JPH01156464A - 線条体用気相析出被覆装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、線条体用気相析出被覆装置に関するものであ
って、特に高性能な機能性物質を制御して、且つ高い生
産性で被覆した連続線条体を得る為の線条体用気相析出
被覆装置に関するものである。

〔従来の技術〕

最近材料表面の機能化或いは改質を目的として、細線、
フィラメント、テープ等の連続体表面に気相析出反応に
より所望の物質の被膜を形成する事が行なわれている０
例えば合成繊維等にＡＩ！、、Ａｇ、Ａｕ等を真空蒸着
したり、ポリエステルチーブにＡ！や磁性体（Ｆｅ、Ｃ
ｏ合金等）を蒸着やスパッタする事が工業的に実施され
ている。前記ＰＶＤ法等の気相析出反応を利用した表面
被覆方法によれば、従来のメツキ法では不可能であった
非金属表面上への金属或いは非金属被膜の形成も可能に
なり、任意の基体上に任意の物質を被覆する事が可能に
なるので、その利用が工業的に注目されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然しなから、前記気相析出法は従来のメツキ法に比べて
、−ｍに析出速度が小さくて生産性に乏しく、且つ生産
設備が高価である。又前記金属の様な比較的単純な物質
を被覆する場合は、比較的均一で安定した析出被膜が得
られるが、長尺体に連続的に被膜を形成する事に関して
は実績が少なく、特に経済性、生産性が強く要求される
工業用途ではその被膜形成方法が未だ未確立である。

即ち解決すべき技術課題として、 （１１線条体表面に、連続的に且つ高生産性で、気相析
出法による所望の物質の被膜形成処理が出来る事。

（２）無限長尺体が能率的に処理出来る事。

（３）被処理線条基体上への気相析出を収率良く行なえ
る事。

（４）被膜形成装置は、コンパクトで効率的であり、且
つ経済的に妥当な装置である事。

（５）析出物の組成及び構造を任意に最適にする事が、
容易に且つ安定して出来る事。

（６）析出被膜の構造として、多層膜構造等を容易に且
つ安定して生成出来る事。

等があり、これらを満足する線条体の気相析出被覆装置
の開発が工業的に強く求められている。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明は上記の点に鑑み鋭意研究の結果なされたもので
あり、その目的とするところは、長尺の線条基体に連続
的に且つ高生産性で、気相析出法による所望の物質の被
膜形成及び該被膜の改質処理が出来る線条体用気相析出
被覆装置を提供する事である。

即ち本発明は、線条基体の供給装置と、表面に走行線条
基体を所望回巻付ける為のガイド溝が設けられていて、
且つ表面の加熱及び冷却を果たす為の機能を内蔵した回
転可能な円柱体を中心部に存しており、該円柱体を内包
した状態にＰＶＤ法又はＣＶＤ法等の気相析出装置を内
蔵した気相析出室と、該気相析出室より送り込まれる線
条基体上の被膜を改質する被膜改質処理室とが所望数連
設され、且つ被処理線条基体の導入口及び導出口を具備
した気相析出反応部が設けられた気相析出被覆装置と、
線条基体の巻取装置とからなる事を特徴とする線条体の
気相析出被覆装置である。

次に本発明装置を図面を用いて具体的に説明する。第１
図は本発明の線条体用気相析出被覆装置の一実施例品の
概要を示す側面図であって、ａは被処理線条基体、■は
外表面に線条体のガイド溝２が設けられている回転可能
な円柱体、３は気相析出反応部、２０は被処理線条基体
の供給装置、２１は被覆後の線条基体の巻取装置、２２
．２３は線条基体のガイドシーブ、２４は気相析出被覆
装置の線条基体導入口、２５は同じく線条基体導出口、
２６は円柱体（１）を回転させる為の回転シャフトであ
る。被処理線条基体ａは供給装置（アンコイラ−等）２
０と、巻取装置（リコイラー等）２１の各部により、所
定の速度で走行させられる。駆動又は無駆動回転が可能
な円柱体１は加熱及び／又は冷却を果たす為の機構をそ
の内部に有しており、その外周表面２に線条体ａが多段
に巻付けられる様にガイド溝が設けられている。

当該回転可能な円柱体ｌは気相析出反応部３に取り囲ま
れた状態に配置されており、該気相析出反応部３は少な
くとも２個の異なった部屋、即ち気相析出室及び析出物
の改質処理室にて形成されている。

気相析出室はＰＶＤ法（スパッタ、真空蒸着、イオンブ
レーティング、イオン注入等）又はＣＶＤ法により、該
室内を走行通過する線条基体ａの表面に析出被膜を形成
する室であって、ＰＶＤ法は１０−１〜１０−”Ｔｏｒ
ｒ以下の真空中で行なわれる。

改質処理室は、化学的或いは物理的に析出被膜の組成や
結晶構造を変化させ、調整する部屋である。即ち析出膜
中の不足成分を補給する為のイオン注入を行なったり、
気相／固相化学反応（例えば酸化、還元反応）、拡散反
応等を起こさせたり、又結晶化、結晶の転移、結晶の微
細化等の為の加熱冷却処理、イオン等の照射等を行なう
部屋である。

本発明装置における線条基体ａのガイド機構としては、
ガイドシーブ２２．２３、気相析出被覆装置の線条基体
導入口２４、線条基体導出口２５が設けられており、又
回転可能な円柱体１の外周表面にガイド溝が設けられて
いる。更にガイドロール、ガイドピンや位置センサーと
連結したガイド機構を気相析出反応部３の内外や、円柱
体巻付は部の途中等に設ける事も有益である。

線条基体ａの内、円形断面の線条基体においては、線表
面の全面に均一に被覆処理を行なう必要がある場合が多
いが、その為には被処理線条基体の供給装置として、該
被処理線条基体に捩じり回転を付与する機構を具備した
ものを用いれば良く、こうする事によって円柱体との接
触部も含めて処理面を全面的に均一化する事が可能であ
る。

本発明装置における回転可能な円柱体１は、巻付けられ
る線条基体ａを任意の温度に保持する為、内部に加熱ヒ
ーターや冷却媒体の流路等を具備させである。気相析出
室や改質処理室の一部を所定の温度に迄変化させたい場
合は、これらの部分を加熱する為のレーザー、赤外線、
高周波等の加熱源を併用すると良い。

又前記円柱体１の材質としては、金属（例えばステンレ
ス、ハステロイ、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｕ。

Ａ２合金等）やセラミックス（例えばガラス、Ａｉｔ’
ｓ、ＳｉＣ，Ｚｒ０ｚ、ＢＮ、Ｃ，ＳｉＯ。

等）を用いる事が出来、表面は走行線条基体ａとの間に
摩擦を生じない様に平滑に仕上げる必要がある。

本発明装置の気相析出反応部３における気相析出室及び
被膜改質処理室の連接順序については、特に限定はなく
、第３図又は第５図に示す様に、これらが交互に所望数
連設されていても良く、或いは第２図又は第４図に示す
様に、２種以上の気相析出室を連設し、その後に被膜改
質処理室を連設しても差し支えない、後者の場合は、例
えば気相析出室で異種物質を順次析出させた後改質処理
室で拡散処理する事によって、所定の合金や化合物を能
率的に製造する事も出来、目的に応じて任意の組合わせ
が可能である。

本発明装置の気相析出室に配置する気相析出装置として
は、ＰＶＤ法またはＣＶＤ法による析出装置を用いる事
が出来るが、後者は化学反応による制約が大きい、この
様な制約が無くて、１種又は複数の蒸発ソースやスパッ
タターゲットを直接又は雰囲気成分との反応により析出
させる事により、低真空から冑真空にわたる条件で任意
の物質を析出出来るＰＶＤ法による析出装置を用いる事
が望ましい。

次に本発明装置における気相析出室の具体例について、
図面を用いて詳細に説明する。

第２図は気相析出装置として真空蒸着装置を用いた場合
の本発明装置の気相析出被覆装置の平面概要図であって
、加熱源６上に蒸発ソース７を置き、対置した円柱体１
表面の線条基体ａに蒸発粒子の析出を行なう様にしであ
る。又該蒸発粒子の一部をイオン化する為には、高周波
コイルを蒸発ソース７の上部に配置して円柱体１との間
に電場をかける事によりイオンブレーティングを行なう
事が出来る。更に加熱源６及び蒸発ソース７の代わりに
イオン銃等のイオン発生部を設ける事により、イオン注
入が可能となる。

第３図はスパッタの例として、対向スパッタによる被覆
装置を示した気相析出被覆装置の平面概要図であって、
気相析出室４　（Ａ及びＢ）と、被膜の改質処理室５　
（Ａ及びＢ）とが交互に連設されている。この装置では
１０−’　〜１０−’Ｔｏ　ｒ　ｒ位のＡ「等のガス雰
囲気中で、図の様に配置された析出原料のターゲット８
Ａ、８Ｂとマグネット９Ａ、９Ｂとの間に高周波電圧（
電気系は図示せず）を印加する事によりＡｒプラスマが
発生し、ｔｓＡｒブラスマによってスパッタされたター
ゲット粒子が線条基体ａ上に析出する様に構成しである
０以上において、気相析出室４Ａ、４Ｂは同一物質の析
出室であっても良いが、異種物質の気相析出室とする事
も出来、後者の場合はこれら異種物質を順次気相析出さ
せて多層構造を得る事も出来る。

第４図は、気相析出装置としてＣＶＤ法による析出装置
を用いた場合の気相析出被覆装置の平面概要図であって
、原料ガスの導入口１０及び排出口１１が設けられてお
り、円柱体ｌからの加熱作用等によって、被処理線条基
体ａ上に優先的に化学反応が起こり、析出被膜が形成さ
れる。又紫外線等の光線やブラスマ等の併用により化学
反応を促進する事も可能である。

〔作用〕

本発明装置によれば、本来液相や固相等の反応に比べて
、低速度で生産性に乏しい気相反応を実用上経済的に実
施する事が出来る。即ち本発明装置においては、被処理
線条基体を回転可能な円柱体の外周面に密着させて、多
段に巻付ける事によって気相析出反応を起こさせる表面
積を出来るだけ太き（しているので、単位時間当たりの
目的物質の析出量、即ち被覆処理量並びに析出反応の収
率を極大化する事が出来ると共に、装置をコンパクトに
する事が可能であり、特に細線フィラメントの処理とし
て最適である。

更に本発明装置は、前記気相析出反応を１−１０００人
程度０薄膜状の段階で中断して改質処理を行なう事を多
段に繰り返す様に設計されているので、被膜全体にわた
って容易に、且つ安定して均質化出来、析出物の組成及
び構造を任意に最適化する事が可能である。

更に又本発明装置の特徴である多段処理によれば、微細
結晶からなる緻密な膜を得る事も出来、析出部を複数個
にして多層膜を生成する事も可能である。又該多層膜に
次の改質処理で化学反応又は拡散反応を起こさせる事に
より、合金や化合物を厳密な化学組成で合成することが
出来る。又金属の析出と改質部での酸化を多段に繰り返
す事により、酸化物と金属との緻密な複合膜を合成する
事が出来る。尚酸化以外の硫化、ハロゲン化、炭化、窒
化、還元等の諸反応との組み合わせにおいても、同様な
事が行なえ、多様な物質を合成出来る事は明白である。

本発明装置においては、被処理線条基体の支持体兼ガイ
ドとしての機能を有する回転可能な円柱体が加熱及び／
又は冷却機構を兼有しているので、前記加熱及び／又は
冷却機能を効率的に発現することが出来る。即ちＰＶＤ
法等の析出反応は析出物の結晶性が基体温度条件によっ
て一義的に支配され、基体温度の厳密なコントロールが
必要であるが、本発明の装置においては、被処理基体が
密着した円柱体表面の温度を通じてこれを容易に、且つ
正確に実現する事が可能であり、この事は特に細線条体
において顕著である。

〔実施例１〕 次に本発明装置を実施例により更に具体的に説明する。

第２図において、回転可能な円柱体１として、直径３０
０ｍｍφのステンレススチール製で、その外表面に深さ
０．１ｍｍの浅溝が０．５ｍｍピッチで形成されており
、表面粗さ０．５μｍ以下に仕上げられたものを用いた
。前記円柱体ｌ内部にはシースヒーターが該円柱体１に
密着させて配置されている。該円柱体１を内包した状態
に形成されている気相析出反応部の線材の導入、導出口
２４．２５はダイスと真空ポンプから構成された２段の
予備真空室とした。尚気相析出反応部３は１０−’Ｔｏ
　ｒ　ｒの真空とし、線条基体導入口２４の側より、３
個の気相析出室４Ａ〜４Ｃ及び改質処理室５に分割され
た構造とした。即ち気相析出室４Ａ、４Ｂ及び４Ｃには
それぞれＡｕ、Ａｇ及びＰｄの蒸着装置が設けられてお
り、これらはいずれも電子ビームにより加熱蒸発させる
方式（図示せず）の装置であって、ビーム量により蒸発
量のコントロールを行なった。又改質処理室５は、図中
には略したが、赤外線ヒーターが円柱体ｌの外表面に接
近して配置されており、析出部で形成された析出物の加
熱拡散処理を行なった。

以上の構成の気相析出被覆装置を用いて、被処理線条基
体として線径０．５ｍｍφのＦｅ４２−Ｎｉ線をアンコ
イラ−（２０）から供給し、リコイラー（２１）で３ｍ
／ｍｉｎで巻上げた。アンコイラ−（２０）は５回転／
ｍｉｎで回転しながら、前記線材の供給をした。前記線
材を回転可能な円柱体ｌに４０ターン巻付け、下記条件
で析出及び改質処理を行なった。

（ａ）ラインスピード：３ｍ／ｍ１ｎ （ｂ）ＰＶＤ処理： ／１．　ｕＭ着：析出速度＝４０Ａ／ｓｅｃＡｇ蒸着：
析出速度＝５０Ａ／５ｅｃ Ｐｄ蒸着；析出速度＝ｌＯＡ／ｓｅｃ 以上において、１ターン当たりの処理室長さはいずれも
１７０ｍｍであり、また線材の表面温度は円柱体の表面
温度４００℃に近似していた。

（Ｃ）改質処理：処理室長さ＝残部（４２０ｍｍ）温度
−８００°Ｃ 以上の様にして析出及び改質処理を行なった結果、ｌタ
ーン当たりの析出量は約３３０人であり、約１．２μｍ
ＦＪさのＡ　ｕ　−Ａ　ｇ　−Ｐ　ｄ合金被覆線が得ら
れた。

この様にして得られた線材は、３０℃、７０％ＲＨで、
Ｈａｓ、（１！、及びＮｏ、ｆ：４度カソレソレ１０、
ｌＯ及び１００ｐｐｂである雰囲気のチャンバー内に１
００ｈｒ保持して加速劣化試験を行なっても、外観上の
変化及び接触抵抗の増加は殆ど認められなく、析出被膜
の改質の為の拡散反応が充分に進行している事が分かっ
た。

〔実施例２〕 気相析出室４Ａ、４Ｂ及び４ＣにそれぞれＺｎ。

Ｚｎ及びＣｕの蒸着装置（いずれも抵抗加熱により加熱
蒸発させる方式）を設け、改質処理室５は、その中央部
にある回転可能な円柱体１表面に向かって１０−”Ｔｏ
ｒｒのＯｔが吹付けられる部屋（但し上記０８は真空排
気系により排気され、気相析出室の真空度は１０−’Ｔ
ｏ　ｒ　ｒに保持される様にした）とした以外は、実施
例１と同様な装置において、被処理線条基体として線径
０．５　ｍ　ｍφのＣｕ被ｍＦｅ線を用いた。而して前
記線材を回転可能な円柱体１に３００ターン巻付け、下
記条件で析出及び改質処理を行なった。

（ａ）ラインスピード：　１０ｍ／ｍ　ｉ　ｎ（ｂ）Ｐ
ＶＤ処理： Ｚｎ蒸着：析出速度−３０Ａ／５ｅｃ ｂ Ｃｕ蒸着：析出速度＝３０Ａ／ｓｅｃ 以上において、１ターン当たりの処理室長さはいずれも
１７０ｍｍであり、また線材の表面温度は円柱体の表面
温度３００″Ｃに近似していた。

（ｃ）改質処理：処理室長さ＝残部（４２０ｍｍ）温度
＝５００℃ 酸素分圧＝１０−”Ｔｏｒｒ その結果約３μｍ厚さのＣｕ　−Ｚ　ｎ合金被覆線が得
られた。この１ｌｉＺｎの一部は前記改質処理において
優先的に酸化され、ＺｎＯを含むＣｕ　−Ｚｎ合金複合
膜となった。

以上の実施例は気相析出装置として、比較的安価でかつ
コンパクトな真空蒸着装置を用いた場合の例であるが、
スパッタ等真空蔭着以外のＰＶＤ装置を使用した場合も
同様な効果を得る事が可能である。

（発明の効果） 本発明線条体用気相析出被覆装置はコンパクトであって
、長尺の線条基体表面に連続的に且つ高生産性で気相析
出法による所望物質の被膜形成を行なう事が出来、しか
も該被膜の改質処理により析出物の組成及び構造を任意
に最適化する事が出来、多層膜構造等も容易に且つ安定
して生成出来る等工業上顕著な効果を奏するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による線条体用気相析出被覆装置の一実
施例品の概要を示す側面図、第２図〜第５図は本発明装
置における気相析出被覆装置の構成例の概要を示す平面
図である。 ａ・−被処理線条基体、１−・回転可能な円柱体、２・
・−ガイド溝が設けられている円柱体外周表面、３・−
気相析出反応部、４Ａ〜４Ｂ・−気相析出室、５−・・
改質処理室、６−・加熱源、７−・−蒸発ソース、８Ａ
、８Ｂ−ターゲット、９Ａ、９Ｂ・−・マグネット、１
０−ガス導入口、１１−・−ガス排出口、１２−予備室
、２０−被処理線条基体の供給装置、２１−被覆後の線
条基体の巻取装置、２２．２３・・−ガイドシープ、２
４・・−線条基体導入口、２５・・−線条基体導出口、
２６−回転シャフト。 特許出願人　古河電気工業株式会社 第２図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）線条基体の供給装置と、表面に走行線条基体を所
   望回巻付ける為のガイド溝が設けられていて、且つ表面
   の加熱及び冷却を果たす為の機能を内蔵した回転可能な
   円柱体を中心部に有しており、該円柱体を内包した状態
   に、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法等の気相析出装置を内蔵した
   気相析出室と、該気相析出室より送り込まれる線条基体
   上の被膜を改質する被膜改質処理室とが所望数連設され
   、且つ被処理線条基体の導入口及び導出口を具備した気
   相析出反応部が設けられた気相析出被覆装置と、線条基
   体の巻取装置とからなる事を特徴とする線条体用気相析
   出被覆装置。 （２）被処理線条基体の供給装置が、該被処理線条基体
   に捩じり回転を付与する機構を有するものである事を特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の線条体用気相析出
   被覆装置。（３）気相析出被覆装置が、気相析出室と、
   被膜改質処理室とが交互に所望数連設されて構成されて
   いる事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の線条体
   用気相析出被覆装置。（４）被膜改質処理室が、気相析
   出室より送り込まれる線条基体上の被膜成分の内少なく
   共１種の補給を行なう室である事を特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の線条体用気相析出被覆装置。 （５）被膜改質処理室が、気相析出室より送り込まれる
   線条基体上の被膜の加熱処理を行なう室である事を特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の線条体用気相析出被
   覆装置。