PVD镀覆工艺中的镀层控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种镀层控制装置，该镀层控制装置应用于利用金属蒸汽对钢板进行物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)以形成镀层的PVD镀覆工艺。镀层控制装置包括：坩埚，放入有熔融材料；电磁感应线圈，设置在坩埚的外围，加热放入坩埚中的熔融材料并形成熔汤，以从熔汤产生金属蒸汽；电源单元，向电磁感应线圈供应电流；以及控制单元，测量电磁感应线圈的阻抗，并根据以恒定的供应速度放入坩埚中的熔融材料控制供应到所述电磁感应线圈的电流，以使电磁感应线圈的阻抗恒定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】PVD镀覆工艺中的镀层控制装置及方法
本专利技术涉及一种物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)工艺的镀层控制装置及方法，更具体地，涉及一种在利用PVD对钢板进行镀覆的PVD镀覆工艺中控制熔汤的蒸发量以控制镀层的厚度的装置及方法。
技术介绍
在利用金属蒸汽对在真空中移动的基板进行镀覆的PVD电镀工艺中，通过直接加热坩埚以熔融或加热镀覆介质而产生大量的金属蒸汽(例如，参照欧洲公开专利公报第1785010号)，或者以非接触方式通过电磁感应加热导电介质以产生金属蒸汽来实现(例如，参照韩国公开专利公报第2007-0067097号)。这些文献提出了通过在真空中产生镀覆蒸汽来对基板进行镀覆的PVD的基本概念，但没有提出控制镀覆量的实施技术。即，为了制造镀覆产品，需要开发独特的PVD镀覆量控制技术。另一方面，在现有技术中，在利用金属蒸汽对移动的钢板(strip)表面进行镀覆时，主要采用热浸镀覆和电镀。在现有技术中，为了控制镀覆量，采用了控制气刀(airknife)的间距和压力(在热浸镀覆的情况下)或控制电流×时间(在电镀的情况下)的方法。上述技术通过直接控制镀覆量的方法生产镀覆产品。本专利技术人开发了一种将上述PVD镀覆工艺应用于移动钢板的镀覆的PVD镀覆装置，并且为了使PVD镀覆装置商业化，能够控制镀覆量的技术是绝对必要的。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术用于解决上述现有技术中的问题，并且本专利技术要解决的技术问题之一为提供一种通过控制PVD镀覆工艺中产生的金属蒸汽的量来控制钢板的镀层的装置及方法。(二)技术方案本专利技术的一个方面提供一种镀层控制装置，该镀层控制装置应用于利用金属蒸汽对钢板进行物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)以形成镀层的PVD镀覆工艺。镀层控制装置包括：坩埚，放入有熔融材料；电磁感应线圈，设置在坩埚的外围，加热放入坩埚中的熔融材料并形成熔汤，以从熔汤产生金属蒸汽；电源单元，向电磁感应线圈供应电流；以及控制单元，测量电磁感应线圈的阻抗，并根据以恒定的供应速度放入坩埚中的熔融材料控制供应到所述电磁感应线圈的电流，以使阻抗恒定。在一个实施例中，控制单元可以测量电磁感应线圈的谐振频率以获得电磁感应线圈的阻抗。在一个实施例中，控制单元可以控制供应到电磁感应线圈的电流，以使电磁感应线圈的发热量恒定。在一个实施例中，发热量可以对应于电磁感应线圈的电量，控制单元可以控制供应到电磁感应线圈的电流，以使电磁感应线圈的电量恒定。本专利技术的另一方面提供一种镀层控制方法，该镀层控制方法应用于利用金属蒸汽对钢板进行物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)以形成镀层的PVD镀覆工艺。镀层控制方法包括以下步骤：将熔融材料放入坩埚中；利用设置在坩埚外围的电磁感应线圈加热坩埚中的熔融材料并形成熔汤，以产生金属蒸汽；测量电磁感应线圈的阻抗；以及根据以恒定的供应速度放入坩埚中的熔融材料控制供应到电磁感应线圈的电流，以使电磁感应线圈的阻抗保持恒定。在一个实施例中，在测量电磁感应线圈的阻抗的步骤中，可以测量电磁感应线圈的谐振频率以获得电磁感应线圈的阻抗。在一个实施例中，控制供应到电磁感应线圈的电流的步骤可以包括以下步骤：控制供应到电磁感应线圈的电流以使电磁感应线圈的发热量恒定。在一个实施例中，发热量可以对应于电磁感应线圈的电量，在控制供应到电磁感应线圈的电流的步骤中，可以控制供应到电磁感应线圈的电流以使电磁感应线圈的电量恒定。另外，以上的本专利技术的概要并没有列出本专利技术的所有特征。另外，这些特征组的组合也可以包括在本专利技术中。(三)有益效果根据本专利技术的实施例，可以通过控制PVD镀覆工艺中产生的金属蒸汽的量恒定来均匀地控制形成在钢板上的镀层。附图说明图1示出根据本专利技术的一个实施例的在PVD工艺中的镀层控制装置的示意图。图2示出根据本专利技术的一个实施例的在PVD工艺中的镀层控制方法的示意性流程图。具体实施方式下面，参照附图描述根据本专利技术的实施例的在PVD镀覆工艺中的镀层控制装置及方法。图1是根据本专利技术的实施例的在PVD工艺中的镀层控制装置100的框图。如图1所示，根据本专利技术的一个实施例的镀层控制装置100应用于利用金属蒸汽对钢板进行物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)以形成镀层的PVD镀覆工艺。镀层控制装置100包括：坩埚110，放入有熔融材料A；电磁感应线圈120，设置在坩埚110的外围，加热放入坩埚110中的熔融材料A并形成熔汤B，以从熔汤B产生金属蒸汽C；电源单元130，向电磁感应线圈120供应电流；以及控制单元140，控制供应到电磁感应线圈120的电流。在PVD镀覆工艺中，将预定成分的镀覆介质(即，熔融材料A)放入外围设置有电磁感应线圈120的坩埚110中，并向电磁感应线圈120供应电流，以在坩埚110中形成熔汤B，由此产生金属蒸汽C，并将金属蒸汽C沉积在钢板上以形成镀层。因此，可以通过控制金属蒸汽C的量来控制镀层。在本专利技术中，为了控制金属蒸汽C的量，提出了将与需要的金属蒸汽C的量相等的量的熔融材料A放入坩埚110中并且通过保持熔汤B的量即熔汤B的体积恒定来控制镀层的方法。为此，控制单元140可以测量电磁感应线圈120的阻抗并控制供应到电磁感应线圈120的电流以使阻抗保持恒定。例如，控制单元140可以控制供应到电磁感应线圈120的电流的参数，例如包括电流的大小。电磁感应线圈120的阻抗根据坩埚110中的熔汤B的体积变化而变化，因此，当根据以恒定的供应速度放入坩埚110的熔融材料A控制供应到电磁感应线圈120的电流，例如电流的大小等，以使电磁感应线圈120的阻抗恒定时，可以控制熔汤B的体积恒定。熔汤B的量和电磁感应线圈120的阻抗的模拟结果如下表1所示。[表1]熔汤量(kg)11.522.533.5阻抗4.74.354.184.124.064因此，可以看出，随着熔汤B的体积增加，电磁感应线圈120的阻抗减小。同时，控制单元140可以测量电磁感应线圈120的谐振频率以获得电磁感应线圈120的阻抗。谐振频率和阻抗之间的关系如下。[数学式1]其中，f是电磁感应线圈120的谐振频率，L是电磁感应线圈120的阻抗，C是PVD镀覆装置中的电容，是固定值。因此，可以通过测量谐振频率并控制供应到电磁感应线圈120的电源以使谐振频率恒定来控制镀层。另一方面，供应到坩埚的熔融材料A的供应速度和金属蒸汽C的产生速度必须彼此一致。即，每单位时间供应的熔融材料A的量和每单位时间产生的金属蒸汽C的量必须彼此一致。为此，除了根据以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镀层控制装置，所述镀层控制装置应用于利用金属蒸汽对钢板进行物理气相沉积即PVD以形成镀层的PVD镀覆工艺，所述镀层控制装置包括：/n坩埚，放入有熔融材料；/n电磁感应线圈，设置在所述坩埚的外围，加热放入所述坩埚中的熔融材料并形成熔汤，以从所述熔汤产生金属蒸汽；/n电源单元，向所述电磁感应线圈供应电流；以及/n控制单元，测量所述电磁感应线圈的阻抗，并根据以恒定的供应速度放入所述坩埚中的所述熔融材料控制供应到所述电磁感应线圈的电流，以使所述阻抗恒定。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181219 KR 10-2018-01654501.一种镀层控制装置，所述镀层控制装置应用于利用金属蒸汽对钢板进行物理气相沉积即PVD以形成镀层的PVD镀覆工艺，所述镀层控制装置包括：
坩埚，放入有熔融材料；
电磁感应线圈，设置在所述坩埚的外围，加热放入所述坩埚中的熔融材料并形成熔汤，以从所述熔汤产生金属蒸汽；
电源单元，向所述电磁感应线圈供应电流；以及
控制单元，测量所述电磁感应线圈的阻抗，并根据以恒定的供应速度放入所述坩埚中的所述熔融材料控制供应到所述电磁感应线圈的电流，以使所述阻抗恒定。


2.根据权利要求1所述的镀层控制装置，其中，
所述控制单元测量所述电磁感应线圈的谐振频率以获得所述电磁感应线圈的阻抗。


3.根据权利要求1所述的镀层控制装置，其中，
所述控制单元控制供应到所述电磁感应线圈的电流，以使所述电磁感应线圈的发热量恒定。


4.根据权利要求3所述的镀层控制装置，其中，
所述发热量对应于所述电磁感应线圈的电量，所述控制单元控制供应到电磁感应线圈的电流，以使所述电磁感应线圈的电量恒定。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑勇华，南庆勋，金兑烨，郑宇城，高景弼，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR