JPH07305164A - Ｍｇのアーク蒸発方法 - Google Patents
Ｍｇのアーク蒸発方法Info
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- JPH07305164A JPH07305164A JP11965494A JP11965494A JPH07305164A JP H07305164 A JPH07305164 A JP H07305164A JP 11965494 A JP11965494 A JP 11965494A JP 11965494 A JP11965494 A JP 11965494A JP H07305164 A JPH07305164 A JP H07305164A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 安定した蒸発が得られるアーク蒸発法による
蒸発速度を上昇させ、高生産性で多量のＭｇを蒸発させ
る。 【構成】 陽極３との間でアーク放電を生じさせること
によりＭｇ蒸発源２（陰極）からＭｇを蒸発させる際、
Ｍｇ蒸発源を１２０〜５４０℃の温度範囲に維持する。 【作用】 蒸発源の温度を１２０℃以上に維持すること
により、アーク放電４によって生じるジュール熱影響部
５を広げ、Ｍｇの蒸発を促進させる。
蒸発速度を上昇させ、高生産性で多量のＭｇを蒸発させ
る。 【構成】 陽極３との間でアーク放電を生じさせること
によりＭｇ蒸発源２（陰極）からＭｇを蒸発させる際、
Ｍｇ蒸発源を１２０〜５４０℃の温度範囲に維持する。 【作用】 蒸発源の温度を１２０℃以上に維持すること
により、アーク放電４によって生じるジュール熱影響部
５を広げ、Ｍｇの蒸発を促進させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸着めっき等に消費さ
れるＭｇ蒸気をアーク放電によって発生させる蒸発方法
に関する。
れるＭｇ蒸気をアーク放電によって発生させる蒸発方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】アーク蒸発法では、たとえば図１及び図
２に示すように、絶縁リング１で取り囲まれた固体の蒸
発源２を陰極とし、１トール以下の真空雰囲気中で陽極
３との間でアーク放電を発生させ、蒸発源２を蒸発させ
ている［新野仁，福富勝夫；「溶接学会誌」第５４号
（１９８５）第３５４頁参照］。このとき、蒸発源２
は、溶融しないように冷却される。アーク放電４は、図
３に示すように、蒸発源２の表面で局部的に集中する。
放電が集中した部分は、発生したジュール熱で昇温し、
ジュール熱影響部５となる（ａ）。蒸発は、ジュール熱
影響部５から生じ、ジュール熱影響部５をえぐる
（ｂ）。ジュール熱影響部５からの蒸発によってクレー
タがある程度深くなった段階では、新たな部分に再びア
ーク放電８が局部的に集中し（ｃ）、蒸発が連続的に繰
り返される。アーク放電の局部集中（ａ）及び蒸発
（ｂ）の繰返し周期は非常に短く、蒸発が連続的に進行
する。Ｍｇの蒸発では、固体の蒸発源２を使用している
ことから、溶融状態からの蒸発のように下方から上方に
向かっての蒸発に限定されず、上方や側方からも蒸発さ
せることができる。すなわち、アーク蒸発法は、任意の
方向からの蒸発が可能であるので、実ラインに組み込ん
だときの自由度が高く、扱い易い蒸発法である。
２に示すように、絶縁リング１で取り囲まれた固体の蒸
発源２を陰極とし、１トール以下の真空雰囲気中で陽極
３との間でアーク放電を発生させ、蒸発源２を蒸発させ
ている［新野仁，福富勝夫；「溶接学会誌」第５４号
（１９８５）第３５４頁参照］。このとき、蒸発源２
は、溶融しないように冷却される。アーク放電４は、図
３に示すように、蒸発源２の表面で局部的に集中する。
放電が集中した部分は、発生したジュール熱で昇温し、
ジュール熱影響部５となる（ａ）。蒸発は、ジュール熱
影響部５から生じ、ジュール熱影響部５をえぐる
（ｂ）。ジュール熱影響部５からの蒸発によってクレー
タがある程度深くなった段階では、新たな部分に再びア
ーク放電８が局部的に集中し（ｃ）、蒸発が連続的に繰
り返される。アーク放電の局部集中（ａ）及び蒸発
（ｂ）の繰返し周期は非常に短く、蒸発が連続的に進行
する。Ｍｇの蒸発では、固体の蒸発源２を使用している
ことから、溶融状態からの蒸発のように下方から上方に
向かっての蒸発に限定されず、上方や側方からも蒸発さ
せることができる。すなわち、アーク蒸発法は、任意の
方向からの蒸発が可能であるので、実ラインに組み込ん
だときの自由度が高く、扱い易い蒸発法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】アーク蒸発法は、取り
扱い易い方法であるものの、電子ビーム加熱蒸発法と比
較して蒸発速度が遅い欠点がある。しかし、固相のまま
蒸発する昇華性金属であるＭｇを電子ビーム加熱蒸発
法，電気抵抗加熱蒸発法等で蒸発させると、蒸発中に表
面積が変化し、しかもＭｇ固体ブロック間の熱伝導が不
均一なことから、蒸発速度が一定化しない。そのため、
厚みが一定した蒸着層を形成することが要求される蒸着
Ｍｇめっきライン等では、電子ビーム加熱蒸発法，電気
抵抗加熱蒸発法等の蒸発法に起因して品質が不安定にな
り易い。これに対し、アーク蒸発法では、放電面である
陽極３に対向している蒸発源２の表面のみから蒸発が生
じるので、一定した蒸発速度が得られる。したがって、
アーク蒸発法によるＭｇの蒸発速度を向上させることが
できれば、品質が安定化したＭｇめっきの生産性が向上
する。本発明は、このような要望に応えるべく案出され
たものであり、Ｍｇ蒸発源を高温に保持することによっ
て蒸発速度を上昇させ、一定量のＭｇ蒸気を安定条件下
で発生させることを目的とする。
扱い易い方法であるものの、電子ビーム加熱蒸発法と比
較して蒸発速度が遅い欠点がある。しかし、固相のまま
蒸発する昇華性金属であるＭｇを電子ビーム加熱蒸発
法，電気抵抗加熱蒸発法等で蒸発させると、蒸発中に表
面積が変化し、しかもＭｇ固体ブロック間の熱伝導が不
均一なことから、蒸発速度が一定化しない。そのため、
厚みが一定した蒸着層を形成することが要求される蒸着
Ｍｇめっきライン等では、電子ビーム加熱蒸発法，電気
抵抗加熱蒸発法等の蒸発法に起因して品質が不安定にな
り易い。これに対し、アーク蒸発法では、放電面である
陽極３に対向している蒸発源２の表面のみから蒸発が生
じるので、一定した蒸発速度が得られる。したがって、
アーク蒸発法によるＭｇの蒸発速度を向上させることが
できれば、品質が安定化したＭｇめっきの生産性が向上
する。本発明は、このような要望に応えるべく案出され
たものであり、Ｍｇ蒸発源を高温に保持することによっ
て蒸発速度を上昇させ、一定量のＭｇ蒸気を安定条件下
で発生させることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のアーク蒸発方法
は、その目的を達成するため、Ｍｇ蒸発源を陰極として
陽極との間でアーク放電を生じさせることによりＭｇを
蒸発させる際、Ｍｇ蒸発源の放電面温度を１２０〜５４
０℃の範囲に維持することを特徴とする。
は、その目的を達成するため、Ｍｇ蒸発源を陰極として
陽極との間でアーク放電を生じさせることによりＭｇを
蒸発させる際、Ｍｇ蒸発源の放電面温度を１２０〜５４
０℃の範囲に維持することを特徴とする。
【０００５】
【作用】昇華性金属であるＭｇは、冷却しない場合で
も、溶融することなく固体状態を維持する。そのため、
蒸発に際しＭｇ蒸発源を加熱することができ、蒸発源の
温度上昇に伴って蒸発可能なジュール熱影響部５が大き
くなる。その結果、蒸発可能な温度領域が広がり、蒸発
量が増加する。Ｍｇ蒸発源２の温度上昇による影響は、
１２０℃以上で現れる。蒸発源２の温度が１２０℃未満
では、実質的な蒸発量の増加がみられない。しかし、Ｍ
ｇ蒸発源２の温度が５４０℃を超えると、陽極３に対向
した放電面だけでなく、下部にある機器等に対する蒸着
が発生し、絶縁破壊等の障害が現れる。したがって、Ｍ
ｇ蒸発源は、放電面温度を５４０℃以下にする必要があ
る。
も、溶融することなく固体状態を維持する。そのため、
蒸発に際しＭｇ蒸発源を加熱することができ、蒸発源の
温度上昇に伴って蒸発可能なジュール熱影響部５が大き
くなる。その結果、蒸発可能な温度領域が広がり、蒸発
量が増加する。Ｍｇ蒸発源２の温度上昇による影響は、
１２０℃以上で現れる。蒸発源２の温度が１２０℃未満
では、実質的な蒸発量の増加がみられない。しかし、Ｍ
ｇ蒸発源２の温度が５４０℃を超えると、陽極３に対向
した放電面だけでなく、下部にある機器等に対する蒸着
が発生し、絶縁破壊等の障害が現れる。したがって、Ｍ
ｇ蒸発源は、放電面温度を５４０℃以下にする必要があ
る。
【０００６】
【実施例】直径６４ｍｍ及び長さ１２０ｍｍのＭｇ円筒
ブロックを蒸発源２とし、図１，図２に示すように、絶
縁リング１の中に入れて陽極３に対向させた。蒸発源２
を陰極とし、陽極３との間で１００Ａ，２５Ｖのアーク
放電を発生させて、Ｍｇを蒸発させた。Ｍｇ蒸発源２の
対向表面９は、下面からの冷却及び上面からの輻射加熱
を調整することにより温度管理した。蒸発系全体を減圧
雰囲気に配置し、Ｎ2 ガスを導入するときの真空度を５
×１０-3トール、Ｎ2 ガスを導入しないときの真空度を
１×１０-5トールにした。Ｎ2 ガスを導入し５×１０-3
トールの真空度でＭｇを蒸発させ、Ｍｇ蒸発量と対向表
面（放電面）の温度との関係を調査した。調査結果を示
す図４から明らかなように、放電面温度が１２０℃以上
になったときＭｇの蒸発量が増加し始める。しかし、５
４０℃を超える放電面温度では、Ｍｇブロックの側面及
び下面からの蒸発が急激に増加し、絶縁リング１とＭｇ
ブロックとの固着や下方にある絶縁体へのＭｇ蒸着にゆ
おる絶縁不良等のトラブルが発生した。Ｍｇブロックと
固着した絶縁体リング１は、反応性が高いＭｇによって
侵食されていた。Ｎ2 ガスを導入することなく真空度１
×１０-5トールの雰囲気でＭｇ蒸着したとき、Ｍｇ蒸発
量は、放電面温度との間に図５に示す関係をもってい
た。この場合にも、Ｎ2 ガスを導入した真空雰囲気でＭ
ｇ蒸発させた場合と同様に、放電面温度が１２０〜５４
０℃の範囲にあるとき安定条件下で大きなＭｇ蒸発量が
得られた。
ブロックを蒸発源２とし、図１，図２に示すように、絶
縁リング１の中に入れて陽極３に対向させた。蒸発源２
を陰極とし、陽極３との間で１００Ａ，２５Ｖのアーク
放電を発生させて、Ｍｇを蒸発させた。Ｍｇ蒸発源２の
対向表面９は、下面からの冷却及び上面からの輻射加熱
を調整することにより温度管理した。蒸発系全体を減圧
雰囲気に配置し、Ｎ2 ガスを導入するときの真空度を５
×１０-3トール、Ｎ2 ガスを導入しないときの真空度を
１×１０-5トールにした。Ｎ2 ガスを導入し５×１０-3
トールの真空度でＭｇを蒸発させ、Ｍｇ蒸発量と対向表
面（放電面）の温度との関係を調査した。調査結果を示
す図４から明らかなように、放電面温度が１２０℃以上
になったときＭｇの蒸発量が増加し始める。しかし、５
４０℃を超える放電面温度では、Ｍｇブロックの側面及
び下面からの蒸発が急激に増加し、絶縁リング１とＭｇ
ブロックとの固着や下方にある絶縁体へのＭｇ蒸着にゆ
おる絶縁不良等のトラブルが発生した。Ｍｇブロックと
固着した絶縁体リング１は、反応性が高いＭｇによって
侵食されていた。Ｎ2 ガスを導入することなく真空度１
×１０-5トールの雰囲気でＭｇ蒸着したとき、Ｍｇ蒸発
量は、放電面温度との間に図５に示す関係をもってい
た。この場合にも、Ｎ2 ガスを導入した真空雰囲気でＭ
ｇ蒸発させた場合と同様に、放電面温度が１２０〜５４
０℃の範囲にあるとき安定条件下で大きなＭｇ蒸発量が
得られた。
【０００７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、Ｍｇ蒸発源の温度を１２０〜５４０℃の範囲に維持
することにより、蒸発源の放電面のみから多量のＭｇ蒸
気を蒸発させている。そのため、蒸発速度が大きいもの
の安定した蒸発が行われなかった電子ビーム加熱蒸発や
電気抵抗加熱蒸発に代えて、安定条件下で高蒸発量のＭ
ｇを蒸発させることができ、蒸着Ｍｇめっきライン等の
生産性及び品質安定性が改善される。
は、Ｍｇ蒸発源の温度を１２０〜５４０℃の範囲に維持
することにより、蒸発源の放電面のみから多量のＭｇ蒸
気を蒸発させている。そのため、蒸発速度が大きいもの
の安定した蒸発が行われなかった電子ビーム加熱蒸発や
電気抵抗加熱蒸発に代えて、安定条件下で高蒸発量のＭ
ｇを蒸発させることができ、蒸着Ｍｇめっきライン等の
生産性及び品質安定性が改善される。
【図１】 アーク蒸発法において陽極に対向させた蒸発
源（陰極）
源（陰極）
【図２】 アーク蒸発法における蒸発源（陰極）及び陽
極に対する給電図
極に対する給電図
【図３】 アーク放電によってＭｇが連続的に蒸発する
ことを説明する図
ことを説明する図
【図４】 Ｎ2 ガスを導入した真空雰囲気下で放電面温
度がＭｇ蒸発量に与える影響
度がＭｇ蒸発量に与える影響
【図５】 Ｎ2 ガスを導入しない真空雰囲気下で放電面
温度がＭｇ蒸発量に与える影響 １：絶縁リング ２：蒸発源（陰極） ３：陽極
４：アーク放電 ５：ジュール熱影響部 ６：Ｍ
ｇ蒸気 ７：クレータ ８：新たな表面部に局部集
中したアーク放電 ９：陽極に対向する蒸発源の表面
（放電面）
温度がＭｇ蒸発量に与える影響 １：絶縁リング ２：蒸発源（陰極） ３：陽極
４：アーク放電 ５：ジュール熱影響部 ６：Ｍ
ｇ蒸気 ７：クレータ ８：新たな表面部に局部集
中したアーク放電 ９：陽極に対向する蒸発源の表面
（放電面）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤実 堺市石津西町５番地 日新製鋼株式会社鉄 鋼研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｍｇ蒸発源を陰極として陽極との間でア
ーク放電を生じさせることによりＭｇを蒸発させる際、
Ｍｇ蒸発源の放電面温度を１２０〜５４０℃の範囲に維
持することを特徴とするＭｇのアーク蒸発方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11965494A JPH07305164A (ja) | 1994-05-09 | 1994-05-09 | Ｍｇのアーク蒸発方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11965494A JPH07305164A (ja) | 1994-05-09 | 1994-05-09 | Ｍｇのアーク蒸発方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07305164A true JPH07305164A (ja) | 1995-11-21 |
Family
ID=14766786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11965494A Withdrawn JPH07305164A (ja) | 1994-05-09 | 1994-05-09 | Ｍｇのアーク蒸発方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07305164A (ja) |
-
1994
- 1994-05-09 JP JP11965494A patent/JPH07305164A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010731 |