JPH024962A - イオンプレーティング用蒸発装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はイオンプレーティング装置、なかでもいわゆ
るＨ　ＣＤ　（Ｈｏｌｌｏｗ　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｄｉｓ
ｃｈａｒｇｅ）法にてイオンプレーティングを行なう際
、蒸着膜の均一性・密着性にとくに優れた膜形成を可能
にするためのイオンプレーティング用蒸発装置に関連し
ている。

（従来の技術） ＨＣＤ法によるイオンプレーティング法はイオン化率が
きわめて高いため、通常のＢＢ（エレクトロンビーム）
によるイオンプレーティングよりも蒸着膜質が良好で、
かつ基板との密着性にもずくれている上に、ＨＣＤ法で
は反応ガス流量、真空度、バイアス電圧、基板温度、基
板の前処理などの条件が多少変動したとしても容易にし
かもスムーズな順応がみられるところにも、大きい利点
があることも含めて既知である。

すなわち、ＨＣＤ法によるイオンプレーティングに関し
ては、金属表面技術３５　（１）　Ｐ、１６〜２４（１
９８４）、粉末および粉末冶金３２（１９８５）　ｐ　
、５５〜６０に解説されている。

（発明が解決しようとする課題） ＨＣＤ法はＥＢ法に比較して低電圧、大電流の下で蒸着
を行うため、ビームの揺動や曲げ等の操作を行うのが難
しい。したがって例えば鋼板等の帯状物の板幅方向に均
一な被膜を蒸着するには、板幅方向に複数個の蒸発源を
並べて行わざるを得ない。

しかしながら複数個の蒸発源を鋼板の幅方向へ正確に並
置することは蒸発るつぼ、集束コイル等の設備上の制約
が多く、仮に蒸発源の並置が可能であっても蒸発るつぼ
と蒸発るつぼの間隔が大きいため鋼板の幅方向での均一
蒸着は至難であった。

鋼板幅方向への蒸着が不均一であると、板幅方向にわた
って熱むらや弾性歪むらが生じて鋼板の変形をまねき、
蒸着処理物の商品価値を著しく低下させることになる。

ちなみに特開昭６２−１８２０号、同６２−１８２１号
および同６２−１８２１号各公報には、仕上げ焼鈍済の
一方向性珪素鋼板を鏡面研磨した表面上にイオンプレー
ティングにより窒化物（例えばＴｉＮ等）や炭化物の張
力被膜を形成させて超低鉄損の一方向性珪素鋼板板を製
造する際、鋼板表面におけるわずかなコーティングむら
等が磁気特性に悪影響を及ばずことが指摘されている。

従って上記の問題点を解消し、帯状物の幅方向へ均一に
被膜を形成するのに役立つイオンプレーティング用蒸発
装置を提供することが、この発明の目的である。

（課題を解決するための手段） この発明は、蒸発源を収納した複数のるつぼと、るつぼ
に対応するプラズマ発生用の複数の中空陰極および反応
ガス導入管とを配置した、真空槽内に帯状□物を導入し
蒸着を行うＨＣＤ法イオンプレーティング装置において
、るつぼには、その外周を取囲んで帯状物の直近にまで
のびる上下に開口を有する筒状の集束コイルをそれぞれ
設置し、各集束コイルの上部開口を帯状物の進行方向を
ほぼ直角に横切る向きへ並列にかつそれぞれ隣接させて
配置したイオンプレーティング用蒸発装置である。

さて第１図にこの発明に従う連続イオンプレーティング
処理に適した蒸発装置を模式図で示す。

なお同図（ａ）は蒸発源付近の側断面を、また同図（ｂ
）は蒸発装置を上方の鋼板側がらみたときの集束コイル
とるつぼの配置を、それぞれ示す。

図中１．ビはるつぼ、２．２′は蒸発源（例えばＴｉ）
　、３．　３’はこの例で９０°に曲げた屈曲型のＨＣ
Ｄガン、４．４′は集束コイルで、蒸発源２，２′から
の蒸気流は集束コイル４．４′の内側を案内されながら
鋼板表面上に付着される。

さらに５は鋼板、６，６′はＮ２ガス等の反応ガス導入
管である。

集束コイル４．４′は上下が開口した筒体で、その底部
の開口４ａ、４’　ａ内にるつぼ１．ビを配置し、一方
上部の開口４ｂ、４’　ｂは鋼板５の板幅方向に隣接し
て並ぶ配置で綱板５の表面に面するよう、上方の開口径
を下方の開口径に比べ大きく、また上下開口間の胴部を
傾けた構成になる。

すなわち図示例では、同図（ｂ）に示すように、鋼板５
の近傍において、集束コイル上方の開口４ｂ、４’　ｂ
は図中矢印で示す鋼板５の進行方向をほぼ直角に横切る
向きに並列に配置し、一方それぞれの集束コイル下方の
開口４ａ、４’　ａは開口４ｂ、４’ｂの位置から変位
させて、例えば図において上部の開口４ｂ又は４’ｂを
基準として、開口４ａは左側へ開口４’ａは右側へ変位
させ、それぞれの集束コイル下方の開口４ａ又は４′ａ
内にるつぼ１又は１′を配置してなる。ここに図示例に
おける集束コイルは胴部を曲げた円筒であり、したがっ
て開口４ｂ、４’　ｂは円形を示すが、これら開口４ｂ
、４’　ｂの並置は鋼板５の進行方向を直角に横切る一
直線上にそれぞれの開口４ｂ４’ｂが示す円の中心があ
りかつ両者が接触していることが望ましい。

同図から明らかなように、別々のるつぼ１又は１′から
蒸発した蒸気流は開口４ａ→４ｂ又は４′ａ→４’ｂの
ごとく集束コイル４又は４′内を経由して鋼板表面に至
り、鋼板表面上で板幅方向にわたる同時蒸着が可能とな
る。かくして鋼板に被成した蒸着被膜によって付加され
る弾性張力は、板幅方向にわたって均一となるわけであ
る。

（作　用） この発明に従う装置は、集束コイルの下方の開口と上方
の開口との位置をずらすことによって、蒸気の移動経路
を曲げて蒸気流を所望の領域へと導くことが特徴である
。

すなわち蒸発源の位置が、例えば第２図に示すように、
鋼板５の進行方向に対して相前後していても、集束コイ
ル内でプラズマ蒸気流を閉じ込めて蒸着目標へ蒸気流を
誘導することが可能となる。

したがって鋼板近傍においては、蒸発源の位置とは無関
係に板幅方向へわたる同時蒸着が達成され、板幅方向に
おける弾性歪むら等による鋼板の変形は皆無となる。

なお上記した蒸気流の誘導は、ＨＣＤ法によって得られ
るイオン化率の高いプラズマ蒸気流にて初めて可能にな
る。

（実施例） 実崖±１ Ｃ：　０．０４６讐ｔ％（以下単に％と示す）　、Ｓｉ
　：３．３９％、Ｍｎ　：　０．０６７％、Ｍｏ　：　
０．０１３％、Ｓｅ　：　０．０１９％、Ｓｂ　：　０
．０２６％を含有し残部は事実上Ｆｅの組成になる珪素
鋼スラブを熱延して２．２ｍｍ厚とした後、９５０°Ｃ
で３分間の中間焼鈍をはさんで２回の冷間圧延を施して
０．２０ｍｍ厚の最終冷延板とした。

その後８２０　’Ｃの湿水素中で脱炭・１次再結晶焼鈍
をほどこした後、鋼板表面上にＭｇＯ（３５％）とＡ　
ｌ　２０ａ　（５Ｑ％）およびＴｉＯ□（５％）を主成
分とする焼鈍分離剤をスラリー塗布した後８５０°Ｃで
５０時間の２次再結晶焼鈍後、１２００°Ｃで乾水素中
で１０時間純化処理を行った。

その後鋼板表面上の酸化物を酸洗処理により除去した後
、電解研磨により中心線平均粗さＲａ　−０，０６μｍ
の鏡面状層上した。

その後第１図に示したこの発明に従うイオンプレーティ
ング装置（適合例）を用いてライン速度１０ｍ／ｍｉｎ
で、Ｔ’ｔＮ膜を１．０　ａ　ｍ厚にて形成させた。

このときのプラズマ発生条件は加速電圧７８Ｖ、電流１
０００Ａ、集束コイルの励起条件は５Ｖ、４００Ａおよ
び真空度は６’　Ｘ　１０−　’　ｔｏｒｒ、とした。

また比較のため、第２図にて示した、従来のイオンブー
ティング装置（ライン速度：　１０ｍ／ｍｉｎ、プラズ
マ発生条件；７５■、１５００Ａ、真空度−Ｂ×１０−
　’　ｔｏｒｒ）にて蒸着処理を行った場合（従来例）
についても８周査した。

かくして得られた各製品の磁気特性、密着性および変形
の有無を表１にまとめて示す。

表１ ＊１８０°曲げを行っても被膜がはく離しない直径実】
ｌ粗オ Ｃ：　　０．０４１％、Ｓｉ　：　０．１７　　％、Ｍ
ｎ　：　１．１　　％、Ｃｒ：　１８．２％、Ｍｏ　：
　１．１％を含有するステンレス鋼の熱延板を０．３ｍ
ｍ厚に冷間圧延した後、８００″Ｃでの焼鈍処理を施し
、その後第１図に示したこの発明に従う連続イオンプレ
ーティング装置（ライン速度：　１５ｍ／ｍｉｎ　、加
速電圧７５Ｖ、電流１０００Ａ、真空度７．５　Ｘｌ０
−’ｔｏｒｒ）を用いてＴｉ　（ＣＮ）を０．８　ｐ　
ｍ厚で被成した。

得られた鋼板に変形は全くなく、また密着性は２０ｍｍ
φでの１８０°の２回曲げを行ってもはく離がなく、良
好な結果を示した。

（発明の効果） この発明によれば、均一で密着性にすぐれた被膜を帯状
物の幅方向へ同時に形成することができ、イオンプレー
ティングの適用範囲をさらに広げることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従うイオンプレーティング用蒸発装
置を示す模式図、 第２図は従来の蒸発源の配置を示す模式図である。 １．１′・・・るつぼ　　　２，２′・・・蒸発源３３
′・・・ＨＣＤガン　４．４′・・・集束コイル４ａ、
４’　ａ、４ｂ、４’　ｂ・・・開口５・・・鋼板 ６．６′・・・反応ガス導入管 第１図 （ａ） 鋲級 「−納仁一ユ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸発源を収納した複数のるつぼと、るつぼに対応す
   るプラズマ発生用の複数の中空陰極および反応ガス導入
   管とを配置した、真空槽内に帯状物を導入し蒸着を行う
   ＨＣＤ法イオンプレーティング装置において、 るつぼには、その外周を取囲んで帯状物の直近にまでの
   びる上下に開口を有する筒状の集束コイルをそれぞれ設
   置し、 各集束コイルの上部開口を帯状物の進行方向をほぼ直角
   に横切る向きへ並列にかつそれぞれ隣接させて配置した
   ことを特徴とするイオンプレーティング用蒸発装置。