本发明专利技术涉及在基底（７）上真空沉积金属合金涂层的设备，设备配有蒸汽的发生器－混合器，该蒸汽的发生器－混合器包括呈围腔形式的真空室（６），真空室配有用于保证其中相对于外部环境呈负压状态的部件并配有允许基底（７）进入和排出的部件，同时真空室相对于外部环境基本密封，围腔包括被称为喷射器（３）的蒸汽沉积头，其被构造成产生具有声速的朝基底（７）的表面的方向并垂直于该基底（７）的表面的金属合金蒸汽射流，喷射器（３）与分开的混合器装置（１４）密封地相连通，混合器装置本身在上游分别连接到至少两个装有不同液态金属Ｍ１和Ｍ２的坩埚（１１、１２），每一个坩埚（１１、１２）通过自有的管道（４、４’）连接至混合器（１４）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及工业蒸汽发生器，其用于在真空下连续地在运动中的基底上、特别是在金属带上利用金属蒸汽进行涂布以在其表面上形成金属合金层，从而保证其优异的耐腐蚀性能同时保持良好的冲压和焊接特性。
技术介绍
从20世纪80年代末就已知在钢带表面上沉积某些合金如ZnMg合金，具有保护钢材的作用。ZnMg合金的优异的耐腐蚀性能归因于在带表面上沿着起着隔离膜作用的极为致密层形成的腐蚀产物的性质。这样的合金沉积只是在某些组成限制中借助于传统技术如电解沉积、浸镀等通常才是可能的。因此，在大气压下，液态金属浴可能会被空气中的氧所污染，这种污染在金属浴的表面上形成氧化物渣滓。如果希望得到很宽的厚度和组分范围，唯一可能的出路常常是真空蒸发纯态或合金形式的液态金属(PVD技术，Pressure Vapor Deposition即压力气相沉积)。在该技术的范围内，已知将基底放入保持在低温并容纳有熔融金属坩埚的真空围腔中。因而在其温度低于金属蒸汽温度的所有壁上进行沉积。为提高在基底上沉积的效率并且避免浪费，因此对围腔壁加热是有意义的。在文献W0-A-97/47782中描述了对移动中的基底进行连续涂布的方法，其中在真空围腔中通过感应加热装有由涂覆金属构成的金属浴的坩埚来产生金属蒸汽。该蒸汽通过将蒸汽引向优选经过标定的出口孔的导管从坩埚引出，以形成朝向待涂布基底表面的射流。使用呈狭窄截面的纵向隙口状的孔，能够以沿着隙口(声颈)呈恒定声速来调节蒸汽的质量流量，这样带来的好处是实现均勻沉积。下面使用缩写词“JVD”(Jet Vapor Deposition即喷射蒸汽沉积)表示该技术。但是该技术具有几个缺点，其中特别是-液态金属的持久供给意味着要在一个或几个点上设有通往金属槽中的回路；-液态金属含有杂质，随着蒸发，这些杂质会在金属浴的表面浓缩，这降低流量。为达到均勻的沉积，金属浴的均勻性是必需的。这涉及在一个地方引进冷凉液体，同时在另一个地方取出用过的液体。一种解决办法就是从表面上撇去浮渣或者使物料再循环，但任何机械作业在真空下都很难进行的；-难以使蒸发隙口调整适配于可变的带宽，这意味着需要在隙口两侧的遮挡部件， 和在真空和700°c下实现蒸汽密封性，这都是不容易实现的；-当钢带移动停止时难以遮挡隙口，这意味着在通常为2米或者更长的长度上要有密封的线形阀；-系统有很大的热惯性(至少几分钟)；-通过真空感应实现的加热必须使整个加热电功率经电连接器穿过真空密封壁， 而这并不便于设备的接近和维修。另外，现有技术对于需要进行两种不同金属的共沉积没有提供满意的解决办法， 这意味着要在两种射流离开蒸发器时混合这两种射流。使用带有挡板的中间混合箱体不能提供任何有足够说服力的结果。用于在带上沉积合金涂层的第一种方式是首先例如通过浸镀、电解或真空磁控管溅射来沉积第一金属如锌的层，然后例如在真空下沉积第二金属如铝的层，并且最后进行形成合金的扩散热处理，例如在低温下退火。此方法的优点是其设计简单，从而能够一步步地进行调节。但是，第一缺点是增加了该方法的步骤，因而就提高了其成本。特别是扩散热处理消耗了不可忽视的能量。例如，如果涂层的相对厚度是1%，那么应对最终产品的整个厚度， 即100%的厚度提供所需能量，这对于一条工业生产线就相当于几兆瓦。因此，在文献W0-A-02/14573中，描述了基于通过浸渍镀锌或电镀锌的传统方法得到的镀锌基层，然后在真空下在该镀锌基层上镀镁来进行涂层加工。通过感应的迅速加热能够延迟熔融态的沉积层几秒钟，并在冷却后在涂层的整个厚度上得到ZnMg合金相的很好的微结构分布。在文献FR 2 843 130 A中描述了金属材料表面涂覆的方法，按照该方法-用金属层或金属合金层实现对所述材料的第一涂层，-借助于快速加热部件对第一涂层进行热处理，以将所述第一涂层的表面带到低于该金属材料熔融温度的温度，以及-利用一种金属或金属合金进行第二涂层的沉积。本申请人还提出过通过PVD方法(ΕΡ-Α-0 756 022)得到的工业的ZnMg合金/电镀锌双层产物、以及利用红外加热系统改善该方法以实现镁锌合金以便尽可能减少形成脆弱的！^eZn中间相。第二缺点是，不是各种类型的钢材都承受此种热处理。例如，BH(bake hardening 即烘烤硬化)钢材是韧性可变形的用于机动车的耐腐蚀钢材，其具有在涂料固化时迁移的不稳定性，这会引起板材硬化。因此，该产品具有与源于其再加热而致硬化相关的困难。因此，合金的直接沉积能够弥补这些缺点。因此，另一种加工方式是通过不进行热处理而直接沉积合金，同时精确地控制坩埚中两种金属的浓度来实现涂覆金属合金。例如，如果在坩埚中放入50%的锌和50%的镁，鉴于蒸发速度不同，因而就得到85%的锌和15%镁的合金。然而，鉴于要连续改变在坩埚中的浓度，使得这样的控制意味着系统管理有很大的难度。特别是难于保证坩埚中的均勻性，特别是如果坩埚截面不是圆形的话就更是如此。例如POSCO (出版物《在POSCO的下一代汽车钢材(Next Generation Automotive Steels at P0SC0)》，2008 年 1 月)提出了通过PVD以极高速度、高蒸汽效率以及高能效得到的涂层，特别是以利用单一的蒸汽源进行合金共沉积的形式。按照现有技术的另一种实施方式还在于使用两个各产生一种蒸汽的坩埚，所产生的两种蒸汽通过管道被引向混合器装置，从该混合器装置起将合金沉积在带上。专利BE 1010720 A3描述了利用气相金属合金连续涂布移动中的基底的方法，在该方法中，在适当的不同元件中进行合金的不同成分的蒸发，并将得到的不同金属蒸汽导向要进行沉积的部位。来自含有金属合金组分的金属浴的蒸汽之一对于存在的其它金属蒸汽起着推进元素的作用。在文献W0-A-02/06558中，在真空下利用一个装有锌而另一个装有镁的两个坩埚进行蒸发，而得到ZnMg涂层。在喷射到带上之前，蒸汽在呈带有孔或隙口的板状的节流装置中进行混合，其允许得到最大的蒸汽流量和声速。但是，在混合以前的蒸汽的高速使得很难通过分子扩散而获得均勻的混合物。在LBaptiste等人的《电磁悬浮在金属带上进行高速物理蒸汽沉积涂层的新技术(Electromagnetic levitation :A new technology for high rate physical vapour deposition of coatings onto metallic strip，Surface &Coatings Technology 202(2007) 1189-1193)))中，提出了基于导体材料在高频电磁场中悬浮技术的方法。通过适当地设计感应线圈，能够得到高的功率密度，并能很容易地使低蒸汽压的金属如铝、镍或铜，甚至于它们的合金蒸发。通过专门设计的蒸汽分配系统将所产生的蒸汽导向基底，这允许得到均勻性良好的涂层和使蒸汽得到很好利用。文献US-A-5，002, 837描述了以完全合金Zn2Mg或ai2Mg/ZnnM&相蒸发沉积Zn/ ZnMg双层涂层的方法。属于本申请人的申请EP-A-2 048 261公开了一种用于在钢带上沉积金属涂层的蒸汽发生器，该发生器包括呈围腔形式的真空室，呈围腔形式本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．在基底（７）上真空沉积金属合金涂层的设备，所述设备配有蒸汽的发生器－混合器，该蒸汽的发生器－混合器包括呈围腔形式的真空室（６），所述真空室配有用于保证其中相对于外部环境呈负压状态的部件并配有允许所述基底（７）进入和排出的部件，同时所述真空室相对于外部环境基本密封，所述围腔包括被称为喷射器（３）的蒸汽沉积头，其被构造成产生具有声速的朝所述基底（７）的表面的方向并垂直于该基底的表面的金属合金蒸汽射流，所述喷射器（３）与分开的混合器装置（１４）密封地相连通，所述混合器装置本身在上游分别连接到至少两个装有不同液态金属Ｍ１和Ｍ２的坩埚（１１、１２），每一个坩埚（１１、１２）通过自有的管道（４、４’）连接至所述混合器（１４）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·西尔伯贝格，
申请(专利权)人：安赛乐米塔尔法国公司，
类型：发明
国别省市：FR
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