(57)【要約】この発明は、基体（１）上に金属被膜を蒸着するための方法および装置に関し、それは、表面に金属の蒸着物ができるのを避けるように加熱した閉込め室（７）の内部での冷プラズマ蒸着に本質があり、上記室（７）は被覆すべき基体（７）が上記室に出入りする入口開口（２１）および出口開口（２２）を有し、電極を形成する、金属蒸気源が上記室内に設けてあってその中にプラズマ（６）ができるようにし、この基体（１）または別の導電性要素が対向電極を形成する。この発明は、基体（１）上に金属被膜を作るべき金属を溶融状態で、この閉込め室（７）に通ずる保持タンク（８）の中へ注入すること、および上記タンク（８）の中の溶融金属を、この金属被膜を作っている間実質的に一定の液位に維持することに本質があることを特徴とする。
2004507617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体（１）上に金属被膜を蒸着する方法であって、該蒸着が、表面に金属の蒸着物ができるのを防ぐために加熱した閉込め容器（７）の内部で冷プラズマによって適用され、この容器（７）は、被覆すべき基体（１）が後者を出入りする入口開口（２１）および出口開口（２２）を有し、電極を構成する金属蒸気源が前記容器（７）内に設けてあってその中にプラズマ（６）ができるようにし、前記基体（１）がまたは別の導電性要素が対向電極を形成する方法に於いて、前記基体（１）上に金属の被膜を作るために必要な金属を、前記閉込め容器（７）に通ずる保持タンク（８）の中に液体状態で注入し、そして、前記保持タンク（８）を計量することによってタンク（８）の中の液体金属をこの金属被膜の形成プロセス中実質的に一定の液位に保ち、前記液体金属を保持タンク（８）と機械的に独立である管によってこのタンクの中に注入することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載された方法に於いて、保持タンク（８）の中の液体金属をプラズマによって、特に、このタンク（８）付近に、かつ好ましくは少なくとも部分的にその周りに、マグネトロン放電を発生することによって、実質的に均一に加熱することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２のどちらか１項に記載された方法に於いて、保持タンク（８）の中の金属の液位を、望ましくは本質的に連続的な根拠によって、測定し、そして、前記タンク（８）にそこで実測した液位に依って液体金属を補給することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された方法に於いて、この液体金属の液位を決めるために保持タンク（８）を計量し、前記タンク（８）に実測した重量に依って液体金属を補給することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載された方法に於いて、保持タンク（８）を前記容器（７）の外部にある液体金属の溜め（４）から、前記容器（７）の内部と前記溜め（４）の中にあるガスとの間に拡がる圧力差を調整することによって、補給することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかの１項に記載された方法に於いて、保持タンク（８）を液体金属の溜め（４）から補給し、該溜めの中の金属の液位が、前記保持タンク（８）の中の金属の液位に依って溜め（４）の高さを調整することによって、保持タンク（８）の中の金属の液位より低いことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかの１項に記載された方法に於いて、前記金属蒸気源に隣接する閉込め容器（７）の少なくとも一部を浮遊電位に維持することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかの１項に記載された方法に於いて、もし被覆すべき基体（１）が導電性でないならば、別の電極（２０）を使い、それを閉込め容器（７）の中に設置し且つそれが金属蒸気によって汚染されるのを防ぐために十分に高い温度に加熱することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれかの１項に記載された方法に於いて、もし被覆すべき基体（１）が導電性であるならば、それを前記金属蒸気源に関して正電位に維持し、それでそれが陽極として作用し、一方この蒸気源が陰極として作用することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかの１項に記載された方法に於いて、交番電位を前記電極および前記対向電極に加えることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかの１項に記載された方法に於いて、もし基体（１）がストリップの形をしていて、その片面だけを金属層で被覆すべきなら、基体（１）の被覆すべきでない面を前記閉込め容器（７）の内壁から少なくとも１ｃｍの距離で変位させることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかの１項に記載された方法に於いて、前記閉込め容器（７）の壁をジュール効果によって加熱することを特徴とする方法。
【請求項１３】
基体（１）上に金属層を蒸着するための装置であって、（ａ）前記金属層で被覆すべき基体（７）が出入りできる入口開口（２１）および出口開口（２２）を備える閉込め容器（７）、（ｂ）該容器（７）の壁を加熱するための手段、（ｃ）該容器（７）に通じ且つ電極を構成する少なくとも一つの液体金属用保持タンク（８）、（ｄ）前記基体（１）がまたは別の導電性要素（２０）が形成する対向電極、並びに（ｅ）この容器（７）内で少なくとも液体金属の上にプラズマを発生するための手段を含む装置に於いて、液体金属を実質的に一定の液位に維持するための手段を備え、これらの手段がこの保持タンク（８）の中の液体金属の液位を計量によって制御できるようにする調整装置を含むことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載された装置に於いて、前記容器（７）と保持タンク（８）との間に自由空間を残すことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載された装置に於いて、前記自由空間を幅０．５と５ｍｍの間、好ましくは２ないし３ｍｍのオーダのスリットによって形成することを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１３ないし請求項１５のいずれかの１項に記載された装置に於いて、保持タンク（８）がこの保持タンク（８）に入っている液体金属の量を測定できるようにする手段と協同することを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１３ないし請求項１６のいずれかの１項に記載された装置に於いて、保持タンク（８）に通じ、液体金属が入っていてその液位が保持タンク（８）の中の液体金属の液位より低い溜め（４）を有し、前記保持タンク（８）に前記溜め（４）から実質的に一定に液体金属を補給するための手段を備えることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載された装置に於いて保持タンク（８）の中の液体金属の液位を実質的に一定に維持するために、、溜め（４）の中の液体金属の液位のおよび／または後者自体の高さを、保持タンク（８）の中の液体金属の液位に依って変えられるようにするための調整手段を備えることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８のいずれかの１項に記載された装置に於いて、前記溜め（４）がオーブンに入っていることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１３ないし請求項１９のいずれかの１項に記載された装置に於いて、保持タンク（８）の中へ開く液体金属用供給管（５）を有し、この管（５）が前記保持タンク（８）から機械的に独立していることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載された装置に於いて、前記液体金属用供給管（５）が保持タンク（８）の壁を、好ましくはこのタンク（８）の底壁を貫通し、前記壁と管（５）との間に、この金属の表面張力のためにこの金属は貫流できないが、この保持タンク（８）と管（５）を互いに対して自由に動けるようにするような寸法の隙間を備えることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１３ないし請求項２１のいずれかの１項に記載された装置に於いて、前記プラズマ用の磁気閉込め手段を有することを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載された装置に於いて、前記閉込め手段が、被覆すべき基体（１）の表面と保持タンク（８）との間に拡がる誘導磁界（１８）ができるように閉込め容器（７）に対して配置したソレノイド（１６）を含むことを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２２に記載された装置に於いて、前記閉込め手段が、この容器（７）を貫通する保持タンク（８）の周り全体に誘導磁界（１８）ができるように閉込め容器（７）を囲むソレノイド（１６）を含むことを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項１３ないし請求項２４のいずれかの１項に記載された装置に於いて、この閉込め容器（７）の壁をジュール効果によって、これらの壁にこの金属が凝結するのを防ぐに十分高い温度に加熱する手段を設けることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項１３ないし請求項２５のいずれかの１項に記載された装置に於いて、閉込め容器（７）の入口開口（２１）および出口開口（２２）を加熱管で作り、その断面がこの基体（１）の断面形状と実質的に整合し且つその寸法が被覆すべき基体（１）の寸法よりわずかに大きく、これらの管のこの基体（１）が変位する方向の寸法は、この基体（１）の外面とこれらの開口（２１、２２）の内面との間で測定した自由空間の寸法の少なくとも２倍であることを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項１３ないし請求項２６のいずれかの１項に記載された装置に於いて、互いから電気的に絶縁した二つの別々の保持タンク（８）を有し、これらのタンク（８）に互いに関して交互に正および負の電位を加えるための手段を備えることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項１３ないし請求項２７のいずれかの１項に記載された装置に於いて、基体（１）の全ての外面を被覆できるように、この基体（１）が閉込め容器（７）の中に作った金属蒸気を通過できるようにする手段を備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、基体上に金属層を蒸着する方法に関し、その蒸着は、表面に金属蒸着物ができるのを防ぐために加熱した閉込め容器内部で冷プラズマによって行い、この容器は、被覆すべき基体を出し入れする入口開口および出口開口を有し、電極を構成する金属蒸気源がこの容器に設けてあって、その中にプラズマができるようにする。
【０００２】
このプロセスは、特に基体を連続的且つ高速で金属によって被覆されるようにし、その基体には、例えば金属ストリップ、線および棒（熱間圧延鋼、冷間圧延鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、等…）、並びにポリマー材料若しくは紙のシートまたはその代りに織物繊維、ガラスファイバ、特に光ファイバ、およびカーボンファイバのような非金属基体がある。
【０００３】
明細書ＵＳ　３　７９９　８６２およびＥＰ　０　７８０　４８６Ａ１は、るつぼに入った溶融金属または溶融合金の表面を金属蒸気の中に作ったプラズマの中に発生したイオンおよび活性粒子での衝撃による蒸着中に非常な高速を達成可能にするプロセスを記載する。両方の場合、溶融合金の表面が蒸着システムの陰極を構成する。以上の二つの場合の第１のものでは、金属蒸気のイオン化がこの金属の表面近くに配置したフィラメントによる電子の熱イオン放出によって活性化する。第２の場合には、電子をマグネトロン型の構成で陰極に磁気的に閉込め、それが金属蒸気を高度にイオン化できるようにする。しかし、この連続蒸着装置を、著しい物質の損失なしに、可変幅の基体を被覆しまたは線およびファイバのような長く細い製品を被覆できるようにするプロセスと両立させるための対策がしてない。
【０００４】
異なる幅のストリップ形の基体に適合させるための一つの解決策が既に明細書ＷＯ９８／２６１０８で提案されている。この解決策は、プラズマ源である金属表面を変位するが、横損失を制限するためにそれを被覆すべき基体の表面近くに保つことに本質があり、それでこの金属表面が被覆すべき基体表面の幅を正確に覆う。この幅適合は、特に被覆すべき表面が横変位を受ける場合に、正確且つ複雑な制御を要する。更に、そのような方法は、横寸法が、金属蒸気源を構成する金属表面の最小寸法より常に遥かに小さい線およびファイバを被覆するとき、材料の損失を減らす手段として全く不適当になる。この構成は、非常に高い蒸着速度が必要なとき、致命的になるかも知れない横損失を完全に防ぐこともしない。鋼のシートを亜鉛で被覆し、錫めっきを付けるときがそのような場合である。
【０００５】
この問題の一つの解決策は、ＥＰ　０　９０８　９２４に記載してあるように、高温閉込め容器の内部で冷プラズマ蒸着を使い、次にその容器が真空室に入っていることである。しかし、この明細書に記載してある解決策は、もしそれを比較的長期間に亘って基体に高蒸着速度で連続的に被膜を付けるために使わねばならないなら、多くの欠点を有する。実際、この閉込め容器を加熱するために、後者をイオン衝撃によるか電子衝撃によって、正か負に完全に電気的に分極する。この容器の壁の腐食により基体を汚染する危険は別として、この構成は、分極した閉込め容器と陰極、金属蒸気源、および／または基体との間にアークを発生しやすい。
【０００６】
（発明の概要）
本発明の主な目的の一つは、これらの種々の欠点および問題に対する実用的解決策を提案することである。
【０００７】
このため、少なくとも閉込め容器の金属蒸気源に近い部分を浮遊電位に維持する。
【０００８】
この問題のもう一つの側面は、蒸着システムに液体金属の連続補給をもたらし、且つこの補給を調整することに関連する。非常な高蒸着速度では、高ライン速度に必要な液体金属の消費が非常に高くなることがある。定常運転中に適切な蒸着条件を得るためには、被覆すべき基体と溶融金属の表面との間を一定に保つことが特に重要である。従って、消費を補償するためにタンクの中に金属液の連続補給をもたらすことが必要である。この補給を自動的に作動しなければならないので、この液位を正確に制御でき且つこの閉込め容器の内部に存在する金属蒸気による汚染を受けにくいシステムを設けることも必要である。
【０００９】
この発明によれば、基体上に金属層を形成するために必要な金属を閉込め容器に通じる保持タンクに液体状態で注入し、この金属層を形成する間、このタンクの中の液体金属をほぼ一定の液位に維持する。
【００１０】
この発明の一つの特別な実施例では、保持タンクの中の液体金属をプラズマによって、特にこのタンクに極めて接近しておよび好ましくは少なくとも部分的にその周りにマグネトロン放電を発生することによって、本質的に均一に加熱する。この保持タンクに入っている液体金属は、連続的か不連続的にこの蒸着装置の陰極として作用する。陽極は、被覆すべき基体でもよく、その場合この陽極の電位は、通常この施設のアースの電位である。この陽極は、閉込め容器に設置した別の電極でもよい。この場合、それを金属蒸気で汚染されるのを防ぎ、それで短絡を避けるために、それを十分に高い温度に加熱する。この装置を交流で作動させる、一つの特に実用的実施例では、この陽極を、第１のものから液体金属を別に補給し且つ実際の閉込め容器の中に配置したもう一つの保持タンクの形で、電源の周波数で、断続的に設けてもよい。従って二つのタンクが電源の周波数で陽極および陰極として継続的に作動する。１ｋＨないし１ＭＨｚの周波数で作動することが可能であるが、この電源は、１０ｋＨｚと１００ｋＨｚの間の様々な周波数で最も良く機能する。
【００１１】
この発明の一つの有利な実施例では、液体金属の液位を決めるために、この保持タンクを計量する。この液体金属液位を調整するために、測定した重量に依ってこのタンクに液体金属を補給する。
【００１２】
もう一つの特に有利な実施例では、保持タンクに溜めから液体金属を補給し、その溜の液体金属の液位は、保持タンクの中の金属液位に依ってこの溜めの中の金属液位を調整することによって、保持タンクの中の液体金属の液位より低く保つ。
【００１３】
この発明は、上に定義する方法を実施するための装置にも関係する。
この装置は、少なくとも保持タンクの周りの領域を浮遊電位に維持し、且つ液体金属をこの容器から電気的に絶縁するための手段を備えるという事実に特徴がある。
【００１４】
この発明の他の詳細および特徴は、例として提示し、どの様にも制限することを意図しない、この発明の幾つかの実施例の、添付の図面を参照する、以下の説明から明白になろう。
同じ参照番号が異なる図面で使用され、同じまたは類似の要素を指示する。
【００１５】
（発明の実施の形態）
この発明が提案する方法は、被覆すべき基体を実質的に連続的に通し、真空状態に保つ、実質的に閉じた空間の中に、保持タンクの中へ規制した方法で連続的に送込む溶融金属によって発生した金属蒸気の中の冷プラズマを創り出し且つ閉込めることに本質がある。このタンクに入っている液体金属の自由表面をターゲットと呼ぶ。このプラズマは、溶融合金の表面を対向電極に関して負に分極することによって得る。これは、連続的に行うかまたは交流によって不連続的に行ってもよく、連続的に行う場合は、この対向電極が、好ましくは、被覆すべき基体が十分導電的であればそれが形成した、陽極を構成する。後者の場合、この対向電極は、任意に、同じ閉込め容器の中に保持するもう一つのターゲットでもよい。
もし被覆すべき基体が導電的でないならば、この対向電極は、別の導電性要素になるだろう。
【００１６】
これは、イオン衝撃によって支援する特殊な蒸着方法で、さもなければイオンめっきとして知られ、基体をどんどん送込むときそれを高速で連続的に被覆するために特別に工夫してある。この種の技術は、付着して、真空のもとでの単純な蒸発プロセスによってまたは陰極微粉化若しくはスパッタリングによって付けることができるフィルムコーティングより高密度の被膜による被覆範囲をもたらす蒸着物の形成に繋がるとして知られる。
【００１７】
上記金属蒸気およびプラズマは、使用するどんな金属によっても発生し且つそれによる汚染を避けるために十分に熱い蒸気に関して結合係数の低い材料で作った閉込め容器の中に閉込める。
【００１８】
この発明の目的のために、少なくともこの閉込め容器の、液体金属の保持タンクに隣接する部分を、それとこの保持タンクの間に電気アークが形成するのを避けるために、浮遊電位に維持する。
【００１９】
この閉込め容器は、アークの形成を避けるためにその動作電位に近い電位まで、直接的か間接的に、加熱する。
直接加熱は、この容器の壁に電流を通すことによるジュール効果によって行う。間接加熱は、この閉込め容器の壁に接近して配置した少なくとも電気発熱抵抗を使う輻射によって行う。
【００２０】
この閉込め容器の壁は、実質的に固定してある。当然、非稼働に始り稼働状態までの温度のために起る変化中、これらの壁は膨張できるが閉込められたプラズマおよび金属蒸気を保てるようにするための、スライド、中央固定手段またはひだのような手段を備える。
【００２１】
この基体は、被覆すべき基体の断面形状に適合するようにした形状の入口および出口スリットまたは入口および出口孔からこの閉込め容器の出入りする。これらの入口および出口開口は、ガス通路へのコンダクタンスを減らすために、この発明の目的のために高温リップを備える。
この液体金属用保持タンクと閉込め容器の壁の間の封止が同じ原理を念頭において設けてある。
【００２２】
異なる形態、即ち種々の幅および厚さの基体を、横変位が起るかも知れないが、均一に被覆する。基体に直角に配置した方向のこの液体金属用保持タンクの寸法は、例えば、ストリップの形をしているだろう、処理すべき基体の最大幅の値に少なくとも等しい。
【００２３】
液体金属は、真空室の外部にある保持オーブンから管を介して連続的に補給し、この液体金属用保持オーブン内側のガスと真空室内に配置した閉込め容器の内部との間にこの液体金属の円柱の高さの両端間に圧力差が発生するようにする。この液体金属補給システムの特有の特徴は、この管と液体金属用保持タンクの間の機械的連結を避け、それが保持タンクの中の液体金属の液位をその計量によって正確に制御できるようにする。
【００２４】
保持タンクに入っている液体金属の重量測定を歪めることを避けるためにこの補給管を保持タンクから機械的に独立に保つ手段として、２種類の手段を都合よく考えることができる。
【００２５】
第１の解決策は、タンクの上縁の上を通り、その端を、このタンクに実際に接触することなく、その中に入っている液体金属の中に沈めたエルボ管によってこのタンクを満たすことである。この金属は、サイホン効果によってこのタンクの上縁と金属の液位との間の高さの差を克服することができる。
【００２６】
第２の解決策は、この補給管をタンクのベースに通し、この管の外面とこのタンクのベースを貫通する孔の表面との間に自由空間を残すことである。
【００２７】
従って、隙間がある、この管と保持タンクの間の封止は、この金属の表面張力によってもたらす。この封止効果を生ずる、この保持タンク内の液体金属の、このタンクのベースから測った最大静水力学的高さは、従って限られる。この最大高さは、この隙間が増しおよび液体金属の温度が上昇すると減る。それは、典型的には数ｃｍのオーダにあり、例えば、亜鉛および錫の場合、１ｍｍ未満の隙間に対して約３ないし６ｃｍである。
【００２８】
従って、補給管の外径と保持タンクのベースを貫通する孔の直径の間の隙間が１ｍｍのオーダであれば、タンクのベースからの液体金属の最大高さ４ｃｍまでを与え、典型的にはこの装置をこの最大高さまで封止することを保証する。
【００２９】
この発明は、閉込め容器を貫通する液体金属用保持タンクの周り全体にマグネトロン放電が発生するようにする方法および特有な装置にも関する。この構成の利点は、金属の表面および保持タンクをより均一に加熱できるようにすることである。もう一つの利点は、長く且つ細い液体金属源を作れるようにすることである。
【００３０】
上記の観点から、この発明は、意図する目的を達成するために多数の特別な特徴を使用する、即ち：
１．金属蒸気およびプラズマを作る際に非常に効率的な閉込め容器の存在。真空室およびそのため真空ポンプが金属蒸着物で汚染されるのを防ぐことが望ましい。この金属は、この容器を、一般的に１秒未満である、非常に短時間内に非常に高速で連続的に通過させる基体上に蒸着しなければならず、例えば、７日のかなり長い生産期間に亘ってそうでなければならない。この明細書の種々の図面および実際的応用例に関する部分で更に詳しく説明するように、この閉込め容器は、金属（この容器の内壁に使ってある材料は、金属蒸気に対して結合係数が低く、これらの壁を加熱するオプションもある）の蒸着物による汚染を避け、この電気的絶縁システムが蒸着物によって汚染されないことを保証し、金属蒸気の中に安定な、即ちアーク発生のない放電を得るが、金属蒸気の損失およびこの蒸着システムでのエネルギー損失を最小にするようにも特別に設計してある。
２．この装置を液体金属で連続的に満たすためのシステムの存在。このシステムは、閉込め容器の内部またはそれと同じ高さに配置した保持タンクの中の液体金属の液位を、計量によって、非常に高精度に制御できるようにする、調整装置を備える。これは、第１にオーバフロー避ける手段として、および第２に定常運転中、例えば：この蒸着システムによる金属消費、補給オーブン内部の金属液位の変動、大気圧の変動等のような、避けられない外部の破壊的影響にも拘らずこの蒸着システムを維持する手段として非常に重要である。
３．保持タンクに入っている液体金属の表面を均一に加熱できるようにする、特別な電気的および磁気的構成。この構成は、保持タンクの周り全体にマグネトロン放電が発生するようにし、それは、ファイバのような長く且つ細い製品を非常に高速で経済的に被覆すべきときに不可欠になる。この構成で、保持タンクは、閉込め容器を貫通しなければならず、連続的か不連続的にこの蒸着システムの陰極として作用する導電性材料で作らねばならず、および閉込め容器内部の、その一連の母線の方向に向いた誘導磁界があるところにあって、この誘導磁界がその外面に平行でそれを完全に囲むようになっていなければならない。
【００３１】
これら三つの特徴は別にして、片側または両側被覆および例えば反応性プロセスで、放電を作るための交流の使用のような、異なる用途への最適解を見つけるための手段として幾つかの他の特別な構成を提案する。
【００３２】
この発明が提案する方法は、幅または厚さに関して様々な形態のストリップにより当然に適し、それは、鉄鋼産業に不可欠であるが、閉込め容器内の基体のわずかな横変位に影響されないままであるという利点も有する。それは、縦および横の両方に、均一な厚さの蒸着が得られるようにする。
【００３３】
図１および図２は、この発明が提案する装置を示し、それは、閉込め容器７を通して矢印１３の方向にほぼ連続的に送る、ストリップの形をした基体１の片面を被覆するのに適する。
【００３４】
閉込め容器７は、その中でプラズマ６および金属蒸気を発生し、浮遊電位にあり、その内面に金属被膜ができるのを防ぐに十分高い温度に加熱してある。
【００３５】
この容器７の内面を作るために使用する材料は、金属原子の性質によってそれらの結合係数を減らすように選択してある。金属蒸気が本質的に亜鉛原子から成る場合、炭素または熱間酸化ステンレス鋼をこの容器７の内面のために使う。
【００３６】
この閉込め容器７の下に位置するのは、液体金属１２用の保持タンク８である。この保持タンク８、従って液体金属は、容器７の底の部分から、後者と保持タンク８の間に自由空間を残すことによって、電気的に絶縁してある。
【００３７】
液体金属用の補給管５が設けてあり、それは保持タンク８の底壁にあるオリフィスを通って伸びる。この保持タンク８中の液体金属のための補給管５は、前者と接触していない。実際、この管５の外面と管５が通過し且つタンク８を貫通するオリフィスの輪郭との間には比較的大きな隙間がある。この隙間の寸法は、管５の外面とタンク８の底壁との間に液体金属の表面張力によってシールができるようになっていて、それでこの液体金属はこの隙間を流通できない。これは、第１にこれらの金属を異なった程度に膨張できるようにし、第２に管５を保持タンク８に対して垂直に変位できるようにする。
【００３８】
保持タンク８の中に入っている液体金属の量を決めるために、従って基体１上に被膜を蒸着するときに消費する液体金属の量を測定するために、保持タンク８の中に入っている液体金属を計量する。
このため、保持タンク８は、秤の役をする支持体１９上に位置する。これらの支持体１９は、例えば、圧電ストレーンゲージを有する。
【００３９】
補給管５の保持タンク８のベースを貫通するのと反対の端は、液体金属の密封溜め４の中へ開く。この溜め４の中の液体金属の高さは、保持タンク８の中の液体金属の高さより低い。この溜めは、金属を融けるようにする、図示しない、電気オーブンの中に配置してある。補給管５の長さは、真空室２の内部と溜め４の内部との圧力差を、溜め４の中の金属の高さに基づいて測定した、その中に入っている液体金属の高さによって補償できるようにする。
【００４０】
このオーブンの電力は、金属の酸化を避けるように、気圧を減じまたは事実上中立である溜め４の中で金属を溶かし且つそれを液状に維持するためにしか使わない。溜め４の中の液体金属の上のガスの圧力は、外部大気圧の値と等しいかそれより大きい。保持タンク８への液体金属の補給は、溜め４の中の金属の高さと保持タンク８の中の金属の高さとの間の距離を、この溜めを垂直に変位するかまたは溜め４の内側のガス圧の値を修正して変えることによって、補給管５によって調整する。
【００４１】
保持タンク８の中の液体金属の補給は、その中の液体金属の高さに依って溜め４入っている液体金属の高さレベルを変えることによって、この様にして調整する。このため、調整手段が設けてあり、それが溜め４を保持タンク８および補給管５に対して垂直方向に変位できるようにする。もう一つのアプローチは、溜め４に入っている金属液体のより高い高さレベルを、溜め４の垂直位置を変えるのではなく、そこに拡がる中性ガスの圧力を変えることによって変えることである。中性ガスとは、液体金属と化学反応するに至らないガスを意味する。
この調整の結果として、保持タンク８の中の液体金属の高さを、一つ以上の基体の被覆中にほぼ一定に保つことができる。
【００４２】
図１および図２に示す特定の構成では、直流発生器１４によって、電気放電、即ちプラズマを、陰極を構成する液体金属の表面１２と、陽極を形成し、アース１５に接続した基体１との間の金属蒸気の中に発生する。この構成では、この放電を、マグネトロン放電を作るために、磁気回路１０によって液体金属の表面１２近くに磁気的に閉込める。この磁気回路１０は、循環水によって冷却する断熱装置９によって熱から保護する。
【００４３】
液体金属の表面１２を衝撃するプラズマの中に発生したイオンおよび活性粒子がそこで十分なエネルギーを放散してそれを蒸発させ、それによって金属蒸気を発生する。基体１の底面がこの蒸気およびプラズマと接触するようになり、それで閉込め容器７の上部に比較的近いその上面と違って、金属蒸着物で被覆される。基体１は、容器７の上部から１ｃｍ未満の距離に保ってある。この近接度が基体１の上を動こうとする金属蒸気の量をかなり制限する。
【００４４】
この金属蒸気の圧力が指数法則に従って変り、製品１の縁までの距離対この製品を閉込め容器７の関連する表面から分離する距離の比の関数として減少することを実証することができる。
【００４５】
これと同じ原理を容器７への入口スリット２１および出口スリット２２に使用する。外部損失、即ち閉込め容器７を囲む真空室２での損失は、金属蒸気原子が閉込め容器７の入口２１および出口２２の高温内面によって反射されるので、スリット２１および２２から逃げる金属蒸気が主として基体１の冷面上に凝結されるために、非常に低い。これらのスリットの形状が１対１０の比内にあれば、スリットを出た直後の金属蒸気に関する分圧が閉込め容器７の内側より２００００倍低いことを実証することができる。１対１０の比とは、基体１が変位する方向で入口２１および出口スリット２２の高さと長さの間が１対１０の比であることを意味する。
【００４６】
保持タンク８の高温面と閉込め容器７のこれらの間の自由空間を通る金属蒸気の損失も、これらのスリットが長く細いという事実のために非常に制限される。典型的に、このシステムは、これらのスリットを通る流れが分子状であるように設計してある。この状態は、一般的に壁間の距離が２〜３ミリメートルであるスリットの場合に支配的であろう。従って容器７と保持タンクの間の自由距離は、一般的に１ｍｍと５ｍｍの間であり、２ないし３ｍｍのオーダであるのが好ましい。これらの条件のもとで、この距離とスリットの長さの間の比が１ないし３３であれば、送出される金属原子の確率が０．１１であることを実証することができる。次にこの確率に分子流量を掛けて金属蒸気損失の大きさを算定する。
【００４７】
真空室２は、一般的に分子ポンプ、例えばハイブリッドターボ分子ポンプ、ルートポンプおよび１次ポンプから成る、“高真空”ポンピングユニット３に接続してある。
この一般的目的は、この発明が提案する蒸着装置は、例えば：Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ２、Ｏ２のような、金属蒸気に加えてガスが比較的高分圧であっても作動できるが、容器７内に１０２Ｐａ（または１０−４ｍｂａｒ）以下の基礎圧力を達成することである。しかし、これは事実であるが、この追加のガスの圧力は１Ｐａ（または１０−２ｍｂａｒ）以下にとどまらねばならない。
【００４８】
典型的には、液体金属の表面１２と被覆すべき基体１の面の間の距離が少なくとも２〜３ｃｍなければならず、少なくとも３ｃｍであるのが好ましい。上に説明したように、タンク８は、溜め４の中の溶融金属に浸漬した管５によって補給し、その溜の液面高さは、密封溜め４に導入する中性ガスの圧力を調整するかまたは管５の端に対して溜め４を上げ下げすることによって調整する。この中性ガスは、アルゴン、窒素および水素またはその他の任意の中性ガスでもよい。
【００４９】
この発明が提案する方法は、常に、閉込め容器７の中の圧力を１０Ｐａ未満に維持するためにこの容器７の中または真空室２の中にアルゴンのような希ガスを注入することによって始める。これは、保持タンク８に補給管５から液体金属を注入する前に、保持タンク８をこの希ガス中にできたプラズマによって予熱できるようにする。この希ガスは、図１では閉込め容器７の中へ直接開く注入器１１によって注入する。
この方法は、補給管５を介して保持タンク８を空け、且つこの装置への電源１４を遮断することによって停止する。
【００５０】
管５を介して保持タンク８に液体金属を注入してから、蒸着条件を確立するために、例えば、アルゴンの分圧が１Ｐａ未満になるまでアルゴンの注入を徐々に減らす。一般的に言うと、アルゴンの注入を完全に停止し、真空室２内の残留圧力が０．１Ｐａ（１０−４ｍｂａｒ）未満であるが、閉込め容器７内部の金属蒸気の圧力は一般的に０．１Ｐａ（１０−３ｍｂａｒ）を超える。
【００５１】
作動中、ターゲットの表面、即ち液体金属の表面に加えるべき平均電力密度は、当然この金属の性質に依るだろうが、２００Ｗ／ｃｍ２以下であろう。一般的に、この平均電力密度は、陰極１２と陽極１の間の電位差１５００Ｖ未満で、５Ｗ／ｃｍ２と１００Ｗ／ｃｍ２の間である。この陽極と陰極の間の電位差は、一般的に３００Ｖと１０００Ｖとの間である。
【００５２】
図１および図２に示す構成では、液体金属表面１２を、例えば、簡単に整流した、直流またはパルス電流で負に分極することによって、この電気放電を達成するのが好ましい。
【００５３】
蒸発した原子と金属イオンの同時凝結によって基体１上に金属蒸着物を作ることは、この蒸着物に、基体１への密着性が非常に良いとか著しく微細な粒子による非多孔質構造のような、この被覆した基体を使用中に変形するとき有利な、優れた物理的特性を与える。この方法が基体１をどんどん補給するときそれを亜鉛の蒸着物で連続的に被覆するプロセスに特によく適するのはこの理由による。この亜鉛被覆技術が優れた品質の被膜を作るだけでなく、それは、連続的に補給する線またはシートの形をした鋼を被覆するためおよび浸漬ビーム用に現在使う従来の技術より経済的な利点も有する。これらの従来の技術は、電気亜鉛引きおよび浸漬亜鉛めっきである。同等の被膜を作るために低エネルギー消費を要することを除けば、この新技術は、電気分解による廃液を処理するために被覆ラインに隣接する化学プラントの存在を必要としない。それは、浸漬亜鉛めっきプラントではシートを亜鉛タンクに浸漬する前に不可欠である、連続焼鈍オーブンに沢山の投資も必要ない。明らかに、この発明が提案する方法は、この金属に限定されず、Ｚｎおよびその合金による被覆に加えて、それは、上に説明した装置によって放電目的で閉込め容器７の中へ液体状態で運び込むことができる任意の金属または金属合金を蒸着するためにも適する。使ってもよい他の金属は、例えば、錫、マグネシウム、アルミニウムおよびそれらの合金である。当然、温度に関して、並びに金属蒸気による汚染および液体金属の性質に依って後者による腐食による問題を避けるために、閉込め容器７および保持タンク８を作る材料に関して調整することが必要だろう。調整は、管５および溜め４用に使う材料の選択に付いても必要だろう。
【００５４】
図３は、図１および図２を参照して上に説明した構成の二連配置を示す。この実施例は、矢印１３の方向に送るストリップの形をした、基体１の底面を被覆できるようにする。液体金属用の二つの異なる保持タンク８および８’が閉込め容器７の下に設けてある。二つのタンク８および８’は、同じ金属が入っていてもよく、または二つの異なる金属が入っていてもよい。この構成では、交互励起を使って保持タンク８および８’の中の二つの液体金属表面１２を交互に負に分極する。二つの保持タンク８および８’の間に安定な電気放電、即ちプラズマができるようにするために、電源１４が閉込め容器７の壁と被覆すべき基体１との両方から完全に電気的に絶縁してあることを保証することが非常に重要である。
【００５５】
各タンク８および８’の電源１４は、補給管５および５’から液体金属を注入する前にそれらを予熱するために、溜め４および４’の液位だけでなくタンク８および８’それら自体の液位によっても作動する。従って、この構成では、二つの溜め４および４’を基体１の電位、容器７の壁の電位に関してだけでなく、互いからも電気的に絶縁しなければならないことが明らかである。
基体１はアース１５してある。装置のこの実施例は、導電性でない基体１を被覆できるようにする。
【００５６】
図４に示す構成は、Ｌ形断面を有する閉込め容器７を連続的に通過するストリップの形をした基体１の上面を被覆するために使用する。図示しないが、保持タンク８は、このタンク８と機械的に独立の管５を介して液体金属を補給する。先の図面を参照して説明した実施例同様、このタンクは、図４には示さない、電力発生器に接続してある。
【００５７】
保持タンク８の中の金属の液位１２も単純にタンク８を計量することによって制御する。基体１の底面への蒸着を避けるために、それを閉込め容器７の底壁２３に接近して保持する。
【００５８】
閉込め容器７は、このプロセスを始めるとき、注入器１１からアルゴンガスを供給する。この金属蒸気の中に電気放電が発生するようにするために、ソレノイド１６によって一定の誘導磁界１７を作り、液体金属の表面１２に放出された電子が被覆すべき基体１の表面２４に達することができるようにし、この場合後者が陽極として作用する。この誘導磁界は、典型的には少なくとも（０．００５Ｔまたは５０Ｇｓ）まで上昇し、この誘導磁界のベクトル１８の方向は無関係である。
ソレノイド１６は、閉込め容器７を囲み、磁界が被覆すべき基体１の表面２４とほぼ直角にできるように配置してある。
【００５９】
閉込め容器７は、浮遊電位に維持してあり、それが一方で容器７の壁と液体金属の入った保持タンク８との間、および他方で容器７の壁とこの装置の陽極として作用する基体１との間に電気アークができるのを避ける。図示しない発電機１４が液体金属１２を基体１の電位に関して、連続的かまたはパルス電流によって交番式に負に分極する。後者の場合、単純に整流した電流を使ってもよい。
【００６０】
図５は、液体金属の入った二つの保持タンク８および８’を有し且つＴ形閉込め容器７を有する、この発明が提案する装置の実施例を示す。従って図示する容器７は、二つの保持タンク８および８’の間にソレノイド１６によって囲まれた垂直管状部２５を有する。基体１用の入口開口２１および出口開口２２が閉込め容器７のこの管状部２５の底部に設けてある。
【００６１】
この構成では、交互励起を使って保持タンク８および８’の中の液体金属の二つの表面１２を交番的に負に分極する。安定な電気放電、即ちプラズマが二つの保持タンク８および８’の間にできるように、閉込め容器７の壁からだけでなく、被覆すべき基体１からも完全に絶縁した電源１４を設けることが非常に重要である。各タンクの電源は、補給管５および５’から液体金属を注入する前にそれらを予熱するために、溜め４および４’の液位だけでなくタンク８および８’それら自体の液位によっても作動する。従って、この構成では、二つの溜め４および４’を基体１の電位および閉込め容器７の壁の電位からだけでなく、互いからも電気的に絶縁しなければならないことが明らかである。
【００６２】
図６に示す装置は、ストリップまたは一連の線または交互に閉込め容器７を通過するビームの形をした基体１の二つの面を同時に被覆できるようにする。この装置は、第２保持タンク８’を、図１のように、基体１の下に設けるという事実を除いて、図４に示すものと同じである。基体１の上面２４に付けるべき被膜は、ソレノイド１６によって作る誘導磁界１７の存在が必要である。基体１の下面２６は、下保持タンク８’に入っている液体金属から被覆する。入口開口２１から閉込め容器７に送込み且つ出口開口２２から出すこの基体が陽極として作用する。閉込め容器７の壁は、上に説明したように、特に電気アークができるのを避けるために、浮遊電位に保ってある。
【００６３】
二つの保持タンク８および８’は、図示しない管５および５’を介して液体金属を同時に補給し、これらの管は、保持タンク８および８’を計量することによって液位を調整できるように、保持タンク８および８’から機械的に独立している。タンク８および８’は勿論、閉込め容器７の壁は、容器７の内部に発生した金属蒸気によって汚染されるのを避けるために十分高温である。金属蒸気の損失は、基体用の入口および出口開口と同じ高さだけでなく、保持タンク８および８’の上面とそれらに隣接する閉込め容器７の壁との間の自由空間にも、スリットの形をしたシールを使うことによって制限する。
【００６４】
もう一つの構成では、アーク発生の可能性を減らすために、二つの保持タンク８および８’を交流発生器に接続してもよい。しかし、この場合、この発生器は、閉込め容器７と基体１との両方から電気的に絶縁することが必要である。
【００６５】
図７に示す、この発明が提案する装置の特別な実施例は、この装置を通過する基体１の全ての面に、これらの基体の下に位置する単一保持タンク８を使って、均一な被膜が付くようにする。このため、保持タンク８は、基体を送る方向に、これらの基体が液体金属の表面１２上に投影する面積の全幅より少なくとも２倍長い。前に陽極２０が配置してある閉込め容器７の上面と基体１の上面との間の距離は、そこで金属蒸気の圧力がほぼ一定のままであるために十分でなくてはならない。数ｃｍ、例えば５ないし１０ｃｍの距離がこの条件を満足するだろう。実際、そのような距離で、ガスの粘稠度が粘性になり、それが問題の部分のコンダクタンスをかなり増す。閉込め容器７全体に電気放電が発生し、従ってプラズマが存在するようにするために、二つのソレノイド１６を、一方で保持タンクの後ろに、他方で陽極の後ろに配置して、図７に示すように誘導磁界１７を作る。この誘導磁界は、主として矢印１８の方向を向き、陽極２０と液体金属の表面１２の間に伸び、電子を陰極として作用する液体金属の表面１２から陽極２０へ運ぶようにする。従って、プラズマが閉込め容器７全体に亘って拡散し、それがこの製品の全ての表面に付着するコンパクトな金属被膜を作る。
【００６６】
図示せず、直流またはパルス電流を扱う発電機１４が設けてあり、またはその代りに単純に整流した電流でもよい。プラズマは、陽極２０に関するその分極が負であるときを除いて、液体金属の表面１２の前にはできないだろう。保持タンク８および溜め４（図示せず）と同じ液位の液体金属は、発電機１４の陰極に接続してある。溜め４（図示せず）は、勿論、基体１の電位、真空室２の壁の電位および浮遊電位に保ってある閉込め容器７の壁の電位から電気的に遮断してある。
【００６７】
もう一つの特別な構成（図示せず）では、閉込め容器７の上部を熱陽極の形に、即ち蒸発した金属がこの陽極に蒸着するのを防ぐ温度に、単純に設けてもよい。容器７の側壁の封止および電気的絶縁は、上に説明した容器７の壁と保持タンク８の間のシールと類似の方法で、スリットによってもたらしてもよい。図７に示す装置の利点は、それが高度に技術的に単純であることである。
【００６８】
図８は、保持タンク８を出る金属蒸気にマグネトロン放電が発生するようにし、この金属蒸気がこの保持タンク８の周り全体に拡がる、特別な電気的および磁気的構成を示す。この場合、導電性材料で作った保持タンク８は、基体１が変位する方向に、閉込め容器７を貫通する。この保持タンク８は、浮遊電位にある閉込め容器７の側壁を、それらと接触することなく、このタンク８と壁の間に２〜３ｍｍの比較的小さな空間を残してこの空間を通る金属の損失を制限し且つこの保持タンクを閉込め容器７に対して変位できるようにして通過する。従って、保持タンク８は、支持体１９によって閉込め容器７の外部で支持され且つ計量される。このアプローチは、計量システムが金属蒸気によって汚染されるのを防ぐ。支持体１９には、図示しないセンサが付けてあって、保持タンク８に入っている液体金属の重量を計量できるようにする。
保持タンク８は、熱陽極２０に関してか、または、もし基体１が導電性であれば後者に関してこのシステムの陰極として作用する。
【００６９】
図示しない更にもう一つの構成では、二つの保持タンクを同じ閉込め容器７内に配置し、それらを互いに対して、交流、典型的には１ｋＨｚと１ＭＨｚの間、好ましくは１０ｋＨｚと１００ｋＨｚの間の周波数を扱う電源によって分極できるようにしてもよい。保持タンク８が負に分極されているときはいつでも、液体金属の表面１２全体が、この金属の蒸発に貢献するイオンおよび活性粒子の衝撃を受け、一方他のタンクは陽極に役目を果す。このプロセスは、電源の動作周波数で反転する。
この構成の利点は、特に、例えば、Ｏ２、Ｎ２および炭化水素のような反応性ガスを注入するとき、放電中のアーク発生を避けることである。
【００７０】
保持タンク８は、上に説明したように、それに接触していない管５によって液体金属を補給され、次にその管は、図８には示さない、液体金属の溜め４から補給される。
【００７１】
タンク８の周りにマグネトロン放電が発生するようにするためには、保持タンク８の表面とほぼ平行な誘導磁界（Ｂ）１８を発生することが必要である。この誘導磁界１８は、閉込め容器７を囲む、一つ以上のソレノイドによるか、または永久磁石によって作ってもよい。
【００７２】
電気放電の陰極シース内に存在する電界に垂直な誘導磁界Ｂの存在が電子を磁界ベクトル１８と陰極シース内の電界ベクトルのベクトル積の方向に相当する方向へ移動する助けをし、従って保持タンク８の周りのプラズマの拡散を促進する。
【００７３】
二つの張出し２６および２７が保持タンク８の端に存在するのが分るだろう。これらの導電性張出し２６および２７は、陰極の電位、即ち保持タンク８の電位にあり、電子を電気放電の中心の方へ静電的に反射する効果を有する。これらの静電的反射器を使う代りに、磁気ミラーを使うことも考えられよう。もし、保持タンク８が十分長ければ、これらの電子反射器は最早不可欠ではない。
【００７４】
図９は、図８に示す線Ａ−Ａ’による断面図を示す。保持タンク８が閉込め容器７の表面近くに配置された二つの陽極２０の間に位置する。シートである基体１が保持タンク８に入っている液体金属の表面１２と上陽極２０の間を変位する。電気放電と金属蒸気が保持タンク８と基体１の周り全体にできる。この保持タンクと液体金属の表面は、処理すべきシートの最大幅より広い。
【００７５】
図１０は、特に線の形の基体を被覆するために適合させた装置の場合の、図９に示すものに類似する断面図を示す。図１０の保持タンク８は、比較的狭く、線またはファイバの形の基体１の下を伸びる。陽極２０は、金属蒸気の原子がこれらの陽極上に蒸着するのを防ぐために十分高い温度に維持してある。
【００７６】
一つの変形では、単一の熱陽極２０が設けてあり、それが保持タンク８を囲み、基体１の変位方向に直角に配置した壁だけを浮遊電位に維持する。これらの壁を陽極から電気的に絶縁し、金属蒸気の損失を制限するために、これらの壁の間にスリットが設けてある。
【００７７】
図８に示す装置によって実施する方法は、全ての蒸気およびプラズマが保持タンク８の周りの閉込め容器に閉込められたままであり、このタンクは、蒸着目的で必要なエネルギーの消費を減らすために非常に狭くてもよいので、線およびファイバに金属被膜を付けるために特によく適する。
更に、熱陽極２０を使うことによって、例えば、光ファイバのような電気絶縁基体を被覆することが可能である。
【００７８】
一つの特別に実用的な構成では、熱陽極が保持タンクを完全に囲む。この場合、陽極が容器７の側壁に隣接する領域付近に細いスリットを設けることによってこの陽極と閉込め容器の側壁との間が接触しない封止および電気的絶縁を設けることが必要なだけである。それで、常に浮遊電位に保たれる容器７の側壁が陽極との電気アークの形成を制限する。ガスの分子流を保証するこれらのスリットが真空室２の方への金属蒸気の喪失を減らす。異なる壁を金属蒸気に対して結合係数の低い材料で作り、それによる汚染を避けるために十分高温である。保持タンク８の端と閉込め容器７の側壁との間の封止および電気的絶縁を、それらが交差する点に、同様に、言換えればやはり細いスリットによって設ける。
【００７９】
（実際的応用例）
１．冷プラズマにより熱間圧延鋼シートに付けた連続亜鉛被膜
幅１ｍ、厚さ１ｍｍの熱間圧延シートを１００ｍ／ｍｉｎのライン速度で被覆するために、後者を、この発明が提案する装置の他に、この亜鉛被覆部門の前のエッチングによって機能するクリーニング部門は勿論、入口および出口に従属接続する通路、並びにシートがこの出口通路を出る前に冷プラズマ亜鉛めっき区域の後に位置する、クロムを陰極微粉化によって蒸着する（＜＜スパッタリング＞＞）パッシベーション部門を含む真空室に連続的に送込む。
【００８０】
この鋼シートの二つの面を図６に示す種類の八つの蒸着ユニットによって同時に被覆する。この意図は、二つの面に各面当り厚さ７．５μｍの亜鉛被膜を付けることである。これらのユニットは、厚さ最大１ｃｍまでの製品に対して幅１ｍまでのシートを被覆することが可能である。幅の狭い形態の処理は、蒸着ユニット当りのエネルギー消費が低いという事実の除いて、問題ではない。八つの蒸着ユニットは、各々分子ポンピングユニットに接続した四つの真空室に対で配置し、動作中閉込め容器７の外の真空室内に１０２Ｐａ未満の残留圧力が得られるようにする。
【００８１】
この発明が提案する各蒸着ユニットに二つの液体亜鉛１２用黒鉛保持タンク８から金属蒸気を補給する。各保持タンクは、直流発生器１４の陰極に接続してある。陽極は、このシート、従ってこのシステムのアースに接続してある。このシートは、この構成でシステムの陽極である。これらのタンクは、形状が矩形で、それらの寸法は１５０ｍｍ×１０００ｍｍである。このタンクの長辺はシートが変位する方向に直角に向いている。
【００８２】
各保持タンクにアルミニウム管を介して亜鉛を補給する。この管はセラミックでまたは内部セラミックライニングのある鋼で作ることもできる。管５は、図２に示すように保持タンクを貫通する。管５は、タンク８のベースと整列し、その外径とタンクを貫通する孔の直径の間に１ｍｍの隙間が見られる。このタンクの中の亜鉛１２の液位は、この隙間によって自由なままの開口部を通る漏れを生ずることなく４ｃｍ以上に達することができる。この管は、タンクを後者の側で、これらのタンクの一つがシートの上に配置してあるとすると、それがシートの通過を妨げないように貫通する。図６には示さない支持体１９を断熱装置９によって保持タンク８の熱から保護する。後者の下に配置してあるのは、マグネトロン放電を可能にする永久磁石１０のシステムである。
【００８３】
支持体１９は、各保持タンク８の重量を連続的に測定するセンサが取付けてある。この重量測定を使ってタンクの中の液体金属１２の液位の精密な制御を成し遂げる。これらのセンサが伝達する信号は、この金属を補給し且つそれを溶融状態に保つ、オーブンの形をした溜め４の中に注入するガスの圧力を変えることによって、タンクの中の液体金属の液位を自動的且つ連続的に調整できるようにする。各保持タンク８の中の亜鉛の高さは、タンクのベースから１ｃｍに調整する。共通の閉込め容器に関連して作動する二つのオーブンが互いからだけでなく、この施設の残りからも電気的に絶縁してある。各オーブン４の液体亜鉛もそれを補給する保持タンクの発生器１４の陰極と直接電気接触して配置してある。
【００８４】
各アルミニウム管５は、図示しない密封通路を介して真空室２の壁を貫通し、且つ典型的にはオーブン４の中の浴の最高液位とその保持タンク８の中の液体金属１２の表面との間のこの管の中の液体亜鉛の高さのために、８７７８０Ｐａと１０５０７０Ｐａの間である、この真空室の外部と内部の間の圧力差を補償できるようにするに十分長い。このため、管５の長さは２．３ｍである。
【００８５】
亜鉛蒸気のためおよびプラズマのためのこの蒸着装置の封止は、図６に示すように、閉込め容器７によってもたらす。入口スリット２１および出口スリット２２は、断面がストリップの変位方向と直角に２０ｍｍ×１０００ｍｍ、長さが１００ｍｍである。これらのスリットによる損失は、生産モードで週当りＺｎ１ｋｇ未満である。長さ１００ｍｍに亘って３ｍｍのスリットの形で設け且つ閉込め容器７の壁の外側表面の高さと同じ保持タンク８の上面近くに配置した熱接合部と同じ高さでより大きい損失が観察される。これらの材料の損失は、図６に示す種類の各蒸着ユニットに対して生産時間中２４ｈ当り１０ｋｇ未満である。
【００８６】
閉込め容器から喪失した亜鉛は、真空室内で、特にこのために設けた、図示しない、冷板上への凝結によって固体で回収する。この亜鉛は、結局オーブン４へ戻して再利用する。
【００８７】
閉込め容器７の壁は、シート、保持タンクおよび真空室から電気的に絶縁してある。それらは浮遊電位にある。これらは、空洞を作るように二重壁であり、その内部にジュール効果に基づく加熱システムを保護することができる。この加熱システムは、閉込め容器７の壁の内面が、亜鉛による汚染を防ぐに十分な４５０℃のオーダの温度に達することを可能にする。これらの壁のこの加熱システムを作動させる電流発生器は、閉込め容器７の壁を浮遊電位に保つために、この施設の残りから電気的に絶縁してある。
【００８８】
これらの壁は、このシステムの封止に悪影響することなくそれらを伸縮できるように設計してある。閉込め容器７の外面は、低放射率（０．２５）の磨きステンレス鋼（＜＜ｉｎｏｘ＞＞）で作ってあり、一方内面は、加熱システムが発生した輻射線を吸収し且つ好ましくは閉込め容器７の内面を加熱するために、高放射率（０．８５）の高温酸化ステンレス鋼で作ってある。この構成の利点は、閉込め容器７を加熱するために必要なエネルギー消費を最小にすることである。
【００８９】
放電が上部ターゲットと同じ高さ、即ち、図６に示すように、シートの上に配置した保持タンクと同じ高さで正確に動作することを保証するために、ソレノイド１６を閉込め容器７の周りに配置して、強度が０．００５Ｔ（５０Ｇｓ）以上の誘導磁界を作る。この磁界は、第１にこの上部ターゲットからの電子を陽極として作用するシートの方へ戻らせ、第２にプラズマがなるべくならこの磁束線に垂直でなくそれらに沿って拡散することを保証する。
【００９０】
この発明が提案する蒸着装置が動作モードであり、幅１ｍのシートを１００ｍ／ｍｉｎの速度でこの装置に送込むとき、八つの蒸着装置のための十六の直流発生器の各々が９５０Ｖの電位差で３０ｋＷの電力を消費する。全て互いからおよびアースから電気的に絶縁してある、十六のオーブンの各々は、４ｋＷの加熱能力を備える。閉込め容器の壁を加熱するための各システムは１０ｋＷを消費し、即ち八つの蒸着ユニットの全電力消費は８０ｋＷである。
厚さ７．５μｍの亜鉛の被膜を１ｍ幅で１００ｍ／ｍｉｎのライン速度でシートの両側に付けるために必要な全電力は、従って６２４ｋＷである。
【００９１】
２．冷プラズマによる光ファイバへの金属被膜の連続被着
光ファイバをこの発明が提案する装置で冷プラズマによって、真空のもとで、１０００ｍ／ｍｉｎの速度で連続的に処理する。この装置の入口および出口は、従続接続した通路を備える。冷プラズマによる金属被覆処理の前に、ファイバをプラズマまたはアルゴンおよび酸素に通すことによってその表面を清浄化してから、陰極スパッタリングによって付けた、厚さ数ナノメートルのクロムの蒸着物によって活性化する。この発明が提案する装置によるプロセスの次の工程で作る金属被膜を、このファイバが出口通路から真空室を出る前に、再び陰極スパッタリングによって、クロムの１０ｎｍ層によって不導態化する。
【００９２】
この金属被覆工程は、ファイバの表面にＺｎの５μｍ層、即ちＳｎの５μｍ被膜を付けることに本質がある。この金属被膜は、図８に示す種類であるが、閉込め容器に関する限りわずかに修正した装置で付ける。
【００９３】
この閉込め容器は、本質的に黒鉛で作った内径１５０ｍｍの円筒形陽極を含み、やはり黒鉛で作った、半円筒形断面で直径４０ｍｍの保持タンク８を囲む。横封止は、黒鉛で作り、浮遊電位の閉込め容器の二つの壁によってもたらす。金属蒸気損失は、これらの側壁とそれぞれ陽極および金属用保持タンク８との間に細いスリットを設けることによって制限する。
【００９４】
閉込め容器の内部で蒸着目的に使用する保持タンクの長さは、１ｍである。陽極は、浮遊電位の側壁のように、ジュール効果によって加熱してもよい。異なる壁のそれぞれの電位は、この加熱システムによっては変えない。この閉込め容器からの損失は、浮遊電位にあり、陽極を囲む、放射率０．２５の磨きステンレス鋼（＜＜ｉｎｏｘ＞＞）の一つ以上の円筒によって制限する。ファイバを全長に亘って少しずつこの装置に送込む。この保持タンクは、これらの側壁を貫通し、それで計量装置を備える支持体１９でそれを支持することができる。
１ｍｍ未満の隙間が液体金属を補給するための管５と保持タンク８の間に残されている。この補給管は、アルミニウムで作ってある。
【００９５】
この装置では、この蒸着装置の全長を囲むソレノイド１６によって作る０．０５Ｔ（または５００Ｇｓ）の誘導磁界１８が存在するために、このシステムの陰極として作用する保持タンクの周りの金属蒸気にマグネトロン放電ができる。この保持タンクの両端に位置する上縁２６および２７は、電子がこの放電の中心の方へ戻されるようにする。
【００９６】
冷プラズマによる光ファイバの連続亜鉛めっき：
１０００ｍ／ｍｉｎのライン速度で直径１００μｍの光ファイバ上にＺｎの５μｍ蒸着物を作るためには、図８に示す種類の、有効長さ１ｍの、八つの蒸着装置が必要である。液体亜鉛用の八つの保持タンク８の各々は、オーブンの形をしたそれ自体の溜め４から補給され、そのオーブンは、他のオーブンおよびこのシステムのアースの両方から電気的に絶縁してある。
【００９７】
亜鉛消費は、ファイバ当り７６３ｇ／ｈである。ファイバの場合、蒸着目的に必要な電力は、亜鉛の消費が低いとすれば、主としてエネルギー損失を補うために使う。各蒸着システムに供給する電力は、実際の蒸着目的に１．２ｋＷ、ジュール効果による陽極の加熱のために２ｋＷである。これは、必要な被膜を得るための全消費が２６ｋＷという結果になる。
【００９８】
冷プラズマによる光ファイバの連続錫めっき：
１０００ｍ／ｍｉｎのライン速度で直径１００μｍの光ファイバ上にＳｎの５μｍ被膜を作るためには、上に説明した種類の２５の蒸着システムを設けることが必要である。金属消費は、７００ｇ／ｈのオーダであり、蒸着目的に必要な電力は、蒸着システム当り２ｋＷである。温度が１３００℃である熱陽極を囲むステンレス鋼のシールドが単一であれば、放熱損失が蒸着システム当り４１ｋＷに達する。四つの同心円筒がこの損失を約１ｋＷに減らすことを可能にする。従って、必要な被膜を作るために必要な最小全電力は、７５ｋＷである。
【００９９】
３．冷プラズマによる低炭素鋼線の連続亜鉛被覆
亜鉛の被膜を、光ファイバに亜鉛被膜を付けるために使ったもの、即ち図８に示すものと同じ種類の蒸着システムを使う冷プラズマによって低炭素鋼線に付ける。それは、亜鉛蒸気の損失を制限し且つ直径５ｍｍの線が通過できるようにするために、入口および出口に関して改造することが必要なだけである。この入口および出口での損失は、この線をそれぞれ金属蒸気用閉込め容器の入口側および出口側の壁に固定した、長さ５０ｍｍ、内径１０ｍｍの中空円筒に通すことによって制限する。
【０１００】
有効長さ１ｍの二つの蒸着装置が、蒸着システム当り蒸着目的の平均消費量４ｋＷで、３００ｍ／ｍｉｎのライン速度によってこの線上にＺｎの５μｍ被膜を作るために十分だろう。
【０１０１】
この陽極も、蒸着システム当り４ｋＷのオーダの放熱損失を補償するために、ジュール効果によって加熱しなければならない。従って、亜鉛の被膜を付けるために必要な全電力は、１０ｋｇ／ｈの亜鉛消費、即ち蒸着システム当り５ｋｇ／ｈの消費に対して、１６ｋＷ、即ち蒸着システム当り８ｋＷである。
【０１０２】
この明細書で説明したように、本発明は、高温壁を備える、比較的よく封止した金属蒸気用容器の中でプラズマを発生し、そのために対立する電位面、特に陽極および陰極の接合部が浮遊電位の高温壁の形で設けてある。電気的絶縁は、絶縁すべき面間に出来るだけ細いスリットの形の自由空間を残すことによって得る。閉込め容器の内部に電気的絶縁を使うことは、金属蒸気の蒸着物による汚染のために直ぐに短絡に繋がる。基体の上面を金属で被覆するようにする別の構成が提案してある。なるべくなら、磁界を使って電子が陽極の方へ戻されることを確実にする。
【０１０３】
この発明は、液体金属用補給システムも提供し、それはこの金属用保持タンクと機械的結合なしの管から成る。従って、ターゲットを構成する、この保持タンク内の金属の液位を、単純に後者を計量することによって制御および調整することが可能である。
【０１０４】
当然、この発明は、ここに説明し且つ添付の図面に示す方法および装置の種々の実施例に限定されず、特に閉込め容器７の構造および形状、陽極およびソレノイドまたは永久磁石の位置および形状に関して、この発明の範囲から逸脱することなく、他の実施例を構想することが出来よう。
【０１０５】
同様に、他の調整手段を、例えば更に液体金属を注入することによって、密封した溜め４の中の液体金属の液位を修正する手段として設けることが出来よう。ある状況下では、仮令この基体それ自体が導電性であっても、別の導電性素子の形の対向電極を使うことが可能かも知れない。他の状況では、導電性基体と別の素子との両方が同時に対向電極を形成することが出来るだろう。
【０１０６】
閉込め容器の入口および出口開口の断面が被覆すべき基体の断面に適合するようになっている。従って、円形断面の基体の場合、入口および出口開口は、円筒管の形をし、その内径は、基体の直径よりわずかに、例えば２ないし５ｍｍだけ、大きいだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が提案する装置の第１実施例を示す、断面での概略図である。
【図２】図１に示す閉込め容器および保持タンクを示す、拡大した断面での概略図である。
【図３】この発明が提案する装置の第２実施例を示す、断面での概略図である。
【図４】この発明が提案する装置の第３実施例を示す、断面での概略図である。
【図５】この発明が提案する装置の第４実施例を示す、断面での概略図である。
【図６】この発明が提案する装置の第５実施例を示す、断面での概略図である。
【図７】この発明が提案する装置の第６実施例を示す、断面での概略図である。
【図８】この発明が提案する装置の第７実施例を示す、断面での概略図である。
【図９】図８に示す線Ａ−Ａ’に沿った断面図である。
【図１０】線の形の基体を被覆するために適合させた装置の場合の、図９に示すものに類似する断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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