JPS60106963A - 金属蒸気蒸着装置 - 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】 本発明はコレクタの表面−・蒸気相の蒸着によっ゛（金
属材料を製造することに関し、より詳しくは、限るわけ
ではないが、アルミニウム合金の蒸気相の蒸着による金
属材料の製造に関する。

種々の金属材料、特にアルミニウムを含有する合金の製
造方法は英国特許明細古筆１，２０６，５８６号および
第２．０７９．３２４　Ａ号に記載されている。

蒸着は、排気された室内で行なわれ、室内には合金成分
を蒸発さ−ヒる加熱源とコレクタの表面とが置かれてい
る。

コレクタは平らな板であっても良いし、或いは円筒形の
ドラムであっても良い。もし平らな板ならば、それを加
熱源の上方に不動に保持しても良いし或いは、加熱源の
上で往復運動により水平面において移動させても良い。

これに対してもしドラムならば、これを加熱源の上方で
ドラムの長さ方向軸線の周りに回転させるのが良い。

半径方向のスポーク部材をシリンダとハブとの間に連結
させた中空シリンダの形の回転ドラムが良く知られてい
る。シリンダとスポーク部材との間に温度差がある場合
、或いはスポーク部材の４Ａ料がシリンダの材料と異な
る熱伝導率のものである場合にはスポーク部材は熱的に
引き起される紀・力を受ける。例えば、英国特許第２．
　Ｏ６５，８３２Ａ号には紙を乾燥するだめの熱いガス
にさらされるドラムが記載されており、この特許におい
てはスポークはハブに固定され、ハブから外側環まで接
線力ＩＪ　＆こ延びている。スポークと環との温度差に
よってスポークが曲って各スポークに曲げ応力を生じさ
せる。従ってスポークは可撓性を有していなければなら
ず、このことは、スポークが支持しうる半径方向の負荷
に制御を課している。

本発明によれば、１気相の蒸着により金属材料の層を製
造するのに適した装置を提供し、この装置は中空円筒形
の外側部材と、これと同軸のハブ部材と、各々ハブ部材
と外側部材とに枢着された複数のスポーク部材と、を存
する回転ドラムを（ｉｉｆｆえ、各スポーク部材はハブ
部材との枢着部において半径方向に対１で斜角に整列し
、かつ同じ向きに領むりられζおり、ハブ部材に対する
外側部材の回転によって熱膨張を調節するようにしたこ
とを特徴としている。

かくして外側部４イの熱膨張はハブ部材に対する外側部
材の回転と、その結果起こる斜角の変化とによって調節
され、従ってスポーク部材に引き起される応力を最少に
する。

ハブ部材は軸の周りに自由Ｇこ回転することができ、輔
から外側部材まで延び、例えば２つの枢着非整列駆動部
材からなる温度補償式駆動リンク仕掛を設け、リンク仕
掛を軸に取付け、そして外側部４イに（１え着し或いは
逆に、リンク仕掛を外側部材に取（＝Ｉす、そして軸に
枢着する。変形例として、ハブ部材を軸に固定しても良
い。

装置は＋Ｊト気されるようになっている室と、材料の成
分を蒸発させるための室内の加熱源とを有し、層をｆｋ
着させるための回転ドラムを室内に位置決するのが望ま
しい。

ｉｋ着が起る表面の温度は蒸着層の組ｉ（に著しい効果
をもたらし、装置は好ましくは回転ドラムと熱接触して
いて熱伝達流体を通ずためのダクトと、流体をダクトに
流すための装置と、流体の温度を制御するだめの装置と
、層の厚さを決定するための検知装置と、を有し、温度
制御装置は層のｊγさに従って流体の温度を制御して層
の外面を所定の温度に維持し、従って蒸着金属は希望の
組織を有する。

本発明はまたコレクタへ蒸気相を蒸着してコレクタ上に
層を形成することによって金属材料の層を製造するため
の方法において、コレクタが本発明の回転ドラムである
ことを特徴とする方法を提供する。本発明の方法は好ま
しくは熱伝達流体を回転ドラムと熱接触しているダクト
に通し、層の厚さを測定し、層の厚さに従って流入する
熱伝達流体の温度を調節して、層の外面を所定の温度に
維持することを含む。

本発明を、いま添付図面を参照して華なる例示としてさ
らに説明する。

第１図を参照すると、金属蒸気蒸着装置１０はパイプ１
４によって真空ポンプ１６に連結された室１２を角し、
真空ポンプ１６によっ−ζ室１２をす１気することがで
きる。室１２は、その外側の電動モータ２４によって動
力が供給されるはさめ昇降機２２で支持された蒸発源２
０と、モータ２４からはさみ昇降機２２まで室１２の側
で回転シール２８を貫通し、かつ自在継手２７を有する
駆動軸２６と、を収容している。蒸発源２０の上方には
円筒形の回転ドラム３０があり、この回転ドラムは水平
軸３２によって支持されζおり、水平軸３２ば室１２の
両側に夫々ある軸受３４および３５とフェロ流体シール
ＣＦｅｒｒｏｒｌｕｉｄ　５ｅａｌｓ）３Ｌ）（概略的
に示す）とによって支持され、フェロ流体ソールには冷
却用液体がパイプ３８によっ°ζ供給される。ドラム３
０は直径が３　ｒｎであり、長さが１汀１である。

また、第２Ｍを参照すると、ドラム３０が部分的に切除
して示しである。ドラム３０は１２個の同一の弧状部分
４０（第１図には５個だけを示す）を有し、各弧状部分
４０は滑らかな外面をもち、そして各端部に内方に延び
るフランジ３９を有し、隣接した部分４０はフランジ３
９をｌするナツトおよびボルト組立体４１によって丸い
に連結されて滑らかな外面４３をもつ中空円筒形の外側
部材４２を構成し、ドラム３０は更に、軸３２に固定さ
れた２つのハブ部材４４と、２４個の同一スポーク部材
４６とを有し、各ハブ部材４４はスポーク部材４６によ
って弧状部分４０の各々に連結されている。各スポーク
部材４６は、一端が各ハブ部材４４の周りの円周溝５０
内に位置し、ハブ部材４４を貫通するボルト４８によっ
てハブ部材４４に枢着されており、他端が弧状部分４０
の内側に配置されたラグ５４にボルト５２によって枢着
されている。スポーク部材４６は半径方向に整列してい
ないが、ずべ”Ｃ１各ボルト４８のところでドラム３０
の半径方向に対して同一の角度で整列しており、斜角は
周囲温度７３°である。

第１図に示すように、非接触型超音波距離センサ５６が
、装置１０の作動中外面４３上に蒸着された金属層６０
の厚さを測定するためにドラム３０の真上で室１２の上
部に取りイ」けられ°（おり、セン４１５６はリートｆ
ｉ！５７（リード線は第１図および第４図において全て
破線で示す）によっテマイクＵプじ１セノザ５８に接続
され、マイクロプロ七ソ勺５８は制御用リード線６２に
よってモータ２４に接続されている。

軸３２は室１２の外側でプーリ６４を支持し、プーリ６
４上を駆動ヘルド６５が通しである。電動モータ６６が
プーリ６８によって駆動ヘルド６５を駆動するように配
置され、プーリ６８はタラソチュニソト７０を介して駆
動され、ブレーキュニノ１−７２に連結されている。軸
３２の端部分は中空であって、熱伝達液体の入口および
出口用の盲端イ１孔７６および７８を構成しており、軸
３２の各端部は各液密回転ユニオン継手８ｏ内に位置し
、回転ユニオン継手８０によって入口孔７６および出口
孔７８が後述する熱伝達液体回路のパイプ８２および８
４に夫々連結する。１２個の等間隔のダクト８６が盲端
近（で各孔７６又は７８がら半径方向外方に砿び゛乙ド
ラム３’Ｏの各弧状部材４０の両側に連結された各可撓
性チューブ８８又は９０と連通している。

いま第３図を参照すると、各弧状部分４ｏは、中央部分
９２と、入口マニホールド部分９６と、出口マニホール
ド部分９８とを有し、中央部分９２には、ドラム３ｏの
回転軸線と平行に廷ひる多数（奇数の２倍）の平行ダク
ト９４が形成され、各々０）　チューブ８８が連結しζ
いる入口マニホールド部分９６に連結し、又各々のチュ
ーブ９０力咄ロマニホールド部分９８内に連結している
。入口マニホールド部分９Ｇ内の２つのダクトｉｏｏが
チューブ８８と最外方のダクト９４とを連結し、ダクト
１０２が他のダクト９４の交互の対を連結する。出口マ
ニホールド部分９８内で、ダクト１０４がダクト９４の
交互の対を連結し、ダクト１０６がダクト９４の中央の
対とチューブ９ｏとを連結し、従って熱伝達液体がチュ
ーブ９ｏへ出る前にダクト９４のジグザグ路をたどるよ
うにする。

いま、第４図を参照すると、パイプ８２および８４は熱
伝達液体、例えばダウサ）−ム（Ｄｏすｔｌ＋ｅｒｍ）
Ｇ４０　（ダウケミカル社（バウンスロウ、ロンドン）
から市販されζいる）、を使用している温度制御装置１
１５の一部である。装置１１５は出【」１２２をもつ一
次系ボンプ１２０を有しＣおり、１ｉＬ’ｌ　１２２は
、それが連結している３ポート弁の設定に応じて冷却器
１２４の入口１２３へ或いは加熱器１２６の人口１２５
へ排出するように配置されている。冷却器１２４はＴ接
合部１３２を介し°ζパイプ８２に連結された出口１３
０を有し、一方、加熱器１２６は出口１３４を有して、
出口１３４は３ボート弁１３６を介し°ζ′ｒ接合部１
３２に（そし゛ζパイプ８２に）連結されるか、或いは
、二次冷却器１３Ｂ、ポンプ１４０および一方弁１４２
を介して加熱器１２６の人口１２５に連結される。パイ
プ８４は可変スロットル弁１４６（比較的狭い孔のパイ
プ１４４と膨張タンク１４Ｂとによって迂回される）と
、フィルタ１５０とを介して一次系ボンプ１２０に連結
しており、可変スロットル弁１４６は制御リード線６２
によってマイクロプロセッサ５８に接続されている。温
度センサ１５１および１５２が夫々パイプ８２および８
４内の液体の温度を検知するために設けられ、そしてリ
ード線１５３によってマイクロプロセ・ノザ５８に接続
されている。

ドレンパイプ１５４および１５６が夫々加熱器１２６の
入口１２５および一次系ボンプ１２０の出口１５８を共
通のドレン弁１６０を介して貯蔵タンク１６２に連結し
ている。貯蔵タンク１６２は弁１６６によって制御され
る入口１６４を有し、そして電気加熱器１６８を収容し
ている。貯蔵タンク１６２の出口１７０はチャージポン
プ１７２および一方弁１７４を介して冷却器１２４の人
口１２３に連結している。貯蔵タンク１６２および膨張
タンク１４８は両方とも過剰圧力逃し弁１７６を備えて
いる。

液体を加熱器１２６に通せば液体はガスノ１−す１８０
によって加熱され、液体を冷却器１２４或いは二次冷却
器１３８に通せば、液体は水との熱接触によって冷却さ
れる。冷却器１２４への水星は電気作動式可変弁１８２
によって制御され、マイクリプＩ」セッサ５８からの制
御リード線６２が可変弁１８２に接続されている。

装置１０の＆瓜制御装置１１５の操作前に貯蔵タンクＩ
Ｇ２に大Ｄ　Ｉ　６４からの熱伝達液体を満たし、ドレ
ン弁１６０を閉じる。貯蔵タンク内の液体は電気加熱器
１６８によって約２０℃に維持される。チャージポンプ
１７２の作動によって装２１１５の全てのパイプに熱伝
達液体を満たず。

ドラム３０　（第４図に概略的に示す）の温度を上昇さ
せたければ、ポンプ１４０のスイッチを切ったままにし
て、３ボート弁１２８を作動して一次系ボンゾ１２０の
出口を加熱罪人Ｄ　１２５に連結し、３ボート弁１３６
を作動し°ζ加熱器出口１３４を′Ｉ′接合部１３２に
連結する。

次いで一次系ボンブ１２０を作動して、液体をバーナ１
８０によって加熱ずする加熱器１２６から液体を流出さ
せ次いで液体をパイプ８２からドラム３０＾、流入させ
て弧状部分４０のダクト９４の１記ジグザグ路をたどら
せ、パイプ８４およびフィルタ１５０を介して一次系ポ
ンプ１２０へ戻ず。１２個の部分４０を通流れは並列で
あるから、各部分４０は同じ温度に達するであろう。

熱をドラム３０から取り除きたければ、バーナ１８０を
消し、スイッチ１４０のスイッチを入れ、水を冷却器１
２４および二次冷却器１３８に通し、そして３ボート弁
１２８および１３６を同時に作動して出口１２２を冷却
罪人Ｄ　Ｉ　２３に連結し、加熱器出口１３４を二次冷
却器１３８に連結する。

加熱器１２６に残っている液体をポンプ１４０によって
二次冷却器１３８を通して循環させて、加熱器１２６か
ら残留熱を取り除く０次いで一次系ボンプ１２０を作動
して液体を冷却器１２４に通しパイプ８２を介してドラ
ム３０に送り込み、さらにドラム３０からパイプ８４へ
流して一次系ボンプ１２０へ戻す。冷却器１２４は液体
から熱を取り除き、熱取り除き速度、それ故ドラム３０
に入る液体の温度は、水が冷却器１２４を流れる速度を
調節するように可変弁１８２を調節することによって制
御される。

アルミニウム合金を製造する金属蒸気蒸着装置ＩＯの操
作におい°ζ、室１２を排気し、回転ドラｌ、３０をモ
ータ６６によって軸３２上で回転さゼる。最初、温度；
１−制御装置１１５を使用し゛Ｃ上述したように１ラム
３０の温度を上昇させて外面４３の温度を３００℃にす
る。ハブ部材４４に対する部材４２の回転によって外側
部材４２の熱膨張を調節し、従ってスポーク部材４６が
整列している斜角を変化さ・ｌる。弧状部分４０の温度
はセンサ１５１および１５２によってマイクロプロセッ
サ５８で間接的に監視される。合金の成分を収容してい
る蒸発源２０を約１７００℃の温度まで電気的に加熱す
る。この温度で合金の成分を熔解し、そこからの蒸気は
ドラム３０の外面４３上へ凝縮して合金の層６０を形成
する。ドラム３０は蒸気の凝縮により又蒸発源２０から
の放射により熱を受り温度制御装置１１５を上述のよう
に作動して層６０の露出向の温度を３００℃に維持する
ような速度でドラム３０から熱を取り除く。蒸着工程中
、層６０の厚さはセンサ５６によって監視されマイクロ
プロセッサがはさみ昇降機２２のモータ２４を作動して
蒸発源２０内の溶融表面と層６０の露出表面との間の距
離をほぼ一定に維持する。

層６０の露出面を３００℃の温度に保っ°ζ薄い層６０
を蒸着した後、マイクロプロセッサ５８がスロットル弁
１４６および可変弁１８２を作動して、蒸着の起ってい
る層６０の露出面の温度を２５０℃まで下げ、次いで蒸
着工程の残りの間中、層６０の露出面をこの温度に維持
する。

層６０の露出面が受けた熱束はほぼ一定であり、従って
層の厚さが増すとき、ダクト９４内の液体の平均温度を
下げて層６０の露出面を一定温度に維持しなければなら
ない。マイクロプロセッサ５８は、センサ５６からの信
号に応答して冷却器１２４の可変弁１８２を制御してド
ラム３０に入る液体を適切な温度にする。さらに、液体
の流量をスロットル弁１４６への信号によっ°ζ制御し
て、センサ１５１および１５２によって夫々検知される
ような、ドラム３０に入る液体とドラム３０を出る液体
との温度差が約ｌＯ℃を越えないようにし、その結果層
６０の露出面の温度はほぼ均一になる。

１ｉ６０が非常に、薄いとき、露出面を２５０℃に保つ
ために、適当な流入液体温度は２３５°Ｃであり、ｊ７
さ５０ｍｍの層６０では、適当な温度は約１９０℃であ
り、厚さ１５０ｍｍのＮ６０では、適当な温度は約１０
０℃である。

液体の適当な温度はセンサ５６によって検知されるよう
な層６０の厚さに依存するだけでなく、ダクト９４とド
ラム３０の外面４３との間の材料の厚さ、弧状部分４０
の材料の熱伝導率、および蒸着された合金の熱伝導率に
も依存し、マイクロプロセッサ５８のプログラムをこれ
らのパラメータの値で予め作っておかなければならない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は金属蒸気蒸着装置の概略部分断面図を示す。 第２図は第１図の■−■線に、おける概略断面図を示す
。 第３１ｉ！ｌ！Ｉは第２図の矢印Ａの方向における概略
断面図を示す。 第４図は第１図の装置の温度制御装置の概略図を示す。 １０・・・金属蒸気蒸着装置、１２・・・室、２２・・
・はさみ昇降機、２０・・・蒸発源、３゜・・・回転ド
ラム、４０・・・弧状部分、４２・・・外側部材、４４
・・・ハブ部材、４６・・・スポーク部材、６０・・・
層、５６・・・検知装置、９４・・・ダクト、１２０・
・・−次系ポンプ、５８．１２４．１２６．１５１・・
・温度制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｉｌｌ　中空円筒形の外側部材４２と、これと同軸のハ
   ブ部材４４と、複数のスポーク部材４６と、を自する回
   転ドラム３０を備え、蒸気相の蒸着によって金属飼料の
   層６０を製造するのに適した装置１０において、各スポ
   ーク部材４６をハブ部材４４と外側部材４２とに枢着し
   、各スポーク部材は、ハブ部材４４との枢着部において
   半径方向に対して斜角に整列し、かつ同じ向きに仰むけ
   られており、ハブ部材４４に対する外側部材４２の回転
   によって熱膨張を調節するようにしたごとを特徴とする
   装置。 （２）　排気されるようになっている室１２と、材料の
   成分を蒸発させるための室・内の加熱源２０と、を有し
   、層を蒸着させるための回転ドラムが室内に置かれてい
   る装置において、前記装置は回転トラム３０と熱接触し
   ていて、熱伝達流体を通ずためのダクト９４と、流体を
   ダクトに流れさせるための装置１２０と、流体の温度を
   １ｉｌｌ　ｆａｌｌするための装置１５１．１２６．１
   ２４．５８と、層６０の厚さを決定するだめの検知装置
   ５６と、を有し、温度制御装置は層の１γさに従っ°ζ
   流体の温度を制御し、層の外面を所定の温度に維持し、
   蒸着した材料が希望の組織をもつことを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項に記載の装置。