JPH04120269A - 金属の蒸着方法および蒸着装置 - Google Patents
金属の蒸着方法および蒸着装置Info
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- JPH04120269A JPH04120269A JP24031590A JP24031590A JPH04120269A JP H04120269 A JPH04120269 A JP H04120269A JP 24031590 A JP24031590 A JP 24031590A JP 24031590 A JP24031590 A JP 24031590A JP H04120269 A JPH04120269 A JP H04120269A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、物品の表面に金属を蒸着させるのに利用され
、例えば、オーディオ・ビデオテープや各種電子部品等
を製造する際に適用される金属の蒸着方法および蒸着装
置に関するものである。 （従来の技術） 従来、例えば、オーディオΦビデオテープや各種電子部
品等を製造するに際しては、金属を高温に加熱してその
蒸発を促進することにより対象物品の表面にガス状金属
を蒸着させることが一般的におこなわれている。 この場合、例えば、第６図に示すように、巻き出し側リ
ール１０１に巻かれた対象物品（フィルム）１０２をル
ーパーロール１０３，１０４を介して巻き込み側ロール
１０５に巻き込み、前記ルーバーロール１０３，１０４
間に位１１する対象物品（フィルム）１０２に対向させ
てマグネジするつぼ１０６を設置し、このマグネジする
つぼ１０６内に入れたコバルト合金１０７に対しエレク
トロンビーム１０８の照射を行うことによってこのコバ
ルト合金１０７を蒸発させ、ガス状となったコバルト合
金を対象物品（フィルム）１０２の表面に蒸着させるよ
うにしていた。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の金属の蒸着技術にあっ
ては、金属を蒸発させるための加熱溶解をマグネシアの
ごとき酸化物系セラミックス製のつるぼ１０６を用いて
溶解していたため１次に示すような問題点があった。 （１）金属によるるつぼの侵食によって長時間の操業が
できず、るつぼ交換等のタイムロスが多くなって工程の
円滑性を欠くとともにコストアップの要因となること。 （２）金属とるつぼとの反応を抑制するために溶解金属
の温度を下げる必要があり、このため金属の蒸発速度が
遅くなって作業能率が低下すること。 （３）低温度の溶解金属と平衡する金属の蒸気圧は低い
ため、装置内雰囲気の圧力をこの蒸気圧よりも低くする
必要がある（例えば、０．０ＩＴｏｒｒ以下）ことから
、装置の気密性管理が煩雑になること。 （４）金属の蒸発を促進するために溶解金属にエレクト
ロンビームの照射を行うが、このエレクトロンビームを
効率よく照射するためには装置内雰囲気の圧力を低くす
る必要がある（例えば。 ０ 、００１Ｔｏ ｒ ｒ以下）ことから、本来の蒸発
促進（装置内の雰囲気圧力が高くなること）と矛盾する
対策になりがちであること。 したがって、このような諸問題点を解決することが課題
となっていた。 （発明の目的） 本発明は、上記した従来の課題にかんがみてなされたも
ので、金属の蒸着作業を安定した条件下で能率よくしか
も低コストで実施することが可能である金属の蒸着方法
および蒸着装置を提供することを目的としている。
、例えば、オーディオ・ビデオテープや各種電子部品等
を製造する際に適用される金属の蒸着方法および蒸着装
置に関するものである。 （従来の技術） 従来、例えば、オーディオΦビデオテープや各種電子部
品等を製造するに際しては、金属を高温に加熱してその
蒸発を促進することにより対象物品の表面にガス状金属
を蒸着させることが一般的におこなわれている。 この場合、例えば、第６図に示すように、巻き出し側リ
ール１０１に巻かれた対象物品（フィルム）１０２をル
ーパーロール１０３，１０４を介して巻き込み側ロール
１０５に巻き込み、前記ルーバーロール１０３，１０４
間に位１１する対象物品（フィルム）１０２に対向させ
てマグネジするつぼ１０６を設置し、このマグネジする
つぼ１０６内に入れたコバルト合金１０７に対しエレク
トロンビーム１０８の照射を行うことによってこのコバ
ルト合金１０７を蒸発させ、ガス状となったコバルト合
金を対象物品（フィルム）１０２の表面に蒸着させるよ
うにしていた。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の金属の蒸着技術にあっ
ては、金属を蒸発させるための加熱溶解をマグネシアの
ごとき酸化物系セラミックス製のつるぼ１０６を用いて
溶解していたため１次に示すような問題点があった。 （１）金属によるるつぼの侵食によって長時間の操業が
できず、るつぼ交換等のタイムロスが多くなって工程の
円滑性を欠くとともにコストアップの要因となること。 （２）金属とるつぼとの反応を抑制するために溶解金属
の温度を下げる必要があり、このため金属の蒸発速度が
遅くなって作業能率が低下すること。 （３）低温度の溶解金属と平衡する金属の蒸気圧は低い
ため、装置内雰囲気の圧力をこの蒸気圧よりも低くする
必要がある（例えば、０．０ＩＴｏｒｒ以下）ことから
、装置の気密性管理が煩雑になること。 （４）金属の蒸発を促進するために溶解金属にエレクト
ロンビームの照射を行うが、このエレクトロンビームを
効率よく照射するためには装置内雰囲気の圧力を低くす
る必要がある（例えば。 ０ 、００１Ｔｏ ｒ ｒ以下）ことから、本来の蒸発
促進（装置内の雰囲気圧力が高くなること）と矛盾する
対策になりがちであること。 したがって、このような諸問題点を解決することが課題
となっていた。 （発明の目的） 本発明は、上記した従来の課題にかんがみてなされたも
ので、金属の蒸着作業を安定した条件下で能率よくしか
も低コストで実施することが可能である金属の蒸着方法
および蒸着装置を提供することを目的としている。
（課題を解決するための手段）
本発明の第１ｉＩ求項に係わる金属の蒸着方法は、電気
的絶縁スリットを縦方向に有する水冷銅製るつぼ内で誘
導加熱により金属を溶解し、溶解した金属を蒸発させて
ガス状金属を対象物品に蒸着させる構成としたことを特
徴としており、本発明の第２請求項に係わる金属の蒸着
方法は、電気的絶縁スリットを縦方向に有する複数の水
冷銅製るつぼ内で誘導加熱により蒸発特性の異なる複数
種の金属を溶解し、溶解した各金属を蒸発させてガス成
金ｌ！（合金である場合を含む、）を対象物品に蒸着さ
せる構成としたことを特徴としており、本発明に係わる
金属の蒸着装置は、蒸着される対象物品に対向しうる位
置に、電気的絶縁スリットを縦方向に有するｌないしは
複数の水冷銅製るつぼを配設すると共に、前記水冷銅製
るつぼ内に入れた工ないしは複数種の溶解金属母材を誘
導加熱して蒸発させる誘導加熱手段を備えた構成とした
ことを特徴としており、必要に応じて採用される実施態
様においては、水冷銅製るつぼの底部に溶解金属母材装
入口を設けると共に、前記溶解金属母材装入口より水冷
銅製るつぼ内に溶解金属母材を送給する溶解金属母材送
給手段を備えた構成とし、同じ〈実施態様においては、
水冷銅製るつぼの水平断面形状が、円形、長円形、楕円
形、正方形、長方形のうちから選ばれる構成としたこと
を特徴としており、上述した金属の蒸着方法および蒸着
装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段
としている。 （発明の作用） 本発明に係わる金属の蒸着方法および蒸着装置は、前述
した構成を有するものであり、問題の根本であるセラミ
ックス製るつぼを使用せず、また、エレクトロンビーム
を使用せず、代わりに電気的絶縁スリットを縦方向に有
する水冷銅製るつ０ぼを使用すると共に誘導加熱により
金属を溶解しそして蒸発させるようにしていることから
、この水冷銅製るつぼでは電磁気力によって溶解金属が
るつぼに対して非接触の状態に保たれるようになるため
、溶解金属に汚染が生じないものになると共に、溶解金
属の温度は従来以上に高いものとしうるので、金属の蒸
発速度がより大きいものとなって蒸着作業能率が向上し
たものとなり、したがって蒸着作業は安定した条件下で
能率よくしかも低コストで実施されるようになる。 （実施例） 第１図および第２図は本発明に係わる金属の蒸着方法の
実施に使用する金属の蒸着装置の一実施例を示すもので
あって、図に示す金属の蒸着装置１は、天板２と、四方
の側板３と、底板４と、母材金属収納体５とで囲まれる
密閉空間６を有し、この密閉空間６の図示左側には、対
象物品であるフィルム１０を巻き出す巻き出し側リール
１１を備えていると共に、同密閉空間６の図示右側には
、前記フィルム１０を巻き込む巻き込み側り−ル１２を
そなえ、両リール１１．１２の間には前記フィルム１０
のルーパーロール１３．１４をそなえている。 また、前記天板２には監視窓１５をそなえていると共に
、側板３には排気管１６をそなえており、排気管１６を
通して矢印Ａ方向に排気することによって密閉空間６の
内部を真空排気することができるようにしている。 さらに、密閉空間６の中央部分には、第１図に示すよう
に対向する側板を貫通する状態で、電気的絶縁スリット
２１を多数有する長円形状の水冷銅製るつぼ２２が設置
しである。 この水冷銅製るつぼ２２は、縦方向に電気的絶縁スリッ
ト２１を有する多数（この実施例では２４個）の水冷銅
製セグメント２３を長円形状に連続させた構造をなすも
のであって、各水冷銅製セグメント２３には冷却水バイ
ブ２４が設けである。 また、前記水冷銅製るつぼ２２のまわりには誘導加熱手
段として機能する同じく長円形の高周波誘導加熱用コイ
ル２６が設けてあって、これら水冷銅製るつぼ２２と高
周波誘導加熱用コイル２６とでコールドクルーシブルレ
ビテーション溶解炉を構成するようにしている。 さらに、前記母材金属収納体５の下端部分には溶解金属
母材送給手段である昇降用アクチュエータ３１が固定し
てあり、この昇降用アクチエエータ３１のロッド３１′
の先端部分に溶解金属母材３２が固定してあって、この
溶解金属母材３２が水冷銅製るつぼ２２の底部に設けた
溶解金属母材装入口２２′を通して水冷銅製るつぼ２２
内に位置することにより高周波誘導加熱されるようにな
っている。 次に、このような金属の蒸着装置１によって対象物品で
あるフィルム１ｏの表面に蒸着を行う要領について説明
する。 この実施例において、溶解金属母材３２はコバルト合金
であり、フィルム１０は輻が３００ｍｍの高分子系プラ
スチック膜よりなるものである。 また、水冷銅製るつぼ２２は縦方向に２４個所の絶縁ス
リット２１を有しかつその水平断面形状は長円形状をな
すものであって、その短径が３０ｍ ｍ 、長径が４０
０ ｍ ｍのものであり、幅が３００ｍｍのプラスチッ
ク膜よりなるフィルム１０を十分にカバーすることので
きる長さを有するものである。 さらに、高周波誘導加熱用コイル２６に接続する電源の
出力は２００ ｋＷ 、周波数は３０．０００１（ｚの
ものである。 そこで、昇降用アクチュエータ３１によって板状をなす
溶解金属母材３２を水冷銅製るつぼ２２の底部に設けた
溶解金属母材装入口２２′より上方に向けて連続的に供
給すると共に高周波誘導加熱用コイル２６に通電するこ
とにより溶解して溶解金属３３としそしてまたガス成金
ｊｉ：３４として上昇させて、フィルム１０の表面に蒸
着させた。 このとき、水冷銅製るつぼ２２を構成する個々の水冷銅
製セグメント２３には表皮効果によりそれぞれ円電流が
流れ、この円電流群によって溶解金属母材３２が誘導加
熱されるが、金属の表面電流とるつぼの円電流群とはそ
の位相が１８０度異なるためにお互いの電流により形成
する磁界は反発して金属に斥力（ローレンツ斥力）が働
き、溶解金属３３は水冷銅製るつぼ２２と非接触の状態
となる。 したがって、溶解金属３３の汚染は回避されると共に、
溶解金属３３の温度を高くすることが可能である。この
場合、溶解金属３３の温度はその縦方向に勾配を有し、
最も高温となる上面において約２５００℃（約２７７３
Ｋ）であった、そして、このときの溶解金属３３である
溶融コノヘルドの蒸気圧は。 旦ｏｇＰ＝−２０８４３Ｔ−’＋６．７８５Ｐ：金属の
蒸気圧（ａｔｍ） Ｔ：絶対温度（Ｋ） で表わされ、２７７３Ｋにおける溶融コバルトの蒸気圧
は０．１８５ａｔｍ（１４０Ｔｏｒｒ）となる。 ここで、通常の油回転式真空ポンプの到達圧力は０．１
Ｔｏｒｒ以下であり、金属の蒸発を妨げない圧力に雰囲
気を管理することは著しく容易であった。 そして、この装置を用いて連続１５０時間の蒸着操業を
実施したが、何んらの問題も生じず円滑に稼働すること
ができた。 ところで、上記実施例においては、水冷銅製るつぼ２２
を１個そなえているだけであることから、蒸発特性の異
なる複数種の金属から成る蒸着金属組成を自由に制御す
ることは困難である。 すなわち、第３図に例示するように、蒸着すべき金属の
温度と蒸気圧との関係は金属の種類によって大きく異な
る。 そこで、このような場合には、電気的絶縁スリットを縦
方向に有する水冷銅製るつぼを複数個そなえるようにし
、各々の水冷銅製るつぼ内で誘導加熱により個別の条件
で溶解することによって、蒸発特性の異なる複数種の金
属を溶解し、溶解した各金属を蒸着させてガス状金属を
対象物品に蒸着させるようにする必要がある。 第４図および第５図は蒸気圧の異なる複数種（この実施
例では２種）の金属から成る蒸着金属組成を自由に制御
することができるようにした本発明に係わる金属の蒸着
方法の実施に使用する金属の蒸着装置の一実施例を示す
ものであって、図に示す金属の蒸Ｍ装置４１は、天板４
２と、四方の側板４３と、底板４４と、母材金属収納体
４５とで囲まれる密閉空間４６を有し、この密閉空間４
６の図示左側には、対象物品であるフィルム５０を巻き
出す巻き出し側リール５１を備えていると共に、同密閉
空間４６の図示右側には、前記フィルム５０を巻き込む
巻き込み側リール５２をそなえ１両リール５１．５２の
間には前記フィルム５０のルーパーロール５３．５４を
そなえている。 また、前記天板４２には監視窓５５をそなえていると共
に、側板４３には排気管５６をそなえており、排気管５
６を通して矢印Ａ方向に排気することによって密閉空間
４６の内部を真空排気することができるようにしている
。 さらに、密閉空間４６の中央部分には、第４図に示すよ
うに対向する側板を貫通する状態で、電気的絶縁スリッ
）６１ａ、６１ｂを多数有する２つの長円形状の水冷銅
製るつぼ６２ａ、６２ｂが並列に設置しである。 上記各水冷銅製るつぼ６２ａ、６２ｂは、縦方向に電気
的絶縁スリー２トロ１ａ、６１ｂを有する多数（この実
施例では１８個）の水冷銅製セグメン）６３ａ、６３ｂ
を長円形状に連続させた構造をなすものであって、各水
冷銅製セグメント６３ａ、６３ｂには冷却水バイブロ４
ａ、６４ｂが設けである。 また、前記水冷銅製るつぼ６２ａ、６２ｂのまわりには
誘導加熱手段として機能する同じく長円形の高周波誘導
加熱用コイル６６ａ、６６ｂが設けてあって、これら水
冷銅製るつぼ６２ａ。 ６２ｂと高周波誘導加熱用コイル６６ａ、６６ｂとでコ
ールドクルーシブルレビテーション溶解炉を構成するよ
うにしている。 さらに、前記母材金属収納体４５の下端部分には溶解金
属母材送給手段である昇降用アクチュエータ７１ａ、７
１ｂが固定してあり、前記昇降用アクチエエータ７１ａ
、７１ｂのロッド７１ａ’、７１ｂ’の先端部分に溶解
金属母材７２ａ、７２ｂが固定してあって、各溶解金属
母材７２ａ、７２ｂが水冷銅製るつぼ６２ａ。 ６２ｂの底部に設けた溶解金属母材装入口６２ａ’
、６２ｂ’を通して各水冷銅製るつぼ６２ａ、６２ｂ内
に位置することにより高周波誘導加熱されるようになっ
ている。 次に、このような金属の蒸着装置４１によって対象物品
であるフィルム５０の表面に蒸着を行う要領について説
明する。 この実施例において、溶解金属母材７２ａ。 ７２ｂはそれぞれコバルトおよびクロムであり、フィル
ム５０は幅が３００ｍｍの高分子系プラスチック膜より
なるものであって、目標とすべき蒸着組成と成るように
コバルトおよびクロムの蒸発速度を制御した。 また、水冷銅製るつぼ６２ａ、６２ｂは縦方向に１８個
所の絶縁スリッ）６１ａ、６１ｂを有しかつその水平断
面形状は長円形状をなすものであって、それぞれの短径
が３０ ｍ ｍ 、長径が４００ｍｍのものであり、幅
が３００ｍｍのプラスチック膜よりなるフィルム５０を
十分にカバーすることのできる長さを有するものである
。 さらに、高周波誘導加熱用コイル６６ａ。 ６６ｂに接続する電源の出力はそれぞれ２００ｋＷ、周
波数は３０．０ＯＯＨｚのものである。 そこで、昇降用アクチュエータ７１ａ、７１ｂによって
板状をなす溶解金属母材７２ａ、７２ｂを水冷銅製るつ
ぼ６２ａ、６２ｂの底部に設けた溶解金属母材装入口６
２ａ’ 、６２ｂ’より上方に向けて連続的に供給す
ると共に高周波誘導加熱用コイル６６ａ、６６ｂに通電
することによりそれぞれ個別の条件で溶解して溶解金属
７３ａ。 ７３ｂとしそしてまたガス状金属７４ａ、７４ｂとして
上昇させて、フィルム５０の表面に蒸着させた。 このとき、水冷銅製るつぼ６２ａ、６２ｂを構成する個
々の水冷銅製セグメン）６３ａ、６３ｂには表皮効果に
よりそれぞれ円型流が流れ、この円電流群によって溶解
金属母材７２ａ、７２ｂが誘導加熱されるが、金属の表
面電流とるつぼの円電流群とはその位相が１８０度異な
るためにお互いの電流により形成する磁界は反発して金
属に斥力（ローレンツ斥力）が働き、溶解金ｊ１７３ａ
。 ７３ｂは水冷銅製るつぼ６２ａ、６２ｂと非接触の状態
となる。 したがって、溶解金属７３ａ、７３ｂの汚染は回避され
ると共に、溶解金属７３ａ 、７３ｂの温度を個別に高
く設定して目標とすべき蒸着金属組成となるようにコバ
ルトおよびクロムの蒸発速度を制御することが可能であ
る。 この実施例において、蒸着金属組成をコバルトが６０重
量％、クロムが４０重量％となるように制御する場合に
ついて示す。 また、単位面積あたりの金属の蒸発速度は、ラングミュ
ア−によると下記（１）式で示される。 Ｖ：蒸発速度 α：定数 Ｐ：蒸気圧（ａｔｍ） ｍ：金属の原子量 に：ポルツマン定数 Ｔ：絶対温度（Ｋ） 他方、溶融コバルトの蒸気圧と温度との関係は下記（２
）式で示され、溶融クロムの蒸気圧と温度との関係は下
記（３）式で示される。 １ｏｇＰ＝−２０８４３Ｔ−”＋６．７８５・・・（２
） ｌｏｇＰ＝−１９７８７７−”＋６．９３２・・・（３
） Ｐ：金属の蒸気圧（ａｔｍ） Ｔ：絶対温度（Ｋ） 上記（２）式によると、例えば、２７７３Ｋ（２５００
℃）における溶融コバルトの蒸気圧は０．１８５ａｔｍ
（１４０Ｔｏｒｒ）となる、また、このときの溶融コ
バルトの蒸発速度はとなる。 また、蒸着金属の濃度は蒸発速度に比例するから、前記
目標成分組成より溶融クロムの蒸発速度は溶融コバルト
の蒸発速度の４０／６０とすべきであり、 を目標とする必要がある。 したがって、上記（３）式から計算すると、この条件を
満足する溶融クロムの溶解温度は２５１０Ｋ（２２３７
℃）、蒸気圧は０．１２２ａｔｍである。 そこで、上記により算出された溶解温度となるように高
周波誘導加熱用コイル６６ａ、６６ｂに通電して操業を
行ったところ、蒸着金属の分析結果は、コバルトが６１
重量％、クロムが３９重量％であり、はぼ目標どおりと
なった。 なお、通常の油回転式真空ポンプの到達圧力は０．１Ｔ
ｏｒｒ以下であり、金属の蒸発を妨げない圧力に雰囲気
を管理することは著しく容易であった。 そして、この装置を用いて連続１５０時間の蒸着操業を
実施したが、何んらの問題も生じず円滑に稼働すること
ができた。
的絶縁スリットを縦方向に有する水冷銅製るつぼ内で誘
導加熱により金属を溶解し、溶解した金属を蒸発させて
ガス状金属を対象物品に蒸着させる構成としたことを特
徴としており、本発明の第２請求項に係わる金属の蒸着
方法は、電気的絶縁スリットを縦方向に有する複数の水
冷銅製るつぼ内で誘導加熱により蒸発特性の異なる複数
種の金属を溶解し、溶解した各金属を蒸発させてガス成
金ｌ！（合金である場合を含む、）を対象物品に蒸着さ
せる構成としたことを特徴としており、本発明に係わる
金属の蒸着装置は、蒸着される対象物品に対向しうる位
置に、電気的絶縁スリットを縦方向に有するｌないしは
複数の水冷銅製るつぼを配設すると共に、前記水冷銅製
るつぼ内に入れた工ないしは複数種の溶解金属母材を誘
導加熱して蒸発させる誘導加熱手段を備えた構成とした
ことを特徴としており、必要に応じて採用される実施態
様においては、水冷銅製るつぼの底部に溶解金属母材装
入口を設けると共に、前記溶解金属母材装入口より水冷
銅製るつぼ内に溶解金属母材を送給する溶解金属母材送
給手段を備えた構成とし、同じ〈実施態様においては、
水冷銅製るつぼの水平断面形状が、円形、長円形、楕円
形、正方形、長方形のうちから選ばれる構成としたこと
を特徴としており、上述した金属の蒸着方法および蒸着
装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段
としている。 （発明の作用） 本発明に係わる金属の蒸着方法および蒸着装置は、前述
した構成を有するものであり、問題の根本であるセラミ
ックス製るつぼを使用せず、また、エレクトロンビーム
を使用せず、代わりに電気的絶縁スリットを縦方向に有
する水冷銅製るつ０ぼを使用すると共に誘導加熱により
金属を溶解しそして蒸発させるようにしていることから
、この水冷銅製るつぼでは電磁気力によって溶解金属が
るつぼに対して非接触の状態に保たれるようになるため
、溶解金属に汚染が生じないものになると共に、溶解金
属の温度は従来以上に高いものとしうるので、金属の蒸
発速度がより大きいものとなって蒸着作業能率が向上し
たものとなり、したがって蒸着作業は安定した条件下で
能率よくしかも低コストで実施されるようになる。 （実施例） 第１図および第２図は本発明に係わる金属の蒸着方法の
実施に使用する金属の蒸着装置の一実施例を示すもので
あって、図に示す金属の蒸着装置１は、天板２と、四方
の側板３と、底板４と、母材金属収納体５とで囲まれる
密閉空間６を有し、この密閉空間６の図示左側には、対
象物品であるフィルム１０を巻き出す巻き出し側リール
１１を備えていると共に、同密閉空間６の図示右側には
、前記フィルム１０を巻き込む巻き込み側り−ル１２を
そなえ、両リール１１．１２の間には前記フィルム１０
のルーパーロール１３．１４をそなえている。 また、前記天板２には監視窓１５をそなえていると共に
、側板３には排気管１６をそなえており、排気管１６を
通して矢印Ａ方向に排気することによって密閉空間６の
内部を真空排気することができるようにしている。 さらに、密閉空間６の中央部分には、第１図に示すよう
に対向する側板を貫通する状態で、電気的絶縁スリット
２１を多数有する長円形状の水冷銅製るつぼ２２が設置
しである。 この水冷銅製るつぼ２２は、縦方向に電気的絶縁スリッ
ト２１を有する多数（この実施例では２４個）の水冷銅
製セグメント２３を長円形状に連続させた構造をなすも
のであって、各水冷銅製セグメント２３には冷却水バイ
ブ２４が設けである。 また、前記水冷銅製るつぼ２２のまわりには誘導加熱手
段として機能する同じく長円形の高周波誘導加熱用コイ
ル２６が設けてあって、これら水冷銅製るつぼ２２と高
周波誘導加熱用コイル２６とでコールドクルーシブルレ
ビテーション溶解炉を構成するようにしている。 さらに、前記母材金属収納体５の下端部分には溶解金属
母材送給手段である昇降用アクチュエータ３１が固定し
てあり、この昇降用アクチエエータ３１のロッド３１′
の先端部分に溶解金属母材３２が固定してあって、この
溶解金属母材３２が水冷銅製るつぼ２２の底部に設けた
溶解金属母材装入口２２′を通して水冷銅製るつぼ２２
内に位置することにより高周波誘導加熱されるようにな
っている。 次に、このような金属の蒸着装置１によって対象物品で
あるフィルム１ｏの表面に蒸着を行う要領について説明
する。 この実施例において、溶解金属母材３２はコバルト合金
であり、フィルム１０は輻が３００ｍｍの高分子系プラ
スチック膜よりなるものである。 また、水冷銅製るつぼ２２は縦方向に２４個所の絶縁ス
リット２１を有しかつその水平断面形状は長円形状をな
すものであって、その短径が３０ｍ ｍ 、長径が４０
０ ｍ ｍのものであり、幅が３００ｍｍのプラスチッ
ク膜よりなるフィルム１０を十分にカバーすることので
きる長さを有するものである。 さらに、高周波誘導加熱用コイル２６に接続する電源の
出力は２００ ｋＷ 、周波数は３０．０００１（ｚの
ものである。 そこで、昇降用アクチュエータ３１によって板状をなす
溶解金属母材３２を水冷銅製るつぼ２２の底部に設けた
溶解金属母材装入口２２′より上方に向けて連続的に供
給すると共に高周波誘導加熱用コイル２６に通電するこ
とにより溶解して溶解金属３３としそしてまたガス成金
ｊｉ：３４として上昇させて、フィルム１０の表面に蒸
着させた。 このとき、水冷銅製るつぼ２２を構成する個々の水冷銅
製セグメント２３には表皮効果によりそれぞれ円電流が
流れ、この円電流群によって溶解金属母材３２が誘導加
熱されるが、金属の表面電流とるつぼの円電流群とはそ
の位相が１８０度異なるためにお互いの電流により形成
する磁界は反発して金属に斥力（ローレンツ斥力）が働
き、溶解金属３３は水冷銅製るつぼ２２と非接触の状態
となる。 したがって、溶解金属３３の汚染は回避されると共に、
溶解金属３３の温度を高くすることが可能である。この
場合、溶解金属３３の温度はその縦方向に勾配を有し、
最も高温となる上面において約２５００℃（約２７７３
Ｋ）であった、そして、このときの溶解金属３３である
溶融コノヘルドの蒸気圧は。 旦ｏｇＰ＝−２０８４３Ｔ−’＋６．７８５Ｐ：金属の
蒸気圧（ａｔｍ） Ｔ：絶対温度（Ｋ） で表わされ、２７７３Ｋにおける溶融コバルトの蒸気圧
は０．１８５ａｔｍ（１４０Ｔｏｒｒ）となる。 ここで、通常の油回転式真空ポンプの到達圧力は０．１
Ｔｏｒｒ以下であり、金属の蒸発を妨げない圧力に雰囲
気を管理することは著しく容易であった。 そして、この装置を用いて連続１５０時間の蒸着操業を
実施したが、何んらの問題も生じず円滑に稼働すること
ができた。 ところで、上記実施例においては、水冷銅製るつぼ２２
を１個そなえているだけであることから、蒸発特性の異
なる複数種の金属から成る蒸着金属組成を自由に制御す
ることは困難である。 すなわち、第３図に例示するように、蒸着すべき金属の
温度と蒸気圧との関係は金属の種類によって大きく異な
る。 そこで、このような場合には、電気的絶縁スリットを縦
方向に有する水冷銅製るつぼを複数個そなえるようにし
、各々の水冷銅製るつぼ内で誘導加熱により個別の条件
で溶解することによって、蒸発特性の異なる複数種の金
属を溶解し、溶解した各金属を蒸着させてガス状金属を
対象物品に蒸着させるようにする必要がある。 第４図および第５図は蒸気圧の異なる複数種（この実施
例では２種）の金属から成る蒸着金属組成を自由に制御
することができるようにした本発明に係わる金属の蒸着
方法の実施に使用する金属の蒸着装置の一実施例を示す
ものであって、図に示す金属の蒸Ｍ装置４１は、天板４
２と、四方の側板４３と、底板４４と、母材金属収納体
４５とで囲まれる密閉空間４６を有し、この密閉空間４
６の図示左側には、対象物品であるフィルム５０を巻き
出す巻き出し側リール５１を備えていると共に、同密閉
空間４６の図示右側には、前記フィルム５０を巻き込む
巻き込み側リール５２をそなえ１両リール５１．５２の
間には前記フィルム５０のルーパーロール５３．５４を
そなえている。 また、前記天板４２には監視窓５５をそなえていると共
に、側板４３には排気管５６をそなえており、排気管５
６を通して矢印Ａ方向に排気することによって密閉空間
４６の内部を真空排気することができるようにしている
。 さらに、密閉空間４６の中央部分には、第４図に示すよ
うに対向する側板を貫通する状態で、電気的絶縁スリッ
）６１ａ、６１ｂを多数有する２つの長円形状の水冷銅
製るつぼ６２ａ、６２ｂが並列に設置しである。 上記各水冷銅製るつぼ６２ａ、６２ｂは、縦方向に電気
的絶縁スリー２トロ１ａ、６１ｂを有する多数（この実
施例では１８個）の水冷銅製セグメン）６３ａ、６３ｂ
を長円形状に連続させた構造をなすものであって、各水
冷銅製セグメント６３ａ、６３ｂには冷却水バイブロ４
ａ、６４ｂが設けである。 また、前記水冷銅製るつぼ６２ａ、６２ｂのまわりには
誘導加熱手段として機能する同じく長円形の高周波誘導
加熱用コイル６６ａ、６６ｂが設けてあって、これら水
冷銅製るつぼ６２ａ。 ６２ｂと高周波誘導加熱用コイル６６ａ、６６ｂとでコ
ールドクルーシブルレビテーション溶解炉を構成するよ
うにしている。 さらに、前記母材金属収納体４５の下端部分には溶解金
属母材送給手段である昇降用アクチュエータ７１ａ、７
１ｂが固定してあり、前記昇降用アクチエエータ７１ａ
、７１ｂのロッド７１ａ’、７１ｂ’の先端部分に溶解
金属母材７２ａ、７２ｂが固定してあって、各溶解金属
母材７２ａ、７２ｂが水冷銅製るつぼ６２ａ。 ６２ｂの底部に設けた溶解金属母材装入口６２ａ’
、６２ｂ’を通して各水冷銅製るつぼ６２ａ、６２ｂ内
に位置することにより高周波誘導加熱されるようになっ
ている。 次に、このような金属の蒸着装置４１によって対象物品
であるフィルム５０の表面に蒸着を行う要領について説
明する。 この実施例において、溶解金属母材７２ａ。 ７２ｂはそれぞれコバルトおよびクロムであり、フィル
ム５０は幅が３００ｍｍの高分子系プラスチック膜より
なるものであって、目標とすべき蒸着組成と成るように
コバルトおよびクロムの蒸発速度を制御した。 また、水冷銅製るつぼ６２ａ、６２ｂは縦方向に１８個
所の絶縁スリッ）６１ａ、６１ｂを有しかつその水平断
面形状は長円形状をなすものであって、それぞれの短径
が３０ ｍ ｍ 、長径が４００ｍｍのものであり、幅
が３００ｍｍのプラスチック膜よりなるフィルム５０を
十分にカバーすることのできる長さを有するものである
。 さらに、高周波誘導加熱用コイル６６ａ。 ６６ｂに接続する電源の出力はそれぞれ２００ｋＷ、周
波数は３０．０ＯＯＨｚのものである。 そこで、昇降用アクチュエータ７１ａ、７１ｂによって
板状をなす溶解金属母材７２ａ、７２ｂを水冷銅製るつ
ぼ６２ａ、６２ｂの底部に設けた溶解金属母材装入口６
２ａ’ 、６２ｂ’より上方に向けて連続的に供給す
ると共に高周波誘導加熱用コイル６６ａ、６６ｂに通電
することによりそれぞれ個別の条件で溶解して溶解金属
７３ａ。 ７３ｂとしそしてまたガス状金属７４ａ、７４ｂとして
上昇させて、フィルム５０の表面に蒸着させた。 このとき、水冷銅製るつぼ６２ａ、６２ｂを構成する個
々の水冷銅製セグメン）６３ａ、６３ｂには表皮効果に
よりそれぞれ円型流が流れ、この円電流群によって溶解
金属母材７２ａ、７２ｂが誘導加熱されるが、金属の表
面電流とるつぼの円電流群とはその位相が１８０度異な
るためにお互いの電流により形成する磁界は反発して金
属に斥力（ローレンツ斥力）が働き、溶解金ｊ１７３ａ
。 ７３ｂは水冷銅製るつぼ６２ａ、６２ｂと非接触の状態
となる。 したがって、溶解金属７３ａ、７３ｂの汚染は回避され
ると共に、溶解金属７３ａ 、７３ｂの温度を個別に高
く設定して目標とすべき蒸着金属組成となるようにコバ
ルトおよびクロムの蒸発速度を制御することが可能であ
る。 この実施例において、蒸着金属組成をコバルトが６０重
量％、クロムが４０重量％となるように制御する場合に
ついて示す。 また、単位面積あたりの金属の蒸発速度は、ラングミュ
ア−によると下記（１）式で示される。 Ｖ：蒸発速度 α：定数 Ｐ：蒸気圧（ａｔｍ） ｍ：金属の原子量 に：ポルツマン定数 Ｔ：絶対温度（Ｋ） 他方、溶融コバルトの蒸気圧と温度との関係は下記（２
）式で示され、溶融クロムの蒸気圧と温度との関係は下
記（３）式で示される。 １ｏｇＰ＝−２０８４３Ｔ−”＋６．７８５・・・（２
） ｌｏｇＰ＝−１９７８７７−”＋６．９３２・・・（３
） Ｐ：金属の蒸気圧（ａｔｍ） Ｔ：絶対温度（Ｋ） 上記（２）式によると、例えば、２７７３Ｋ（２５００
℃）における溶融コバルトの蒸気圧は０．１８５ａｔｍ
（１４０Ｔｏｒｒ）となる、また、このときの溶融コ
バルトの蒸発速度はとなる。 また、蒸着金属の濃度は蒸発速度に比例するから、前記
目標成分組成より溶融クロムの蒸発速度は溶融コバルト
の蒸発速度の４０／６０とすべきであり、 を目標とする必要がある。 したがって、上記（３）式から計算すると、この条件を
満足する溶融クロムの溶解温度は２５１０Ｋ（２２３７
℃）、蒸気圧は０．１２２ａｔｍである。 そこで、上記により算出された溶解温度となるように高
周波誘導加熱用コイル６６ａ、６６ｂに通電して操業を
行ったところ、蒸着金属の分析結果は、コバルトが６１
重量％、クロムが３９重量％であり、はぼ目標どおりと
なった。 なお、通常の油回転式真空ポンプの到達圧力は０．１Ｔ
ｏｒｒ以下であり、金属の蒸発を妨げない圧力に雰囲気
を管理することは著しく容易であった。 そして、この装置を用いて連続１５０時間の蒸着操業を
実施したが、何んらの問題も生じず円滑に稼働すること
ができた。
本発明に係る金属の蒸着方法および蒸着装置によれば、
電気的絶縁スリットを縦方向に有する水冷銅製るつぼ内
で誘導加熱することにより溶解しそして蒸発させるよう
にしているので、金属によるるつぼの侵食のおそれが著
しく小さく、長時間の蒸着操業が可能であると共に、金
属とるつぼとの反応を抑制する必要がないため溶解金属
の温度を下げる必要がないことから、金属の蒸発速度を
高めて作業能率の向上をはかることが可能であり、装置
内雰囲気の圧力を従来はど低くする必要がないため装置
の気密性管理が比較的容易なものになり、蒸発特性の異
なる複数種の金属からなる蒸着金属組成のものを得る場
合であっても水冷銅製るつぼを複数個以上設置して各々
個別の条件で誘導加熱により金属を溶解しそして蒸発さ
せるようになすことによって比較的自由に蒸着金属組成
を制御することが可能であり、金属の蒸着作業を安定し
た条件で能率よくしかも低コストで実施することができ
るようになるという著大なる効果がもたらされる。
電気的絶縁スリットを縦方向に有する水冷銅製るつぼ内
で誘導加熱することにより溶解しそして蒸発させるよう
にしているので、金属によるるつぼの侵食のおそれが著
しく小さく、長時間の蒸着操業が可能であると共に、金
属とるつぼとの反応を抑制する必要がないため溶解金属
の温度を下げる必要がないことから、金属の蒸発速度を
高めて作業能率の向上をはかることが可能であり、装置
内雰囲気の圧力を従来はど低くする必要がないため装置
の気密性管理が比較的容易なものになり、蒸発特性の異
なる複数種の金属からなる蒸着金属組成のものを得る場
合であっても水冷銅製るつぼを複数個以上設置して各々
個別の条件で誘導加熱により金属を溶解しそして蒸発さ
せるようになすことによって比較的自由に蒸着金属組成
を制御することが可能であり、金属の蒸着作業を安定し
た条件で能率よくしかも低コストで実施することができ
るようになるという著大なる効果がもたらされる。
第１図および第２図は本発明に係わる金属の蒸着方法の
実施に使用する金属の蒸着装置の一実施例を示す各々平
面説明図および縦断面説明図、第３図は元素の蒸気圧と
絶対温度との関係（実線は固体状態、破線は液体状態、
Ｏ印は融点を表わす、）を例示するグラフ、第４図およ
び第５図は本発明に係わる金属の蒸着方法の実施に使用
する金属の蒸着装置の他の実施例を示す各々平面説明図
および縦断面説明図、第６図は従来の金属の蒸着方法を
例示する斜面説明図である。 １．４１・・・金属の蒸着装置、 １０．５０・・・フィルム（対象物品）、２１．６１ａ
、６１ｂ・・・電気的絶縁スリット、２２．６２ａ、６
２ｂ−水冷銅製るつぼ、２６．６６ａ、６６ｂ・・・誘
導加熱用コイル（誘導加熱手段）、 ３２．７２ａ、７２ｂ−−−溶解金ｍ母材、３３．７３
ａ、７３ｂ・−・溶解金属。 ３４．７４ａ、７４ｂ−−・ガス状金属。 第３図 ■ （Ｋ） １／Ｔ ｘ１ｏ４
実施に使用する金属の蒸着装置の一実施例を示す各々平
面説明図および縦断面説明図、第３図は元素の蒸気圧と
絶対温度との関係（実線は固体状態、破線は液体状態、
Ｏ印は融点を表わす、）を例示するグラフ、第４図およ
び第５図は本発明に係わる金属の蒸着方法の実施に使用
する金属の蒸着装置の他の実施例を示す各々平面説明図
および縦断面説明図、第６図は従来の金属の蒸着方法を
例示する斜面説明図である。 １．４１・・・金属の蒸着装置、 １０．５０・・・フィルム（対象物品）、２１．６１ａ
、６１ｂ・・・電気的絶縁スリット、２２．６２ａ、６
２ｂ−水冷銅製るつぼ、２６．６６ａ、６６ｂ・・・誘
導加熱用コイル（誘導加熱手段）、 ３２．７２ａ、７２ｂ−−−溶解金ｍ母材、３３．７３
ａ、７３ｂ・−・溶解金属。 ３４．７４ａ、７４ｂ−−・ガス状金属。 第３図 ■ （Ｋ） １／Ｔ ｘ１ｏ４
Claims (5)
- （１）電気的絶縁スリットを縦方向に有する水冷銅製る
つぼ内で誘導加熱により金属を溶解し、溶解した金属を
蒸発させてガス状金属を対象物品に蒸着させることを特
徴とする金属の蒸着方法。 - （２）電気的絶縁スリットを縦方向に有する複数の水冷
銅製るつぼ内で誘導加熱により蒸発特性の異なる複数種
の金属を溶解し、溶解した各金属を蒸発させてガス状金
属を対象物品に蒸着させることを特徴とする金属の蒸着
方法。 - （３）蒸着される対象物品に対向しうる位置に、電気的
絶縁スリットを縦方向に有する１ないしは複数の水冷銅
製るつぼを配設すると共に、前記水冷銅製るつぼ内に入
れた１ないしは複数種の溶解金属母材を誘導加熱して蒸
発させる誘導加熱手段を備えたことを特徴とする金属の
蒸着装置。 - （４）水冷銅製るつぼの底部に溶解金属母材装入口を設
けると共に、前記溶解金属母材装入口より水冷銅製るつ
ぼ内に溶解金属母材を送給する溶解金属母材送給手段を
備えた請求項第３項に記載の金属の蒸着装置。 - （５）水冷銅製るつぼの水平断面形状が、円形，長円形
，楕円形，正方形，長方形のうちから選ばれる請求項第
３項または第４項に記載の金属の蒸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24031590A JPH04120269A (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 金属の蒸着方法および蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24031590A JPH04120269A (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 金属の蒸着方法および蒸着装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04120269A true JPH04120269A (ja) | 1992-04-21 |
Family
ID=17057639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24031590A Pending JPH04120269A (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 金属の蒸着方法および蒸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04120269A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008050698A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-03-06 | Netsusan Heat Kk | 合金製造方法および合金製造装置 |
| KR101509835B1 (ko) * | 2007-09-04 | 2015-04-06 | 푼다시오 프리바다 아스캄 | 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 기기와 장치 및 선택적 증착을 포함하는 제조 방법 |
-
1990
- 1990-09-11 JP JP24031590A patent/JPH04120269A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008050698A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-03-06 | Netsusan Heat Kk | 合金製造方法および合金製造装置 |
| KR101509835B1 (ko) * | 2007-09-04 | 2015-04-06 | 푼다시오 프리바다 아스캄 | 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 기기와 장치 및 선택적 증착을 포함하는 제조 방법 |
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