DE2006866C3 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Bedampfen eines langgestreckten Metallteils - Google Patents

Description

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elektrische Wicklung. Die Vorrichtung enthält auch sogenannte Reflexionstemperatur, mittels einer Heiz-

keine Einrichtungen, mit denen die Metallteilchen, einrichtung erhitzt, die aus einem Heizwiderstand 12

die nicht auf den Draht auftreffen, reflektiert werden. besteht, der die Haube umgibt und an eine Strom-

Bei der in dem US-PS 31 17 887 beschriebenen quelle 13 angeschlossen ist. Die Reflexionstempe-

Vorrichtung zum Niederschlagen eines Metalls auf 5 ratur wird so gewählt, daß die Metallatome, die die

einem Blech wird eine Verdampfungseinrichtung be- Haube treffen, nicht kondensieren können und sofort

nutzt, die aus beheizten Oberflächen besteht, wobei auf das Band 4 zurückgeworfen werden. Versuche

die Beheizung der Oberflächen nach und nach durch haben ergeben, daß diese Temperatur im allgemeinen

einen mit elektrischem Strom beaufschlagten Wider- zwischen ⁷Ao und ¹²Ao des Temperaturwertes liegt,

stand erfolgt. Mit den heißen Oberflächen stehen io bei dem das Metall schmilzt. Die für die praktische

Drähte in Berührung, die abschmelzen, so daß sich Durchführung des Verfahrens besten Ergebnisse er-

auf den Oberflächen Schichten des zu verdampfen- geben sich durch Versuche, bei denen die Haube

den Metalls ausbreiten. Diese Beheizungseinrichtung nacheinander verschiedenen Temperaturen unterwor-

ist zweifellos sehr viel aufwendiger als die Beheizung fen wird, die von einem Wert von etwa Vt der Ver-

mit Elektronenstrahlen, da sowohl der Hohlraum als 15 dampfungstemperatur des Metalls ansteigt und die

auch das Metall erwärmt werden müssen, während Temperatur ermittelt wird, bei der die beste Aus-

durch die Elektronenstrahlen ausschließlich das Me- beute erreicht wird.

tall erhitzt wird. Eine derartige Verdampfungsein- Der Schirm II kann auch auf andere Weise erhitzt richtung ist auch nicht brauchbar für die Behandlung werden; beispielsweise kann man ihn direkt mit Strom eines Drahtes. Das gleichförmige Aufbringen eines ao beaufschlagen, so daß sein Eigenwiderstand die ErÜberzuges auf ein Blech ist nicht möglich, da das wärmung hervorruft.

Aufschmelzen am Berührungspunkt der Drähte mit Man kann auch Elektronenstrahlkanonen benut-

den Oberflächen erfolgt. _zen, z. B. die Kanonen, die zur Erwärmung der Wan-

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Er- nen dienen. Die gebündelten Elektronen, die die

findung dargestellt. Es zeigt a₅ Kanone verlassen, werden dabei so abgelenkt, daß

F i g. 1 eine Vorrichtung zum Beschichten von sie nacheinander die Wannen und die innere Ober-Bändern in schematischer Darstellung, fläche des Schirms treffen. Im übrigen kann die Er-

F i g. 2 die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung in wärmung des Schirms durch eine besondere Einrich-

perspektivischer Darstellung und tung manchmal ganz fortfallen, weil während des Be-

F i g. 3 ebenfalls perspektivisch, einen Teil einer 30 triebs die envärmten Wannen eine Wärmestrahlung

Einrichtung zur Behandlung eines Drahtes. emittieren, die zur Erwärmung der reflektierenden

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung Schirme ausreicht. Jedoch zum Anfahren Her Vnrdient zum Beschichten eines Blechbandes und besteht richtung müssen die Schirme durch die eine oder im wesentlichen aus einem Behälter 1, der senkrecht andere obenerwähnte Einrichtung erwärmt weroen. angeordnet ist, d. h. dessen Längsachse senkrecht 35 Um die Haube, deren Eintritt 11 b oberhalb der verläuft und dessen Enden durch Verschlußschleu- Wannen liegt, auf eine erhöhte Temperatur bringen sem 2 und 3 verschlossen sind. Durch nicht darge- zu können, besteht diese aus einem feuerfesten Mestellte Vakuumpumpen, die an den Behälter 1 ange- tall, ζ. B. Tantal oder Wolfram. Die konische Form schlossen sind, wird in diesem ein Vakuum im auge- der reflektierenden Oberfläche hat Vorteile wegen meinen von 10"¹ bis 10~⁵Torr erzeugt. In den Be- 40 der Bildung eines Unterdruckes an ihrer Spitze; es halter wird ein Metallband 4, beispielsweise aus Stahl, hat sich herausgestellt, daß dadurch die Ausbeute über Antriebswalzen 5 und 6 eingeführt; das Band vergrößert wird. Insbesondere kann die reflektierende durchläuft die Vorrichtung senkrecht von unten nach Oberfläche parabolisch oder eine parabolisch abgeobcn. Zwei Wannen 7 und 8 aus feuerfestem Material bogene Zylinderfläche sein. __ befinden sich auf beiden Seiten des Bandes 4, wobei 45 Ferner ist die Haube 11 über eine Leitung 14 a an die freie Seite der Behälter in einer senkrecht zu dem den positiven Pol einer Stromquelle 14 angeschlos-Band verlaufenden Ebene liegt. Die Wannen ent- sen; die austretenden Metallatome werden beim Verhalten ein Metall, das auf eine Temperatur oberhalb lassen der Wannen der Einwirkung einer Iouisieseines Schmelzpunktes gebracht wird. Dies geschieht rungseinrichtung 15 bekannter Bauart unterworfen, durch zwei Elektronenstrahlkanonen 9 und 10. Die 5° und zwar kurz oberhalb der Wannen. Auf diese Wannen werden durch eine nicht dargestellte be- Weise werden die Atome in positive Metallionen kannte Vorrichtung fortlaufend mit Metall gefüllt. umgewandelt, die durch diese Anordnung durch die Die Vorrichtungen 9 und 10 zur Erzeugung von ebenfalls positiv aufgeladene Haube abgestoßen und Elektronenstrahlen sind mit einem Umlenkungs- auf das Band 4 geworfen werden, auf dem sie konsystem versehen, das die Elektronen um 180° um- 55 densieren, wodurch die Ausbeute vergrößert wird, lenkt, und einer hin- und hergehenden Ablenkvor- Diese kann noch mehr erhöht werden, wenn man richtung, um die Elektronen zu zwingen, wechsel- das Band an einen negativen Pol einer nicht dargeweise auf die Enden der Wannen zu treffen, die so- stellten Stromquelle anschließt. Der Wert der Potenmit ebenfalls erhitzt werden. Auf diese Weise bilden tialdifferenz zwischen dem Band und der Haube die Wannen eine Quelle zur Erzeugung von Metall- 60 hängt insbesondere von der Art des niedergeschlaatomen. Die Atome treten annähernd geradlinig aus, genen Metalls und den Arbeitsbedingungen ab. Zum wobei bestimmte Atome direkt auf die beiden Flä- Aufbringen einer Schicht aus Nickel wurde ermittelt, chen des Bandes 4 treffen, auf dem sie kondensieren daß das Band ungefähr ein Potential von -500 V, und die Beschichtung bilden. Diejenigen Atome, die die Haube ein Potential von +100 V und das vernicht direkt auf das Band treffen und seitlich an die- 65 dampfte Nickel auf dem Erdpotenüal gehalten wersem vorbeigehen, treffen auf die Innenfläche 11 α den soll.

des Reflektors 11, der die Form einer Haube hat. Obschon dies nicht immer notwendig ist, kann

Die Haube wird auf eine Temperatur, nämlich die man in bestimmten Fällen, um eine besonders gute

Haftung der Beschichtung zu erzielen, das Metall- förmige Wannen 20 umgeben den Draht 19; beide

teil auf eine Temperatur bringen, die im allgemeinen Wannen werden nacheinander mit Elektronen beauf-

zwischen Vs und V₈ der Temperatur liegt, bei der das schlagt, die durch zwei Kanonen 21 erzeugt und

niederzuschlagende Metall schmilzt. Bei der in F i g. 1 durch nicht dargestellte Einrichtungen umgelenkt

dargestellten Vorrichtung wird die Erwärmung des 5 werden.

Bandes 4 durch eine Stromquelle 16 bewirkt, die Die Einrichtung enthält auch eine Einfassung für

durch Leitungen 17 mit Walzen 5 und 6, über die die Haube, eine Heizeinrichtung und eine Pölarisa-

das Band 4 zugeführt wird, verbunden ist, das auf tionseinrichtung für die Haube, sowie eine Heizein-

diese Weise durch den Joule-Effekt erwärmt wird. richtung für den Draht und eine Vorrichtung zur

Die Erwärmung des Bandes kann auch über eine io Ionisierung der Metallatome, wie sie in Zusammen-

Elektronenstrahlkanone 22, die in F i g. 2 dargestellt hang mit der Vorrichtung gemäß den F i g. 1 und 2

ist, vorgenommen werden. beschrieben wurde.

Zum Aufbringen einer Metallbeschichtung auf Die Erfindung hat eine Reihe von Vorteilen, weil einen Metalldraht, beispielsweise ein Strahldraht, be- sie gleichzeitig eine gleichmäßige Beschichtung auf nutzt man die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung. 15 beiden Seiten eines langgestreckten Metallteils, z.B. In diesem Fall hat die Haube 18, die den reflektie- eines Bandes, eines Drahtes oder eines profilierten renden Schirm bildet, die Form eines konisch zulau- Metallstückes ermöglicht. Darüber hinaus wird die fenden Zylinders, dessen Öffnung 18 a nach unten Ausbeute vergrößert, und die Einrichtung vergerichtet ist. In Achsrichtung wird der zu beschich- schmutzt sehr viel weniger. Dadurch verringert sich tende Draht 19 eingeführt, der aus der Spitze 18 b »0 die Zahl der Reinigungen und der damit verbunaustritt und durch eine den Walzen 5 und 6 entspre- denen Stillstände, so daß die Produktion verbessert chende Vorrichtung bewegt wird. Zwei halbkreis- wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

hier völlig unzureichend ist. Dieser Nachteil hat zur Patentansprüche: ~ Entwicklung der eingangs beschriebenen Vorrichtung p geführt, von der die Erfindung ausgeht und bei der

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Bedamp- ein Reflektor benutzt wird, der das MetallteB umgibt fen eines langgestreckten Metallteils unter Va- 5 und die auftreffenden Atome auf die vor
lcuum mit Metall, insbesondere eines Bandes oder gungsstelle abgewandte Flache des zu
eines Drahtes aus Stahl, bei der das Metallteil den Metallteüs zurückwirft. Bei dieser
durch einen erhitzten Reflektor geführt ist, der durchläuft das zu beschichtende Produk,
das Metallteil umgibt, dadurch gekenn- ter in waagerech e,-Richtung so daß es ™ht mogzeichnet, daß das Metallteil (4; 19) die Vor- io lieh ist, die Einrichtung ™^rJ^^uf£^£l· richtung von unten· nach oben durchläuft, das atome so anzuordnen, daß se das zub^chichtende Band (4) beidseitig von zwei Verdampferwannen Produkt vollständig umgibt, um so eine g^chmaßige 7, 8) bzw. der Draht (19) von einer ringförmigen Beschichtung der gesamten Oberflache zu erhahen. Verdampferwanne (20) ximgeben sind und der Die Aufgabe der im ^gy^Jg*"gbbtanT Reflektor (11; 18) oberhalb der Verdampfer- i₅ dung besteht daher in der Los^ung^dieses Problems wannen angeordnet und in Laufrichtung des Me- Hierbei wird sichergestellt, ^ das Band oder der tallteils konisch ausgebildet ist Draht aus Stanl eine gleichmäßige Beschichtung über

2^3SSi5SrS5^i 1, dadurch ge- die gesamte Oberfläche erhaiten. Die senkrechte Ankennzeichnet, daß eine den Metalldampf ionisie- Ordnung der zu behandelnden Teile ist insofern vorrende Einrichtung (15) vorgesehen ist und der *° teilhaft, als Fuhrungseinnchtungen fur den heißen Reflektor positiv^ das Metallteil negativ ge- Draht, die erforderlich sind wenn d^ser m waageladen sind rechter Lage durch den Behalter gefuhrt wird, und

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- die die Konstruktion einer derartigen Vorrichtung durch gekennzeichnet, daß zum Verdampfen des erheblich komplizieren, nicht benoUgt werden
Metalls Elektronenstrahlkanonen (9, 10; 21) vor- a₅ Ge.näß einem weiteren Merkmal der Erfindung ,st Besehen sind eine den Metalldampf ionisierende Einrichtung vor^g gesehen, wobei der Reflektor positiv und das Metallteil negagtiv geladen sind. Auf diese Weise werden die Atome in positive Metallionen umgewandelt, die 30 durch die ebenfalls positiv aufgeladene Haube abgestoßen und auf das Band geworfen werden, auf dem

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung sie kondensieren. Dadurch wird die Ausbeute verzum kontinuierlichen Bedampfen eines langgestreck- größen. Die Erfindung sieht vor, zum Verdampfen ten Metallteils unter Vakuum mit Metall, insbeson- des Metalls Elektronenstrahlkanonen zu benutzen, dere eines Bandes oder eines Drahtes aus Stahl, bei 35 durch die eine sehr gleichmaßige und schnelle Erder das Metallteil durch einen erhitzten. Reflektor wärmung des in den Wannen angeordneten Metalls geführt ist, der das Metallteil umgibt. Eine derartige erfolgt.
Vorrichtung ist in der DT-OS 15 21151 beschrieben. Zur Beurteilung der Erfindung wird noch nach-

Es ist bekannt, die Oberflächen von Metallen ge- folgender Stand der Technik angeführt:
gen Korrosion durch Stoffe, denen sie ausgesetzt sind, 40 Aus dem schweizerischen Patent 188 438 ist eine zu schützen, um ihre Lebensdauer zu verlängern. Vorrichtung zum Aufbringen einer metallischen Beinsbesondere werden Teile aus Stahl oder Stahlpro- schichtung auf ein langgestrecktes Produkt bekannt, dukten zum Schutz gegen Korrosion mit verschieden- die in einem luftleeren Raum angeordnet ist und artigen Überzügen versehen, die auf unterschiedliche einen Behälter enthält, der aus zwei zylindrischen Weise aufgebracht werden. Es ist beispielsweise ein 45 Teilen besteht, die durch zwei Flansche miteinander Verfahren zum Aufbringen eines metallischen Über- verbunden sind und der einen Eintritt und einen zuges bekannt, das darin besteht, das zu beschich- gegenüberliegenden Austritt hat. Das zu beschichtende Teil in einen Raum zu bringen, in dem ein tende Produkt durchquert den Hohlraum der VorVakuum von etwa ΙΟ"⁴ Torr herrscht und Metall- richtung diametral, wobei sich das zu verdampfende dämpfe in diesen Raum einzuleiten, die aus den Me- 50 Metall am Boden des Hohlraums des Behälters betallatomen, die die Beschichtung bilden, bestehen. findet, der aus Graphit besteht und durch elektrischen Die Atome werden durch Verdampfen des Metalls Strom erhitzt wird. Auch bei dieser Vorrichtung erzeugt, das auf eine Temperatur oberhalb seines durchläuft das zu beschichtende Produkt den Behäl-Verdampfungspunktes gebracht wird, und die so ge- ter waagerecht; ein Reflektor, der für eine gleichbildeten Dämpfe schlagen sich auf dem zu überzie- 55 mäßige Beschichtung sorgt, ist nicht vorgesehen,
henden Teil nieder. Dieses Verfahren wurde bei- Eine Ausführungsform der in dem US-PS 30 19 129

spiels-weise zur Beschichtung von Bändern und Dräh- beschriebenen Vorrichtung zur Beschichtung von teni aus Stahl benutzt. Metallen sieht vor, den Behälter, in dem die Be-

Die Nachteile des bekannten Verfahrens bestehen schichtung erfolgt, senkrecht anzuordnen. Bei dieser darin, daß sich die Atome im Vakuum strahlen- 60 Ausführungsform soll aber kein langgestreckte Meförmig und im wesentlichen geradlinig ausbreiten, tallteil beschichtet werden, sondern beispielsweise ein so daß nur die Atome, die direkt auf den Teil der Pulver oder Kleinteile, die im freien Fall von oben zu beschichtenden Oberfläche, der von der Erzeu- nach unten die Kammer durchqueren,
gungsstelle aus sichtbar ist, treffen, zur Bildung der Das US-PS 1710747 betrifft ein Verfahren und

Beschichtung benutzt werden, während alle anderen 65 eine Vorrichtung zum Aufbringen einer nicht korroverlorengehen und sich in dem Raum niederschlagen, dierenden metallischen Beschichtung auf ein Metallin dem sie kondensieren. Die nicht sichtbare Fläche teil, insbesondere zum Beschichten eines Eisendraherbält nur wenige Atome, so daß die Beschichtung tes mit Blei. Dabei erfolgt die Erwärmung durch eine