SE458510B - Anordning foer framstaellning av en tunn metallfilm - Google Patents

Description

458 510 (r och framställningen av metallfilmen tillgàr exempelvis så, att det smälta materialet under påverkan av sin egen tyngdkraft samt ett över smältan pálagt gastryck pressas genom den spaltformade munstycksöppningen ut på det rörliga underlaget för avkylning till bildande av metallfilmen som avtages och upprullas på en rulle i anslutning till anordningen. Å Det är vidare känt att vissa smälta metallegeringar vid tillräckligt snabb avkylning (såsom 105-106° amorf (oordnad, icke karaktär, C/s) erhåller en -kristallin) struktur av närmast glasartad och en metallfilm med sådan amorf struktur har en rad väsentliga fördelaktiga egenskaper (t.ex. draghållfasthet) som gör den klart överlägsen en motsvarande mer kristallin metallfilm för användning i sammanhang som kräver särskilt hållfasta material för att motstå de pákänningar som kan förekomma.

De kända anordningarna har flera allvarliga nackdelar.

Bland annat tenderar munstycket efter relativt kort drifttid att täppas till av inkrusteringar som byggs upp på munstycksväggarna och som i särskilt hög grad beror på renheten hos det använda utgàngsmaterialet för smältan, d.v.s. ju mer förorenat utgångs- materialet är desto större är risken att inkrusterande föroreningar följer med i smältan och sätter igen munstycket.

För att undvika driftstörningar orsakade av igensatta mun- stycken kräver de konventionella anordningarna följaktligen att det smälta utgångsmaterialet är så rent som möjligt, men detta medför à andra sidan ökade tillverkningskostnader.

Munstycken är vidare känsliga för formförändringar på grund av värmekorrosion (heat corrosion).

Under förutsättning att lämpliga (rena) utgàngsmaterial användes är det sålunda möjligt att genomföra metoden (planar flow casting) relativt störningsfritt med de här beskrivna kända -: 458 510 anordningarna, men detta gäller bara så länge bredden hos den spaltformade munstycksöppningen icke överstiger det gräns- värde över vilket det i praktiken är mycket svårt och närmast omöjligt att upprätthålla de nödvändiga kritiska betingelser (såsom konstant temperatur, utströmningshastighet etc.) längs hela spaltbredden som krävs för framställning av tunna metallfolier med jämna och enhetliga kvalitetsegenskaper. För framställning av bredare metallfolier krävs enligt den kända tekniken att tillförseln av smältan sker med flera intill varandra arrangerade munstycken (ultiple die system) vars storlek och antal i varje enskilt fall bestäms av den önskade bredden hos den framställda metallfolien, men detta innebär naturligtvis samtidigt att risken för inkrustering och tilltäppning i motsvarande grad ökar.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att tillföra teknikens ståndpunkt en förbättrad anordning av det inledningsvis beskrivna slaget för framställning av en tunn metallfilm från smält metall eller metallegering.

Ett annat ändamål är att åstadkomma en dylik anordning som har större driftsäkerhet än de kända munstycksförsedda anordningarna.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en anordning med vilken det är möjligt att framställa tunna metallfilmer från smält metall eller metallegering utan begränsning vad gäller val av utgångsmaterial för den smälta metallen eller metallegeringen. Ännu ett ytterligare ändamål är att åstadkomma en anordning för framställning av tunna, amorfa metallfilmer med homogena och enhetliga kvalitetsegenskaper samt bredder efter önskemål. J I enlighet med föreliggande uppfinning uppnås dessa ändamål genom att en anordning av det tidigare nämnda slaget givits 4sߧs1o kännetecknet att det nämnda medlet för att påföra det smälta materialet på underlaget innefattar en tätt intill underlaget anordnad roterbar vals, vilken är avsedd att vara delvis nedsänkt i ett bad av det smälta materialet för att möjliggöra överföring av detta material från badet till underlaget.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritningar på vilka figur l är en schematisk sidovy av en praktisk föredragen utföringsform av en anordning i enlighet med föreliggande uppfinning, figur 2 är en motsvarande schematisk vy av anordningen sedd framifrån, och figur 3 i något förstorad skala belyser ett detalj- förlopp vid användning av anordningen i figur 1 och 2.

Den visade anordningen (allmänt beteoknad l i figur l och 2) enligt uppfinningen uppbäres med hjälp av ett stativ 2 på fast underlag 3 i anslutning till ett öppet kar 4 innehållande ett uppvärmt bad 5 av smält utgàngsmaterial, t.ex. järnlegering, för framställning av en tunn metallfilm 6.

Ovanpå stativet 2 är anordnad en vagn 7 som är förflyttbar längs horisontella stativdelar eller skenor Za ovanför karet 4 och som uppbär en av nedhängande förbundna plattor Ba bestående hàllaranordning 8 för den egentliga anordningen l enligt uppfinningen. Plattorna Ba är företrädesvis höj- och sänkbart monterade vid vagnen 7 med hjälp av en lämplig lyftanordning 9 för att möjliggöra en korrekt inställning av anordningens 1 höjdläge relativt badet 5 i karet 4 under den förflyttbara vagnen 7.

Såsom framgår av figur l och 2 innefattar anordningen 1 ett drivet ändlöst band 10 som löper slirfritt i en vertikal slinga runt roterbara valsar ll och 12 av vilka den övre valsen ll är 458 510 monterad på en av plattorna 8a roterbart uppburen horisontell axel 13 vilken är anordnad att drivas med hjälp av en lämplig drivanordning 14, t.ex. elektrisk motor, för rotation av valsen ll. Den undre valsen 12 är roterbart lagrad vid en horisontell axel 15 som uppbäres med hjälp av en kring_axeln 13 svängbart monterad arm 16 för att möjliggöra en utsvängning av valsen 12 och bandet 10 till det med streckade linjer vid 12' i figur 2 antydda inaktiva läget, såsom kommer att förklaras längre fram.

Armen 16 uppbär vidare en tryckluftkolv 17 som är anordnad att påverka vid axeln 15 svängbart monterade armar 18 vilka upptill uppbär en mot bandet 10 anpressad roterbar bandspännarvals 19.

Stativplattorna 8a uppbär nedtill centralt under den övre valsen ll en ytterligare tätt intill bandet 10 roterbar vals 20 som är monterad på en i plattorna 8a roterbart lagrad horisontell axel 21 vilken är anordnad att drivas med hjälp av en lämplig drivanordning 22, t.ex. elektrisk motor. Valsen 20 är avsedd att vara delvis nedsänkt i det uppvärmda badet 5 under anordningens drift för upptagning och överföring av det smälta utgångsmaterialet från badet 5 till det förbipasserande bandet 10 som vid valsens 12 insvängda arbetsläge (som visas i figur 2) passerar valsens 20 materialbärande yta på tillräckligt kort, inställbart avstånd för att möjliggöra en sådan överföring av det smälta materialet, såsom framgår av figur 3.

Såsom påpekats tidigare är det viktigt att badet 5 hålles vid konstant, tillräckligt hög temperatur för att hålla smältan flytande, och enligt uppfinningen àstadkommes detta med hjälp av vid karet 4 anordnade uppvärmningsorgan, t.ex. gaseldning där rökgaserna”ledes i för ändamålet utformade gångar 23 i karets bottenvägg 4a, vilka kontinuerligt tillför smältan erfoderlig värmemängd för att hålla denna vid önskad temperatur. 458 510 Karet 4 är, såsom framgår av figur 2, upptill delvis täckt av eldfasta block 4b och 4c av vilka det ena 4c är något lutande i området för bandet 10 och begränsas på båda sidor om detta av vertikala väggar av samma material samt sa_inrättat att det i samverkan med bandet 10, valsen 20, badet S och karet 4 bildar en väsentligen helt sluten kammare 24. Längden av det delvis lutande blocket 4o är företrädesvis avpassat så, att blockets övre ände slutar på mycket kort avstånd från det förbipasserande bandet 10 till bildande av en mycket trång, spaltformad öppning 25 in i kammaren 24 mellan bandet 10 och den övre änden hos blocket 4c. För att minimera risken för det för fackmannen kända fenomenet med s.k. air pockets mellan bandet 10 och det upptagna smälta materialet vid passagen mellan valsarna 12 och 20 är det viktigt att det medförda luftskiktet närmast intill det rörliga bandet 10 har så làg densitet som möjligt, och i enlighet med välbekanta termodynamiska samband är det bland annat känt att densiteten av ett dylikt gränsskikt är temperaturberoende och närmare bestämt så, att den avtar med stigande temperatur. En viss uppvärmning av luftskiktet sker visserligen i och med passagen genom den frán badet 5 uppvärmda kammaren 24, men i enlighet med uppfinningen kan denna ytterligare förbättras genom inrättandet av ett utströmningsorgan 26, t.ex. en på blockets 4c utsida anordnad fläkt 26 med sugsidan i förbindelse med den spaltformade öppningen 25, som tilltvingar den uppvärmda gasen från kammaren 24 en utströmning genom öppningen 25 i nära kontakt med det motströms förbipasserande bandet 10. I den mån det är önskvärt kan gastemperaturen i kammaren 24 ytterligare höjas med hjälp av exempelvis en reducerande gasflamma (vid 27) med làgan riktad in i kammaren 24 genom en i karets 4 ena sidovägg 4d utformad inblåsningskanal 28, varigenom densiteten hos gasskiktet ytterligare kan sänkas. 458 510 Såsom påpekats redan tidigare förutsätter framställningen av tunna metallfilmer med amorf struktur att kylningen av det smälta materialet på det rörliga bandet 10 sker mycket snabbt, dvs med en kylhastighet av storleksordningen 104-106 OC/s, och en viktig förutsättning för att en så snabb kylning skall vara möjlig är att kontakten (ur värme- överföringssynpunkt) mellan det smälta materialet och det kylda bandet 10 är tillräckligt god. Detta innebär att bandets yta måste vara ren och allra helst slät, och i enlighet med uppfinningen uppvisar därför anordningen 1 ett antal längs bandet anordnade rengöringsorgan innefattande en reducerande gaslàga (vid 29) för att minimera oxidbildning pà bandets yta, en roterande stálborste 30 samt en polerborste 31 i direkt anslutning till den övre kylda valsen ll. _ valsen ll är företrädesvis försedd med ett inre strömnings- system (ej visat) i förbindelse med en lämplig yttre källa för kylvätska som ledes genom detta system för kylning av valsen 11 och därmed det förbipasserande bandet 10. Eftersom bandet 10 är avsett att drivas med mycket hög hastighet, såsom 10-S0, t.ex. 30 m/s, har valsen ll företrädesvis en mycket stor diameter för att tillskapa bandet 10 en tillräckligt lång uppehàllstid i kontakt med den kylda valsens ll yta för att säkerställa den nödvändiga kylningen av bandet.

När anordningen 1 skall användas för framställning av en tunn, amorf metallfilm med en tjocklek av 5-50, t.ex. 10 micron, arbetar den pà det sätt som nu kommer att beskrivas med särskild hänvisning till figur 3. Vagnen 7 förflyttas så, att plattorna 8a (med valsen 12 i det utsvängda läget vid l2') inställes rakt ovanför karet 4 och nedsänkes till visat läge, varefter bandet 10 och valsen 20 startas. Bandet 10 antas i det här exemplet drivas med en hastighet av 30 m/s, och vidare antas valsen 20 458 510 drivas med en periferihastighet motsvarande 3 m/s. Den roterande i det uppvärmda badet Nedsänkningsdjupet är lämpligen cirka 20-35% av valsens 20 diameter. uppta ett vidhäftande skikt av smält önskad konstant skikttjocklek (t.ex. temperaturförhàllanden inställt sig, valsen 20 befinner sig nu delvis nedsänkt 5 av det smälta materialet.

Valsen 20 kommer härvid att material, och när en viss 200 micron) samt stabila insvänges valsen 12 så att den befinner sig huvudsakligen rakt ovanför eller med en vinkel (d) något snett till vänster om valsen 20 och så att avståndet mellan det förbipasserande bandet 10 och valsens 20 yta uppgår till cirka 100 micron.

Bandet 10 kommer härigenom att passera mellan valsarna 12 och 20 delvis nedsänkt i det upphämtade vidhäftande skiktet av smält material på valsens 20 yta, varigenom en överföring av detta till bandet 10 sker. Tjockleken av det så överförda smälta materialet till bandet 10 bestäms bl.a. av hastighetsrelationen mellan bandet 10 och valsen 20, och i det här valda exemplet uppgàr denna sålunda till 10 micron. Resten av det smälta materialet på valsens 20 yta följer med valsen 20 tillbaka ner i badet 5. Det överförda smälta materialskiktet kyles på bandet 10, som kylts genom passagen runt den kylda valsen ll, med en kylhastighet av wlO5-106 °C/s, varigenom detta skikt snabbt stelnar till bildande av den amorfa metallfilmen. Metallfilmen avmatas därefter med hjälp av en intill bandet 10 anordnad avmataranordning 31 innefattande en roterande avmatarvals 31a i samverkan med ett avstyrningsorgani 3lb och upplindas pà en icke visad upplindningsvals. Efter passagen förbi avmataranordningen 31 fortsätter bandet 10 för rengöring och kylning runt valsen ll och vidare tillbaka till valsarna 12-och 20 via den trånga öppningen 25 in i kammaren 24 för ny upptagning av smält material från valsens 20 yta.

Claims (6)

.ß- Lfl OO Lfl .A CD PATENTKRAV
1. l. Anordning för framställning av en tunn metallfilm (6) från smält material, vilken anordning innefattar ett rörligt, kylt underlag samt en intill underlaget roterbar vals (20) vilken är avsedd att vara delvis nedsänkt i ett bad (5) av det smälta materialet för upptagning och överföring av smält material till underlaget, k ä n n e t e c k n a d a v, att underlaget utgöres av ett i vertikalplanet runt roterbara valsar (ll) och (12) slirfritt drivet, ändlöst band (10), att den undre av dessa valsar (12) är lokaliserad på kort, inställbart avstånd från den i badet (5) nedsänkta valsen (20), att omrâdet ovanför badet (5) i direkt anslutning till nypet mellan den undre valsen (12) och den nedsänkta valsen (20) befinner sig inom en väsentligen helt sluten kammare (24), och att kammaren (24) har en trång, spalt- formad öppning (25) genom vilken bandet (10) är anordnat att passera för motströmskontakt med från kammaren (24) utströmmande, varma gaser.
2. 2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v, att valsarna (ll) och (12) uppbäres av en ovanför badet (5) höj- och sänkbar hållar- anordning (8).
3. 3. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v, att den undre valsen (12) är utsvängbar för att möjliggöra en frikoppling av bandet (10) från den nedsänkta valsen (20).
4. 4. Anordning enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k n a d a v, att ett utströmningsorgan (26) är anordnat i omedelbar anslutning till den spaltformade öppningen (25) för utsugning av de varma gaserna från kammaren (24). 458 510 10
5. 5. Anordning enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d a v, att badet (5) är inrättat i ett kar (4) vars ena sidovägg (4d) uppvisar en genomgående kanal (28) i förbindelse med en yttre reducerande gasflamma (27) med làgan riktad in i kanalen (28) för inblàsning av het gas i kammaren (24).
6. 6. Anordning enligt något av kraven 2-5, k ä n n e t e c k n a d a v, att hållaranordningen (8) uppbäres av ett med hjälp av en förflyttbar vagn (7) rörligt stativ (2). . Anordning enligt krav 6, 7 k ä n n e t e c k n a d a v, att vagnen (7) är rullbart lagrad vid horisontella stativdelar eller skenor (2a) ovanför karet 4.