DD153394A1

DD153394A1 - METHOD AND DEVICE FOR STEELING TAPE STEEL

Info

Publication number: DD153394A1
Application number: DD22429180A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Schiller; Manfred Schlesier; Guenter Jaesch; Gerhard Kuehn; Harry Foerster; Wolfgang Erbkamm; Joachim Senf; Jonathan Reschke
Original assignee: Siegfried Schiller; Manfred Schlesier; Guenter Jaesch; Gerhard Kuehn; Harry Foerster; Wolfgang Erbkamm; Joachim Senf; Jonathan Reschke
Priority date: 1980-10-02
Filing date: 1980-10-02
Publication date: 1982-01-06
Also published as: JPS5792173A; JPS6015699B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zugehoerige Einrichtung zum Bedampfen von Bandstahl mit Aluminium. Das Ziel ist die Erhoehung des Winkungsgrades und die Einsparung von Energie. Die Aufgabe besteht darin, grosse Bandbreiten mit hoher Leistungsdichte so zu beschichten, dass keine Schichtdikkenschwankungen auftreten. Erfindunggemaess wird der Elektronenstrahl (5 bis 10k W je cm Bandbreite) durch ein statisches Magnetfeld mit kleinem Kruemmungsgradius auf den Verdampertiegel so gelenkt, dass sich quer zur Bandlaufrichtung eine rinnenfoermige Dampfdruckmulde ueber die Bandbreite bildet. Der Elektrostrahl wird im mittleren Drittel mit der 1,5fachen Geschwindigkeit wie auf den aeusseren Dritteln bewegt und hat auf der Talsohle eine Leistungsdichte von 1,5 bis 2,5kW quadrahtzentimeter. Die Zeit fuer einen Durchlauf betraegt kleiner gleich 20 ms.The invention relates to a method and the associated device for steaming steel strip with aluminum. The goal is to increase the degree of blinking and save energy. The task is to coat large bandwidths with high power density so that no Schichtdikkenschwankungen occur. According to the invention, the electron beam (5 to 10kW per cm of bandwidth) is directed onto the evaporator crucible by a static magnetic field with a small degree of crimp so that a groove-shaped vapor pressure depression forms across the belt width direction. The electric jet is moved in the middle third at 1.5 times the speed of the outer thirds and has a power density of 1.5 to 2.5kW on the bottom of the valley. The time for a run is less than or equal to 20 ms.

Description

Verfahren und Einrichtung zum Bedampfen von BandstahlMethod and device for steaming strip steel

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Das Verfahren und die zugehörige Einrichtung dienen zum Beschichten von bandförmigen metallischen Substraten großer Breite (2:800 mm), vorzugsweise von Bandstahl mit Aluminium im Vakuum. Die Beschichtung hat den Zweck des Korrosionsschutzes des metallischen Bandmaterials«The method and the associated device are used for coating strip-shaped metallic substrates of large width (2: 800 mm), preferably of steel strip with aluminum in a vacuum. The coating has the purpose of corrosion protection of the metallic strip material «

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die bisher bekannten Bedampfungsanlagen und die mit ihnen ausgeübten Verfahren arbeiten mit Bandgeschwindigkeiten bis 3 m s bei Substratbreiten bis 400 mm.The previously known vapor deposition systems and the methods used with them operate at belt speeds of up to 3 m s at substrate widths of up to 400 mm.

Die Beheizung des Verdampfertiegels erfolgt durch Elektronenstrahlen mit Leistungen bis zu 250 kW. Die zeitlich gemittelte Leistungsdichte des vom Elektronenstrahl beaufschlagten TeilsThe heating of the evaporator crucible is carried out by electron beams with powers up to 250 kW. The time averaged power density of the part acted upon by the electron beam

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des Verdampfertiegels beträgt 0,3 kW cm bis 1,25 kV/ cm · Die untere Grenze der Leistungsdichte wird durch den energetischen Wirkungsgrad der Verdampfung bestimmt. Bei einer Leistungsdichte von-^ 0,3 kV/ cm*" nimmt der Anteil der Wärmestrahlung des Verdampfungsgutes im Verhältnis zur genutzten Verdampfungsenthalpie unökonomi3che Werte an. Die obere Grenze der Leistungsdichte wird durch die Spritzergrenze bestimmt. Bei einer Leistungsdichte von >· 0,6 kV/ cm zeigt sich am Auftreffort des Elektronenstrahles eine Vertiefung im Verdampfungsgut, deren Tiefe mit der Erhöhung der Leistungsdichte zunimmt.of the evaporator crucible is 0.3 kW cm to 1.25 kV / cm · The lower limit of the power density is determined by the energy efficiency of the evaporation. At a power density of 0.3 kV / cm *, the proportion of thermal radiation of the vaporized material in relation to the enthalpy of vaporization consumes uneconomical values The upper limit of the power density is determined by the spattering limit At a power density of> 0.6 kV / cm shows at the point of impact of the electron beam, a depression in the evaporation material, the depth of which increases with the increase in power density.

Es tritt eine heftige Wellenbewegung auf dem VerdampfungsgutIt occurs a violent wave motion on the evaporation material

—2 ein. Bei Leistungsdichten über 1,25 kV/ cm beginnt dadurch flüssiges Verdampfungsgut zu verspritzen. Dabei treten Diffe-* renzen der Badspiegelhöhe zwischen dem Auftreffort des Elektronenstrahles und dem nicht beaufschlagten Teil des Verdampfungsgutes von ca. 20 mm auf. Bei Leistungsdichten in dem genannten Bereich bildet sich über dem Verdampfungsgut eine Dampfwolke mit Dampfdrücken im 100 Pa-Bereich aus. Der Bedampf ungsa bat and (Abstand Tiegel - Substrat) beträgt ca. 450 mm. Bei einer für diese Geometrie der Bedampfungseinrichtung optimierten Leistungsverteilung des Elektronenstrahls auf dem Verdampfungsgut ergeben sich noch relativ geringe Schichtdickenschwankungen quer zur Substratführung und ein für Bedampfungsverfahren relativ hoher Ausnutzungsgrad des Dampfstromes von ca. 50 %.-2. At power densities above 1.25 kV / cm, liquid vaporization material begins to spatter. In doing so, differences of the bath level between the point of impact of the electron beam and the unimpacted part of the vaporization material of approximately 20 mm occur. At power densities in the stated range, a vapor cloud with vapor pressures in the 100 Pa range is formed above the vaporization material. The vapor deposition (distance crucible - substrate) is about 450 mm. At a power distribution of the electron beam on the evaporating material which is optimized for this geometry of the vapor deposition device, there are still relatively small differences in layer thickness transversely to the substrate guide and a relatively high degree of utilization of the vapor flow of approximately 50% for vapor deposition methods.

Es ist bekannt, daß der Ausnutzungsgrad des Dampfstromes um so größer wird, Je größer das Verhältnis von Substratbreite zu Bedampfungsabstand ist. Zum Erreichen der ökonomischen Zielstellung wird deshalb bei vorgegebener Substratbreite der minimal mögliche Bedampfungsabstand angestrebt. Daher ist es bekannt, zur Anpassung des Bedampfungsabstandes an die jeweilige Betriebssituation den Verdampfertiegel auf einer Bühne anzuordnen, die in geeigneter Weise in.ihrer Höhe verstellbar ist (DD-PS 113 247).It is known that the utilization ratio of the vapor stream becomes greater the greater the ratio of substrate width to vapor deposition distance. To achieve the economic objective, therefore, the minimum possible vapor deposition distance is aimed for given substrate width. Therefore, it is known to arrange the evaporator crucible on a stage to adapt the Spampfungsabstandes to the respective operating situation, which is suitably in.Ihrer height adjustable (DD-PS 113 247).

Weiterhin ist es bekannt, die magnetische Umlenkung des Elektronenstrahls mittels eines inhomogenen statischen Magnetfeldes vorzunehmen und den Einschußwinkel in das inhomogene Umlenkfeld zur Elektronenbahnkorrektur mit Hilfe einer dynamischen Ablenkung und/oder eines zwischen der für den Elektronenstrahl dienenden Einschußöffnung und dem Umlenkfeld befindlichen entgegengepolten Magnetfeldes entsprechender Inhomogenität anzupassen (DD-PS 120 729). Dadurch läßt sich der Krümmungsradius des über dem Verdampfungsgut von der horizontalen in die vertikale Richtung umzulenkenden Elektronenstrahles klein halten im Verhältnis zur Breite des Substrates. DabeiFurthermore, it is known to undertake the magnetic deflection of the electron beam by means of an inhomogeneous static magnetic field and to adjust the angle of incidence into the inhomogeneous deflection field for electron path correction by means of a dynamic deflection and / or a counter-polarity magnetic field of corresponding inhomogeneity located between the injection opening and the deflection field serving for the electron beam (DD-PS 120 729). As a result, the radius of curvature of the electron beam to be deflected over the evaporating material from the horizontal to the vertical direction can be kept small in relation to the width of the substrate. there

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könnte der Bedarapfungsabstand weiter verkleinert werden, wenn die damit erforderlichen Korrekturen der Verzeichnung durch die Inhomogenitäten des Magnetfeldes in Grenzen bleiben, d. h., wenn die Differenz des Einschußwinkels zwischen Mittenstrahl und Randstrahl nicht zu groß ist.For example, if the required corrections to the distortion due to the inhomogeneities of the magnetic field remain limited, d. h., If the difference of Einschußwinkels between the center and edge beam is not too large.

Durch die Kombination der beiden letztgenannten lösungen ist ein Bedampfungsabstand von 0,6 der Substratbreite und ein Ausnutzungsgrad des Dampfstromes von ca. 75 % möglich.By combining the latter two solutions, a vapor deposition distance of 0.6 of the substrate width and a utilization rate of the vapor stream of about 75 % is possible.

Weiterhin ist es bekannt, zur Verkleinerung des Bedampfungsabstandes den Elektronenstrahl unter einen großen V/inkel zwischen der Richtung des Elektronenstrahleinschusses und der Verdampfertiegelnormalen auf das Verdampfungsgut zu schießen (DD-PS 121 802). Durch diesen relativ schrägen Elektronenstrahle ins chuß auf das Verdampfungsgut läßt sich der Anteil der am Bedampfungsgut rückgestreuten und in der Dampfwolke absorbierten Elektronenstrahlleistung klein halten. In Anwendung dieser Lehre mit den vorgenannten Lösungen läßt aich der Bedampfungsabstand auf 0,4 der Substratbreite reduzieren.It is also known to shoot the electron beam under a large V / inkel between the direction of the electron beam shot and the Verdampfertiegelnormalen on the evaporate to reduce the Spampfungsabstandes (DD-PS 121 802). By means of these relatively oblique electron beams into the material to be evaporated, the proportion of the electron beam power backscattered on the bedding material and absorbed in the cloud of vapor can be kept small. In application of this teaching with the abovementioned solutions, the vapor deposition distance can be reduced to 0.4 of the substrate width.

Es ist jedoch durch die Praxis erv/iesen, daß ein minimaler Bedampfungsabstand von ca* 400 mm in dem genannten Bereich des Dampfdruckes in der Dampfwolke nicht unterschritten werden kann. Bei Unterschreitung dieses Bedampfungsabstandes nehmen trotz optimaler Leistungsverteilung des Elektronen-Strahles auf dem Verdampfungsgut die Schichtdickenschwankungen sowohl quer als auch längs zur Substratführungsrichtung zu. Diese Schichtdickenschwankungen können nicht im Zusammenhang gebracht werden zu den Prequenzen der dynamischen Ablenkung des Elektronenstrahles. Sie sind nicht periodisch. Schichtdikkenmaximum und -minimum folgen in Zeiten zwischen 0,1 s und 0,5 s. Die Ursache dafür ist die Wellenbewegung auf dem Verdampfungsgut, die beim Überschreiten einer bestimmten Leistungsdichte des Elektronenstrahles auf dem Verdampfungsgut einsetzt.However, it has been found by the practice that a minimum evaporation distance of about 400 mm can not be undershot in the mentioned range of vapor pressure in the vapor cloud. When the vapor deposition distance falls below this, the layer thickness fluctuations increase both transversely and longitudinally relative to the substrate guide direction, despite optimum power distribution of the electron beam on the vaporization material. These layer thickness variations can not be related to the preambles of the dynamic deflection of the electron beam. They are not periodic. Layer thickness maximum and minimum follow in times between 0.1 s and 0.5 s. The reason for this is the wave motion on the evaporating material, which begins when a certain power density of the electron beam is exceeded on the evaporating material.

Es ergibt sich somit der Nachteil, daß es doch nicht möglich ist, durch die Kombination der bekannten Lösungen alle ihre Vorteile zu nutzen bzw. diese für beliebige Bandbreiten und -geschwindigkeiten anzuwenden« Eine gleichzeitige nutzung hätte zur Folge, daß sich entweder bei einem kleinen Bedampfungsabstand zwar ein hoher Ausnutzungsgrad des Dampfstromes ergibt, aber große Schichtdickenschwankungen auftreten oder daß sich bei einem großen Bedampfungsabstand geringe Schichtdickenschwankungen ergeben, aber ein niedriger Ausnutzungsgrad des DampfStromes eintritt· Es liegt nun nahe, die Leistungsdichte auf dem Verdampfungsgut zu verringern, so daß keine Wellenbewegung indiziert wird· Diese Reduzierung der Leistungsdichte hätte jedoch zur Folge, daß entweder die Länge des Verdampfertiegels solche Werte annimmt, daß zwei Elektronenkanonen für dessen Beheizung oder sogar zwei' separate Bedampfungseinrichtungen erforderlich wären. Andererseits wäre es auch möglich, die Bandgeschwindigkeit zu reduzieren, womit aber die Produktivität der Bedampfungsanlage sinkt.Thus, there is the disadvantage that it is not possible to use all of their advantages through the combination of the known solutions or to apply them for any bandwidths and speeds «A simultaneous use would have the consequence that either at a small Spampfungsabstand Although a high degree of utilization of the vapor stream results, but large layer thickness fluctuations occur or that at a large Bedampfungsabstand small layer thickness variations result, but a low utilization rate of the steam stream occurs · It is now obvious to reduce the power density on the evaporating material, so that no wave motion is indicated However, this reduction in power density would result in either the length of the vaporizer crucible assuming such levels that two electron guns would be required for its heating or even two separate vaporizing devices. On the other hand, it would also be possible to reduce the belt speed, but this decreases the productivity of the evaporation system.

In jedem Fall sinkt mit der Reduzierung der Leistungsdichte auf dem Verdampfungsgut der energetische Wirkungsgrad der Verdampfung. Die Leistungsverluste infolge Wärmestrahlung des Verdampfungsgutes, die Wärmeleitung durch den Verdampfertiegel und, wie schon erwähnt, der Anteil der rückgestreuten Elektronen werden um so kleiner, je größer die Leistungsdichte auf dem Verdampfungsgut wird. Eine Verringerung der Leistungsdichte ist dadurch stets mit einer Verringerung der Produktivität der Anlage verbunden.In any case, decreases with the reduction of the power density on the evaporation of the energy efficiency of the evaporation. The power losses due to thermal radiation of the vaporized material, the heat conduction through the vaporizer crucible and, as already mentioned, the proportion of backscattered electrons are the smaller, the greater the power density on the evaporate. A reduction in the power density is thus always associated with a reduction in the productivity of the plant.

Ziel der Erfindung Aim of the invention

Die Mängel am Stand der Technik sollen weitestgehend beseitigt werden, mit dem Ziel, einen hohen Y/irkungsgrad der Energieübertragung zu erreichen. Die Einrichtung soll apparativ einfach und wartungsarm sein und hohe Produktivität gewährleisten.The deficiencies of the prior art should be largely eliminated, with the aim of achieving a high efficiency of the energy transfer. The device should be simple in terms of apparatus and low maintenance and ensure high productivity.

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Darlegung des Wesens der ErfindungLoan of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die zugehörige Einrichtung zum Bedampfen von Bandmaterial mit Aluminium zu schaffen, welches mit hoher Leistungsdichte arbeitet und auch bei großen Bandbreiten, ^ 800 mm, quer und längs zur Substratführung keine wesentlichen Schichtdickenschwankungen auftreten läßt· Der Dampfstrom soll in hohem Maße ausgenutzt werden.The invention has for its object to provide a method and the associated device for steaming strip material with aluminum, which operates with high power density and even with large bandwidths, ^ 800 mm, transversely and longitudinally to the substrate guide no significant layer thickness variations occur · The vapor stream should be exploited to a high degree.

Es wurde gefunden, daß es, entgegen allen bisherigen Versuchen, zur Lösung der Aufgabe möglich ist, einen Elektronenstrahl bestimmter Leistung und Leistungsdichte in ein durch ein spezielles Umlenksystem erzeugtes magnetisches Feld einzuschießen und auf das Verdampfungsgut zu lenken und dabei die magnetische Gasfokussierung gegen das Auftreten von zu hohen Streuverlusten in der Dampfwolke hoher Dichte gezielt auszunutzen, und daß mittels dynamischer Steuerung der Sinwirkzeit des Elektronenstrahls auf dem Verdampfung3gut die Gefahr zum Entstehen von Spritzern durch die anisotrope Verzerrung des Elektronenstrahlfleckes vermindert wird.It has been found that, contrary to all previous attempts, to solve the problem is possible to shoot an electron beam of specific power and power density in a generated by a special deflection magnetic field and to direct the evaporate, while the magnetic gas focusing against the occurrence of to exploit targeted to high scattering losses in the cloud of high density, and that by means of dynamic control of the Sinwirkzeit of the electron beam on the Verdampfung3gut the risk of the formation of splatter is reduced by the anisotropic distortion of the electron beam spot.

Dazu wird der in bekannter Weise schräg eingeschossene Elektronenstrahl mit einer Leistung von 5 kW bis 10 kW je cm Bandbreite durch ein entsprechend angepaßtes statisches Magnetfeld mit einem Krümmungsradius von ca. 250 mm auf das Verdam—pfungsgut über die Bandbreite so gelenkt, daß sich dabei eine rinnenfb'rmige Dampfdruckmulde quer zur Bandlaufrichtung bildet. Die Dosierung des Elektronenstrahles erfolgt derart, daß die Dampfdruckinulde in ihrer Länge der Bandbreite entspricht, einen Neigungswinkel von ca. 45° besitzt und in ihrer Tiefe annähernd konstant ist. Die Geschwindigkeit der Ablenkung des Elektronenstrahles entlang der Dampfdruckmulde wird so gewählt, daß sie im mittleren Drittel den 1,5fachen Wert gegenüber den Randdritteln beträgt. Die mittlere Leistungsdichte des Elektronen-Strahles auf der Talsohle liegt zwischen 1,5 W cm undFor this purpose, the electron beam obliquely injected in a known manner with a power of 5 kW to 10 kW per cm of bandwidth by a correspondingly adapted static magnetic field with a radius of curvature of about 250 mm on the Verdam-pfungsgut over the bandwidth is directed so that there is a trough-shaped vapor pressure trough forms transversely to the strip running direction. The metering of the electron beam takes place in such a way that the length of the vapor pressure recess corresponds to the bandwidth, has an inclination angle of approximately 45 ° and is approximately constant in depth. The rate of deflection of the electron beam along the vapor pressure well is chosen to be 1.5 times that in the middle third of the third quarter. The average power density of the electron beam at the bottom of the valley is between 1.5 W cm and

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2,5 kW cm · Die Zeit für einen Durchlauf dee Elektronenstrahles bis zurück zum Ausgangspunkt wird auf 2 20 ms programmiert, wobei die Einwirkzeit auf jeden Punkt~ 2 ms sein muß. Damit ist die Leistungsdichte auf dem Verdampfungsgut erhöht, ohne daß genannte Wellenbewegungen auf dem dampfabgebenden Teil des Verdampfungsgutes auftreten, die bisher die Anwendung kleiner Bedampfungsabstände verbieten. Die bisher bei einer mittle-2.5 kW cm · The time for one pass of the electron beam back to the starting point is programmed to 2 20 ms, whereby the exposure time at each point must be ~ 2 ms. Thus, the power density is increased on the Evampfungsgut without said wave movements occur on the vapor-emitting part of the vaporization, which prohibit the application of small evaporation distances so far. The

—2 ren Leistungsdichte von 1,25 kW cm bestimmte Spritzergrenze ist nach höheren Werten hin verschoben, da die örtliche Verteilung der Leistungsdichte in solcher V/eise erfolgt, daß sich diese bestimmte Form der rinnenförmigen Dampfdruckinulde einstellt.The specific power density of 1.25 kW cm is shifted towards higher values, since the local distribution of the power density occurs in such a way that this particular shape of the channel-shaped vapor pressure recess adjusts itself.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die aus einer Vakuumkammer, einem ungekühlten keramischen Verdampfertiegel mit Tiegelhebebühne, einer Elektronenkanone, einem Ablenk- und einem Umlenksystem sowie einer Schwenkblende und schrägen Bandführung besteht, ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß am Einschußort des Elektronenstrahles ein magnetischer Kurzschluß angeordnet ist, der ihn allseitig in einer Länge von 100 mm bis 120 mm umgibt. Die Spulen des magnetischen Umlenksystems sind eisengefüllt und haben keinen Eisenrückschluß· Der Abstand voneinander beträgt das 2,1- bis 2,6fache der Bandbreite, und die Spulen sind hinter einer unmagnetischen Wand außerhalb des Vakuums angeordnet« Der Verdampfertiegelhafen hat eine Breite von-—dem 1,2fachen und eine Länge von — dem 0,4fachen der Bandbreite· Die Badtiefe beträgt 60 mm bis 100 mm. Der Bandstahl wird im Winkel von 10° bis 14° und im Abstand vom 0,3- bis 0,4fachen der Bandbreite über den Verdampfer geführt. Es ist vorteilhaft, zum Zwecke der besseren Wartung der Einrichtung, die Tiegelhebebühne mit Verdampfertiegel, Schwenkblende und die Hälfte des Umlenksystems an einer verfahrbaren Tür, die eine Wand der Vakuumkammer ist, zu montieren.The device for carrying out the method, which consists of a vacuum chamber, an uncooled ceramic vaporizer crucible with crucible lift, an electron gun, a deflection and a deflection system and a pivoting and oblique tape guide is inventively designed so that arranged at the Einschußort of the electron beam, a magnetic short circuit is that surrounds him on all sides in a length of 100 mm to 120 mm. The coils of the magnetic deflection system are iron filled and have no iron yoke. The distance between them is 2.1 to 2.6 times the bandwidth and the coils are located behind a nonmagnetic wall outside the vacuum. The evaporator crucible port has a width of - 1.2 times and a length of - 0.4 times the bandwidth · The bath depth is 60 mm to 100 mm. The strip steel is passed through the evaporator at an angle of 10 ° to 14 ° and at intervals of 0.3 to 0.4 times the bandwidth. It is advantageous, for the purpose of better maintenance of the device, to mount the crucible lift with evaporator crucible, pivoting cover and half of the deflection system on a movable door which is a wall of the vacuum chamber.

Die sich bei der Anwendung der bekannten Verfahrensschritte und Einrichtungen zum Bedampfen von Bandstahl großer Breiten ergebenden teilweise physikalisch widersprechenden Forderungen anThe resulting in the application of the known method steps and devices for steaming strip steel large widths partially physically contradictory demands

das magnetische Umlenksystem, daß die rinnenförmige Dampfdruckmulde, die mit dem Einwirkort des Elektronenstrahles identisch ist, eine kleine Ausdehnung in Bandlaufrichtung und eine große Ausdehnung senkrecht dazu besitzen muß, aber gleichzeitig ein kleiner Krümmungsradius der Elektronen für die Realisierung kleiner Bedampfungsabstände verlangt wird, werden durch die erfindungsgemäße Einrichtung erfüllt. Die auf Grund des erfindungsgemäß großen Verhältnisses Polschuhabstand zu Strahlweg relativ hohe magnetische Feldstärke im Bereich des Strahleinschußortes in die Bedampfungskammer" wird durch den magnetischen Kurzschluß, der den Elektronenstrahl allseitig umschließt, in diesem Gebiet reduziert bzw. abgebaut. Mit dieser Anordnung sind relativ zum Polschuhabstand kleine Krümmungsradien des umzulenkenden Elektronenstrahles möglich. Dieses durch das Umlenksystem geformte magnetische Feld besitzt starke Inhomogenitäten im vom Elektronenstrahl durchdrungenen Bereich. Die Folge davon sind sogenannte Abbildungsfehler in Form einer Verzeichnung und einer Verzerrung des Elektron—enstrahlbildes auf dem Verdampfungsgut· Die Verzeichnung wird in bekannter V/eise durch die Anwendung einer dynamischen Korrektur kompensiert. Es entsteht somit eine lineare rinnenförmige Dampfdruckmulde. Auf Grund der Verzerrung des Elektronenstrahlfleckes und der Streuverluste in der Dampfwolke kann in weiten Bereichen der rinnenförmigen Dampfdruckmulde die minimal erforderliche Lei-the magnetic deflection system, that the trough-shaped vapor pressure well, which is identical to the action of the electron beam must have a small extent in the tape travel direction and a large extent perpendicular to it, but at the same time a small radius of curvature of the electrons for the realization of small evaporation distances is required by the inventive device met. The relatively high magnetic field strength in the area of the jet injection location in the vapor deposition chamber due to the pole pole distance to beam path according to the invention is reduced or degraded in this area by the magnetic short circuit which surrounds the electron beam on all sides This magnetic field formed by the deflection system has strong inhomogeneities in the area penetrated by the electron beam, resulting in so-called aberrations in the form of distortion and distortion of the electron beam image on the evaporate. This is compensated by the application of a dynamic correction, resulting in a linear trough-shaped vapor pressure well In the areas of the trough-shaped vapor pressure trough, the minimum required

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stungsdichte von 1,5 kW cm unterschritten werden. Diese Unterschreitung wird dadurch verhindert, daß bereits innerhalb der Elektronenkanone der Elektronenstrahl auf an sich bekannte Weise in einen magnetisch gasfokussierten Zustand versetzt wird. Damit wird ein Elektronenstrahl mit bereits erhöhterless than 1.5 kW cm. This shortfall is prevented by the fact that already within the electron gun the electron beam is converted in a known per se in a magnetic gas-focused state. This is an electron beam with already increased

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Leistungsdichte von ca. 20 kW cm in das magnetische Umlenkfeld eingeschossen, und infolge der magnetischen Gasfokussierung werden nahezu alle durch Stoß divergierenden Strahlelektronen zur Strahlerachse wieder zurückgeholt, was die Durchdringungsfähigkeit des Elektronenstrahles durch die dichte Dampfwolke vergrößert. Auf Grund der anisotropen Verzerrung des Elektronenstrahlfleckes, die am Rand der rinnenförmigenPower density of about 20 kW cm injected into the magnetic deflection field, and due to the magnetic gas focusing almost all by jet diverging beam electrons are brought back to the radiator axis again, which increases the ability to penetrate the electron beam through the dense vapor cloud. Due to the anisotropic distortion of the electron beam spot, at the edge of the trough-shaped

Dampfdruckmulde wesentlich größer ist als im Mittenbereich, besteht die Gefahr, daß in diesem Mittenbereich die maximaleVapor pressure well is much larger than in the central region, there is a risk that in this mid-range, the maximum

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anwendbare mittlere Leistungsdichte von 2,5 kW cm überschritten wird und dadurch Spritzer erzeugt v/erden. Durch die erfindungsgemäße Steuerung der Einwirkzeit des Elektronenstrahles, unterschiedlich entlang der rinnenförmigen Dampfdruckmulde, wird die Leistungsdichte im Mittenbereich relativ zum Randbereich reduziert, so daß sich eine annähernd konstan-te Leistungsdichte auf der Talsohle und damit eine annähernd konstante Tiefe der rinnenförmigen Dampfdruckmulde ergibt. Die Dampfdruckmulde ändert unter diesen Bedingungen ihre Form nur unbedeutend, so daß das sonst übliche Schließen derselben, wodurch die Spritzer entstehen, vermieden wird. Infolge der sich einstellenden hohen Unterschiede der spezifischen Verdampfungsrate im beaufschlagten und nicht beaufschlagten Teil wird der Hauptanteil der Verdampfung aus der relativ ruhenden Dampfdruckmulde geliefert· In der so entstehenden Dampfwolke geringer Längenausdehnung und hoher Dichte ergibt sich bereits bei kleinen Abständen vom Verdampfungsgut eine Dampfstromdichteverteilung relativ hoher zeitlicher Konstanz· An diese erfindungsgemäß gestaltete Dampfquelle läßt sich das Substrat somit mit dem minimal möglichen Bedampfungsabstand anordnen, ohne daß kritische Schichtdickenschwankungen in Längs- und Querrichtung auftreten·Applicable average power density of 2.5 kW cm is exceeded and thereby generated splashes v / erden. Due to the inventive control of the contact time of the electron beam, different along the channel-shaped vapor pressure well, the power density is reduced in the central region relative to the edge region, so that there is an approximately constant power density on the bottom and thus an approximately constant depth of the trough-shaped vapor pressure well. The vapor pressure sink changes its shape under these conditions only insignificantly, so that the usual closing of the same, whereby the splashes are avoided. As a result of the large differences in the specific evaporation rate in the acted upon and not acted upon part, the main part of the evaporation from the relatively quiescent steam pressure well · In the resulting vapor cloud low length expansion and high density results even at small distances from the vaporized a vapor flow density distribution relatively higher temporal Constance · The substrate can thus be arranged with the minimum possible vapor deposition distance at this vapor source designed according to the invention, without critical layer thickness fluctuations occurring in the longitudinal and transverse directions.

Ausführungsb^is^el. Embodiment.

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The accompanying drawings show:

Fig. 1: eine Bedampfungseinrichtung im Schnitt entlang dem Bandlauf,1 shows a vapor deposition device in section along the strip,

Fig. 2: einen Verdampfertiegel mit einer Dampfdruckmulde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Draufsicht und Seitenansicht im Schnitt,2 shows an evaporator crucible with a vapor pressure well according to the inventive method in plan view and side view in section,

Fig· 3: einen Teil der Bedampfungseinrichtung, der mit der verfahrbaren Wand verbünden istFIG. 3 shows a part of the vapor deposition device that is connected to the movable wall. FIG

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In einer Vakuumkammer 1 (Fig. 1) ist auf einer Tiegelhebebühne 2 der Verdampfertiegel 3 für Aluminium angeordnet. Durch die Vakuumkammer 1 wird der zu bedampfende Bandstahl 4 von ca. 800 mm Breite unter einen Winkel α von 12° in einem Abstand h„ über dem Verdampfertiegel 3 von 250 mm geführt. Durch einen Elektronenstrahl 5 der leistung 600 kW und der LeistungsdichteIn a vacuum chamber 1 (FIG. 1), the vaporizer crucible 3 for aluminum is arranged on a crucible lifting platform 2. Through the vacuum chamber 1 to be steamed strip steel 4 of about 800 mm width at an angle α of 12 ° at a distance h "above the evaporator crucible 3 of 250 mm out. By an electron beam 5 of power 600 kW and the power density

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18 kV/ cm" wird das Verdampfungsgut 6 (Aluminium) zum Verdampfen gebracht. Dabei wird die Leistung mit Hilfe des dynamischen Ablenksystems 7 mit einer Frequenz von 35 Hz quer zur Bandlaufrichtung so verteilt, daß pro cm Bandbreite eine Leistung von 5 kW bis 10 kW einwirkt. Die Leistungsverteilung längs zur Bandlaufrichtung erfolgt durch die Anwendung des nachfolgend beschriebenen Umlenksystems 8 und die Einwirkung des Elektronen-Strahles 5 im gasfokussierten Zustand· Letzteres wird durch ein automatisches Regelventil 9 gewährleistet, das einen Druck im Zwischenstück der Elektronenkanone 10 von ca. 0,07 Pa aufrecht hält« Die im dynamischen Ablenksystem 7 erfolgte Programmierung der Leistungsverteilung über die Verdampfertiegelbreite wird mit Hilfe des magnetischen Umlenksystems 8 auf das Verdampfungsgut 6 transformiert« Das Magnetsystem des Umlenksystems 8 besitzt einen Polschuhabstand von 2000 mm. Beide eisengefüllten Spulen sind ohne Rückschluß und hinter einer unmagnetischen Wand außerhalb des Vakuums angeordnet. Der Durchmesser des Eisenkerns beträgt 190 mm, die Länge 580 mm. Die Entfernung vom Einsehußort dea Elektronenstrahls 5 bis zum Einwirkort auf dem Verdampfungsgut 6 beträgt ca. V3 des Polschuhabstandes. Am Einsehußort des Elektronenstrahles 5 befindet sich ein magnetischer Kurzschluß 11 mit einer Länge von 120 mm· Mit dieser Geometrie sind nur kleine dynamische Korrekturen von Mittenstrahl 5 a zu Randstrahl 5 b erforderlich, die nur unwesentlich den notwendigen Bedampfungsabstand vergrößern. Unter einem Winkel von ca. 30° trifft der Elektronenstrahl 5 in der von ihm erzeugten rinnenförmigen Dampfdruckmulde 12 auf. Die durch die beschriebenen Mittel resultierende Leistungsdichteverteilung in Längsrichtung der Bandführung hat im Zentrum der Elektronenstrahleinwirkung ihren Maximalwert von ca.18 kV / cm ", the vaporization material 6 (aluminum) is brought to vaporization, whereby the power is distributed by means of the dynamic deflection system 7 at a frequency of 35 Hz transversely to the direction of strip travel so that per cm of bandwidth a power of 5 kW to 10 kW The power distribution along the strip running direction is effected by the application of the deflecting system 8 described below and the action of the electron beam 5 in the gas-focussed state. The latter is ensured by an automatic control valve 9 which has a pressure in the intermediate section of the electron gun 10 of approx. 07 Pa held upright "The programming of the power distribution over the evaporator crucible width in the dynamic deflection system 7 is transformed to the evaporating material 6 with the aid of the magnetic deflection system 8. The magnet system of the deflection system 8 has a pole shoe spacing of 2000 mm an unmagnetic hen wall arranged outside the vacuum. The diameter of the iron core is 190 mm, the length 580 mm. The distance from Einsehußort dea electron beam 5 to the point of action on the evaporating material 6 is about V3 of the pole piece spacing. At Einsehußort the electron beam 5 is a magnetic short circuit 11 with a length of 120 mm · With this geometry, only small dynamic corrections of the center beam 5 a to edge beam 5 b are required, which only slightly increase the necessary Spampfungsabstand. At an angle of about 30 °, the electron beam 5 impinges in the trough-shaped vapor pressure trough 12 it generates. The power density distribution in the longitudinal direction of the tape guide resulting from the described means has its maximum value of approx.

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2 kV/ cm und fällt zum Rand hin zu Null ab. Dieser Abfall erfolgt so, daß sich die Dampfdruckmulde 12 mit einem Neigungswinkel (j = 30° bis 40° selbsttätig einstellt (Pig. 2). Zum Einbringen einer Schwenkblende 13 für die Bedampfungsunterbrechung wird der Abstand zum Bandstahl 4 durch die Tiegelhebebühne 2 verändert. Verdampfertiegel 3, Tiegelhebebühne 2, Schwenkblende 13 und eine Spule des Magnetsystems des Umlenksystems 8 befinden sich an einer verfahrbaren Wand 14 der Vakuumkammer 1 (Fig. 3)· Die verfahrbare Wand 14 ist mit einem Fahrgestell 15 verbunden.2 kV / cm and drops to the edge towards zero. This drop is effected in such a way that the steam pressure trough 12 automatically adjusts with an angle of inclination (j = 30 ° to 40 °) (Pig.) 2. The distance to the steel strip 4 is changed by the crucible lifting platform 2 for introducing a pivoting shutter 13 for the vapor deposition stop 3, crucible lifting platform 2, pivoting cover 13 and a coil of the magnet system of the deflection system 8 are located on a movable wall 14 of the vacuum chamber 1 (FIG. 3). The movable wall 14 is connected to a chassis 15.

Claims

291 n Invention claim

1.5 kW cm to 2.5 kW cm, and that the time is selected for a passage of the electron beam through the vapor pressure well and back to the starting point ^ 20 ms, wherein the time of action of the electron beam on each point of the evaporator surface - 2 ms may.

A method of steaming strip steel with aluminum by means of a gas-focused electron beam which is injected obliquely onto the evaporation material located in an evaporator crucible and the surface programmed beaufschlagt, characterized in that the electron beam with a power of 5 kW to 10 kW per cm bandwidth by an adapted static magnetic field having a radius of curvature of the electrons of about 250 mm on the evaporating material over a width which corresponds approximately to the bandwidth, so that it forms a trough-shaped vapor pressure transversely to the strip running direction, which corresponds in length to the bandwidth, has an inclination angle of about 45 ° and constant depth, that the electron beam on the middle third of the evaporator width at 1.5 times the speed on the outer thirds on the bottom of the vapor pressure well with an average power density of

2. A device for carrying out the method according to item 1, consisting of a vacuum chamber, an uncooled ceramic vaporizer crucible on a crucible lift, an electron gun, a deflection system, a magnetic deflection system for dynamic deflection of the electron beam and the dynamic correction of the distortion of the magnetic deflection system, a pivoting aperture and an oblique tape guide device, characterized in that at the Einschußort the electron beam (5) by a magnetic short circuit (11) of length 100 to 120 mm is surrounded on all sides that the coils of the magnetic deflection system (8) are iron filled and without iron yoke and in Distance from 2.1 to 2.6 times the bandwidth of each other outside

the vacuum are arranged behind a non-magnetic wall (14) that the evaporator crucible port has a width of
- The 1.2 times and a length of -0.4 times the bandwidth and a bath depth of 60 to 100 mm has, and that the steel strip (4) at an angle of 10 ° to 14 ° and at a distance from 0.3 to 0.4 times the bandwidth is arranged above the evaporator crucible (3)

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3 · device according to claim 2, characterized in that the crucible lifting platform (2) with the Yerdampfertiegel (3), the pivoting aperture (13) and a half of the deflection (8) on a movable door as a wall (14) of the vacuum chamber ( 1) is arranged ·

For this 3 sheets of drawings