WO2022156921A1 - Verfahren zur kontinuierlichen beschichtung eines bands und beschichtungsanlage - Google Patents

Verfahren zur kontinuierlichen beschichtung eines bands und beschichtungsanlage Download PDF

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WO2022156921A1
WO2022156921A1 PCT/EP2021/074879 EP2021074879W WO2022156921A1 WO 2022156921 A1 WO2022156921 A1 WO 2022156921A1 EP 2021074879 W EP2021074879 W EP 2021074879W WO 2022156921 A1 WO2022156921 A1 WO 2022156921A1
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strip
gas flow
nozzle outlet
coating
gas
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PCT/EP2021/074879
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Janine-Christina SCHAUER-PASS
Michael Strack
Christian Schwerdt
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/562—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks for coating elongated substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2301/00—Handling processes for sheets or webs
    • B65H2301/50—Auxiliary process performed during handling process
    • B65H2301/51—Modifying a characteristic of handled material
    • B65H2301/511—Processing surface of handled material upon transport or guiding thereof, e.g. cleaning
    • B65H2301/5114—Processing surface of handled material upon transport or guiding thereof, e.g. cleaning coating
    • B65H2301/51145—Processing surface of handled material upon transport or guiding thereof, e.g. cleaning coating by vapour deposition

Definitions

  • the invention relates to a method for the continuous coating of a strip.
  • the invention also relates to a coating installation for coating a strip.
  • gas phase deposition Methods based on the principle of so-called gas phase deposition are known for the coating of strip, in particular metallic strip, such as a steel strip. These are based on the principle of coating the strip by depositing material from the gas phase.
  • the material is first provided as the starting material. Constituents from the starting material are brought into the gas phase.
  • the components of the material present in the gas phase, in particular atoms and/or ions, are deposited on the strip to be coated and thereby form a coating.
  • An advantage of gas phase deposition is that coatings can be produced with good economic efficiency, the properties of which can be influenced to a large extent and in a wide range of properties.
  • Another advantage is that vapor deposition can be used to produce coatings on many different materials.
  • gas phase deposition is suitable, for example, for the production of coatings with a high-melting material or of coatings with material present in the metastable phase or in metastable phases.
  • the present invention relates to apparatus for vapor deposition of material wherein the vaporized material is directed through a nozzle exit out to the site to be coated.
  • a variant of physical vapor deposition developed in the recent past is known to the person skilled in the art under the name Jet Vapor Deposition, abbreviated: JVD.
  • jet vapor deposition system is understood by the person skilled in the art to mean a system in which the coating material is brought into the gas phase thermally, for example in a crucible, and then - typically as a gas flow exclusively from the material brought into the gas phase - in some forms but also in a gas stream together with a carrier gas stream, preferably of inert gas - is transported to the substrate, preferably at a gas flow rate above the speed of sound, particularly preferably above 500 m/s.
  • the surface to be coated is usually located in an atmosphere which has a negative pressure compared to the atmosphere prevailing in the crucible.
  • the surface to be coated is, for example, in a technical vacuum with preferably less than 100 mbar pressure, for example between 10 ( ⁇ 3 ) mbar and 20 mbar, which in large-scale implementation is a good compromise between good properties of the coating and the effort involved is to be operated to create and maintain the vacuum.
  • JVD The advantages of the JVD process are particularly evident in the large-area coating of strip, especially of metallic strip such as steel strip.
  • An advantage of JVD is that due to the comparatively high pressure with which the material present in the gas phase is directed to the surface to be vaporized, and thus in general associated high coating rate a coating is possible with good economy.
  • WO 2016/42079 A1 discloses a device with which another variant of physical vapor deposition is implemented, with which the present invention can also be implemented.
  • a starting material is brought into the gas phase and then conveyed to a surface to be steamed.
  • the material used to form the respective coating is, for example, in the form of a wire or strip.
  • the starting material is brought into the area of influence of an electric arc, with preferably two wires or two strips of the starting material being present, one of which is connected as a cathode and one as an anode with an electrical DC voltage source and a voltage sufficient to form an arc is set with the DC voltage source .
  • the material melted and/or vaporized by the energy of the arc flows by means of a gas flow from a gas or a gas mixture into the interior of a temperature that is at least the vaporization temperature of the at least one material used for the coating or of the material with the highest in each case Evaporation temperature corresponds to heated chamber, called the crucible, through an inlet.
  • the material(s) in the crucible vaporize(s) completely and exit(s) through an opening in the crucible.
  • the vaporized material(s) strikes the surface to be coated of the component of the strip-shaped material or workpiece to form the respective coating.
  • Both the JVD described above and the method described in WO 2016/042079 Al are two representatives of a gas phase deposition in which the starting material within the device for gas phase deposition in the Is brought to the gas phase and then, for example with a carrier gas, passes through a nozzle outlet to the surface to be coated.
  • the object of the present invention is to ensure improved guidance of a strip during coating.
  • the object is achieved with a method having the features of claim 1 and with a coating system having the features of claim 15 .
  • the purpose of the method is to ensure continuous coating of a strip, in particular a metallic strip such as a steel strip, with a material that is present in the gas phase.
  • the strip is passed through a vacuum chamber.
  • the strip with the strip surface to be coated is guided past a nozzle outlet of a device for gas phase deposition, so that the nozzle outlet is directed toward the strip surface to be coated.
  • a belt transport device is used for guiding the belt, for example a transport roller in cooperation with support rollers.
  • the device for gas phase deposition is, for example, a jet vapor deposition device, for example of the type mentioned at the outset.
  • Another preferred device for gas phase deposition is a device in which an arc melting and/or vaporization of starting material takes place, the particles obtained are conveyed with a carrier gas into an injector tube and through this into a heated crucible designed, for example, as a cyclone and in this vaporizing with subsequent transport of the gas stream of carrier gas and vaporized material out of the crucible.
  • the coating is carried out with material brought into the gas phase.
  • the starting material is brought into the gas phase within the device for vapor phase deposition, for example in an evaporation section, which preferably has or is designed as a crucible such as the type mentioned above, optionally optionally with upstream arc evaporation for preparing starting material for evaporation in the crucible suitable particles.
  • the vaporized material is transported within the vaporization section to and from a nozzle exit of the vapor deposition apparatus. As already mentioned, the nozzle outlet is oriented towards the surface of the strip, so that the material brought into the gas phase reaches the surface of the strip and forms a coating of the material there by condensation.
  • gas phase and vaporization are used as they are customarily used in the field of gas phase deposition.
  • the concept of the gas phase includes a small proportion by weight, for example up to 30% by weight. -%, preferably not more than 10 wt. -% , of the material present in the gas phase is not in the gas phase in the physical sense but instead as a vapor , is present as an aerosol and/or as a cluster.
  • vaporization includes the fact that, depending on the material used and the technology used, the transition of the particles into the gas phase takes place at least in part by means of mechanisms other than vaporization in the strictly physical sense, for example by sublimation.
  • evaporation thus includes in the context of the language used in the field of gas phase deposition and thus also in the context of the present description, in addition to evaporation in the strictly physical sense, i.e. a transition "liquid -> gas phase", also other mechanisms, such as sublimation in particular .
  • the carrier gas flows through the device for vapor deposition and forms a gas stream together with the vaporized material.
  • the carrier gas is introduced into the device for vapor phase deposition and, due to the pressure difference between the feed line and device for vapor phase deposition of the material and/or the device for vapor phase deposition of the material and the ambient atmosphere in the vacuum chamber, drives towards the belt surface and carries the material brought into the vapor phase with it .
  • the carrier gas is preferably a non-reactive gas, for example argon. However, it is not excluded that reactive gases are also used or added, for example oxygen and/or nitrogen.
  • Devices for gas phase deposition of the materials present in the gas phase are therefore preferably used, in which the transport of the material present in the gas phase is supported by a carrier gas.
  • the gas flow more precisely: the volume flow of the gas flow, adjusted such that a force acting on the belt from the gas flow on the one hand and a counteracting force acting on the belt interact in a desirable manner, namely in such a way that the surface to be coated moves past the nozzle outlet within predetermined tolerances at a constant distance from the nozzle outlet, which is predetermined, selected or empirically determined as the target distance by the person responsible for the coating .
  • the gas flow i.e. the volume flow of the gas flow
  • the gas flow is the volume of the gas flowing per time, i.e. the volume per time of the material brought into the gas phase plus the volume per time of the carrier gas referred to as carrier gas flow, if such is used.
  • a target distance is specified, from which the strip moves past the nozzle outlet by a maximum of a first tolerance deviation in the surface normal of the surface to be coated pointing away from the nozzle outlet and/or by a normal antiparallel to this normal towards the nozzle outlet pointing second tolerance deviation deviates.
  • Which tolerance deviation is considered acceptable is to be determined by the person skilled in the art involved in the implementation of the invention; this determination is to be made dependent in particular on the specific operational circumstances and, as an expert interpretation task, is not part of the invention described.
  • a distance corridor is defined in front of the nozzle exit, from which the strip should not emerge in a normal of the surfaces of the strip during the coating procedure.
  • a gas flow is adjusted in such a way that the opposing force counteracting the force of the band is balanced or partially balanced or overbalanced such that the band remains within this corridor.
  • the counterforce consists of a force component caused by gravity acting on the belt and a Force component induced by guiding the ligament. The force component brought about by gravity is zero in the exceptional case that the belt is transported vertically to the earth's surface, and in all other cases it is dependent on gravity and the mass and angle between the belt surface and the earth's surface.
  • the strength and orientation of the force component brought about by guiding the belt depends in particular on the belt tensile force, and depending on the design of the transport device, the force component brought about by guiding the belt can have a component pointing perpendicularly away from the earth's surface or a component pointing perpendicularly to the earth's surface.
  • the exact composition of the opposing forces is of secondary importance for the implementation of the development; it is essential that forces act on the strip, which usually have a force component directed towards the earth's surface.
  • the device for gas phase deposition is preferably arranged between the strip and the earth's surface, so that the gas flow exerts a force with a force component oriented against gravity on the strip surface to be coated, which is oriented towards the earth's surface.
  • Essential to the invention is the finding that with the adjustment of the gas flow, more precisely: with the adjustment of the gas volume of material brought into the gas phase and - if available - carrier gas per time, a force can be exerted on the surface of the strip, with which the distance of the strip can be influenced by the nozzle exit, to a sufficient extent to counteract deviations from the target distance beyond the specified tolerance that occur in the tape transport situation.
  • the setting of the gas flow is thus essential for setting the distance of the strip from the nozzle outlet.
  • the invention thus makes use of the fact that the gas flow is sufficient to influence the distance of the strip from the nozzle outlet.
  • the invention makes use of the fact that significant carrier gas flows can be used with a comparatively significant volume flow and, as a result, a property of the devices for gas-phase deposition of material, which is based on the transport of processed starting material with a Carrier gas based.
  • the gas stream consists essentially, ie preferably more than 80, particularly preferably more than 90 percent of the volume/time of the carrier gas flow.
  • the distance of the strip surface from the nozzle exit is adjusted by adjusting the carrier gas flow and the coating rate is adjusted by adjusting the feedstock supply, the distance between the strip surface and the nozzle outlet and the setting of the coating rate can and do take place independently of one another with the accuracy relevant for practical application.
  • the inventors have surprisingly found that with a device for gas phase deposition of the type used according to the invention, it is possible, even with comparatively heavy strip such as steel strip, to bring about a sufficiently high counterforce exclusively with the gas flow formed from material present in the gas phase, preferably additionally carrier gas. in order to bring about a distance between the surface to be coated and the nozzle outlet that is defined within predetermined tolerances.
  • the inventors were able to prove the hitherto unknown fact through targeted experiments and make targeted use of it, that in a given system constellation, through targeted adjustment of the carrier gas flow - more precisely: the carrier gas flow, i.e.: the volume per time of carrier gas - the distance between the Bands can be influenced by the nozzle outlet in such a way that the distance corresponds to the desired distance or does not deviate from it by more than a predetermined tolerance.
  • gas flow is set exactly once and then maintained at the setting once made.
  • the target distance is set between 0.1 millimeters and 50 millimeters, preferably between 0.1 millimeters and 30 millimeters, particularly preferably between 0.2 millimeters and 30 millimeters.
  • a second device for gas phase deposition of material is arranged on the side of the strip surface which is opposite the strip surface to be coated, which device has a second nozzle outlet which is directed towards the second strip surface, in addition to the strip surface to be coated as well to coat the second strip surface.
  • a second gas stream emerges from the second nozzle outlet in such a way that both strip surfaces, namely the strip surface to be coated and the second strip surface to be coated, are coated simultaneously, with the gas stream and the second gas stream exerting forces with force components oriented antiparallel to one another on the strip.
  • the second gas flow is to be understood, analogously to the first gas stream, preferably as a carrier gas with material transported by the carrier gas and brought into the gas phase.
  • the force acting from the first gas stream on the first strip surface and the force acting from the second gas stream on the second strip surface to be coated are dimensioned in such a way that the distance between the strip and the second strip surface corresponds, within specified tolerances, to a second target distance at which the strip moves past the second nozzle exit.
  • the nozzle exit and the second nozzle exit are positioned frontally opposite each other, the strip being guided between the nozzle exit and the second nozzle exit.
  • the outlet openings ie the nozzle outlet and the second nozzle outlet, face each other and are only separated by the strip. Due to the fact that the two nozzle outlets are positioned frontally to one another, the force components of the gas flow and of the second gas flow, which act antiparallel to one another, would cancel each other out if they were of the same size.
  • the nozzle outlet and the second nozzle outlet are each arranged on a different side of the strip, as in the first alternative, so that the strip lies between them; they are also offset from one another in the tape transport direction, so that the tape covers an S-shaped transport path.
  • a particular advantage of this form of execution is that the gas flow and the second gas flow can be set with greater independence from one another. This enables a more flexible process management, in particular, when the first surface to be coated and the second surface to be coated are to be coated differently, for example with different coating materials and/or different coating thicknesses.
  • a small distance being, for example, a maximum distance of 10 cm, preferably a maximum of 5 cm, particularly preferably a maximum of 1 cm.
  • the order of the above steps is the one mentioned, ie according to the alphabetical order of the index letters.
  • the gas stream and the second gas stream can preferably be adjusted independently of one another, which is a great advantage of such a configuration.
  • the gas flow and the second gas flow can be adjusted as a function of one another.
  • this is disadvantageous in that flexibility is reduced, the control of the gas flow and the second gas flow is simpler and the tape guidance is more stable.
  • the following sequence of steps is preferably selected for starting the coating process:
  • a small distance being, for example, a maximum distance of 10 cm, preferably a maximum of 5 cm, particularly preferably a maximum of 1 cm.
  • the gas flow is preferably set using an empirically determined relationship between the distance d and the gas flow V in . Because it is self-explanatory that such a connection always exists in a given system and can only be determined by a person skilled in the art with a systematic change of a few parameters, for example with otherwise constant system parameters only the change in the gas flow and the measurement of the distance.
  • the gas flow can be set directly during operation of the system, for example by the system control.
  • a o area of the nozzle outlet
  • e distance from the center of the nozzle outlet to the next support roller
  • p mean density of the gas stream
  • F o strip tension
  • connection or a variable derived from it can be used, for example, by a control device of the coating system used, in order to calculate how the gas flow can be changed in order to bring about the distance of the surface to be coated from the nozzle exit to the target distance.
  • the formula mentioned links geometric parameters of the arrangement used for coating the strip, namely A o , e and U, with the strip tensile force and the gas flow at a given mean density of the gas flow. It is therefore possible to adjust the distance between the nozzle outlet and the surface to be coated by changing the gas flow.
  • a control device is preferably used for this adjustment, which is coupled to a carrier gas flow control device designed, for example, as a valve, so that the gas flow composed of material present in the gas phase and the carrier gas flow is adjusted by changing the carrier gas flow.
  • the ligament tension in addition to the gas flow and to adjust the volumetric flow and the ligament tension in a way that is adapted to one another.
  • the distance is preferably set exclusively by setting the volume flow. Fluctuations in the strip tension are also technically impossible or difficult to avoid in actual strip travel, with the above-mentioned observed self-regulation of the strip-nozzle distance unfolding its advantages.
  • the distance is set exclusively on the basis of this relationship.
  • a distance sensor can be arranged on the vacuum chamber, for example an optical distance sensor known to those skilled in the art, for detecting the distance between the nozzle outlet and the strip surface to be coated, so that the gas flow can be adjusted alternatively or additionally on the basis of the detected distance.
  • the strip is guided through a heated channel. This is expediently done in such a way that at least the currently coated surface area or the currently coated surface areas and the nozzle outlet or nozzle outlets are positioned within the heated channel.
  • Guiding in a heated channel takes advantage of the special effects and advantages of the method according to the invention and its developments, because it is possible—if at all—only with comparatively great effort to attach support rollers within the heated channels. Because the distance of the surface to be coated from the nozzle outlet or nozzle outlets is guaranteed to be constant within the specified tolerances and gas flow or gas flows are used for this purpose, a smaller number of support rollers is required or also possible for guiding the strip through the vacuum chamber To allow larger distances between the support rollers, without a safe guidance of the strip in the desired distance corridor to the nozzle outlet is endangered.
  • the strip is guided without supporting rollers within the heated channel, which is implemented in such a way that, viewed in the direction of strip travel, a last supporting roller guiding the strip is arranged in front of the channel entrance outside the channel and the next one, i.e. the first the belt-guiding support roller, is arranged behind the channel exit.
  • a heated channel is present, with the coating taking place within the heated channel and a supporting roller being arranged in front of the heated channel and a supporting roller being arranged behind the heated channel, with the last one being arranged in front of the heated channel Zth channel arranged support roller and the first support roller arranged after the heated channel none further support roller, in particular no support roller within the heated channel, is arranged.
  • Such a construction is suitable for a coating with good properties only because maintaining the spacing of the strip within a certain corridor is only possible due to the special measure that the force acting on the strip from the gas flow in cooperation with the force due to gravity and /or the counteracting force acting on the guiding causes the strip to be spaced at the position to be coated within the specified tolerances around the target spacing.
  • the specified tolerance is preferably +/-10%, particularly preferably +/-5 percent of the target distance. According to empirical findings, the latter can be guaranteed with typical strip tension fluctuations of up to 15 percent on a factory scale, so that comparatively small specified tolerances can be achieved. In other words: If, as in the tests carried out, it is possible to control the fluctuations in the belt tensile forces to such an extent that they are 15 percent or less around an average value, the belt is guided within the target distance or with a maximum deviation of +/- 5 percent possible from the target distance by using the method according to the invention or one of its developments, the self-regulating spacing is achieved. In such a case, the setpoint distance is only set in a targeted manner in a first step, for example using the measures described above, and after that a further setting or readjustment is no longer necessary due to the prevailing self-regulation.
  • a major advantage of gas phase deposition of one of the types mentioned at the outset, in particular JVD gas phase deposition, is that coatings with very good properties can still be obtained even at comparatively high pressures of more than 20 mbar.
  • the evaporation section has a pre-evaporation section and a post-evaporation section, preferably designed as a crucible, with the pre-evaporation section having a spray head for preparing the coating material present as starting material and an injector tube.
  • the injector tube is designed to direct the coating material processed in the spray head to the post-evaporation section and to bring the processed coating material into the post-evaporation section in order to convert it there into the gas phase.
  • the spray head is preferably a wire spray gun for the arc melting and/or arc evaporation of starting material introduced into the wire spray gun.
  • the method provides, in a preferred embodiment, that the coating rate is adjusted by a feed rate of starting material being fed into the spray head.
  • the post-evaporation section is preferably followed by a nozzle section which is coupled thereto and has the nozzle outlet and ends with it.
  • Another idea of the invention relates to a coating installation for coating a strip.
  • the coating system features:
  • This serves the purpose of coating surface of the belt passed through the vacuum chamber continuously with material that hits the surface and condenses there.
  • a gas inlet is arranged on the evaporation section for admitting a carrier gas, the carrier gas forming a gas flow together with the material brought into the gas phase, with which the material brought into the gas phase within the device for gas phase deposition to the nozzle outlet and out of it is conducted so that the material present in the gas phase reaches the strip surface to form the coating of the material by condensing there on the strip surface.
  • the device for gas phase deposition of the material is, for example, a jet vapor deposition system.
  • the evaporation section preferably has a crucible or is designed as a crucible, with the crucible preferably being a cyclone.
  • the evaporation section includes a pre-evaporation section with in particular a spray head including a carrier gas flow feed to the spray head and an injector tube from the spray head to the crucible designed as a post-evaporation section.
  • the starting material is fed to the extrusion head, preferably in the form of wire or strip.
  • the starting material is processed in the spray head, which means that components of the starting material are vaporized and/or separated from the starting material as particles present in the liquid phase, preferably by means of arc evaporation between the starting material connected as a cathode and the starting material connected as an anode.
  • the processed starting material is not completely in the gas phase, but consists of a mixture, in particular of gas phase and liquid or partially liquid Particles that are suitable for being guided through the crucible in order to be post-evaporated there, that is to say: to go completely or largely completely into the gas phase as a result of the heating taking place there.
  • the pre-evaporation section comprises in particular a spray head for preparing the coating material present as the starting material and an injector tube.
  • the injector tube is coupled to the crucible and designed to direct the coating material processed in the spray head to the crucible.
  • the prepared coating material enters the crucible. Constituents of the coating material that are not yet in the gas phase vaporize within the crucible, which for this purpose is heated to a temperature that is above the vaporization temperature of the starting material.
  • the temperature to which the crucible is heated in order to vaporize the material to be brought into the gas phase depends on the coating material, it usually has to be higher than the vaporization temperature of the processed starting material.
  • the crucible is preferably designed as a cyclone, since a cyclone shape is a space-saving design that allows the gas flow to be guided efficiently through the crucible.
  • Another advantage of a crucible designed in the form of a cyclone is its high reliability in the almost complete evaporation of the material flowing through, which ensures a high quality of the deposited coating.
  • a carrier gas flow adjustment device is preferably arranged at the gas inlet in order to adjust the carrier gas component of the gas flow.
  • the carrier gas flow control device can have, for example, a valve that can be adjusted by means of a control device.
  • the control device is particularly preferred set up to adjust the gas flow in order to carry out a method according to the invention or one of its developments.
  • the setting preferably takes place on the basis of an empirically determined relationship between the desired distance d and the gas flow V in , with the gas flow V in preferably being the only variable to be set when the desired distance d is selected.
  • the setting is preferably made using the following formula, with the gas flow V in preferably being the only variable to be set when the desired distance d is selected:
  • a o area of the nozzle exit
  • e distance center of the nozzle exit-next support roller
  • p average density of the gas stream
  • the target distance is the distance that the strip should have from the nozzle exit.
  • the gas flow is made up of the carrier gas flow and the material flow, the material flow being the volume per time of the material brought into the gas phase.
  • the nozzle outlet and the section of the strip which is acted upon by the material present in the gas phase from the nozzle outlet are arranged in a heated channel through which the strip is guided. This ensures that—as already described above—coating takes place exclusively within the heated channel.
  • the method according to the invention or the developments using the above coating system for coating a strip or one of its developments are particularly preferred carried out .
  • the explained advantages of the method according to the invention and its developments go hand in hand with the coating system for coating a strip and its developments in an analogous manner.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a coating system 1 according to the invention for coating a strip 2 .
  • the coating system 1 has a vacuum chamber 3 through which the strip 2 to be coated is guided.
  • a device for gas phase deposition 4 is arranged on the vacuum chamber 3 .
  • the device for gas phase deposition 4 of the material has a so-called wire syringe 4', which is an arrangement in which the starting material is introduced as wire 4'' and as wire 4''', with one of the wires is connected as a cathode and one as an anode to form an arc.
  • the arc causes a partial melting and/or vaporization of the starting material.
  • the separated particles are introduced with a carrier gas via an injector pipe 4''''' into a heated crucible 5 designed as a cyclone, in which the particles change into the gas phase.
  • the wire syringe, the injector tube and the crucible form the evaporation section in their entirety.
  • the material present in the gas phase passes through a downstream nozzle section 6 to that which is arranged inside the vacuum chamber 3 Nozzle outlet 7 .
  • the nozzle outlet 7 is oriented within the vacuum chamber in such a way that material present in the gas phase emerging from the nozzle outlet 7 moves towards the surface 2 ′ of the strip 2 to be coated.
  • a plane normal of the nozzle exit surface and a plane normal of the position of the strip to be coated are oriented parallel to one another.
  • the tape is transported, inter alia, by means of support rollers 8, 9, which are part of a tape transport device or together form such a device.
  • a gas inlet 10 through which a carrier gas 10 ′ is admitted, is arranged on the evaporation section 6 .
  • the carrier gas 10 forms a gas flow together with the material brought into the gas phase, so that the carrier gas serves to transport the material brought into the gas phase through the nozzle section 6 to the nozzle outlet 7 and out of it, so that it thereafter on the surface to be coated 2' condenses and thus forms the coating.
  • a carrier gas flow control device 11 designed as a controllable valve is arranged at the gas inlet and can change the gas flow.
  • FIG. 1 shows the mode of operation of the method according to the invention using a schematic representation of an implementation of a method according to the invention, the coating system shown being in operation.
  • the strip is transported by the strip transport device, which in particular contains the support rollers 8 and 9 , past the device for gas phase deposition 4 and in particular past the nozzle outlet 7 . Due to the strip tension F o , a force Fi is brought about, to which there is also a force F m caused by gravity and pointing in the same direction as Fi in the coating situation of the present illustration.
  • the distance e is the distance used in the above formula.
  • the volume flow of the gas flow and thus the force F 2 brought about should be selected or set so large that the actual distance from the target distance d does not deviate by more than a predetermined tolerance.
  • the guiding of the strip and the gas flow are adapted to each other. This means that in order to increase the distance, F 2 can be increased, but if necessary F 2 can also be reduced, the latter in particular by reducing F o . This means that if, for example, the distance is to be increased, the gas flow is first increased. In the event that this is not sufficient, there is also the option of reducing F 2 , namely by reducing the belt tensile force F o .
  • Fig. 1 also shows a control device 14 which is no longer shown in the following figures, but can also be present in the exemplary embodiments shown there.
  • FIG. 2 shows a top view of the representation, in which in particular the embodiment present in the embodiment shown Nozzle outlet can be seen in a special form with a rectangular shape, which has a surface A o and sides with the extensions a and b.
  • Fig. 3 shows an embodiment according to which, in addition to the device for gas phase deposition 4, there is a second device for gas phase deposition 4V , which is opposite the strip surface 2' to be coated, so that a second strip surface to be coated is present.
  • the second nozzle outlet 7 ′ is positioned frontally opposite the nozzle outlet 7 . It can be seen that the strip 2 is guided between the nozzle outlet 7 and the second nozzle outlet 7'.
  • the gas flow 12 and the second gas flow 12 ′ are oriented in an antiparallel direction to one another.
  • the constellation of FIG. 4 differs from the constellation of FIG. 3 in that the device for vapor deposition 4 and the device for vapor deposition 4 V are no longer positioned frontally opposite one another, but instead are offset from one another in the direction of movement of the strip. Accordingly, an S-shaped curve is formed when the belt is transported, with the advantage that the distances to each of the two nozzle outlets 7 or 7' can be influenced independently of one another.
  • Fig. 5 shows a compared to FIG. 4 modified constellation in such a way that the strip is guided through a heated channel 12 such that the section of the strip currently being acted upon by material to be coated is located within the channel.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung eines Bands (2). Das Verfahren umfasst die nachfolgend genannten Schritte:Führen des Bands (2) durch eine Vakuumkammer mittels einer Bandtransporteinrichtung (8, 9)Beschichten der Bandoberfläche (2') des Materials mit Materialdampf,wobeiein Gasstrom mit dem Materialdampf derart eingestellt wird, dass eine von dem Gasstrom auf das Band (2), beispielsweise an einer Fläche der Größe (A0) eines Düsenausgangs mit beispielhaft vorhandenen Kantenlängen (a) und (b), wirkende Kraft derart wirkt, dass die zu beschichtende Oberfläche (2') sich innerhalb vorgegebener Toleranzen mit einem Sollabstand zu dem Düsenausgang an dem Düsenausgang vorbeibewegt. Die Erfindung betrifft außerdem eine Beschichtungsanlage (1).

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung eines Bands und Beschichtungsanlage
Die Erfindung betri f ft ein Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung eines Bands . Die Erfindung betri f ft außerdem eine Beschichtungsanlage zur Beschichtung eines Bands .
Für die Beschichtung von Band, insbesondere metallischem Band, wie beispielsweise einem Stahlband, sind Verfahren basierend auf dem Prinzip der sogenannten Gasphasenabscheidung bekannt . Diese beruhen auf dem Prinzip, das Band mittels Abscheidung von aus in Gasphase vorliegendem Material zu beschichten . Hierzu wird zunächst das Material als Ausgangsmaterial bereitgestellt . Bestandteile aus dem Ausgangsmaterial werden in die Gasphase gebracht . Die in Gasphase vorliegenden Bestandteile des Materials , insbesondere Atome und/oder Ionen, setzen sich auf dem zu beschichtenden Band ab und bilden dadurch eine Beschichtung . Ein Vorteil der Gasphasenabscheidung ist , dass mit guter Wirtschaftlichkeit Beschichtungen hergestellt werden können, deren Eigenschaften in hohem Maße und in weiten Eigenschafts fenstern gezielt beeinflusset werden können . Ein weiterer Vorteil ist , dass sich die Gasphasenabscheidung zur Herstellung von Beschichtungen vieler unterschiedlicher Materialien eignet . Die Gasphasenabscheidung eignet sich beispielsweise im Gegensatz zu manchen anderen Verfahren für die Herstellung von Beschichtungen mit einem hochschmel zenden Material oder von Beschichtungen mit in metastabiler Phase oder in metastabilen Phasen vorliegendem Material .
Die vorliegende Erfindung steht in Zusammenhang mit Vorrichtungen zur Gasphasenabscheidung von Material , wobei das in Gasphase gebrachte Material durch einen Düsenausgang hinaus zu der zu beschichtenden Stelle gerichtet wird . Eine in jüngerer Vergangenheit entwickelte Variante der physikalischen Gasphasenabscheidung ist dem Fachmann unter dem Namen Jet Vapour Deposition, abgekürzt: JVD, bekannt. Unter dem Begriff der Jet-Vapour-Deposi ti on-Anlage versteht der Fachmann eine Anlage, in welcher das Beschichtungsmaterial thermisch, beispielsweise in einem Tiegel, in Gasphase gebracht wird und es sodann - typischerweise als Gasstrom ausschließlich aus dem in Gasphase gebrachtem Material, in manchen Ausprägungen aber auch in einem Gasstrom zusammen mit einem Trägergasstrom bevorzugt aus Inertgas - zu dem Substrat transportiert wird, bevorzugt mit einer Gasstromgeschwindigkeit oberhalb der Schallgeschwindigkeit, besonders bevorzugt oberhalb 500 m/s. Die Funktionsweise geht beispielsweise aus dem Ubersichtsartikel im Handbook of Deposition Technologies for Films and Coatings (Third Edition) , Science, Applications and Technology, 2010, Seiten 881-901, https://doi.org/10.1016/B978-0-8155-2031- 3.00018-1 (verlinkt am Anmeldetag) hervor. Die vorliegende Erfindung ist unter anderem mit derartigen Jet-Vapour- Deposi ti on-Anlagen umsetzbar.
Die zu beschichtende Fläche befindet sich üblicherweise in einer Atmosphäre, die gegenüber der im Tiegel vorherrschenden Atmosphäre einen Unterdrück aufweist. Die zu beschichtende Fläche befindet sich beispielsweise in einem technischen Vakuum mit bevorzugt weniger als 100 mbar Druck, beispielsweise zwischen 10(~3) mbar und 20 mbar, was in der großtechnischen Umsetzung ein guter Kompromiss zwischen guten Eigenschaften der Beschichtung sowie dem Aufwand ist, der für die Herbeiführung und Aufrechterhaltung des Vakuums zu betreiben ist.
Das Verfahren der JVD entfaltet seine Vorteile insbesondere bei der großflächigen Beschichtung von Band, insbesondere auch von metallischem Band wie beispielsweise Stahlband. Ein Vorteil der JVD ist, dass aufgrund des vergleichsweise hohen Drucks, mit welchem das in Gasphase vorliegende Material zu der zu bedampfenden Fläche gerichtet wird, und der damit im allgemeinen verbundenen hohen Beschichtungsrate eine Beschichtung bei guter Wirtschaftlichkeit möglich ist .
Aus der WO 2016/ 42079 Al geht eine Vorrichtung hervor, mit der eine andere Variante der physikalischen Gasphasenabscheidung umgesetzt wird, mit der die vorliegende Erfindung ebenfalls umsetzbar ist . In der in der WO 2016/ 42079 Al beschriebenen Vorrichtung wird ein Ausgangsmaterial in die Gasphase gebracht und sodann zu einer zu bedampfenden Fläche befördert . Das zur Ausbildung der j eweiligen Beschichtung eingesetzte Material liegt beispielsweise draht- oder bandförmig vor . Das Ausgangsmaterial wird in den Einflussbereich eines elektrischen Lichtbogens gebracht , wobei vorzugsweise zwei Drähte oder zwei Bänder des Ausgangsmaterials vorliegen, von denen eines als Kathode und eines als Anode mit einer elektrischen Gleichspannungsquelle geschaltet wird und mit der Gleichspannungsquelle eine zur Bildung eines Lichtbogens ausreichende Spannung eingestellt wird . Das mittels der Energie des Lichtbogens geschmol zene und/oder verdampfte Material strömt mittels eines Gasstroms von einem Gas oder einem Gasgemisch in das Innere einer auf eine Temperatur, die mindestens der Verdampfungstemperatur des mindestens einen zur Beschichtung eingesetzten Materials oder des Materials mit der j eweils höchsten Verdampfungstemperatur entspricht , erhitzten Kammer, dem sogenannten Tiegel , durch einen Einlass ein . Dabei verdampf t/verdampf en das/die Material/ ien in dem Tiegel vollständig und tritt/treten durch eine an dem Tiegel vorhandene Öf fnung aus . Das/die verdampfte/n Material/ ien tri f f t/tref f en auf die zu beschichtende Oberfläche des Bauteils des bandförmigen Materials oder Werkstücks zur Ausbildung der j eweiligen Beschichtung auf .
Sowohl die oben beschriebene JVD als auch das in der WO 2016/ 042079 Al beschriebene Verfahren sind zwei Vertreter für eine Gasphasenabscheidung, bei der das Ausgangsmaterial innerhalb der Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung in die Gasphase gebracht wird und sodann, beispielsweise mit einem Trägergas , durch einen Düsenausgang zu der zu beschichtenden Oberfläche gelangt .
Um die Homogenität der herzustellenden Beschichtung zu gewährleisten, ist erwünscht , das zu beschichtende Band in einem definierten Abstand zu der Beschichtungsvorrichtung zu führen . Für den Transport von Bändern wird für die Einstellung der Position des Bands insbesondere ein Rollensystem mit sogenannten Stützrollen eingesetzt , über welche das Band transportiert wird . Aufgrund des Eigengewichts des Bands ist j edoch bei nicht senkrechtem Transport des Bands eine gewisse Fluktuation des Abstands des Bands von der Beschichtungsvorrichtung möglich, wodurch die Gewährleistung einer Beschichtung mit reproduzierbaren Eigenschaften, beispielsweise in der Schichtdickenhomogenität , erschwert wird .
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde , eine verbesserte Führung eines Bands bei einer Beschichtung zu gewährleisten .
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einer Beschichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 15 .
Das Verfahren dient dem Zweck, eine kontinuierliche Beschichtung eines Bands , insbesondere eines metallischen Bands wie beispielsweise eines Stahlbands , mit einem in Gasphase vorliegendem Material zu gewährleisten .
Für das erfindungsgemäße Verfahren wird das Band durch eine Vakuumkammer hindurchgeführt . Das Band wird mit der zu beschichtenden Bandoberfläche an einem Düsenausgang einer Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung vorbeigeführt , sodass der Düsenausgang zu der zu beschichtenden Bandoberfläche hin gerichtet ist . Für das Führen des Bands wird eines Bandtransporteinrichtung genutzt , beispielsweise eine Transportrolle in Zusammenwirkung mit Stützrollen . Bei der Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung handelt es s ich beispielsweise um eine Jet-Vapour-Deposition-Einrichtung, beispielsweise gemäß der eingangs genannten Art .
Eine andere bevorzugte Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung ist eine Vorrichtung, bei welcher ein Lichtbogenschmel zen und/oder -verdampfen von Ausgangsmaterial erfolgt , die erhaltenen Partikel mit einem Trägergas in ein Inj ektorrohr und durch dieses hindurch in einen beispielsweise als Zyklon ausgebildeten erwärmten Tiegel befördert werden und in diesem in die Gasphase verdampfen mit nachfolgendem Transportieren des Gasstroms aus Trägergas und in Gasphase gebrachten Materials aus dem Tiegel hinaus .
Das Beschichten erfolgt mit in die Gasphase gebrachtem Material . Das Ausgangsmaterial wird innerhalb der Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung in die Gasphase gebracht , beispielsweise in einem Verdampfungsabschnitt , der bevorzugt einen Tiegel wie beispielsweise der oben erwähnten Art aufweist oder als solcher ausgebildet ist , gegebenenfalls optional mit vorgeschaltetem Lichtbogenverdampfen zum Aufbereiten von Ausgangsmaterial zu für das Verdampfen im Tiegel geeigneten Partikeln . Das in Gasphase gebrachte Material wird innerhalb des Verdampfungsabschnitts zu einem Düsenausgang der Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung hin und aus diesem hinaus transportiert . Der Düsenausgang ist , wie bereits erwähnt , zu der Bandoberfläche hin orientiert gerichtet , sodass das in Gasphase gebrachte Material zu der Bandoberfläche gelangt und durch Kondensation dort eine Beschichtung aus dem Material bildet .
Im Rahmen der gesamten Beschreibung werden die Begri f fe der Gasphase und des Verdampfens verwendet , wie sie im Bereich der Gasphasenabscheidung üblicherweise verwendet werden . Der Begri f f der Gasphase umfasst dabei , dass ein geringer Gewichtsanteil , beispielsweise bis zu 30 Gew . -% , bevorzugt nicht mehr als 10 Gew . -% , des in Gasphase vorliegenden Materials nicht in Gasphase im physikalischen Sinne vorliegt , sondern stattdessen als Dampf , als Aerosol und/oder als Cluster vorliegt . Der Begri f f des Verdampfens umfasst , dass j e nach verwendetem Material und nach verwendeter Technologie der Übergang der Teilchen in die Gasphase zumindest teilweise auch mittels anderer Mechanismen erfolgt als Verdampfen im streng physikalischen Sinne , beispielsweise durch Sublimation . Der Begri f f des Verdampfens umfasst somit im Kontext des Sprachgebrauchs im Bereich der Gasphasenabscheidung und damit auch im Rahmen der vorliegenden Beschreibung zusätzlich zu einem Verdampfen im streng physikalischen Sinne , also einem Übergang „flüssig -> Gasphase" , auch weitere Mechanismen, wie insbesondere die Sublimation .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Transportieren des Materials innerhalb der Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung mittels eines Trägergases erfolgt . Das Trägergas strömt durch die Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung hindurch und bildet gemeinsam mit dem in Gasphase gebrachten Material einen Gasstrom . Das Trägergas wird hierzu in die Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung eingeleitet und treibt aufgrund des Druckunterschieds zwischen Zufuhrleitung und Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung des Materials und/oder der Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung des Materials und Umgebungsatmosphäre in der Vakuumkammer zu der Bandoberfläche hin und führt das in Gasphase gebrachte Material mit sich . Bevorzugt handelt es sich bei dem Trägergas um ein nicht-reaktives Gas , beispielsweise Argon . Es ist allerdings nicht ausgeschlossen, dass auch Reaktivgase verwendet werden oder beigemengt werden, beispielsweise Sauerstof f und/oder Stickstof f .
Bevorzugt werden also Vorrichtungen zur Gasphasenabscheidung der in Gasphase vorliegenden Materialien genutzt , bei welcher der Transport des in Gasphase vorliegenden Materials durch ein Trägergas unterstützt wird .
Erfindungsgemäß wird der Gasstrom, genauer gesagt : der Volumenstrom des Gasstroms , derart eingestellt , dass eine von dem Gasstrom auf das Band einwirkende Kraft einerseits und eine an dem Band wirkende Gegenkraft in wünschenswerter Weise Zusammenwirken, nämlich derart , dass die zu beschichtende Oberfläche sich innerhalb vorgegebener Toleranzen in einem konstanten Abstand zu dem Düsenausgang an dem Düsenausgang vorbeibewegt , der als Sollabstand von dem für die Beschichtung Verantwortlichen vorgegeben, gewählt oder empirisch ermittelt wird .
Der Gasstrom, also der Volumenstrom des Gasstroms , ist das Volumen des pro Zeit strömenden Gases , also das Volumen pro Zeit des in Gasphase gebrachten Materials zuzüglich des als Trägergas fluss bezeichneten Volumens pro Zeit des Trägergases sofern ein solches genutzt wird .
Mit anderen Worten ist also ein Sollabstand vorgegeben, von welchem das Band bei seiner Bewegung an dem Düsenausgang vorbei maximal um eine erste Toleranzabweichung in die vom Düsenausgang wegweisende Flächennormale der zu beschichtenden Oberfläche und/oder um eine in zu dieser Normale antiparallelen Normale zu dem Düsenausgang hin weisenden zweiten Toleranzabweichung abweicht . Welche Toleranzabweichung als akzeptabel angesehen wird, ist vom mit der Umsetzung der Erfindung befassten Fachmann festzulegen; diese Festlegung ist insbesondere von den konkreten betrieblichen Umständen abhängig zu machen und als fachmännische Auslegungsaufgabe kein Bestandteil der beschriebenen Erfindung .
Anders ausgedrückt wird also vor dem Düsenausgang ein Abstandskorridor festgelegt , aus welchem das Band in eine Normale der Oberflächen des Bands während der Beschichtungsprozedur nicht austreten soll . Damit das Band innerhalb dieses Korridors bleibt , wird ein Gasstrom derart eingestellt , dass die Gegenkraft , die der Kraft des Bands entgegenwirkt , derart ausgeglichen oder teilweise ausgeglichen oder überausgeglichen wird, dass das Band innerhalb dieses Korridors bleibt . Die Gegenkraft setzt sich insbesondere zusammen aus einer Kraftkomponente , die durch die Schwerkraft verursacht wird, die an dem Band angrei ft , und aus einer Kraftkomponente , die durch das Führen des Bands herbeigeführt wird . Die durch die Schwerkraft herbeigeführte Kraf tkomponente ist in einem Ausnahmefall , dass ein Bandtransport vertikal zur Erdoberfläche erfolgt , Null und in allen anderen Fällen neben der Schwerkraft abhängig von Masse und Winkel zwischen Bandoberfläche und Erdoberfläche . Die durch Führen des Bands herbeigeführte Kraf tkomponente hängt in Stärke und Orientierung insbesondere von der Bandzugkraft ab, wobei j e nach Konstruktion der Transportvorrichtung die durch Führen des Bands herbeigeführte Kraf tkomponente senkrecht von der Erdoberfläche wegweisende oder eine senkrecht zu der Erdoberfläche hinweisende Komponente aufweisen kann . Die genaue Zusammensetzung der gegenwirkenden Kräfte ist für die Umsetzung der Entwicklung von nachrangiger Bedeutung; wesentlich ist , dass Kräfte auf das Band einwirken, die in der Regel eine zur Erdoberfläche hin gerichtete Kraf tkomponente aufweisen .
Bevorzugt ist die Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung zwischen Band und Erdoberfläche angeordnet , sodass der Gasstrom eine Kraft mit einer gegen die Schwerkraft orientierten Kraf tkomponente auf die zu beschichtende Bandoberfläche , die zur Erdoberfläche hin orientiert ist , ausübt .
Erfindungswesentlich ist die Erkenntnis , dass mit der Einstellung des Gasstroms , genauer : mit der Einstellung des Gasvolumens aus in Gasphase gebrachtem Material und - sofern vorhanden - Trägergas pro Zeit , eine Kraft auf die Oberfläche des Bands ausgeübt werden kann, mit welcher der Abstand des Bands von dem Düsenausgang beeinflusst werden kann, und zwar in ausreichendem Ausmaß , um in der Bandtransportsituation auftretenden Abweichungen von dem Sollabstand über die vorgegebene Toleranz hinaus entgegenzuwirken .
Einer bevorzugten Weiterbildung, in welcher das in Gasphase gebrachte Material mittels Trägergasstrom transportiert wird, liegt die zwar leicht rechnerisch nachzuprüfende , aber kontraintuitive Erkenntnis zu Grunde , dass bei den üblichen Rahmenbedingungen ( Dichte des Stahls , verwendete Transporteinrichtungen, Größe der Vorrichtungen zur Gasphasenabscheidung) sehr gute Beschichtungsergebnisse erreicht werden können auch dann, wenn der Trägergasstrom derart erhöht wird, dass er gemeinsam mit dem Strom des in Gasphase gebrachten Materials zu einer Kraftausübung auf die Bandoberfläche im Stande ist , die in der Größenordnung der Kraftausübung der Schwerkraft , auch bei waagerecht geführtem Band, zuzüglich einer in Schwerkraftrichtung wirkenden von der Bandzugkraft abgeleiteten Kraft ist und damit eine Beeinflussung der Veränderung der Position des Bands in Richtung seiner Oberflächennormale herbei zuführen, die sinnvoll eine Einstellung des Abstands der Bandoberfläche von dem Düsenausgang ermöglicht .
Wesentlich ist somit die Einstellung des Gasstroms zur Einstellung des Abstands des Bands von dem Düsenausgang . Die Erfindung macht sich damit zu Nutze , dass der Gasstrom ausreichend ist , um den Abstand des Bands vom Düsenausgang zu beeinflussen . In bevorzugten Weiterbildungen, in denen ein Trägergas verwendet wird, macht die Erfindung sich zu Nutze , dass signi fikante Trägergasströme genutzt werden können mit vergleichsweise signi fikantem Volumenstrom und dadurch eine Eigenschaft der Vorrichtungen zur Gasphasenabscheidung von Material , welche auf dem Transport von aufbereitetem Ausgangsmaterial mit einem Trägergas basieren .
Aufgrund dieser Erkenntnis ist es besonders bevorzugt , dass der Gasstrom im Wesentlichen, das heißt : bevorzugt zu mehr als 80 , besonders bevorzugt zu mehr als 90 Prozent des Volumens/ Zeit , aus dem Trägergas fluss besteht . In diesem Fall liegt in der für die praktische Anwendung relevanten Genauigkeit eine Entkopplung von Trägergas fluss und von dem Fluss des in Gasphase gebrachten Materials statt . Das bedeutet , dass der Abstand der Bandoberfläche von dem Düsenausgang durch Einstellung des Trägergas flusses und die Beschichtungsrate durch Einstellung des Nachschubs an Ausgangsmaterial eingestellt wird, wobei in der für die praktische Anwendung relevanten Genauigkeit die Veränderung des Abstands der Bandoberfläche von dem Düsenausgang und die Einstellung der Beschichtungsrate unabhängig voneinander erfolgen können und erfolgen .
Beispielsweise ist in einer Situation, in welcher das Band parallel zur Erdoberfläche geführt wird und obere Stützrollen genutzt werden, eine in Schwerkraftrichtung wirkende Kraf tkomponente Fi durch die in und gegen Bandlaufrichtung weisende Bandzugkraft Fo gebildet , die gemeinsam mit der Schwerkraft wirkt . Durch dieses Zusammenspiel der Kräfte ergibt sich bei im realen Betrieb nur schwer oder nicht vermeidbaren Schwankungen des Bandzugs das temporäre Auftreten eines nichtdefinierten Abstands der zu beschichtenden Oberfläche von dem Düsenausgang einer unterhalb des Bands angeordneten Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung .
Die Erfinder haben überraschenderweise festgestellt , dass bei einer Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung der erfindungsgemäß genutzten Art es auch bei vergleichsweise schwerem Band wie beispielsweise Stahlband möglich ist , ausschließlich mit dem aus in Gasphase vorliegendem Material , bevorzugt zusätzlich Trägergas , gebildetem Gasstrom eine ausreichend hohe Gegenkraft herbei zuführen, um einen innerhalb vorgegebener Toleranzen definierten Abstand der zu beschichtenden Oberfläche von dem Düsenausgang herbei zuführen . Insbesondere ist es nicht erforderlich, zusätzlich zu dem Gasstrom weitere ausschließlich zur Abstandsbeeinflussung vorgesehene Gasdüsen bereitzustellen; bevorzugt wird daher, dass die Einstellung des Abstands der zu beschichtenden Oberfläche vom Düsenausgang ausschließlich mit dem Gasstrom aus in Gasphase vorliegendem Material und Trägergas vorgenommen wird, ohne dass weitere Gasströme genutzt werden . Damit geht der Vorteil einher, dass auf die Bereitstellung und Bespeisung entsprechender weiterer Düsen verzichtet werden kann . Die Erfinder haben also durch experimentelle Versuche festgestellt , dass es entgegen der intuitiven Vorstellung möglich ist , den Abstand der zu beschichtenden Oberfläche von dem Düsenausgang während der Beschichtung konstant oder innerhalb vorgegebener Toleranzen bei einem Sollabstand zu halten, indem eine Einstellung des Beschichtungsstof fs und bevorzugt auch den Beschichtungsstof f selbst tragenden Stof fs , nämlich des Trägergases , vorgenommen wird . Es hat sich gezeigt , dass typische , unerwünschte aber schwer vermeidbare , Schwankungen des Bandzugs in der Größenordnung von etwa 15 Prozent nach einer einmaligen Einstellung des Trägergasstroms bei Beibehaltung dieses Trägergasstroms eine Einstellung des Abstands zwischen Düsenausgang und Bandoberfläche innerhalb von Schwankungen von +/- 5 Prozent selbstregelnd ist . Die dadurch bereitgestellte Lösung ist deswegen besonders elegant , da zusätzliche Aufbauten zur Führung eines separaten Luftkissengases nicht benötigt werden, denn Einstellungen des Abstands und der Beschichtung erfolgen mit derselben einheitlichen Maßnahme .
Die Erfinder konnten durch gezielte Versuche die bisher unbekannte Tatsache belegen und sich gezielt zu Nutze machen, dass sich bei einer gegebenen Anlagenkonstellation durch gezieltes Einstellen des Trägergasstroms - genauer gesagt : des Trägergas flusses , das heißt : des Volumens pro Zeit an Trägergas - der Abstand des Bands von dem Düsenausgang derart beeinflussen lässt , dass der Abstand dem Sollabstand entspricht oder von diesem nicht mehr als eine vorgegebene Toleranz abweicht . Durch die Wechselwirkung der von dem Gasstrom auf das Band wirkenden Kraft ( F2 ) einerseits und der insbesondere durch Schwerkraft und/oder das Führen des Bands wirkenden Gegenkraft ( Fi, Fm) andererseits stellt sich eine sich selbst regelnde Gleichgewichtskonstellation ein, in welcher die Führung des Bands in mit ausreichender Genauigkeit , das heißt : innerhalb der vorgegebenen Toleranzen, mit konstantem Abstand der zu beschichtenden Oberfläche von dem Düsenausgang erfolgt . Eine vorgegebene Toleranz in der genannten Größenordnung, also von bis zu 10 Prozent , bevorzugt bis zu 5 Prozent , hat den Vorteil , dass eine Selbstregelung des Verfahrens über lange Dauern, zumindest für die Beschichtung eines gesamten Bands aufrecht erhalten bleibt , das heißt : Das Akzeptieren einer vorgegebenen Toleranz ermöglicht eine Beschichtung eines Bands mit nur einmaligem Einstellen des Gasstroms , das heißt : es ist keine korrigierende Nacheinstellung im Laufe des Beschichtungsverfahrens erforderlich .
So ist denn auch bevorzugt , dass der Gasstrom genau einmal eingestellt wird und dann bei der einmal vorgenommenen Einstellung gehalten wird .
Gemäß einer worteilhaften Aus führungs form ist vorgesehen, dass der Sollabstand zwischen 0 , 1 Millimetern und 50 Millimetern festgelegt ist , bevorzugt zwischen 0 , 1 Millimetern und 30 Millimetern festgelegt ist , besonders bevorzugt zwischen 0 , 2 Millimetern und 30 Millimetern festgelegt ist . Bei diesen Werten konnte die bevorzugt anzustrebende Selbstregelung des Abstands des Bands bei schwankenden Einflüssen, beispielsweise Schwankungen in der Bandzugkraft , beobachtet werden .
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist auf der Seite der Bandoberfläche , welche der zu beschichtenden Bandoberfläche gegenüberliegt , eine zweite Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung von Material angeordnet , welche einen zweiten Düsenausgang aufweist , der zu der zweiten Bandoberfläche hin gerichtet ist , um zusätzlich zu der zu beschichtenden Bandoberfläche auch die zweite Bandoberfläche zu beschichten . Aus dem zweiten Düsenausgang tritt ein zweiter Gasstrom derart heraus , dass beide Bandoberflächen, nämlich die zu beschichtende Bandoberfläche und die zweite zu beschichtende Bandoberfläche , gleichzeitig beschichtet werden, wobei der Gasstrom und der zweite Gasstrom Kräfte mit einander antiparallel orientierten Kraf tkomponenten auf das Band auswirken . Der zweite Gasstrom ist , analog zu dem ersten Gasstrom, bevorzugt als Trägergas mit von dem Trägergas transportiertem in Gasphase gebrachtem Material zu verstehen . Die von dem ersten Gasstrom auf die erste Bandoberfläche wirkende Kraft und die von dem zweiten Gasstrom auf die zweite zu beschichtende Bandoberfläche wirkende Kraft sind derart dimensioniert , dass der Abstand des Bandes zu der zweiten Bandoberfläche innerhalb vorgegebener Toleranzen einem zweiten Sollabstand entspricht , mit dem das Band sich an dem zweiten Düsenausgang vorbeibewegt .
Gemäß einer ersten bevorzugten Alternative sind der Düsenausgang und der zweite Düsenausgang frontal gegenüberliegend positioniert , wobei das Band zwischen dem Düsenausgang und dem zweiten Düsenausgang geführt wird . Die Austrittsöf fnungen, also der Düsenausgang und der zweite Düsenausgang, liegen einander gegenüber und werden nur durch das Band getrennt . Dadurch, dass die beiden Düsenausgänge frontal zueinander positioniert sind, würden sich die einander antiparallel wirkenden Kraf tkomponenten des Gasstroms und des zweiten Gasstroms einander aufheben, wenn sie gleichgroß wären . Entsprechend muss derj enige der beiden Gasströme verstärkt werden, der aus dem Düsenausgang heraustritt , zu welchem das Band sich bei gleichdimensionierten Gasströmen - j e nach Orientierung des Bands im Raum - aufgrund von weiteren Kräften, insbesondere Schwerkraft und durch das Führen wirkende Gegenkraft , näher hin bewegen würde . Dadurch, dass die beiden Düsenausgänge frontal zueinander positioniert sind, wird das Einstellen der Gasströme weitgehend vereinfacht .
Gemäß einer zweiten bevorzugten Alternative sind der Düsenausgang und der zweite Düsenausgang wie bei der ersten Alternative auf j eweils einer anderen Seite des Bands angeordnet , sodass das Band zwischen ihnen liegt ; sie sind zudem in Bandtransportrichtung gegeneinander versetzt , sodass das Band einen S- förmigen Transportweg zurücklegt . Ein besonderer Vorteil dieser Aus führungs form besteht darin, dass der Gasstrom und der zweite Gasstrom in einer größeren Unabhängigkeit voneinander einstellbar sind . Dadurch ist insbesondere dann eine flexiblere Verfahrens führung ermöglicht , wenn die erste zu beschichtende Oberfläche und die zweite zu beschichtende Oberfläche unterschiedlich beschichtet werden sollen, beispielsweise mit unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien und/oder unterschiedlichen Be schichtungs dicken .
Für das Starten des Beschichtungsprozesses werden bevorzugt die folgenden Schritte durchgeführt :
1 . Positionieren des Düsenausgangs der nicht betriebenen Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung an der Bandoberfläche oder in geringer Entfernung von der Bandoberfläche , wobei eine geringe Entfernung beispielsweise eine Entfernung von maximal 10 cm, bevorzugt von maximal 5 cm, besonders bevorzugt von maximal 1 cm, ist .
2 . Initiieren des Trägergas flusses , sodass der Gasstrom gestartet wird und beginnt , eine Kraft auf das Band aus zuüben .
3 . Starten der Bandtransporteinrichtung .
4 . Einstellen des Gasstroms in Abhängigkeit von dem Sollabstand zum Erreichen des Sollabstands d innerhalb der vorgegebenen Toleranzen .
5 . Initiieren des Verdampfens .
Bevorzugt , aber nicht zwingend, werden die oben genannten Schritte in der wiedergegebenen Reihenfolge durchgeführt .
In Ausgestaltungen, in welchen ein beidseitiges Beschichten vorgesehen wird, wird ein analoges Verfahren durchgeführt : a ) Beide Düsenausgänge der nicht betriebenen Vorrichtungen zur Gasphasenabscheidung werden an der j eweils zu beschichtenden Bandoberfläche oder in geringer Entfernung von der j eweils zu beschichtenden Bandoberfläche positioniert . b ) Die Trägergas flüsse werden gestartet c ) Die Transporteinrichtung wird gestartet . d) Der Gasstrom wird in Abhängigkeit von dem Sollabstand d oder, bevorzugt zusätzlich, der zweite Gasstrom wird in Abhängigkeit von dem Sollabstand d ' eingestellt . e ) Das Verdampfen wird gestartet .
Bevorzugt , nicht aber zwingend, ist die Reihenfolge der vorstehenden Schritte die genannte , also entsprechend der alphabetischen Reihenfolge der Indexbuchstaben .
In einer Aus führungs form, in welcher Düsenausgang und zweiter Düsenausgang zueinander versetzt positioniert sind, sind der Gasstrom und der zweite Gasstrom bevorzugt unabhängig voneinander einstellbar, was ein großer Vorteil einer derartigen Ausgestaltung ist .
In einer Aus führung, in welcher der Düsenausgang und der zweite Düsenausgang frontal gegenüberliegend positioniert sind, sind der Gasstrom und der zweite Gasstrom abhängig voneinander einstellbar . Dies ist zwar dahingehend nachteilig, dass die Flexibilität geringer ist , j edoch ist das Steuern des Gasstroms und des zweiten Gasstroms einfacher und die Bandführung stabiler .
In einer Aus führung, in welcher kein Trägergas für den Transport des Materialdampfs eingesetzt wird, in der also der Gasstrom ausschließlich aus dem Materialdampf besteht , wird für das Starten des Beschichtungsprozesses bevorzugt die folgende Schrittreihenfolge gewählt :
1 . Positionieren des Düsenausgangs der nicht betriebenen Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung an der Bandoberfläche oder in geringer Entfernung von der Bandoberfläche , wobei eine geringe Entfernung beispielsweise eine Entfernung von maximal 10 cm, bevorzugt von maximal 5 cm, besonders bevorzugt von maximal 1 cm, ist .
2 . Initiieren des Verdampfens , sodass der Gasstrom gestartet wird und beginnt , eine Kraft auf das Band aus zuüben .
3 . Starten der Bandtransporteinrichtung . 4 . Einstellen des Gasstroms in Abhängigkeit von dem Sollabstand zum Erreichen des Sollabstands d innerhalb der vorgegebenen Toleranzen .
Bevorzugt erfolgt das Einstellen des Gasstroms anhand eines empirisch ermittelten Zusammenhangs zwischen dem Abstand d und dem Gasstrom Vein . Denn es ist selbsterklärend, dass ein solcher Zusammenhang bei einer gegebenen Anlage stets existiert und für den Fachmann mit einer systematischen Veränderung nur weniger Parameter, beispielsweise bei ansonsten konstanten Anlagenparametern ausschließlich der Veränderung des Gasstroms und dem Messen des Abstands , festgestellt werden kann . Der Gasstrom ist bei Betrieb der Anlage , beispielsweise durch die Anlagensteuerung, unmittelbar einstellbar .
Alternativ bevorzugt wird für das Einstellen des Gasstroms bzw . der Gasströme die nachfolgende Formel verwendet , die sich für ein Modell eines rechteckigen Düsenausgangs als im Rahmen der Betriebspraxis erforderlichen Genauigkeit für ausreichend exakt erwiesen hat , wobei bei erfolgter Wahl des Sollabstands d bevorzugt der Gasstrom Vein die einzige einzustellende Größe ist :
Figure imgf000018_0001
Mit
Vein : Gasstrom,
Ao : Fläche des Düsenausgangs , e : Abstand Mitte des Düsenausgangs-nächste Stützrolle , p : mittlere Dichte des Gasstroms , Fo : Bandzugkraft ,
U : Umfang des Düsenausgangs , d : Sollabstand .
Dieser Zusammenhang oder eine von diesem abgeleitete Größe kann beispielsweise von einer Stelleinrichtung der verwendeten Beschichtungsanlage genutzt werden, um zu berechnen, wie eine Änderung des Gasstroms vorgenommen werden kann, um eine Annäherung des Abstands der zu beschichtenden Oberfläche von dem Düsenausgang an den Sollabstand herbei zuführen .
Die genannte Formel verknüpft geometrische Parameter der für die Beschichtung des Bands verwendeten Anordnung, nämlich Ao, e und U, mit der Bandzugkraft und dem Gasstrom bei gegebener mittlerer Dichte des Gasstroms . Es ist also möglich, durch Verändern des Gasstroms den Abstand des Düsenausgangs zu der zu beschichtenden Oberfläche einzustellen . Bevorzugt wird für diese Einstellung eine Steuerungseinrichtung verwendet , die mit einer beispielsweise als Ventil ausgebildeten Trägergas flussstelleinrichtung gekoppelt ist , sodass der aus in Gasphase vorliegendem Material und Trägergasstrom sich zusammensetzende Gasstrom durch Veränderung des Trägergas flusses eingestellt wird .
Prinzipiell ist möglich, zusätzlich zu dem Gasstrom auch die Bandzugkraft einzustellen und die Einstellung von Volumenstrom und von Bandzugraft aneinander angepasst durchzuführen . Da die Einstellung der Bandzugkraft j edoch in der betrieblichen Praxis mit einer merklichen Trägheit versehen ist , wird die Einstellung des Abstands bevorzugt ausschließlich über die Einstellung des Volumenstroms durchgeführt . Auch sind im realen Bandlauf Schwankungen des Bandzugs technisch nicht oder nur aufwändig zu vermeiden, wobei die oben bereits erwähnte beobachtete Selbstregulierung des Abstands Band-Düse ihre Vorteile entfaltet .
Bevorzugt ist , dass die Einstellung des Abstands ausschließlich auf Basis dieses Zusammenhangs erfolgt . Alternativ oder zusätzlich kann an der Vakuumkammer ein Abstandssensor angeordnet sein, beispielsweise ein dem Fachmann bekannter optischer Abstandssensor, zur Erfassung des Abstands zwischen Düsenausgang und zu beschichtender Bandoberfläche , sodass die Einstellung des Gasstroms alternativ oder zusätzlich auf Basis des erfassten Abstands erfolgen kann . In einer besonders bevorzugten Aus führungs form wird das Band durch einen behei zten Kanal geführt . Dies erfolgt zweckmäßigerweise derart , dass zumindest der gegenwärtig beschichtete Oberflächenbereich beziehungsweise die gegenwärtig beschichteten Oberflächenbereiche sowie der Düsenausgang beziehungsweise die Düsenausgänge innerhalb des behei zten Kanals positioniert sind . Das Führen in einem behei zten Kanal macht sich die besonderen Ef fekte und Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner Weiterbildungen zunutze , denn es ist - wenn überhaupt - nur mit vergleichsweise hohem Aufwand möglich, innerhalb der behei zten Kanäle Stützrollen anzubringen . Dadurch, dass die Sicherstellung eines innerhalb der vorgegebenen Toleranzen konstanten Abstands der zu beschichtenden Oberfläche von dem Düsenausgang beziehungsweise den Düsenausgängen gewährleistet wird und hierfür Gasstrom beziehungsweise Gasströme genutzt werden, ist für das Führen des Bands durch die Vakuumkammer eine geringere Zahl an Stützrollen erforderlich beziehungsweise auch möglich, größere Abstände zwischen den Stützrollen zu erlauben, ohne dass eine sichere Führung des Bands im gewünschten Abstandskorridor zu dem Düsenausgang gefährdet ist .
So ist insbesondere bevorzugt vorgesehen, dass innerhalb des behei zten Kanals eine stützrollenfreie Führung des Bands erfolgt , was so umgesetzt wird, dass in Bandlaufrichtung betrachtet eine letzte das Band führende Stützrolle vor dem Kanaleingang außerhalb des Kanals angeordnet ist und die nächste , das heißt die erste das Band führende Stützrolle , hinter dem Kanalausgang angeordnet ist . Mit anderen Worten : In der bevorzugten Weiterbildung ist ein behei zter Kanal vorhanden, wobei die Beschichtung innerhalb des behei zten Kanals erfolgt und eine Stützrolle vor dem behei zten Kanal und eine Stützrolle hinter dem behei zten Kanal angeordnet ist , wobei zwischen der letzten vor dem behei zten Kanal angeordneten Stützrolle und der ersten nach dem behei zten Kanal angeordneten Stützrolle keine weitere Stützrolle , insbesondere keine Stützrolle innerhalb des behei zten Kanals , angeordnet ist . Eine derartige Konstruktion ist nur deswegen für eine Beschichtung mit guten Eigenschaften geeignet , weil das Einhalten der Beabstandung des Bands innerhalb eines bestimmten Korridors nur aufgrund der speziellen Maßnahme möglich ist , dass die von dem Gasstrom auf das Band wirkende Kraft in Zusammenwirkung mit der durch Schwerkraft und/oder das Führen wirkende Gegenkraft die Beabstandung des Bands an der zu beschichtenden Position innerhalb der vorgegebenen Toleranzen um den Sollabstand herbei führt .
Bevorzugt beträgt die vorgegebene Toleranz +/- 10 % , besonders bevorzugt +/- 5 Prozent des Sollabstands . Letzteres kann gemäß empirischen Befunden gewährleistet werden bei im Werksmaßstab typischen Bandzugschwankungen von bis zu 15 Prozent , sodass vergleichsweise geringe vorgegebene Toleranzen realisierbar sind . Mit anderen Worten : Wenn es , wie bei den durchgeführten Versuchen, gelingt , die Schwankungen der Bandzugkräfte derart zu beherrschen, dass sie 15 Prozent oder weniger um einen Mittelwert betragen, ist die Führung des Bands im Sollabstand oder mit maximal +/- 5 Prozent Abweichung vom Sollabstand möglich, indem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer seiner Weiterbildung die selbstregelnde Beabstandung erreicht wird . In einem solchen Fall ist nur in einem ersten Schritt der Sollabstand gezielt einzustellen, beispielsweise anhand der oben beschriebenen Maßnahmen, und hiernach eine weitere Einstellung beziehungsweise Nachj ustage aufgrund der herrschenden Selbstregelung nicht mehr erforderlich .
Bevorzugt herrscht in der Vakuumkammer ein Prozessdruck, der größer 10/K ( -3 ) mbar, besonders bevorzugt größer als 20 mbar ist . Ein großer Vorteil der Gasphasenabscheidung einer der eingangs genannten Arten, insbesondere der JVD- Gasphasenabscheidung ist , dass auch bei vergleichsweise hohen Drücken von mehr als 20 mbar noch Beschichtungen mit sehr guten Eigenschaften erhalten werden können . Besonders bevorzugt ist , dass der Verdampfungsabschnitt einen Vorverdampfungsabschnitt und einen bevorzugt als Tiegel ausgebildeten Nachverdampfungsabschnitt aufweist , wobei der Vorverdampfungsabschnitt einen Spritzkopf zum Aufbereiten des als Ausgangsmaterial vorliegenden Beschichtungsmaterials und ein Inj ektorrohr aufweist . Das Inj ektorrohr ist ausgebildet , das in dem Spritzkopf aufbereitete Beschichtungsmaterial zu dem Nachverdampfungsabschnitt zu leiten und das aufbereitete Beschichtungsmaterials in den Nachverdampfungsabschnitt hinein zu bringen, um es dort in die Gasphase zu wandeln .
Bevorzugt ist der Spritzkopf eine Drahtspritze für das Lichtbogenschmel zen und/oder Lichtbogenverdampfen von in die Drahtspritze eingeführtem Ausgangsmaterial . In diesem Fall sieht das Verfahren in einer bevorzugten Ausprägung vor, dass ein Einstellen der Beschichtungsrate durch eine Zuführrate einer Zuführung von Ausgangsmaterial in den Spritzkopf hinein erfolgt .
An den Nachverdampfungsabschnitt schließt bevorzugt ein mit diesem gekoppelter Düsenabschnitt an, der den Düsenausgang aufweist und mit diesem endet .
Ein anderer Gedanke der Erfindung betri f ft eine Beschichtungsanlage zur Beschichtung eines Bands . Die Beschichtungsanlage weist auf :
Eine Vakuumkammer zur Durchführung des zu beschichtenden Bands , eine Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung des Materials , wobei die Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung eines Materials einen Verdampfungsabschnitt aufweist zum Verdampfen des Materials in die Gasphase hinein, und einen mit dem Verdampfungsabschnitt gekoppelten Düsenabschnitt , wobei der Düsenabschnitt einen innerhalb der Vakuumkammer angeordneten Düsenausgang aufweist zum gerichteten Auslassen des in Gasphase vorliegenden Materials aus dem Düsenausgang hinaus zu einer zu beschichtenden Oberfläche des durch die Vakuumkammer durchgeführten flächigen Bands hin . Dies dient dem Zweck, die zu beschichtende Oberfläche des durch die Vakuumkammer durchgeführten Bands kontinuierlich mit auf der Oberfläche auf tref f endem und dort kondensierendem Material zu beschichten .
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist an dem Verdampfungsabschnitt ein Gaseinlass angeordnet zum Einlassen eines Trägergases , wobei das Trägergas gemeinsam mit dem in Gasphase gebrachten Material einen Gasstrom bildet , mit welchem das in Gasphase gebrachte Material innerhalb der Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung zu dem Düsenausgang hin und aus diesem hinaus geleitet wird, sodass das in Gasphase vorliegende Material zur Bandoberfläche gelangt zum Bilden der Beschichtung aus dem Material , indem es dort auf der Bandoberfläche kondensiert .
Bei der Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung des Materials handelt es sich beispielsweise um eine Jet-Vapour-Deposition- Anlage . Der Verdampfungsabschnitt weist bevorzugt einen Tiegel auf oder ist als Tiegel ausgebildet , wobei der Tiegel bevorzugt ein Zyklon ist .
In einer alternativen Aus führungs form einer Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung umfasst der Verdampfungsabschnitt einen Vorverdampfungsabschnitt mit insbesondere einem Spritzkopf inklusive einer Trägergasstromzufuhr zu dem Spritzkopf sowie ein Inj ektorrohr von dem Spritzkopf zu dem als Nachverdampfungsabschnitt ausgebildeten Tiegel . Dem Spritzkopf wird das Ausgangsmaterial zugeführt , bevorzugt in Draht- oder in Bandform . In dem Spritzkopf wird das Ausgangsmaterial aufbereitet , das bedeutet , es werden Bestandteile des Ausgangsmaterials verdampft und/oder als in Flüssigphase vorliegende Partikel vom Ausgangsmaterial getrennt , bevorzugt mittels einem Lichtbogenverdampfen zwischen als Kathode geschaltetem Ausgangsmaterial und als Anode geschaltetem Ausgangsmaterial . Das aufbereitete Ausgangsmaterial liegt nicht vollständig in Gasphase vor, aber besteht aus einem Gemisch insbesondere aus Gasphase und flüssigen oder teil flüssigen Partikeln, das zur Führung durch den Tiegel geeignet ist , um dort nachverdampft zu werden, das heißt : durch dort statt findende Erwärmung vollständig oder weitgehend vollständig in die Gasphase überzugehen .
Der Vorverdampfungsabschnitt umfasst insbesondere einen Spritzkopf zum Aufbereiten des als Ausgangsmaterial vorliegenden Beschichtungsmaterials und ein Inj ektorrohr . Das Inj ektorrohr ist mit dem Tiegel gekoppelt und ausgebildet , das in dem Spritzkopf aufbereitete Beschichtungsmaterial zu dem Tiegel zu leiten . Das aufbereitete Beschichtungsmaterial gelangt in den Tiegel . Bestandteile des Beschichtungsmaterials , die noch nicht in Gasphase vorliegen, verdampfen innerhalb des Tiegels , der zu diesem Zweck auf eine Temperatur erwärmt ist , die oberhalb der Verdampfungstemperatur des Ausgangsmaterials liegt .
Die Temperatur, auf welche der Tiegel erwärmt wird, um das in Gasphase zu bringende Material zu verdampfen, richtet sich nach dem Beschichtungsmaterial , sie muss in der Regel höher sein als die Verdampfungstemperatur des aufbereiteten Ausgangsmaterials . Der Tiegel ist bevorzugt als Zyklon ausgebildet , da eine Zyklonform eine platzsparende Ausgestaltung ist , die eine ef fi ziente Führung des Gasstroms durch den Tiegel erlaubt . Ein weiterer Vorteil eines in Zyklonform ausgebildeten Tiegels ist dessen hohe Zuverlässigkeit in der nahezu vollständigen Verdampfung des durchströmenden Materials , wodurch eine hohe Qualität der abgeschiedenen Beschichtung gewährleistet wird, ein Beschuss des Bands mit noch in Flüssigphase vorliegendem Beschichtungsmaterial bei sachgemäßer Anwendung nahezu ausgeschlossen werden kann .
Bevorzugt ist eine Trägergas flussstelleinrichtung an dem Gaseinlass angeordnet , um den Trägergasbestandteil des Gasstroms einzustellen . Die Trägergas flussstelleinrichtung kann beispielsweise ein mittels einer Steuereinrichtung einstellbares Ventil aufweisen . Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung eingerichtet , den Gasstrom einzustellen zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner Weiterbildungen .
Bevorzugt erfolgt das Einstellen anhand eines empirisch ermittelten Zusammenhangs zwischen dem Sollabstand d und dem Gasstrom Vein, wobei bei Wahl des Sollabstands d bevorzugt der Gasstrom Vein die einzige einzustellende Größe ist .
Alternativ bevorzugt erfolgt das Einstellen anhand der nachfolgenden Formel , wobei bei Wahl des Sollabstands d der Gasstrom Vein bevorzugt die einzige einzustellende Größe ist :
Figure imgf000025_0001
mit
Vein : Gasstrom,
Ao : Fläche des Düsenausgangs , e : Abstand Mitte des Düsenausgangs-nächste Stützrolle , p : mittlere Dichte des Gasstroms ,
Eo : Bandzugkraft ,
U : Umfang des Düsenausgangs , d : Sollabstand .
Der Sollabstand ist der Abstand, den das Band vom Düsenausgang haben soll .
Der Gasstrom setzt sich zusammen aus dem Trägergas fluss und dem Material fluss , wobei der Material fluss das Volumen pro Zeit des in Gasphase gebrachten Materials ist .
Besonders bevorzugt sind der Düsenausgang und der vom aus dem Düsenausgang mit in Gasphase vorliegendem Material beaufschlagte Abschnitt des Bands in einem behei zten Kanal angeordnet , durch welches das Band hindurchgeführt wird . Dadurch wird gewährleistet , dass - wie oben bereits beschrieben - eine Beschichtung ausschließlich innerhalb des behei zten Kanals erfolgt .
Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren oder die Weiterbildungen mittels der obigen Beschichtungsanlage zur Beschichtung eines Bands oder einer ihrer Weiterbildungen durchgeführt . Mit der Beschichtungsanlage zur Beschichtung eines Bands und ihrer Weiterbildungen gehen die erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner Weiterbildungen in analoger Weise einher .
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen, in denen beispielhaft Aus führungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind .
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten wie auch nachfolgend erläuterten Merkmale nicht nur in der j eweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind .
Fig . 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage 1 zur Beschichtung eines Bands 2 dargestellt . Die Beschichtungsanlage 1 weist eine Vakuumkammer 3 auf , durch welche hindurch das Band 2 , das beschichtet werden soll , hindurchgeführt wird . An der Vakuumkammer 3 ist eine Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung 4 angeordnet . Die Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung 4 des Materials weist in der gezeigten Aus führungs form eine sogenannte Drahtspritze 4 ' auf , bei welcher es sich um eine Anordnung handelt , in welcher das Ausgangsmaterial als Draht 4 ' ' und als Draht 4 ' ' ' eingeführt wird, wobei einer der Drähte als Kathode und einer als Anode geschaltet wird zum Ausbilden eines Lichtbogens . Der Lichtbogen führt ein partielles Schmel zen und/oder Verdampfen des Ausgangsmaterials herbei . Die abgetrennten Partikel werden mit einem Trägergas über ein Inj ektorrohr 4 ' ' ' ' in einen erwärmten als Zyklon ausgebildeten Tiegel 5 eingeleitet , in welchem die Partikel in die Gasphase übergehen . Die Drahtspritze , das Inj ektorrohr und der Tiegel bilden in dem gezeigten Aus führungsbeispiel in ihrer Gesamtheit den Verdampfungsabschnitt . Durch einen nachgeordneten Düsenabschnitt 6 hindurch gelangt das in Gasphase vorliegende Material zu dem innerhalb der Vakuumkammer 3 angeordneten Düsenausgang 7 . Der Düsenausgang 7 ist so innerhalb der Vakuumkammer orientiert angeordnet , dass aus dem Düsenausgang 7 austretendes in Gasphase vorliegendes Material sich zu der zu beschichtenden Oberfläche 2 ' des Bands 2 hin gerichtet bewegt . In der gezeigten Darstellung sind eine Ebenennormale der Düsenausgangs fläche und eine Ebenennormale der zu beschichtenden Position des Bands parallel zueinander orientiert . Das Band wird unter anderem anhand von Stützrollen 8 , 9 transportiert , welche Bestandteil einer Bandtransporteinrichtung sind oder gemeinsam eine solche bilden . An dem Verdampfungsabschnitt 6 ist ein Gaseinlass 10 angeordnet , durch welchen hinein ein Trägergas 10 ' eingelassen wird . Das Trägergas 10 ' bildet gemeinsam mit dem in Gasphase gebrachten Material einen Gasstrom, sodass das Trägergas dazu dient , das in Gasphase gebrachte Material durch den Düsenabschnitt 6 hindurch zu dem Düsenausgang 7 und aus diesem hinaus zu transportieren, sodass es hiernach auf der zu beschichtenden Oberfläche 2 ' kondensiert und damit die Beschichtung bildet . Weiterhin ist an dem Gaseinlass eine als ansteuerbares Ventil ausgebildete Trägergas flussstelleinrichtung 11 angeordnet , welche den Gasstrom verändern kann .
Anhand der Fig . 1 ist die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt anhand einer schematischen Darstellung einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens , wobei die dargestellte Beschichtungsanlage im Betrieb ist . Das Band wird von der Bandtransporteinrichtung, die insbesondere die Stützrollen 8 und 9 enthält , an der Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung 4 und dabei insbesondere an dem Düsenausgang 7 vorbei transportiert . Aufgrund des Bandzugs Fo wird eine Kraft Fi herbeigeführt , zu welcher zudem eine schwerkraftbedingte , bei der Beschichtungssituation der vorliegenden Darstellung in die gleiche Richtung wie Fi weisende , Kraft Fm hinzukommt . Für den Fall , dass der Abstand um mehr als eine vorgegebene Toleranz größer wäre als der Sollabstand, müsste durch Erhöhen des Bandzugs Fo die Gegenkraft Fi vergrößert werden und/oder die Kraft F2 verkleinert werden, sodass in der Gesamtbilanz der Kräfte der Abstand ausreichend korrigiert ist , dass er sich in den Korridor innerhalb der vorgegebenen Toleranzen um den Sollabstand d zurückbewegt . In einem solchen Fall befindet sich die zu beschichtende Oberfläche wieder in einem innerhalb der vorgegebenen Toleranz um den Sollabstand zu dem Düsenausgang, sodass die Forderung nach einem konstanten Abstand innerhalb der vorgegebenen Toleranzen erfüllt ist . Der Abstand e ist der in der oben genannten Formel verwendete Abstand .
Der Volumenstrom des Gasstroms und damit die herbeigeführte Kraft F2 ist hierbei derart groß zu wählen beziehungsweise einzustellen, dass der tatsächliche Abstand von dem Sollabstand d um nicht mehr als eine vorgegebene Toleranz abweicht . Hierfür werden das Führen des Bands und der Gasstrom aneinander angepasst . Das bedeutet , dass zur Vergrößerung des Abstands eine Erhöhung von F2 , gegebenenfalls aber auch eine Verkleinerung von F2 herbeigeführt werden kann, letzteres insbesondere durch eine Verkleinerung von Fo . Das bedeutet , dass , wenn beispielsweise der Abstand erhöht werden soll , zunächst der Gas fluss erhöht wird . Für den Fall , dass dies nicht ausreicht , besteht zudem die Option, F2 ZU verkleinern, nämlich durch Verkleinern der Bandzugkraft Fo . Es ist also innerhalb gewisser Grenzen möglich, das Führen des Bands durch Anpassen der Bandzugkraft Fo sowie den Gasstrom derart aneinander angepasst zu verändern, dass der Abstand in seiner Größe verändert wird . Da die Einstellung der Bandzugkraft j edoch mit einer gewissen Trägheit versehen ist , wird bevorzugt die Einstellung ausschließlich des Gasstroms vorgenommen, um den Abstand an den Sollabstand heranzuführen .
Fig . 1 zeigt zudem eine Steuerungseinrichtung 14 , die in den nachfolgenden Figs , nicht mehr dargestellt ist , aber in den dort gezeigten Aus führungsbeispielen ebenfalls vorhanden sein kann .
Fig . 2 zeigt eine Aufsicht der Darstellung, in welcher insbesondere der in der gezeigten Aus führungs form vorhandene Düsenausgang in spezieller Aus formung mit rechteckiger Form zu entnehmen ist , welcher ein Fläche Ao aufweist und Seiten mit den Erstreckungen a und b .
Fig . 3 ist eine Aus führungsvariante zu entnehmen, gemäß welcher zusätzlich zu der Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung 4 eine zweite Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung 4V vorhanden ist , welche der zu beschichtenden Bandoberfläche 2 ' gegenüberliegt , sodass eine zweite zu beschichtende Bandoberfläche vorhanden ist . Der zweite Düsenausgang 7 ' ist dem Düsenausgang 7 frontal gegenüberliegend positioniert . Es ist zu erkennen, dass das Band 2 zwischen dem Düsenausgang 7 und dem zweiten Düsenausgang 7 ' geführt wird . Der Gasstrom 12 und der zweite Gasstrom 12 ' sind in antiparalleler Richtung zueinander orientiert . Es wirken entsprechend einander antiparallel wirkende Kraf tkomponenten, wobei in der gezeigten speziellen Konstellation ein Fall vorliegt , in welchem aufgrund der vertikal zur Schwerkraftrichtung erfolgenden Führung des Bands 2 keine schwerkraftbedingte Auslenkung erfolgt und aufgrund der Tatsache , dass beide wirkenden Kräfte , erzeugt durch die Stof fströme 12 und 12 ' , gleich groß sind, weswegen keine Auslenkung erfolgt . In einem Fall , in welchem das Band 2 an der zu beschichtenden Position waagerecht positioniert wäre , würde zudem die Schwerkraft wirken, die im Gegenzug durch erhöhen des Stof fstroms der dann insbesondere durch entsprechende Erhöhung des Trägergasstroms der unter dem Band positionierten Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung 4 oder 4V kompensiert werden könnte .
Die Konstellation der Fig . 4 unterscheidet sich von der Konstellation der Fig . 3 dadurch, dass die Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung 4 und die Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung 4V nicht mehr frontal gegenüberliegend positioniert sind, sondern stattdessen in Bandbewegungsrichtung zueinander versetzt sind . Entsprechend bildet sich bei dem Transport des Bands eine S- förmige Kurve aus mit dem Vorteil , dass die Abstände zu j eder der beiden Düsenausgänge 7 beziehungsweise 7 ' unabhängig voneinander beeinflusst werden können .
Fig . 5 zeigt eine gegenüber Fig . 4 dahingehend abgewandelte Konstellation, dass das Band durch einen behei zten Kanal 12 geführt wird so , dass der mit zu beschichtendem Material j eweils gegenwärtig beaufschlagte Abschnitt des Bands innerhalb des Kanals befindlich ist . Mit dem beschriebenen Verfahren und der beschriebenen Anordnung ist sowohl möglich, eine Führung mit einem großen Abstand zweier benachbarter Stützrollen durch den Heißkanal zu erlauben als auch mit konstruktiv unaufwändigen Maßnahmen eine gute Kontrolle des Abstands des Bands von den Düsenausgängen zu gewährleisten .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung eines Bands (2) , insbesondere eines metallischen Bands, beispielsweise eines Stahlbands, mit einem in Gasphase vorliegenden Material, aufweisend die Schritte:
Führen des Bands (2) durch eine Vakuumkammer (3) hindurch an einem zu der zu beschichtenden Bandoberfläche (2') hin gerichteten Düsenausgang (7, 7') einer Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung (4, 4V) des Materials vorbei mittels einer Bandtransporteinrichtung (8, 9) ,
Transportieren von innerhalb der Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung (4, 4V) in die Gasphase gebrachtem Material zu dem Düsenausgang (7, 7') hin und aus diesem hinaus, sodass es zur Bandoberfläche (2') gelangt zum Bilden der Beschichtung aus dem Material, indem es auf der Bandoberfläche (2') kondensiert, wobei ein das in Gasphase gebrachte Material enthaltender Gasstrom (10', 12, 12') derart eingestellt wird, dass
- eine von dem Gasstrom (10', 12, 12') auf das Band (2) wirkende Kraft (F2) einerseits und
- eine, insbesondere durch Schwerkraft und/oder das Führen des Bands, wirkende Gegenkraft (Fi, Fm) andererseits derart Zusammenwirken, dass die zu beschichtende Oberfläche (2') sich innerhalb vorgegebener Toleranzen mit einem Sollabstand zu dem Düsenausgang (7, 7') an dem Düsenausgang (7, 7') vorbeibewegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Seite der Bandoberfläche, welche der zu beschichtenden Bandoberfläche (2') gegenüberliegt und die eine zweite zu beschichtende Bandoberfläche ist, eine zweite Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung (4V) von Material angeordnet ist mit einem zweiten Düsenausgang (7') , aus welchem heraus ein zweiter Gasstrom (12') heraustritt derart, dass beide Bandoberflächen, nämlich die zu beschichtende Bandoberfläche (2') und die zweite zu beschichtende Bandoberfläche, gleichzeitig beschichtet werden, wobei der Gasstrom (12) und der zweite Gasstrom (12') einander antiparallel wirkende Kräfte auf das Band ausüben, sodass das Band sich innerhalb vorgegebener Toleranzen mit einem zweiten Sollabstand der zweiten Bandoberfläche zu dem zweiten Düsenausgang an dem zweiten Düsenausgang vorbeibewegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenausgang (7) und der zweite Düsenausgang (7') frontal gegenüberliegend positioniert sind, wobei das Band (2) zwischen dem Düsenausgang (7) und dem zweiten Düsenausgang (7') geführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenausgang (7) und der zweite Düsenausgang (7') mit Bezug zur Bandtransportrichtung gegeneinander versetzt sind, wobei das Band (2) zwischen dem Düsenausgang (7) und dem zweiten Düsenausgang (7') geführt wird, zur Herbeiführung einer S-förmigen Führung des Bandes (2) .
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenausgang (7) und der zweite Düsenausgang (7') in Bandtransportrichtung gegeneinander versetzt sind und der Gasstrom (12) und der zweite Gasstrom (12') unabhängig voneinander einstellbar, bevorzugt regelbar, sind, oder dass der Düsenausgang (7) und der zweite Düsenausgang (7') frontal gegenüberliegend positioniert sind und der Gasstrom (12) und der zweite Gasstrom (12') abhängig voneinander einstellbar, bevorzugt regelbar, sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen des Gasstroms beziehungsweise der Gasströme erfolgt anhand eines ermittelten Zusammenhangs zwischen dem Sollabstand d und dem Gasstrom Vein, bevorzugt anhand eines empirisch ermittelten Zusammenhangs zwischen dem Sollabstand d und dem Gasstrom Vein, oder anhand der Formel
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mit
Vein: Gasstrom,
Ao : Fläche des Düsenausgangs, e: Abstand Mitte des Düsenausgangs-nächste
Stützrolle, p: mittlere Dichte des Gasstroms,
Fo : Bandzugkraft,
U: Umfang des Düsenausgangs.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (2) durch einen beheizten Kanal (12) geführt wird derart, dass zumindest der gegenwärtig beschichtete Oberflächenbereich beziehungsweise die gegenwärtig beschichteten Oberflächenbereiche sowie der Düsenausgang beziehungsweise die Düsenausgänge (7, 7') innerhalb des beheizten Kanals (12) positioniert sind, wobei bevorzugt innerhalb des beheizten Kanals (12) eine stützrollenfreie Führung des Bands (2) erfolgt mit in Bandlaufrichtung betrachtet einer letzten das Band (2) führenden Stützrolle (8) vor Kanaleingang, einer ersten das Band führenden Stützrolle (9) nach Kanalausgang und einer in Normalrichtung des Bands (2) erfolgenden Einstellung der Bandlauffläche mit dem Gasstrom (12) , sofern vorhanden zusätzlich dem zweiten Gasstrom ( 12 ' ) .
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Toleranz +/- 10 Prozent, bevorzugt +/- 5 Prozent, des Sollabstands beträgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gasstrom genau einmal eingestellt wird und dann bei der einmal vorgenommenen Einstellung gehalten wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vakuumkammer (3) ein Prozessdruck herrscht, der größer ist als 10 A ( - 3 ) mbar, bevorzugt größer als 20 mbar.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportieren des Materials innerhalb der Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung (4, 4V) mittels eines Trägergases erfolgt, welches durch die Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung (4, 4V) hindurch strömt und gemeinsam mit dem in Gasphase gebrachten Material den Gasstrom (10', 12, 12 ' ) bildet . 33
12 . Verfahren nach Anspruch 11 , wobei zur Herbei führung des Sollabstands innerhalb der vorgegebenen Toleranzen die Einstellung des Gasstroms , bevorzugt ausschließlich, mittels
Einstellens des Trägergas flusses vorgenommen wird .
13 . Verfahren nach Anspruch 11 oder nach Anspruch 12 , wobei der Verdampfungsabschnitt einen Vorverdampfungsabschnitt und einen bevorzugt als Tiegel ausgebildeten Nachverdampfungsabschnitt aufweist , wobei der Vorverdampfungsabschnitt einen Spritzkopf zum Aufbereiten des als Ausgangsmaterial vorliegenden Beschichtungsmaterials und ein Inj ektorrohr aufweist , wobei das Inj ektorrohr das in dem Spritzkopf aufbereitete Beschichtungsmaterial zu dem Nachverdampfungsabschnitt leitend ausgebildet und mit dem Nachverdampfungsabschnitt gekoppelt ist zum Führen des aufbereiteten Beschichtungsmaterials in den Nachverdampfungsabschnitt hinein zum dortigen in die Gasphase bringen, wobei bevorzugt der Spritzkopf eine Drahtspritze ist für das Lichtbogenschmel zen und/oder Lichtbogenverdampfen von in die Drahtspritze eingeführtem Ausgangsmaterial , wobei ein Einstellen der Beschichtungsrate durch eine Zuführrate einer Zuführung von Ausgangsmaterial in den Spritzkopf hinein erfolgt .
14 . Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 , dadurch gekennzeichnet , dass der Beschichtungsprozess gestartet wird mittels Durchführens der folgenden Schritte , bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge :
Positionieren des Düsenausgangs ( 7 , 7 ' ) der nicht betriebenen Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung ( 4 , 4V) an der Bandoberfläche oder in geringer Entfernung von der Bandoberfläche , beispielsweise weniger als 10 cm entfernt , bevorzugt weniger als 5 cm entfernt, besonders bevorzugt weniger als 1 cm entfernt,
Initiieren des Trägergasflusses,
Starten der Bandtransporteinrichtung (8, 9) ,
Einstellen des Gasstromes (10', 12, 12') , bevorzugt ausschließlich mittels Einstellens des Trägergasflusses, in Abhängigkeit von dem Sollabstand d zum Erreichen des Sollabstands innerhalb der vorgegebenen Toleranzen
Initiieren des Verdampfens des Materials.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsprozess gestartet wird mittels Durchführens der folgenden Schritte:
Positionieren des Düsenausgangs (7) der nicht betriebenen Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung (4) an der zu beschichtenden Bandoberfläche (2') oder in geringer Entfernung von der zu beschichtenden Bandoberfläche (2') sowie des zweiten Düsenausgangs (7') der nicht betriebenen Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung an der zweiten zu beschichtenden Bandoberfläche oder in geringer Entfernung von der zweiten zu beschichtenden Bandoberfläche, jeweils beispielsweise weniger als 10 cm entfernt, bevorzugt weniger als 5 cm entfernt, besonders bevorzugt weniger als 1 cm entfernt,
Initiieren des Trägergasflusses,
Starten der Bandtransporteinrichtung,
Einstellen des Gasstromes, bevorzugt ausschließlich mittels Einstellens des Trägergasflusses, in Abhängigkeit von dem Sollabstand d zum Erreichen des Sollabstands innerhalb der vorgegebenen Toleranzen und/oder des zweiten Gasstromes in Abhängigkeit von dem Sollabstand d' zum Erreichen des zweiten Sollabstands innerhalb vorgegebener Toleranzen,
Initiieren des Verdampfens. 35
16. Beschichtungsanlage (1) zur Beschichtung eines Bands
(2) , insbesondere eines metallischen Bands, beispielsweise eines Stahlbands, mit einem in Gasphase vorliegenden Material, wobei die Beschichtungsanlage (4, 4V) aufweist:
- eine Vakuumkammer (3) zur Durchführung des zu beschichtenden Bands (2) ,
- eine Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung (4, 4V) des Materials, aufweisend einen Verdampfungsabschnitt (4', 4' ' ' ', 5) zum Verdampfen des Materials in die Gasphase hinein und einen mit dem Verdampfungsabschnitt (4', 4' ' ' ', 5) gekoppelten Düsenabschnitt (6) , wobei der Düsenabschnitt (6) einen innerhalb der Vakuumkammer (3) angeordneten Düsenausgang (7, 7') aufweist zum gerichteten Auslassen des in Gasphase vorliegenden Materials in einem Gasstrom aus dem Düsenausgang (7, 7') hinaus zu einer zu beschichtenden Oberfläche (2') des durch die Vakuumkammer (3) durchgeführten flächigen Bands (2) hin, um diese kontinuierlich mit auf der Oberfläche auf treff endem und dort kondensierenden Material zu beschichten .
17. Beschichtungsanlage nach Anspruch 16, wobei vor dem Verdampfungsabschnitt (4', 4' ' ' ', 5) ein Gaseinlass (10) angeordnet ist zum Einlassen eines Trägergases zum Bilden des Gasstroms gemeinsam mit dem in Gasphase gebrachten Material zum Transportieren des in Gasphase gebrachten Materials innerhalb der Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung (4, 4V) zu dem Düsenausgang (7, 7') hin und aus diesem hinaus, sodass es zur Bandoberfläche gelangt zum Bilden der Beschichtung aus dem Material, indem es auf der Bandoberfläche kondensiert, und wobei vor dem Gaseinlass des Verdampfungsabschnitts eine Trägergasflussstelleinrichtung (11) angeordnet ist zum Einstellen des Trägergasflusses. 36
18 . Beschichtungsanlage nach Anspruch 17 , wobei der Verdampfungsabschnitt einen Vorverdampfungsabschnitt und einen bevorzugt als Tiegel ausgebildeten Nachverdampfungsabschnitt aufweist , wobei der Vorverdampfungsabschnitt einen Spritzkopf zum Aufbereiten des als Ausgangsmaterial vorliegenden Beschichtungsmaterials und ein Inj ektorrohr aufweist , wobei das Inj ektorrohr das in dem Spritzkopf aufbereitete Beschichtungsmaterial zu dem Nachverdampfungsabschnitt leitend ausgebildet und mit dem Nachverdampfungsabschnitt gekoppelt ist zum Führen des aufbereiteten Beschichtungsmaterials in den Nachverdampfungsabschnitt hinein zum dortigen in die Gasphase bringen, wobei bevorzugt der Spritzkopf eine Drahtspritze ist für das Lichtbogenschmel zen und/oder Lichtbogenverdampfen von in die Drahtspritze eingeführtem Ausgangsmaterial .
19 . Beschichtungsanlage nach Anspruch 17 oder nach Anspruch 18 , aufweisend eine Steuerungsvorrichtung ( 14 ) , die mit der Trägergas flussstelleinrichtung ( 11 ) gekoppelt ist und die eingerichtet ist , die Trägergas flussstelleinrichtung ( 11 ) anzusteuern zum Einstellen des Gasstromes , bevorzugt anhand eines empirisch ermittelten Zusammenhangs zwischen dem Sollabstand d und dem Gasstrom Vein, alternativ bevorzugt anhand der Formel
Figure imgf000038_0001
mit
Vein : Gasstrom,
Ao : Fläche des Düsenausgangs , e : Abstand Mitte des Düsenausgangs-nächste
Stützrolle , p: mittlere Dichte des Gasstroms,
Fo : Bandzugkraft,
U: Umfang des Düsenausgangs.
20. Beschichtungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei der Düsenausgang (7, 7') und der vom aus dem Düsenausgang (7, 7') mit in Gasphase vorliegendem Material beaufschlagte Abschnitt des Bands (2) in einem beheizten Kanal
(12) angeordnet sind, durch den das Band (2) hindurchgeführt wird.
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