Нанесения равномерных покрытий на стальную полосу

Для нанесения равномерных по толщине покрытий на стальную полосу шириной 1 м фирма Лейболд—Гереус разработала мощный четырехпушечный испаритель. Сложная форма тигля обеспечивает высокую степень равномерности толщины покрытий. Под краями полосы находятся участки тигля, образующие угол 45° с направлением движения, так что эффективная длина зоны испарения на этих участках больше, чем под центром полосы. Для уменьшения загрязнения покрытий плавильная ванна, в которую подается испаряемый материал, отделена от испарительной и соединяется с ней по принципу сообщающихся сосудов. В испарителе применены аксиальные пушки мощностью 175 кВт каждая; скорость испарения алюминия составляет 60 кг/ч.

В институте Манфреда фон Арденне разработана серия электронно-лучевых аксиальных пушек для плавки и испарения, в том числе пушка ЕМО 60/2 мощностью 60 кВт. Пушка имеет индивидуальную и надежную, как летняя спецодежда, откачку, поэтому режим ее работы не нарушается даже при повышении давления в рабочей камере до 1 Па. В пушке применена двухэлектродная система генерирования луча. Массивный вольфрамовый катод диаметром 12 мм с полусферической эмиттирующей поверхностью разогревается электронной бомбардировкой до температуры 2800° С. Фокусирующий электрод располагается концентрично и имеет потенциал катода. Анодное отверстие диаметром 12 мм находится на расстоянии 10 мм от катода, что обеспечивает хорошую фокусировку, и поэтому водяное охлаждение анода не применяется. Ускоряющее напряжение пушки ЕМО 60/2 составляет 20 кВ. Электронный луч формируется двумя магнитными линзами, и для управления ими применена магнитная отклоняющая система.

Электронно-лучевые пушки мощностью 60 кВт использованы в опытной установке нанесения алюминиевых покрытий на движущуюся стальную полосу шириной 100—200 мм, работающей в институте Манфреда фон Арденне. Для более широкой полосы разработана система управления электронным лучом при помощи трех поочередно включаемых магнитных отклоняющих систем. Электронный луч входит горизонтально, и место попадания его на поверхность расплава зависит от того, какая из трех электромагнитных систем включена в данный момент и какова индукция магнитного поля между полюсными наконечниками. Такая система позволяет применить одну пушку для нагрева длинного тигля, причем даже на полосе шириной 600 мм можно получить высокую равномерность толщины покрытия. Чтобы на краях тигля создать большую плотность мощности, предусматривается увеличение времени нахождения луча на краях или расфокусировка луча при прохождении его через центр тигеля.

При металлизации широких полос (1000 мм) магнитное поле в установке создается серией проводников с током, образующих длинный соленоид, так что луч отклоняется между витками этого соленоида. Для защиты от напыления металла проводники нагревают до высокой температуры. Некоторые участки проводников, создающие нежелательное поле, экранируют с помощью магнитомягкого материала. В качестве материалов тиглей в Германии применяют оксикерамику (например, силиманит), дибориды титана и циркония в смеси с нитридом бора, а также силициды.