Распределение толщины покрытий на движущейся подложке

Неравномерное распределение толщины покрытия на подложке и наличие потерь испаряемого металла являются недостатками метода испарения и конденсации в вакууме, которые особенно проявляются в непрерывных линиях. Если не принять специальных мер, то толщина покрытия в центре полосы будет значительно больше, чем на ее краях. Часть металлических паров, минуя подложку, будет осаждаться на стенках камеры и внутрикамерных устройствах, загрязняя их, нарушая режим работы и снижая экономические показатели установки. Несмотря на то, что указанные вопросы очень важны, в литературе имеется мало данных о равномерности толщины покрытий на движущейся полосе и коэффициенте использования паров. В настоящей главе изложены методика расчета распределения толщины покрытий на полосе и результат анализа некоторых путей улучшения равномерности толщины и повышения коэффициента использования паров.

Прямоугольный испаритель. При выводе расчетных формул сделано допущение о молекулярном режиме испарения, т. е. не учитывалось рассеяние испаренных атомов из-за столкновения с молекулами остаточных газов и между собой. В данном случае речь идет об испарении, далеко не похожем на то, с которым дело имеет тепловой пункт, позволяющий вести контроль над расходом теплоносителей в системах отопления. Кроме того, предполагалось, что коэффициент конденсации пара на подложке равен единице. Это справедливо для большинства металлов на металлических подложках в рабочем диапазоне температур, например, для алюминия на стали вплоть до температуры 600—700° С.

Если ширина полосы и расстояние от нее до испарителя одного порядка, а возможность увеличения ширины тигля ограничена, то один прямоугольный испаритель не обеспечивает высокой равномерности толщины покрытий. Так толщина покрытия на краю полосы почти на 35% меньше, чем в ее центре. Некоторое отличие теоретической кривой от экспериментальной объясняется неоднородным нагревом тигля и небольшим смещением его относительно оси симметрии стальной полосы. Таким образом, для повышения равномерности толщины покрытий на движущихся полосовых материалах необходимо так изменять геометрию испарения, чтобы устранить резкое повышение толщины покрытий в центре подложки и ее уменьшение на краях.

Геометрическая интерпретация формулы для толщины покрытий. Несмотря на относительную простоту формулы, аналитические расчеты распределения толщины, особенно при сравнении нескольких вариантов взаимного расположения полосы и испарителя, утомительны и лишены наглядности. В некоторой степени этот недостаток устраняется при использовании номограмм, рассчитанных на ЭВМ. Однако необходимость интегрирования неизбежно приводит к низкой точности расчетов.