JPS6270576A - 大量蒸気流発生用蒸発源装置 - 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〉 本発明は長尺物の被処理板、特に一方向性珪素鋼販にイ
オンプレーティング処理を施すための大量蒸気流発生用
蒸発源装置に関するものである。

〈従来技術とその問題点〉 一方向性珪素鋼板の電気・磁気的特性改善、なかでも鉄
損の低減に係る極限的な要請を満たそうとする近年の目
覚ましい開発努力は、逐次その実を上げつつあるが、そ
の実施に伴う重大な弊害として、一方向性珪素鋼板の使
用に当たっての加工、組立てを経たのち、いわゆるひず
み取り焼鈍が施された場合に、特性劣化の随伴を不可避
的に生じて、使途についての制限を受ける不利が指摘さ
れる。

この明細書では、ひずみ取り焼鈍のような高温熱履歴を
経ると否に関わらず、上記要請を有利に充足しつる新た
な製造設備、特にイオンプレーティングの際の大量蒸着
を行う設備に関連して以下に述べる。

さて一方向性珪素鋼板はよく知られているとおり、製品
の２次再結晶粒を（１１０）（００１）すなわちＧｏｓ
ｓ方位に高度に集積させたもので主として変圧器その他
の電気機器の鉄心として使用され、電気、磁気的特性と
して製品の磁束密度（Ｂｌ。値で代表される）が高く、
鉄損（Ｗ　、　、、５゜埴で４＋害される）の低いこと
が要求される。

この一方向性珪素鋼板は複雑多岐にわたる工程を経て製
造されるが、今までにおびただしい発明、改善が加えら
れ、今日では板厚０．３ｍｍの製品の磁気特性が８１゜
：１．９０Ｔ以上、Ｗ＋７／Ｓｏ　：　１　、０５Ｗ／
ｋｇ以下、また板厚０．２３１１Ｉ１１１の製品の磁気
特性がＢ、ｏ：　１．８９Ｔ以上、Ｗ、、、５゜：０．
９０Ｗ／ｋｇ以下の超低鉄損一方向性珪素鋼板が製造さ
れるようになフて来ている。

特に最近では省エネの見地から電力損失の低減を特徴と
する請が著しく強まり、欧米では損失の小たい変圧器を
造る場合１に鉄損減少分を金額に換算して変圧器価格に
上積みする「ロス、エバリユエーション」　（鉄損評価
）制度が普及している。

このような状況化において最近、一方向性珪素鋼板の仕
上焼鈍後の鋼板表面に圧延方向にほぼ直角方向でのレー
ザー照射により局部微小ひずみを導入して磁区を細分化
し、もって鉄損を低下させることが提案されている（特
公昭５９−２２５２号、特公昭５７−５３４１９号、特
公昭５８−２６４０５号および特公昭５８−２６４０６
号公報参照）。

この−区細分化技術はひずみ取り焼鈍を施さない積鉄心
向はトランス材料として効果的であるが、ひ１“み取り
焼鈍を施す主として巻鉄心トランス材料においては、レ
ーザー照射によって折角導入された局部微小ひずみが焼
鈍処理により開放されて磁区幅が広くなるため、レーザ
ー照射効果が失われるという欠点がある。

最近、本発明者らは上記の高温処理での特性劣化を伴う
ことのない超低鉄損一方向性珪素鋼板の製造に成功した
（特願昭６０−１３８１号）。すなわちこの製造方法は
仕上焼鈍済みの方向性珪素鋼板表面上の酸化物を除去し
た後あるいはさらに研磨を施して鏡面状態にした後、−
イオンプレーティングよりＴｉ％Ｚｒ％Ｖ、　　Ｎｂ、
　Ｔａ、　　Ｃｒ、　　Ｍｏ、　　ｉｆ％Ｍｎ、　　Ｇ
ｏ。

Ｎｉ、　Ａ２、ＢおよびＳｉの窒化物および／または炭
化物並びにＡ１、Ｎｔ、　Ｃｕ、　ｉｆ　、　Ｓｉおよ
びＺｎの酸化物のうちから選んだ少なくとも１種からな
る極薄張力被膜を形成させることにより、一方向性珪素
鋼板の鉄損低減が可能であることを発見したものである
。

本発明は長尺広幅の被処理板、特に上記の方法に基いて
仕上焼鈍済みの方向性珪素鋼板表面上の酸化物を除去し
た後、あるいはさらに連続ラインを用いて鋼板表面を研
磨により鏡面状態にした後、直ちにイオンプレーティン
グにより上記炭化物、【１ｒ、物および酸化物の極薄張
力被膜を形成させる一連の連続処理設備に関するもので
ある。

従来、鋼板表面上に連続ラインでＺｎ等・を真空蒸着す
る方法は特開昭５７−１５８３７９号公報に開示されて
いる。通常幅広の板状被蒸着物に均一に蒸着するには、
それぞれに対応したるつぼを用いる必要があるが、その
蒸発面を温度分布的に均一にしておかないと、蒸発量の
位置変化を生じ特に板巾方向にわたって均一な蒸着膜が
得られない。また溶解物の茎発に関しては従来蒸気圧の
高いＺｎ、へ２等の融点の低い物質に限られ、融点が高
く、蒸気圧の低いＴｉ等の金属の蒸着に関しては全く開
発されていなかった。特に被処理板が広幅で、比較的速
いラインスピードで連続的にイオンプレーティングをす
る技術は永く研究課題とし残されて来た。

本発明者らは鋼板表面上にＴｉＮ等の極薄張力被膜を形
成させることによる超低鉄損電磁鋼板を連続ラインで製
造するには鋼板表面上に大量のＴｉの蒸気流を発生させ
ることが重要であるとの認識に立つで数多くの研究実験
を重ねた結果、超低鉄損一方向性珪素鋼板を製造するた
めには次の条件を満足することが必要であることを明ら
かにした。

すなわちＴｉＮ等の極薄張力被膜（０，５μ厚）を連続
でイオンプレーティングする際、ラインスピード５０　
ｍ／ｍｉｎで形成させるとすると、被蒸着物幅が２ｍと
すると、蒸着速度が２５μ／ｍｉｎと短時間で大量に付
着する必要がある。

上記の基本事項に基いて種々検討を行フだ結果、従来法
とは異なった方法により張力被膜を形成させることによ
フて超低鉄損一方向性珪素鋼板の連続的大量製造が可能
であることを見出し、本発明を宇ｍしたものである。

〈発明の目的〉 したがって、本発明の目的は上述した従来技術の欠点を
解消し、長尺広幅の被処理物、特に一方向性珪素調板に
均一な蒸着被膜を形成させるための大量蒸気流発生用蒸
発源装置を提供しようとするにある。

〈発明の構成〉 すなわち、本発明は、長尺広幅の被処理板表面に連続的
にイオンプレーティング処理する高真空イオンプレーテ
ィング装置の蒸発源装置において、該被処理板の板幅以
上の長さを存する蒸発材料収容るつぼを備え、このるつ
ぼ中の溶解蒸発材料をるつぼの長さにわたって線状にス
イープするエレクトロン・ビーム発生装置を少なくとも
１個備えることを特徴とする大量蒸気流発生用蒸発源装
置を提供するものである。

以下に本発明を添付図面につき詳細に説明する。

第４図は通常の２７０°偏向電子ビームを利用したイオ
ンプレーティング法の模式図を示す（ジ−カフリート・
シラーとウルリツヒ・）Ｘイジッヒ共著（訳者日本真空
技術株式会社）、真空蒸着、１９８３年５月１日発行、
Ｐ、５０参照）。

第４図において、４０は蒸発材料るつぼ、４１はカソー
ド、４２は加速電極、４３は電子ビーム、４４は冷却手
段、４５は電極４６、巻線４７およびコア４８で構成さ
れる偏向マグネット、４９は蒸気流、５０はＮ２ガス、
５１はサブストレイトである。

この電子ビーム利用によるイオンプレーティング法では
バッチタイプの小型のサブストレイトに蒸着する場合に
は最適であるが、連続ラインによる大量の基若で、しか
も鋼板の板巾方向に均一に蒸着することはできない。・ このため第１図に示すような連続イオンプレーティング
装置が開発されている。このような装置を用いて長尺広
幅の被処理板に板幅方向に均一で、しかも短時間でイオ
ンプレーティングすることができる蒸発源装置を本発明
は提供するものである。

この第１図について簡単に説明すると、１は表面上のＭ
ｇＯを除去した後の方向性珪素鋼仕上焼鈍板のコイル、
２１はシャー、３は酸洗槽、４は洗浄槽、５は第１電解
槽、６は第２電解槽、７は洗浄槽、８は乾燥槽、９はル
ーバー、１０は高真空処理槽、１１．１１’、１１“は
イオンプレーティング前の予備排気槽、１２は高真空排
気、１３はガス導入口、１４．１４’、１４−はイオン
プレーティング後の予備排気槽、１５は蒸発源、１６は
高温下のイオン化電極、１８はイオンプレーティング後
のコイル、１９はイオンボンバードと予備加熱槽、２０
は超音波洗浄および乾燥槽を示す。

第１図の連続的にイオンプレーティングする高真空ノナ
ンブレーティング装置においては鋼板を垂直方向に通過
させ、かつ鋼板の両側に蒸発源を存し、鋼板両面を同時
にイオンプレーティングする方式であっても良い。蒸発
材料の溶解には通常２７０°偏向電子ビームが用いられ
るが、このときに溶解された蒸発物質の蒸気は等友釣に
発散するので鋼板に付着する蒸着原子がきわめて少なく
、１６のイオン化電極を用いて蒸着原子を加速しても蒸
着効率が低い。このためこのような連続イオンプレーテ
ィング装置においてはいかにして蒸発源から大量の蒸着
原子蒸気流を発生させ、通板中の鋼板の板幅方向にわた
って均一にイオンプレーティングするかが重要な課題で
ある。

第２図は第１図の連続イオンプレーティング装置１５の
蒸発源の模式図を示すが、鋼板の板幅方向にこの板幅以
上長い溶解物３１を入れるるつぼ３２と、この溶解物か
ら蒸気流を発生させるため、磁場を利用し−て線状にス
イープするエレクトロンビーム３３を発生する装置３４
を使用することによって鋼板の板幅方向に均一にイオン
プレーティングすることができる。

また通板中の鋼板に大量に蒸着させるためには第３図の
３４ａ、３４ｂ、３４ｃおよび３４ｄに示す上ろに複数
の線状にスイープするエレクトロンビーム発生装置を利
用することによって達成できる。この線状にスイープす
る偏向ビームは２２０〜２８０°に偏向させることによ
って蒸気流を種々に変化させることが可能であるととも
に、大量の蒸気流の発生が可能となる。

このような連続イオンプレーティングラインの中に本発
明になる大量蒸気流発生用蒸発源装置を新たに導入する
ことにより連続的に大量付着によるイオンプレーティン
グ処理を施すことができる。

またこの大量の蒸気流を発生させる蒸発源の装置は低炭
素冷延鋼板、ステンレス鋼板等の一般のセラミックコー
ティングにも利用可能である。

〈実施例〉 本発明の蒸発源装置使用による具体的実施例に基づいて
説明する。

一方向性珪素鋼板（０，２３ｍｍ厚）の仕上焼鈍後のＭ
ｇＯを除去したコイル（板巾１０００ｍｍ、重量７トン
）を用いた。第１図の連続イオンプレーティングライン
を用いてラインスピード３５ｍ／ｍｉｎで鋼板表面に０
．８μｍ厚のＴｉＮ張力被膜を形成させた。このときの
るつぼの溶融物収容部長さ１２００ｍｍ、エレクトロン
ビームの線状のスイープ長さ１２００＋１１１１１，２
６０°と２８０°に偏向して線状にスイープするエレク
トロンビーム発生装置各２個合計４個を第３図と同様の
方法で使用した。

被膜は鋼板長さ方向、幅方向とも均一であり、そのとき
の磁気特性は次のようであった。

１ｎｔｏ　＝１．９２７．　Ｗ、、、５゜＝０．６３ｖ
ｌ／Ｋｇ〈発明の効果〉 本発明は被処理物の幅以上の長さを存する蒸発材料収容
るつぼを備え、このるつぼ中の溶解部をるつぼの長さに
わたフて線状にスイープするエレクトロンビーム発生装
置を少なくとも１個有する長尺Ｊム輛の被処理物にイオ
ンプレーティングする装置を提供するものである。

この装置によれば、広幅処理物であっても、１つの長い
るつぼの複数の線状箇所から蒸気が供給されるから、処
理物の幅全体にわたフて均一に蒸気が供給され、またエ
レクトロンビーム発生装置のビーム偏光角あるいはその
数を調整することにより蒸気の量を自由に調節すること
ができる。

この装置を一方向性珪素鋼板の蒸着に適用すると、より
よい特性の一方向性珪素銅板が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続のイオンプレーティング連続ラインの模式
図である。 第２図および第３図は本発明の大量蒸気源発生用蒸発源
の構成例を示す模式図である。 第４図は通常のイオンプレーティング装置の模式図であ
る。 符号の説明 １．１８−・・コイル、３・−酸洗層、４．７−・・洗
浄層、 ５．６・−電解層、８・−乾燥層、 ９．９’−・・ルーパー、ｉｏ−高真空処理層、１１．
１１’　、１１“、１４．１４’　、１４“・・・予備
排気層、１２−・・高真空排気、 １３−・・ガス導入口、１５・・・蒸発源、１９−イオ
ンボンバードと予備加熱槽、１６・−イオン化電極、１
７・・・ガイドロール、２０−・・超音波洗浄および乾
燥槽、 ２１・−シャー、３１−・・溶解蒸発材料、３２−・・
るつぼ、 ３３−・電子ビーム、３４−・電子ビーム発生装置、４
０・−るつぼ、　　４１−・・カソード、４２−・・加
速電極、４３・−電子ビーム、４４・・・６却装置、４
５・−偏光マグネット、４６−・・電極、４７−・巻線
、４８−・コア、４９−蒸気流、５０−Ｎ　２ガス、 ５１−・サブストレイト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 長尺広幅の被処理板表面に連続的にイオンプレーティン
   グ処理する高真空イオンプレーティング装置の蒸発源装
   置において、該被処理板の板幅以上の長さを有する蒸発
   材料収容るつぼを備え、このるつぼ中の溶解蒸発材料を
   るつぼの長さにわたって線状にスイープするエレクトロ
   ン・ビーム発生装置を少なくとも１個備えることを特徴
   とする大量蒸気流発生用蒸発源装置。