JP7089031B2 - 基材をコーティングするための真空蒸着設備及び方法 - Google Patents
基材をコーティングするための真空蒸着設備及び方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7089031B2 JP7089031B2 JP2020532619A JP2020532619A JP7089031B2 JP 7089031 B2 JP7089031 B2 JP 7089031B2 JP 2020532619 A JP2020532619 A JP 2020532619A JP 2020532619 A JP2020532619 A JP 2020532619A JP 7089031 B2 JP7089031 B2 JP 7089031B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- substrate
- central casing
- steam trap
- wall
- 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.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 67
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 title claims description 20
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims description 19
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 43
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 24
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 24
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 4
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 claims 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 19
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 19
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 13
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- PGTXKIZLOWULDJ-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Zn] Chemical compound [Mg].[Zn] PGTXKIZLOWULDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001912 gas jet deposition Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000003670 easy-to-clean Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
-
- 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
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/562—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks for coating elongated substrates
-
- 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
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
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)
Description
本発明は、例えば、亜鉛及び亜鉛－マグネシウム合金などの金属又は金属合金から形成されたコーティングを基材上に堆積させるための真空蒸着設備に関し、前記設備は、より具体的には、それに限定されるものではないが、鋼帯をコーティングすることを意図されている。本発明はまた、その基材をコーティングするための方法に関する。
鋼帯などの基材上に、最終的には合金から構成される金属コーティングを堆積させるための様々な方法が知られている。これらの中でも、溶融めっき、電着、さらには真空蒸着及びマグネトロンスパッタリングなどの種々の真空蒸着法が挙げられる。
ＷＯ９７／４７７８２から、５００ｍ／秒を超える速度で噴射された金属蒸気スプレーが基材と接触する鋼基材の連続コーティング方法が知られている。この方法の効率を改善するために、対応する真空蒸着設備は、内壁が、内壁における金属又は金属合金の蒸気の凝縮を回避するのに十分に高い温度で加熱されるのに適している蒸着チャンバを備える。
それにもかかわらず、亜鉛蒸気は、蒸着チャンバを出て、真空蒸着設備の蒸着チャンバの外側で凝縮する傾向があり、これにより、堆積収率が著しく低下し、真空蒸着設備のクリーニングが複雑になることが観察された。
したがって、本発明の目的は、蒸着チャンバの外側での金属又は金属合金の蒸気の凝縮を防止する真空蒸着設備を提供することにより、従来技術の設備及び方法の欠点を改善することである。
この目的のために、本発明の第１の主題は、金属又は金属合金から形成されたコーティングを走行中の基材上に連続的に堆積させるための真空蒸着設備であり、この設備は、この基材が所定の経路に沿って走行することができる真空チャンバを備え、この真空チャンバは、
－中央ケーシングの２つの対向する側面に配置される基材入口及び基材出口と蒸気ジェットコータとを備える中央ケーシングであって、この中央ケーシングの内壁は、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも高い温度で加熱されるのに適している、中央ケーシングと、
－この中央ケーシングの基材出口に配置される外部ケーシングの形態の蒸気トラップであって、この中央ケーシングに隣接する内側開口部とこの蒸気トラップの対向する側面に配置される外側開口部とを備え、この蒸気トラップの内壁は、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも低い温度で維持されるのに適している、蒸気トラップと
をさらに備える。
－中央ケーシングの２つの対向する側面に配置される基材入口及び基材出口と蒸気ジェットコータとを備える中央ケーシングであって、この中央ケーシングの内壁は、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも高い温度で加熱されるのに適している、中央ケーシングと、
－この中央ケーシングの基材出口に配置される外部ケーシングの形態の蒸気トラップであって、この中央ケーシングに隣接する内側開口部とこの蒸気トラップの対向する側面に配置される外側開口部とを備え、この蒸気トラップの内壁は、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも低い温度で維持されるのに適している、蒸気トラップと
をさらに備える。
本発明による設備はまた、個別に又は組み合わせて考慮される、以下に列挙される任意の特徴
－真空蒸着設備が、中央ケーシングの基材入口に配置される第２の蒸気トラップをさらに備える、
－走行方向における蒸気トラップの長さが、基材幅の０．５倍～３．５倍に含まれる、
－内側開口部の周りの蒸気トラップの壁が、基材経路に対して垂直である、
－蒸気トラップの下壁及び上壁が、外側に集束している、
－蒸気トラップが、長手方向断面において、中央ケーシングと反対の方向を向いた台形形状を有する、
－蒸気トラップの内壁が、取り外し可能である、
－蒸気トラップの熱調節が、水及び窒素のうちから選択される熱伝達流体が供給される冷却回路である
を有してよい。
－真空蒸着設備が、中央ケーシングの基材入口に配置される第２の蒸気トラップをさらに備える、
－走行方向における蒸気トラップの長さが、基材幅の０．５倍～３．５倍に含まれる、
－内側開口部の周りの蒸気トラップの壁が、基材経路に対して垂直である、
－蒸気トラップの下壁及び上壁が、外側に集束している、
－蒸気トラップが、長手方向断面において、中央ケーシングと反対の方向を向いた台形形状を有する、
－蒸気トラップの内壁が、取り外し可能である、
－蒸気トラップの熱調節が、水及び窒素のうちから選択される熱伝達流体が供給される冷却回路である
を有してよい。
本発明の第２の主題は、金属又は金属合金から形成されたコーティングを走行中の基材上に連続的に堆積させるための方法であり、この方法は、
－金属蒸気が走行する基材の少なくとも片面に向けて噴出され、噴出された蒸気の最初の部分の凝縮により、金属又は金属合金の最初の層が前記面に形成される第１の工程であって、この第１の工程が、中央ケーシングの２つの対向する側面に配置される基材入口及び基材出口と金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも高い温度で加熱される内壁とを備える中央ケーシングで行われる、第１の工程と、
－噴出された蒸気の第２の部分の凝縮により、金属又は金属合金の第２の層が前記面に形成される第２の工程であって、この第２の工程が、この中央ケーシングの基材出口に配置され、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも低い温度で維持される内壁を備える外部ケーシングの形態の蒸気トラップで行われる、第２の工程と
を含む。
－金属蒸気が走行する基材の少なくとも片面に向けて噴出され、噴出された蒸気の最初の部分の凝縮により、金属又は金属合金の最初の層が前記面に形成される第１の工程であって、この第１の工程が、中央ケーシングの２つの対向する側面に配置される基材入口及び基材出口と金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも高い温度で加熱される内壁とを備える中央ケーシングで行われる、第１の工程と、
－噴出された蒸気の第２の部分の凝縮により、金属又は金属合金の第２の層が前記面に形成される第２の工程であって、この第２の工程が、この中央ケーシングの基材出口に配置され、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも低い温度で維持される内壁を備える外部ケーシングの形態の蒸気トラップで行われる、第２の工程と
を含む。
本発明による方法の第２の工程は、中央ケーシングの基材入口に配置される第２の蒸気トラップで任意選択的にさらに行われてもよい。
本発明の第３の主題は、金属又は金属合金から形成されたコーティングを走行中の基材上に連続的に堆積させるための真空蒸着設備を組み立てるためのキットであり、このキットは、
－中央ケーシングの２つの対向する側面に配置される基材入口及び基材出口と蒸気ジェットコータの蒸気出口オリフィスとを備える中央ケーシングであって、この中央ケーシングの内壁は、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも高い温度で加熱されるのに適している、中央ケーシングと、
－この中央ケーシングの基材出口に配置されるのに適した外部ケーシングの形態の蒸気トラップであって、この中央ケーシングに隣接する内側開口部とこの蒸気トラップの対向する側面に配置される外側開口部とを備え、この蒸気トラップの内壁は、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも低い温度で維持されるのに適している、蒸気トラップと
を含む。
－中央ケーシングの２つの対向する側面に配置される基材入口及び基材出口と蒸気ジェットコータの蒸気出口オリフィスとを備える中央ケーシングであって、この中央ケーシングの内壁は、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも高い温度で加熱されるのに適している、中央ケーシングと、
－この中央ケーシングの基材出口に配置されるのに適した外部ケーシングの形態の蒸気トラップであって、この中央ケーシングに隣接する内側開口部とこの蒸気トラップの対向する側面に配置される外側開口部とを備え、この蒸気トラップの内壁は、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも低い温度で維持されるのに適している、蒸気トラップと
を含む。
以下に説明するように、本発明は、中央ケーシングの出口に蒸気トラップを追加して、中央ケーシングを出る蒸気が基材上及び蒸気トラップの内壁上の両方で凝縮するようにすることに基づいており、これは、一方では、堆積収率を増加させ、他方では、真空チャンバの壁上の蒸気の凝縮を抑制する。
本発明の他の特徴及び利点は、以下の説明においてさらに詳細に説明される。
本発明は、純粋に説明の目的で提供されており、決して限定的であることは意図されない以下の説明を、以下の図１～図２を参照して読むことによってよりよく理解されるであろう。
本出願で使用される用語「下の（ｌｏｗｅｒ）」、「真下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「内側（ｉｎｗａｒｄ）」、「内側（ｉｎｗａｒｄｓ）」、「外側（ｏｕｔｗａｒｄ）」、「外側（ｏｕｔｗａｒｄｓ）」、「上流（ｕｐｓｔｒｅａｍ）」、「下流（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）」は、設備が真空蒸着ラインに設置されている場合の設備の異なる構成要素の位置及び方向を指すことに留意されたい。
本発明の目的は、金属又は金属合金から形成されたコーティングを基材上に堆積させることである。特に、亜鉛又は亜鉛－マグネシウムコーティングを得ることが目的である。しかしながら、この方法は、これらのコーティングに限定されず、単一の金属又はそれらのそれぞれの相対的な含有量の制御がこの場合容易になるため、その要素が、浴温における蒸気圧の差が１０％以下である金属合金をベースとする任意のコーティングを包含することが好ましい。
したがって、指示を与えるために、主要素としての亜鉛、並びに個別に又は組み合わせて検討されるクロム、ニッケル、チタン、マンガン、マグネシウム、ケイ素及びアルミニウムなどの追加要素（複数可）で構成されるコーティングを挙げることができる。
コーティングの厚さは、好ましくは０．１～２０μｍである。一方、０．１μｍ未満では、基材の防食が不十分になるおそれがある。他方では、特に自動車又は建設分野で必要とされるレベルの耐食性を得るために、２０μｍを超える必要はない。一般に、自動車用途の場合、厚さは１０μｍに制限され得る。
図１を参照すると、本発明による設備１は、まず、真空チャンバ２と、このチャンバに基材を通過させるための手段とを備える。
この真空チャンバ２は、好ましくは１０－８～１０－３バールの圧力に保たれた気密封止可能な箱である。それは、入口ロックと出口ロック（これらは図示されていない）とを有し、それらの間を、例えば鋼帯などの基材Ｓは、所定の経路Ｐに沿って走行方向に走行することができる。
基材Ｓは、前記基材の性質及び形状に応じて、任意の好適な手段によって走行させることができる。特に、鋼帯をその上に載せることができる回転支持ローラ３を使用してもよい。
真空チャンバ２は、中央ケーシング４を備える。中央ケーシング４は、基材経路Ｐを走行方向の所定の長さ、典型的には２～８ｍの長さで囲む箱である。その壁は、空洞を区切っている。中央ケーシング４は、中央ケーシングの２つの対向する側面に配置される２つの開口部、すなわち、基材入口５及び基材出口６を備える。好ましくは、中央ケーシングは、コーティングされる基材よりも幅がわずかに大きい平行六面体である。
中央ケーシングの壁は加熱に適している。加熱は、例えば、誘導加熱器、加熱抵抗器、電子ビームなどの任意の好適な手段によって行うことができる。加熱手段は、中央ケーシングの内壁を、内壁における金属又は金属合金の蒸気の凝縮を回避するのに十分に高い温度で加熱するのに適している。好ましくは、中央ケーシングの壁は、堆積されるコーティングを形成する金属元素の凝縮温度を超えて、典型的には５００℃を超えて、例えば、亜鉛蒸気又は亜鉛－マグネシウム合金蒸気の凝縮を回避するために５００℃～７００℃で加熱されるのに適している。これらの加熱手段により、中央ケーシングの内壁が詰まることがなく、クリーニングのために設備を頻繁に停止させる必要がない。
図２を参照すると、中央ケーシング４は、コーティングされるべき基材Ｓの面のそばで、好ましくは基材経路に平行な中央ケーシングの片側に配置された蒸気ジェットコータ７も備える。このコータは、走行中の基材Ｓ上に金属又は金属合金の蒸気を噴霧するのに適している。それは、有利には、その長さがコーティングされる基材の幅に近い、幅の狭い蒸気出口オリフィス７１を備えた抽出チャンバからなることができる。
蒸気出口オリフィス７１は、例えば、長手方向及び幅方向に調整することができるスロットなどの任意の好適な形状を有することができる。その長さをコーティングされる基材の幅に適合させることが可能であることは、蒸着金属の損失を最小限にすることを可能にする。
コータは、好ましくは、音速蒸気ジェットコータ、すなわち、音速の蒸気ジェットを発生させることができるコータである。このタイプのコータは、通常、ジェット蒸着（Ｊｅｔ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＪＶＤ）装置とも呼ばれる。読者は、このタイプの装置の一変形例の詳細な説明について、特許出願ＷＯ９７／４７７８２を参照することができる。コータは、例えば、誘導加熱蒸発るつぼ又は電磁浮遊蒸気発生器などの、任意の種類の金属蒸気発生器に結合することができる。
好ましくは、中央ケーシングは、好ましくは冷却パネルによって囲まれた断熱パネル自体によって囲まれる。これにより、真空チャンバ２での熱損失を低減させ、中央ケーシングのエネルギー性能を向上させることができる。
中央ケーシング、特に加熱手段及び蒸気ジェットコータ７の設計により、金属又は金属合金の蒸気が基材の少なくとも片面に向けて噴出され、噴出された蒸気の最初の部分の凝縮により、中央ケーシングの内壁で蒸気が凝縮することなく、金属又は金属合金の最初の層がその面に形成される。
真空チャンバ２はまた、中央ケーシング４の基材出口６に配置される、すなわち、基材の走行方向において中央ケーシングの下流に配置される外部ケーシングの形態の蒸気トラップ８を備える。
好ましくは、真空チャンバ２はまた、中央ケーシング４の基材入口５に配置される、すなわち、基材の走行方向において中央ケーシングの上流に配置される外部ケーシングの形態の第２の蒸気トラップ８を備える。
各蒸気トラップ８は、基材経路を走行方向の所定の長さ、典型的には０．２～７ｍの長さ、例えば、基材幅の０．５倍～３．５倍で囲む箱である。その壁は、空洞を区切っている。蒸気トラップ８は、蒸気トラップの２つの対向する側面に配置され、基材を蒸気トラップに出入りさせるのに適した、内側開口部９及び外側開口部１０を備える。内側開口部９は中央ケーシングに隣接しており、外側開口部１０は反対側にある。
蒸気トラップ８の壁は、熱的に調節されるのに適している。熱調節は、例えば、水又は窒素などの熱伝達流体が供給される、例えば、冷却回路などの任意の好適な手段によって行うことができる。熱調節手段は、蒸気トラップの内壁を、この内壁における金属又は金属合金の蒸気の凝縮を促進するのに十分に低い温度、典型的には１００℃未満に維持するのに適している。これらの熱調節手段により、中央ケーシングから漏れる金属又は金属合金の蒸気は捕捉され、真空チャンバ内に放出されず、その場合、詰まることになる。
蒸気トラップ８により、中央ケーシング４において基材上で凝縮せずに、中央ケーシングを出る噴出された蒸気の一部は、真空チャンバ２の空洞と比較して小さなサイズの空洞に捕捉され、設備のクリーニングが容易になる。さらに、噴出された蒸気のその一部は、金属又は金属合金の第２の層の形態で基材上に凝縮するために、いくらかのさらなる時間を有し、これにより、堆積収率が増加する。
各蒸気トラップ８は、中央ケーシング４と接触している。特に、第１の蒸気トラップ、第２の蒸気トラップのそれぞれの内側開口部９は、中央ケーシングの基材入口５と、中央ケーシングの基材出口６とそれぞれ位置合わせされ、それにより、中央ケーシングを各蒸気トラップに連結する通路を形成する。
本発明の一変形例によれば、蒸気トラップは、長方形の形状を有する。
好ましくは、内側開口部の周りの蒸気トラップの壁は、基材経路Ｐに対して垂直である。この位置により、これらの壁は、中央ケーシングの開口部５、６から可能な限り離れており、これにより、開口部の付近に配置される蒸気トラップの低温の壁への金属堆積による開口部の詰まりのリスクが低減する。この位置により、蒸気トラップに入る蒸気は、壁上よりも基材上に凝縮することがより好ましく、これにより、堆積収率がさらに増加する。
好ましくは、蒸気トラップの下壁及び上壁は外側に集束している、すなわち、外壁の高さは内壁の高さよりも低い。したがって、蒸気は、外側開口部１０に到達する前に、より効率的に捕捉される。
より好ましくは、蒸気トラップ８は、長手方向断面において、中央ケーシングと反対の方向を向いた台形形状を有する。その構成では、この台形の底辺（ｂａｓｅ ｌｉｎｅ）は、垂直に配置されて、中央ケーシングに隣接している。底辺のこの位置により、中央ケーシングの開口部の周りの蒸気トラップの壁は、開口部から可能な限り離れており、これにより、開口部の付近に配置される蒸気トラップの低温の壁への金属堆積による開口部の詰まりのリスクがさらに低減する。その構成では、この台形の端は、蒸気が外側開口部１０を通って出る前に、可能な限り多くの蒸気を捕捉するように外側へ集束する。
本発明の一変形例によれば、蒸気トラップ８の内壁は取り外し可能であり、そのため設備のクリーニングがさらに容易になる。蒸着ラインを長時間停止して設備をクリーニングする代わりに、詰まった内壁を迅速に取り外し、クリーニングした内壁に交換することができる。
亜鉛を蒸発させる場合の２つの蒸気トラップを備える設備の効率を評価するために、真空蒸着設備で試験が行われた。
蒸発した亜鉛の量は、試験の前後に、蒸気ジェットコータに供給する蒸発るつぼを秤量することにより得られた。堆積された亜鉛の量は、蒸気トラップを酸性溶液と接触させて亜鉛を溶解することにより得られた。次に、溶解した量を誘導結合プラズマにより測定した。真空チャンバ内に亜鉛の堆積がないことは、目視で評価された。
幅５００ｍｍの鋼基材について、この基材の両側において鋼基材よりも１０ｍｍ幅が広い蒸気出口オリフィス７１を用いて、１０－１ミリバールの圧力で行われた最初の試験では、蒸発した１３．５Ｋｇの亜鉛について１．８３５ｇの亜鉛が蒸気トラップ内に堆積され、真空チャンバ内に亜鉛の堆積がないことが示された。これは、９９．９９％の堆積収率に相当する。
幅３００ｍｍの鋼基材について、あまり好ましくない条件で、すなわち、この基材の両側において鋼基材よりも５０ｍｍ幅が広い蒸気出口オリフィスを用いて、１０－１ミリバールの圧力で行われた第２の試験では、蒸発した１０．５Ｋｇの亜鉛について４．９１５ｇの亜鉛が蒸気トラップの内側開口部９に堆積され、真空チャンバ内に亜鉛の堆積がないことが示された。これは、９９．９５％の堆積収率に相当する。
比較すると、同一条件で蒸気トラップのない設備で行われた試験では、９９．５％の堆積収率が示された。この高い数値にもかかわらず、このような堆積収率は、これが生産時間当たり６Ｋｇの亜鉛の堆積、すなわち、２週間の生産キャンペーン後に２トンの亜鉛の堆積をもたらすため、産業ラインでは受け入れられないだろう。この堆積収率は、０．５％の蓄積収率（ｂｕｉｌｄ－ｕｐ ｙｉｅｌｄ）に相当し、本発明の場合に観察された蓄積収率よりも１０～５０倍高い。
本発明による設備は、より具体的には、しかし、それだけではなく、プレコーティングが施されているか、又はそのままであるかにかかわらず金属ストリップの処理に適用される。当然のことながら、本発明による方法は、例えば、アルミニウムストリップ、亜鉛ストリップ、銅ストリップ、ガラスストリップ又はセラミックストリップなどの任意のコーティングが施されているか、又は施されていない基材に使用されてもよい。
Claims (11)
- 金属又は金属合金から形成されたコーティングを走行中の基材（Ｓ）上に連続的に堆積させるための真空蒸着設備（１）であって、前記設備は、前記基材（Ｓ）が所定の経路（Ｐ）に沿って走行することができる真空チャンバ（２）を備え、前記真空チャンバが、
中央ケーシングの２つの対向する側面に配置される基材入口（５）及び基材出口（６）と蒸気ジェットコータ（７）とを備える中央ケーシング（４）であって、前記中央ケーシングの壁の内面は、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも高い温度で加熱されるのに適している、中央ケーシング（４）と、
前記中央ケーシングの基材出口（６）に配置される外部ケーシングの形態の蒸気トラップ（８）であって、前記中央ケーシングに隣接する内側開口部（９）と前記蒸気トラップの対向する側面に配置される外側開口部（１０）とを備え、前記蒸気トラップの壁の内面は、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも低い温度で維持されるのに適している、蒸気トラップ（８）と
をさらに備える真空蒸着設備（１）。 - 中央ケーシングの基材入口（５）に配置される第２の蒸気トラップ（８）をさらに備える、請求項１に記載の真空蒸着設備。
- 走行方向における蒸気トラップ（８）の長さが、基材幅の０．５倍～３．５倍に含まれる、請求項１又は２に記載の真空蒸着設備。
- 内側開口部（９）の周りの蒸気トラップ（８）の壁が、基材経路（Ｐ）に対して垂直である、請求項１～３のいずれか一項に記載の真空蒸着設備。
- 蒸気トラップの下壁及び上壁が、外側に集束している、請求項１～４のいずれか一項に記載の真空蒸着設備。
- 蒸気トラップ（８）が、長手方向断面において、中央ケーシング（４）と反対の方向を向いた台形形状を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の真空蒸着設備。
- 蒸気トラップ（８）の壁が、取り外し可能である、請求項１～６のいずれか一項に記載の真空蒸着設備。
- 蒸気トラップ（８）の熱調節が、水及び窒素のうちから選択される熱伝達流体が供給される冷却回路である、請求項１～７のいずれか一項に記載の真空蒸着設備。
- 金属又は金属合金から形成されたコーティングを走行中の基材（Ｓ）上に連続的に堆積させるための方法であって、前記方法が、
金属蒸気が走行する基材の少なくとも片面に向けて噴出され、噴出された蒸気の最初の部分の凝縮により、金属又は金属合金の最初の層が前記面に形成される第１の工程であって、この第１の工程が、中央ケーシングの２つの対向する側面に配置される基材入口（５）及び基材出口（６）と金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも高い温度で加熱される表面を有する壁とを備える中央ケーシング（４）で行われる、第１の工程と、
噴出された蒸気の第２の部分の凝縮により、金属又は金属合金の第２の層が前記面に形成される第２の工程であって、この第２の工程が、前記中央ケーシングの基材出口（６）に配置され、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも低い温度で維持される表面を有する壁を備える外部ケーシングの形態の蒸気トラップ（８）で行われる、第２の工程と
を含む、方法。 - 第２の工程が、中央ケーシングの基材入口（５）に配置される第２の蒸気トラップ（８）でさらに行われる、請求項９に記載の方法。
- 金属又は金属合金から形成されたコーティングを走行中の基材（Ｓ）上に連続的に堆積させるための真空蒸着設備を組み立てるためのキットであって、前記キットが、
中央ケーシングの２つの対向する側面に配置される基材入口（５）及び基材出口（６）と蒸気ジェットコータ（７）の蒸気出口オリフィス（７１）とを備える中央ケーシング（４）であって、前記中央ケーシングの壁の内面は、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも高い温度で加熱されるのに適している、中央ケーシング（４）と、
前記中央ケーシングの基材出口（６）に配置されるのに適した外部ケーシングの形態の蒸気トラップ（８）であって、前記中央ケーシングに隣接する内側開口部（９）と前記蒸気トラップの対向する側面に配置される外側開口部（１０）とを備え、前記蒸気トラップの壁の内面は、金属又は金属合金の蒸気の凝縮温度よりも低い温度で維持されるのに適している、蒸気トラップ（８）と
を含む、真空蒸着設備を組み立てるためのキット。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IBPCT/IB2017/057943 | 2017-12-14 | ||
| PCT/IB2017/057943 WO2019116081A1 (en) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | Vacuum deposition facility and method for coating a substrate |
| PCT/IB2018/059856 WO2019116214A1 (en) | 2017-12-14 | 2018-12-11 | Vacuum deposition facility and method for coating a substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021507101A JP2021507101A (ja) | 2021-02-22 |
| JP7089031B2 true JP7089031B2 (ja) | 2022-06-21 |
Family
ID=60937822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020532619A Active JP7089031B2 (ja) | 2017-12-14 | 2018-12-11 | 基材をコーティングするための真空蒸着設備及び方法 |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US12054821B2 (ja) |
| EP (1) | EP3724367A1 (ja) |
| JP (1) | JP7089031B2 (ja) |
| KR (1) | KR102503599B1 (ja) |
| CN (1) | CN111479950A (ja) |
| AU (1) | AU2018385554B2 (ja) |
| CA (1) | CA3084328C (ja) |
| MA (1) | MA51143A (ja) |
| MX (1) | MX2020006058A (ja) |
| RU (1) | RU2741042C1 (ja) |
| UA (1) | UA125835C2 (ja) |
| WO (2) | WO2019116081A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA202003072B (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102021101383A1 (de) | 2021-01-22 | 2022-07-28 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung eines Bands und Beschichtungsanlage |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007534843A (ja) | 2004-04-27 | 2007-11-29 | フオン・アルデンネ・アンラーゲンテヒニク・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング | 熱的真空被覆法および装置 |
| US20120291708A1 (en) | 2010-01-27 | 2012-11-22 | Byeong Min Bak | Vacuum deposition apparatus |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1010351A6 (fr) | 1996-06-13 | 1998-06-02 | Centre Rech Metallurgique | Procede et dispositif pour revetir en continu un substrat en mouvement au moyen d'une vapeur metallique. |
| JP2002294456A (ja) | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Oki Electric Ind Co Ltd | 膜の形成方法及びその方法を実施するためのｃｖｄ装置 |
| JP3694470B2 (ja) | 2001-05-31 | 2005-09-14 | 沖電気工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| WO2003012161A1 (en) * | 2001-08-01 | 2003-02-13 | Danieli Technology, Inc. | Metal vapor coating |
| DE102004041855B4 (de) | 2004-04-27 | 2007-09-13 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen thermischen Vakuumbeschichtung |
| JP5394061B2 (ja) | 2005-05-31 | 2014-01-22 | タタ、スティール、ネダーランド、テクノロジー、ベスローテン、フェンノートシャップ | 基材を被覆する装置および方法 |
| WO2007054229A1 (en) * | 2005-11-08 | 2007-05-18 | Hilmar Weinert | Carrier with porous vacuum coating |
| US20080072822A1 (en) * | 2006-09-22 | 2008-03-27 | White John M | System and method including a particle trap/filter for recirculating a dilution gas |
| JP5813920B2 (ja) * | 2007-03-02 | 2015-11-17 | テル・ソーラー・アクチェンゲゼルシャフトＴｅｌ Ｓｏｌａｒ Ａｇ | 基板上に薄膜を蒸着する方法および基板のインライン真空処理のための装置 |
| JP5730496B2 (ja) * | 2009-05-01 | 2015-06-10 | 株式会社日立国際電気 | 熱処理装置、半導体デバイスの製造方法および基板処理方法 |
| CN101608301B (zh) * | 2009-06-24 | 2011-12-07 | 江苏常松机械集团有限公司 | 连续真空等离子蒸发金属复合材料生产线 |
| US8187555B2 (en) * | 2009-12-15 | 2012-05-29 | Primestar Solar, Inc. | System for cadmium telluride (CdTe) reclamation in a vapor deposition conveyor assembly |
| US20120034733A1 (en) * | 2010-08-05 | 2012-02-09 | Aventa Technologies Llc | System and method for fabricating thin-film photovoltaic devices |
| KR101114832B1 (ko) * | 2011-05-31 | 2012-03-06 | 에스엔유 프리시젼 주식회사 | 진공증착장치 |
| JP6559423B2 (ja) * | 2011-08-05 | 2019-08-14 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 蒸気を処理するためのシステム及び方法 |
| KR101184679B1 (ko) * | 2012-04-26 | 2012-09-24 | (주)이화 | 엘씨디 유기물 처리용 콜드트랩 장치 |
| UA116262C2 (uk) * | 2013-08-01 | 2018-02-26 | Арселорміттал | Сталевий лист з цинковим покриттям |
| US10760155B2 (en) | 2015-09-24 | 2020-09-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Vapor deposition source and vapor deposition device for producing vapor deposition film with high material usage efficiency |
| CN106198125A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-07 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 一种气体提取与收集装置 |
| WO2019239185A1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-12-19 | Arcelormittal | Vacuum deposition facility and method for coating a substrate |
-
2017
- 2017-12-14 WO PCT/IB2017/057943 patent/WO2019116081A1/en active Application Filing
-
2018
- 2018-12-11 CA CA3084328A patent/CA3084328C/en active Active
- 2018-12-11 KR KR1020207018127A patent/KR102503599B1/ko active IP Right Grant
- 2018-12-11 AU AU2018385554A patent/AU2018385554B2/en active Active
- 2018-12-11 US US16/770,850 patent/US12054821B2/en active Active
- 2018-12-11 JP JP2020532619A patent/JP7089031B2/ja active Active
- 2018-12-11 MX MX2020006058A patent/MX2020006058A/es unknown
- 2018-12-11 CN CN201880080355.2A patent/CN111479950A/zh active Pending
- 2018-12-11 WO PCT/IB2018/059856 patent/WO2019116214A1/en active Application Filing
- 2018-12-11 MA MA051143A patent/MA51143A/fr unknown
- 2018-12-11 UA UAA202004225A patent/UA125835C2/uk unknown
- 2018-12-11 EP EP18833519.4A patent/EP3724367A1/en active Pending
- 2018-12-11 RU RU2020123166A patent/RU2741042C1/ru active
-
2020
- 2020-05-25 ZA ZA2020/03072A patent/ZA202003072B/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007534843A (ja) | 2004-04-27 | 2007-11-29 | フオン・アルデンネ・アンラーゲンテヒニク・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング | 熱的真空被覆法および装置 |
| US20120291708A1 (en) | 2010-01-27 | 2012-11-22 | Byeong Min Bak | Vacuum deposition apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111479950A (zh) | 2020-07-31 |
| US12054821B2 (en) | 2024-08-06 |
| MA51143A (fr) | 2021-03-24 |
| KR102503599B1 (ko) | 2023-02-23 |
| RU2741042C1 (ru) | 2021-01-22 |
| ZA202003072B (en) | 2021-08-25 |
| US20210164088A1 (en) | 2021-06-03 |
| KR20200092996A (ko) | 2020-08-04 |
| WO2019116081A1 (en) | 2019-06-20 |
| AU2018385554B2 (en) | 2021-02-25 |
| JP2021507101A (ja) | 2021-02-22 |
| AU2018385554A1 (en) | 2020-06-11 |
| CA3084328A1 (en) | 2019-06-20 |
| MX2020006058A (es) | 2020-08-20 |
| BR112020010757A2 (pt) | 2020-11-17 |
| CA3084328C (en) | 2022-05-31 |
| EP3724367A1 (en) | 2020-10-21 |
| UA125835C2 (uk) | 2022-06-15 |
| WO2019116214A1 (en) | 2019-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7165755B2 (ja) | 基板コーティング用真空蒸着設備及び方法 | |
| KR102493115B1 (ko) | 진공 디포지션 설비 및 기재를 코팅하는 방법 | |
| JP7089031B2 (ja) | 基材をコーティングするための真空蒸着設備及び方法 | |
| CA3103071C (en) | Vacuum deposition facility and method for coating a substrate | |
| JP6937437B2 (ja) | 基材をコーティングするための真空蒸着設備及び方法 | |
| BR112020010757B1 (pt) | Instalação de deposição a vácuo, processo para depositar continuamente e kit para montagem de uma instalação de deposição a vácuo | |
| RU2775991C1 (ru) | Установка для вакуумного осаждения покрытий и способ нанесения покрытий на подложку | |
| US12129542B2 (en) | Vacuum deposition facility and method for coating a substrate with transverse repartition chamber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200811 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210810 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210824 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20211124 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220121 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220531 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220609 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7089031 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |