JPS5932543B2 - 真空蒸着法 - Google Patents

真空蒸着法

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Publication number
JPS5932543B2
JPS5932543B2 JP1530177A JP1530177A JPS5932543B2 JP S5932543 B2 JPS5932543 B2 JP S5932543B2 JP 1530177 A JP1530177 A JP 1530177A JP 1530177 A JP1530177 A JP 1530177A JP S5932543 B2 JPS5932543 B2 JP S5932543B2
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JP
Japan
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steel strip
cooling plate
temperature
vacuum
cooling
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JP1530177A
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JPS53100936A (en
Inventor
大蔵 山崎
哲義 和田
重夫 板野
平三郎 古川
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/541Heating or cooling of the substrates

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  • 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

【発明の詳細な説明】 本発明はたとえば鋼帯などの長尺物にたとえば亜鉛など
の低融点金属を真空蒸着するに際し、蒸着金属の再蒸発
を効果的に防ぐ真空蒸着法に関する。
亜鉛を薄鋼帯などに蒸着メッキしようとする場合、亜鉛
などの低融点金属は比較的低温でも蒸気圧が大きいこと
から、一度メッキ面に到達した亜鉛の分子が再びメッキ
面から飛び出すという現象、すなわち再蒸発を引き起こ
し易い性質を有している。
この性質は薄鋼帯などの被メッキ材の温度が高いほど現
われ易い。このような現象が起きれば当然ながら蒸気メ
ッキ効率は悪くなる。従つてこの亜鉛の再蒸発を抑制す
るために従来では亜鉛蒸着を施こす前に予め被メッキ材
に銀などの高融点金属を蒸着メッキとして亜鉛蒸着のた
めの結晶成長核を予め与えておくという方法を採用して
いる。しかしこの高融点金属を予備蒸着するという方法
では蒸着源が一つ余分に増えることになるので制御、操
作が複雑になり、故障が生じ易いという欠点と装置費が
高価になるという欠点、およびメッキ被膜自体も余分の
高価なAgなどの高融点金属を予備メッキすることによ
り高価になるという欠点がある。本発明者等は、このよ
うな欠点の解決策として高融点金属を予備蒸着するより
も被メッキ材の温度を下げるほうが効果的であり、特に
厚メッキを得る場合に一層効果的であることを見出した
ところで薄鋼帯などの被メッキ材の温度を蒸着中に冷却
する方法としては、水冷ロールによる直接々触冷却法が
ある。この方法は、真空室内で鋼帯等を水冷ロールに巻
きつけなから、その下方に設けられたルツボ内の溶融金
属を蒸着させる方法である。しかるに、この方法は水冷
効果を高めるためにデフレクタロールにより鋼帯の水冷
ロールヘの接触角を大きくとるにしても、メッキ厚が数
μ以上を要求される場合、ライン速度は通常50m/m
in以上であるのでルツボ長さを大きくする必要があり
、水冷ロールに沿う鋼帯の蒸着面は蒸着効率などの点か
らなるべく水平である必要があることから、これに伴つ
て水冷ロールの直径を非常に大きくせねばならないとい
う問題点が生ずる。
例えばメツキ厚5μを得る場合ルツボ長さは約2m必要
であり、これに伴い水冷ロール径は約4mもの長大なも
のになり、蒸着室も大きなものとなる欠点がある。また
水冷ロールの場合接触した部分がよく冷えるので、鋼帯
に凹凸が現われ易く、一層不均一冷却を来たし易い欠点
がある。本発明はこのような事情に鑑み、水冷ロールな
どに接触することなく蒸着中の被メツキ材を効果的に冷
却する方法を提供する目的で提案されたもので、長尺物
に低融点金属を連続的に真空蒸着するに際し、真空容器
内で蒸着処理中の長尺物の蒸着面の反対面に対向して設
けられた冷却材に輻射率の大きい表面処理層を設け、該
長尺物の保有熱を吸収させなから蒸着処理することを特
徴とする真空蒸着法を提供する。
本発明法は長尺物を水冷ロールなどに接触することなく
、長尺物の蒸着面の反対面に輻射率の大きい表面処理層
を設けた冷却材を対向して設け、長尺物がこの冷却材に
接触しないように長尺物を通過させ、この冷却材により
長尺物の保有熱を吸収させながら蒸着処理するため、前
述のような水冷ロールを使用することによる欠点を解消
できる。
以下本発明法の一実施例を図面に基いて説明する。第1
図は薄鋼帯に亜鉛を真空蒸着する装置を示す。
図において、コイル状の薄鋼帯はコイル巻戻機1により
巻戻されて平板状の鋼帯2となり、ピンチロール3を介
して予備真空室群4,5,6を順次通過する。これら予
備真空室4,5,6の鋼帯通適用入口にはガスの流通を
抑制するためにスリツト4a,5a,6aが設けられて
いる。これら予備真空室群は4,5,6の順に徐々に真
空度を高くしてある。鋼帯2はこれら予備真空室群を通
過した後、真空室7の入口に設けられたスリツト7aを
通つて真空室7にはいり、ピンチロール8に支持されて
蒸発用ルツボ9上を通り、ルツボ9内の溶融亜鉛10を
蒸着される。亜鉛10は例えば誘導加熱、電子ビーム加
熱等の手段により蒸発に適正な温度、例えば300〜5
000Cに加熱され、気体分子となつてルツボ9内より
飛出し、鋼帯2の表面に到達してメツキ皮膜を形成する
。この際、飛来亜鉛分子の保有顕熱と凝縮・凝固潜ノ熱
のために鋼帯2は温度上昇する。
従つてこの温度上昇による蒸着亜鉛分子の再蒸発を抑制
するために、蒸着中の鋼帯を冷却する必要があり、この
冷却のために、冷却板11をちようど蒸着中の鋼帯2の
メツキ面の反対側を冷却するように、鋼帯2の蒸着面の
反対面に対向して設ける。この場合の冷却の原理は、水
冷ロールのような直接々触冷却による不均一冷却を避け
るために、冷却板11を鋼帯2に対して適宜な間隔を設
けて配置し、輻射伝熱で冷却することである。冷却板1
1で冷却された鋼帯2はピンチロール16を介し真空室
7の出口に設けられたスリツト7cを通つて真空室7を
出る。
さらに予備真空室群17,18,19を通つて、再び大
気中に出る。その後ピンチロール20を介して巻取機2
1により再びコイル状に巻き取られる。予備真空室17
,18,19はこの順に徐々に真空度が弱められている
。予備真空室1r,18,19の鋼帯通過口にはガス流
通を抑制するためにスリツト17a,18a,19aが
設けられ、さらに各予備真空室4,5,6,17,18
,19および真空室7にはそれぞれ排気口4b,5b,
6b,17b,18b,19bおよび7bが設けられて
いる。輻射伝熱は高温物体(ここでは蒸着中の鋼帯2)
の温度をT1(0K)、低温物体(ここでは冷却板11
)の温度をT2(0K)および低温物体の熱輻射率をε
とすれば、次の(1)式に示すように熱量qが高温物体
から低温物体に単位時間内に移動して高温物体が冷却さ
れることになる。従つて冷却板11の温度T2(0K)
を常に低温度に維持しておけば大なる冷却速度が得られ
ることになる。
そこで真空室7の外部より注人ダクト13を通じて低温
の冷媒を導入し冷却板11を絶えず冷却する。冷却板1
1を介して鋼帯2から熱を吸収した冷媒は冷却板11の
端部に設けた排出ダクト14から真空室7外に取出す。
この場合ダタ口3及び14は1駆動部が全く存在せず真
空室7の隔壁に設けたガスケツ口5,15″により固定
できるのて冷却系ては外気漏洩の恐れは全くない。冷媒
としては低温の水、空気が手にはいりやすくかつ安価で
望ましいがさらに冷却効率を高めたい場合には、フレオ
ンガスの極低温の冷媒を用いてもよい。冷却板11の構
造は第2図に示すように:内部を長手方向に並設した仕
切板51で仕切ることが内部の冷媒の流れが均一になる
点から望ましい。
しかも冷媒の流れの方向は矢印52のように鋼帯2の進
行方向53とは逆向きとするほうが鋼帯表面のメツキ層
の急冷を避けられる点から望ましい。ところで冷却板1
1を真空室7内に配置する場合第2図に示す11,12
の距離が重要となり、特に12が重要である。11はル
ツボ9からの亜鉛分子の飛来角及びそれに対する鋼帯到
達点からの熱放射線の拡がり角度を考慮して決めればよ
い。
通常鋼帯2と溶融亜鉛10の表面との距離は約150關
以下、及び鋼帯2と冷却板11との距離は約100m7
!L以下としており、この場合11は通常300〜50
0mmにしておけば充分である。12はラインスピード
、鋼帯厚さ及び蒸着メツキ厚さに応じて設定されるが、
想定される最高板厚及び最高ラインスピード時の仕様を
満足するものにしておけばよいので、この観点から12
を次のようにして求める。
先ず蒸着メツキ厚さを10μとし、鋼帯厚さ0.8rf
Lm1常温の鋼帯に蒸着するとした場合の12と12到
達時の鋼帯温度との関係を50m/Mln,lOOm/
Min,2OOm/Minの各ラインスピードの場合に
つき、推定計算により求めた結果を第3図に示す。
但し、この場合冷却板11の表面層材料及び表面処理と
しては後述する鉄に黒色ニツケル被膜を被覆したものを
用いることとした。次に鋼帯厚さ0.8mmとし、ライ
ンスピード200m/Minとした場合の12と12到
達時の鋼帯温度との関係を蒸着メツキ厚さ3μ,5μ,
10μの各場合に推定計算により求めた結果を第4図に
示す。但し、この場合も冷却板11は前述と同一のもの
を用いることとした。なおいずれの場合も蒸着時の入熱
は約30%アツプの安全側を採つている。第3,4図よ
り、蒸着メツキ厚さ、鋼帯厚さ及びラインスピードの最
高値をそれぞれ10μ,0.8mm及び200m/Mi
nとすれば、鋼帯は約70℃に冷却されればよく、かつ
曲線のカーブの漸減状態からみて、12として約5mを
採用すればよいことがわかる。
そして冷却効率を高めるためには冷却板に熱伝導性の高
い材料を使用するか、あるいは冷却板11の吸収面の熱
輻射率ωを、その表面に特殊な表面処理を施すか、もし
くは表面層12を設けて大きくすることにより達成でき
る。
即ち熱伝導性が高い材料としては、銅、アルミニウム、
鉄又はこれらの元素を主成分とする合金があげられる。
また冷却板の表面処理又は表面層12を設けて熱輻射率
εを大きくする方法としては、例えば表面処理によりε
を大きくする被膜を形成するか、あるいは冷却板表面を
研摩やプラスト処理によつて粗くするか、微細な空隙を
もつ表面層、例えば金網、不織布、海綿状金属等のマイ
クロハニカム構造をもつ表面層を設ける方法がある。さ
らにεを高める場合はこれらを併用してもよく、真空蒸
着装置の構造、運転条件等によつて任意の方法を採用ず
ればよい。冷却材表面の形状を変えて熱輻射率を高め方
法について第5図に基いて詳細に説明する。
この方法においては、例えば第5図に示すように、冷却
板11の熱吸収面基材101に凹凸102を設けるか、
あるいはマイクロハニカム103を設けて構成する。こ
の場合凹凸102の凹部104、又はマイクロハニカム
103の空隙部105に熱輻射線がはいり込み、内部で
多重反射を繰返すことによつて熱吸収率を上げる効果を
利用するものであるが、凹部104あるいは空隙部10
5の間隙dおよび深さDよりも長い波長の輻射線は内部
に入り込むことができない。従つて間隔d$3よび深さ
Dは鋼帯2および冷却板11の温度領域における輻射エ
ネルギーの大部分が20蝉以下に分布しているため、少
なくとも20蝉以上であることが望ましいが表面処理を
併用する場合はこの限りではない。第1表は冷却板に種
々の基材を用いてその表面に表面処理を施こすか、又は
表面層を設けたときの100℃における熱輻射率εの測
定結果を示す。
基材に上記処理を施さない場合、アルミニウムでは0.
08、銅では0.06、鉄では0.10の輻射率しかな
く、このことから第1表に示す表面処理あるいは表面層
を形成した基材は飛躍的に輻射率が向上していることか
わかる。このように本発明法では鋼帯などの長尺物に亜
鉛などの低融点金属を真空蒸着するに際し、水冷ロール
などに接触することなく、長尺物に冷却材を対向して設
け、この冷却材に輻射率の大きい表面処理層を設け長尺
物の保有熱を吸収させて冷却するため、水冷ロールを用
いるときのように真空室内で大きなスペースがいらず、
かつ長尺物に冷却材を接触させないため、長尺物表面を
傷つけたりせず、清浄な表面を維持できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明法の一実施例を実施するのに使用される
真空蒸着装置を断裁して示す説明図、第2図は冷却板1
1を第1図の川−線に沿つて断裁して示す説明図、第3
図及び第4図は12と12到達時のメツキ鋼帯の温度と
の関係を示す線図、第5図a及びbは冷却板11の表面
層を示す断面図である。 1,21・・・・・・コイル巻取機、2・・・・・・薄
鋼帯、3,8,16,20・・・・・・ピンチロール、
4,5,6,17,18,19・・・・・・予備真空室
群、7・・・・・・真空室、4a,5a,6a,7a,
7c,17a,18a,19a・・・・・・スリツト、
9・・・・・・蒸発用ルツボ、10・・・・・・溶融亜
鉛、11・・・・・・冷却板、12・・・・・・表面層
、13・・・・・・注入ダクト、14・・・・・・排出
ダクト、51・・・・・・仕切板、101・・・・・・
冷却板11の熱吸収面基材、102・・・・・・凹凸部
、103・・・・・・マイタロハニカム。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 長尺物に低融点金属を連続的に真空蒸着するに際し
    、真空容器内で蒸着処理中の長尺物の蒸着面の反対面に
    対向して設けられた冷却材に輻射率の大きい表面処理層
    を設け、該長尺物の保有熱を吸収させながら蒸着処理す
    ることを特徴とする真空蒸着法。
JP1530177A 1977-02-15 1977-02-15 真空蒸着法 Expired JPS5932543B2 (ja)

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JPS53100936A JPS53100936A (en) 1978-09-02
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JP2006085933A (ja) * 2004-09-14 2006-03-30 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 表示装置の製造方法及び製造装置
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JP5278218B2 (ja) * 2009-07-15 2013-09-04 住友金属鉱山株式会社 長尺樹脂フィルム処理装置およびロール冷却装置と、ロール冷却方法および長尺樹脂フィルムとロールの冷却方法
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