[发明专利]使用涂敷热解氮化硼的石墨舟的金属电阻加热法

说明书

本发明涉及金属蒸发，更具体地说，涉及使用具热解氮化硼镀膜的石墨容器的金属电阻加热的改进方法。

例如铝、铜、铬、锌和锡等许多金属通过真空淀积法被涂到各种衬底，例如金属、玻璃和塑料上，在该淀积过程中借助于电阻加热使容器发热，以便使送入的与容器接触的金属蒸发。这种容器(通常称为“舟”)以串联电路的方式被接到电路中，使得电流直接流过该舟，此舟又加热与它接触的金属直到该金属蒸发。该金属是在供产品上涂料的真空环境中被蒸发，该产品可以个别地导入真空室或连续不断地送入和通过该室。离散性产品可包括电视显像管、汽车前灯、玩具或诸如此类。

目前，大多数电阻加热容器是由二硼化钛和单独的或与氮化铝结合的氮化硼的金属间陶瓷复合物组成。该复合物的使用寿命很短并需要连续调整的电源。此外，在使用期间上述加热器的电阻特性是不稳定的，因为陶瓷复合物的金属元件是导电体，它构成电路的组成部分。结果金属蒸发是不均匀的，导致不均匀的金属淀积。

现已提出将涂有热解氮化硼的石墨容器用作由金属间陶瓷复合物组成的电阻加热器的替换物。热解氮化硼镀膜是用作容器中的已熔金属与通过石墨体的电流通道的电气绝缘体并把更多的均匀热供给该金属。而且已发现，已熔金属在仅仅短时间间隔之后将穿过热解氮化硼镀膜的镀层表面并直接渗入有孔的石墨体。热循环的变化使氮化硼镀膜在很短的使用时间间隔之内破裂。这破坏了石墨用作金属蒸发器的实用性。增加热解氮化硼镀膜的厚度能延迟，但不会有效地防止穿过氮化硼镀膜的泄漏。

按照本发明已发现，涂有氮化硼的石墨容器可在以下情况下借助热传导用于蒸发与它接触的金属并将提供延长的使用期限：即，被蒸发的金属是以半连续方式加以淀积，而与此同时，改变输入到容器的功率以提供受控的加热循环，在该循环中，输入功率是在足以使金属装入料充分蒸发的一定时间周期内(最好在少于两分钟以内才被施加，并且在重新放进新的金属装入料之前提供冷却阶段。

电阻加热法是按照本发明使用含石墨体和热解氮化硼镀膜的石墨容器来实现的，该方法包括以下步骤：把预定重量的金属装入料放进所述容器遍及所述氮化硼镀膜；把电功率如此施加于所述容器使电流直接流过石墨体从而使金属装入料在少于两分钟的有限时间间隔之内充分蒸发；改变加到所述容器的电功率以控制横过所述氮化硼镀膜的热循环和在施加功率的每一周期中设置冷却阶段并根据每一热循环的完成以半连续方式把新的金属装入料放进所述容器中。

当结合附图阅读时，本发明的其他优点从以下详细描述中变得明白易懂，其中：

图1是按照本发明使用的具有热解氮化硼镀膜的石墨金属蒸发器的透视图；

图2是沿图1的直线2-2取得的断面图；及

图3是在实践本发明期间通过图1的蒸发器的电流流动型式曲线图；

如图1所示，电阻加热器10包括带有热解氮化硼镀膜14的石墨体12，镀膜14覆盖石墨体12的某一给定面积，凹部15就是在该面积内形成。石墨体12是一个高强度石墨的机械体。凹部15可以是任何所需形状或几何尺寸，最好像图2所示使成圆面形以及像图1所示使成半球形侧面，以便接收和保存被电阻加热器10所蒸发的金属装入料(图中未示)。金属装入料可由任何从铝、铜、锌和锡组成的那类中选出的金属组成并且可呈一块或多块状态，其总重量最好在6毫克到200毫克之间。

石墨体12最好是属于具有预定横截面积的矩形结构以提供确定的电阻通道，对给定的输入电压来说，该通道将在其内产生最佳热值以便像在下文所讨论的那样在受控的热循环条件下保证金属装入料的完全蒸发。石墨体12必须依适当尺寸制造以便使它能在所需时间间隔之内引起金属装入料蒸发。石墨体12的输入电压、横截面积以及长度将决定热循环时间。为了在少于两分钟之内施加从4到25伏的电压获得金属装入料的充分蒸发，对石墨体12来说，有必要具有大约15mm²和72mm²之间的最大横截面积以及203.2mm(尽管最好小于127mm)的最大长度。具有15mm²横截面和200mm长度的蒸发器大概需要25伏的输入电压而72mm²横截面和75mm长度只需要4伏的输入电压。