RU2034095C1 - Method for supply of evaporated material to evaporator for application of coatings - Google Patents

Abstract

FIELD: vacuum technology of coating. SUBSTANCE: method for supply of evaporated material in form of aluminum strip includes feed of strip to evaporator in form of tungsten braid by drawing strip end nearer to braid for not more than 5 s and keeping it away for 30-45 s. EFFECT: higher reliability and longer service life of evaporator. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области вакуумной металлизации, в частности к нанесению алюминиевых покрытий путем термического испарения в вакууме. The invention relates to the field of vacuum metallization, in particular to the deposition of aluminum coatings by thermal evaporation in vacuum.

Наиболее распространенным способом длительного испарения алюминия в вакууме является непрерывная подача испаряемого материала в виде проволоки на раскаленную поверхность испарительного элемента. The most common way to continuously evaporate aluminum in a vacuum is to continuously feed the vaporized material in the form of a wire onto the hot surface of the evaporator element.

Однако при подаче проволоки на достаточно длинный вольфрамовый жгут (что необходимо при металлизации больших поверхностей) наплавление алюминия происходит на небольшой участок испарительного элемента, что затрудняет равномерное растекание алюминия по всей длине жгута. При неравномерном растекании алюминия на испарительном элементе образуются участки повышенной температуры, что резко снижает срок службы вольфрамового жгута. Перемещение проволоки по поверхности испарительного элемента в случае вольфрамового жгута непригодно из-за неконтролируемой деформации при нагреве. Поэтому целесообразно подавать на вольфрамовый жгут не проволоку, а ленту, ширина которой определяется длиной испарительного элемента (одновременная подача большого числа проволок вместо ленты нецелесообразна из-за сложности осуществления). However, when the wire is fed to a sufficiently long tungsten bundle (which is necessary when metallizing large surfaces), aluminum is melted onto a small area of the evaporation element, which makes it difficult to uniformly spread aluminum along the entire length of the bundle. In the case of uneven spreading of aluminum on the evaporation element, areas of elevated temperature are formed, which sharply reduces the service life of the tungsten tow. The movement of the wire over the surface of the evaporation element in the case of a tungsten bundle is unsuitable due to uncontrolled deformation during heating. Therefore, it is advisable to feed not a wire, but a tape whose width is determined by the length of the evaporation element to the tungsten bundle (the simultaneous supply of a large number of wires instead of the tape is impractical due to the complexity of implementation).

Рабочая температура испарительного элемента обычно порядка 1400-1700^оС, поэтому при стационарном положении устройства подачи испаряемого материала относительно испарительного элемента происходит перегрев той его части, которая расположена над испарительным элементом. Для устранения перегрева требуется принудительное охлаждение, что усложняет внутрикамерную оснастку.The operating temperature of the evaporation element is usually about 1400-1700 ^о С, therefore, with the stationary position of the feeding device of the evaporated material relative to the evaporation element, overheating of its part located above the evaporation element occurs. To eliminate overheating, forced cooling is required, which complicates the in-chamber equipment.

Известен способ подачи испаряемого материала на испарительный элемент в виде вольфрамовой спирали, в котором по оси раскаленной спирали продвигается испаряемая проволока алюминия. Ее свободный конец, попадая в зону нагрева, плавится. Металл падает на испарительный элемент в виде расплавленной капли и испаряется. Температура спирали в момент испарения понижается, поэтому подача алюминиевой проволоки осуществляется с паузами, длительность которых достаточна для разогрева испарителя до рабочей температуры. A known method of supplying the evaporated material to the evaporating element in the form of a tungsten spiral, in which the evaporated aluminum wire moves along the axis of the hot spiral. Its free end, falling into the heating zone, melts. The metal falls onto the evaporator element in the form of a molten drop and evaporates. The temperature of the spiral at the time of evaporation decreases, so the supply of aluminum wire is carried out with pauses, the duration of which is sufficient to warm the evaporator to operating temperature.

Однако вследствие высокой температуры внутри спирали происходит деформация конца подаваемой алюминиевой проволоки, что приводит к быстрому выходу из строя системы непрерывной подачи алюминиевой проволоки. Кроме того, для попадания паров алюминия на защищаемую поверхность необходимо, чтобы витки вольфрамовой спирали были расположены на достаточно большом расстоянии друг от друга, что приводит к большим потерям испаряемого материала. Наконец, поскольку испарение алюминия происходит лишь на нижней внутренней поверхности вольфрамовой спирали, температура этой части спирали периодически меняется, что резко снижает срок службы испарителя. However, due to the high temperature inside the spiral, the end of the supplied aluminum wire is deformed, which leads to the rapid failure of the continuous supply system of aluminum wire. In addition, to get aluminum vapor on the surface to be protected, it is necessary that the turns of the tungsten spiral are located at a sufficiently large distance from each other, which leads to large losses of the evaporated material. Finally, since aluminum evaporates only on the lower inner surface of the tungsten spiral, the temperature of this part of the spiral changes periodically, which dramatically reduces the life of the evaporator.

Цель изобретения улучшение способа подачи испаряемого материала и увеличение срока службы испарительного элемента в виде вольфрамового жгута. The purpose of the invention is the improvement of the feed method of the evaporated material and the increase in the service life of the evaporation element in the form of a tungsten bundle.

Для этого испаряемый материал выполнен в виде алюминиевой ленты, а перемещение осуществляют путем приближения конца алюминиевой ленты к испарителю не более чем на 5 с и удаления на 30-45 с. For this, the evaporated material is made in the form of an aluminum tape, and the movement is carried out by approximating the end of the aluminum tape to the evaporator for no more than 5 s and removing it for 30-45 s.

На чертеже представлен механизм подачи алюминиевой ленты, с помощью которого реализуется предлагаемый способ. The drawing shows the feed mechanism of an aluminum tape, with which the proposed method is implemented.

Предлагаемый способ подачи испаряемого материала на испаритель для нанесения покрытий реализован следующим образом. The proposed method of supplying the evaporated material to the evaporator for coating is implemented as follows.

Алюминиевая лента 2 с бобины 1 с помощью лентопротяжного механизма, состоящего из направляющего 3 и ведущего 4 валиков и двух прижимных роликов 5, прижим которых регулируется прижимным рычагом 6, подается между двумя направляющими пластинами 7 на испарительный элемент 14 (вольфрамовый жгут), нагреваемый пропусканием электрического тока. Описанный механизм подачи укреплен к платформе 11 с помощью четырех качающихся рычагов 12 и подается к испарительному элементу при помощи электромагнитной системы, состоящей из катушки 8 электромагнита, сердечника 9 и системы 10 рычагов. Сердечник 9 втягивается (вверх) при включении тока электромагнита, а система 10 рычагов продвигает ме- ханизм подачи к испарительному элементу 14. Одновременно включается привод валика 4 и производится подача алюминиевой ленты. Алюминий плавится над испарительным элементом не более 5 с, после чего выключается ток электромагнита и с помо- щью пружин 13 механизм подачи отодвигается на период от 30 до 45 с от испарительного элемента, с поверхности которого идет испарение наплавленного алюминия. Далее цикл повторяется. За то время, пока механизм подачи удален от испарительного элемента, происходит его естественное охлаж- дение, что предотвращает расплавление алю- миния в направляющих пластинах и вблизи них и ликвидирует угрозу выхода из строя лентопротяжного механизма. Указанный вы- ше режим обусловлен тем, что при наплавлении алюминия более 5 с происходит перегрев ленты и нежелательный разогрев ме- ханизма подачи. Время между двумя последовательными наплавлениями алюминия дол- жно составлять от 30 до 45 с (в зависимости от температуры вольфрамового жгута). Если указанное время составит менее 30 с, возникнет опасность перегрева механизма подачи, так как он не успеет самоохладиться. При времени более 45 с нарушится непрерывность присутствия алюминия на поверхности испарительного элемента. Aluminum tape 2 from the bobbin 1 using a tape drive mechanism consisting of a guide 3 and a drive 4 rollers and two pressure rollers 5, the pressure of which is regulated by the pressure lever 6, is fed between the two guide plates 7 to the evaporation element 14 (tungsten bundle), heated by passing an electric current. The described feed mechanism is attached to the platform 11 using four swinging levers 12 and is supplied to the evaporation element using an electromagnetic system consisting of an electromagnet coil 8, a core 9 and a lever system 10. The core 9 is retracted (up) when the electromagnet current is turned on, and the lever system 10 advances the feed mechanism to the evaporation element 14. At the same time, the drive of the roller 4 is turned on and the aluminum tape is fed. Aluminum melts above the evaporation element for no more than 5 s, after which the electromagnet current is turned off and by means of springs 13, the feed mechanism moves away for a period of 30 to 45 s from the evaporation element, from the surface of which the deposited aluminum is evaporated. Next, the cycle repeats. While the feed mechanism is removed from the evaporation element, it naturally cools, which prevents the melting of aluminum in and near the guide plates and eliminates the risk of failure of the tape drive mechanism. The aforementioned mode is due to the fact that during the deposition of aluminum for more than 5 s, the tape overheats and undesirable heating of the feed mechanism. The time between two successive depositions of aluminum should be between 30 and 45 s (depending on the temperature of the tungsten bundle). If the indicated time is less than 30 s, there is a danger of overheating of the feed mechanism, since it will not have time to cool itself. At a time of more than 45 s, the continuity of the presence of aluminum on the surface of the evaporation element is disrupted.

Система подачи и удаления лентопротяжного механизма от испарительного элемента легко автоматизируется. The system for feeding and removing the tape drive from the evaporation element is easily automated.

Использование предлагаемого способа подачи испаряемого материала на испаритель для нанесения покрытий позволяет без дополнительного охлаждения обеспечить длительное испарение алюминия в установках вакуумной металлизации с испарителями резистивного нагрева, испарительными элементами которых служат вольфрамовые жгуты. Это особенно важно для процесса вакуумного алюминирования рулонного материала в вакуумных установках полунепрерывного действия, так как повышение надежности работы испарителя увеличивает количество алюминия, испаряемого в одном цикле работы вакуумной установки, а значит, повышает ее производительность. Using the proposed method of supplying the evaporated material to the evaporator for coating allows without additional cooling to ensure long-term evaporation of aluminum in vacuum metallization installations with evaporators of resistive heating, the evaporating elements of which are tungsten bundles. This is especially important for the process of vacuum aluminization of coiled material in semi-continuous vacuum plants, since increasing the reliability of the evaporator increases the amount of aluminum evaporated in one cycle of the vacuum installation, and therefore increases its productivity.

Claims (1)

СПОСОБ ПОДАЧИ ИСПАРЯЕМОГО МАТЕРИАЛА К ИСПАРИТЕЛЮ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ, включающий перемещение испаряемого материала к испарителю, выполненному в виде вольфрамового жгута, отличающийся тем, что испаряемый материал выполняют в виде алюминиевой ленты, а перемещение осуществляют путем приближения конца алюминиевой ленты к испарителю на время не более 5 с и удаления на 30 45 с. METHOD FOR SUBMITTING VAPORIZED MATERIAL TO THE EVAPORATOR FOR APPLICATION OF COATINGS, including moving the evaporated material to the evaporator, made in the form of a tungsten bundle, characterized in that the evaporated material is made in the form of an aluminum tape, and the movement is carried out by approximating the end of the aluminum tape to the evaporator for no more than 5 s and deletion for 30 45 s.

Images