JPH10130838A - 材料流内で基材を回動させることによって基材のすべての側を被覆する真空被覆装置 - Google Patents
材料流内で基材を回動させることによって基材のすべての側を被覆する真空被覆装置Info
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- JPH10130838A JPH10130838A JP9290661A JP29066197A JPH10130838A JP H10130838 A JPH10130838 A JP H10130838A JP 9290661 A JP9290661 A JP 9290661A JP 29066197 A JP29066197 A JP 29066197A JP H10130838 A JPH10130838 A JP H10130838A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 真空蒸着装置が，複雑な形状の基材に，特に
均質に金属の表面膜を被覆し得るようにする。 【解決手段】 基材ホールダ（６）が，互いに角度をな
して延びる３つの脚部（７・８・９）に分割された中空
形材から形成されている。基材（３）は第３脚部（９）
の端部に保持されている。基材ホールダは第１脚部
（７）の縦軸線（ｌ）を中心として回動可能であり，か
つこの縦軸線の方向に往復動可能である。基材は駆動軸
（１２）と相対回動不能に結合されている。この駆動軸
の自由端は１つのモータ（２１）と作用接続されてい
る。
均質に金属の表面膜を被覆し得るようにする。 【解決手段】 基材ホールダ（６）が，互いに角度をな
して延びる３つの脚部（７・８・９）に分割された中空
形材から形成されている。基材（３）は第３脚部（９）
の端部に保持されている。基材ホールダは第１脚部
（７）の縦軸線（ｌ）を中心として回動可能であり，か
つこの縦軸線の方向に往復動可能である。基材は駆動軸
（１２）と相対回動不能に結合されている。この駆動軸
の自由端は１つのモータ（２１）と作用接続されてい
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，材料流内で基材を
回動させることによって基材のすべての側を被覆する真
空被覆装置であって，材料源を有する真空室と，材料源
に対し基材を保持するための取付け箇所を備えた基材ホ
ールダと，基材ホールダに配属され，基材の回動運動及
び押しずらし運動を発生させるための駆動装置とから成
る形式のものに関する。
回動させることによって基材のすべての側を被覆する真
空被覆装置であって，材料源を有する真空室と，材料源
に対し基材を保持するための取付け箇所を備えた基材ホ
ールダと，基材ホールダに配属され，基材の回動運動及
び押しずらし運動を発生させるための駆動装置とから成
る形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】被覆方法としては，真空蒸着，陰極スパ
ッタリング，イオンめっき，化学蒸着（ＣＶＤ），その
他類似の方法が行われている。
ッタリング，イオンめっき，化学蒸着（ＣＶＤ），その
他類似の方法が行われている。
【０００３】方向性を与えた蒸気流内で基材に回転運動
を与え，かつ又は基材に回転運動を与えながら蒸気流内
を通過案内することによって，基材のあらゆる側の表面
に薄膜を設けることは公知である。この目的のために
は，基材を個々に軸上に差しはめ，軸の軸線を中心とし
て回転させながら蒸気流内を通過させるようにすること
ができる。軸の駆動のためには，軸端に歯車又はローラ
を取付け，これらの歯車又はローラが定置のラック又は
レール上を転動するようにする。こうすることによっ
て，従来，既に抵抗膜を管状絶縁体に蒸着させることが
できた。
を与え，かつ又は基材に回転運動を与えながら蒸気流内
を通過案内することによって，基材のあらゆる側の表面
に薄膜を設けることは公知である。この目的のために
は，基材を個々に軸上に差しはめ，軸の軸線を中心とし
て回転させながら蒸気流内を通過させるようにすること
ができる。軸の駆動のためには，軸端に歯車又はローラ
を取付け，これらの歯車又はローラが定置のラック又は
レール上を転動するようにする。こうすることによっ
て，従来，既に抵抗膜を管状絶縁体に蒸着させることが
できた。
【０００４】また，例えば光学レンズやフィルタ等の幾
何形状の簡単な基材を，基材ホールダに取付けて，基材
ホールダに対し複雑に組合わせた運動を与えながら蒸気
流中を周期的に通過させることも，既に知られている。
しかし，この種の装置又は方法は，膜厚を均等に分配す
る点に関しても，その形状からは何の問題も生じない比
較的小型の基材以外には不適当である。
何形状の簡単な基材を，基材ホールダに取付けて，基材
ホールダに対し複雑に組合わせた運動を与えながら蒸気
流中を周期的に通過させることも，既に知られている。
しかし，この種の装置又は方法は，膜厚を均等に分配す
る点に関しても，その形状からは何の問題も生じない比
較的小型の基材以外には不適当である。
【０００５】例えば自動車のヘッドライト用の反射器等
の比較的複雑な部品の蒸着加工目的には，基材を基材ホ
ールダ上に配置し，これら基材ホールダをほぼ円筒形の
ケージ内に配置しておくことも，既に公知である。ケー
ジ内には気化源が配置されていて，基材は，ケージの回
転時に上向きの蒸気流内を回転せしめられる。その場
合，基材ホールダは，オーバラップされる駆動運動によ
って，ケージ内で付加的な回転運動を行う。この回転運
動は，インボリュート状の運動と呼ぶことができる。こ
のようにして，確率の法則により，かなり良好な膜厚分
配が可能になる。しかし，この種の装置も，比較的大型
の極端に不規則な形状の基材に，バッチごとに高融点の
金属又は合金を蒸着加工し，基材温度が，例えば５５５
℃を超えるような場合には，不適当である。
の比較的複雑な部品の蒸着加工目的には，基材を基材ホ
ールダ上に配置し，これら基材ホールダをほぼ円筒形の
ケージ内に配置しておくことも，既に公知である。ケー
ジ内には気化源が配置されていて，基材は，ケージの回
転時に上向きの蒸気流内を回転せしめられる。その場
合，基材ホールダは，オーバラップされる駆動運動によ
って，ケージ内で付加的な回転運動を行う。この回転運
動は，インボリュート状の運動と呼ぶことができる。こ
のようにして，確率の法則により，かなり良好な膜厚分
配が可能になる。しかし，この種の装置も，比較的大型
の極端に不規則な形状の基材に，バッチごとに高融点の
金属又は合金を蒸着加工し，基材温度が，例えば５５５
℃を超えるような場合には，不適当である。
【０００６】幾何形状が特に複雑で，均等な膜厚分配，
膜内での合金成分の均等な分配，金属間拡散による高い
付着強度が重視される基材といえば，例えば，航空機に
使用される類のガスタービン用のタービンブレードが挙
げられる。この種のタービンブレードの表面膜に関連す
る問題は，CHROMALLOY AMERICAN CORPORATION 社（ＵＳ
Ａ，ニューヨーク）の印刷物，Richard P. Seeling 及
び Dr. Richard J. St-ueber 著“High Temperature Re
sintant Coatings for Super-Alloy”（超合金用の耐高
温被覆）に記載されている。従来，この種の膜を，大型
技術の基準で要求される特性を有するように，かつまた
経済的に許容できる値で製造することは，極めて困難だ
った。その場合，特に問題となるのは，駆動モータの一
定の回転運動を基材に伝達する措置や，高価な蒸着材料
の比較的高い損失率である。蒸着材料は，基材上に沈着
するだけでなく，蒸着装置の内面にも沈着し，そこに障
害となる堆積物を生じるからである。この問題には，基
材を蒸気流内，又は気化るつぼの上方の狭い空間内に配
置することで，ある程度は対処できる。
膜内での合金成分の均等な分配，金属間拡散による高い
付着強度が重視される基材といえば，例えば，航空機に
使用される類のガスタービン用のタービンブレードが挙
げられる。この種のタービンブレードの表面膜に関連す
る問題は，CHROMALLOY AMERICAN CORPORATION 社（ＵＳ
Ａ，ニューヨーク）の印刷物，Richard P. Seeling 及
び Dr. Richard J. St-ueber 著“High Temperature Re
sintant Coatings for Super-Alloy”（超合金用の耐高
温被覆）に記載されている。従来，この種の膜を，大型
技術の基準で要求される特性を有するように，かつまた
経済的に許容できる値で製造することは，極めて困難だ
った。その場合，特に問題となるのは，駆動モータの一
定の回転運動を基材に伝達する措置や，高価な蒸着材料
の比較的高い損失率である。蒸着材料は，基材上に沈着
するだけでなく，蒸着装置の内面にも沈着し，そこに障
害となる堆積物を生じるからである。この問題には，基
材を蒸気流内，又は気化るつぼの上方の狭い空間内に配
置することで，ある程度は対処できる。
【０００７】最後に，材料流内で基材を回転させること
で基材のあらゆる側を被覆する真空蒸着装置が，知られ
ている（ドイツ連邦共和国特許出願公開第２８１３１８
０号明細書）。この装置は，長く延びる材料源及び縦・
横の軸線を有する真空室と，複数基材を材料源上方に平
面状に配置するための複数の取付け箇所を有する基材ホ
ールダとから成り，しかも，基材ホールダが，２つの平
行な，フォーク状に設けられた保持アームを有してお
り，これら保持アームの縦軸線が，材料源の縦軸線を通
る垂直の対称平面に対し鏡像対称に配置され，保持アー
ムの互いに向き合う内側に，基材のための連結部材が配
置されており，さらに，連結部材の回転軸線が，対称平
面に対し直角に配向されており，かつまた保持アームに
は，それらの長手方向に各１つの駆動軸が配属され，こ
の駆動軸が，一方の側では交差伝動装置を介して連結部
材と接続され，他方の側ではモータと接続されている。
で基材のあらゆる側を被覆する真空蒸着装置が，知られ
ている（ドイツ連邦共和国特許出願公開第２８１３１８
０号明細書）。この装置は，長く延びる材料源及び縦・
横の軸線を有する真空室と，複数基材を材料源上方に平
面状に配置するための複数の取付け箇所を有する基材ホ
ールダとから成り，しかも，基材ホールダが，２つの平
行な，フォーク状に設けられた保持アームを有してお
り，これら保持アームの縦軸線が，材料源の縦軸線を通
る垂直の対称平面に対し鏡像対称に配置され，保持アー
ムの互いに向き合う内側に，基材のための連結部材が配
置されており，さらに，連結部材の回転軸線が，対称平
面に対し直角に配向されており，かつまた保持アームに
は，それらの長手方向に各１つの駆動軸が配属され，こ
の駆動軸が，一方の側では交差伝動装置を介して連結部
材と接続され，他方の側ではモータと接続されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は，冒頭に記載した種類の真空蒸着装置が，複雑な形
状の基材に，特に均等に金属の表面膜を被覆し得るよう
にすることである。
題は，冒頭に記載した種類の真空蒸着装置が，複雑な形
状の基材に，特に均等に金属の表面膜を被覆し得るよう
にすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は，本発明によ
り次のようにすることによって解決された。すなわち，
基材ホールダを，互いに角度をなして延びる３つの脚部
に分割された中空形材によって形成し，しかも，第１脚
部が，第２脚部と鈍角をなし，第２脚部と第３脚部とに
より，ほぼ直角の屈折部が形成され，基材が第３脚部の
端部に保持されるようにし，また，第１脚部の縦軸線
が，基材のほぼ中心区域と交差するようにし，更に，基
材ホールダが，第１脚部の縦軸線を中心として回動可能
であることに加えて，この縦軸線の方向に往復動可能で
あり，更にまた，基材が，駆動軸と相対回動不能に結合
され，この駆動軸が，カルダン軸又はフレキシブルな軸
として構成され，脚部の縦軸線に沿って，基材ホールダ
である中空形材を貫通案内されるようにし，かつ駆動軸
の自由端を１つのモータによって駆動可能にするのであ
る。
り次のようにすることによって解決された。すなわち，
基材ホールダを，互いに角度をなして延びる３つの脚部
に分割された中空形材によって形成し，しかも，第１脚
部が，第２脚部と鈍角をなし，第２脚部と第３脚部とに
より，ほぼ直角の屈折部が形成され，基材が第３脚部の
端部に保持されるようにし，また，第１脚部の縦軸線
が，基材のほぼ中心区域と交差するようにし，更に，基
材ホールダが，第１脚部の縦軸線を中心として回動可能
であることに加えて，この縦軸線の方向に往復動可能で
あり，更にまた，基材が，駆動軸と相対回動不能に結合
され，この駆動軸が，カルダン軸又はフレキシブルな軸
として構成され，脚部の縦軸線に沿って，基材ホールダ
である中空形材を貫通案内されるようにし，かつ駆動軸
の自由端を１つのモータによって駆動可能にするのであ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の有利な実施の形態は請求
項２以下に記載したとおりである。
項２以下に記載したとおりである。
【００１１】
【実施例】本発明は，種々の態様で実施することができ
るが，そのうちの１つの実施例を図面に示し，以下にお
いて説明する。
るが，そのうちの１つの実施例を図面に示し，以下にお
いて説明する。
【００１２】詳細には図示していない真空室内に材料源
１３が定置配置されている。この材料源１３は，図示の
例ではタービンブレードである基材３を，耐摩耗性及び
又は耐熱性の膜で被覆するのに適している。被覆が均等
に行われるようにするため，基材３は，３つのアーム部
分又は脚部７・８・９から構成された基材ホールダ６に
取付けてある。これらの脚部のうちの初めの２つの脚部
７・８は鈍角の角度αをなし，第２と第３の脚部８・９
は互いに直角の角度βをなしている。
１３が定置配置されている。この材料源１３は，図示の
例ではタービンブレードである基材３を，耐摩耗性及び
又は耐熱性の膜で被覆するのに適している。被覆が均等
に行われるようにするため，基材３は，３つのアーム部
分又は脚部７・８・９から構成された基材ホールダ６に
取付けてある。これらの脚部のうちの初めの２つの脚部
７・８は鈍角の角度αをなし，第２と第３の脚部８・９
は互いに直角の角度βをなしている。
【００１３】脚部７・８・９は，中空形材として構成さ
れ，互いに固定結合されるか，又は一体に構成されてい
る。３つの脚部７・８・９の縦方向孔には，多部分から
成る駆動軸１２が貫通案内されている。駆動軸１２の各
部分１４・１５・１６は，傘歯車対１７，１８によって
作用接続されている。駆動軸１２は，モータ２１によっ
て駆動され，モータ２１の回転運動は，駆動軸１２の部
分１４・１５・１６を介して基材３に伝えられる。この
目的のために，基材３は，駆動軸１２の自由端のところ
のチャック１９によって直接保持されている。脚部７
は，支承台２０により回動可能に支承され，かつモータ
１０によってピニオン２６を介して，軸線ｌを中心とし
て回動させることができる。このため，基材ホールダ６
は，図２及び図３に示した位置を占めることができる。
加えて，基材ホールダ６を，軸線１と平行に寸法ａだけ
押しずらすことが可能である。その場合，基材３の形状
重心Ａも，同じく寸法ａだけ変位する。軸線ｌと平行の
この移動のため，調節モータ１１が備えてある。調節モ
ータ１１は，旋回可能に支承されたレバーとして構成さ
れた切替え爪２２をロッドを介して旋回させる。切替え
爪２２の端部は滑り部として構成されていて，リングギ
ヤ２３を掴み，これを相応に移動させる。モータ２１の
出力軸２４は，突起２７を介して駆動軸部分１４の多ス
リット部材のスリット２５に掛合することで，多部分の
駆動軸１２と作用接続されている。駆動軸１２は，その
回転運動を，チャック１９に保持されている基材３に伝
達する。要するに定置の材料源１３の作用軸線ｂに対
し，基材３は，寸法ａだけ横移動し，同時に軸線ｍを中
心として旋回せしめられる。
れ，互いに固定結合されるか，又は一体に構成されてい
る。３つの脚部７・８・９の縦方向孔には，多部分から
成る駆動軸１２が貫通案内されている。駆動軸１２の各
部分１４・１５・１６は，傘歯車対１７，１８によって
作用接続されている。駆動軸１２は，モータ２１によっ
て駆動され，モータ２１の回転運動は，駆動軸１２の部
分１４・１５・１６を介して基材３に伝えられる。この
目的のために，基材３は，駆動軸１２の自由端のところ
のチャック１９によって直接保持されている。脚部７
は，支承台２０により回動可能に支承され，かつモータ
１０によってピニオン２６を介して，軸線ｌを中心とし
て回動させることができる。このため，基材ホールダ６
は，図２及び図３に示した位置を占めることができる。
加えて，基材ホールダ６を，軸線１と平行に寸法ａだけ
押しずらすことが可能である。その場合，基材３の形状
重心Ａも，同じく寸法ａだけ変位する。軸線ｌと平行の
この移動のため，調節モータ１１が備えてある。調節モ
ータ１１は，旋回可能に支承されたレバーとして構成さ
れた切替え爪２２をロッドを介して旋回させる。切替え
爪２２の端部は滑り部として構成されていて，リングギ
ヤ２３を掴み，これを相応に移動させる。モータ２１の
出力軸２４は，突起２７を介して駆動軸部分１４の多ス
リット部材のスリット２５に掛合することで，多部分の
駆動軸１２と作用接続されている。駆動軸１２は，その
回転運動を，チャック１９に保持されている基材３に伝
達する。要するに定置の材料源１３の作用軸線ｂに対
し，基材３は，寸法ａだけ横移動し，同時に軸線ｍを中
心として旋回せしめられる。
【００１４】図２及び図３に示したように，基材３は，
材料源１３に対する位置が押しずらされ，かつ回転せし
められる結果，その外套面のすべての部分を均等に被覆
可能である。
材料源１３に対する位置が押しずらされ，かつ回転せし
められる結果，その外套面のすべての部分を均等に被覆
可能である。
【００１５】
【発明の効果】以上の構成によって，本発明によれば，
複雑な形状の基材に，特に均等に金属の表面膜を被覆す
ることができる。
複雑な形状の基材に，特に均等に金属の表面膜を被覆す
ることができる。
【図１】タービンブレードの保持のための基材ホールダ
を有する真空被覆装置の側面図である。
を有する真空被覆装置の側面図である。
【図２】図１の基材ホールダを９０°だけ回動させて示
した図である。
した図である。
【図３】図２の基材ホールダを更に９０°だけ回動させ
て示した図である。
て示した図である。
３ 基材， ６ 基材ホールダ， ７〜９ 脚部， １
０ モータ， １１調節モータ， １２ 駆動軸， １
３ 材料源， １４〜１６ 駆動軸の部分，１７及び１
８ かさ歯車対， １９ チャック， ２０ 支承台，
２１ モータ， ２２ 切替え爪， ２３ リングギ
ヤ， ２４ モータ出力軸， ２５スリット， ２６
ピニオン， ２７ 突起， Ａ 形状重心， ａ 寸
法，ｂ・ｌ及びｍ 軸線， α及びβ 角度
０ モータ， １１調節モータ， １２ 駆動軸， １
３ 材料源， １４〜１６ 駆動軸の部分，１７及び１
８ かさ歯車対， １９ チャック， ２０ 支承台，
２１ モータ， ２２ 切替え爪， ２３ リングギ
ヤ， ２４ モータ出力軸， ２５スリット， ２６
ピニオン， ２７ 突起， Ａ 形状重心， ａ 寸
法，ｂ・ｌ及びｍ 軸線， α及びβ 角度
Claims (5)
- 【請求項１】 材料流内で基材を回動させることによっ
て基材のすべての側を被覆する真空被覆装置であって，
材料源（１３）を有する真空室と，材料源（１３）に対
し基材（３）を保持するための取付け箇所（１９）を備
えた基材ホールダ（６）と，基材ホールダ（６）に配属
され，基材の回動運動及び押しずらし運動を発生させる
ための駆動装置（１０・１１・１２）とから成る形式の
ものにおいて，基材ホールダ（６）が，互いに角度をな
して延びる３つの脚部（７・８・９）に分割された中空
形材から形成されており，しかも，第１脚部（７）が，
第２脚部（８）と鈍角をなし，第２脚部と第３脚部（７
・８）とが，ほぼ直角の屈折部を形成し，基材（３）が
第３脚部（９）の端部に保持されており，また，第１脚
部（７）の縦軸線（１）が，基材（３）のほぼ中心区域
と交差しており，更に，基材ホールダ（６）が，第１脚
部（７）の縦軸線（１）を中心として回動可能であるこ
とに加えて，この縦軸線（１）の方向に往復動可能であ
り，更にまた，基材（３）が，駆動軸（１２）と相対回
動不能に結合され，この駆動軸（１２）が，カルダン軸
又はフレキシブルな軸として構成され，脚部（７・８・
９）の縦軸線に沿って，基材ホールダ（６）を貫通案内
されており，かつ駆動軸（１２）の自由端が１つのモー
タ（２１）と作用接続されていることを特徴とする，材
料流内で基材を回動させることによって基材のすべての
側を被覆する真空被覆装置。 - 【請求項２】 基材ホールダ（６）の，基材（３）とは
反対側の第１脚部（７）が，回動可能かつ縦移動可能に
定置支承部（２０）により保持かつ案内され，その少な
くとも部分的に円筒形の外套面上に歯（２３）が設けら
れており，この歯が１つのモータ（１０）の出力軸のピ
ニオン（２６）と噛み合っている，請求項１記載の真空
被覆装置。 - 【請求項３】 カルダン軸（１２）の，基材（３）側の
端部が，基材（３）を保持するためのチャック（１９）
を備えている，請求項１又は２記載の真空被覆装置。 - 【請求項４】 フレキシブルな軸（１２）の，基材
（３）と反対側の端部が，多スリット部材を介して，モ
ータ（２１）の出力軸（２４）と相対回動不能に結合さ
れている，請求項１から３までのいずれか１項記載の真
空被覆装置。 - 【請求項５】 １つの調節モータ（１１）が備えられ，
この調節モータ（１１）が，基材ホールダ（６）をその
支承部（２０）内で移動させるための切替え爪（２２）
を有しており，この切替え爪（２２）が，調節モータ
（１１）によって運動可能であり，かつ基材ホールダ
（６）の第１脚部（７）に設けたリングギヤ（２３）を
掴んで，このリングギヤ（２３）と協働する，請求項１
から４までのいずれか１項記載の真空被覆装置。
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