UA128066C2 - Установка для вакуумного осадження покриттів і спосіб нанесення покриттів на підкладку - Google Patents
Установка для вакуумного осадження покриттів і спосіб нанесення покриттів на підкладку Download PDFInfo
- Publication number
- UA128066C2 UA128066C2 UAA202100142A UAA202100142A UA128066C2 UA 128066 C2 UA128066 C2 UA 128066C2 UA A202100142 A UAA202100142 A UA A202100142A UA A202100142 A UAA202100142 A UA A202100142A UA 128066 C2 UA128066 C2 UA 128066C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- steam
- nozzle
- chamber
- substrate
- metal
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 17
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000003303 reheating Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 24
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 21
- 101100287724 Caenorhabditis elegans shk-1 gene Proteins 0.000 claims 1
- 241001377938 Yara Species 0.000 claims 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 7
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PGTXKIZLOWULDJ-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Zn] Chemical compound [Mg].[Zn] PGTXKIZLOWULDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- -1 for example Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/243—Crucibles for source material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Винахід стосується установки 1 для вакуумного осадження для безперервного осадження на переміщувану підкладку S покриттів, сформованих з металу або металевого сплаву, при цьому установка містить тигель 4 для випаровування, який є придатним для подачі парів металу або металевого сплаву і містить випарну трубку 7, камеру 2 для осадження, яка є придатною для проходження підкладки S по заданій траєкторії P, і пристрій 3 для нанесення покриттів струменем пари, розташований в камері осадження і з'єднаний з випарною трубкою, при цьому пристрій для нанесення покриттів струменем пари додатково містить розподільну камеру 31, яка містить щонайменше один засіб 33 повторного нагрівання, розташований всередині розподільної камери, і сопло 32 для випускання пари, яке містить нижній отвір, який з'єднує сопло для випускання пари з розподільною камерою, верхній отвір, через яке пара може виходити в камеру для осадження, і дві бічні поверхні, які сходяться одна з одною в напрямку верхнього отвору.
Description
Винахід стосується установки вакуумного осадження для нанесення на підкладку покриттів, сформованих з металу або металевих сплавів, таких як-от наприклад, цинк і цинк-магнієві сплави, при цьому, більш конкретно, зазначений пристрій призначений для нанесення покриттів на сталеву смугу, але не обмежується цим. Цей винахід також відноситься до способу нанесення покриттів на вищевказану підкладку.
Відомі різні процеси нанесення металічних покриттів, в деяких випадках складаються зі сплавів, на підкладку, таку як-от сталева смуга. Серед них можна згадати нанесення покриттів зануренням у розплав, гальванічне осадження, а також різні процеси вакуумного осадження, такі як-от вакуумне випаровування і магнетронне розпилення.
З документів УМО97/47782 і УММО2009/047333 відомий спосіб безперервного нанесення покриття на сталеву підкладку, в якому струмінь пари металу, який переміщається зі швидкістю понад 500 м/с, входить в контакт з підкладкою. Проте, було помічено, що пари цинку мають тенденцію до конденсації, що призводить до дефектів типу мікрокрапель в металевому покритті і на його поверхні.
Тому, метою цього винаходу є усунення недоліків установок і процесів попереднього рівня техніки, наприклад, шляхом забезпечення установки для вакуумного осадження, яка запобігає конденсації парів металів або металевих сплавів.
З цією метою першим предметом цього винаходу є установка для вакуумного осадження для безперервного осадження на переміщувану підкладку покриттів, сформованих з металу або металевого сплаву, при цьому установка містить тигсель для випаровування придатний для подавання парів металу або металевого сплаву і містить випарну трубку, камеру для осадження, придатну для проходження підкладки по заданій траєкторії, і пристрій для нанесення покриттів струменем пари, який з'єднує випарну трубку з камерою для осадження, при цьому пристрій для нанесення покриттів струменем пари додатково містить в собі: - розподільчу камеру, яка проходить поперечно від випарної трубки по всій ширині заданої траєкторії і містить щонайменше один засіб повторного нагрівання, розташований всередині розподільчої камери, і - сопло для випускання пари, яке містить нижній отвір, який з'єднує сопло для випускання пари з розподільчою камерою, верхній отвір, через який пара може виходити в камеру для
Зо осадження, і дві бічні поверхні, які з'єднують нижній отвір з верхнім отвором, при цьому бічні поверхні сопла для випускання пари сходяться одна до одної в напрямку верхнього отвору.
Установка за цим винаходом може також мати перелічені нижче необов'язкові ознаки, які розглядаються окремо або у поєднанні: - сопло для випускання пари є трапецієподібним у поперечному перерізі вздовж площини, перпендикулярній його довжині, - сопло для випускання пари є рівнораменною трапецією у поперечному перерізі вздовж площини, перпендикулярній його довжині, - кут основи рівнораменної трапеції має значення більше 607", - бічні поверхні сопла для випускання пари експоненціально сходяться одна до одної у напрямку верхнього отвору, - кут між нижнім отвором і кожною бічною поверхнею має значення більше 60" на виході з сопла для випускання пари, - відношення ширини нижнього отвору до ширини верхнього отвору сопла для випускання пари становить 1,6-2,4, - відношення довжини бічної поверхні до ширини нижнього отвору становить 4-8.
Інші характеристики і переваги винаходу будуть описані більш детально в подальшому описі.
Винахід буде більш зрозумілим при читанні подальшого опису, який надається виключно з метою пояснення, і жодним чином не призначений для обмеження, з посиланням на фігури: - Фіг. 1 ілюструє вид у перерізі варіанта здійснення установки, відповідно з винаходом, - Фіг. 2 ілюструє поперечний переріз варіанта здійснення пристрою для нанесення покриттів струменем пари, відповідно з винаходом, - Фіг. З ілюструє результати чисельного моделювання, які порівнюють винахід з попереднім рівнем техніки.
Слід зазначити, що терміни "нижче", "під", "всередину", "всередині", "назовні", "зовні", "вище за ходом потоку", "нижче за ходом потоку",..., використовувані в цій заявці, відносяться до розташування і орієнтацій різних складових елементів установки при її монтажі на лінії вакуумного осадження.
Метою цього винаходу є осадження на підкладку покриттів, сформованих з металу або бо металевих сплавів. Зокрема, мета полягає в тому, щоб одержувати цинкові або цинк-магнієві покриття. Однак, процес не обмежується цими покриттями, а, переважно, охоплює будь-яке покриття на основі одного металу або металевого сплаву, елементи якого мають тиск парів при температурі ванни, який відрізняється не більше ніж на 10 95, оскільки контроль їх відповідного відносного вмісту є в цьому випадку спрощеним.
Таким чином, для зручності позначення можна згадати покриття, виконані з цинку, в якості основного елемента, і з додаткового(их) елемента(ів), такого як-от хром, нікель, титан, марганець, магній, кремній і алюміній, які розглядаються окремо або у поєднанні.
Товщина покриття переважно становить 0,1-20 мкм. З одного боку, нижче 0,1 мкм існує ризик того, що захист підкладки від корозії буде недостатнім. З іншого боку, немає необхідності перевищувати 20 мкм для того, щоб досягти рівня корозійної стійкості, який потрібний, зокрема, в автомобільній або будівельної галузі. Зазвичай товщина може бути обмежена 10 мкм для автомобільних застосувань. Як показано на фіг. 1, установка 1, відповідно з винаходом, у першу чергу містить камеру 2 для осадження і засіб переміщення підкладки через камеру. Ця камера 2 для осадження має герметично закритий корпус, в якому, переважно, підтримується тиск 1078- 103 бар". Вона має вхідну шлюзову камеру і вихідну шлюзову камеру (вони не показані), між якими підкладка 5, така як-от, наприклад, сталева смуга, може переміщатися по заданій траєкторії Р в напрямку переміщення. Переміщення підкладки 5 може здійснюватися будь- якими відповідними засобами, в залежності від природи і форми зазначеної підкладки. Зокрема, може використовуватися обертовий опорний ролик, на який може спиратися сталева смуга. У камері 2 для осадження, поряд з лицьовою стороною підкладки 5, на яку необхідно нанести покриття, є пристрій З для нанесення покриттів струменем пари. Цей пристрій для нанесення покриттів є придатним для спрямування на переміщувану підкладку 5 струменя пари металевого сплаву, який виходять з тигля 4 для випаровування. Пристрій З для нанесення покриттів струменем пари монтується, безпосередньо або ні, на тиглі 4 для випаровування.
Останній є придатним для розміщення ванни металу або металевого сплаву, який генерує пару, яка має осідати на підкладці 5, і є придатною для подачі парів металу у пристрій для нанесення покриттів струменем пари. Тигель 4 для випаровування переважно розміщується в камері 2 для осадження.
Зо Тигель 4 для випаровування в основному складається з місткості 5, кришки 6 і випарної трубки 7, з'єднаної з одного боку з кришкою, а з іншого боку з пристроєм З для нанесення покриттів струменем пари. Переважно, клапан, який розташований між випарником і ежектором керує потоком парів металу. Ці різні деталі можуть виготовлятися, наприклад, з графіту.
Тигель 4 для випаровування забезпечується нагрівальним засобом 8, що забезпечує утворення пари металу і її подачу у пристрій З для нанесення покриттів струменем пари. Тигель 4 для випаровування переважно забезпечується індукційним нагрівачем, перевагою якого є більш легке перемішування і забезпечення однорідності складу металевого сплаву у ванні.
Пристрій З для нанесення покриттів струменем пари переважно є пристроєм для нанесення покриттів струменем пари зі швидкістю звуку, тобто пристроєм для нанесення покриттів, який генерує струмінь пари зі швидкістю звуку. Цей тип пристрою для нанесення покриттів також зазвичай називають пристроєм УМО (еї Марог Оерозйоп). Читач може звернутися до патентних заявок МО 97/47782 і УМО 2009/047333 за більш повним описом подробиць цього типу пристрою.
Пристрій З для нанесення покриттів струменем пари, переважно, містить розподільчу камеру 31, забезпечену вузьким соплом 32 для випускання пари, довжина якого близька до ширини підкладки, на яку наноситься покриття. Розподільча камера дозволяє парам металу рівномірно розподілятися по ширині підкладки. Фактично, вона проходить у поперечному напрямку від випарної трубки 7 по всій ширині траєкторії Р, тобто по всій ширині підкладки при функціонуванні установки. Переважно, вона проходить паралельно траєкторії Р, так, щоб всі точки підкладки знаходилися на однаковій відстані від пристрою для нанесення покриттів струменем пари, що додатково сприяє однорідності нанесення покриття. Переважно, вона виконується у вигляді трубки, яка проходить поперек траєкторії Р. Ця камера може виготовлятися, наприклад, з графіту.
Розподільча камера додатково містить щонайменше один засіб 33 повторного нагрівання, який розміщується всередині розподільчої камери, тобто у порожнині, обмеженій бічними поверхнями розподільчої камери 31. Цей засіб дозволяє повторно нагрівати пару, яка виходить з випарної трубки після того, як пара розширилася при вході у розподільчу камеру. Тому він запобігає конденсації її у розподільчій камері. Засіб повторного нагрівання проходить по довжині розподільчої камери, переважно по всій довжині. Переважно, засіб виконаний у формі нагрівального патрона. Кількість і розташування засобу повторного нагрівання можна відрегулювати для оптимізації повторного нагрівання пари.
Сопло 32 для випускання пари в основному являє собою щілинний отвір, який, переважно, можна регулювати по довжині і ширині. Можливість регулювання його ширини дозволяє підтримувати струмінь пари в широкому діапазоні температур поверхні матеріалу випаровуваного металу, тобто в широкому діапазоні швидкостей випаровування. Крім того, можливість адаптації його довжини до ширини підкладки, на яку наноситься покриття, дозволяє звести до мінімуму втрати випаровуваного металу.
Як показано на Фіг. 2, у поперечному перерізі по площині, перпендикулярній його довжині, сопло для випускання пари містить нижній отвір 9, вирізаний у стінці розподільчої камери 31 так, щоб з'єднувати сопло для випускання пари з розподільчою камерою, верхній отвір 10, через який пара може виходити в камеру для осадження, і дві бічні поверхні 11, 12, які з'єднують нижній отвір з верхнім отвором. Верхній отвір 10, переважно, розташовується у площині, паралельній траєкторії Р, так, щоб пари металів або їх сплавів більш рівномірно осідали на підкладці.
Автори винаходу несподівано виявили, що ризик конденсації парів металів або металевих сплавів в пристрої З для нанесення покриттів струменем пари і у випарній трубці 7 ефективно запобігається, якщо бічні поверхні 11, 12 сопла 32 для випускання пари сходяться одна до одної у напрямку верхнього отвору. Не пов'язані будь-якою науковою теорією, автори вважають, що це обмеження ширини на виході сопла 32 для випускання пари має ефект локалізації звукового удару на виході сопла 32 для випускання пари, що запобігає конденсації до цієї точки.
Фраза "сходяться одна до одної" означає, що ширина верхнього отвору сопла для випускання пари менше, ніж ширина його нижнього отвору. Це жодним чином не обмежує форму бічних поверхонь. Бічні поверхні можуть бути, наприклад, прямими лініями, вигнутими лініями або їх поєднанням.
Згідно з першим варіантом винаходу, сопло 32 для випускання пари у поперечному перерізі має форму трапеції. У цьому випадку, з огляду на загальну форму сопла, це означає, що менша основа трапеції розташована на виході сопла 32 для випускання пари. Таке лінійне зменшення ширини сопла сприяє рівномірному і поступовому прискоренню струменю пари. З промислової
Зо точки зору ця форма також є хорошим компромісом між ефективністю і простотою виготовлення.
Більш переважно, форма сопла 32 для випускання пари у поперечному перерізі являє собою рівнораменну трапецію, тобто трапецію, в якій бічні поверхні 11, 12 мають однакову довжину, а кути основи мають однакову величину. Завдяки дзеркальній симетрії, струмінь пари, який виходить з сопла для випускання пари, є більш рівномірним.
Переважно, кут при основі має значення понад 60", а більш переважно, понад 80". Це допомагає сфокусувати струмінь пари на підкладці.
Переважно, співвідношення між нижнім отвором 9 і верхнім отвором 10 сопла для випускання пари становить 1,6-2,4. Було виявлено, що це ефективно локалізує звуковий удар на виході з сопла для випускання пари, мінімізуючи втрати тиску, зумовлені формою сопла.
Переважно, відношення довжини бічної поверхні до ширини нижнього отвору становить 4-8.
Завдяки цьому співвідношенню лінії потоку струменя пари встигають стабілізуватися після розриву на стику між розподільчою камерою 31 і соплом 32 для випускання пари.
Згідно з другим варіантом винаходу, бічні поверхні 11, 12 сопла 32 для випускання пари експоненціально сходяться одна до одної у напрямку верхнього отвору 10. Фраза "сходяться експоненціально" означає, що кожна бокова поверхня має у поперечному перерізі експонентну форму. Ця форма сприяє переходу між розподільчою камерою і соплом для випускання пари.
Отже, лінії потоку струменя пари менше порушуються на стику між розподільчою камерою і соплом для випускання пари.
Переважно, дві бічні поверхні 11, 12 мають однакову експонентну форму. Завдяки дзеркальній симетрії струмінь пари, який виходить з сопла для випускання пари, є більш рівномірним.
Переважно, кут між нижнім отвором 10 і бічною поверхнею має значення більше 60" на виході з сопла для випускання пари, а більш переважно, більше 80". Це допомагає сфокусувати струмінь пари на підкладці.
Переважно, відношення ширини нижнього отвору У до ширини верхнього отвору 10 сопла для випускання пари становить 1,6-2,4. Було виявлено, що це ефективно локалізує звуковий удар на виході з сопла для випускання пари, мінімізуючи втрати тиску, зумовлені формою сопла.
Переважно, відношення довжини бічної поверхні до ширини нижнього отвору становить 4-8.
Завдяки цьому співвідношенню, лінії потоку струменя пари встигають стабілізуватися після розриву на стику між розподільчою камерою і соплом для випускання пари.
В обох варіантах ширина верхнього отвору 10 регулюється в залежності від швидкості потоку, необхідної в промисловій установці вакуумного осадження. Фахівець у цій галузі техніки знає, як відрегулювати цю ширину в залежності від інших параметрів, які керують швидкістю потоку, зокрема, на основі чисельного моделювання.
В обох варіантах ширина нижнього отвору 9 і ширина верхнього отвору 10, переважно, є постійними по довжині сопла 32 для випускання пари для того, щоб сприяти рівномірному осадженню парів металу або металевих сплавів на підкладці.
Переважно, обидві бічні поверхні 11, 12 сопла для випускання пари нагріваються для того, щоб обмежити ризик конденсації на них парів металів або металевих сплавів.
Для оцінки ефективності установки, яка містить сопло для випускання пари відповідно з винаходом, було виконано чисельне моделювання.
Модель застосовувалася до установки, яка містить випарну трубку 7, з'єднану з пристроєм З для нанесення покриттів струменем пари, яка містить розподільчу камеру 31, забезпечену вузьким соплом 32 для випускання пари. Зокрема, модель застосовувалася на основі таких значень: - випаровуваний метал: цинк, - тиск на вході у випарну трубку: 5869 Па, - температура на вході у випарну трубку: 953 К - температура бічних поверхонь: 1042 К - витрата цинку: 170 г/с - клапан для пари повністю відкритий.
На Фіг. З а) ілюструються результати, одержані з соплом 32 для випускання пари прямокутного перерізу, при цьому, як нижній отвір, так і верхній отвір становлять 24 мм, а сопло має довжину 1750 мм.
На Фіг. З Б) ілюструються результати, одержані з соплом 32 для випускання пари, яке у поперечному перерізі являє собою рівнораменну трапецію, нижній отвір становить 48 мм,
Зо верхній отвір - 24 мм, а бічні поверхні - 100 мм.
На обох фігурах рівень сірого кольору вказує на ризик конденсації. Чим темніше, тим вищий ризик конденсації.
Як видно з порівняння Фіг. За) і 30), цинк конденсується в прямокутному вихідному соплі, в той час як в трапецієподібному вихідному соплі це не відбувається.
Установка, виконана відповідно з винаходом, може бути застосована, зокрема, але не виключно, для обробки металевих смуг, як з попередньо нанесеним покриттям, так і без покриття. Звичайно, процес відповідно з винаходом можна використовувати для будь-якої підкладки з покриттям або без покриття, такої як-от, наприклад, алюмінієва смуга, цинкова смуга, мідна смуга, скляна смуга або керамічна смуга.
Claims (8)
1. Установка (1) для вакуумного осадження для безперервного осадження на переміщувану підкладку (5) покриттів, сформованих з металу або металевого сплаву, при цьому установка містить: - тигель (4) для випаровування, що виконаний з можливістю подачі пари металу або металевого сплаву і містить випарну трубку (7), - камеру (2) для осадження, виконану з можливістю проходження підкладки (5) по заданій траєкторії (Р), і - пристрій (3) для нанесення покриттів струменем пари, розташований в камері осадження і з'єднаний з випарною трубкою, при цьому пристрій для нанесення покриттів струменем пари додатково містить: - розподільну камеру (31), яка проходить поперечно від випарної трубки і по всій ширині заданої траєкторії і містить щонайменше один засіб (33) повторного нагрівання, розташований всередині розподільної камери, і - сопло (32) для випускання пари, яке має нижній отвір (9), що з'єднує сопло для випускання пари з розподільною камерою, верхній отвір (10), через який пара може виходити в камеру для осадження, і дві бічні поверхні (11, 12), які з'єднують нижній отвір з верхнім отвором, при цьому бічні поверхні сопла для випускання пари сходяться одна з одною у напрямку верхнього отвору. бо
2. Установка за п. 1, в якій сопло для випускання пари є трапецієподібним у поперечному перерізі ввдовж площини, перпендикулярної його довжині.
3. Установка за п. 2, в якій сопло для випускання пари є рівнораменною трапецію у поперечному перерізі ввдовж площини, перпендикулярної його довжині.
4. Установка за п. 3, в якій кут основи рівнораменної трапеції має значення більше 607.
5. Установка за п. 1, в якій бічні поверхні (11, 12) сопла (32) для випускання пари експоненціально сходяться одна з одною у напрямку верхнього отвору (10).
6. Установка за п. 5, в якій кут між нижнім отвором (9) і кожною бічною поверхнею (11, 12) має значення більше 60" на виході з сопла для випускання пари.
7. Установка за будь-яким з пп. 1-6, в якій співвідношення ширини нижнього отвору (9) і ширини верхнього отвору (10) сопла для випускання пари становить 1,6-2,4.
8. Установка за будь-яким з пп. 1-7, в якій співвідношення довжини бічної поверхні і ширини нижнього отвору становить 4-8. Км з 81 ! кора ; 8 си еВ, й
Б. ж й н- | ВИНИ ще і и бо, Я й ї ХК ще о ї Її іх І ЩЕ 5 ; реа Хом ИЙ А і; уч КМУ с у ; ПТ ! жен Ї КД і ; Вон кі ; ж ех й о еВ ЕК м й ГО Х ! ж сему кухни о ; і СИ Ин ДА . ;
і. ОК ние В я ; я Пн 7 нти
Фіг. 1 ло ї 12 з ОО, зер т і а 2. СХ С яра Ж : С 7
Фіг. 2 і Мен рр 00000... |, Ср фа я 7 Оп У
Ан. Шк
1. се і ч ;,;, ее й "ЗМУ й а ОЗ ьо 01340 ьо с... вх а ьо. )
Фіг. 3
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/IB2018/054419 WO2019239192A1 (en) | 2018-06-15 | 2018-06-15 | Vacuum deposition facility and method for coating a substrate |
| PCT/IB2019/054860 WO2019239314A1 (en) | 2018-06-15 | 2019-06-11 | Vacuum deposition facility and method for coating a substrate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA128066C2 true UA128066C2 (uk) | 2024-03-27 |
Family
ID=63036251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA202100142A UA128066C2 (uk) | 2018-06-15 | 2019-06-11 | Установка для вакуумного осадження покриттів і спосіб нанесення покриттів на підкладку |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210238734A1 (uk) |
| EP (1) | EP3810822A1 (uk) |
| JP (1) | JP7165755B2 (uk) |
| KR (1) | KR102538729B1 (uk) |
| CN (1) | CN112400034A (uk) |
| BR (1) | BR112020025040A2 (uk) |
| CA (1) | CA3103386C (uk) |
| MA (1) | MA52974A (uk) |
| MX (1) | MX2020013600A (uk) |
| UA (1) | UA128066C2 (uk) |
| WO (2) | WO2019239192A1 (uk) |
| ZA (1) | ZA202007502B (uk) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113957389B (zh) * | 2020-07-21 | 2023-08-11 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种具有多孔降噪及均匀化分配金属蒸汽的真空镀膜装置 |
| CN116802337A (zh) * | 2021-02-16 | 2023-09-22 | 应用材料公司 | 坩埚、分配管、材料沉积组件、真空沉积***和制造装置的方法 |
| DE102021120004A1 (de) * | 2021-08-02 | 2023-02-02 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Beschichtungsanlage zur Beschichtung eines Gegenstands, Verfahren zum Beschichten eines Gegenstands sowie Verwendung |
| WO2023062410A1 (en) | 2021-10-14 | 2023-04-20 | Arcelormittal | Vapour nozzle for pvd |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2793609A (en) * | 1953-01-26 | 1957-05-28 | British Dielectric Res Ltd | Means for the deposition of materials by evaporation in a vacuum |
| JPS5943874A (ja) * | 1982-09-04 | 1984-03-12 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | 蒸発材料収容器及びその使用方法 |
| JPS6353259A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜形成方法 |
| DE3923390A1 (de) * | 1988-07-14 | 1990-01-25 | Canon Kk | Vorrichtung zur bildung eines grossflaechigen aufgedampften films unter verwendung von wenigstens zwei getrennt gebildeten aktivierten gasen |
| GB9300400D0 (en) * | 1993-01-11 | 1993-03-03 | Glaverbel | A device and method for forming a coating by pyrolysis |
| US5820681A (en) * | 1995-05-03 | 1998-10-13 | Chorus Corporation | Unibody crucible and effusion cell employing such a crucible |
| JPH09143692A (ja) * | 1995-11-29 | 1997-06-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 高蒸気圧金属の気相メッキ装置及び方法 |
| BE1010351A6 (fr) | 1996-06-13 | 1998-06-02 | Centre Rech Metallurgique | Procede et dispositif pour revetir en continu un substrat en mouvement au moyen d'une vapeur metallique. |
| US6409839B1 (en) * | 1997-06-02 | 2002-06-25 | Msp Corporation | Method and apparatus for vapor generation and film deposition |
| DE19843818A1 (de) * | 1998-09-24 | 2000-03-30 | Leybold Systems Gmbh | Bedampfungsvorrichtung für Vakuum-Bedampfungsanlagen |
| US20040043140A1 (en) * | 2002-08-21 | 2004-03-04 | Ramesh Jagannathan | Solid state lighting using compressed fluid coatings |
| JP4041005B2 (ja) | 2003-04-02 | 2008-01-30 | 長州産業株式会社 | 薄膜堆積用分子線源とそれを使用した薄膜堆積方法 |
| US7232588B2 (en) * | 2004-02-23 | 2007-06-19 | Eastman Kodak Company | Device and method for vaporizing temperature sensitive materials |
| JP2007039785A (ja) * | 2005-07-04 | 2007-02-15 | Seiko Epson Corp | 真空蒸着装置及び電気光学装置の製造方法 |
| US7951276B2 (en) * | 2006-06-08 | 2011-05-31 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Cluster generator |
| JP5013591B2 (ja) * | 2006-12-15 | 2012-08-29 | キヤノントッキ株式会社 | 真空蒸着装置 |
| US20090081365A1 (en) * | 2007-09-20 | 2009-03-26 | Cok Ronald S | Deposition apparatus for temperature sensitive materials |
| EP2048261A1 (fr) | 2007-10-12 | 2009-04-15 | ArcelorMittal France | Générateur de vapeur industriel pour le dépôt d'un revêtement d'alliage sur une bande métallique |
| KR101879805B1 (ko) * | 2012-01-20 | 2018-08-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | 박막 증착 장치 및 방법 |
| CN103589997A (zh) * | 2013-10-09 | 2014-02-19 | 昆山允升吉光电科技有限公司 | 一种蒸镀用掩模板 |
| FR3020381B1 (fr) * | 2014-04-24 | 2017-09-29 | Riber | Cellule d'evaporation |
| CN104078626B (zh) * | 2014-07-22 | 2016-07-06 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 用于oled材料蒸镀的加热装置 |
| WO2018020296A1 (en) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | Arcelormittal | Apparatus and method for vacuum deposition |
| CN111627806A (zh) * | 2019-02-28 | 2020-09-04 | 东京毅力科创株式会社 | 基片处理方法和基片处理装置 |
-
2018
- 2018-06-15 WO PCT/IB2018/054419 patent/WO2019239192A1/en active Application Filing
-
2019
- 2019-06-11 JP JP2020569900A patent/JP7165755B2/ja active Active
- 2019-06-11 MA MA052974A patent/MA52974A/fr unknown
- 2019-06-11 EP EP19746157.7A patent/EP3810822A1/en active Pending
- 2019-06-11 KR KR1020207035855A patent/KR102538729B1/ko active IP Right Grant
- 2019-06-11 US US16/972,176 patent/US20210238734A1/en active Pending
- 2019-06-11 CA CA3103386A patent/CA3103386C/en active Active
- 2019-06-11 WO PCT/IB2019/054860 patent/WO2019239314A1/en active Application Filing
- 2019-06-11 BR BR112020025040-6A patent/BR112020025040A2/pt unknown
- 2019-06-11 UA UAA202100142A patent/UA128066C2/uk unknown
- 2019-06-11 CN CN201980039758.7A patent/CN112400034A/zh active Pending
- 2019-06-11 MX MX2020013600A patent/MX2020013600A/es unknown
-
2020
- 2020-12-02 ZA ZA2020/07502A patent/ZA202007502B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019239192A1 (en) | 2019-12-19 |
| ZA202007502B (en) | 2021-08-25 |
| CA3103386A1 (en) | 2019-12-19 |
| MA52974A (fr) | 2021-04-28 |
| BR112020025040A2 (pt) | 2021-03-23 |
| CA3103386C (en) | 2022-08-30 |
| CN112400034A (zh) | 2021-02-23 |
| US20210238734A1 (en) | 2021-08-05 |
| EP3810822A1 (en) | 2021-04-28 |
| KR20210008095A (ko) | 2021-01-20 |
| WO2019239314A1 (en) | 2019-12-19 |
| MX2020013600A (es) | 2021-03-09 |
| JP2021526592A (ja) | 2021-10-07 |
| KR102538729B1 (ko) | 2023-05-31 |
| JP7165755B2 (ja) | 2022-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| UA128066C2 (uk) | Установка для вакуумного осадження покриттів і спосіб нанесення покриттів на підкладку | |
| CN101680080B (zh) | 涂布基体的方法以及金属合金的真空沉积装置 | |
| RU2775991C1 (ru) | Установка для вакуумного осаждения покрытий и способ нанесения покрытий на подложку | |
| WO2019239227A1 (en) | Vacuum deposition facility and method for coating a substrate | |
| CA3084328C (en) | Vacuum deposition facility and method for coating a substrate | |
| EP4029968A1 (en) | Vacuum plating device | |
| JP7219780B2 (ja) | 基板コーティング用真空蒸着設備及び方法 | |
| EP4012067B1 (en) | Vacuum coating device | |
| EP4023788A1 (en) | Vacuum coating device | |
| CA3084331C (en) | Vacuum deposition facility and method for coating a substrate | |
| CA3233070A1 (en) | Vapour nozzle for pvd |