JPH02122068A - ドライプレーティング処理における蒸発原料供給方法およびその装置 - 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） この発明は、ドライプレーティング処理槽内の容器に蒸
発原料を連続的に供給する方法及びその装置に関する。

（従来の技術） 近年、真空蒸着、スパッタリングおよびイオンブレーテ
ィングなどのドライプレーティング処理技術が各分野で
利用されている。

たとえば鉄鋼分野においては金属ストリップの表面特性
、すなわち耐食性および耐摩耗性などの改良を目的とし
て、ＴｉＮやＴｉＣなとのセラミックスの被覆を、ドラ
イプレーティング処理によって行っている。

このドライプレーティング処理は、高真空に保持された
ドライプレーティング処理槽内の容器、例えばるつぼに
連続的に蒸発原料を供給するに当り、コーティング被膜
の品質及び膜厚を一定に保持する為に、るつぼ内の蒸発
源の湯面レベルを一定に調節することが必要不可欠とな
る。

蒸発源にＺｎのような融点が４００　’Ｃ程度と低い物
質を用いる場合は、蒸発源湯面の制御は比較的容易であ
るが、融点が２０００°Ｃと高いＴｉ等の場合は難しい
。

湯面レベルを検出するセンサーとしては固定センサーと
湯面間の距ｈｆを測定する渦流センサー等があるが、蒸
５′１′、ｊ’：ｌからの蒸発物質（ヘイバー）がセン
サー検出部に１・１着するという不可避の問題があって
適用されていない。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、蒸発源の湯面レベルを検出して過不足なく
１発原料を供給することによって湯面レベルを常に一定
に制御する方法およびこの方法の実施に用いて好適な装
置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） この発明は、高真空に保持したドライプレーティング処
理槽内の容器に蒸発源となる蒸発原料を供給するに当り
、予め蒸発源の湯面レベルと容器の温度との相関をパタ
ーン化し、ドライプレーティング処理中に測定した容器
の温度から上記パターンに基づいて湯面レベルを読み取
り、このレベルが最適湯面レベルとの間に差があるとき
はその差を補充する量の蒸発原料を容器に供給し、蒸発
源の湯面レベルを一定に制御することを特徴とするドラ
イプレーティング処理における蒸発原料供給方法である
。

またこの発明の方法に直接使用する装置は、高真空に保
持したドライプレーティング処理槽内に設置した容器に
向けて照射したプラズマビームの■Ｉα射域に、原料棒
を送り込んで溶融し容器の蒸発源に蒸発原料を供給する
装置であって、容器に埋設した熱電対によって測定した
容器の温度分布から、予めパターン化した蒸発ビ原の湯
面レベルと容器の温度との相関に基づいて湯面レベルを
算出する湯面レベル認識装置および算出した湯面レベル
と最適湯面レベルとの差に応じた型の原料棒送り込みを
行う制御装置をそなえてなるものがを利に適合する。

次にごの発明を具体的に説明する。

第１図にこの発明の実施に好適な蒸発原料（Ｊｕ給装置
を示す。図中１はるつぼ、２は蒸発源、（（はプラズマ
ビームを発生させるＨ　ＣＤガン、４はＨＣＤガン３の
出力コントローラー、５は原料棒、６は原料棒５を保持
するチャック、７はボルダ−８はホルダー７のめねじ孔
７ａに係合するねし軸、９はねじ軸８を駆動するモータ
ーおよび１ｏはストッパーで、モーターってねじ軸８を
回転させると、ボルダ−７の連れ回転がストッパー１０
で抑止されてボルダ−７はねし軸８の軸方向に移動し、
原ｆｇｉ棒５をるつは川へと送ることができる。送られ
た原料棒５はＩ（ＣＤガン３から照射されたプラズマビ
ームによって溶融され、蒸発源２へ原料の供給が行われ
る。

またるつぼｌにはその高さおよび幅方向に複ム々の熱電
対１１を等間隔で埋設してあり、これらの熱電対１１に
よってるつぼｌの温度を測定する。／ｌ′１１１定結果
は湯定結へル認識装置ｊ２に入力する。この湯面レベル
認識装置１２には外部人力装置１３がら、予め測定Ｇこ
よって求められたるっぽ１の温度と蒸発ｔＡ２の湯面レ
ベルとの関係をパターン化した情報を人力しておき、こ
のパターンに基づいて熱電対１１による測定結果から現
在の湯面レベルを求め、最適湯面レベルとの間に差があ
る場合はその差に応じた原料棒５の送り遣（送り星と）
容融量との関係から予め設置しておく）を原料棒送り速
度制御装置１４に入力し、この制御装置１４にて出ツノ
コントローラー４での出力に応じて送り速度を決定し、
これを制御信号として制御装置１４からモーター９に人
力し、原料棒５の送り込みを行う。なお原ｆ・［棒５の
移動量はパルスジェネレーター１５を介して原料棒送り
速度制御装置１４に入力され、適宜修整される。

（作　用） 第２図にドライプレーティング処理に使用するイオンブ
レーティング装置における丞発源廻りを模式で示すよう
に、カソード１６から照射されたビーム１７はるつは１
８内の范発物質を溶融するばかりでなく、原料棒１９を
も溶融しるつぼ１８内の広発原料を補給する役目も担う
。通常はビーム出力と原ｉＦ’＋棒の送り速度とか予め
設定した値になるようなｉ１’＋ｌ＋御を行っているが
、原料棒１９の送り速度、すなわち蒸発原料の補給速度
がるつぼからの蒸発速度より大きいとるつぼ内芸発源の
湯面レベルは」−昇し、最悪の場合はオーバーフローと
なり、一方小さいと、湯面レベルは低下する。

この発明は、コーティング被膜の膜厚及び品質を一定に
保つ為に必要不可欠な蒸発ｒｉ、湯面レヘしベ調整を、
るつは内に埋設した熱電対によりるっぼ各部の温度を検
出ずろことによって、その（５号を朶発原料補給速度、
ずなわら原料棒の送り速度にフィードバックするもので
ある。したがって湯面レベルに応じて筑発原料の補給が
でき、湯面レベルは一定に保持される。

第３図にるつぼ内の熱電対埋設状況及び湯面レベルの高
低に伴う温度変化状態をＴ１を蒸発源とした場合につい
て示す。

同図から、湯面レベルが変化した場合、ろ−っは各部の
温度分布４）顕著に変化することがわかる。

したがって湯面の各レベルるこおける各熱電対による測
定結果である温度分布を予め記１ａさ−ｌることにより
、逆に熱電対の測定に基づくるつは温度分布により、湯
面レベルの検出がｉＪ能となる。そして検出した湯面レ
ベルを基弔しベルと比較し、その差によって草発原料補
給速度を自動的に１ｒｌｌ　？ｆｆｆｆ　ｉれば湯面レ
ベルは常に一定の状態となる。

以」−の手法により蒸発物質が高副１点祠料の場合であ
っても原発源湯面レベルを一定に保持ずろごとが可１１
ヒとなる。

（実施例） ステンレス鋼板にＴｉＮの被膜を形成するイオンブレー
ティング処理を、蒸発源の湯面レベルを一定に保持して
行った。るつぼ（グラファイト製）への蒸発原料の供給
は第１図に示す装置を用いた。

また処理条件としてＨＣＤガンビーム出力を１５００△
とした。

まずイオンブレーティング処理を行うに先立ら、るつぼ
に溶融Ｔｉを最ｉ！！湯面レベルまで公人し、るつぼに
埋設した夕、さ電対によってるつぼ各部の温度分布を測
定した（第３図（Ａ）参ｌ！α）ほか、湯ｉｆ＋ｉレベ
ルでの温度分布を測定しパターン化した。

ここで熱電対ａ−ｆはるつぼへその上面から２０ｍｍピ
ッチで埋設した。

また熱電対りは」二面から１８０ｍｍの深さのほぼ中央
に埋設した。

熱電対ｇ、ｉは同りより横方向に５０ｍｍ、高さ方向は
上側へ２０ｍｍの位置に埋設した。

ついでイオンブレーティング処理を開始し、処理中ば熱
電対にてるつぼ各部の温度を測定し、処理開始から１５
分後に第３図（Ｂ）に示す温度分Ｏｊになって湯面レベ
ルが低下したことが判明したの゛乙最適湯面しベルとの
差を袖充する頃の原゛ｆ１＋ケを送って／８融させ、再
び第３図（Ａ）の状態５二戻した。その後も湯面レベル
の低下が検出されろ都度８．」二記の操作を行ってイオ
ンブレーティング処理をｍ続したところ、蒸発源の湯面
レベルの最適湯面レベルに対する変動を±１０ｍｍ以内
シこすることができた。

（発明の効果） この発明によれば、震発Ｆ１．湯面しベルをはは一定に
保持することができるため、安定した品質の被膜の連続
コーティングを実現し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法に使用する菌宛原ト−１の供給
装置を示す模式図、 第２図は蒸発源（＝Ｊ近の模式図、 第３図（Δ）（Ｂ）はるつぼ各部の温度分布を示す説明
図である。 ■・・・るつぼ　　　　　　　２・・・茅発源３・・・
ＨＣＤガン ４・・・出力コントローラー　５・・・原料棒６・・・
チャック　　　　　　７・・・ホルダー７　ａ・・・め
ねし孔　　　　　８・・・ねじ軸９・・・モーター　　
　　　　　ｌＯ・・・ストッパー１１・・・熱電対 Ｉ２・・・湯面レベル認識装置　１３・・・外部入力装
置１・１・・・原料棒送り速度コントローラーＩ５・・
・パルスジェネレーター 特許用１頭人 川崎製鉄株式会社 第２図 （Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高真空に保持したドライプレーティング処理槽内の
   容器に蒸発源となる蒸発原料を供給するに当り、 予め蒸発源の湯面レベルと容器の温度との相関をパター
   ン化し、ドライプレーティング処理中に測定した容器の
   温度から上記パターンに基づいて湯面レベルを読み取り
   、このレベルが最適湯面レベルとの間に差があるときは
   その差を補充する量の蒸発原料を容器に供給し、蒸発源
   の湯面レベルを一定に制御することを特徴とするドライ
   プレーティング処理における蒸発原料供給方法。 ２、高真空に保持したドライプレーティング処理槽内に
   設置した容器に向けて照射した電子ビームの照射域に、
   原料棒を送り込んで溶融し容器の蒸発源に蒸発原料を供
   給する装置であって、 容器に埋設した熱電対によって測定した容器の温度分布
   から、予めパターン化した蒸発源の湯面レベルと容器の
   温度との相関に基づいて湯面レベルを算出する湯面レベ
   ル認識装置および 算出した湯面レベルと最適湯面レベルとの差に応じた量
   の原料棒送り込みを行う制御装置をそなえてなる蒸発原
   料供給装置。