KR20090101461A - 기판을 코팅하는 방법, 이 방법을 수행하는 장치 및 이러한 장치를 위한 금속 공급 장치 - Google Patents

기판을 코팅하는 방법, 이 방법을 수행하는 장치 및 이러한 장치를 위한 금속 공급 장치

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KR20090101461A
KR20090101461A KR1020097014753A KR20097014753A KR20090101461A KR 20090101461 A KR20090101461 A KR 20090101461A KR 1020097014753 A KR1020097014753 A KR 1020097014753A KR 20097014753 A KR20097014753 A KR 20097014753A KR 20090101461 A KR20090101461 A KR 20090101461A
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Abstract

본 발명은 승화가능한 금속 또는 금속 합금의 층으로 진공 증착하여 이동 기판의 적어도 1 측면을 코팅하는 코팅 공정으로서, 상기 금속 또는 금속 합금은 서로 접촉하여 위치되는 적어도 2 개의 잉곳의 형태로 기판의 상기 측면을 대향하도록 위치되며, 기판의 상기 측면을 대향하는 상기 잉곳의 표면은 코팅 중에 기판으로부터 일정한 거리를 두고 기판에 대하여 평행하게 유지되는 코팅 공정에 관한 것이며, 또한 이 공정을 수행하는 코팅 플랜트와 공급을 위한 공급기 (1) 에 관한 것이다.

Description

기판을 코팅하는 방법, 이 방법을 수행하는 장치 및 이러한 장치를 위한 금속 공급 장치{METHOD FOR COATING A SUBSTRATE, EQUIPMENT FOR IMPLEMENTING SAID METHOD AND METAL SUPPLY DEVICE FOR SUCH EQUIPMENT}
본 발명은, 이동하는 기판을 코팅하기 위한, 특히 예를 들어 마그네슘과 같은, 그러나 이에 제한하는 것은 아니며, 금속성 원소에 기초한 층으로 강철의 스트립을 코팅하기 위한 공정에 관한 것이다.
강철의 스트립과 같은 이동하는 기판상에 금속의 1 층, 또는 다른 금속 또는 금속 합금의 연속적인 여러 층으로 구성된 금속 코팅을 증착하는 다양한 공지된 공정이 있다. 이러한 공정들 중에서, 용융 도금 (hot-dip galvanizing), 전착 (electrodeposition) 또는 다양한 진공 증착 (마그네트론 스퍼터링, 주울 증착, 전자 폭발 및 SIP (self-induced plasma)) 공정에 대하여 기술할 수 있다.
진공 증착 공정은 환경 친화적이며, 사실상 공지된 모든 원소 뿐만 아니라 합금도 증착할 수 있다는 이점을 갖는다. 이동하는 기판에 금속 층이 연속적으로 증착되는 것이 요구될 때, 증착시킬 금속을 증착실에 어떻게 공급하는가에 대한 문제가 있다.
증착시킬 금속을 예를 들어 펌프에 의해서 또는 기압계 원리에 의해서 증착 영역에 보내기 전에 노 (furnace) 안에서 용융시켜 액체 형태로 유지하는 제 1 유형의 코팅 플랜트가 공지되어 있다. 그러나, 이러한 유형의 플랜트는 승화하는 금속성 원소 즉 고상에서 기상으로 바로 변하는 금속성 원소를 증착하는데 적합하지 않다.
적층시킬 금속을 규칙적인 방식으로 도입되는 와이어 형태 또는 불활성 그래파이트 도가니 안에 위치되는 미립자 형태와 같은 고체 형태로 하는 2 유형의 코팅 플랜트가 공지되어 있다. 이 플랜트는 승화하는 금속성 원소를 증착시킬 수 있으나, 그 증착 공정이 불안정하여, 시간이 지남에 따라 코팅 두께가 불균일해지며, 가열 동력에 있어서 제한적이고, 이로써 충분히 높은 증착 속도를 얻을 수 없다.
도 1 은 종래기술에 따른 공정에 의해 사용되는 금속 잉곳 (ingot) 의 부분도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 플랜트의 제 1 실시형태의 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 플랜트의 제 2 실시형태의 사시도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 플랜트의 제 3 실시형태의 사시도이다.
이로써, 본 발명의 목적은 시간이 지나도 증착 속도가 높고 작동이 안정한, 승화 가능한 금속 또는 금속 합금으로 이동하는 기판을 코팅하는 공정을 제공함으로써, 종래 기술의 공정들의 단점을 극복하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명의 제 1 과제는, 승화가능한 금속 또는 금속 합금의 층으로 진공 증착하여 이동 기판의 적어도 1 측면을 코팅하는 코팅 공정에 관한 것으로서, 상기 금속 또는 금속 합금은 서로 접촉하여 위치되는 적어도 2 개의 잉곳의 형태로 기판의 상기 측면을 대향하도록 위치되며, 기판의 상기 측면을 대향하는 상기 잉곳의 표면은 코팅 중에 기판으로부터 일정한 거리를 두고 기판에 대하여 평행하게 유지된다.
본 발명에 따른 공정은 개별적으로 또는 조합하여 취할 수 있는 다양한 특징을 포함할 수 있다:
- 승화 가능한 금속 또는 금속 합금의 상기 잉곳은 그 표면이 기판으로부터 일정한 거리를 두고 기판에 대하여 평행하게 대향하여 유지되도록 연속적으로 또는 순차적으로 동시에 이동될 수 있다.
- 승화 가능한 금속 또는 금속 합금의 상기 잉곳은 병진 운동에 의하여 동시에 이동되며, 기판을 대향하는 잉곳 표면과는 반대편의 잉곳 표면은 경사면과 접촉한다.
- 상기 잉곳은, 기판이 이동하는 방향에 수직한 방향으로 그리고 기판이 이동하는 평면에 대하여 평행한 평면에서, 병진 운동에 의해 동시에 이동되며, 기판을 대향하는 잉곳 표면과는 반대편의 잉곳 표면은 상기 경사면과 접촉한다.
- 상기 잉곳은, 기판이 이동하는 방향에 평행한 방향으로 그리고 기판이 이동하는 평면에 대하여 평행한 평면에서, 병진 운동에 의해 동시에 이동되며, 기판을 대향하는 잉곳 표면과는 반대편의 잉곳 표면은 상기 경사면과 접촉한다.
- 상기 기판들은 수직으로 이동하며, 상기 잉곳들은 서로의 상측면에 적층된다.
- 상기 기판은 승화가능한 금속 또는 금속 합금의 층으로 진공 증착하여 양 측면이 코팅되고, 상기 금속 또는 금속 합금은 서로 접촉하여 위치되는 적어도 2 개의 잉곳의 형태로 기판의 각 측면을 대향하도록 위치되며, 기판의 각 측면을 대향하는 상기 잉곳의 표면은 코팅 중에 기판의 상기 측면으로부터 일정한 거리를 두고 그 기판의 상기 측면에 대하여 평행하게 유지된다.
- 상기 금속 또는 금속 합금은 기판의 각 측면에 대하여 동일하거나 상이할 수 있다.
- 상기 진공 증착 공정은 플라즈마-강화 증착에 의한, 예를 들어 SIP (self-induced plasma) 증착에 의한 증착일 수 있다.
- 상기 금속 또는 금속 합금은 아연, 마그네슘, 크롬, 망간, 규소 및 이들의 합금에서 선택될 수 있으며, 상기 금속 또는 금속 합금은 바람직하게는 마그네슘 또는 그의 합금이다.
- 상기 진공 증착이 반응성 분위기에서 수행될 수 있다.
- 이동 기판은 가능하게는 이미 그 전에 코팅된 강철 스트립일 수 있으며, 바람직하게는 아연 또는 아연 합금이 그 전에 코팅된 강철 스트립이고, 이 스트립 상에 마그네슘 또는 마그네슘 합금 층이 증착된다.
본 발명의 제 2 과제는, 승화가능한 금속 또는 금속 합금의 층으로 기판 (S) 의 측면 중 적어도 1 측면을 연속적으로 코팅하는 코팅 플랜트에 관한 것이며, 진공실을 포함하고, 이 진공실은,
- 진공 증착 코팅기,
- 코팅기를 통해 상기 기판 (S) 을 이동시키는 수단, 및
- 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 의 형태인 금속 또는 금속 합금을 코팅기에 공급하며, 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 을 서로 접촉 유지시키고 또한 코팅될 기판 (S) 의 측면을 대향하는 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 의 표면을 상기 기판 (S) 으로부터 일정한 거리를 두고 기판에 대하여 평행하게 유지시키는 수단을 포함하는 공급기 (1, 11, 21) 를 갖춘다.
본 발명에 따른 플랜트는 개별적으로 또는 조합하여 취한 이하의 실시형태를 포함할 수 있다.
- 상기 공급기 (1, 11, 21) 는 기판을 대향하는 잉곳의 표면이 기판 (S) 으로부터 일정한 거리를 두고 기판에 대하여 평행하게 유지되도록 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 을 순차적으로 또는 연속적으로 동시에 이동시키는 수단을 포함할 수 있다.
- 상기 공급기 (11) 는 적어도 하나의 경사면 (2, 2') 을 포함하며, 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 이 상기 기판 (S) 을 대향하는 측면과는 반대편의 측면을 통해 경사면과 접촉하며, 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 을 이동시키는 수단은 상기 기판 (S) 이 이동하는 방향에 수직한 방향으로 그리고 기판 (S) 이 이동하는 평면에 대해 평행한 평면에서 병진 운동에 의해 상기 잉곳을 이동시키고, 상기 경사면 (2, 2') 의 경사는 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 의 이동 방향으로 증가한다.
- 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 을 이동시키는 상기 수단은, 기판 (S) 에 대하여 횡방향으로 신장되어 있으며 상기 경사면 (2, 2') 의 제 1 단부에 접촉해 있는 제 1 잉곳 (L1, L1') 에 작용하는 적어도 하나의 피스톤 (3, 3') 으로 구성되어 있으며, 상기 제 1 잉곳 (L1, L1') 은 상기 경사면의 제 2 단부까지 상기 경사면 (2, 2') 상에서 그에 선행하는 잉곳 (L2,...,Ln, L'2,...L'n) 에 차례로 작용한다.
- 상기 플랜트에는 잉곳 (L1,...Ln) 과 상기 제 1 경사면 (2) 의 제 1 단부에 접촉해 있는 제 1 잉곳 (L1) 에 작용하는 제 1 피스톤 (3) 이 제공되어 있는 제 1 경사면 (2), 및 잉곳 (L'1,...L'n) 과 상기 제 2 경사면 (2') 의 제 1 단부에 접촉해 있는 제 1 잉곳 (L'1) 에 작용하는 제 2 피스톤 (3') 이 제공되어 있는 제 2 경사면 (2') 을 포함하며, 상기 피스톤 (3, 3') 들이 동일한 방향으로 또는 반대 방향으로 작용할 수 있다.
- 상기 플랜트는 상기 경사면 (2, 2') 의 각각의 제 2 단부 밑에 위치되며, 사용된 잉곳 (U) 을 중력하에서 회수하는 2 개의 탱크 (4) 를 포함할 수 있다.
- 상기 공급기 (11, 21) 는 적어도 하나의 경사면 (12, 22) 을 포함하며, 상기 잉곳 (L1,..., Ln) 이 상기 기판 (S) 을 대향하는 측면과는 반대편의 측면을 통해 경사면과 접촉하며, 상기 잉곳을 이동시키는 수단은 기판 (S) 이 이동하는 방향에 평행한 방향으로 그리고 기판 (S) 이 이동하는 평면에 대해 평행한 평면에서 병진 운동에 의해 잉곳을 이동시키고, 상기 경사면 (12, 22) 의 경사는 상기 잉곳 (L1,..., Ln) 의 이동 방향으로 증가한다.
- 상기 잉곳 (L1,..., Ln) 을 이동시키는 상기 수단은, 상기 기판 (S) 에 대하여 길이방향으로 신장되어 있으며 상기 경사면 (12, 22) 의 제 1 단부에 접촉해 있는 제 1 잉곳 (L1) 에 작용하는 적어도 하나의 피스톤 (13, 23) 으로 구성되어 있으며, 상기 제 1 잉곳 (L1) 은 상기 경사면의 제 2 단부까지 상기 경사면 (12, 22) 상에서 그에 선행하는 잉곳 (L2,...,Ln) 에 차례로 작용한다.
- 상기 플랜트는 상기 경사면 (12, 22) 의 제 2 단부 밑에 위치되며, 사용된 잉곳을 중력하에서 회수하는 탱크를 포함할 수 있다.
- 상기 기판 (S) 은 수직방향으로 이동하며, 상기 공급기 (21) 는 상기 잉곳 (L1,...Ln) 이 적층되는 적어도 하나의 수직 방향 플레이트 (24) 를 포함하며, 상기 플레이트는 적어도 하나의 수직방향의 피스톤 (23) 에 접촉해 있다.
- 상기 플랜트는 상기 기판 (S) 의 각 측면을 대향하는 공급기 (1, 11, 21) 를 포함하며, 각각의 공급기 (1, 11, 21) 는 동일하거나 상이한 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있으며, 진공 증착기가 상기 기판 (S) 의 각 측면을 대향하며, 동일한 진공실 안에 조립체가 위치된다.
- 상기 플랜트는 상기 진공실안으로 반응성 분위기를 도입시키는 수단을 포함할 수 있다.
- 상기 진공 증착기 (들) 는 플라즈마-강화 증착 장치 예를 들어 자가 유입 플라즈마 (SIP) 증착에 의한 증착을 위한 장치일 수 있다.
- 금속 또는 금속 합금의 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 은 아연, 마그네슘, 크롬, 망간, 규소 및 이들의 합금으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 제 3 과제는, 상기 정의한 진공 코팅 플랜트에 금속 또는 금속 합금을 공급하는 공급기 (1, 11, 21) 에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하고 실시예를 통해서 주어지는 이하의 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명의 문맥상 용어 "증착 (evaporation) 공정" 은 대기압 이하의 압력에서의 증착에 의해 이루어지는 어떠한 증착 공정을 의미하는 것으로 이해한다. 바람직하게, 증착은, 진공 증착이 마그네트론 스퍼터링 (magnetron sputtering) 과 결합된 SIP 공정에 의해 수행될 것이다.
상기 공정은, 라디칼 (radicals) 및/또는 이온을 발생시키는 가스에서, 증착될 재료를 포함하는 도가니와 기판 사이에 플라즈마를 형성하는 것으로 이루어진다. 정상 작동 조건에서, 상기 이온은 기판에 증착될 재료의 표면을 향해 가속되고 표면 원자를 분열시킬 것이며, 그 후 그 원자는 기판에 적층된다. 이와 동시에, 플라즈마에서 형성된 이온의 충격 (bombardment) 은 증착될 재료를 가열시켜서, 증착 공정이 마그네트론 스퍼터링에 더해질 수 있게 한다. 이 공정의 수행에 관한 더 상세한 설명은 특히, EP 특허 780 486 을 참조하면 된다.
코팅될 기판은 증착될 재료를 담고 있는 도가니를 대향하는 진공실을 통해 이동한다. 도가니는 기판에 대하여 음의 방향으로 편향되어 있으며, 바람직하게는 이 기판은 접지 (earthed) 되어 있다. 도가니 뒤에 위치된 자석의 어레이는 거기서 발생되는 플라즈마를 구속한다. 코팅될 기판이 도가니에 대하여 매우 정확하게 위치될 수 있게 하기 위하여, 기판은 일반적으로 지지 롤에 위치되는데, 이 지지 롤은 그의 축선을 중심으로 회전될 수 있다. 그러나, 이러한 종류의 롤은, 예를 들면 두꺼운 금속 플레이트 또는 유리 플레이트와 같은 강성 플레이트 형태의 기판이 처리될 때는 불필요하다.
그러므로, 본 발명에 따른 공정은 이동 중인 기판에 금속 또는 금속 합금의 층을 증착시키는 것으로 이루어진다.
상기 공정은 특히, 전적으로는 아니지만, 강철 스트립, 바람직하게는 아연 또는 아연 합금으로 코팅된 스트립의 처리에 적용된다. 용어 "아연 합금" 은 적어도 50 % 아연을 포함하며 예컨대 알루미늄, 철, 규소 등을 포함할 수 있는 어떠한 화합물을 의미하는 것으로 이해한다.
종래의 코팅은, 예를 들어 용융 도금, 전착 또는 진공 증착 중에서 임의의 공지된 아연 도금 (galvanizing) 공정에 의해 얻어질 수 있다. 그러나, 진공 증착 공정이 바람직하다.
본 발명의 문맥상 증착되는 코팅은, 진공 증착 중에 승화할 수 있는 원소에 기초한 금속 코팅이다. 특히, 이 금속 코팅은 예를 들어 아연, 마그네슘, 크롬, 망간 및 규소와 같은 원소를 포함한다. 특히, 아연으로 예비 코팅된 스트립에 마그네슘을 증착시키고, 그 후에 임의의 적합한 수단에 의해 확산 처리를 수행하여, 결국 특히 내부식성에 대한 고성능을 갖는 Zn-Mg 코팅을 얻는 것이 바람직하다.
처음에, 본 발명의 발명자들은 SIP 진공 증착 플랜트를 통해 이동하는 강철 스트립을 대향하는 정지된 벌크 마그네슘 잉곳에 대한 증착 시험을 수행하였다.
임의의 작동 시간 후에, 증착된 코팅이 균일한 두께를 갖지 않음과 증착 속도가 비교적 낮다는 것이 발견되었다. 그러므로, 증착은 방해받았던 것이며, 이로써 잉곳의 상태를 관찰할 수 있는데, 이 상태는 도 1 에 도시되어 있다.
잉곳의 마모는 매우 불규칙적이며, 특히 고-자기장 영역의 선에서 두드러지게 나타나는 것을 볼 수 있다. 하나의 특정 이론에 얽매임 없이, 본 발명자들은 증착 공정의 불안정성은 직접적으로 잉곳의 불균일한 마모로 인한 것이라고 생각한다.
이로써, 본 발명자들은 공정을 안정화시키기 위하여 벌크 잉곳을 적어도 2 개의 잉곳으로 분리시키고, 이들의 잉곳의 상측면을 연속적으로 또는 순차적으로 코팅될 기판으로부터 일정한 거리를 두고 이 기판에 평행하게 유지시켜서, 증착으로 인한 마모를 보상하였다.
이를 위하여, SIP 공정을 이용하는 본 발명에 따른 제 1 코팅 플랜트가 개발되었고, 이는 공급기 (1) 가 나타나 있는 도 2 에 부분적으로 도시되어 있다.
공급기는 코팅될 기판 (미 도시) 밑에 위치되어 있으며, 이 기판은, 물상자내에 위치되어 있으며 자기장을 한정하는 마그넷 (A) 시스템 위에서 수평방향으로 이동한다. 상대 전극 (미 도시) 은 공급기 (1) 밑에 위치되며, 플라즈마는 상대 전극/마그넷 어셈블리와 강철 스트립 사이에서 방전되어 발생된다. 이 시스템을 더 쉽게 이해하기 위하여, 강한 자기장이 형성된 영역을 나타내는 회로 (T) 에 의해 우선적인 부식 영역을 나타냈다.
공급기 (1) 는 제 1 경사면 (2) 을 포함하며, 이 경사면의 경사는 좌에서 우로 증가한다. 이 경사면은, 작업 중, 얻게되는 코팅을 오염시킬 수 있는 스퍼터링을 받지 않을 가능성이 크다면, 임의의 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 상기 제 1 경사면 (2) 은 예를 들어 텅스텐으로 이루어질 수 있다.
일련의 n 개의 잉곳 (L1 ~ Ln) 이 상기 경사면 (2) 에 위치되어 있으며, 이들은 서로 접촉하며 좌에서 우로 점점 높이가 감소한다. 경사면 (2) 의 경사는 잉곳 (L1 ~ Ln) 의 마모를 보상할 수 있게 되어 있는데, 이는 잉곳 (L1 ~ Ln) 의 상측면이 서로 평행하게 유지되고 그리고 경사면 (2) 에 수직하여 장치 (1) 위에서 이동하는 코팅될 기판에 평행하게 유지됨으로써 이루어진다. 따라서, 잉곳의 상측면과 자석 사이에는 일정한 거리가 유지되며, 잉곳의 상측면과 기판의 코팅될 면 사이에도 일정한 거리가 유지된다. 이렇게 하는 것은, 가능한 가장 균일한 플라즈마를 얻기 위해서는 전극 (여기서 한편으로는 잉곳을 그리고 다른 한편으로는 기판을 포함) 사이의 거리가 가능한 일정해야 하는 것이 중요하기 때문이다. 또한, 마그네트론의 자석과 잉곳의 상측면 사이의 거리가 일정하게 유지되는 것도 중요하다. 잉곳의 상측면 상의 임의의 지점에서의 잉곳의 소모로 인해, 상기 조건이 충족되지 않으면, 플라즈마는 국부적으로 집중화되거나 약해질 것이며, 이로써 플라즈마의 불안정성, 따라서 증착의 불안정성이 발생된다.
따라서, 경사면 (2) 을 사용하면 증착 영역의 모든 지점에서 매우 안정한 플라즈마를 얻을 수 있게 된다.
잉곳 (L1 ~ Ln) 의 양측면에는, 이 잉곳 (L1 ~ Ln) 을 적절하게 정렬시켜 유지시키는 2 개의 측방향 텅스텐 안내부 (6) 가 제공되어 있다.
제 1 잉곳 (L1) 의 좌측에는, 이 제 1 잉곳 (L1) 을 여전히 경사면 (2) 과 측방향 안내부 (6) 에 의해 안내하면서 우측으로 병진 운동시켜 이동시킬 수 있도록 제 1 잉곳 (L1) 에 작용하는 피스톤 (3) 이 위치되어 있다. 잉곳 (L1) 의 이동은, 최종 잉곳 (Ln) 이 용융되어 재사용될 수 있는 사용된 잉곳을 수집하는 회수 탱크 (4) 안으로 중력하에 떨어질 때까지, 경사면 (2) 에 위치된 모든 잉곳을 단계적으로 이동시킨다.
경사면 (2) 의 제 1 단부인 피스톤 (3) 의 단부가 그 이동의 종결에 있을 때 반대방향으로 작동된다. 둘째로, 새로운 일련의 p 개의 잉곳 (R1 ~ Rp) 을 지지하는 지지판에 작용하는 수직방향 피스톤 (5) 은 경사면 (2) 의 제 1 단부에 수평하는 새로운 잉곳을 제공할 수 있도록 상방으로 작동된다. 그리고 나서, 피스톤 (3) 은 경사면 (2) 에 접촉해 있는 제 1 잉곳 (L1) 에 대하여 가압되는 잉곳 (R1) 의 측면에 접촉하게 된다.
따라서, 공급기에는, 공정의 중단 없이 잉곳이 연속적으로 제공될 수 있으며, 경사면 (2) 때문에 그리고 피스톤 (3) 에 의해 부과된 규칙적인 운동 때문에, 사용하는 잉곳의 표면이 코팅될 기판에 편평하고 평행하게 유지되는 것을 볼 수 있다.
대부분의 강한 자기장 영역 (T) 을 보호하고 증착 속도를 최적화시키기 위하여, 모든 면에서 공급기 (1) 와 동일한 제 2 공급기 (1') 가 상기 영역 (T) 의 제 2 절반부를 대향하며 위치되어 있다. 여기서, 피스톤 (3') 은 제 2 의 일련의 n 개의 잉곳 (L'1 ~ L'n) 을 우측에서 좌측으로 이동시키고, 경사면 (2') 은 경사면 (2) 에 대하여 반대 방향으로 되어 있는데, 영역 (T) 의 각각의 절반부에 대한 모든 지점에서 동일한 2 개의 공급기를 제공하는 것도 사실상 가능하다.
이 실시형태에서, 잉곳의 크기는 영역 (T) 의 폭에 따라 잉곳의 폭을 결정함으로써 최적화될 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 제 2 실시형태는 제 1 실시형태와 유사한 방식으로, 수평 평면 (미 도시) 에서 이동하는 기판에 대하여 횡방향으로 신장되어 있는 일련의 n 개의 잉곳 (L1 ~ Ln) 을 지지하는 경사면 (12) 을 포함하는 공급기 (11) 를 보여준다. 공급기 (11) 의 주변은 도 2 의 경우에서 설명한 것과 동일하다.
잉곳 (L1) 은, 경사면 (12) 의 제 2 단부 밑에 위치된 회수 탱크 (미 도시) 안으로 잉곳 (L1 ~ Ln) 이 중력하에서 하강될 때까지, 잉곳 (L1 ~ Ln) 을 경사면 (12) 상에서 전진시키는 피스톤 (13) 의 작용을 통해 이동된다.
시스템에는 2 개의 피스톤 (15) 에 의해 움직이는 플레이트 (14) 에 의해 잉곳이 충전되는데, 상기 플레이트는 적층된 p 개의 잉곳 (R1 ~ Rp) 을 지지하며 도 2 에 따른 장치와 같은 방식으로 작동한다. 잉곳 (L1 ~ Ln) 의 양측면에는, 상기 잉곳 (L1 ~ Ln) 을 적절하게 정렬시켜 유지시키는 2 개의 측방향의 텅스텐 안내부 (16) 가 제공되어 있다.
본 발명에 따른 플랜트의 상기 실시형태는 코팅될 기판의 다양한 폭에 쉽게 맞춰질 수 있는 것이 보여지는데, 그 이유는 필요한 모든 것은 진행중에 코팅을 위해 필요한 폭을 정확하게 갖는 공급기를 얻기 위해 부분 (16) 의 간격과 잉곳의 폭을 변경하는 것이기 때문이다.
도 4 에 도시된 바와 같이 제 3 실시형태는 제 1 실시형태와 유사한 방식으로, 수직 평면에서 이동하는 기판 (S) 에 대하여 횡방향으로 신장되어 있는 일련의 n 개의 잉곳 (L1 ~ Ln) 을 지지하는 2 개의 경사면 (22) 을 포함하는 공급기 (21) 를 보여준다. 상기 경사면 (22) 은 또한 잉곳의 정확한 정렬을 보장하는 측방향 측면 플레이트를 갖는다.
잉곳 (L1) 은 수직방향 플레이트 (24) 상의 2 개의 수직방향 피스톤 (23) 의 작용을 통해 이동하며, 이로써 잉곳 (L1 ~ Ln) 이 경사면 (22) 을 따라서 전진한다.
정상 잉곳 (Ln) 이 경사면 (22) 의 단부를 지나서 도달할 때, 수평방향 피스톤 (25) 이 정상 잉곳의 측면에 대하여 측방향으로 작동하게 되며, 이로써 정상 잉곳이 옆으로 제거될 수 있다.
상기 실시형태는 기판이 수직방향 피스톤에서 쉽게 코팅될 수 있게 한다. 상기 피스톤은 또한 본 발명에 따른 공급기를 기판의 각 측면에 위치시킴으로써 2 측 코팅이 매우 쉽게 적용될 수 있게 하며, 그러나 이는 여전히 동일한 감압실에서 이루어진다.
시험
시험은 제 1 실시형태에 따른 구성과 SIP 증착 장치를 사용하여 수행되었다. 두께가 4 cm 이고 폭이 10 cm 인 순전한 아연 잉곳 또는 순전한 마그네슘 잉곳에 대하여 폭을 50 ~ 200 cm 로 변화시키며 강철 스트립을 코팅하는데 사용하였다. 각각의 강철 스트립은 100 m/min 로 지지 롤을 거쳤다. 잉곳 증착 속도도 또한 변화시켰다.
잉곳의 상측면과 코팅될 강철 스트립 사이의 거리는 5 cm 로 유지하고, 스트립이 이동하는 방향으로 증착 영역에 대응하는 챔버 개구는 40 cm 로 설정하였다. 수행된 모든 시험에서, 약 1.5 ㎛ 의 코팅 두께를 얻기 위해 필요한 잉곳 이동 속도가 결정되었다.
결과는 이하 3 개의 표에서 주어진다.
상기 표들은 잉곳 이동 속도가 본질적으로 코팅 재료의 증착 속도에 그리고 코팅될 스트립의 폭에 의존한다는 것을 보여준다.
유사한 결과가 제 2 및 제 3 실시형태에 따른 구성을 사용하여 얻어졌다.
더 일반적으로, 1 ~ 15 cm/min 의 잉곳 이동 속도는 소망하는 코팅 두께 목표가 달성될 수 있게 한다는 것이 밝혀졌다. 더 큰 코팅 두께를 얻고자 할 때, 모든 필요한 것은 일련의 코팅기를 통해 기판을 통과시키는 것이다. 이로써, 상기 표에 표시된 증착 조건하에 약 7.5 ㎛ 의 아연 두께를 얻기 위해서는, 5 개의 코팅기가 필요할 것이다.
어떠한 실시형태를 사용하든지, 본 발명은 또한 그래파이트 도가니를 사용할 필요가 없다는 이점을 가지며, 이로써 증착이 반응성 분위기에서 일어날 수 있게 된다. 이로써, 특히 예를 들어 금속 산화물, 질화물, 황화물 및 불화물을 큰 증착 속도로 증착할 수 있게 된다.
본 발명의 여러 개의 바람직한 실시형태의 설명을 통해 나타낸 바와 같이, 코팅은 특히, 기판이 수평방향 또는 수직방향으로 이동할 때 수행될 수 있다. 또한, 코팅은, 수평 방향과 수직 방향 사이의 중간의 어떠한 기판의 위치에서도 수행될 수 있다는 것은 당연한 것이다.

Claims (30)

  1. 승화가능한 금속 또는 금속 합금의 층으로 진공 증착하여 이동 기판의 적어도 1 측면을 코팅하는 코팅 공정으로서, 상기 금속 또는 금속 합금은 서로 접촉하여 위치되는 적어도 2 개의 잉곳의 형태로 기판의 상기 측면을 대향하도록 위치되며, 기판의 상기 측면을 대향하는 상기 잉곳의 표면은 코팅 중에 기판으로부터 일정한 거리를 두고 기판에 대하여 평행하게 유지되는 코팅 공정.
  2. 제 1 항에 있어서, 승화 가능한 금속 또는 금속 합금의 상기 잉곳은 그 표면이 기판으로부터 일정한 거리를 두고 기판에 대하여 평행하게 대향하여 유지되도록 연속적으로 또는 순차적으로 동시에 이동되는 코팅 공정.
  3. 제 2 항에 있어서, 승화 가능한 금속 또는 금속 합금의 상기 잉곳은 병진 운동에 의하여 동시에 이동되며, 기판을 대향하는 잉곳 표면과는 반대편의 잉곳 표면은 경사면과 접촉하는 코팅 공정.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 잉곳은, 기판이 이동하는 방향에 수직한 방향으로 그리고 기판이 이동하는 평면에 대하여 평행한 평면에서, 병진 운동에 의해 동시에 이동되며, 기판을 대향하는 잉곳 표면과는 반대편의 잉곳 표면은 상기 경사면과 접촉하는 코팅 공정.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 잉곳은, 기판이 이동하는 방향에 평행한 방향으로 그리고 기판이 이동하는 평면에 대하여 평행한 평면에서, 병진 운동에 의해 동시에 이동되며, 기판을 대향하는 잉곳 표면과는 반대편의 잉곳 표면은 상기 경사면과 접촉하는 코팅 공정.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판들은 수직으로 이동하며, 상기 잉곳들은 서로의 상측면에 적층되는 코팅 공정.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 승화가능한 금속 또는 금속 합금의 층으로 진공 증착하여 양 측면이 코팅되고, 상기 금속 또는 금속 합금은 서로 접촉하여 위치되는 적어도 2 개의 잉곳의 형태로 기판의 각 측면을 대향하도록 위치되며, 기판의 각 측면을 대향하는 상기 잉곳의 표면은 코팅 중에 기판의 상기 측면으로부터 일정한 거리를 두고 그 기판의 상기 측면에 대하여 평행하게 유지되는 코팅 공정.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 금속 또는 금속 합금은 기판의 각 측면에 대하여 동일한 코팅 공정.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 금속 또는 금속 합금은 기판의 각 측면에 대하여 상이한 코팅 공정.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 증착 공정은 플라즈마-강화 증착인 코팅 공정.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 또는 금속 합금은 아연, 마그네슘, 크롬, 망간, 규소 및 이들의 합금에서 선택되는 코팅 공정.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 금속 또는 금속 합금은 마그네슘 또는 그의 합금인 코팅 공정.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 증착이 반응성 분위기에서 수행될 수 있는 코팅 공정.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 이동 기판은 가능하게는 이미 그 전에 코팅된 강철 스트립인 코팅 공정.
  15. 제 14 항에 있어서, 이동 기판은, 아연 또는 아연 합금이 그 전에 코팅된 강철 스트립이고, 이 스트립 상에 마그네슘 또는 마그네슘 합금 층이 증착되는 코팅 공정.
  16. 승화가능한 금속 또는 금속 합금의 층으로 기판 (S) 의 측면 중 적어도 1 측면을 연속적으로 코팅하는 코팅 플랜트로서, 진공실을 포함하고, 이 진공실은,
    - 진공 증착 코팅기,
    - 코팅기를 통해 상기 기판 (S) 을 이동시키는 수단, 및
    - 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 의 형태인 금속 또는 금속 합금을 코팅기에 공급하며, 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 을 서로 접촉 유지시키고 또한 코팅될 기판 (S) 의 측면을 대향하는 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 의 표면을 상기 기판 (S) 으로부터 일정한 거리를 두고 기판에 대하여 평행하게 유지시키는 수단을 포함하는 공급기 (1, 11, 21) 를 갖춘 코팅 플랜트.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 공급기 (1, 11, 21) 는 기판을 대향하는 잉곳의 표면이 기판 (S) 으로부터 일정한 거리를 두고 기판에 대하여 평행하게 유지되도록 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 을 순차적으로 또는 연속적으로 동시에 이동시키는 수단을 포함하는 코팅 플랜트.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 공급기 (11) 는 적어도 하나의 경사면 (2, 2') 을 포함하며, 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 이 상기 기판 (S) 을 대향하는 측면과는 반대편의 측면을 통해 경사면과 접촉하며, 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 을 이동시키는 수단은 상기 기판 (S) 이 이동하는 방향에 수직한 방향으로 그리고 기판 (S) 이 이동하는 평면에 대해 평행한 평면에서 병진 운동에 의해 상기 잉곳을 이동시키고, 상기 경사면 (2, 2') 의 경사는 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 의 이동 방향으로 증가하는 코팅 플랜트.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 을 이동시키는 상기 수단은, 기판 (S) 에 대하여 횡방향으로 신장되어 있으며 상기 경사면 (2, 2') 의 제 1 단부에 접촉해 있는 제 1 잉곳 (L1, L1') 에 작용하는 적어도 하나의 피스톤 (3, 3') 으로 구성되어 있으며, 상기 제 1 잉곳 (L1, L1') 은 상기 경사면의 제 2 단부까지 상기 경사면 (2, 2') 상에서 그에 선행하는 잉곳 (L2,...,Ln, L'2,...L'n) 에 차례로 작용하는 코팅 플랜트.
  20. 제 19 항에 있어서, 잉곳 (L1,...Ln) 과 상기 제 1 경사면 (2) 의 제 1 단부에 접촉해 있는 제 1 잉곳 (L1) 에 작용하는 제 1 피스톤 (3) 이 제공되어 있는 제 1 경사면 (2), 및 잉곳 (L'1,...L'n) 과 상기 제 2 경사면 (2') 의 제 1 단부에 접촉해 있는 제 1 잉곳 (L'1) 에 작용하는 제 2 피스톤 (3') 이 제공되어 있는 제 2 경사면 (2') 을 포함하며, 상기 피스톤 (3, 3') 들이 동일한 방향으로 또는 반대 방향으로 작용할 수 있는 코팅 플랜트.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 경사면 (2, 2') 의 각각의 제 2 단부 밑에 위치되며, 사용된 잉곳 (U) 을 중력하에서 회수하는 2 개의 탱크 (4) 를 포함하는 코팅 플랜트.
  22. 제 17 항에 있어서, 상기 공급기 (11, 21) 는 적어도 하나의 경사면 (12, 22) 을 포함하며, 상기 잉곳 (L1,..., Ln) 이 상기 기판 (S) 을 대향하는 측면과는 반대편의 측면을 통해 경사면과 접촉하며, 상기 잉곳을 이동시키는 수단은 기판 (S) 이 이동하는 방향에 평행한 방향으로 그리고 기판 (S) 이 이동하는 평면에 대해 평행한 평면에서 병진 운동에 의해 잉곳을 이동시키고, 상기 경사면 (12, 22) 의 경사는 상기 잉곳 (L1,..., Ln) 의 이동 방향으로 증가하는 코팅 플랜트.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 잉곳 (L1,..., Ln) 을 이동시키는 상기 수단은, 상기 기판 (S) 에 대하여 길이방향으로 신장되어 있으며 상기 경사면 (12, 22) 의 제 1 단부에 접촉해 있는 제 1 잉곳 (L1) 에 작용하는 적어도 하나의 피스톤 (13, 23) 으로 구성되어 있으며, 상기 제 1 잉곳 (L1) 은 상기 경사면의 제 2 단부까지 상기 경사면 (12, 22) 상에서 그에 선행하는 잉곳 (L2,...,Ln) 에 차례로 작용하는 코팅 플랜트.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 경사면 (12, 22) 의 제 2 단부 밑에 위치되며, 사용된 잉곳을 중력하에서 회수하는 탱크를 포함하는 코팅 플랜트.
  25. 제 22 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 (S) 은 수직방향으로 이동하며, 상기 공급기 (21) 는 상기 잉곳 (L1,...Ln) 이 적층되는 적어도 하나의 수직 방향 플레이트 (24) 를 포함하며, 상기 플레이트는 적어도 하나의 수직방향의 피스톤 (23) 에 접촉해 있는 코팅 플랜트.
  26. 제 16 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 (S) 의 각 측면을 대향하는 공급기 (1, 11, 21) 를 포함하며, 각각의 공급기 (1, 11, 21) 는 동일하거나 상이한 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있으며, 진공 증착기가 상기 기판 (S) 의 각 측면을 대향하며, 동일한 진공실 안에 조립체가 위치되는 코팅 플랜트.
  27. 제 16 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공실안으로 반응성 분위기를 도입시키는 수단을 포함하는 코팅 플랜트.
  28. 제 16 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 증착기 (들) 는 플라즈마-강화 증착 장치인 코팅 플랜트.
  29. 제 16 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 또는 금속 합금의 상기 잉곳 (L1,..., Ln, L'1,...,L'n) 은 아연, 마그네슘, 크롬, 망간, 규소 및 이들의 합금으로부터 선택되는 코팅 플랜트.
  30. 제 16 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은 진공 코팅 플랜트에 금속 또는 금속 합금을 공급하는 공급기 (1, 11, 21).
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