用于获得提供有涂层的基材的方法
【专利说明】用于获得提供有涂层的基材的方法
[0001]本发明涉及提供有涂层的基材的热处理。
[0002]使用各种加热设备，如燃烧器、等离子炬或激光的快速热处理涂层的方法从申请W02008/096089 是已知的。
[0003]本发明的目的是通过使它更灵活甚至更好适合于工业背景来改善这种类型方法。
[0004]为此目的，本发明一个主题是用于获得在它的至少一个面上提供有涂层的基材的方法，其中所述涂层被沉积在所述基材上，然后对所述涂层使用至少一个加热设备进行热处理，该基材在该加热设备的对面行进，该方法使得，在热处理之前，对行进中的基材实施所述涂层的至少一种性质的至少一种测量并且根据预先获得的测量来调节该热处理的条件。
[0005]优选地，对该涂层使用至少两个可以彼此独立地进行控制的加热设备(该基材在该加热设备的对面行进)进行热处理，每个加热设备处理所述涂层的不同区域，该方法进一步地使得，在该热处理之前，对行进中的基材并对于每个所述区域实施所述涂层的至少一种性质的至少一种测量，并且每个区域的热处理条件根据预先对于所讨论的区域获得的测量进行调节。
[0006]本发明的另一主题是用于热处理沉积在基材上的涂层的装置，包含至少一个加热设备，基材可以在该加热设备的对面行进，至少一种在该或者每个加热设备的上游设置的用于测量所述涂层的至少一种性质的设备，和用于根据预先获得的测量来调节热处理条件的设备。
[0007]优选地，该装置包含至少两个可以彼此独立地进行控制的加热设备(该基材可以在该加热设备的对面行进，每个加热设备可以处理所述涂层的不同区域)、用于在每个所述区域中的所述涂层的至少一种性质的局部测量的设备(其设置在该加热设备的上游)和用于根据预先对于所讨论的区域获得的测量来调节每个区域的热处理条件的设备。
[0008]在行进中的基材上实施的测量和热处理步骤有利地在线地，即在相同的工业生产线上，在根据本发明的装置内进行实施。
[0009]根据该层的特征控制该热处理的可能性允许该方法更灵活的和/或提高在处理之后的涂层的均匀性。
[0010]而且，多个加热设备(每个处理该涂层一部分)的使用和独立地根据待处理的涂层部分的局部特征控制它们的可能性具有许多优点。
[0011]特别地，对于大尺寸化基材，如，例如6*3.3m2的玻璃板，使用数个加热设备代替单一加热设备允许促进该加热设备的和连接的装置(例如当加热设备是激光器或者微波源时的聚焦装置，如在下文中更详细看见的)的设计、制备、调节和维持。数个彼此独立的设备的使用也允许调节该处理以适应不同尺寸的基材或者不同尺寸的待处理区域，例如在后者情况下，当该初始基材的仅仅一部分必须进行使用并且将随后进行切割时。
[0012]独立设备的选择和控制它们以根据该层的局部特征的调节该热处理条件的可能性使它能够适合于其均匀性不是完美的涂层，其经常地是这种情况，尤其在大尺寸的基材的情况下，如在玻璃工业中使用的6*3m2基材。实际上在如此大表面的上难以获得完美均匀的涂层。例如，在通过磁控管阴极溅射方法沉积涂层的情况下，该阴极可以不均匀地消耗。沉积的不均匀性，特别地当它体现为吸收的不均匀性时，可以由于热处理，特别地由于激光而被放大。
[0013]该或者每个加热设备有利地选自激光器，等离子炬，微波源，燃烧器和感应器。
[0014]激光器通常由包含一个或多个激光源以及成形并重定向的光学器件的组件组成。该激光器优选地呈线形状，在下文中称为〃激光线〃
该激光源典型地是激光二极管或者纤维或者盘形激光器。激光二极管允许经济地实现相对于电源功率的高功率密度(对于小的尺寸大小)。纤维激光器的尺寸大小是甚至更小的，并且获得的线功率密度可以是甚至更高的，对于然而是更大的成本而言。
[0015]产生自激光源的辐射可以是连续的或者脉冲的，优选连续的。当该辐射是脉冲的时候，重复频率有利地是至少10kHz，特别地15kHz，甚至20kHz，以便与所使用的高行进速度是可相容的。
[0016]该或者每根激光线的辐射的波长优选在800至llOOnm，特别地800至100nm范围内。在选自808nm、880nm、915nm、940nm或者980nm的波长发射的高功率激光二极管已经证明是特别适合的。
[0017]该成形和重定向光学器件优选包含透镜和反射镜，并且用作为用于使辐射定位、均匀化和聚焦的设备。
[0018]定位设备的目的是在必要时沿着线布置由激光源发射的辐射。它们优选包含反射镜。均匀化设备的目的是使激光源的空间轮廓重叠以获得沿着整个线的均匀线功率密度。均匀化设备优选包含能够使入射光束分离为二次光束并且使二次光束再组合为均匀线的透镜。辐射聚焦设备允许使辐射以具有希望长度和宽度的线形状聚焦在待处理的涂层上。聚焦设备优选包含聚光镜。
[0019]该或者每根线具有长度和宽度。线的“长度”理解为表示该线的最大维度，在该涂层的表面上进行测量，和“宽度”理解为表示在相对于最大尺寸的方向横向的方向中的维度。按照常例，在激光领域，该线的宽度w对应于在该光束的轴(在那里辐射强度为最大值)和点(其中辐射强度等于最大强度乘以Ι/e2)之间的距离(沿着这种横向)。如果激光线的纵向轴被称为X，可以定义沿着这种轴的宽度分布称为w(X)。
[0020]该或者每根激光线的平均宽度优选为至少35微米，特别地为40至100微米或者40至70微米。在整个本文中，术语“平均”理解为表示算术平均值。在该线的整个长度上，宽度分布是窄的以避免任何处理不均匀性。因此，在最大宽度和最小宽度之间的差值优选为该平均宽度的值的最多10%。该数字优选为最多5%甚至3%。
[0021]该或者每根激光线的长度优选为至少1cm或者20cm，特别地在从30至100cm，特别地从30至75cm，甚至从30至60厘米的范围内。例如，对于3.3m宽的基材，可以使用11根具有30厘米长度的线。
[0022]该成形和重定向的光学器件，特别地定位设备，可以手动地或者借助于允许远距离地调节它们的定位的调节器进行调节。这些调节器(典型地电动机或者压电块(calespiezoelectrique))可以手动地进行控制和/或自动地进行调节。在后者情况下，优选使调节器与检测器以及与反馈回路连接。
[0023]至少一部分激光组件，甚至它们全部，优选被布置在密封盒子中，其有利地进行冷却，尤其进行通风，以便确保它们的热稳定性。
[0024]激光组件优选被安装在称为“桥”的基于金属元素的刚性结构上，其典型地由铝制成。该结构优选不包含大理石片(plaque de marbre)。该桥优选与输送设备平行地进行设置使得该或者每根激光线的焦平面保持与待处理的基材的表面平行。优选，该桥包括至少四个脚，其高度可以分别地进行调节以确保在任何情况下平行设置。该调节可以通过位于每个脚位置的发动机手动地或者自动地(与距离传感器相连)提供。该桥的高度可以进行改变(手动地或者自动地)以考虑待处理的基材的厚度并且以因此保证该基材的平面与该或者每根激光线的焦平面重合。
[0025]除以该激光源的占空比的平方根的线功率密度优选为至少300W/cm，有利地350或者400W/cm，特别地450W/cm，或者500W/cm甚至550W/cm。除以该占空比的平方根的线功率密度甚至有利地为至少600W/cm，特别地800W/cm，甚至1000W/cm。当激光辐射是连续的时候，占空比等于1，使得该数字对应于线功率密度。线功率密度在该或者每根激光线聚焦在涂层上的位置上进行测量。它可以通过沿着该线设置功率检测器(例如量热式功率计，特别地如来自Coherent Inc.公司的Beam Finder功率计)进行测量。该功率有利地在该或者每个线的整个长度上均匀地进行分配。优选，在最高功率和最低功率之间的差值低于该平均功率的10%。
[0026]除以该占空比(rapport cyclique)的平方根的提供给该涂层的能量密度优选为至少20J/cm2，甚至30J/cm2。还是在这里，当该激光辐射是连续的时候，该占空比等于I。
[0027]为了改善该处理的效率，优选的是，使该透射过该基材的和/或被涂层反射的(主要)激光辐射的至少一部分在所述基材的方向中进行重定向以形成至少一个二次激光辐射，其优选在与主激光辐射相同位置上冲击该基材，有利地具有相同的聚焦深度和相同的轮廓。该或者每条二次激光辐射的形成有利地使用仅仅包括选自反射镜、棱镜和透镜的光学元件的光学组装件，特别地由两个反射镜和透镜或者由棱镜和透镜组成的光学组装件。通过回收该损失的主要辐射的至少一