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用于在基底上沉积涂层材料的涂层装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于在基底上沉积涂层材料的涂层装置，其中涂层装置具有真空室、布置在真空室之内的坩埚、用于预加工涂层材料的至少一个喷头和布置在真空室之内的喷射管，其中喷射管被设计为将在至少一个喷头中预加工的涂层材料导引至坩埚并且与坩埚连接。

背景技术：

2.上述类型的涂层装置例如从wo 2016/042079a1中已知。在该已知的涂层装置中，连续供应两条线材作为涂层材料，其中涂层材料到达喷头，在该喷头中两条材料线形成阴极和阳极并连接到直流电压源，从而在两条材料线之间形成电弧，以两条材料线的形式存在的所供应的涂层材料由此发生蒸发和/或液化。进一步向喷头供应气流，该气流经由喷射管将发生蒸发或液化的涂层材料带到坩埚中。被输送到坩埚中的涂层材料随后完全在被加热的坩埚之内蒸发，并从坩埚被导引到待涂层的基底，其中基底可以例如是钢带。为了确保无氧，涂层工艺在真空室中在明显低于大气压的压力下进行。
3.在这种已知的涂层装置的运行中，喷头可能发生故障并且必须被更换，其中也可能需要对喷头进行定期维护。为了从涂层装置的真空室中取出喷头，整个涂层装置必须停机、冷却并完全通风，这需要大量时间、非常昂贵并延长了重大停产时长。

技术实现要素：

4.本发明的目的是获得一种以结构简单的方式提供改进的涂层装置的解决方案，通过该解决方案可以减少维护及更换喷头的费用，并且可以将运行中断降至最低。
5.根据本发明，该目的通过具有根据权利要求1的特征的涂层装置来实现。
6.根据本发明的用于在基底上沉积涂层材料的涂层装置具有真空室、一个或多个被设计用于保温并且必要时再蒸发的坩埚(其布置在真空室之内)、至少一个被设计用于预加工涂层材料的喷头以及布置在真空室之内的喷射管。喷射管被设计为将在至少一个喷头中预加工的涂层材料导引至坩埚并且与坩埚连接，其中至少一个喷头具有用于所预加工的涂层材料的排出口并且被设计为在运行位置(在运行位置中，至少一个喷头被布置为向喷射管供给所预加工的涂层材料)和取出位置之间是可移动的。在此，设置有至少一个被设计为可从真空室之外接近的取出室，该取出室被设计为相对真空室可密封，并且在该取出室中最少有至少一个喷头的排出口在喷头的取出位置中被布置为相对真空室气密地分离。坩埚在此被设计用于保温并且在必要时对涂层材料进行再蒸发，其中涂层材料的实际加热在至少一个喷头中进行。在其运行位置中，至少一个喷头相对喷射管蒸汽密封地密封。
7.本发明的有利的和适宜的设计方案以及进一步改进从从属权利要求中得出。
8.本发明提供一种涂层装置，其特征在于结构简单，且通过该涂层装置，可以在相对短的时间内以简单的手段将喷头从涂层装置移除并例如用新的喷头替换。由于至少一个喷头在其取出位置中在取出室内被布置为相对真空室气密地分离，出于维修和维护目的，可
以在涂层装置正在运行期间将该喷头由从真空室之外可接近的取出室内取出，而不中断真空室的真空。
9.对于紧凑的构造，本发明在设计方案中设置，至少一个喷头具有至少一个涂层材料供应部和至少一个气体供应部，其中在至少一个喷头的运行位置中，至少一个涂层材料供应部和至少一个气体供应部被设计为穿过真空馈通部从真空室之外被引导进入真空室。借助真空馈通部，各个供应部因此从真空室之外被引导穿过真空馈通部进入真空室至喷头。
10.根据本发明的一个设计方案，通过至少一个喷头安装在法兰(法兰经由波纹管状的连接元件与真空室的壁部连接)处实现了至少一个喷头的可移动的设计。
11.在此，在本发明的设计方案中，当由波纹管状的连接元件形成至少一个取出室时，需要特别小的结构空间。在波纹管状的连接元件的展开或者说打开状态下，连接元件本身提供了足够的空间，以能够安置出于维护或更换原因要被接近的喷头。
12.为了在涂层装置正在运行期间取出喷头，在设计方案中设置，在取出位置中，至少一个喷头完全布置在波纹管状的连接元件之内。在此，波纹管状的连接元件被设计为是弹性的并且依照手风琴状折叠的软管的类型设计。
13.在本发明的设计方案中通过由腔室壁元件形成至少一个取出室并且借助密封元件抵靠住至少一个可从运行位置到取出位置中移动并可以回移的喷头形成密封，给出了用于在涂层装置正在运行期间取出喷头的另一方案。在此，密封元件可以是例如o形环。
14.根据本发明的一个设计方案，至少一个喷头以其背离排出口的纵向端部安装在法兰处，其中在法兰处形成真空馈通部。
15.在此，真空馈通部可以在本发明的另一设计方案中在法兰处形成。在这种情况下，于是设置一种可设想的变型，即法兰可以经由波纹管状的连接元件与真空室的壁部连接。
16.作为替代的设计方案，还可以设想，真空馈通部被布置或设计为在至少一个喷头之内。
17.进一步地，根据本发明的另一设计方案，可以设想，取出室被布置或设计为位于真空室之内或之外。
18.在本发明的另一设计方案中，在结构上有益的是，至少一个喷头安装在法兰处，其中在取出位置中，至少一个喷头完全在波纹管状的连接元件之内布置。因此喷头经由法兰(该法兰因此经由波纹管状的连接元件可移动地安装在真空室处)在其运行位置和其取出位置之间是可移动的。
19.为了在喷头的维护或更换期间保持在真空室中在涂层装置的运行期间占优势的真空，本发明在另一设计方案中设置，锁止装置在释放位和锁定位之间可移动地布置在真空室之内，其中在锁定位，锁止装置将至少一个布置在其取出位置的喷头相对真空室气密地分离。
20.本发明在另一设计方案中设置，至少一个取出室具有通风阀。一旦锁止装置布置在锁定位中并且因此喷头与真空室气密地分开，可以将取出室(在取出室中布置有待维护或待更换的喷头)例如用惰性气体漫灌，从而随后可以取出被冷却的喷头。
21.将喷射管(蒸发或者说熔融的涂层材料通过该喷射管从喷头被导引至坩埚)在涂层装置的运行中加热到预定温度，以防止涂层材料在喷射管中的冷凝。在此，预定温度可以
是例如高于被供应的涂层材料的冷凝温度的温度。出于这一原因，本发明在另一设计方案中设置，喷射管由耐高温材料(例如石墨)制成，其中，出于材料相容性的原因，可能需要用陶瓷层覆盖与气体或蒸汽接触的石墨的表面，或者替代地使喷射管完全由陶瓷制成。与之相应地，本发明设置，耐高温材料可以是石墨或陶瓷。
22.在另一设计方案中以如下方式给出了根据本发明的涂层装置的特别紧凑的构造方式，即至少一个喷头在其运行位置中至少部分地伸入到喷射管中，并且将至少一个喷头设计为在沿取出位置的方向从运行位置移出时可以在喷射管中同轴地移动并且被气密地引导。
23.为了即使在出于维修或维护目的要移除或更换喷头时也能够将热蒸汽和液体保持在坩埚中，在本发明的另一设计方案中设置，喷射管具有锁止阀，该锁止阀设计为释放位置和锁定位置之间可移动，其中锁止阀在锁定位置中阻断穿过喷射管的通流。由此尤其避免了蒸发物料对真空室的污染。在此，如果锁止阀由耐高温材料制成，则是有利的。
24.在此，根据另一有利的设计方案，在锁止阀的锁定位置中，至少一个喷头可以至少部分地布置在喷射管之内。
25.应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上面提及的和将在下面解释的特征不仅可以在分别给出的组合中使用，也可以在其他组合中使用或单独使用。本发明的范围仅由权利要求限定。
26.本发明的主题的其他细节、特征和优点将从以下结合附图的描述中得出，其中示出了本发明的示例性和优选的实施例。
附图说明
27.图中显示：：
28.图1是涂层装置的示意图，其中喷头布置在运行位置，
29.图2是涂层装置的示意图，其中喷头布置在中间位置，
30.图3是涂层装置的示意图，其中喷头布置在取出位置，
31.图4是另一涂层装置的示意图，其中喷头布置在运行位置。
具体实施方式
32.图1至图3以示意的方式显示出根据本发明的用于在基底上沉积涂层材料的涂层装置1，其中基底可以是由钢制成的带状材料。在此，例如借助于图中未示出的驱动辊，经由涂层材料供给部2和3将线状材料供应给涂层装置1，使得当借助直流电源将经由涂层材料供给部2被供应的材料股设为阴极并且将经由涂层材料供应部3被供应的材料股设为阳极时，在被供应的两个线状材料股之间形成电弧，从而将前端侧的端部蒸发和/或至少熔融。进一步地，借助气体供应部4供应气流，蒸发的和/或熔融的涂层材料通过该气流穿过喷射管5被引入坩埚6中，坩埚可以例如通过感应加热受热并且为了避免热损失可以是隔热的。将待涂层的基底以适当的进给速度以相对坩埚6的开口的一小段距离移动，使得蒸发的涂层材料撞击基底的待涂层的表面。
33.用于预加工涂层材料并将其转送到喷射管5的单元被实施为喷头7，其具有气体供应部4和涂层材料供应部2和3。进一步地，被设计用于预加工涂层材料的喷头7可以具有加
热部、冷却部以及将所预加工的涂层材料导引到喷射管5中的喷嘴、阴极和阳极或者说直流电源。喷头7应具有用于形成电弧和气流所需的元件，其中用于供应线状或带状涂层材料的元件也可以是喷头7的组成部分。至少喷头7的面向喷射管5的部分布置在真空室8之内，该喷头具有排出口17，在喷头7中预加工的涂层材料从该排出口排出，其中坩埚6以及喷射管5也布置在真空室8之内，该喷射管被设计为将在喷头7中预加工的涂层材料导引至坩埚6并且该喷射管与坩埚6连接。为了防止所预加工的涂层材料在喷射管5中冷凝，将喷射管5被加热到预定温度，其中预定温度可以是例如高于被供应的涂层材料的冷凝温度的温度。因此，喷射管5可以由耐高温材料制成，优选由石墨制成。出于材料相容性的原因，可能需要用陶瓷层覆盖与气体或熔液接触的石墨的表面，或者说完全由陶瓷制成。
34.涂层材料供给部2和3以及气体供给部5借助真空馈通部18从真空室8之外的大气被引导到真空或者说真空室8的内部。与之相应地，涂层材料供应部2和3以及气体供给部5被设计为经由真空馈通部18从真空室8之外被引入到真空室8中。如图1至图3示意性所示，真空馈通部18被设计在法兰9上。该法兰9布置在真空室8之外并经由波纹管状的连接元件10与真空室8的壁部11连接。在此，喷头7安装在法兰9处，其中法兰9再次经由根据波纹管的形状设计的连接元件10与真空室8连接。根据波纹管的形状设计的连接元件10安装在真空室8的通道口处，使得安装在法兰9处的喷头7可以在真空室8之内自由移动。在图1中，喷头7布置在运行位置，在该运行位置中，喷头7以向喷射管5供给预加工的涂层材料的形式布置。在运行位置中，喷头7的根据喷嘴的形状设计的排出口17，即喷头7的面向喷射管5的部分，伸入到喷射管5中，其中喷头7的排出口17或者说喷头7本身可以在喷射管5中同轴地移动。在此，喷头7在喷射管5之内气密地被引导并且在涂层装置1正在运行中尽可能以被推入喷射管5中的方式布置。因此，当喷头7布置在运行位置中时，喷射管5将喷头7气密地与坩埚6连接。
35.如果出于维修或维护的原因要将喷头7取出，则首先通过经由气体供应部4将气体供应切断并且不再经由涂层材料供应部2和3给喷头7供给涂层材料来将喷头7关掉，其中还必须关掉电源。然后，将锁止阀14从图1所示的释放位置移动到图2所示的锁定位置，用以在喷头7完全从喷射管5中被拔出之前相对于真空室8密封喷射管5。随后，将喷头7从喷射管5中拔出以进行更换，如图2所示。因此，为取出喷头7，将喷头7一直在其抵靠喷射管5形成蒸汽密封的的运行位置中布置，直到锁止阀14布置在其锁定位置中。在图2中，喷头7处于中间位置，在中间位置中，喷头7以位于喷射管5之外的方式布置。在喷头7的这种移动中，将波纹管状的连接元件10拉开，其中喷头7以部分地位于连接元件10之内的方式布置(见图2)。喷射管5配备有锁止阀14，该锁止阀14可以从真空室8之外关闭。同样由耐高温材料制成的该锁止阀14用于将热蒸汽和液体保持在坩埚6中，从而避免蒸发物料污染真空室8。因此，当喷头7布置在其运行位置或其中间位置或取出位置中时，在其关闭位置或者说锁定位置(例如参见图2)中布置的锁止阀14阻断穿过喷射管5的通流，其中在喷头7完全移出喷射管5之前，锁止阀14必须布置在其锁定位置中。
36.当关闭锁止阀14以使喷头7在空间上与坩埚6的热蒸汽和液体分开时，法兰9和布置在其处的喷头7朝向远离坩埚6指向的方向移动，由此通过将波纹管状的连接元件10继续向外移动而进一步拉回喷头7，如图3所示。在图3中，喷头7布置在其取出位置中，在取出位置中，喷头7完全布置在波纹管状的连接元件10之内。在喷头7的取出位置中，波纹管状的连
接元件10形成取出室12，在该取出室中布置有喷头7的排出口17。取出室12在此设计为可从真空室8之外接近。在图1至图3所示的实施方式中，取出室12设计在真空室8之外。在替代的设计方案中也可以想到，取出室12设计并布置在真空室8之内。取出室12设计为相对于真空室8是能够密封的，其中在取出室12中，喷头7在其取出位置中布置为相对于真空室8气密地分离。为了这一目的，当喷头7布置在取出位置时，将例如位于真空室8的壁部11处的锁止装置15关闭，其中锁止装置15在此布置在锁定位置(见图3)，而图1和2中的锁止装置15布置在释放位置。锁止装置15用于保持在真空室8中占优势的真空，并且被制造得可以承受高压差。一旦关闭锁止装置15并且喷头7和真空室8彼此气密地分开，喷头7所处的波纹管状的连接元件10可以借助通风阀16(优选地用惰性气体)被漫灌。如图1至图3所示，通风阀16布置在取出室12处。在漫灌取出室12并冷却喷头7之后，则可以将法兰9从波纹管状的连接元件10上拆卸或将波纹管状的连接元件10从真空室4上拆卸，使得随后可以取出被冷却的喷头7。
37.优选地，涂层装置1配备有至少两个喷头7，使得始终有一个喷头7运行，而另一个喷头7可以被更换。为了即使在喷头7坏掉的情况下也能维持运行，理想条件下真空室8配备有三个喷头7，从而即使在维护的情况下，仍有喷头7在运行。
38.然后以相反的顺序安装已维护或维修的喷头7或新的喷头7，其中在将喷头7法兰连接到波纹管状的连接元件10之后，首先排空连接元件10。随后，喷头7被加热，打开锁止装置15以及之后打开锁止阀14，使得喷头7从取出室12进入真空室8并且然后可以被推入喷射管5中。在锁止阀14被打开之前，喷头7必须至少部分地已经布置在喷射管5之内，在喷射管中，喷头7可同轴移动并且气密地被引导。
39.图4显示了根据本发明的涂层装置1的替代的实施方式，其中对于相同的部件使用在图1至图3所示的实施方式中相同的附图标记，并且在功能和作用模式方面的上述描述也适用于图4的替代的实施方式的部件，从而参考这些部件的上述描述即可。在图4中，喷头7布置在其运行位置中，在运行位置中，喷头7至少部分地以气密地位于喷射管5之内的方式布置。图4所示的涂层装置1的实施方式不具有在法兰处形成的真空馈通部。相反，在图4所示的实施方式中，在喷头7中布置并设计有真空馈通部19。在此，图4所示的实施方式也不具有在该处安装有喷头7的法兰。相反，在图4所示的实施方式中可以设置，腔室壁元件20形成取出室12。腔室壁元件20在此在真空室8的通道口处的壁部11处延伸到真空室8之外。腔室壁元件20借助密封元件22抵靠喷头7的外壁21形成密封。借助该设计方案，喷头7在其运行位置或其取出位置中被设计为是可移动的，其中密封元件22将腔室壁元件20和喷头7的外壁21彼此密封。密封元件22在此可以例如被实施为o形环。在图4所示的实施方式中，在喷头7的取出位置中，排出口17布置在取出室12之内，其中当腔室壁元件20在真空室8之内延伸时，取出室12也可以在真空室8之内形成。为了取出喷头7，首先关闭锁止阀14，然后将喷头7移动到其取出位置中，在该取出位置中，排出口17以位于取出室12之内的方式布置。然后，将锁止装置15移动到其锁定位置中，使得取出室12相对真空室8气密地分离，以随后经由通风阀16将取出室12漫灌，如已经针对图1至图3的实施方式所描述的那样。
40.从图1至图4的描述得出，可以想到其他的实施方式。例如，在图1至图3所示的实施方式中，真空馈通部可以被设计在喷头7之内而非在法兰9处，如图4所示。还可以想到，在图4所示的实施方式中，在喷头7的背离排出口17的纵向端部处安装有法兰，然后其中在法兰
处布置有真空馈通部，而非在喷头7之内布置有真空馈通部。
41.总之，上面已经描述了本发明的用于在基底上沉积涂层材料的涂层装置1，其中涂层装置1具有真空室8、坩埚6(其布置在真空室8之内)、用于预加工涂层材料的喷头7和布置在真空室8之内的喷射管5，其中也可以设置用于坩埚6的多于一个的喷头7。喷射管5被设计为将在至少一个喷头7中预加工的涂层材料导引至坩埚6并与坩埚6连接，其中至少一个喷头7被设计为在运行位置和取出位置之间是可移动的，在运行位置中，喷头7以向喷射管5供给预加工的涂层材料的方式布置。在此，涂层装置1还具有被设计为可从真空室8之外接近的取出室12，该取出室12被设计为相对于真空室8是可密封的，并且在该取出室中至少一个喷头7在其取出位置布置为相对于真空室8气密地分离。
42.所描述的本发明当然不限于所描述和所示出的实施方式。显然，可以对图中所示的实施方式根据预期的应用进行许多对技术人员来说显而易见的修改，而不会因此脱离本发明的范围。例如，也可以在真空室8中布置多个坩埚6，以实现例如双面涂层，其中在坩埚6处还可以安装多个喷射管5，在多个喷射管5中在涂层装置1的运行中分别布置有自身的喷头7。还可以想到，涂层装置1具有多于一个的真空室8，其中在每个单个的真空室8中，又可以布置一个或多个坩埚6，其中每个坩埚配备有至少一个喷射管5，然后在运行中在喷射管中布置有喷头7。本发明包括说明书中包含的和/或附图中所示的所有内容，包括对于本领域技术人员来说显而易见偏离具体的实施例的内容。
43.附图标记列表
44.1 涂层装置
45.2 涂层材料供应部
46.3涂层材料供应部(阳极)
47.4 气体供应部
48.5 喷射管
49.6 坩埚
50.7 喷头
51.8 真空室
52.9 法兰
53.10 波纹管状的连接元件
54.11 壁部
55.12 取出室
56.14 锁止阀
57.15 锁止装置
58.16 通风阀
59.17 排气口
60.18 真空馈通部
61.19 真空馈通部
62.20 腔室壁元件
63.21 外壁
64.22 密封元件。

技术特征：

1.用于在基底上沉积涂层材料的涂层装置(1)，具有真空室(8)、布置在所述真空室(8)之内的坩埚(6)、用于预加工所述涂层材料的至少一个喷头(7)和布置在所述真空室(8)之内的喷射管(5)，其中所述喷射管(5)被设计为将在所述至少一个喷头(7)中预加工的涂层材料导引至所述坩埚(6)并且与所述坩埚(6)连接，其中所述至少一个喷头(7)具有用于所预加工的所述涂层材料的排出口(17)并且被设计为在运行位置和取出位置之间是能移动的，在所述运行位置中，所述至少一个喷头(7)以向所述喷射管(5)供给所预加工的所述涂层材料的方式布置，并且其中设置有至少一个被设计为从所述真空室(8)之外能接近的取出室(12)，该取出室被设计为相对于所述真空室(8)是能密封的，并且在该取出室中最少有所述至少一个喷头(7)的所述排出口(17)在所述喷头(7)的所述取出位置中布置为相对于所述真空室(8)气密地分离。2.根据权利要求1所述的涂层装置(1)，其中所述至少一个喷头(7)具有至少一个涂层材料供应部(2、3)和至少一个气体供应部(4)，其中在所述至少一个喷头(7)的运行位置中，所述至少一个涂层材料供应部(2、3)和所述至少一个气体供应部(4)被设计为穿过真空馈通部(18、19)从所述真空室(8)之外被引导进入所述真空室(8)。3.根据权利要求2所述的涂层装置(1)，其中所述至少一个喷头(7)安装在法兰(9)处，所述法兰经由波纹管状的连接元件(10)与所述真空室(8)的壁部(11)连接。4.根据权利要求3所述的涂层装置(1)，其中所述波纹管状的连接元件(10)形成至少一个取出室(12)。5.根据权利要求3或4所述的涂层装置(1)，其中在所述取出位置中，所述至少一个喷头(7)完全布置在所述波纹管状的连接元件(10)之内。6.根据权利要求2所述的涂层装置(1)，其中腔室壁元件(20)形成所述至少一个取出室(12)并借助密封元件(22)抵靠住能从所述运行位置到所述取出位置移动并且能回移的所述至少一个喷头(7)形成密封。7.根据权利要求6所述的涂层装置(1)，其中所述至少一个喷头(7)以其背离所述排出口(17)的纵向端部安装在法兰处，并且其中所述真空馈通部在所述法兰(9)处形成。8.根据权利要求3至5中任一项所述的涂层装置(1)，其中所述真空馈通部(18)在所述法兰(9)处形成。9.根据权利要求2至6中任一项所述的涂层装置(1)，其中所述真空馈通部(19)被设计并布置在所述至少一个喷头(7)之内。10.根据前述权利要求中任一项所述的涂层装置(1)，其中锁止装置(15)布置为在释放位和锁定位之间在所述真空室(8)之内是能移动的，其中在所述锁定位中，所述锁止装置(15)将在其取出位置中布置的所述至少一个喷头(7)相对于所述真空室(8)气密地分离。11.根据前述权利要求中任一项所述的涂层装置(1)，其中所述至少一个取出室(12)具有通风阀(16)。12.根据前述权利要求中任一项所述的涂层装置(1)，其中所述至少一个喷头(7)在其运行位置中至少部分地伸入到所述喷射管(5)中，并且所述至少一个喷头(7)在沿所述取出位置的方向从所述运行位置移出时在所述喷射管(5)中能同轴地移动并且是气密地被引导。13.根据前述权利要求中任一项所述的涂层装置(1)，其中所述喷射管(5)具有锁止阀
(14)，所述锁止阀被设计为在释放位置和锁定位置之间是能移动的，其中所述锁止阀(14)在所述锁定位置中阻断穿过所述喷射管(5)的通流。14.根据权利要求13所述的涂层装置(1)，其中在所述锁止阀(14)的锁定位置中，所述至少一个喷头(7)至少部分地布置在所述喷射管(5)之内。

技术总结

本发明涉及一种涂层装置(1)，其具有真空室(8)、坩埚(6)、用于预加工涂层材料的至少一个喷头(7)和喷射管(5)，其中喷射管(5)设计为将预加工的涂层材料导引至坩埚(6)并且与坩埚(6)连接，其中至少一个喷头(7)在运行位置和取出位置之间是可移动的，在运行位置中，喷头(7)向喷射管(5)供给预加工的涂层材料，并且其中设置有至少一个设计为从真空室(8)之外可接近的取出室(12)，该取出室相对于真空室(8)是可密封的，并且在该取出室中至少一个喷头(7)在其取出位置中布置为相对于真空室(8)气密地分离。离。离。