专利名称：连续沉积生产线中的边缘涂布的制作方法
连续沉积生产线中的边缘涂布技术领域本公开内容涉及一种在诸如例如金属条带基底的基底的边缘上连 续的沉积涂层的连续沉积涂布设备和方法。更具体地，本公开内容涉 及一种具有坚硬、致密和/或低摩擦的涂层的涂层钢带材料。本公开内容还涉及以一种连续的巻到巻工艺制造这种涂层钢带的方法，产生金 属条带基底上的坚硬、致密和/或低摩擦的涂层的非常好的附着性。具 有良好附着性的涂层的涂层钢带适合用于使用在例如涂布机刀片和刮 刀片、剃须用具、医疗器械、功用刀和工业用刀以及锯条应用、或使 用带有涂层边缘的金属条带基底的其他应用中。
背景技术：
在下面的讨论中，对某些结构和/或方法进行了参考。然而，下面 的参考不应被解释为承认这些结构和/或方法构成现有技术。申请人特 别保留论证这些结构和/或方法不限定为现有技术的权利。涂层钢产品能够用在多种应用中。
一个实例是用在制造刀中，诸如功用刀(utility knife),例如切片刀、切肉刀、切面包刀、屠宰刀、 搅拌器刀、猎刀和渔刀的实用刀具、口袋随身刀，以及用于切割合成 纤维、纸张、塑料膜、织物和地毯的工业用刀。此外，这些产品能够 用在锯条应用中，并且能够用作医疗器械和手术刀。另一实例是用在 诸如剃刀和切割器的剃须应用中。又一实例包括诸如用在造纸和印刷 工业中使用的用来分别从表面上刮纸和印刷油墨的刮刀片和涂布机刀 片。与此有关，经常由于表面和涂布机刀片或刮刀片的磨损而产生一 些问题。涂布机刀片和刮刀片通常由硬化钢带制造。 一种减少磨损问 题的通用方式是在钢刀已经被制造成涂布机刀片或刮刀片形式的其最 终几何形状之后，给钢刀涂敷耐磨涂层。与此有关，通常必须涂敷镍层作为基底和耐磨涂层之间的结合涂层。仅仅是为了指出几个实例。 在所有应用中，坚硬且致密的磨损涂层可以是适当的，或者甚至是必 需的。例如，磨损能够导致涂层撕裂或破裂。还有一些应用需要具有 坚硬且锋利的边缘和切割表面。此外，许多上面列出的应用被用在腐 蚀环境中，因此能够受益于抗蚀表面。因此，公知的是能够使用耐磨涂层，但是难以发现能够符合要求 质量的、有成本效益且有利于环保的方法。目前具有涂敷的耐磨涂层 的涂布机刀片或刮刀片的成本非常高。此外，处理在印刷工业中或在 造纸厂中的使用过程中发生的质量问题的成本高。而且，频繁更换刀 片增加了成本。边缘上涂层的良好附着性对于最终产品的功能性质量 是必需的。在使用例如工业用刀或锯条的涂层物体的过程中，不良的 附着性、或者有孔或粗糙的涂层将产生许多问题，例如涂层开始剥落、 颗粒或小碎块被撕裂、或者发生开裂问题。总而言之，这在质量和成 本方面都是不可接受的。存在所使用的几种制造涂层的通用方法和几种不同类型的涂层。 如以下能够提到的实例陶瓷涂层，所述陶瓷涂层通常由八1203组成，其中可以添加Ti02和 /或Zr02。这种类型的涂层通常使用热喷射方法涂敷。热喷射方法的实 例在例如美国专利第6，431，066号中描述，其中陶瓷涂层沿刮刀片的一 个边缘涂敷。热喷射方法的另一个实例在EP-B-758 026中描述，其中利 用在包括热喷射的相当复杂的连续工艺中的多个涂布步骤沿一个边缘 涂敷耐磨涂层。传统热喷射方法通常具有一些重大缺陷。例如，所形成的涂层粗 糙，这意味着在涂布之后通常必须对表面进行抛光或其他进一步的处 理。此外，热喷射涂层通常包括高程度的孔隙度，这意味着通常不能 实现较薄的致密涂层。此外，热喷射涂层的厚度通常相当高。在使用 期间，厚且粗糙的涂层增加了裂缝形成的风险或者从表面撕裂颗粒的风险。在许多情况下，还必须使用昂贵的镍或镍合金作为结合涂层以 改善陶瓷涂层的附着性。通常由纯镍或铬组成的、或者形式为诸如镍一磷的化合物的传统 的金属涂层通常使用电镀方法，尤其是使用电解电镀方法涂敷。电解 电镀方法具有一些缺点， 一个主要缺点是难以获得均匀厚度，并且同 样涂层的附着性不良。此外，电镀工艺是不利于环境的；反过来说， 这些工艺通常包括环境问题。诸如包括例如SiC的耐磨微粒的镍涂层的 涂层的结合在WO 02/46526中进行了描述，其中在用于电解镍涂层的连 续工艺中，在几个步骤并且在这些步骤中的至少一个步骤中添加磨粒， 以涂敷不同的层。这种方法也具有一些缺点，原则上具有与如上所述 的电解电镀相同的缺点，并且还大范围地使用镍作为结合涂层，这意 味着涂层非常昂贵。发明内容公开了一种具有在致密涂层和基底之间改善的附着性的坚硬且耐 磨涂层金属条带。由于成本原因，连续的巻到巻涂布工艺是优选的， 所述生产线能够在相同的巻到巻过程中涂布一个或多个条带边缘。此 外，由于质量原因，具有对基底非常好的附着性的致密涂层是有利的。 从成本方面看，还更有利的是，如果存在耐磨涂层的这种良好附着性， 则可以选择无需任何单独的结合涂层。连续的巻到巻沉积涂布设备的示例性实施方式包括真空处理室， 所述真空处理室包括在沉积区域上游的蚀刻区域；在所述蚀刻区域中 的至少一个离子辅助蚀刻器；以及在所述沉积区域中的至少一个沉积设备，其中，所述至少一个沉积设备包括至少一个靶材，其中，行进 通过所述真空处理室时，条带基底朝向所述蚀刻区域中的所述至少一 个离子辅助蚀刻器突出第一边缘区域，并且朝向所述沉积区域中的所 述至少一个沉积设备的所述靶材突出所述第一边缘区域，其中，所述 条带基底的所述第一边缘区域包括从第一近端位置朝向第一远端位置成锥形的至少第一倾斜表面，所述第一近端位置比所述第一远端位置 更靠近所述条带基底的中央区域，所述第一倾斜表面具有第一表面法 线，以及其中，所述至少一个沉积设备的所述靶材包括具有靶材法线 的靶材表面并且相对于所述第一倾斜表面倾斜，这样使得所述耙材法线与所述第一表面法线交叉成一定角度a，其中a大于或等于90度。连续涂布条带基底的边缘的方法的示例性实施方式包括提供至 少一个条带基底至真空处理室，所述条带基底包括本体、相对于第 二主侧的第一主侧以及相对于第二横向侧的第一横向侧，所述第一横 向侧和第二横向侧比所述第一主侧和第二主侧更窄；移动所述至少一 个条带基底通过所述真空处理室，所述真空处理室包括在蚀刻区域中 的至少一个离子辅助蚀刻器和在沉积区域中的至少一个沉积设备，所 述蚀刻区域在所述沉积区域的上游；清洁在所述蚀刻区域中的所述至 少一个条带基底的第一边缘区域，所述第一边缘区域包括从第一近端 位置朝向第一远端位置成锥形的至少第一倾斜表面，所述第一近端位 置比所述第一远端位置更靠近所述条带基底的中央区域，所述第一倾 斜表面具有第一表面法线；将涂层沉积于在所述沉积区域中的所述第 一边缘区域的所述第一倾斜表面上；以及收集所述涂层条带基底，其 中，所述至少一个沉积设备包括至少一个靶材，其中，行进通过所述 真空处理室时，所述至少一个条带基底朝向所述蚀刻区域中的所述至 少一个离子辅助蚀刻器突出所述第一边缘区域，并且朝向在所述沉积 区域中的所述至少一个沉积设备的所述至少一个靶材突出所述第一边 缘区域，并且其中，所述至少一个沉积设备的所述靶材包括具有靶材 法线的靶材表面并且相对于所述第一倾斜表面倾斜，这样使得所述靶 材法线与所述第一表面法线交叉成一定角度a，其中a大于或等于90度。另一示例性的连续的巻到巻沉积涂布设备包括真空处理室，所 述真空处理室包括在沉积区域上游的蚀刻区域；在所述蚀刻区域中的 至少一个离子辅助蚀刻器；以及在所述沉积区域中的至少一个沉积设备，其中，所述至少一个沉积设备包括至少一个靶材。行进通过所述真空处理室时，条带基底朝向所述蚀刻区域中的所述至少一个离子辅 助蚀刻器突出第一边缘区域，并且朝向在所述沉积区域中的所述至少 一个沉积设备的所述靶材突出所述第一边缘区域。所述条带基底的所 述第一边缘区域被做成方形，并且具有第一近端位置和第一远端位置， 所述第一近端位置比所述第一远端位置更靠近所述条带基底的中央区 域，所述第一边缘区具有第一表面法线。所述至少一个沉积设备的所 述耙材包括具有靶材法线的靶材表面并且相对于所述第一倾斜表面倾斜，这样使得所述靶材法线与所述第一表面法线交叉成一定角度a，其 中a大于或等于90度。
结合附图能够阅读下面对优选实施方式的说详细明，其中类似的附图标记表示类似的元件，并且其中图l示意性地示出了根据一个公开的实施方式的用于制造涂层金 属条带的生产线。图2示意性地示出了沿图1的线A — A观察时的用于制造涂层金属 条带的生产线。图3示出了多种示例的边缘几何形状和在上述边缘儿何形状上的多种示例的涂层。图4示出了多个条带基底的可选设置的示意性横截面。 图5a和图5b示出了条带基底的突出距离d、连续的条带基底之间沿y轴方向的间隔距离y、以及各靶材与竖直方向的角度Y和Y'之间的另一示例性关系。
具体实施方式
公开了一种具有良好的附着性的、致密且耐磨的涂层以及一种连 续的沉积涂布设备。在诸如形式为硬化钢带的条带基底的最终产品上 的涂层是用于在以下利用具有涂层边缘的金属条带基底的应用中使用 的适当的涂层例如，在剃须用具、医疗器械、功用刀和工业用刀、 锯条应用、刮刀片和涂布机刀片应用、或者用于在造纸时使纸起绉的起绉刀中。用在上述应用中的适当的涂层具有带有良好的附着性的耐 磨涂层的致密层，所述致密层坚硬并且具有足够的刚性，以在使用过 程中足以经受工作负荷和压力，并且减小了脆性或撕裂，或者根本不 会有脆性或撕裂。也能够单独使用低摩擦涂层，或结合涂层的其他特 性使用低摩擦涂层。涂层材料和设置的描述耐磨性能够通过沉积例如具有下面中的至少一层诸如TiN、ZrN、 TiAlN、 ZrAlN、 VN、 TiVN、 VA1N、 CrN、 Cr2N、 CrAlN、 MoNx、 WNx的致密的过渡金属氮化物或上述这些氮化物的混合物、优选为一层TiN 或CrN基材料的涂层而实现。根据要求，能够通过调节涂层中的氮化 物混合量来实现预期硬度、刚性和/或耐腐蚀性的优化。这能够通过选 择性地选择例如用于通过电弧蒸发沉积或溅射沉积的用于沉积的靶材 材料的合金成分来实现。为了结合氮化物，也可以使用多层涂层，以 通过在多层涂层中具有多至20个的子层来优化硬度和刚性，其中子层 中具有不同的氮化物，在子层或单独的碳基子层中具有可选的碳化物添加物。耐磨性也能够通过沉积例如具有至少一层形式为TiC、 ZrC、 VCx、 CrCx、 MoCx、 WC的致密金属碳化物材料或上述这些碳化物的混合物、 优选为一层TiC、 WC或CrCx基材料的涂层而实现。根据要求，能够 通过在涂层中使用混合的碳化物实现预期硬度和刚性和耐腐蚀性的优 化。这能够通过选择例如用于通过电弧蒸发沉积或溅射沉积的用于沉 积的靶材材料的合金成分来实现。为了能够结合碳化物，也可以使用 多层涂层，以通过在多层涂层中具有多至20个的子层来优化硬度和刚 性，其中在子层中具有不同的碳化物，在子层或单独的氮化物基子层 中具有可选的氮化物添加物。诸如Ti (C,N)的碳氮化物也能够单独地或混合地用在涂层中或 用在子层中。耐磨性或低摩擦能够通过沉积例如具有至少一层致密的类金刚石碳层(DLC)的涂层而实现。所述DLC层能够与少量诸如Ti、 Ta、 W 和/或Cr的过渡金属混合。根据要求，能够通过使用多至约20%，或 者大于0至约10%的有效量的过渡金属添加物来实现所述硬度和刚性 和耐腐蚀性和摩擦的优化。这能够通过选择例如用于通过电弧蒸发沉 积或溅射沉积的用于沉积的靶材材料的合金成分而实现。为了能够结 合DLC，也可以使用多层涂层，以通过在多层涂层中具有多至20个的 子层来优化硬度和刚性，其中在子层中具有不同的氮化物，在子层或 单独的碳化物基子层中具有可选的碳化物添加物。作为上述基本上由氮化物组成的耐磨层的替代，诸如金属涂层的 其他涂层能够使用在公开的实施方式中。为了尽可能地降低成本，如 果简单并廉价的涂层是优选的，则诸如基本上纯Ti、 Zr、 V、 Nb、 Ta、Cr、 W、 Fe、 Mo、 Ni以及Fe或诸如TiAl、 NiAl以及FeCrAlY的这些材料的合金的金属涂层可以使用。诸如在此描述的例如金属涂层的薄 层的纯金属涂层也能够用作钢带边缘和第二涂层之间的结合涂层，其 中所述第二涂层能够具有包括过渡金属氮化物或碳化物、或者包括类 金刚石碳的金属(Me-DLC，其中Me为诸如Ti、 Ta、 Cr和W的过渡 金属)、或者类金刚石碳(DLC)层的成分。作为耐磨和/或低摩擦DLC涂层的替代，能够沉积包含MAX相的 材料。MAX相材料是具有下列分子式Mn+!AzXn的三元化合物。M是 选自组Ti、 Sc、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Ta中的至少一种过渡金属；A是选 自由Si、 Al、 Ge和/或Sn组成的组中的至少一种元素；以及X是非金 属C和/或N中的至少一种。单相材料的不同成分的范围由n和z确定， 其中n在0.8 — 3.2的范围内，且z在0.8—1.2的范围内。因此，MAX 相材料组中成分的实例是Ti3SiC2、 Ti2AlC、 Ti2AlN以及Ti2SnC。除了 纯MAX相的涂层，也可以沉积包括MAX相的合成涂层。无需任何单 独的结合涂层，但是如果从例如为了增强刚性的技术角度考虑，则仍然可以选择性地在一层中使用诸如镍或钛的金属涂层元素。对镍而言， 由于镍昂贵，因此通常仅仅在非常薄的层中使用，所述非常薄的层适当地介于0/mi至2/mi之间，优选地介于0/rni至1/mi之间，以及更优 选地介于0/rni至0.5/mi之间。然而如果使用镍层，则任何可能的镍层 不能作为邻近条带基底的层。在此公开和描述的方法适于坚硬且致密的耐磨涂层的薄的涂层， 条带基底的边缘区域的每一侧上的厚度总计多至25/m!，通常总计多至 20/mi，优选地总计多至15/mi。从成本角度看，总计最大为12pm或优 选地总计最大为10/xm是优选的。如果要涂布较厚的涂层，则可以通过 使用多至10层的多层来实现性价比上的优化，并且其中各层厚度介于 0.1/mi至15/mi之间，适当地是介于0.1/mi至10/mi之间，或者更适当 地在0.1/im至7/xm，优选地在0.1/mi至5/mi，并且更优选地在0.1/mi 至3/mi。其他适当的涂层厚度包括《10Mm、《5/mi、以及《l]Um。为了 经受住磨损和由被处理材料施加的剪切力，涂层应当具有足够的耐磨 性，另一方面，由于经济原因和易碎性/脆性，涂层不应太厚。例如， 对涂布机刀片和刮刀片应用而言，涂层和基底材料的厚度之间的比率 可以介于0.1%至12%之间， 一般地介于0.1%至10%之间，并且通常 介于0.1%至7.5%之间，而最优选地介于0.1%至5%之间。待涂布的基底材料的描述待涂布的材料应当具有适于预期应用的良好基础机械强度。在一 个实例中，条带基底为在硬化和回火条件下的硬化钢，或者作为选择， 为诸如在WO 93/07303中公开的合金的析出硬化钢，所述析出硬化钢 在最终条件下能够实现抗拉强度水平超过1200MPa，或优选地超过 1300MPa，或最佳超过1400MPa，或甚至为1500MPa。如果最终涂层产品预期用在腐蚀环境下，则条带基底的钢合金也 应当具有充足的铬添加物，以能够获得良好的基础耐腐蚀性。例如，Cr含量能够超过重量的10%,或者至少为11%，或者优选地最少为12%。涂层方法能够应用在由所述类型的钢合金并且为条带形式的任何 类型的基底上，所述基底具有良好的热加工性并且还能够被冷轧成较 薄尺寸。典型地，所述合金还能够在包括诸如成型、研磨、刨削、切 割、抛光、冲压的步骤的制造工艺中被容易地制造成以下要求的最终 产品诸如涂布机刀片或刮刀片应用、像剃刀和/或切割器的剃须用具、 医疗器械、功用刀和工业用刀、各种锯条和其他条带产品应用等。条 带基底的厚度通常介于0.015mm至5.0mm之间，并且适当地介于 0.03mm至3mm之间。优选地，条带基底的厚度介于0.03mm至2mm 之间，甚至更优选地介于0.03mm至1.5mm之间。涂布机刀片的通常 厚度范围从0.3mm到l.Omm，而刮刀片的通常厚度范围从O.lmm到 0.4mm，以及对剃刀而言，条带材料的通常厚度范围从0.076mm到 0.1mm。条带基底材料和待涂布的边缘的形状的宽度取决于最终产品的 预期用途。此外，所述宽度能够随意地选择为适合用于进一步制造涂 层产品的最终宽度的宽度。取决于最终产品，适当的示例宽度为lmm 至500mm，适当地为lmm至250mm，或者优选地为lmm至100mm。 条带基底材料的长度适当地介于10m和20,000m之间，优选地介于 100m和20，000m之间。条带基底材料通常成巻的形式，以便在应用涂 层之前和之后处理。自然地，条带基底的尺寸与最终产品的预期用途 相适应，并且能够适当地采用其他最小和最大厚度。涂布方法和设备的描述可以使用许多用于涂层介质/材料的应用的物理和化学气相沉积 方法和涂层工艺，只要它们提供连续均匀且附着的涂层就行。作为沉 积方法的示例，可以考虑化学气相沉积(CVD);金属有机化学气相 沉积(MOCVD);诸如通过电阻加热、通过电子束、通过感应、通过 电弧阻或通过激光沉积方法的溅射和蒸发的物理气相沉积(PVD)。 电弧蒸发或溅射，尤其是磁控溅射是用于沉积的优选的两个示例方法。尽管在某些点是通过参考电弧蒸发和溅射沉积方法而在此提及和 公开沉积设备，然而所述公开内容、原则和方法能够类似地应用于其 他类型的沉积方法和技术。因此，本领域的普通技术人员应当理解 尽管一般地讨论了沉积设备或具体地讨论了电弧蒸发和溅射，但是其 他沉积方法也在本申请公开的范围内。所述沉积方法被合并到巻到巻(roll-to-roll)的条带生产线中，并且通过选择的沉积设备沉积涂层，例如通过在巻到巻沉积涂布设备中 的电弧蒸发或溅射沉积涂层。如果需要多层，能够通过合并在沉积室 (多个沉积室)中成排的几个电弧蒸发或溅射靶材来实现多层的形成。 此外，条带基底的边缘部上的涂层能够通过将靶材相对于待沉积涂层 的表面定位在适当的角度而受控。金属涂层的沉积由在最大压强为lxl(^毫巴(mbar)的减小气氛下的金属耙材形成，其中不采用任何反 应性气体添加物，以便促进基本纯的金属膜。诸如TiN、 TiC、 CrN、 CrCx、 VN、 TiAlN和CrAlN的金属碳化物和/或氮化物的沉积由具有反 应性气体添加物的金属耙材形成。诸如TiC和Ti (C，N)的金属碳化物 和金属碳氮化物也能够由包含过渡金属和碳的复合物靶材沉积。涂布 过程中的条件能够相对于反应性气体的局部压力而调节，以能够形成 预期的化合物。在氮的情况下，可以使用诸如N2、 NH3或N2H4的反应 性气体，但是优选地使用N2。在碳的情况下，可以使用任何含碳气体作为反应性气体，例如CH4、 C2H2或C2H4。金属氧化物的沉积在减小气压的情况下执行，其中将氧源添加物作为室中的反应性气体。为了获得良好的附着性，采用不同类型的清洁步骤。首先，清洁 基底材料的表面，以去除油残留物，否则所述油残留物可能对涂布工 艺的效率以及涂层的粘附性和质量产生负面影响。此外，去除通常地 出现在钢表面上的非常薄的自然氧化层。优选地，这能够通过在涂层 沉积之前包括表面预处理而实现。在巻到巻生产线中，第一生产步骤 为清洁步骤，例如，优选地，对金属条带基底表面进行离子辅助蚀刻， 以实现第一涂层的良好附着性。涂布执行速率为最小每分钟O.l米，优选地为最小0.5m/min，更优选地为最小lm/min。条带基底的移动速率 能够取决于靶材的数量和沉积技术的沉积速率，其中，耙材越多沉积 速率越快，因此允许被使用的条带基底的移动速率增加。图1示意性地示出了根据第一公开实施方式的用于制造涂层金属 条带的生产线的实例。在图1中，用于制造涂层金属条带的生产线被 示出为连续的巻到巻沉积涂布设备100。连续的巻到巻涂布设备100包 括供应室102,供应室102包括用于多个条带基底106中的每一个的 拆巻机104，其中各条带基底设置成巻108;以及收集室110，收集室 IIO包括用于多个条带基底106中的每一个的重巻机112。真空处理室 114设置在供应室102和收集室110之间。真空处理室114包括在沉积 区域118上游的蚀刻区域116。至少一个离子辅助蚀刻器120设置在蚀 刻区域116中，并且至少一个沉积设备122设置在沉积区域118中， 所述沉积设备122包括至少一个靶材124。在示出的连续的巻到巻沉积涂布设备100中，示出了四个单独的 条带基底。然而，应当理解，连续的巻到巻沉积涂布设备100能够具 有任何数目的条带基底。例如，能够使用从1到10或者甚至更多的条 带基底。在另一实例中，当形成用于剃刀应用的条带基底时，连续的 巻到巻沉积涂布设备100可能在生产线中具有多至100的条带基底， 而如果设计用于形成用于涂布机刀片和/或刮刀片应用的条带基底，则 可以在生产线中仅仅具有四个条带基底。 一般地，包括的条带越多， 生产线的生产量越高，但是其也变得更加复杂。包括用以产生撞击条带基底的等离子体的惰性气体等离子体发生 装置的离子辅助蚀刻器120的部件被以操作方式设置在真空处理室114 中，以在涂层沉积之前去除条带基底材料上的薄氧化层。包括用于产生电弧和蒸发靶材的电弧发生装置的电弧蒸发器122 或者包括溅射源和溅射靶材的溅射机122的部件被以操作方式设置在真空处理室114中，以当条带基底106经过真空处理室114时，在条 带基底106上沉积涂层。条带基底的横向侧能够被涂布。例如，且如图1中所示，来自多 个巻中的每一个的条带基底106从供应室102行进通过真空处理室114 至收集室110，并且朝向蚀刻区域116中的至少一个离子辅助蚀刻器 120突出第一边缘区域(其实例为图2和图3中示出的140，以及图4 中示出的140'、 140"、 140'"以及140")，并且朝向沉积区域118中 的至少一个电弧蒸发器或溅射器122的靶材124突出第一边缘区域。如图2中所示，在示例性的实施方式中，条带基底106的第一边 缘区域140包括从第一近端位置144朝向第一远端位置146成锥形的 至少第一倾斜表面142。第一近端位置144被描画为比第一远端位置 146更靠近条带基底106的中央区域148。然而，条带基底上的第一近 端位置的位置是不受限的，并且在可选实施方式中，可以位于条带基 底相对于第一边缘区域的相对端，这样使得倾斜表面的锥形延伸过条 带基底的全部尺寸。在一些实施方式中，第一倾斜表面142的第一远端位置146与例 如条带基底106的一个横向侧的条带基底106的边缘是同延的 (coextensive)。第一倾斜表面142具有第一表面法线150。在图2中， 条带基底106从横向侧和第一边缘区域140被观察，包括第一倾斜表 面142，沿观察方向朝向靶材124突出。图3示出了多种示例边缘几何形状和在所述示例边缘几何形状上 的多种示例涂层。在图3中，示出多种具有涂层130的条带基底106。 如图3中所示，条带基底106a能够在第一边缘区域104为方形并且具 有包住第一边缘区域的涂层130。图3中还示出，条带基底106b—106e 具有多种第一边缘区域140的几何形状，包括方形(106a)、具有圆角 或斜角的方形(106b)、 一侧成锥形(106c和106d)、两侧成锥形(106e)、以及圆形(106e)。锥形部分能够以一定角度终止，或者能够是圆的或 斜的。在各种情况下，涂层130与下面的第一边缘区域140的形状一 致或基本一致。在沉积的界限内，涂层130能够随意地逐渐进入下面 的条带基底106的表面中。条带基底106的第一边缘区域104的表面与靶材124具有特殊的 空间关系。例如这些空间关系允许多个条带基底竖直间隔地设置(例 如，沿y轴方向间隔设置)，以当条带基底经过真空处理室114的区 域时，使每一个条带基底被离子辅助蚀刻器120清洁，并且使每一个 条带基底具有由沉积设备122沉积的涂层。多个条带基底也能够随意 地水平设置(例如，沿z轴方向以距离4错开设置，如图4所示)， 以当条带基底穿过真空处理室114的区域时，允许每一个条带基底由 离子辅助蚀刻器120清洁，并且使每一个条带基底具有由沉积设备122 沉积的涂层。在一个实施方式中，沉积设备122的靶材124相对于竖直方向倾 斜期望角度，在图2中表示为Y。在具有多个靶材124的实施方式中， 诸如用于一种以上材料的沉积涂层和/或用于在条带基底的第一边缘区 域的一侧以上沉积涂层，能够使用连续的靶材或靶材组。各靶材124能够被定位用以获得预期涂布效果。例如，连续的靶 材或耙材组能够以不同的角度相对于竖直方向倾斜预期角度，在图2 中表示为Y和Y，。通常，各靶材安装在靶材保持器(未示出)上，靶 材保持器可以是对各靶材独立的，或者可以共同地保持一个以上的靶 材。耙材保持器能够围绕枢接点枢转和/或能够沿多个方向移动和/或联 合移动，从而产生偏斜的操控，并且靶材保持器具有至少一个自由度， 优选地是具有至少两个自由度或三个自由度。在设定连续的巻到巻沉 积涂布设备100的过程中，能够手动地操控靶材保持器，或者能够通 过控制器界面遥控地控制靶材保持器，以允许在原地改变靶材保持器 的位置。这种遥控控制能够例如为通过操控压电、气动、或其他电子或机械设备来改变靶材保持器相对于校准位置或校准取向的位置和取 向。 一个自由度能够是围绕沿X方向设置的轴线的枢转，以使耙材的 表面相对于待涂布的条带基底的表面倾斜。在图2中示出了这种类型 的运动，其中靶材124的角Y和角Y，可以是任何期望的角度。在一些 实施方式中，角Y和角Y'被选择为最大化条带基底106的第一边缘区 域140上的涂层的沉积。在一些实施方式中，角Y和角Y，被选择为在 涂层沉积的过程中最小化第一边缘区域被其他相邻或靠近的第一边缘 区域的遮挡，或者被选择为获得期望的遮挡效果。在一些实施方式中， 上述两方面均得到考虑而使用一种均衡的办法。在需要获得期望的涂 布效果时，Y和Y'能够是相同的角、互补角、穿过一个水平参考平面 的镜像、或者能够是不同的角。例如，至少一个电弧沉积设备122的耙材包括具有耙材法线128 的靶材表面126。靶材表面126相对于第一边缘区域140的第一倾斜表 面142倾斜，这样靶材法线128与第一表面法线150交叉成一定角度 a。在一个实例中，角a大于或等于90度。在另一个实例中角a为从 90度到135度。对于一个以上靶材的类似的角度关系能够在连续的巻 到巻涂布设备100中形成和实现，并且能够应用到在沉积区域118中 的沉积设备的靶材，以及应用到在蚀刻区域116中的用于离子辅助蚀 刻器的耙材。另一个自由度能够是沿z方向(如图2的轴线所示)的位移，从 而耙材124、 180位于在距第一边缘区域140 —定距离处。耙材124、 180和第一边缘区域140之间距离的变化能够影响沉积的速率和涂层的 质量。又一个自由度是沿y方向(如图2的轴线所示)平移，从而靶 材124、 180位于相对于第一边缘区域140的不同高度处。靶材124、 180相对于第一边缘区域140的平移能够影响沉积的速率和涂层的质通过以自由度来调动耙材，靶材的自由度能够调节涂布一个或多个条带基底的多个表面。在一个实例中，靶材保持器安装在的后侧，例如冲击表面126、 182的相对侧，并且耙材保持器包括轨道、托架和 /或齿轮，以提供必要的自由度。例如，在一些实施方式中，条带基底106的第一边缘区域140具 有一个以上的待涂布表面和/或一个以上的倾斜表面。例如，条带基底 的边缘、无论是否倾斜的条带基底的第一和/或第二主侧、和/或上述这 些表面的结合能够具有在沉积区域中沉积于其上的涂层。例如，条带基底106的第一边缘区域140能够包括在条带基底106 相对于第一倾斜表面142的相对主侧上的第二倾斜表面160。第二倾斜 表面160从第二近端位置162朝向第二远端位置164成锥形。第二近 端位置162比第二远端位置164更靠近条带基底106的中央区域148。 在一些实施方式中，第二倾斜表面160的第二远端位置164与例如条 带基底106的一个横向侧的条带基底106的边缘是同延的。在一些实 施方式中，第一倾斜表面142的第一远端位置146和第二倾斜表面160 的第二远端位置164相接并形成刃状物。第二倾斜表面164具有第二 表面法线170。在图2中，条带基底106从横向侧和第一边缘区域140 的其中之一被观察，包括第二倾斜表面160，沿观察的方向朝向蒸发靶 材124突出。连续的巻到巻沉积涂布设备能够具有在真空处理区域中的多个沉 积设备，例如，电弧蒸发器或溅射器。例如，连续的巻到巻沉积涂布 设备的实施方式能够包括在沉积区域中的第二(或更多)沉积设备(如， 例如在图1 (六个靶材)和图2中(两个靶材)示意性地示出)。在这 些实例中，第二 (或者跟随的)沉积设备172沿工艺流程方向例如图1 中的方向174在至少一个沉积设备122的下游。对至少一个沉积设备 122而言，第二 (或者随后的)沉积设备172包括靶材180。所述第二 沉积设备172的第二靶材180包括具有靶材法线184的靶材表面182 并且相对于第二倾斜表面160倾斜，这样使得靶材法线184与第二表面法线170交叉成一定角度e 。在一个实例中，角e大于或等于90度。 在另一个实例中，角e为从90度到135度。在又一个实例中，a能够 等于e或者a能够不等于e。随后的沉积设备能够包括在连续的巻到巻沉积涂布设备100中， 并且各随后的沉积设备也能够包括靶材。例如，在图1中示出了六个 沉积设备，各沉积设备具有单独的靶材124，并且耙材124示出为交替 具有不同的角Y和Y'(在图1中，相同倾斜的耙材以相同的阴影表示)， 并且具体说，具有不同的角a和e。然而，各靶材的不同角度能够根 据期望达到的不同的涂布效果而被采用，并且不要求耙材同样地倾斜。 此外，第一沉积设备的靶材源能够与第二沉积设备的靶材源和/或任何 随后的沉积设备的靶材源为相同材料或不同材料。图1示出了操作地连接至用于设置成巻108的多个条带基底106 中的每一个的拆巻机104和用于多个条带基底106中的每一个的重巻 机112的可选的控制器186。控制器186控制条带基底106通过真空处 理室114的供应和收集速度，以在沉积区域118中获得条带基底106 的期望张紧。如在此所述的，多个条带基底能够竖直间隔地设置(例如沿y轴 方向间隔设置)、可选地是水平偏置(例如沿z轴方向错开设置)、以 及进一步可选择地结合两种情况地设置。例如，如图2中所示，多个 条带基底106能够通过连续条带基底106之间的可选的间隔物188竖 直地间隔开(例如沿y轴方向间隔设置)。在另一实例中，如图2中 所示，多个条带基底106中的每一个的突出第一边缘区域140从真空 处理室114的内表面190突出相同的距离d。在一些实例中，多个条带基底106中的每一个的第一远端位置146 和/或第二远端位置164错开。作为一个实例的方式，最下面的条带基 底的第一远端位置能够在第一距离，最上面的条带基底的第一远端位置能够在第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。作为另一实例 的方式，最下面的条带基底和最上面的条带基底之间的多个条带基底106中的每一个的第一远端位置146处于第一距离和第二距离之间的一 个渐变距离。图4示出了水平位移(例如，沿z轴的位移)和竖直位移(例如， 沿y轴的位移)的一种可选的结合。作为实例，竖直位移dn， n=l、 2、 3、……以及水平位移y能够为在沉积过程中， 一个条带基底106'不会 阻碍下一个条带基底106"的第一边缘区域140〃上的材料沉积，例如 不会遮挡下一个条带基底。随后的条带基底的竖直和水平位移能够类 似地具有最小化的或防止在沉积过程中遮挡的距离。在图4中，多个 条带基底106'、 106"、 106"，、 106"，，中的每一个的突出第一边缘区域 140，、 140"、 140"，、 140""从真空处理室114的内表面190突出不同 距离4， n=l、 2、 3、……，例如，突出第一边缘区域水平地位移(例 如，沿z轴方向错开设置)。间隔物188和沉积区域的诸如内表面l卯 的壁的其他部分能够被例如流过冷却通道192的流体或气体冷却。应当理解，蚀刻区域中的例如离子辅助蚀刻器的设备具有靶材， 所述耙材也能够类似于沉积设备的一个或多个靶材的倾斜、位移和调 动平移，选择性地在一个或多个自由度下被倾斜、位移或平移。连续的巻到巻沉积涂布设备100能够选择性地受到例如真空或特 定气氛的气氛控制，或者选择性地，连续的巻到巻沉积涂布设备100 的部分能够受到这种气氛控制。例如，真空处理室114能够受到气氛 控制并且连续的巻到巻沉积涂布设备100能够包括在真空处理室114 的入口侧202的入口真空锁系统200和在真空处理室114的出口侧206 的出口真空锁系统204。在另一些实施方式中，供应室102、真空处理 室114、和收集室IIO均受到气氛控制。气氛控制能够包括将真空处理室114保持在特定工作压力下。气氛控制也能够包括将供应室102和收集室110分别保持在特定工作压 力下。各室的特定工作压力不需要是相同的。 一个示例工作压力最大 是lxl(^毫巴。气氛控制也能够选择性地包括保持不包括反应性气体或特定气体或气体浓度的在至少真空处理室114中的气氛。在一个实例中，拆巻机104和重巻机112均在气氛控制下。例如， 拆巻机104和重巻机112能够处于真空下并且具有连接至这两个室的 所需设备，例如真空泵(未示出)。在供应室102和真空处理室114之间，存在真空锁系统200，所 述真空锁系统200具有与位于真空处理室114中的条带引导器188类 似的条带引导器。在一个实例中，条带基底106能够经过窄区段，以 避免气体从供应室102扩散进入真空处理室114中。在另一实例中， 供应室102能够具有比真空处理室114更低的压力，或者具有至少比 蚀刻区域116更低的压力，这样使得来自蚀刻区域116的例如Ar气的 气体扩散进入供应室102中，并且来自供应室102的"残留气体"不 流入真空处理室114中。在另一实例中，在蚀刻区域116和沉积区域118之间存在中间真 空锁系统210，所述中间真空锁系统210具有与位于真空处理室114中 的条带引导器188类似的条带引导器。中间真空锁系统210中的泵流 量大于沉积区域118中的泵流量并大于蚀刻区域中的泵流量，以相对 于沉积区域118和蚀刻区域116中的每一个形成并保持的中间真空锁 系统210中的低压，这样使得来自沉积区域118的反应性气体不扩散 进入蚀刻区域116中，即中间真空锁系统210起到气体锁的功能。气体锁能够通过两种方式进行或者是利用在真空锁系统210中 的较低压力，例如，中间真空锁系统210中的室去除从蚀刻区域116 和沉积区域118扩散进入真空锁系统210的气体；或者是利用在中间 真空锁系统210中的较高气压，例如中间真空锁系统210中的室提供扩散进入蚀刻区域116和沉积区域118中的气体，这是可接受的，这 是因为这种扩散也将阻碍任何反应性气体从沉积区域118扩散至蚀刻区域116中。在另一实例中，在真空处理室114和收集室110之间，存在与相 对于供应室102和真空处理室114之间的真空锁系统200所描述的类 型类似的真空锁系统204。在示例设备的各真空室、区域、和/或真空锁中的压力关系的实例 可以被描述如下压力(供应室) < 压力(蚀刻区域) > 压力(中间真空锁) < 压 力(沉积区域) >压力(收集室) 公式l或者如果我们将氩气引入中间室中压力(拆巻机) < 压力(蚀刻器) < 压力(中间、氩气)〉压力(沉积) > 压力(重巻机) 公式2现将通过参考图5a和图5b示出条带基底的突出距离(d)、随后 的条带基底之间沿y轴方向的间隔距离(y)、以及各靶材的偏离于竖 直方向的角(分别为Y和Y')之间的附加示例性关系。在图5a中，图2的一些特征以参考标记表示并且类似地标出。此 外，示出了与较低的两个条带基底106相关的特征。它们包括在最 下面的条带基底的表面上条带基底开始突出穿过真空处理室114的内 表面190的位置，以参考标记M表示；最下面的条带基底的表面的突 出上的表示条带基底160的最远的突出延伸的位置，与条带基底的形 状无关(参见图3)，以参考标记N表示；以及在下一个随后的条带 基底的表面上，条带基底开始突出穿过真空处理室114的内表面190 的位置，以参考标记O表示。如所示出的，线段^表示面向下一个随 后的条带基底的较低条带基底的表面，下一个随后的条带基底的表面包括点O，并且线段^的距离为d，并且从线段^到点0的间隔是线段^的距离并且以y示出。现在参考图5b，其中上述几何位置和特征以高度示意性示图表示， 能够确定由MNO形成的三角形的角9和如之前在本说明书中其他部 分描述的角Y之间的关系。如图5b中示出的，直角三角形MNO能够 形成在两个条带基底106之间，具有在M处的一个直角和在N处的角 e 。角0与线段皿和^的距离的关系如下<formula>formula see original document page 0</formula> 公式3如图5b所示，能够形成三角形300，其中底边与靶材124的表面 126重合，并且一边由法线128形成，该法线128包括来自三角形MNO 的线段NO和/或平行于三角形MNO的斜边^ 。三角形300具有一个 90度的角以及等于角6的角入。通过这些信息，能够确定两个附加的角。首先，角Y能够确定为 等于角e。因此，用于取向靶材124和180的角Y能够表达为以下条 带基底106的空间位置与关系的函数<formula>formula see original document page 0</formula> 公式4对于角Y'，能够形成类似的关系。其次，角a和角P也能够表达为以下条带基底106空间位置与关 系的函数<formula>formula see original document page 0</formula> 公式5a ，约等于a ，仅通过条带基底106的突出端上的任何倾斜表面产 生变化(参见例如图3)。在第一近似中，这种倾斜表面从平坦的第一 表面^改变角5。因此，在第一近似中，角a能够表达为<formula>formula see original document page 0</formula>对于角e，能够形成类似的关系。应当理解，尽管通过参考多个条带基底设置的两个较低的条带基 底进行了描述和示出，然而相同的原则和关系能够为示例性连续的巻 到巻沉积设备100的任何条带基底提供。连续的巻到巻沉积涂布设备100能够在连续工作中将涂层沉积在 条带基底上。连续涂布条带基底的边缘的示例方法包括从供应室提 供至少一个条带基底至真空处理室，所述条带基底包本体、相对于第 二主侧的第一主侧以及相对于第二横向侧的第一横向侧，所述第一和 第二横向侧的表面比所述第一和第二主侧的表面更窄；移动至少一个 条带基底通过真空处理室，所述真空处理室包括在蚀刻区域中的至少 一个离子辅助蚀刻器以及在沉积区域中的包括至少一个靶材的至少一 个沉积设备，所述蚀刻区域在所述沉积区域的上游；清洁蚀刻区域中 的至少一个条带基底的第一边缘区域，所述第一边缘区域包括至少一个从第一近端位置朝向第一远端位置成锥形的第一倾斜表面，所述第 一近端位置比所述第一远端位置更靠近条带基底的中央区域，第一倾 斜表面具有第一表面法线；将涂层沉积于在沉积区域中的第一边缘区 域的第一倾斜表面上；以及在收集室中收集涂布的条带基底。从供应 室行进通过真空处理室行进至收集室的至少一个条带基底朝向蚀刻区 域中的所述至少一个离子辅助蚀刻器突出第一边缘区域，并且朝向沉 积区域中的所述沉积设备的至少一个靶材突出第一边缘区域。所述至 少一个沉积设备的耙材包括具有靶材法线的靶材表面并且相对于第一 倾斜表面倾斜，这样使得靶材法线与第一表面法线交叉成一定角度a 。 角a在此能够相对于设备100的实施方式进行描述。角a的实例包括 a大于或等于90度，a为从90度到135度，以及a为约90。 + tan"(y/d)， 其中y为连续的条带基底之间沿y轴方向的间隔距离，并且d为条带 基底的突出距离。在一些实施方式中，能够涂布条带基底的两个表面。例如，条带基底的第一边缘区域能够包括位于条带基底相对于第一倾斜表面的相 对主侧上的第二倾斜表面。第二倾斜表面从第二近端位置朝向第二远 端位置成锥形，其中所述第二近端位置比第二远端位置更靠近条带基 底的中央区域。第二倾斜表面具有第二表面法线。在此实例中，所述 方法包括清洁在蚀刻区域中的至少一个条带基底的第二边缘区域， 以及将涂层沉积于在沉积区域中的第一边缘区域的第二倾斜表面上。示例性方法能够采用包括一个或多个离子辅助蚀刻器的一个或多 个蚀刻区域，并且能够釆用包括一个或多个沉积设备的一个或多个沉 积区域。例如，包括第二 (或者随后的或者第三或者第四等等)靶材 的第二 (或者随后的或者第三或者第四等等)沉积设备能够位于沉积 区域中。第二 (或者随后的或者第三或者第四等等)电弧蒸发器或溅 射器沿工艺流程方向位于至少一个电弧蒸发器和溅射器的下游。第二 靶材包括具有靶材法线的靶材表面，并且相对于第二倾斜表面倾斜， 这样使得靶材法线与第二表面法线交叉成一定角度0 。角0在此能够 如相对于设备100的实施方式的描述。角e的实例包括P大于或等 于90度，P为从90度到135度，以及e约为90。 + tan—1 (y/d)，其中 y为连续的条带基底之间沿y轴方向的间隔距离，且d为条带基底的突 出距离。在一些实例中，ct等于e，并且在另一些实例中，ci不等于 e。在此实例中，将涂层沉积于在沉积区域中的第一边缘区域的第二 倾斜表面上包括利用第二电弧蒸发器或溅射器沉积涂层。在所有示例性方法中，能够通过靶材保持架给出的例如一个自由 度、两个自由度、或三个自由度的自由度执行靶材的额外操控。示例 性方法能够选择性地包括控制通过真空处理室的条带基底的供应和收 集速度，以在沉积区域中获得条带基底的期望张紧。条带基底在真空处理室中的位置能够受控以影响涂层的预期设置 和质量。例如，多个条带基底中的每一个的突出第一边缘区域能够突 出相同距离。在此，耙材表面相对于待涂布表面倾斜有助于邻近的条带基底不遮挡待涂布表面。在另一实例中，多个条带基底中的每一个 的突出第一边缘区域突出不同距离。在此，不同的突出距离和耙材表 面相对于待涂布表面的倾斜均有助于邻近的条带基底不遮挡待涂布的 表面。定位条带基底的其他实例包括错开的多个条带基底中的每一个 的第一远端位置，并且最下面的条带基底的第一远端位置在第一距离， 最上面的条带基底的第一远端位置在第二距离，并且第二距离大于第 一距离。又一实例包括最下面的条带基底和最上面的条带基底之间的 多个条带基底中的每一个的第一远端位置处于第一距离和第二距离之 间的一个渐变距离。
所述方法能够选择性地控制设备的一个或多个区域的气氛。例如， 真空处理室能够具有受控气氛，并且入口真空锁系统能够位于真空处 理室的入口侧，并且出口真空锁系统能够位于真空处理室的出口侧。 蚀刻区域和沉积区域也通过真空锁系统分离。在此实例中，所述方法 包括移动至少一个条带基底通过入口真空锁系统和出口真空锁系统。 在另一实例中，除了真空处理室之外，供应室和收集室也能够处在受 控气氛中。受控气氛的实例包括将真空处理室保持在最大为lxl(T2 毫巴的工作压力下，分别将供应室和收集室控制在最大为lxl(^毫巴 的工作压力下，将真空处理室控制在不包括反应性气体的气氛，或者 是这些方法的结合。能够包括对示例设备的各种室、区域和/或真空锁 中的压力关系的额外的气氛控制，如例如公式1和公式2所述。
沉积涂层能够如在此所多方面描述的那样，包括材料、厚度、硬
度和抗拉强度。例如，涂层厚度总计最大为25/mi并且钢条带基底的抗 拉强度至少为1200MPa。
此外，例如，第一电弧蒸发器或溅射器的靶材源能够与第二电弧 蒸发器或溅射器的靶材源为不同材料，并且涂层能够具有混合成分或 者材料的分层成分，或者不同材料能够沉积在条带基底的不同表面上。 此外，例如，第一电弧蒸发器或溅射器的靶材源能够与第二电弧蒸发器或溅射器的靶材源为相同材料，并且涂层能够沉积在条带基底的相 同或不同表面上。
条带基底材料具有适于硬化的成分，这意味着，例如
0.1% — 1.5%C、 0.001%—4%Cr、 0.01 % — 1.5 % Mn、 0.01% — 1.5%Si、多至l^Ni、 0.001%—0.5%N、其余基本为Fe的硬化碳钢； 或者
0.1% — 1.5%C、 10% — 16%Cr、 0.001% —l%Ni、 0.01% — 1.5% Mi、 0.01% — 1.5%Si、多至3XMo、 0.001 %—0.5%N、其余基本为Fe 的硬化铬钢；或者
0.001%—0.3%C、 10% — 16%Cr、 4% — 12%Ni、 0.1% —1.5%Ti、 0.01% — 1.0%A1、 0.01%—6%Mo、 0.001%—4%Cu、 0.001 % _0.3 %N、 0.01% — 1.5%Mn、 0.01% — 1.5%Si、其余基本为Fe的析出硬化钢。
实例1:
在本实例中基底材料的化学成分根据山特维克标示20C2和 13C26,基本上具有下列标称成分
山特维克20C2: 1.0%C、 1.4%Cr、 0.3%Si和0.3。/。Mn(重量计)；
以及
山特维克13C26: 0.7%C、 13%Cr、 14XSi和0.7^Mn(重量计)。
首先，基底材料由普通冶金炼钢至如上所述的化学成分而制成。 此后，基底材料被热轧至中等尺寸，并且此后在几个步骤中冷轧，其 中，在所述轧制步骤之间存在多个再结晶步骤，直到最终厚度为0.2mm 并且最大宽度为400mm。此后，钢带被硬化并且回火至预期机械强度 等级，优选为在至少1200MPa。随后，完整宽度带被切割成产品的最 终宽度。沿切割条带的边缘随后被进行例如刨削、研磨和抛光的边缘 处理，直到被认为适于预期的应用的条件和几何尺寸，其中包括圆形 边缘、锐角边缘、方形边缘、倒角边缘以及斜边缘。随后清洁基底材 料的表面和边缘，以在涂布工艺之前去除预先操作中的油残留物。此后，在连续工艺生产线中进行涂布处理，所述生产线开始于设 置在单独的真空或低压的拆巻室中的拆巻设备。在巻到巻工艺生产线 中的第一步骤能够是真空室和/或入口真空锁，随后是蚀刻室，其中发 生离子辅助蚀刻，以去除待涂布的基底材料的边缘上的薄氧化层。随 后，条带进入沉积室(多个沉积室)中，在沉积室中发生在边缘上涂
布的沉积。在此实例中，选择TiN作为沉积材料。常规为0.1/mi至25pm 的金属氮化物层沉积在边缘上；优选厚度取决于应用。在此描述的实 例中，通过使用一个电弧蒸发室沉积2/mi的厚度。在电弧蒸发之后， 涂层后的条带材料在被巻绕在巻上之前穿过出口真空室或出口真空 锁。
在此描述的最终产品即分别为涂布后的20C2和13C26的条带材 料，其中条带厚度为0.2 mm并且具有2pm的TiN薄涂层，最终产品 具有非常好的涂层附着性并且由此特别适用于制造用于凸版印刷或凹
版印刷的刮刀片并且特别适用于工业用刀。
实例2:在本实例中基底材料的化学成分根据山特维克标示20C， 基本上具有以下标称成分
山特维克20C: 0.1%C、 0.2%Cr、 0.3%Si禾Q 0.4%Mn (重量计)。
首先，基底材料由普通冶金炼钢至如上所述的化学成分而制成。 此后，基底材料被热轧至中等尺寸，并且此后在几个步骤中冷轧，其 中，在所述轧制步骤之间存在多个再结晶步骤，直到获得最终厚度为 0.45mm并且最大宽度为400mm。此后，带钢被硬化并且回火至预期机 械强度等级，优选为在至少1200MPa。随后，完整宽度条带被切割成 产品的最终宽度，在本实例中为用于涂布机刀片应用的100mm。沿切 割条带的边缘随后被进行例如刨削、研磨和抛光的边缘处理，直到被 认为适于预期的应用的条件和几何尺寸，其中包括圆形边缘、锐角边 缘、方边缘、倒角边缘以及斜边缘。随后清洁基底材料的表面和边缘以在涂布工艺之前去除预先操作中的油残留物。
最终产品将为涂布的条带，涂布材料和厚度与实例1中的相同。 现在，涂层条带材料能够沿区段206的中间分割，以获得两个涂层条 带，各涂层条带的尺寸和边缘几何形状适于最终应用。原则上，仅仅 切割成期望最终长度保留。
在本实例中描述的最终产品即切割的、边缘处理的以及涂布的条 带基底材料，其中条带厚度为0.45 mm且最终切割宽度为100mm，最 终产品具有2/mi的薄边缘覆盖氮化钛层并且具有非常好的涂层附着 性。这种产品取决于最终应用而能够切割成期望的长度而无需进行任 何进一步的处理，例如常规地所述长度介于3m至10m之间，由此用 作造纸厂中的涂布机刀片。
在此描述的涂层钢产品的示例形式能够用在适用坚硬、致密、和/ 或低摩擦耐磨涂层的应用中，例如剪刀和修枝剪刀、厨房和面包店 工具、用于抹灰泥的手持工具、泥铲、医疗器械和手术刀、剃刀、切 割器、挡板阀、冲切工具、锯条和各种普通刀，所述普通刀诸如功用 刀，例如切片刀、切肉刀、切面包刀、屠宰刀、搅拌器刀、猎刀和渔 刀、口袋随身刀和用于切割合成纤维、纸张、塑料膜、织物和地毯的 工业用刀、涂布机刀片和刮刀片或使用具有涂层边缘的金属条带基底 的其他应用。
由此，根据示例性实施方式的条带材料也适用于诸如剃刀和切割 器的剃须用具和诸如薄手术刀的医疗器械。在这些类型的应用中，基 底材料的厚度相当薄，常规地介于0.015mm至0.75mm之间，并且通 常介于0.015mm至0.6mm之间，并且优选地介于0.03mm至0.45mm 之间。涂层的厚度能够相应优选地尽量薄，常规地总计介于O.lpm至 5/mi之间，并且通常介于0.1/mi至3/mi之间，并且优选地介于0.1/rni 至2/mi之间，或者更优选地介于0.1/mi至1/im之间。在这种情况下，由此优选的是涂层的厚度和条带材料的厚度之间具有小比率。所述比
率通常地介于0.01%至7%之间，并且优选地介于0.01%至5%之间。
这些示例性实施方式的又一使用在于可以在基底材料硬化和回火 处理之前涂敷涂层。在这种情况下，涂层应当能够经受住最小40(TC， 优选超过800°C并且更优选超过950°C的硬化温度，以在硬化所述基底 材料中常规使用的硬化温度下保持一定时间，以获得抗拉强度，即 1200MPa最小抗拉强度。
为了进一步说明，在条带材料用于剃刀的情况下，典型的尺寸为， 基底材料的厚度小于0.15mm，常规地小于O.lOmm，以及条带宽度约 为400mm，并且涂层厚度小于5pm，通常小于2pm，常规地小于约 或者甚至更薄。
根据示例性实施方式的带材料还适用于各种功用刀和工业用刀和 锯条应用，在这种类型的应用中，基底材料的厚度相对较厚，常规地 介于O.lmm至5mm之间，并且通常介于0.2mm至3mm之间。然而， 涂层的厚度保持尽可能地薄，常规地总计介于0.1/mi至10/mi，并且通 常介于O.lpm至5/mi，并且优选地介于0.1/mi至3/mi或者甚至更优选 地介于0.1/mi至2/mi。在这种情况下，由此优选的是涂层的厚度和条 带材料的厚度之间具有小比率。所述比率常规地介于0.002%至0.7% 之间，并且优选地介于0.01%至5。％之间。
这些示例性实施方式的又一使用在于可以在基底材料硬化和回火 处理之前涂敷涂层。在这种情况下，坚硬和致密的涂层应当能够经受 住最小40(TC，并且优选地超过800°C，更优选地超过95(TC的硬化温 度，以在所述基底材料的硬化常规使用的硬化温度下保持的一定时间， 从而获得抗拉强度，即1200MPa的最小抗拉强度。
上面的实例1和实例2均示出了以类似的方式应用于剃刀和/或薄手术刀和/或功用刀和工业用刀和/或锯条应用的示例性实施方式。因 此，这些实例示出了适用于这些应用的涂布方法和基底材料。唯一的 区别在于硬化和回火的次序，所述次序如上所述能够根据涂布而改变。
尽管已结合本发明优选实施方式描述了本发明，然而本领域的技 术人员应当理解，在不脱离如所述权利要求书所限定的本发明的范围 的情况下，可以进行未具体描述的添加、删除、修改和替代。
权利要求
1.一种连续的卷到卷沉积涂布设备，包括真空处理室，所述真空处理室包括在沉积区域上游的蚀刻区域；在所述蚀刻区域中的至少一个离子辅助蚀刻器；以及在所述沉积区域中的至少一个沉积设备，其中，所述至少一个沉积设备包括至少一个靶材，其中，行进通过所述真空处理室时，条带基底朝向所述蚀刻区域中的所述至少一个离子辅助蚀刻器突出第一边缘区域，并且朝向所述沉积区域中的所述至少一个沉积设备的所述靶材突出所述第一边缘区域，其中，所述条带基底的所述第一边缘区域包括从第一近端位置朝向第一远端位置成锥形的至少第一倾斜表面，所述第一近端位置比所述第一远端位置更靠近所述条带基底的中央区域，所述第一倾斜表面具有第一表面法线，并且其中，所述至少一个沉积设备的所述靶材包括具有靶材法线的靶材表面并且相对于所述第一倾斜表面倾斜，这样使得所述靶材法线与所述第一表面法线交叉成一定角度α，其中α大于或等于90度。
2. 根据权利要求1所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中，a 为从90度到135度。
3. 根据权利要求1所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中，a 为约90。 + tan—1 (y/d)，其中，y为顺序的条带基底之间沿y轴方向的 间隔距离，并且d为所述条带基底的突出距离。
4. 根据权利要求l所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中，所 述第一倾斜表面的所述第一远端位置与所述条带基底的边缘是同延 的。
5. 根据权利要求l所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，包括在所 述沉积区域中的第二沉积设备，其中，所述第二沉积设备包括第二靶材，其中，所述第二沉积设备沿工艺流程方向在所述至少一个沉积设 备的下游，其中，所述条带基底的所述第一边缘区域包括在所述条带基底相 对于所述第一倾斜表面的相对主侧上的第二表面，以及其中，所述第二沉积设备的所述第二耙材包括具有耙材法线的耙 材表面并且相对于所述条带基底的所述第二表面倾斜，这样使得所述 靶材法线与所述第二表面法线交叉成一定角度e ，其中e大于或等于90度。
6. 根据权利要求l所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中，所 述条带基底的所述第一边缘区域包括位于在所述条带基底相对于所述 第一倾斜表面的相对主侧上的第二倾斜表面，其中，所述第二倾斜表 面从第二近端位置朝向第二远端位置成锥形，并且其中，所述第二近端位置比所述第二远端位置更靠近所述条带基底的中央区域，所述第 二倾斜表面具有第二表面法线。
7. 根据权利要求6所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中，所 述第二倾斜表面的所述第二远端位置与所述条带基底的边缘是同延 的。
8. 根据权利要求6所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中，所 述第一倾斜表面的第一远端位置和所述第二倾斜表面的第二远端位置 相接并且形成刃状物。
9. 根据权利要求6所述的连续的巻到巻的沉积涂布设备，包括在 所述沉积区域中的第二沉积设备，其中，所述第二沉积设备包括第二靶材，其中，所述第二沉积设备沿工艺流程方向在所述至少一个沉积设 备的下游，以及其中，所述第二沉积设备的所述第二靶材包括具有靶材法线的耙 材表面并且相对于所述条带基底的所述第二表面倾斜，这样使得所述 靶材法线与所述第二表面法线交叉成一定角度0 ，其中P大于或等于 卯度。
10. 根据权利要求9所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中， P为从90度到135度。
11. 根据权利要求9所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中， P为约90。 + tarT1 (y/d)，其中，y为顺序的条带基底之间沿y轴方向 的间隔距离，并且d为所述条带基底的突出距离。
12. 根据权利要求9所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中，a #P 。
13. 根据权利要求9所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中， 所述第一沉积设备的所述靶材与所述第二沉积设备的所述耙材是不同 材料。
14. 根据权利要求9所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中， 所述第一沉积设备的所述靶材与所述第二沉积设备的所述耙材是相同 材料。
15. 根据权利要求9所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，包括 供应室，所述供应室包括用于多个条带基底中的每一个的拆巻机，多个条带基底每个均被设置成巻；以及收集室，所述收集室包括用于所述多个条带基底中的每一个的重巻机；其中，所述真空处理室介于所述供应室和所述收集室之间。
16. 根据权利要求15所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，包括以 操作的方式连接至用于所述多个巻中的每一个的拆巻机和用于所述多 个条带基底中的每一个的重巻机的控制器，其中，所述条带基底从所 述供应室行进通过所述真空处理室到所述收集室，并且所述控制器控 制所述条带基底通过所述真空处理室供应和收集的速度，以在所述沉 积区域中获得所述条带基底的理想张紧。
17. 根据权利要求1所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中， 所述多个条带基底水平地间隔开，并且在接连条带基底之间有可选的 间隔件。
18. 根据权利要求1所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中， 所述多个条带基底中的每一个的所述突出的第一边缘区域都突出相同 的距离。
19. 根据权利要求1所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中， 所述多个条带基体中的每一个的所述突出的第一边缘区域突出不同的 距离。
20. 根据权利要求19所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中， 最下面的条带基底和最上面的条带基底之间的所述多个条带基底的中 的每一个的第一远端位置处于第一距离和第二距离之间的一个渐变距 离。
21. 根据权利要求1所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中， 所述连续的巻到巻沉积涂布设备受到气氛控制。
22. 根据权利要求1所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中，所述真空处理室具有不包括反应性气体的气氛。
23. 根据权利要求1所述的连续的巻到巻沉积涂布设备，其中，所述条带基底为涂布机刀片、刮刀片、剃须用具、医疗器械、功用刀 或工业用刀的基底。
24. —种连续涂布条带基底的边缘的方法，包括以下步骤 提供至少一个条带基底至真空处理室，所述条带基底包括本体、相对于第二主侧的第一主侧以及相对于第二横向侧的第一横向侧，所述第一和第二横向侧比所述第一和第二主侧更窄；移动所述至少一个条带基底通过所述真空处理室，所述真空处理 室包括在蚀刻区域中的至少一个离子辅助蚀刻器和在沉积区域中的至 少一个沉积设备，所述蚀刻区域在所述沉积区域的上游；清洁所述蚀刻区域中的所述至少一个条带基底的第一边缘区域， 所述第一边缘区域包括从第一近端位置朝向第一远端位置成锥形的至 少第一倾斜表面，所述第一近端位置比所述第一远端位置更靠近所述 条带基底的中央区域，所述第一倾斜表面具有第一表面法线；将涂层沉积于在所述沉积区域中的所述第一边缘区域的所述第一 倾斜表面上；以及收集涂层后的所述条带基底，其中，所述至少一个沉积设备包括至少一个靶材， 其中，行进通过所述真空处理室时，所述至少一个条带基底朝向 所述蚀刻区域中的所述至少一个离子辅助蚀刻器突出所述第一边缘区 域，并且朝向所述沉积区域中的所述至少一个沉积设备的所述至少一 个耙材突出所述第一边缘区域，以及其中，所述至少一个沉积设备的所述靶材包括具有靶材法线的耙 材表面并且相对于所述第一倾斜表面倾斜，这样使得所述靶材法线与 所述第一表面法线交叉成一定角度a，其中a大于或等于90度。
25. 根据权利要求24所述的方法，其中，a为从90度到135度。
26. 根据权利要求24所述的方法，其中，o!为约卯。+ tan"(y/d)， 其中，y为顺序的条带基底之间沿y轴方向的间隔距离，并且d为所述 条带基底的突出距离。
27. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述条带基底的所述第 一边缘区域包括位于所述条带基底相对于所述第一倾斜表面的相对主 侧上的第二表面，并且其中，所述方法包括以下步骤清洁在所述蚀刻区域中的所述至少一个条带基底的第二边缘区 域，以及将涂层沉积于在所述沉积区域中的所述第一边缘区域的第二倾斜 表面上。
28. 根据权利要求27所述的方法，其中，在所述沉积区域中设置 第二沉积设备，其中，所述第二沉积设备包括至少一个靶材， 其中，所述第二沉积设备沿工艺流程方向在所述至少一个沉积设 备的下游，其中，所述第二沉积设备的所述至少一个靶材包括具有靶材法线 的靶材表面并且相对于所述第二表面倾斜，这样使得所述靶材法线与 所述第二表面法线交叉成一定角度e ，其中e大于或等于90度，以及其中，将所述涂层沉积于在所述沉积区域中的所述第一边缘区域 的所述第二表面上包括利用所述第二沉积设备沉积所述涂层。
29. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述条带基底的所述第 一边缘区域包括位于所述条带基底相对于所述第一倾斜表面的相对主 侧上的第二倾斜表面，其中，所述第二倾斜表面从第二近端位置朝向 第二远端位置成锥形，并且其中，所述第二近端位置比所述第二远端 位置更靠近所述条带基底的中央区域，所述第二倾斜表面具有第二表面法线，以及其中，所述方法包括以下步骤清洁所述蚀刻区域中的所述至少一个条带基底的所述第二边缘区 域，以及将涂层沉积于在所述沉积区域中的所述第一边缘区域的所述第二 倾斜表面上。
30. 根据权利要求29所述的方法，其中，在所述沉积区域中设置 第二沉积设备，其中，所述第二沉积设备包括至少一个靶材，其中，所述第二沉积设备沿工艺流程方向在所述至少一个沉积设 备的下游，其中，所述第二沉积设备的所述至少一个靶材包括具有靶材法线 的靶材表面并且相对于所述第二倾斜表面倾斜，这样使得所述靶材法线与所述第二表面法线交叉成一定角度3 ，其中0大于或等于90度， 以及其中，将所述涂层沉积于在所述沉积区域中的所述第一边缘区域 的所述第二倾斜表面上包括利用所述第二沉积设备沉积所述涂层。
31. 根据权利要求30所述的方法，其中，e为90度到135度。
32. 根据权利要求30所述的方法，其中，0为约90。 + tan"(y/d)， 其中，y为顺序的条带基底之间沿y轴方向的间隔距离，并且d为所述 条带基底的突出距离。
33. 根据权利要求30所述的方法，其中，a^曰。
34. 根据权利要求30所述的方法，其中，所述第一沉积设备的所 述靶材与所述第二沉积设备的所述靶材是不同材料。
35. 根据权利要求30所述的方法，其中，所述第一沉积设备的所述靶材与所述第二沉积设备的所述靶材是相同材料。
36. 根据权利要求24所述的方法，包括控制所述条带基底通过所述真空处理室的供应速度和收集速度， 以在所述沉积区域中获得所述条带基底的理想张紧。
37. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述多个条带基底中的 每一个的所述突出的第一边缘区域突出相同的距离。
38. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述多个条带基底中的 每一个的所述突出的第一边缘区域突出不同的距离。
39. 根据权利要求38所述的方法，其中，最下面的条带基底和最 上面的条带基底之间的所述多个条带基底的中的每一个的第一远端位 置处于第一距离和第二距离之间的一个渐变距离。
40. 根据权利要求24所述的方法，包括控制在至少所述真空处理 室中的气氛。
41. 根据权利要求40所述的方法，其中，从供应室供应所述至少 一个条带基底，并且其中，涂层后的所述条带基底在收集室中被收集， 并且所述方法包括控制所述供应室和所述收集室的至少其中之一中 的气氛。
42. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述真空处理室具有不 包括反应性气体的气氛。
43. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述涂层的厚度总计最 大为25/mi，并且钢制条带基底的抗拉强度至少为1200MPa。
44. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述涂层为包括Cr或 Ni的金属涂层。
45. 根据权利要求42所述的方法，其中，所述条带基底的厚度介 于0.015mm至5.0mm之间。
46. 根据权利要求42所述的方法，其中，所述条带基底由硬化碳 钢、硬化不锈铬钢、或析出硬化钢带制成。
47. 根据权利要求24所述的产品，其中，所述涂层包括过渡金属 氮化物、过渡金属碳化物、过渡金属碳氮化物、类金刚石碳或者它们 的混合物。
48. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述涂层为包括过渡金 属氮化物、过渡金属碳化物、过渡金属碳氮化物、类金刚石碳或者它 们的混合物的多层。
49. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述涂层包括纯金属。
50. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述涂层包括MAX相 材料。
51. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述涂层为包括多至20 个子层的多层。
52. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述涂层包括至少一层 厚度多至2Mm的镍，并且所述至少一层不与所述条带基底邻近。
53. 根据权利要求24所述的方法，包括将涂层的所述条带基底结合到涂布机刀片、刮刀片、剃须用具、医疗器械、功用刀或工业用刀 中。
54. —种连续的巻到巻沉积涂布设备，包括真空处理室，所述真空处理室包括在沉积区域上游的蚀刻区域； 在所述蚀刻区域中的至少一个离子辅助蚀刻器；以及 在所述沉积中的至少一个沉积设备，其中，所述至少一个沉积设备包括至少一个靶材，其中，行进通过所述真空处理室时，所述条带基底朝向所述蚀刻区域中的所述至少一个离子辅助蚀刻器突出第一边缘区域，并且朝向所述沉积区域中的所述至少一个沉积设备的所述靶材突出所述第一边缘区域，其中，所述条带基底的所述第一边缘区域被做成方形，并且具有 第一近端位置和第一远端位置，所述第一近端位置比所述第一远端位 置更靠近所述条带基底的中央区域，所述第一边缘区域具有第一表面 法线，以及其中，所述至少一个沉积设备的所述靶材包括具有靶材法线的靶 材表面并且相对于所述第一边缘区域倾斜，这样使得所述靶材法线与 所述第一表面法线交叉成一定角度a，其中a大于或等于90度。
全文摘要
公开了一种连续的卷到卷的沉积涂布设备和一种连续涂布条带基底边缘的方法。本发明旨在获得一种具有致密涂层和基底之间的附着性改善的硬质耐磨涂层的金属条带。所述沉积涂布设备包括包括位于沉积区域(118)上游的蚀刻区域(116)的真空处理室(114)；位于蚀刻区域中的至少一个离子辅助蚀刻器(120)；和位于沉积区域中的至少一个沉积设备(122)，其中所述至少一个沉积设备含有至少一个靶材(124)，在行经真空处理室时，条带基底向位于蚀刻区域中所述至少一个离子辅助蚀刻器突出第一边缘区域(140)，并且向位于沉积区域中的所述至少一个沉积设备的靶材突出所述第一边缘区域(140)，其中条带基底的第一边缘区域含有从第一近端位置(144)向第一远端位置成锥形的至少第一倾斜表面(142)，所述第一近端位置比第一远端位置更接近条带基底的中央区域，第一倾斜表面具有第一表面法线(150)，并且其中所述至少一个沉积设备的靶材包括具有靶材法线(128)的靶材表面(126)，并且所述靶材相对于第一倾斜表面倾斜，使得靶材法线与第一表面法线相交成一定角度α，其中α≥90°。
文档编号C23C14/32GK101405432SQ200780010218
公开日2009年4月8日 申请日期2007年3月2日 优先权日2006年3月21日
发明者米卡埃尔·舒伊斯基 申请人:山特维克知识产权股份有限公司