JPH0953173A - 蒸発材料の安定供給方法 - Google Patents

蒸発材料の安定供給方法

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JPH0953173A
JPH0953173A JP23324795A JP23324795A JPH0953173A JP H0953173 A JPH0953173 A JP H0953173A JP 23324795 A JP23324795 A JP 23324795A JP 23324795 A JP23324795 A JP 23324795A JP H0953173 A JPH0953173 A JP H0953173A
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JP
Japan
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evaporation
tank
vapor
evaporating
duct
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Withdrawn
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JP23324795A
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English (en)
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Yasushi Fukui
康 福居
Minoru Saito
実 斎藤
Takashi Doi
隆司 土肥
Yoshiteru Moriyama
義輝 森山
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間にわたり一定流量で蒸気を送給し、均
一な蒸着めっきを施す。 【解決手段】 溶解槽10で蒸発材料13を溶解し、溶
解槽10に連結され、真空雰囲気に配置された蒸発槽2
0に蒸発材料13を供給し、溶解槽10に浸漬したブロ
ック14の浸漬深さにより蒸発槽20内にある蒸発材料
13の蒸発面23の高さを調整しながら、蒸発槽20で
蒸発した蒸気をシャッター31及びダクト30を経て被
めっき基板まで輸送する。ダクト30内に設けた検出計
32で蒸気流量を検出し、検出値に基づいて溶解槽10
に浸漬したブロック14の浸漬深さ調整することが好ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸発槽からダクトを経
て被めっき基板まで蒸気を安定条件下で輸送する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】Zn,Mg,Cd等の比較的低い温度で
高い蒸気圧が得られる材料の蒸着に際しては、密閉した
蒸発槽からシャッターを介して蒸気を流出させ、流出蒸
気をダクトにより基板まで輸送して蒸着することができ
る。このとき、シャッター部分で蒸気の流速が音速にな
るチョーキング条件に設定すると、シャッター開度に比
例して蒸気を流出させることができ、制御が容易にな
る。少量を蒸発させる場合、蒸発槽に材料を補給するこ
となく、蒸発槽内の材料が無くなるまで蒸発を継続させ
る。しかし、工業生産ベースでの蒸着めっきラインに蒸
発工程を組み込むためには、長時間にわたって大量の材
料を蒸発させることが必要になる。そこで、たとえば日
新製鋼技報第56巻(1987)第41頁に記載されて
いるように、大気雰囲気におかれている溶解槽で蒸発材
料を溶解し、溶解した蒸発材料を大気圧で蒸発槽に供給
する方法が採用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ダクトを用いて蒸気を
輸送するときシャッター出口側の圧力が高くなるので、
チョーキング条件を満足させるためには蒸発槽内の蒸気
圧力を高く設定する必要がある。特に蒸気輸送用のダク
トが長い場合、シャッター出口側の圧力が上昇するた
め、蒸発槽内の圧力を常に高く維持することが要求され
る。すなわち、長距離ダクトを用いて蒸気を輸送する場
合、蒸発槽内の圧力を高くするため常に蒸発槽内にある
蒸発材料の温度を高く保つ必要がある。蒸発材料を補充
することなく蒸発を継続させる場合、蒸発槽にある蒸発
材料が次第に減少する。そのため、ヒータ又は高周波加
熱装置の供給電力に対する蒸発材料の温度応答性が変化
し、蒸発材料の温度制御が難しくなり、蒸発材料の温度
にハンチングが発生する。特に高周波加熱装置による加
熱では、蒸発材料が減少すると高周波吸収体積、すなわ
ち直接加熱される体積も変化する。その結果、蒸発材料
の減少による影響が大きく現れ、蒸発材料の温度制御が
一層困難になる。
【0004】蒸発材料の温度にハンチングが発生すると
蒸発槽内の蒸気圧力が変動し、蒸着速度が不規則にな
る。特に温度降下に伴って蒸気圧力が低下し、シャッタ
ー部でチョーキング条件を満足しなくなった場合、蒸気
の流出量変化をシャッター開度で補正することも困難に
なる。このような状態に至った場合、実際には全く基板
への蒸着速度を制御できず、生産中止が余儀なくされ
る。特にダクトを用いて蒸気を長距離輸送する場合、蒸
発槽内の蒸気圧力を常に高く維持する必要があることか
ら、温度のハンチングによる影響を大きく受け、蒸着速
度が制御不能になることが多い。以上のことから、安定
した条件下で蒸発を継続させるためには、常に蒸発材料
の蒸発面の位置を一定に保って蒸発させることが必要と
なる。大規模の装置で大量の材料を蒸発させる場合、溶
融した蒸発材料をシュノーケルを経て溶解槽から蒸発槽
に供給するとき、溶解槽と蒸発槽との高低差を変化させ
ることにより蒸発面の高さを一定に維持することができ
る。しかし、この方法を小規模設備に適用しようとする
と、全体の設備コストに占める溶解槽及びシュノーケル
の割合が高くなり、不経済である。本発明は、このよう
な問題を解消すべく案出されたものであり、溶解槽に浸
漬したブロックの浸漬深さを調節することにより、蒸発
槽内にある蒸発面の高さを一定に保持し、簡単な方法で
被めっき基板に蒸気を安定供給し、蒸着量を高精度で制
御することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の蒸発材料供給方
法は、その目的を達成するため、溶解槽で蒸発材料を溶
解し、溶解槽に連通し、真空雰囲気に配置された蒸発槽
に蒸発材料を供給し、溶解槽に浸漬したブロックの浸漬
深さにより蒸発槽内にある蒸発材料の蒸発面の高さを調
整しながら、蒸発槽で蒸発した蒸気をシャッター及びダ
クトを経て被めっき基板まで輸送することを特徴とす
る。また、ダクト内に設けた検出計で蒸気流量を検出
し、検出値に基づいて溶解槽に浸漬したブロックの浸漬
深さ調整するとき、蒸着量を一層高精度に制御すること
が可能になる。本発明に従った蒸発装置は、たとえば図
1に示すように溶解槽10を蒸発槽20に連通させてい
る。溶解槽10は、真空ポンプ11によって排気された
後、バルブ12を閉じることにより所定の減圧雰囲気に
維持される。溶解槽10は、適宜の加熱機構(図示せ
ず)を備え、収容された蒸発材料13を溶解する。溶解
槽10内の空間は、蒸発材料13の蒸気で満たされた平
衡状態になっており、溶解槽10内での蒸発材料の損失
が無くなる。また、バルブ12は、溶解槽10で蒸発し
た蒸気が真空ポンプ11に吸引されることを防止する。
溶解した蒸発材料13に蒸発面調整用のブロック14が
浸漬される。ブロック14は、昇降ロッド15を上下動
させることによって蒸発材料13に対する浸漬深さが変
えられる。
【0006】蒸発槽20は、真空槽21内に配置された
蒸発ルツボ22を備えており、連通管16を介して蒸発
ルツボ22が溶解槽10に連通している。溶解槽10で
溶解された蒸発材料13は、連通管16を経て蒸発ルツ
ボ22内に流入する。蒸発材料13の蒸発面23がレベ
ルゲージ24で検出され、蒸発面23が所定の高さを維
持するようにブロック14の浸漬深さを調整する。これ
により、蒸発面23からヒータ25までの距離が一定に
保たれ、蒸発材料13を高精度で温度制御できる。蒸発
槽20で発生した蒸気は、ダクト30によって被めっき
基板(図示せず)まで輸送される。ダクト30にはシャ
ッター31及び流量検出計32が設けられている。流量
検出計32で検出された蒸気流量に基づいてシャッター
31の開度を調整することにより、蒸発槽30から送り
出される蒸気の流量が制御される。蒸発槽20から蒸発
した蒸気は全てダクト30を通過するため、ダクト30
の途中に設けた流量検出計32によって蒸発量が正確に
検出される。この場合、ダクト30を使用していること
から、蒸気流量は蒸着速度に一致する。そこで、流量検
出計32の検出値に基づき蒸発面23の高さを一定に維
持するとき、蒸着速度が容易且つ確実に制御される。溶
解槽10は、熱変形等によってシール不良になる虞れが
ある。このような場合、図2に示すように溶解槽10全
体を真空槽17の中に設置することが好ましい。溶解槽
10を収容する真空槽17は、たとえば図3に示すよう
に、蒸発槽20を収容する真空槽21に連結することも
できる。
【0007】
【実施例】蒸発ルツボ22として、直径500mmの鉄
製容器を真空槽21内に配置し、図3に示すように真空
槽17と21とを連結した。真空槽17を真空排気し、
溶解槽10内が0.01トールになった時点で溶解槽1
0の真空排気バルブ12を閉じた。そして、蒸発槽20
のシャッター31を閉じ、真空槽21を排気しながら蒸
発材料13を溶解した。真空槽21内は、真空度0.0
3トールの窒素雰囲気とした。蒸発材料13としてMg
及びZnを使用し、ヒータ25で上方から蒸発材料13
を加熱した。Mgの蒸発に際しては、目標温度を700
℃に設定し、蒸発ルツボ22内のMg温度を制御した。
Znの蒸発では、目標温度を500℃に設定した。ま
た、ダクト30の内壁温度は、蒸気の付着を防止するた
めMg蒸着では650℃に、Zn蒸着では500℃に保
持した。ダクト30の途中に設けた流量検出計32で蒸
気流量、すなわち蒸発槽20からの蒸発量を検出しなが
ら、シャッター31の開度調整により蒸着速度を制御し
た。この条件下で被めっき基板として鋼板をダクト30
の先端に2時間ごとにセットし、蒸着速度を測定した。
Mgの蒸着速度は、蒸発時間との間に図4に示す関係を
もっていた。溶解槽10から蒸発槽20にMgを供給
し、蒸発面23を一定高さに維持して蒸発を継続したと
き、図4(a)に示すように蒸着速度、すなわち蒸気流
量を一定にすることができた。この場合、シャッター開
度もほとんど変化せず、安定した条件下で蒸着すること
ができた。
【0008】他方、溶解槽10からMgを供給すること
なく蒸発させた場合、蒸着速度が一定になるように、蒸
発面23の低下に伴ってシャッター開度を変化させた。
しかし、蒸発時間が長くなるに従って、図4(b)に示
すように蒸着速度が不安定になった。また、蒸発時間が
66時間を超えた時点では、シャッター31による蒸発
量の制御が全くできなくなり、蒸着を中止せざるをえな
かった。Znの蒸着速度は、蒸発時間との間に図5に示
す関係をもっていた。溶解槽10から蒸発槽20にZn
を供給し、蒸発面23を一定高さに維持して蒸発を継続
したとき、図5(a)に示すように蒸着速度、すなわち
蒸気流量を一定にすることができた。この場合、シャッ
ター開度もほとんど変化せず、安定した条件下で蒸着す
ることができた。他方、溶解槽10からZnを供給する
ことなく蒸発させた場合、蒸着速度が一定になるよう
に、蒸発面23の低下に伴ってシャッター開度を変化さ
せた。しかし、蒸発時間が長くなるに従って、図5
(b)に示すように蒸着速度が不安定になった。また、
蒸発時間が50時間を超えた時点では、シャッター31
による蒸発量の制御が全くできなくなり、蒸着を中止せ
ざるをえなかった。
【0009】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、蒸発槽に連通させた溶解槽にブロックを浸漬し、こ
のブロックの浸漬深さによって蒸発槽の蒸発面を一定の
高さに維持している。そのため、蒸発面からヒータまで
の距離が一定に維持され、同一条件下での蒸発が継続す
る。その結果、ダクトを介して一定流量の蒸気が供給さ
れ、長時間にわたって蒸着を継続した場合でも均一な蒸
着が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を実施するための溶解槽と蒸発槽とを
連通させた装置
【図2】 真空槽内に配置した溶解槽と蒸発槽とを連通
させた装置
【図3】 溶解槽用真空槽を蒸発槽用真空槽に連結した
装置
【図4】 溶解槽からのMg供給がある場合(a)とM
g供給がない場合(b)におけるMgの蒸着速度と蒸発
時間との関係
【図5】 溶解槽からのZn供給がある場合(a)とZ
n供給がない場合(b)におけるZnの蒸着速度と蒸発
時間との関係
【符号の説明】
10:溶解槽 11:真空ポンプ 12:バルブ
13:蒸発材料 14:蒸発面調整用のブロック 15:昇降ロッド
16:連通管 17:真空槽 20:蒸発槽 21:真空槽 22:蒸発ルツボ
23:蒸発面 24:レベルゲージ 25:ヒータ 30:ダクト 31:シャッター 32:流量検出
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森山 義輝 大阪府堺市石津西町5番地 日新製鋼株式 会社堺製造所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶解槽で蒸発材料を溶解し、溶解槽に連
    通し、真空雰囲気に配置された蒸発槽に蒸発材料を供給
    し、溶解槽に浸漬したブロックの浸漬深さにより蒸発槽
    内にある蒸発材料の蒸発面の高さを調整しながら、蒸発
    槽で蒸発した蒸気をシャッター及びダクトを経て被めっ
    き基板まで輸送することを特徴とする蒸発材料の安定供
    給方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のダクト内に設けた検出計
    で蒸気流量を検出し、検出値に基づいて溶解槽に浸漬し
    たブロックの浸漬深さ調整することを特徴とする蒸発材
    料の安定供給方法。
JP23324795A 1995-08-18 1995-08-18 蒸発材料の安定供給方法 Withdrawn JPH0953173A (ja)

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