JPH06116718A - Vapor deposition plating method for sublimable material - Google Patents
Vapor deposition plating method for sublimable materialInfo
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- JPH06116718A JPH06116718A JP26509392A JP26509392A JPH06116718A JP H06116718 A JPH06116718 A JP H06116718A JP 26509392 A JP26509392 A JP 26509392A JP 26509392 A JP26509392 A JP 26509392A JP H06116718 A JPH06116718 A JP H06116718A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、真空または希薄ガス雰
囲気下で、昇華性のめっき原料を電子線によって加熱し
て蒸発させて被めっき材表面に蒸着させる蒸着めっき法
に関し、詳細には昇華性めっき原料を均一に蒸発させて
安定した品質の蒸着めっき層を形成する昇華性材料の蒸
着めっき方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vapor deposition plating method in which a sublimable plating raw material is heated by an electron beam to be evaporated in a vacuum or a dilute gas atmosphere to be vapor-deposited on the surface of a material to be plated. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vapor deposition plating method of a sublimable material for uniformly vaporizing a functional plating raw material to form a vapor deposition plating layer of stable quality.
【0002】[0002]
【従来の技術】電気めっき法や溶融めっき法によってめ
っきを行なうのが困難な金属やセラミックスを、被めっ
き材の表面にコーティングする方法として、真空または
希薄ガス雰囲気下でめっき原料を加熱蒸発させて、被め
っき材表面に蒸着めっき層を施すいわゆる真空蒸着めっ
き法が採用されている。この方法においてめっき原料を
蒸発する手段としては、抵抗加熱、高周波誘導加熱、電
子線加熱、イオンビーム加熱、レーザビーム加熱、アー
ク放電加熱等があり、めっき原料の種類や成膜方法等に
よって適宜使い分けて採用されている。例えば、低融点
で蒸気圧の高いZn、Al等に対しては抵抗加熱法や高
周波加熱法が多用され、高融点で低蒸気圧のTi、Zr
等に対しては電子線加熱法が専ら用いられている。2. Description of the Related Art As a method of coating the surface of a material to be plated with a metal or ceramics that is difficult to plate by electroplating or hot dipping, heating and evaporation of a plating raw material in a vacuum or a dilute gas atmosphere. The so-called vacuum vapor deposition plating method in which a vapor deposition plating layer is applied to the surface of a material to be plated is adopted. In this method, as a means for evaporating the plating raw material, there are resistance heating, high frequency induction heating, electron beam heating, ion beam heating, laser beam heating, arc discharge heating, etc., which are appropriately used depending on the type of plating raw material and the film forming method. Has been adopted. For example, a resistance heating method or a high frequency heating method is often used for Zn and Al having a low melting point and a high vapor pressure, and Ti and Zr having a high melting point and a low vapor pressure are used.
The electron beam heating method is exclusively used for the above.
【0003】これらの加熱手段のうち電子線加熱は、電
子線が高エネルギーおよび高エネルギー密度を有するも
のであるので、めっき原料の蒸着速度を大きくすること
ができると共に、めっき原料表面に直接的に電子線を照
射して加熱する方法であるので、加熱効率(エネルギー
効率)が高く、蒸気圧の小さい高融点金属や各種セラミ
ックス材料においても容易に蒸発させることができると
いう利点を有している。また電子線は磁場を利用して容
易に偏向することが可能であるので、めっき原料表面上
を任意に走査させることができるばかりか、複数個のめ
っき原料に対して1台の電子銃で各種のめっき原料を同
時に加熱蒸発して、複数のめっき原料による各種合金め
っきや複層めっきも容易に製造できる。更に、複数個の
めっき原料表面に照射する電子線の照射時間をコントロ
ールすることによって、各々のめっき原料の蒸発速度を
制御すれば、合金めっきや複層めっきにおけるめっき組
成やめっき付着量を比較的容易にコントロールできると
いう利点もある。Among these heating means, electron beam heating is one in which the electron beam has high energy and high energy density, so that the deposition rate of the plating raw material can be increased and it can be directly applied to the surface of the plating raw material. Since it is a method of heating by irradiating with an electron beam, it has an advantage that it has high heating efficiency (energy efficiency) and can easily evaporate even high melting point metals and various ceramic materials having a low vapor pressure. Further, since the electron beam can be easily deflected by using a magnetic field, not only can the surface of the plating raw material be arbitrarily scanned, but various electron sources can be used for various plating raw materials. It is possible to easily produce various alloy platings and multi-layer platings using a plurality of plating raw materials by simultaneously heating and evaporating the plating raw materials. Furthermore, if the evaporation rate of each plating raw material is controlled by controlling the irradiation time of the electron beam for irradiating the surface of a plurality of plating raw materials, the plating composition and the amount of plating adhered in alloy plating or multi-layer plating can be comparatively controlled. It also has the advantage of being easy to control.
【0004】ところで帯状の長い被めっき材表面に、電
子線加熱によって蒸着させためっき原料を真空蒸着めっ
きするに当たっては、蒸発槽内にめっき原料を収納する
と共に、被めっき材の幅方向となる様に電子線を照射し
てめっき原料を蒸発させ、走行する被めっき材への蒸着
を行なう。この際、被めっき材に均一な厚さおよび品質
のめっき層を形成しつつ連続的な操業を行なう為には、
蒸発によって減少するめっき原料を連続的に補充して、
めっき原料の量をほぼ一定に保つ必要がある。By the way, when performing vacuum vapor deposition of a plating raw material vapor-deposited by electron beam heating on the surface of a long strip-shaped material to be plated, the plating raw material is stored in an evaporation tank and the widthwise direction of the material to be plated is arranged. The plating raw material is evaporated by irradiating it with an electron beam, and vapor deposition is performed on the running material to be plated. At this time, in order to perform a continuous operation while forming a plating layer having a uniform thickness and quality on the material to be plated,
By continuously replenishing the plating raw materials that decrease due to evaporation,
It is necessary to keep the amount of plating raw material almost constant.
【0005】この場合、めっき原料がワイヤー状に伸線
加工が可能な材料の場合と不可能な材料の場合、或は蒸
発槽内で溶融浴を形成する場合と昇華性挙動を示す場合
とで、原料供給の容易性および蒸発速度の安定性が大き
く異なってくる。In this case, the plating raw material may be a wire-drawable material or may not be a wire-forming material, or a molten bath may be formed in the evaporation tank, or a sublimation behavior may be exhibited. However, the ease of raw material supply and the stability of the evaporation rate are greatly different.
【0006】まずめっき原料がワイヤー状に加工可能な
材料としては、Al,Ti,Zr,Ta,Zn,Cu,
Fe,Niおよびこれらを主成分とする合金(例えばF
e−Ni合金)等が挙げられるが、これらの金属や合金
は、電子線照射によって加熱すると蒸発槽内で溶融浴を
形成する。この様なワイヤー状に加工可能で且つ電子線
照射で加熱溶融するめっき原料は、所望のワイヤー形状
に伸線加工された後、図2に示される様に駆動機構を有
するピンチロール7等で蒸発槽4の溶融浴5表面に連続
的に供給することが可能である。尚図2中、1は被めっ
き材、2は電子銃、3は電子線、6はめっき原料、8は
ガイドパイプを夫々示す。また、ワイヤー状めっき原料
の蒸発速度に応じた原料供給量制御は、使用するワイヤ
ー径(断面積)とピンチロール7の回転数とをコントロ
ールすることにとって、容易に達成される。[0006] First, as a material capable of being processed into a wire-like plating raw material, Al, Ti, Zr, Ta, Zn, Cu,
Fe, Ni and alloys containing these as the main components (for example, F
e-Ni alloy) and the like, but these metals and alloys form a molten bath in the evaporation tank when heated by electron beam irradiation. A plating raw material that can be processed into such a wire shape and that is heated and melted by electron beam irradiation is drawn into a desired wire shape and then evaporated with a pinch roll 7 or the like having a drive mechanism as shown in FIG. It is possible to continuously supply to the surface of the molten bath 5 in the tank 4. In FIG. 2, 1 is a material to be plated, 2 is an electron gun, 3 is an electron beam, 6 is a plating raw material, and 8 is a guide pipe. Further, the control of the raw material supply amount according to the evaporation rate of the wire-shaped plating raw material is easily achieved by controlling the wire diameter (cross-sectional area) used and the rotation speed of the pinch roll 7.
【0007】更に、溶融浴表面からのめっき原料の蒸発
速度は、照射する電子線出力と溶融浴面レベル(高
さ)、浴表面積を安定に保持すれば、非常に安定した蒸
気発生速度が容易に得られる為、被めっき材表面に付与
された蒸着めっき付着量や組成の経時的変動が少なく、
安定した蒸着めっき製品を長時間安定して製造すること
が可能となる。Further, as for the evaporation rate of the plating raw material from the surface of the molten bath, if the electron beam output to be irradiated, the level (height) of the molten bath surface and the surface area of the bath are kept stable, a very stable vapor generation rate can be easily achieved. Since it is obtained, there is little change over time in the deposition amount and composition of vapor deposition plating applied to the surface of the plated material,
It is possible to stably manufacture a vapor-deposited plated product for a long time.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Cr,
Mg等の金属材料や酸化物系のセラミックスの様に、ワ
イヤー状に塑性加工できず、且つ昇華性を有する材料を
めっき原料とする場合は、蒸発槽へのめっき原料の連続
安定供給とその安定した蒸発が非常に困難であるという
問題がある。昇華性材料の蒸発は、固体状態のめっき原
料表面から直接蒸気が発生する為に、電子線の照射され
ているめっき原料表面から蒸発が継続して行なわれ、必
然的に蒸発表面の表面積および形状が経時的に変化して
しまう。この様な場合、一定の出力で電子線を照射して
も、図3(a),(b) に示す様に照射されるめっき原料の表
面積が変化するために(S0 →S1 )、単位面積当たり
の電子線投入出力(電子線照射密度;kW/m2 )が変
化し、全蒸発量(kg/秒)が経時的に変化することに
なる。また蒸発が行なわれているめっき原料6a表面の
形状が変化すると、電子線のめっき原料6a表面に照射
される際の、電子線照射(入射)角度が変化してしまう
(θ→θ’)。However, Cr,
When a material that cannot be plastically processed into a wire shape and has sublimability, such as a metal material such as Mg or oxide-based ceramics, is used as the plating raw material, continuous stable supply of the plating raw material to the evaporation tank and its stability There is a problem that the evaporation is extremely difficult. The evaporation of the sublimable material occurs continuously from the surface of the plating raw material that is being irradiated with the electron beam because vapor is generated directly from the surface of the plating raw material in the solid state. Changes over time. In such a case, even if the electron beam is irradiated with a constant output, the surface area of the plating raw material irradiated changes as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) (S 0 → S 1 ). The electron beam input power per unit area (electron beam irradiation density; kW / m 2 ) changes, and the total evaporation amount (kg / sec) changes with time. Further, when the shape of the surface of the plating raw material 6a being evaporated changes, the electron beam irradiation (incident) angle when the surface of the plating raw material 6a is irradiated with electron beams changes (θ → θ ′).
【0009】電子線加熱方式は、電子の有する運動エネ
ルギーをめっき原料表面で熱エネルギーに変換させて、
めっき原料を加熱蒸発させる方法であるが、原料表面に
照射された電子の全てが熱エネルギーに変換される訳で
はなく、一部は原料表面で反射されて(反射電子と称す
る)、原料の加熱蒸発に寄与しないものが必ず存在す
る。そしてめっき原料表面への電子線照射角度が初期状
態[図3(a) ]のθから一定時間経過後[図3(b) ]の
θ’に変化すると、全照射電子量に対するめっき原料表
面で反射電子となる比率も変化してしまい、昇華性材料
の加熱蒸発に消費される電子量が変化する。その結果、
たとえ一定の出力で電子線を照射しても、蒸発のために
有効に利用される電子線出力が実質的に変化し、結局全
蒸発量(kg/秒)が変化することになる。The electron beam heating system converts the kinetic energy of electrons into heat energy on the surface of the plating raw material,
This is a method of heating and evaporating the plating raw material, but not all the electrons irradiated on the raw material surface are converted into thermal energy, and some are reflected on the raw material surface (referred to as reflected electrons) to heat the raw material. There is always something that does not contribute to evaporation. Then, when the electron beam irradiation angle on the surface of the plating raw material changes from θ in the initial state [Fig. 3 (a)] to θ'in a certain time [Fig. 3 (b)], the surface of the plating raw material with respect to the total irradiation electron amount is changed. The ratio of reflected electrons also changes, and the amount of electrons consumed for heating and vaporizing the sublimable material also changes. as a result,
Even if the electron beam is irradiated with a constant output, the electron beam output effectively used for evaporation substantially changes, and the total evaporation amount (kg / sec) eventually changes.
【0010】昇華性材料をめっき原料6aとした場合、
原料供給に伴なう蒸発速度の変化も生じ易いという問題
もある。図4は従来から実施されているホッパーによる
めっき原料6aの蒸発槽への供給方式を示したものであ
り、図中10はホッパー、11はバイブレーターを夫々
示し、その他前記図3と対応する部分には同一の参照符
号が付してある。尚被めっき材1の走行方向は、紙面に
対して垂直な方向である。図示する様に、ホッパー10
内に粒状,ペレット状,ブリケット状,破片状等の形状
をしためっき原料6aを多量に充填しておき、ホッパー
10の出口から所定量を蒸発槽4内に連続供給しなが
ら、電子線3の照射によって加熱蒸発させる。When the sublimable material is the plating raw material 6a,
There is also a problem that the evaporation rate is likely to change with the supply of raw materials. FIG. 4 shows a conventional method of supplying a plating raw material 6a to an evaporation tank by a hopper. In the figure, 10 is a hopper, 11 is a vibrator, and other parts corresponding to FIG. Are given the same reference numerals. The running direction of the material 1 to be plated is a direction perpendicular to the paper surface. As shown, the hopper 10
A large amount of the plating raw material 6a having a granular shape, a pellet shape, a briquette shape, a broken piece shape, or the like is filled therein, and a predetermined amount is continuously supplied from the outlet of the hopper 10 into the evaporation tank 4, while the electron beam 3 It is heated and evaporated by irradiation.
【0011】しかしながら、めっき原料6aが昇華性材
料である為、蒸発槽4内で溶融浴5(前記図2参照)は
形成されず、電子線3が照射された表面領域のみから、
めっき原料6aの蒸気が発生する。その為に、ホッパー
10から蒸発槽4内にめっき原料6aを供給する領域と
電子線3を照射する領域が異なると、供給されためっき
原料6aが加熱蒸発されずに、そのまま供給された領域
のところで次第に堆積されてしまう一方、電子線3を照
射している領域では、蒸発原料が供給されずに経時的に
消失してしまう為、実質的にめっき原料6aを供給して
いることにはならない。そこで、必然的にホッパー10
による原料供給を、電子線3が照射されている領域を狙
って行なうことが必要とされる。ところが、供給される
めっき原料6a自身の温度はもともと低温であるので、
加熱蒸発が連続的に行なわれている領域の昇華性材料表
面上に、新たに温度の低いめっき原料6aをいきなり供
給すれば、供給された領域の表面温度が急激に低下し、
再び電子線照射によって安定な蒸発速度が得られるまで
の間は、めっき原料6aの蒸発速度が、一時的に減少し
てしまうことになる。However, since the plating raw material 6a is a sublimable material, the melting bath 5 (see FIG. 2) is not formed in the evaporation tank 4, and only the surface region irradiated with the electron beam 3
Steam of the plating raw material 6a is generated. Therefore, if the area for supplying the plating raw material 6a from the hopper 10 to the evaporation tank 4 is different from the area for irradiating the electron beam 3, the supplied plating raw material 6a is not heated and evaporated, By the way, on the other hand, in the region where the electron beam 3 is irradiated, the evaporation raw material is not supplied and disappears over time without being supplied with the electron beam 3, so that the plating raw material 6a is not substantially supplied. . So, inevitably, the hopper 10
It is necessary to supply the raw material by means of the area irradiated with the electron beam 3. However, since the temperature of the supplied plating raw material 6a is originally low,
If a new low-temperature plating raw material 6a is suddenly supplied onto the surface of the sublimable material in the area where heating and evaporation are continuously performed, the surface temperature of the supplied area sharply decreases,
Until the stable evaporation rate is obtained again by electron beam irradiation, the evaporation rate of the plating raw material 6a temporarily decreases.
【0012】この様な原料補給に伴なう蒸発速度の変動
現象は、被めっき材が連続的に走行する場合に、蒸着め
っき付着量の経時的安定性に直接悪影響することを意味
し、得られる蒸着めっき製品の品質の不安定化、製品歩
留まり低下等を招くことになる為、非常に好ましくない
問題である。[0012] Such a phenomenon of variation in the evaporation rate associated with the replenishment of the raw materials means that when the material to be plated continuously runs, it has a direct adverse effect on the stability of the deposited amount of the deposited plating over time. This is a very unfavorable problem because it leads to instability of the quality of the vapor-deposited products to be produced and a reduction in product yield.
【0013】めっき原料のホッパーによる供給方式に代
わるものとして、例えば図5(a) に示される様な方式も
提案、実施されている。即ち、この方式は、インゴット
状のめっき原料6bを準備し、該めっき原料6bを蒸発
槽4の底部から連続的に上方へ押し上げて供給する方式
である。そして蒸発槽4の側壁部は、一般的に水冷され
た銅製のハース等で構成されており、インゴット状めっ
き原料6bは油圧シリンダー13、電気モータおよびギ
ア(図示せず)の組合せ等の駆動方式により、上方へ供
給される。As an alternative to the method of supplying the plating raw material by the hopper, for example, a method as shown in FIG. 5 (a) has been proposed and implemented. That is, this system is a system in which an ingot-shaped plating raw material 6b is prepared, and the plating raw material 6b is continuously pushed upward from the bottom of the evaporation tank 4 and supplied. The side wall of the evaporation tank 4 is generally made of water-cooled copper hearth or the like, and the ingot-shaped plating raw material 6b is driven by a combination of a hydraulic cylinder 13, an electric motor and a gear (not shown). Is supplied upward.
【0014】この方式は、蒸発が行なわれているめっき
原料6bの表面上にめっき原料6bを直接供給する方式
ではないので、少なくとも原料補給に伴う蒸発表面の急
激な温度変化による蒸発速度の変化が起こらず、比較的
安定した蒸発速度が得られやすいという利点を有してい
る。特に、電子線照射によって溶融浴5を形成する蒸発
原料で、本方式を適用した場合には、インゴット状めっ
き原料6b上面の上部で安定した溶融浴5領域を形成さ
せることが出来るため、蒸発速度を一定に制御しやす
い。Since this method is not a method of directly supplying the plating raw material 6b onto the surface of the plating raw material 6b which is being vaporized, at least a rapid temperature change on the evaporation surface due to the raw material replenishment causes a change in the evaporation rate. It has the advantage that it does not occur and a relatively stable evaporation rate is easily obtained. In particular, when the present method is applied to the evaporation raw material that forms the molten bath 5 by electron beam irradiation, a stable molten bath 5 region can be formed on the upper surface of the ingot-shaped plating raw material 6b. Is easy to control.
【0015】しかしながら図5(a) に示される供給方式
を採用しても、めっき原料6bとして昇華性材料を用い
た場合には、種々の問題が生じ、溶融浴を形成する材料
と同じ様に安定した供給(即ち蒸発速度の安定化)を達
成することは困難である。However, even if the supply system shown in FIG. 5 (a) is adopted, when a sublimable material is used as the plating raw material 6b, various problems occur, and similar to the material forming the molten bath. Achieving a stable feed (ie, stabilization of the evaporation rate) is difficult.
【0016】前述したように昇華性材料は、電子線照射
によって溶融浴を形成しない為に、固体表面の電子線照
射領域部のみから原料の蒸発が行われる。換言すれば、
電子線が全くまたは殆ど照射されていない領域にあるめ
っき原料は、蒸発が殆どまたは全く生じない為に、その
領域にある原料がそのまま残留することになる。一方、
電子線が照射されているめっき原料は、蒸発により消失
していくので、原料供給のために、必然的にインゴット
状めっき原料を蒸発槽底部から押し上げてやる必要があ
る。As described above, since the sublimable material does not form a molten bath by electron beam irradiation, the raw material is vaporized only from the electron beam irradiated region on the solid surface. In other words,
As for the plating raw material in the region where the electron beam is not or hardly irradiated, the raw material in that region remains as it is because the evaporation hardly occurs or does not occur at all. on the other hand,
Since the plating raw material irradiated with the electron beam disappears by evaporation, it is necessary to push up the ingot-shaped plating raw material from the bottom of the evaporation tank in order to supply the raw material.
【0017】こうなると、実際にめっき原料として有効
に利用されている電子線照射領域と非照射領域とで、原
料の消失速度が大幅に異なる為に、インゴット状めっき
原料6b(昇華性材料)を下方から順次押し上げて供給
を長時間続けると、図5(b)に例示される様に、蒸発が
殆ど生じない領域14(電子線非照射領域)は、蒸発槽
4の上面から山の如く高く盛り上がって、最終的には被
めっき材1の高さ近くまで到達し、これ以上のめっき原
料6bの押し上げが不可能となって、蒸着めっき製品の
製造を中止せざる得なくなる。In this case, since the disappearance rate of the raw material is significantly different between the electron beam irradiation region and the non-irradiation region which are effectively used as the plating raw material, the ingot-shaped plating raw material 6b (sublimable material) is used. When the supply is continued from below and the supply is continued for a long time, the region 14 (electron beam non-irradiation region) where evaporation hardly occurs is high from the upper surface of the evaporation tank 4 like a mountain, as illustrated in FIG. 5B. It rises and finally reaches the height of the material to be plated 1, and it becomes impossible to push up the plating raw material 6b any more, and the production of the vapor deposition plated product must be stopped.
【0018】更に、図5(a) ,(b) で示した方式では、
インゴット状めっき原料6bを円滑に上方へと押し上げ
るために、蒸発槽4を水冷式にしなければならない(一
般的には水冷式銅製ハースが採用されている)。このた
めに、電子線3からめっき原料6b表面へ与えられた加
熱蒸発のためのエネルギーの大半が、蒸発槽4とインゴ
ット状めっき原料6bとの接触面を通して、冷却水に奪
われてしまうために、加熱効率が悪くなる。従って、め
っき原料6b表面から発生する蒸気の蒸発量(kg/
秒)は必然的に減少し、蒸着めっき製品において所望の
めっき付着量を得るためには、電子線3の出力をより大
きくするか、被めっき材の走行速度を低下させなければ
ならず、生産効率および製造コストの面で非常に不都合
なことになる。Further, in the method shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b),
In order to smoothly push the ingot-shaped plating raw material 6b upward, the evaporation tank 4 must be water-cooled (a water-cooled copper hearth is generally used). For this reason, most of the energy for heating and evaporation given from the electron beam 3 to the surface of the plating raw material 6b is taken by the cooling water through the contact surface between the evaporation tank 4 and the ingot-shaped plating raw material 6b. , Heating efficiency becomes poor. Therefore, the evaporation amount of the vapor generated from the surface of the plating raw material 6b (kg /
Second) is inevitably decreased, and in order to obtain a desired amount of plating deposition in the vapor deposition plated product, the output of the electron beam 3 must be increased or the traveling speed of the material to be plated must be reduced. This is very inconvenient in terms of efficiency and manufacturing cost.
【0019】本発明は、こうした技術的課題を解決する
為になされたものであって、その目的は、めっき原料と
しての昇華性材料を均一に蒸発させ、連続走行する被め
っき材へ安定した品質および厚さで蒸着めっき層を形成
することのできる蒸着めっき方法を提供することにあ
る。The present invention has been made in order to solve such technical problems, and its purpose is to uniformly evaporate a sublimable material as a plating raw material and to provide a stable quality for a material to be continuously plated. Another object of the present invention is to provide a vapor deposition plating method capable of forming a vapor deposition plating layer with a thickness.
【0020】[0020]
【課題を解決する為の手段】上記目的を達成し得た本発
明とは、真空または希薄ガス雰囲気下で、電子線加熱方
式によって、蒸発槽内に収納された昇華性材料を加熱蒸
発させ、連続走行する被めっき材に昇華性成分を蒸着め
っきする方法において、前記蒸発槽内に低融点、低蒸気
圧で且つ昇華性材料よりも比重の大きい材料からなる溶
融浴を形成すると共に、該溶融浴形成材料と反応しない
任意形状の昇華性材料を溶融浴表面に多数個浮かべて配
置し、該昇華性材料に電子線照射を行なって加熱蒸発さ
せつつ蒸着めっきを行なう点に要旨を有するものであ
る。Means for Solving the Problems The present invention capable of achieving the above-mentioned object is to heat and evaporate a sublimable material contained in an evaporation tank by an electron beam heating method in a vacuum or a dilute gas atmosphere, In the method of vapor deposition plating a sublimable component on a material to be continuously run, a melting bath made of a material having a low melting point, a low vapor pressure and a larger specific gravity than a sublimable material is formed in the evaporation tank, and the melting is performed. A large number of sublimable materials of arbitrary shape that do not react with the bath-forming material are floated on the surface of the molten bath, the sublimable material is irradiated with an electron beam, and vapor deposition plating is performed while heating and evaporating. is there.
【0021】[0021]
【作用】昇華性材料をめっき原料とする際の問題点は下
記の通りである。 (1) 蒸発(昇華)が行われている面(蒸発面)の形状が
経時的に変化することにより、蒸発面積および電子線入
射角度が変化し、その結果、蒸発速度が非常に不安定に
なること。 (2) 昇華性材料を連続的に補給する際に、蒸発面上に直
接補給すると、蒸発面の表面温度が急激に変化するため
に、蒸発速度が不安定になること。[Function] The problems in using a sublimable material as a plating raw material are as follows. (1) The shape of the surface that is undergoing evaporation (sublimation) (evaporation surface) changes over time, which changes the evaporation area and electron beam incident angle, resulting in a very unstable evaporation rate. To become a. (2) When the sublimable material is continuously replenished, if it is replenished directly on the evaporation surface, the evaporation temperature becomes unstable because the surface temperature of the evaporation surface changes rapidly.
【0022】本発明者らは、昇華性材料の蒸発面形状を
出来るだけ変化させることなく連続的に蒸発せしめ、且
つ蒸発面以外の領域に昇華性材料を連続的に補給する方
法について様々な角度から検討を重ねた。その結果、既
述の構成を採用すれば、上記(1),(2) に示した様な問題
点が克服されることを見出し、本発明を完成した。The inventors of the present invention have proposed various methods for continuously evaporating the sublimable material without changing the evaporating surface shape as much as possible and continuously supplying the sublimable material to the area other than the evaporating surface at various angles. Repeated examinations. As a result, they have found that the problems described in the above (1) and (2) can be overcome by adopting the above-mentioned configuration, and completed the present invention.
【0023】本発明方法を、図面を用いて説明する。図
1は本発明を実施する際の装置構成例を示す概略説明図
であり、参照符号1〜4および6aは図2〜5等に示し
たものと同じ意味である。また図1の断面図を図6に示
すが、図6中5aは低融点、低蒸気圧材料からなる溶融
浴である。The method of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an example of a device configuration for carrying out the present invention, and reference numerals 1 to 4 and 6a have the same meanings as shown in FIGS. A sectional view of FIG. 1 is shown in FIG. 6, and 5a in FIG. 6 is a melting bath made of a material having a low melting point and a low vapor pressure.
【0024】本発明を実施するに当たっては、まず蒸発
槽4内に、低融点で且つ低蒸気圧の材料(以下、溶融浴
形成材料と呼ぶ)を所定量充填しておき、電子線3によ
る加熱によって、溶融浴5aを形成する。次に溶融浴5
aの表面に、球状,塊状,フレーク状等の形状を有した
めっき原料6a(昇華性材料)を投入し、溶融浴5a表
面にめっき原料6aを多数浮かべて敷き詰め、溶融浴5
aの表面を覆う。この状態でめっき原料6aの表面に、
図7(図6の平面図)の15に示す如く、電子線3を走
査させながら照射し、めっき原料6aの連続蒸発を行
う。In carrying out the present invention, first, a predetermined amount of a material having a low melting point and a low vapor pressure (hereinafter referred to as a molten bath forming material) is filled in the evaporation tank 4 and heated by the electron beam 3. To form the molten bath 5a. Next melt bath 5
A plating raw material 6a (sublimable material) having a spherical shape, a lump shape, a flake shape, or the like is put on the surface of a, and a large number of the plating raw material 6a are floated on the surface of the melting bath 5a and spread.
Cover the surface of a. In this state, on the surface of the plating raw material 6a,
As shown at 15 in FIG. 7 (plan view of FIG. 6), the electron beam 3 is irradiated while being scanned to continuously evaporate the plating raw material 6a.
【0025】本発明方法における最大の特徴は、下記の
2点である。(1) 図3および図5で示した様な、昇華性
材料の連続蒸発に伴う、経時的な蒸発面の形状の変化が
無視し得る程度に抑えられ、蒸発面積および電子線入射
が経時的に殆ど変化しないために、長時間の昇華性材料
の蒸発に対して、蒸発速度の安定化が達成される。 (2) 昇華性材料の補給については、電子線照射領域を外
して、その外側の任意の領域から供給することが可能で
あり、補給された昇華性材料は、溶融浴表面に浮かんだ
状態で、且つ溶融浴温度から与えられる熱エネルギーに
より予め予熱された状態で、任意の方向へ溶融浴表面を
移動することが出来る。従って、新たに補給された昇華
性材料が電子線照射領域に到達した場合に、図4で説明
したような急激な蒸発原料表面の温度低下が生じること
なく、蒸発面からの蒸発速度が不安定にならない。また
昇華性材料を補給する位置は、電子線照射領域以外の任
意の領域で可能であり、補給方法、補給装置に対して自
由度が高くなる。The greatest features of the method of the present invention are the following two points. (1) As shown in FIGS. 3 and 5, the change in shape of the evaporation surface with time due to continuous evaporation of the sublimable material is suppressed to a negligible level, and the evaporation area and electron beam incidence are changed with time. As a result, the evaporation rate is stabilized against the evaporation of the sublimable material for a long time. (2) For replenishment of the sublimable material, it is possible to remove the electron beam irradiation area and supply from any area outside the electron beam irradiation area. In addition, the surface of the molten bath can be moved in any direction while being preheated by the thermal energy given by the temperature of the molten bath. Therefore, when the newly replenished sublimable material reaches the electron beam irradiation region, the evaporation rate from the evaporation surface is unstable without causing a rapid temperature drop on the surface of the evaporation raw material as described in FIG. do not become. Further, the position for replenishing the sublimable material can be any region other than the electron beam irradiation region, and the degree of freedom with respect to the replenishing method and the replenishing device is high.
【0026】本発明で用いる溶融浴形成材料は、低融点
で且つ低蒸気圧の材料であることが必要である。溶融浴
形成材料の役割は、溶融浴を形成してめっき原料である
昇華性材料を該浴表面に浮かべるためのものである。従
って当然のことながら、高融点材料であれば溶融浴を保
持するために、外部からの多量の熱エネルギーを供給し
てやらなければならない。特に、溶融浴形成材料の表面
に電子線照射によって与えられた熱エネルギーは、必然
的にその一部が昇華性材料を経由して溶融浴表面に伝え
られるが、間接的に熱伝導により与えられた熱エネルギ
ーだけで、溶融浴を維持できるぐらいの低融点の材料で
あれば、わざわざ他の加熱手段(例えば蒸発槽外周から
の抵抗加熱法等)を具備して、溶融浴状態に維持する必
要がなくなる。よって溶融浴形成材料は、基本的に低融
点材料であることが必要である。The molten bath forming material used in the present invention must have a low melting point and a low vapor pressure. The role of the molten bath forming material is to form a molten bath and float a sublimable material as a plating raw material on the bath surface. Therefore, as a matter of course, if the material has a high melting point, a large amount of heat energy must be supplied from the outside in order to hold the molten bath. In particular, the thermal energy applied to the surface of the material for forming the molten bath by electron beam irradiation is inevitably partially transferred to the surface of the molten bath via the sublimable material, but is indirectly provided by heat conduction. If the material has a low melting point that can maintain the molten bath with only thermal energy, it is necessary to purposely provide other heating means (for example, a resistance heating method from the outer periphery of the evaporation tank) to maintain the molten bath state. Disappears. Therefore, the molten bath forming material basically needs to be a low melting point material.
【0027】一方、溶融浴の表面は、蒸発させたい昇華
性材料を多数浮かべることによって、浴表面の殆どが昇
華性材料で覆われていることになるが、昇華性材料同士
の隙間を完全に埋める様に配列させて浴表面を覆うこと
は実質的に不可能である。そのため、面積的にはわずか
ではあるが、溶融浴面が露出された部分が存在する。こ
の様な場合に、溶融浴形成材料の蒸気圧が比較的高い場
合には、該隙間空間から該材料の蒸発が起こってしま
う。そうなると、得られた蒸着めっき製品の蒸着めっき
膜中に該材料が不純物として混入することになり、蒸着
めっき製品の所望の性能が損なわれる可能性がある。よ
って溶融浴形成材料は基本的に蒸発しにくい、即ち低蒸
気圧を有する材料であることが必要である。本発明で用
いる溶融浴形成材料の種類については特に限定するもの
ではないが、例えばSn,Ga,In,Pb等の金属材
料が望ましい。On the other hand, on the surface of the melting bath, most of the bath surface is covered with the sublimable material by floating a large number of sublimable materials to be evaporated, but the gap between the sublimable materials is completely removed. It is virtually impossible to line up the bath surface to fill it. Therefore, although there is a small area, there is a portion where the molten bath surface is exposed. In such a case, when the vapor pressure of the molten bath forming material is relatively high, evaporation of the material occurs from the gap space. In that case, the material is mixed as an impurity in the vapor-deposited plated film of the obtained vapor-deposited plated product, which may impair the desired performance of the vapor-deposited plated product. Therefore, the molten bath forming material basically needs to be a material that is difficult to evaporate, that is, a material having a low vapor pressure. The type of the molten bath forming material used in the present invention is not particularly limited, but a metal material such as Sn, Ga, In, Pb is preferable.
【0028】本発明者らは、溶融浴形成材料の蒸発によ
る蒸着めっき膜中への混入をより積極的に回避する方法
についても検討した。その結果、図8に示す様に、溶融
浴5aの表面に、粉末状または粒状のカーボン16を予
め浮かべて溶融浴5aの表面を覆っておき、この状態で
該浴溶融表面5aに昇華性材料からなるめっき原料6a
を浮かべ、該めっき原料6a同士の間に前記カーボン1
6が存在する様に配置するのが有効であることが分かっ
た。上述した様に、種々の形状を有するめっき原料6a
で、溶融浴表面を完全に覆うことは実質的に不可能であ
るため、浴表面がわずかながらでも露出された部分が存
在し、該部分から溶融浴形成材料の蒸気がわずかではあ
るが発生する場合がある。そこで、蒸気圧が非常に小さ
く、実質的に蒸発が起こらないカーボン16の粉状また
は粒状にしたものを、溶融浴5a表面に予め浮遊させて
浴表面を覆い、この状態でめっき原料を浴表面に多数浮
かべておけば、個々のめっき原料6a同士の隙間がカー
ボン16の膜で覆われた状態になり、実質的に溶融浴5
a表面が露出されることが効果的に回避される。The present inventors also examined a method of more positively avoiding the mixing of the molten bath forming material into the vapor-deposited plating film due to evaporation. As a result, as shown in FIG. 8, powdery or granular carbon 16 is previously floated on the surface of the molten bath 5a to cover the surface of the molten bath 5a, and in this state, the sublimable material is applied to the molten surface 5a. Plating raw material 6a
Float the carbon material 1 between the plating raw materials 6a.
It turned out that it is effective to arrange so that 6 exists. As described above, the plating raw material 6a having various shapes
Since it is virtually impossible to completely cover the surface of the molten bath, there is a small exposed portion of the bath surface, and a slight amount of vapor of the molten bath forming material is generated from the exposed portion. There are cases. Therefore, a powdery or granular form of carbon 16 having a very small vapor pressure and substantially no evaporation is suspended in advance on the surface of the melting bath 5a to cover the bath surface, and in this state, the plating raw material is applied to the bath surface. If a large number of them are floated on the surface, the gaps between the individual plating raw materials 6a become covered with the carbon 16 film, and substantially the molten bath 5
Exposed surface is effectively avoided.
【0029】尚カーボン16は、高出力の電子線3が長
時間直接照射されない限り、蒸発(昇華)が生じること
はなく、且つ比重が小さい(比重;2.25)ので、溶
融浴5a中へ沈降することはない。この様にして、溶融
浴形成材料の蒸発をより積極的に回避し、結果として蒸
着めっき膜中への不純物としての溶融浴形成材料の混入
をより効果的に回避することが可能となる。The carbon 16 does not cause evaporation (sublimation) and has a small specific gravity (specific gravity; 2.25) unless it is directly irradiated with the high-power electron beam 3 for a long time. It does not settle. In this way, evaporation of the molten bath forming material can be more positively avoided, and as a result, mixing of the molten bath forming material as an impurity into the vapor-deposited plated film can be more effectively avoided.
【0030】本発明方法は、昇華性材料からなるめっき
原料6aを溶融浴形成材料からなる溶融浴5a表面に浮
遊させることが前提となるため、めっき原料が溶融浴形
成材料よりも比重が小さくなる様に、両者の組み合わせ
を適宜考慮する必要がある。The method of the present invention is premised on the fact that the plating raw material 6a made of a sublimable material is suspended on the surface of the molten bath 5a made of the molten bath forming material. Therefore, the plating raw material has a smaller specific gravity than the molten bath forming material. Thus, it is necessary to consider the combination of both as appropriate.
【0031】一般に、昇華性セラミックス材料は、金属
よりも比重が小さいので、大半の金属種の浴表面に浮遊
させることが可能であるが、昇華性金属を6aとして用
いる場合には、めっき原料6aと溶融浴形成材料の比重
を予め考慮して組み合わせを決定することが必要であ
る。Generally, a sublimable ceramic material has a smaller specific gravity than a metal, and therefore can be floated on the bath surface of most metal species. However, when a sublimable metal is used as 6a, a plating raw material 6a is used. It is necessary to determine the combination in consideration of the specific gravity of the molten bath forming material in advance.
【0032】例えばめっき原料6aとしてSi酸化物を
蒸発させたい場合、Si酸化物の比重は、2〜2.5
(g/cm3 )程度で、大半の金属よりも比重が小さ
い。従って、これよりも大きな比重を有する溶融浴形成
材料(例えば、Snの比重は固体状態で7.29)を使
用すれば、容易に金属浴表面に浮遊させることが可能で
あり、本発明の蒸発方法を有効に利用出来る昇華性めっ
き原料6aである。また、めっき原料6aと溶融浴形成
材料が反応する様な組み合わせは好ましくないので、避
けるべきであることも言うまでもない。For example, when it is desired to evaporate the Si oxide as the plating raw material 6a, the specific gravity of the Si oxide is 2 to 2.5.
It has a specific gravity of about (g / cm 3 ) and is smaller than most metals. Therefore, by using a molten bath forming material having a specific gravity larger than this (for example, the specific gravity of Sn is 7.29 in the solid state), it is possible to easily float on the surface of the metal bath, and the evaporation of the present invention can be performed. It is a sublimable plating raw material 6a which can effectively use the method. Further, it is needless to say that a combination in which the plating raw material 6a and the molten bath forming material react with each other is not preferable and should be avoided.
【0033】昇華性材料(めっき原料6a)は、電子線
照射によって固体表面から直接蒸気が発生するが、仮に
与えられた電子線エネルギーによって該材料が加熱され
て、その熱量によって、溶融浴形成材料と反応して昇華
性材料が溶融浴中へ溶解されると、昇華性材料の選択的
蒸発が達成出来なくなる。特に昇華性材料がセラミック
ス材料で、且つ溶融浴形成材料が金属である場合、上記
の溶解反応が生じる様な組み合わせを用いると、本来蒸
発させたいセラミックス材料が溶融浴形成材料との複合
浴若しくは合金浴となってしまい、セラミックスだけを
選択的に蒸発させることが不可能となる。In the sublimable material (plating raw material 6a), vapor is generated directly from the solid surface by electron beam irradiation, but the material is heated by the electron beam energy given thereto, and the amount of heat thereof causes the molten bath forming material. When the sublimable material reacts with and is dissolved in the molten bath, selective evaporation of the sublimable material cannot be achieved. Especially when the sublimable material is a ceramic material and the molten bath forming material is a metal, if a combination that causes the above-mentioned dissolution reaction is used, the ceramic material to be originally evaporated is a composite bath or alloy with the molten bath forming material. It becomes a bath, and it becomes impossible to selectively evaporate only the ceramics.
【0034】但し、Si酸化物やAl酸化物等の昇華性
材料は、一般には低融点金属との反応が皆無に近いた
め、特殊な金属浴を用いない限り、これら酸化物セラミ
ックス材料の蒸発に対しては、本発明を利用することが
可能である。However, since sublimable materials such as Si oxides and Al oxides generally have almost no reaction with low-melting-point metals, unless a special metal bath is used, evaporation of these oxide ceramic materials is not possible. On the other hand, the present invention can be used.
【0035】ところで昇華性材料の供給方法について
は、本発明は何等制約を受けるものではない。例えば、
連続的に昇華性材料を溶融浴表面から蒸発させるために
は、連続的または間欠的に昇華性材料を溶融浴表面に補
給してやる必要があるが、例えば、該材料を球状、ペレ
ット状、塊状、粒状等の形状にて補給する場合には、該
材料が多量に充填されたタンク等からホッパーにより所
定量を補給する方法が望ましい。但し、補給された昇華
性材料自身は温度が低いので、電子線照射が行われてい
る領域に直接供給することは、昇華性材料の蒸発速度の
不安定化現象を招くので、望ましくない。従って溶融浴
表面への補給は、あくまでも直接蒸発が行われている電
子線照射領域を外して補給してやり、浴表面での浮遊挙
動を利用して、自然に電子線照射領域にまで到達させる
方法が望ましい。この様にして補給された昇華性材料
は、浴表面を浮遊している間に、溶融浴からの熱エネル
ギーによって予熱された状態で、電子線照射領域に到達
するので蒸発速度の急激な低下が抑制される。また溶融
浴形成材料からなる溶融浴は、決して均熱されているわ
けではないので、自然と蒸発槽内で浴対流が発生するた
め、補給された昇華性材料は浴対流によって、浴表面を
浮遊して自然と浴全体を覆うことが可能である。By the way, the present invention is not limited by the method of supplying the sublimable material. For example,
In order to continuously evaporate the sublimable material from the surface of the molten bath, it is necessary to continuously or intermittently replenish the surface of the molten bath with the sublimable material. When replenishing in a granular shape, it is desirable to use a hopper to replenish a predetermined amount from a tank or the like filled with a large amount of the material. However, since the temperature of the replenished sublimable material itself is low, it is not desirable to directly supply the sublimable material to the region where electron beam irradiation is performed, because it causes a destabilization phenomenon of the evaporation rate of the sublimable material. Therefore, the method of replenishing the surface of the molten bath is to remove it from the electron beam irradiation area where evaporation is performed directly, and use the floating behavior on the surface of the bath to naturally reach the electron beam irradiation area. desirable. The sublimable material replenished in this manner reaches the electron beam irradiation region while being preheated by the thermal energy from the molten bath while floating on the bath surface, so that the evaporation rate drops sharply. Suppressed. In addition, since the molten bath composed of the molten bath forming material is not soaked at all, natural bath convection occurs in the evaporating tank, and the sublimable material replenished floats on the bath surface by the bath convection. It is possible to cover the entire bath naturally.
【0036】本発明において、昇華性材料の加熱蒸発源
として電子線加熱方式を採用する理由は、この方式が蒸
発(昇華)させたい原料表面に直接熱エネルギーを与え
る手法であるため、加熱蒸発効率が高いからである。In the present invention, the reason for adopting the electron beam heating method as the heating evaporation source of the sublimable material is that this method is a method of directly applying heat energy to the surface of the raw material to be evaporated (sublimated), and therefore the heating and evaporation efficiency is high. Is high.
【0037】特に本発明においては、溶融浴形成材料の
温度を必要以上の高温度に維持する必要がないので、抵
抗加熱方式や高周波加熱方式等の間接加熱方式では、加
熱効率が非常に不利になる。Particularly in the present invention, since it is not necessary to maintain the temperature of the molten bath forming material at a higher temperature than necessary, the indirect heating method such as the resistance heating method or the high frequency heating method is very disadvantageous in heating efficiency. Become.
【0038】但し、昇華性材料の表面への電子線照射方
法については、電子線走査を被めっき材の進行方向と被
めっき材の幅方向に出来る限り大きく行ない、電子線照
射面積を広げて、単位面積当たりに与える電子線のエネ
ルギー(エネルギー密度;kW/cm2 )を小さくして
蒸発させることが望ましい場合がある。照射される電子
線の総出力が同じであっても、照射される面積を大きく
してエネルギー密度を小さくすることにより、総蒸発量
(g/sec)が多少減少することにはなるが、エネル
ギー密度をあまり大きくすると、昇華性材料の種類によ
っては、昇華時にスプラッシュ現象と呼ばれる蒸発原料
の飛散現象が顕著になって、得られる蒸着めっき製品の
外観品質を損ねたり、また溶融浴形成材料自身の蒸発量
が増加する危険性もある。従って、昇華性材料への電子
線昇華方法の詳細については、材料および溶融浴形成材
料の各組み合わせによって、適宜調整することが好まし
い。However, regarding the electron beam irradiation method to the surface of the sublimable material, the electron beam scanning is performed as large as possible in the traveling direction of the plated material and the width direction of the plated material to expand the electron beam irradiation area. It may be desirable to reduce the energy (energy density; kW / cm 2 ) of the electron beam applied per unit area to evaporate. Even if the total output of the irradiated electron beam is the same, the total amount of evaporation (g / sec) will be somewhat reduced by increasing the irradiated area and decreasing the energy density. If the density is too high, depending on the type of sublimable material, the scattering phenomenon of the evaporation raw material called the splash phenomenon during sublimation becomes remarkable, and the appearance quality of the vapor deposition plated product obtained is impaired, and the molten bath forming material itself There is also the risk of increased evaporation. Therefore, it is preferable that the details of the electron beam sublimation method for the sublimable material be appropriately adjusted depending on each combination of the material and the molten bath forming material.
【0039】これまでは、めっき原料として昇華性材料
のみを用いる場合について説明を進めてきたが、本発明
はめっき原料として少なくとも1種の昇華性材料を含ん
でいれば適用できるものであり、従って昇華性材料の他
に、溶融金属材料を複合的に蒸着めっきする場合にも本
発明を適用できるのは言う迄もない。例えば図9に示す
様に、昇華性材料をめっき原料6aとする蒸発槽4と、
溶融金属材料をめっき原料6とする蒸発槽4aとを並設
し、両蒸発槽4,4aに電子線3を照射する様にすれば
よい。Up to now, the description has been made on the case where only the sublimable material is used as the plating raw material, but the present invention can be applied as long as it contains at least one sublimable material as the plating raw material. Needless to say, the present invention can be applied to the case where a molten metal material is compounded by vapor deposition in addition to the sublimable material. For example, as shown in FIG. 9, an evaporation tank 4 using a sublimable material as a plating raw material 6a,
The evaporation tank 4a using the molten metal material as the plating raw material 6 may be installed in parallel, and both the evaporation tanks 4 and 4a may be irradiated with the electron beam 3.
【0040】本発明における真空蒸着法とは、加熱蒸発
源として電子線3を用いるものであれば、特に限定され
るものではなく、通常の蒸着法の他に、各種イオンプレ
ーティングを含む広義の意味での蒸着法である。また、
蒸着めっき層が施される被めっき材としては、特に限定
されるものではなく、金属,非金属,紙,プラスチック
等材質を問わない。更に、被めっき材の形状について
も、板上,棒状,管状を初めとして様々なものが挙げら
れ、加工された各種形状の材料等は特に限定されるもの
ではない。The vacuum vapor deposition method in the present invention is not particularly limited as long as it uses the electron beam 3 as a heating evaporation source, and in a broad sense including various vapor deposition methods in addition to the ordinary vapor deposition method. It is a vapor deposition method in the sense. Also,
The material to be plated on which the vapor deposition plating layer is applied is not particularly limited, and may be metal, non-metal, paper, plastic, or other material. Furthermore, the shape of the material to be plated includes various shapes such as a plate, a rod shape, and a tubular shape, and the processed materials of various shapes are not particularly limited.
【0041】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定するものでなく、
前・後記の趣旨に徴して設計変更することはいずれも本
発明の技術的範囲に含まれるものである。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the following examples do not limit the present invention.
Any change in design, taking into account the above-mentioned and the following points, is included in the technical scope of the present invention.
【0042】[0042]
【実施例】図9に示す連続蒸着めっき設備を用いて、蒸
着SiO2 /Al2層めっき鋼板の製造を行ない、得ら
れためっき鋼板の品質について調査した。尚図9は、昇
華性材料と共に、溶融金属材料を複合的に蒸着めっきす
る設備を示したものであり、図中17a,17b蒸着
室,18は接続チャンバー,19はデフレクターロー
ル,20はテーブルロール,21aは入側真空シール装
置,21bは出側真空シール装置,22はシールロー
ル,23はめっき原料用フィーダーを夫々示す。また製
造条件は下記の通りである。EXAMPLE A vapor-deposited SiO 2 / Al two- layer plated steel sheet was manufactured using the continuous vapor-deposition equipment shown in FIG. 9, and the quality of the obtained plated steel sheet was investigated. Note that FIG. 9 shows equipment for composite vapor deposition plating of a molten metal material together with a sublimable material. In the figure, 17a and 17b vapor deposition chambers, 18 is a connection chamber, 19 is a deflector roll, and 20 is a table roll. , 21a indicates an inlet side vacuum seal device, 21b indicates an outlet side vacuum seal device, 22 indicates a seal roll, and 23 indicates a plating raw material feeder. The manufacturing conditions are as follows.
【0043】<製造条件> (1) 被めっき材 :極低炭素Tiキルド鋼帯 (2) めっき前鋼帯温度:200〜300℃ (3) 被めっき材前処理:アルカリ脱脂洗浄−水洗−乾燥
後に、水素−窒素混合ガス雰囲気下での鋼帯表面の加熱
還元による活性化処理 その後、不活性雰囲気下で鋼帯を冷却し、真空シール装
置を経由して蒸着室内に導入 (4) めっき内容 :SiO2 /Al2層めっき ・めっき付着量 SiO2 : 5g/m2 Al :20g/m2 (5) 蒸着室真空度 : 2×10-2Pa以下 (6) 入側・出側真空シール装置の雰囲気ガス : 極低酸素量および極低水分量なる窒素ガス (7) めっき原料の加熱源:ピアス型電子銃(電子線出力
35〜300kW) (8) SiO2 用蒸発槽: 溶融浴形成材料;Sn めっき原料;高純度溶融SiO2 ボール(純度98%以
上) 蒸発槽材質 ;電融高純度アルミナ製(純度9
8%以上) (9) Al用蒸発槽 : 蒸発原料 ;純A
l(純度99.8%以上) 蒸発槽材質 ;電融高純度アルミナ製(純度9
8%以上)<Production conditions> (1) Material to be plated: Ultra-low carbon Ti-killed steel strip (2) Steel strip temperature before plating: 200 to 300 ° C (3) Pretreatment to material to be plated: Alkaline degreasing-washing-drying Later, the steel strip surface is activated by heat reduction in a hydrogen-nitrogen mixed gas atmosphere.Then, the steel strip is cooled in an inert atmosphere and introduced into the deposition chamber via a vacuum seal device. (4) Plating content : SiO 2 / Al two- layer plating ・ Amount of plating SiO 2 : 5 g / m 2 Al: 20 g / m 2 (5) Vacuum degree of deposition chamber: 2 × 10 -2 Pa or less (6) Inlet / outlet vacuum seal device atmosphere gas: extremely low oxygen content and very low water content consisting of nitrogen gas (7) the heating source of the plating material: Pierce type electron gun (electron beam output 35~300kW) (8) SiO 2 evaporable bath: the molten bath forming material ; Sn-plated material; high purity fused SiO 2 balls (purity of 98% or more ) Evaporation tank material; Fused high-purity alumina (purity 9
(8% or more) (9) Evaporating tank for Al: Evaporating raw material; Pure A
l (Purity 99.8% or higher) Evaporation tank material: Electro-melting high purity alumina (Purity 9
8% or more)
【0044】上記製造条件のもとで、本発明方法を実施
することによって、安定したSiO 2 蒸気の発生が可能
となった。また得られた蒸着SiO2 /Al2層めっき
鋼板は、所望のめっき付着量に対して変動を小さくする
ことが可能となり、SiO2膜の付着量分布は、鋼帯幅
方向及び長手方向に対して、目標値±20%の範囲内に
て製造管理することが可能となった。The method of the present invention was carried out under the above production conditions.
Stable SiO 2 Can generate steam
Became. Also obtained vapor-deposited SiO2 / Al two-layer plating
Steel plate has less fluctuation with respect to desired coating weight
It is possible to use SiO2The distribution of the adhesion of the film is the width of the steel strip.
Within ± 20% of target value with respect to direction and longitudinal direction
It is now possible to manage manufacturing.
【0045】一方、本発明方法を採用せずに、同じ蒸発
槽内に多量のSiO2 ボールのみを充填しておき、電子
線照射により蒸発を行った場合(図3および図4に例示
された蒸発方法)には、得られた蒸着SiO2 /Al2
層めっき鋼板のSiO2 膜の付着量分布が、鋼帯幅方向
および長手方向に対して、目標値±40%のばらつきが
認められ、所望の耐食性、意匠性(黒色度)、電気絶縁
性、遠赤外線放射特性の各性能にばらつきが認められ
た。On the other hand, when the method of the present invention is not adopted and only a large amount of SiO 2 balls are filled in the same evaporation tank and evaporation is carried out by electron beam irradiation (illustrated in FIGS. 3 and 4). Evaporation method) includes the obtained vapor-deposited SiO 2 / Al 2
The distribution of the amount of the SiO 2 film deposited on the layer-plated steel sheet has a target value of ± 40% in the width direction and the longitudinal direction of the steel strip, and the desired corrosion resistance, designability (blackness), electrical insulation, A variation was observed in each performance of far infrared radiation characteristics.
【0046】[0046]
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
蒸発槽内に低融点、低蒸気圧の材料によって形成された
溶融浴表面に、昇華性材料を多数個浮かべて配置させ、
電子線照射によって該昇華性材料を加熱蒸発させること
によって、該材料の安定した蒸発速度が得られ、得られ
る蒸着めっき製品のめっき付着量の安定化が達成され
た。The present invention is configured as described above,
A large number of sublimable materials are floated on the surface of the molten bath formed of a material with a low melting point and a low vapor pressure in the evaporation tank.
By heating and evaporating the sublimable material by electron beam irradiation, a stable evaporation rate of the material was obtained, and stabilization of the coating amount of the obtained vapor-deposited plated product was achieved.
【図1】本発明を実施する為の装置構成例を示す概略説
明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing an example of a device configuration for carrying out the present invention.
【図2】ワイヤー状に加工可能なめっき原料の供給方式
を説明する為の図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a method of supplying a plating raw material that can be processed into a wire shape.
【図3】昇華性材料の消費状況を説明する為の図であ
る。FIG. 3 is a diagram for explaining a consumption state of a sublimable material.
【図4】ホッパーによるめっき原料の供給方式を説明す
る為の図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of supplying a plating raw material by a hopper.
【図5】インゴット状のめっき原料が消費されていく状
態を説明する為の図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a state in which an ingot-shaped plating raw material is consumed.
【図6】図1の断面図である。6 is a cross-sectional view of FIG.
【図7】図6の平面図である。FIG. 7 is a plan view of FIG.
【図8】本発明の他の実施状況を示す要部拡大図であ
る。FIG. 8 is an enlarged view of a main part showing another embodiment of the present invention.
【図9】実施例で用いた連続蒸着めっき設備の概略説明
図である。FIG. 9 is a schematic explanatory diagram of continuous vapor deposition plating equipment used in Examples.
1 被めっき材 2 電子銃 3 電子線 4 蒸発槽 5,5a 溶融浴 6,6a,6b めっき原料 1 Plated Material 2 Electron Gun 3 Electron Beam 4 Evaporation Tank 5, 5a Melting Bath 6, 6a, 6b Plating Raw Material
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入江 広司 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 綾部 東太 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 加藤 淳 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 三宅 昭二 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Koji Irie Inventor 1 Kanazawa-machi, Kakogawa City, Hyogo Prefecture Kamido Steel Works, Ltd. Kakogawa Steel Works (72) Tota Ayabe Kanazawa-cho, Kakogawa City, Hyogo Prefecture Kamizawa Co., Ltd. Door Steel Works Kakogawa Steel Works (72) Inventor Jun Kato 1 Kanazawa-machi, Kakogawa City, Hyogo Prefecture Kamido Steel Works Co., Ltd. Kakogawa Steel Works (72) Inventor Shoji Miyake 1 Kanazawa-machi, Kakogawa City, Hyogo Prefecture Kadodo Steel Co., Ltd. Tokokagawa Steel Works
Claims (4)
加熱方式によって、蒸発槽内に収納された昇華性材料を
加熱蒸発させ、連続走行する被めっき材に昇華性成分を
蒸着めっきする方法において、前記蒸発槽内に低融点、
低蒸気圧で且つ昇華性材料よりも比重の大きい材料から
なる溶融浴を形成すると共に、該溶融浴形成材料と反応
しない任意形状の昇華性材料を溶融浴表面に多数個浮か
べて配置し、該昇華性材料に電子線照射を行なって加熱
蒸発させつつ蒸着めっきを行うことを特徴とする昇華性
材料の蒸着めっき方法。1. A method of vapor-depositing a sublimable component on a material to be plated, which is continuously running, by evaporating a sublimable material stored in an evaporation tank by heating by an electron beam heating method in a vacuum or a dilute gas atmosphere. , A low melting point in the evaporation tank,
While forming a molten bath composed of a material having a low vapor pressure and a larger specific gravity than the sublimable material, a large number of sublimable materials having an arbitrary shape that do not react with the molten bath-forming material are floated on the surface of the molten bath. A vapor deposition plating method for a sublimable material, which comprises performing vapor deposition plating while irradiating an electron beam on a sublimable material to heat and evaporate it.
末状若しくは粒状のカーボンを浮かべて行なう請求項1
に記載の蒸着めっき方法。2. The powdery or granular carbon is floated between floated sublimable materials.
The vapor deposition plating method described in.
よびPbよりなる群から選ばれる1種以上である請求項
1または2に記載の蒸着めっき方法。3. The vapor deposition plating method according to claim 1, wherein the molten bath forming material is at least one selected from the group consisting of Sn, Ga, In and Pb.
〜3のいずれかに記載の蒸着めっき方法。4. The sublimable material is a Si oxide.
The vapor deposition plating method according to any one of 1 to 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26509392A JPH06116718A (en) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | Vapor deposition plating method for sublimable material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26509392A JPH06116718A (en) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | Vapor deposition plating method for sublimable material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06116718A true JPH06116718A (en) | 1994-04-26 |
Family
ID=17412508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26509392A Withdrawn JPH06116718A (en) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | Vapor deposition plating method for sublimable material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06116718A (en) |
-
1992
- 1992-10-02 JP JP26509392A patent/JPH06116718A/en not_active Withdrawn
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