多层闪蒸器.pdf

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供在重复热循环条件下闪蒸金属用的闪蒸器蒸发容器，包括一石墨体，热解氮化硼外层和一中间层，中间层由选自热解石墨、碳化硼(B4C)、碳化钽和碳化硅的材料组成，中间层厚度不超过约0.02英寸。。

摘要
申请专利号：	CN95196451.8	申请日：	1995.09.18
公开号：	CN1167509A	公开日：	1997.12.10
当前法律状态：	终止	有效性：	无权
法律详情：	未缴年费专利权终止IPC(主分类):C23C 14/24申请日:19950918授权公告日:19991201终止日期:20091019\|\|\|专利申请权、专利权的转移(专利权的转移)变更项目:专利权人变更前权利人:先进陶瓷公司地址: 美国俄亥俄州变更后权利人:通用电气公司地址: 美国纽约州登记生效日:2006.12.22\|\|\|授权\|\|\|\|\|\|公开
IPC分类号：	C23C14/24; C23C16/02; C04B41/52	主分类号：	C23C14/24; C23C16/02; C04B41/52
申请人：	先进陶瓷公司;
发明人：	J·T·马连纳; D·A·朗沃思
地址：	美国俄亥俄州
优先权：	1994.09.28 US 08/314,314
专利代理机构：	中国专利代理(香港)有限公司	代理人：	魏金玺;罗才希
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内容摘要

供在重复热循环条件下闪蒸金属用的闪蒸器蒸发容器，包括一石墨体，热解氮化硼外层和一中间层，中间层由选自热解石墨、碳化硼(B4C)、碳化钽和碳化硅的材料组成，中间层厚度不超过约0.02英寸。

权利要求书

1、闪蒸器蒸发容器，此容器用于在重复热循环条件下闪蒸金属，
此容器包括：带有凹槽的石墨体，其中加入待蒸发金属；所述石墨体的
一个热解氮化硼外涂层；和至少一层将所述热解氮化硼涂层与所述石墨
体分隔开的中间层；所述中间层由选自热解石墨、碳化硼(B₄C)、碳
化钽和碳化硅的一组材料组成，以及中间层的厚度不超过约0.002英
寸。
2、权利要求1的闪蒸器，其中所述中间层由热解石墨组成。
3、权利要求2的闪蒸器，其中所述中间层的厚度范围介于0.0002
英寸-0.002英寸之间。
4、权利要求1的闪蒸器，其中所述中间层由多层薄层组成，其总
厚度不超过约0.002英寸。

说明书

多层闪蒸器

发明领域

本发明涉及用于金属闪蒸的电阻加热闪蒸器，更具体地涉及闪蒸器
的蒸发容器，该容器由石墨体与热解氮化硼外涂层组成。

发明背景

真空沉积是在金属、玻璃和塑料的各种基体上涂覆金属的一种普通
方法，这些涂覆的金属例如铝、铜、锌和锡。利用电阻加热，金属在一
通称为“蒸发舟”的容器中蒸发。该容器与电源连接，加热容器至某一
温度，以使与蒸发舟接触的金属加料蒸发。产品置于金属在其内蒸发的
真空室内。产品可单独或连续地送入室内，或者产品就是真空室本身的
部分。使用金属蒸汽沉积可以涂覆各类产品：诸如电视显象管、汽车前
灯以及玩具等。

将金属加料置于在容器顶面上机加工而成的中空凹槽中。当达到金
属蒸发温度时，金属加料就熔化和迅速蒸发。金属料以强烈和突然的方
式闪蒸，然后再用新的金属加料重复这一过程，在给定时间周期内得以
完成的闪蒸次数控制产品的生产。据此，在一个容器中无失败地持续闪
蒸的次数将是此方法的一个关键的性能特征。反之，如出现闪蒸失败则
被涂覆的工件要刮擦或不得不重做，这都会增加时间和费用。为避免额
外费用，在预测将出现失败之前就要丢弃蒸发容器。一个使用期过短的
蒸发容器势必增加每个工件的生产费用，也使生产效率降低。

发明概述

电阻加热金属的方法是采用美国专利5,239,612所教导的由热解氮
化硼涂覆的石墨体组成的闪蒸器，此专利公开并入本文作为参考。正如
上述专利所说，通过氨与如三氯化硼的卤化硼的蒸汽相反应可以形成热
解氮化硼(此后称之为“PBN”)涂层。

根据本发明现已发现，可以延长蒸发舟的使用寿命，只要在PBN
涂层和石墨体之间加入一中间层，此中间层使石墨和PBN之间分开，
而且可以允许在重复进行热循环时石墨体和PBN涂层之间热膨胀系数
“CTE”在数值上有相当大的不一致。优选的中间层为热解石墨的中
间层，它的厚度最小，优选在约0.0002和0.002英寸之间。可以替代热
解石墨的其它材料包括选自碳化硼(B₄C)、碳化钽和碳化硅的一组金
属碳化物。

本发明的闪蒸蒸发容器包括：具有其中加入待蒸发金属的凹槽的石
墨体。所述石墨体的热解氮化硼外涂层和至少一层将凹槽内所述热解氮
化硼涂层与所述石墨体分开的中间层，所述中间层由选自热解石墨、碳
化硼(B₄C)、碳化钽和碳化硅的一组材料中的一种所组成和其厚度不超
过约0.002英寸。

附图简述

在参照附图阅读本发明下面的详细说明之后本发明的其它优点将
变得更加明显。

图1是本发明蒸发容器的投影视图；和图2是图1沿2-2线的截
面图。

发明详述

对于电阻型蒸发舟10的形状有一个严格要求，即要与电阻回路相
匹配。通常如图1所示做成窄长形，同时在石墨体11的至少一个表面
14机加工成一个凹槽或凹陷12。石墨体11最好是由高密度、高强度的
石墨块形成，并有一薄层热解氮化硼的涂层。涂覆氮化硼的方法是常规
的，主要包括：在装有石墨体的加热炉反应器中以合适比例导入氨蒸汽
和气相的卤化硼，加热炉维持在可控温度1800°-2200℃之间。热解氮
化硼“PBN”涂层18的厚度通常不超过0.030英寸，而且除两端15
和16外完全包封石墨体11，在两端15和16涂层被车去以暴露出石墨，
从而与电力夹紧装置相连接。

根据本发明，在石墨体11和热解氮化硼18之间形成中间层20，
这样当进行重复热循环时可提高舟10的使用时间和改善舟10的热均匀
性。在用PBN涂覆石墨体11之前，就形成中间层20，最好以化学蒸
汽沉积的方式形成中间层。中间层20的厚度是本发明的一个重要特征，
它应不超过约0.002英寸，最好厚度范围在0.0002-0.002英寸之间。
中间层20的作用是允许PBN层18和石墨体11的热膨胀系数之间在数
值上可以有一个相当宽的不一致。使PBN层较少地与其下面的石墨体
相结合就能实现这一点。中间层也是各向异性的和可以促进热的均匀
性。中间层的优选材料是热解石墨。可以代替热解石墨的其它材料包括
选自由碳化硼(B₄C)、碳化钽和碳化硅所组成的一组金属碳化物材
料。本文所称术语“热解石墨”是指结晶的碳质结构，其中有高度结晶
取向。在普通的石墨材料中未发现有这种结晶取向。另外，热解石墨由
于以取向的滑动面为特征而呈现各向异性的物理性能，但普通石墨正相
反为各向同性。化学蒸汽分解，例如在高温下在带有适宜惰性稀释剂的
反应室中的甲烷气，可形成热解石墨。

PBN和石墨的热膨胀系数“CTE”并非一定与温度呈线性关系，
在1500℃的典型操作条件下的膨胀百分率对于大多数商叶使用密度的
PBN为0.4％-0.5％，而对于石墨最低为0.6％，很多级别的石墨这
膨胀百分率还要高得多。使用中间层20则可以防止由于重复热循环造
成的过早闪蒸失败。

热解石墨的高度各向异性使它成为隔开石墨体11和PBN外涂层18
的中间层的最佳选择。但是中间层20必须足够薄，以便在热重复循环
期间它的热膨胀系数并不起实质性的作用。在用PBN涂覆之前在石墨
体表面上沉积的薄层热解石墨20也将使任何局部过热点均匀化。平行
于薄层表面的热传导典型地为700瓦/米·°K，比通过薄层厚度的热传
导(典型为3.5瓦/米·°K)要高约200倍。

热解石墨(PG)层20的厚度将提供石墨体11和PBN层18之间
不同的分隔量，因而也就提供不同的加热水平。其它材料也可以用作
PG的替代物，或PG和/或其它材料的几个薄层的复合体也可使用，其
它材料比如选自由碳化硼(B₄C)、碳化钽和碳化硅一类金属碳化物材
料。