为50V且上限为600V，特别下限为100V且上限为400V的范围。
另外，可将金属基材22调温于某个温度值上，该温度比待蒸发的元素的熔点的最低熔点至少低10℃，且这种调温过程优选在进行涂覆之前即已进行。
其中，通过相应的温度操控也可以影响涂层12的性能。例如通过较低的温度而构造出无定形的涂层，通过较高的温度而构造出“结构化”的涂层12。很明显，在本发明范畴内也可以在涂覆过程中进行相应的温度过程，从而使得可为此形成无定形的和非无定形的独立涂层21以及全部的过渡区。
还可以通过微粒从微粒流14中沉积出的沉积速率来影响涂层12的性能，且这种沉积速率可选自下限为0.01μm/sec且上限为0.1μm/sec、优选下限为0.03μm/sec且上限为0.07μm/sec、特别优选下限为0.05μm/sec且上限为0.06μm/sec的范围。
其中，基材夹持器11可以用以下的速率来进行工作，所述速率选自下限为0.01m/sec且上限为10m/sec、优选下限为1m/sec且上限为7m/sec、特别优选下限为3m/sec且上限为6m/sec的范围。此外，还可以在选自下限为1.10-7mbar且上限为2.10-2mbar、优选下限为1.10-6mbar且上限为2.10-3mbar、特别优选下限为1.10-5mbar且上限为2.10-4mbar的范围的压力下进行该方法。
显而易见地，可以相互协调各参或者在涂覆过程中改变这些参数。
形成相转变的成分可以选自由下组元素形成的一组化合物，所述元素组选自锡、银、铜、铝、锰、镁、铅、铍以及它们混合物。
另外，可以通过基材夹持器11和蒸发源7之间的间距来影响性能，方法是可以将基材22或多或少地深深浸入蒸发发射束15中而实现沉积量的变化。
此外，也可以经由蒸发源7的间距而使各蒸发射束15相互间具有或大或小的重叠区域，从而通过该间距可以或多或少地使来自不同蒸发源7的各微粒相应地实现彻底混合。其中，还可任选在涂覆过程中改变这一间距以及蒸发源7相对于基材22的间距，例如通过构成可在高度和/或面上调节的蒸发源7的方法，且其还可以与电机，例如步进马达作用相连。
通过相应选择该参数或一般地通过本发明的涂覆方法，可以基于独立涂层22的沉积而制得具有极高可负载性的非常细小粒状的预产品13，其中如上所述的，根据试验所示的那样，预处理过程不会产生或只会产生可忽略的副作用，由此可以非常简单地实施这种预处理过程，例如简单的清洁过程，因此可以再次表明该方法本身是成本低廉的。
起始时可对基材22进行加热并在涂覆过程的后续阶段将其冷却，以使其保持在某个特定的温度水平上。
其中，可以实现相应的热平衡并由此实现相应的结构(变化)。
也可以通过基材夹持器11的旋转速率调解实现热平衡，从而弥补冷凝热通过辐射的热损失。
经由溅射阴极可以例如涂覆上粘结层，如果需要的话。
由于蒸发源7具有最终尺寸，所以根据本发明设计，对于较大的基材22构造可直线移动的基材夹持器11，例如沿着基材夹持器11的旋转轴28的方向移动。由此实现较大表面的螺线形涂覆。
其中为制得一致的、即均匀的涂层12，优选通过旋转和直线运动而协调相互的运动，方式是使经涂覆的涂覆部件在边缘区域内至少部分重叠。
在图2的虚线部分中还表明，在基材22的未经处理的表面29上，即在基材22上面对于涂层12的表面上，可以设置至少另一层功能层，如防侵蚀层、特别是防止摩擦损耗的涂层，例如由CuSn6或CuSn等构成的涂层。但是，也可在两个侧面上进行本发明的涂覆过程，例如在所述第二表面上同样构造适于轴承元件的转动层。
最后，图3显示了如图2所示的轴承元件、特别是滑动轴承半壳30形式时的预产品13的优选使用情况。这种元件是通过对预产品13进行相应的后续成型或变形加工而形成的，并且具有基材22以及至少涂层12。
但是也证实，本发明的方法不只可用于这种预产品13上，而且还可通常在金属基材22上制得例如磨损层，防侵蚀层。
但是本发明的轴承元件也可构造成全轴承、轴承轴套的形式。
在这种轴承元件中，涂层12具有较小的厚度，且其中很有可能有多达60％的初始层厚会由于冲击压缩或通常由于形变而损失。由于该原因，所以并不强迫性地需要注意在独立涂层21上具有规则的层厚。
图4至6所示一方面是粗糙度曲线图，另一方面是横切面光显微镜照片以及如图2根据本发明所制得的预产品13的涂层12表面的光栅电子显微镜照片。所述预产品由钢条带制成的基材22以及构成涂层12的AlSn20Cu合金构成。其中，钢条带具有3000×260×3mm的尺寸并且其被设置在如图1所示的具有1000mm直径的基材夹持器11上。其中生产制得了100层的独立涂层21，且厚度在150℃下均为1μm。
如目前的图4所示，可以制得非常平整的涂层12的表面，根据DIN EN ISO4287得到的算术平均粗糙度系数Ra为0.951μm，而根据DIN EN ISO 4287得到的最大粗糙度曲线高度Rz为6.287μm或R3z为4.843μm。
由图5可看出，涂层12结构均匀并且在光显微镜下无法区分各独立涂层。此外，从该图中也可看出，尽管没有涂覆粘结层，但是基材22与涂层12之间也没有粘结缺陷。
图5和图6证明了涂层12表面的细粒度，其中如图5所示的横切面没有被侵蚀并且表面的光栅电子显微镜照片显示了500倍的放大效果。
从图5能看出，总的层厚在90至91μm之间。
其中，AlSn20Cu层具有以下微硬度数值：
39.1/38.8/39.2/38.7/38.8 UMHV5p
37.4/38.3/38.5/36.5/37.9 UMHV10p
硬度值是维氏-微硬度测量值，利用0.0005或0.001千磅测试力并根据DINEN ISO 6507-1标准测得。
维氏硬度以HV＞50的条件测量。
而在其他试验中也以HV＞60条件制得涂层12。
涂层12的组成在10个区域上测量并具有以下结果：
  Al重量％   Sn重量％   Cu重量％
  区域1   83.17   15.52   1.31
  区域2   83.47   14.30   2.22
  区域3   84.06   14.93   1.10
  区域4   80.58   18.12   1.30
  区域5   84.71   14.32   0.97
  区域6   76.88   21.88   1.25
  区域7   81.61   16.57   1.76
  区域8   82.24   17.37   0.39
  区域9   78.97   19.62   1.41
  区域10   78.76   17.92   0.85
如各测量值所示，利用本发明的涂覆方法已经可在并非优化的前期试验中获得很均匀的、单一的涂层12。
通常可以肯定，利用本发明的方法可由气相制得蒸发的涂层12，且该涂层与相同组成的溅射层相比具有30％、特别是35％、优选40％的更小的维氏硬度值。本发明的涂层12由于与溅射层相比有着更高的韧性，因而具有更高的断裂伸长率。
另外，还可制得与溅射层相比不具有来自于蒸发源7的痕量元素的涂层12。
另外还可成本低廉地制得不含铅的涂层。
这些实施例显示了涂覆装置1以及预产品13的可能实施方案，而在这种情况下要看到，本发明并不局限于这些特殊的实施方案，而更确切地说也可以是各个实施方式彼此之间的多种结合方式，并且根据技术贸易上的教导并通过具体的发明内容，这些变化方案都在本技术领域普通技术人员的能力范围内。因此，所有可想到的、通过所描绘和所述的变体实施方案的各个细节的组合而可以得到的实施方案，也包括在本发明保护范围内。
按规定，最后也要指出，为了更好地理解涂覆装置1和预产品13以及轴承元件的结构，它们或者它们的组件部分地是不按比例和/或以放大和/或缩小方式绘出的。
基于独立的本发明解决方案的任务可以从说明书中获悉。
首先，图1；2；3；4、5、6中所示的各个实施方案都可以构成独立的、本发明解决方案的内容。与此相关的本发明任务和解决方案都可从这些附图的具体描述中获悉。
                        附图标记
1   涂覆装置
2   罩壳
3   隔离室
4   内室
5   能量源
6   能量束
7   蒸发源
8   表面
9   金属
10  容纳器
11  基材夹持器
12  涂层
13  预产品
14  微粒流
15  蒸发射束
16  箭头
17  支撑装置
18  遮挡板
19  离子化源
20  电极
21  独立涂层
22  基材
23  磁控管
24  预处理装置
25  冷却系统
26  入口
27  出口
28  旋转轴
29  表面
30  滑动轴承半壳

Claims (33)

1.涂覆方法，该方法中，在基材夹持器(11)所夹持着的平整的金属基材(22)上，在减压条件下从气相中沉积出由微粒构成的金属涂层(12)，其中利用至少一个能量源(5)将所述的微粒从构成至少一个蒸发源(7)的容器中蒸发出来，其特征在于，金属涂层(12)由多个独立涂层(21)连续地构成。
2.如权利要求1所述的涂覆方法，其特征在于，在基材(22)上沉积具有规定的层厚的独立涂层(21)，所述厚度选自下限为10nm且上限为10μm的范围。
3.如权利要求1或2所述的涂覆方法，其特征在于，所述金属涂层(12)以层厚度大于100μm、特别是大于150μm、优选大于200μm，例如300μm-400μm制造。
4.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，独立涂层(21)的数量选自下限为50、特别是100、优选250且上限为5000、特别是4000、优选2500的范围。
5.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，所述独立涂层(21)以表面粗糙度小于基材(22)的表面粗糙度制造。
6.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，所使用的基材(22)其与平均基材厚度的偏差不大于200μm、特别是不大于150μm、优选不大于100μm。
7.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，所述基材(22)多次地在特别是同一蒸发源(7)上做循环运动、特别是旋转运动或直线运动。
8.如权利要求7所述的涂覆方法，其特征在于，将基材(22)的旋转运动和直线运动结合起来。
9.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，在至少一个蒸发源(7)之外，并在金属涂层(12)内或独立涂层(21)之间，通过涂层(12，21)的至少各个组分的扩散而进行均匀化处理。
10.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，使用多个蒸发源(7)，且它们每一个含有用于构造涂层的化学纯元素。
11.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，将一种双成分或多成分体系用作金属涂层(12)，且所述体系包含选自包括铝、锡、铜、铅的第一组的基本元素，且与至少一种选自下组的其他元素进行合金化，该组包括铅、锡、铋、锌、硅、镁、锰、铁、钪、锆、铬、铜、铝、铍，前提是所述其他元素不同于基本元素。
12.如权利要求11所述的涂覆方法，其特征在于，由这些成分形成合金。
13.如权利要求11或12所述的涂覆方法，其特征在于，所述成分各自先后地沉积于独立涂层(21)中。
14.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，在基材(22)的未经涂覆的表面(29)上涂覆耐摩擦侵蚀的涂层。
15.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，在金属涂层(12)和基材(22)之间涂覆粘结层。
16.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，制备具有规定孔隙度的独立涂层(21)的至少最外层。
17.如权利要求16所述的涂覆方法，其特征在于，所产生的孔隙具有选自下限为0.1μm且上限为10μm、特别是下限为0.5μm且上限为5μm的范围内的平均孔径。
18.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，将金属涂层(12)构造为用于轴承元件、特别是滑动轴承的滑动层。
19.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，制备用于轴承元件、特别是滑动轴承的预产品(13)。
20.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，在涂覆了至少第一独立涂层(21)之后，通过用高能量微粒轰击而改善这些独立涂层(21)的结构。
21.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，将一部分蒸发的微粒离子化，并在沉积独立涂层(21)时在生产于基材(22)与至少一个电极(20)之间的电场中沿着指向基材或已涂覆独立涂层的表面的方向，和/或在位于电极之间、用于建立至少近似垂直于基材夹持器与至少一个蒸发源之间的微粒流的电场中对所述离子化的微粒进行加速。
22.如权利要求21所述的涂覆方法，其特征在于，建立电场的电压选自下限为10V且上限为800V、优选下限为50V且上限为600V、特别是下限为100V且上限为400V的范围。
23.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，将金属基材(22)调温到比待蒸发元素的熔点的最低熔点至少低10℃的温度值。
24.如权利要求18至23之一所述的涂覆方法，其特征在于，沉积在成品轴承元件于紧急温度之下工作时会发生相变的成分，用以构造独立涂层(21)的至少一层最外层。
25.如权利要求24所述的涂覆方法，其特征在于，用以构成亚稳相的成分选自锡、银、铜、铝、锰、镁、铅、铍以及它们混合物的元素形成的化合物。
26.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，硬化至少一层位于基材表面上的独立涂层(21)。
27.如上述权利要求之一所述的涂覆方法，其特征在于，对于至少一种成分，从基材表面上的最内独立涂层(21)起沿着最外独立涂层(21)的方向形成浓度梯度。
28.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，制备所蒸发的涂层(12)或至少一层独立涂层(21)，且它们与具有相同组成的溅射层相比具有低30％、特别是低35％、优选低40％的维氏硬度。
29.条带形且特别是用于制备轴承元件的平整的预产品(13)，其具有金属基材(22)且在其上设置有至少一层金属涂层(12)，特别是根据上述权利要求之一所制得的金属涂层，其特征在于，是根据前述权利要求1至6或11至19或24至28任一项中所述的相应技术特征而构造的。
30.如权利要求29所述的预产品(13)，其特征在于，合金选自AlSnxCu、AlSnxSi、AlPbx、CuSnx、CuBix、CuSnBix、SnAlx、SnSbx，且其中x特别是指选自下限为6且上限为30的范围的数值。
31.用于在气相中且在减压条件下用由微粒构成的金属涂层(12)涂覆平整的金属基材(22)的装置，其具有真空密封的罩壳(2)、筒形的基材夹持器(11)、至少一个用以产生微粒的电子束蒸发器以及至少一个形成微粒蒸发源(7)的容器，其特征在于，基材夹持器与加热和冷却系统(25)相连。
32.特别是如权利要求31所述的，用于在气相中且在减压条件下用由微粒构成的金属涂层(12)涂覆平整的金属基材(22)的装置，其具有真空密封的罩壳(2)、筒形的基材夹持器(11)、至少一个用以产生微粒的电子束蒸发器以及至少一个构成微粒蒸发源(7)的容器，其特征在于，在基材夹持器(11)的旋转方向上，在至少一个蒸发源(7)之后设置磁控管(23)，特别是一种阴极雾化磁控管。
33.特别是如权利要求31或32所述的，用于在气相中且在减压条件下用由微粒构成的金属涂层(12)涂覆平整的金属基材(22)的装置，其具有真空密封的罩壳(2)、筒形的基材夹持器(11)、至少一个用以产生微粒的电子束蒸发器以及至少一个构成微粒蒸发源(7)的容器，其特征在于，基材夹持器(11)相对于所围绕的金属部件预先设置电负性的电压，和/或在基材夹持器(11)和至少一个蒸发源(7)之间设置一个用于蒸发的金属微粒的离子化装置，例如电极(20)与电压源导电连接，用以建立一个至少近似垂直于基材夹持器(11)与至少一个蒸发源(7)之间的微粒流(14)的电场。
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