[发明专利]通过等离子体蒸发的电镀方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于钢基体的等离子体电镀的方法和设备，这些钢基体处于薄片、工字钢、板及型材的形式，具有各种类型的横截面，也能是零件，这些零件布置在例如钩或吊篮之类的支撑件上，借助于任何类型的普通装置，如辊子床、或单轨运输系统，运输到处理区中。

背景技术

在这种方法中，要处理的基体，在之前已经由碱脱脂和酸洗的已知技术去污、接着通过冲洗和干燥、或由机械磨蚀-例如借助于喷丸机去污之后，被引入到等离子体电镀设备中，该等离子体电镀设备是本发明的目的，并且在大气压以下的气压下运行。一般地，系统在氩气下在0.0005和0.05mbar(0.05-5Pa)之间的压强下运行。

设备优选地包括用来引入和也可能取出待被处理基体的真空闸，后面有真空处理槽，及在用来取出电镀基体的真空闸处终止，或者当基体通过用来引入待被处理的零件的真空闸进入和离开时，包括存储槽。在后一种情况下，基体在设备中首先在一个方向上并且然后在相反方向上运动，以便返回上一个真空闸。

用来引入和取出基体的一个或两个真空闸的使用，使得有可能维持其中处理总是免于有空气地进行的区域，这是这种方法正确运行的基本点，具体地说，为了避免在钢与锌之间的任何氧化界面的存在，并因而保证锌涂层对于钢的最佳粘附。

根据本发明的设备包括一个或多个通过离子轰击侵蚀用于钢表面活化的部分。可想到用来进行这种处理的各种装置。例如，在文件WO 02/12591中描述的用于钢的磁控蚀刻的装置，该装置使用磁性反射镜来约束在待被处理的基体周围的放电；或使用感应等离子体源，通过相对于面对它的阳极使基体负偏压与由直流发生器产生的离子的加速相匹配，或使用离子枪。在所有情况下，必须能够根据每单位时间通过这种装置的钢基体的面积来管理蚀刻装置的功率，具体地说，当钢基体不在处理区域中时，切断到用于钢基体的等离子体活化源的供电。这是因为在这种情况下，除能量的不必要使用之外，有通过加热设备的壁损坏设备的危险。相反，当基体进入这个处理区域时，必须能够起动和逐渐增大等离子体活化源的功率。

设备也包括一个或多个锌等离子体蒸发电镀部分。这种方法，在文件WO 02/16664中已经知道和描述，使用保持容器，借助于在锌蒸汽中产生的等离子体，通过相对于构成阳极的反电极平均来说使液体锌负偏压，用来将一定量的锌维持在液体状态下和蒸发它。保持容器经进料管供有液体锌，该进料管浸入在位于真空腔室中的真空炉中保持的备用锌中，与到电镀真空容器的任何气体通道相隔离，并且在该电镀真空容器中，通过调节气体压力，有可能调节在保持容器中的液体锌的液位，该保持容器位于其中电镀发生的真空罐中。在锌蒸汽中产生的等离子体一般借助于磁控放电而得到。在保持容器上方的锌蒸汽压取决于在液体锌的表面上耗散的电功率，并且固定有可能在钢基体上每单位时间沉积的锌的重量。这种蒸汽压可以获得一般与按几kg/min蒸发的锌质量相对应的几mbar。因此有必要的是，如在文件WO 02/16664中已经描述那样，提供具有加热壁的约束腔室，以防止锌蒸汽通过凝结在除基体之外的所有冷表面上来污染整个设备，这些冷表面一般在环境温度下。进口和出口开口提供在这个约束腔室中，以便使待被涂敷的基体能够穿过。因此通过锌蒸汽直接在固体状态下在通过约束腔室的基体的冷表面上的凝结，得到锌涂层。基体表面的温度典型地小于150℃。

因此便利的是，根据在约束腔室中每单位时间通过的钢基体的面积，能够调整输送到等离子体的、和在保持容器中的液体锌的表面上经由从等离子体发出的离子的轰击而散发的电功率。具体地说，根据本发明，当在约束腔室中不存在基体时，切断这个电源，并且相反，当基体进入约束腔室时，起动和逐渐增大在液体锌的表面上散发的电功率。这样做，从而不仅保证在基体表面上的锌的均匀厚度，而且特别是当没有任何基体通过约束腔室时，限制约束腔室的进口和出口开口的锌的损失。这是因为，除锌和能量的经济方面浪费之外，如果锌污染不被控制，则通过等离子体蒸发，锌污染可能严重地损坏电镀设备。

因此，设备的处理装置具有当基体正在通过处理装置之一时按相同工序运行的优点，该工序包括：

●当基体进入处理装置时，对处理装置加电；

●与通过处理装置的基体的面积成比例地增大供给到处理装置的功率，直到当基体完全通过处理装置时，达到方法的额定工作功率；

●恒定额定处理功率的维持取决于基体的速度，当基体从端到端地通过处理装置时；

●当基体从装置露出并且不再从端到端通过时，与在装置中的基体的面积成比例地减小供给到处理装置的功率；