[发明专利]用于在部件的表面上形成涂层的装置

说明书

本发明涉及一种用于在部件的表面上形成涂层的装置，其中，至少一种线状或带状材料用于形成涂层，并且连接到直流电流源，其中，电弧形成在线状材料之间或形成在一种线状或带状材料与一个阴极或阳极之间，其中，线状或带状材料能够通过送料装置供给；以及，通过开口，通过气体或气体混合物的气体流，线状或带状材料的熔化和/或蒸发的材料流动到腔室的内部中，所述腔室能够被加热到至少等于用于所述涂层的所述至少一种材料或具有相应最高蒸发温度的材料的蒸发温度的温度，以及一种或多种所述材料完全蒸发并且通过存在于所述腔室上的至少一个开口离开并且撞击在所述部件的待涂覆的表面上，用以形成相应涂层。

技术领域

本发明涉及一种用于在部件、带状材料或工具的表面上形成涂层的装置。可以形成不同涂层，所述不同涂层特别形成耐高温、耐磨损或耐腐蚀的层。

背景技术

到目前为止，还没有任何以连续材料进料(例如，快速运行的钢带状材料)对大表面连续涂覆的良好可控的涂覆方法，其中，通过气相沉积进行涂覆，该方法比常规的涂覆方法具有经济竞争力，并且通过该方法，还可以由高熔点材料形成涂层。

因此，几十年来，在用于精加工部件的批处理过程中，使用在负压下工作的气相沉积方法和具有高功能(耐磨损、光学和磁性应用、微电子学)层的工具进行涂覆，例如，已知的化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)和物理气相沉积(Physical VaporDeposition，PVD)方法。虽然CVD方法由于与处理前体和处理废气相关的困难而没有广泛用于连续过程，但是现在，在许多领域中，PVD方法对于精加工平板产品(镜子、建筑玻璃)、片材和卷材(包装膜、铜板和铝板)是绝对必要的。

PVD方法的关键优点在于，其中，涂层材料使用物理方法转移到气相，它们由于层组成和结构而具有非常高的柔性，这允许例如目标层设计。因此，自从20世纪80年代以来，一直在致力于在连续工艺中用氮化钛涂覆电带以减少磁滞损耗，并且还有相应的专利。

典型地，用固体或液体金属填充并且用电子束枪蒸发的坩埚在较高熔点金属(例如钛)的气相沉积期间使用。在这些情况下，连续提供到坩埚中的材料是有问题的。由于电子束的可接近性问题，在坩埚上方，材料可能不能以低损耗被传导通过待涂覆的相应部件或工具的表面的热通道。因此，散射涂层保留，在短暂的时间之后必须清洁并供给到再循环过程，这涉及非常复杂并且导致不能有效使用的时间损失。

在通过PVD工艺生产由锌-镁合金制成的防腐蚀层的领域中，也已经存在许多公认的技术解决方案。例如，使用Zn和Mg的共蒸汽沉积或包括Zn和Mg的多个交替连续层的层系统的气相沉积。还建议使用另外的热后续处理。

还已知使用具有锌涂层和锌合金涂层的PVD涂覆方法。可以使用包括两个喷射蒸发器和一个混合腔室的系统。蒸发器中的金属被感应加热，形成的金属蒸汽被引导到混合腔室中并且从那里被引导到运行的带状部件的表面上。尽管该方法允许高速率，但由于大量熔化材料，其极度热阻滞，这使得工业过程的调节更加困难。此外，所有的蒸汽接触表面必须保持高于所使用的金属的冷凝温度，这几乎不能处理，特别是对于更高熔点的金属。此外，由于技术工艺原因，具有确定组成的金属合金层的生产是困难的。还存在将材料连续进料到蒸发器中的问题。因此，没有长时间耐受液态镁的材料。

另一种方法是基于电磁悬浮。在该方法中，将线状材料侧向进料到石英管中，并且在保持悬挂的同时，通过包围石英管的线圈熔化和蒸发。该方法在低熔点金属上成功测试，但是在较高温度下熔化的金属不可能将该层均匀地沉积在表面上。另外，在形成于各个表面上的层中引入液滴(较大的颗粒)，这对于耐腐蚀层，耐磨层和经受滑动磨损的层是不可接受的。

将切断的金属线片应用于过热板并立即在那里蒸发的方法，所谓的快速蒸汽沉积，解决了材料进料问题。然而，由于在固相中进料的材料和需要显著高于每根线材上的蒸发温度的温度，不可能获得足够的蒸发速率。