[发明专利]涂布基体的方法以及金属合金的真空沉积装置

说明书

技术领域

本发明涉及连续涂布基体的方法以及由金属合金例如锌和镁的合金 形成的涂层的真空沉积装置，所述方法更具体地用于涂布钢带，但不限 于此。

背景技术

已知有各种方法可以将合金组成的金属涂层沉积到基体如钢带上。 其中可以列举热浸涂、电沉积或各种真空沉积方法，例如真空蒸发或磁 控管溅射。

因此，已知如WO 02/06558描述的真空蒸发方法，它在于在一个室 内共同蒸发两种元素，以便在进行基体上的沉积之前混合这些组分的蒸 气。

然而，该方法的工业实施是困难的，并且不能考虑用于必须在大长 度的基体上保证稳定的涂层组成的生产。

还可以将合金的每种组成元素的层相继沉积到基体上，然后进行扩 散热处理，导致形成组成尽可能均匀的合金层。因此，尤其可以制备锌- 镁涂层，它可以有利地替代纯锌或其他锌合金的涂层。

如EP 730 045中所记载，这种每一元素的相继沉积尤其可以通过将放 置在各自坩埚中的每一元素真空共蒸发来进行，也可以通过将一种元素真 空沉积到由常规浸涂方法预先涂布了另外一种元素的金属带上。

然而，接下来的扩散热处理会是复杂且昂贵的，因为涉及使用大量惰 性气体，以阻止在热处理过程中涂层的任何高温氧化。此外，为了避免在 沉积镁和扩散处理开始之间的任何氧化风险，必须一个紧接着另一个地执 行两个操作，不使金属带暴露在空气中。

对某些不适于升温太多的金属来说，这种热处理也可能带来问题。尤 其可以提及烘烤硬化(即bake-hardening)钢带，它在固溶体中含有大量 的碳，它在由该材料的使用者形成钢带之前不能沉淀出来。

而且，在这种类型的方法中，在大长度的基体上获得恒定组成的涂 层是很复杂的，因为这需要随着时间非常精确地控制每一层的厚度。

最后，扩散处理的确可以形成合金，但这也能导致基体的元素向涂 层扩散，因而在与基体的界面处将涂层污染。

发明内容

因此，本发明的目的是克服现有技术的方法和装置的缺点，提供金 属合金形成的涂层的真空沉积装置以及制造由金属合金层覆盖的金属带 的方法，它使得可以通过少量步骤的进行简单的工业实施，但同样在各 种类型的基体上获得恒定组成的涂层。

为此，本发明的第一个目的在于涂布基体的方法，其中通过真空沉 积装置将包含至少两种金属元素的金属合金层连续沉积到所述基体上， 所述真空沉积装置包含蒸气喷射涂布设备，该设备使得可以以声速将以预 定且恒定的相对比例包含所述至少两种金属元素的蒸气喷射到基体上，所 述蒸气通过以预定的初始比例包含所述金属元素的金属合金浴的蒸发获 得，所述浴的初始比例在沉积过程中保持恒定。

根据本发明的方法也可以包括单独的或相结合的下列各种特征：

-这些金属元素是锌和镁，

-该金属合金层不包含铁-锌金属间相，

-该金属合金层主要由Zn₂Mg相构成，

-通过基于锌并且初始含有30重量％至55重量％镁的预定比例镁的 金属合金浴的蒸发，将基于锌并且含有4重量％至20重量％预定比例镁的 金属合金层连续沉积到该基体上，该初始比例在沉积过程中保持恒定，

-通过基于锌并且初始含有30重量％至50重量％镁的预定比例镁的 金属合金浴的蒸发，将基于锌并且含有4重量％至18重量％预定比例镁的 金属合金层连续沉积到该基体上，该初始比例在沉积过程中保持恒定，

-这些金属元素具有在选择的蒸发压力下相差不超过100℃的蒸发 温度，

-沉积了厚度在0.1至20微米之间的金属合金层，

-该基体是金属带，优选钢带，

-该金属带是烘烤硬化(bake-hardening)钢，

-该金属合金层主要由Zn₂Mg相构成。

本发明的第二个目的在于连续真空沉积装置，它在行进的基体上沉 积包含至少两种金属元素的金属合金形成的涂层，所述装置包括真空沉 积室和使该基体在该室中行进的设备，该装置还包括：

-通过声速蒸气喷射的涂布设备；和

-将以预定且恒定的比例包含所述至少两种金属元素的蒸气供给所 述涂布设备的供料设备；