DE1091398B

DE1091398B - Verfahren zur Metallisierung im Hochvakuum von bandfoermigen Traegern

Info

Publication number: DE1091398B
Application number: DEM29460A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Reinhold Miksits
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-01-26
Filing date: 1956-01-26
Publication date: 1960-10-20

Description

Verfahren zur Metallisierung im Hochvakuum von bandförmigen Trägern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Metallisieren von Bändern im Hochvakuum, z. B. Kondensa.torpapierbändern oder Kunststoffbändern, bei dem eine mindest aus zwei Metallen bestehende Legierung oder Mischung unterhalb ihres Schmelzpunktes erhitzt wird, wobei mindestens eine Metallkomponente zur Verdampfung kommt und im wesentlichen die Metallisierung bildet, während mindestens eine Metallkomponente einen so niedrigen Dampfdruck aufweist, daß keine oder nur geringe Dampfmengen dieser Metallkomponente entstehen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, die Bedampfung von langen Bändern im Hochvakuum zu ermöglichen und ein bisher bekanntes Verfahren, bei dem das dampfabgebende Material die Form eines Drahtes hat, zu verbessern.
Zu diesem Zweck besteht die Erfindung darin, daß während der Dauer der Metallisierung aufeinandergeschichtete, mindestens aus zwei Metallen bestehende Metallteilchen, die, wie beispielsweise Körner oder Späne, im Verhältnis zu ihrer Masse eine große Oberfläche besitzen und deren äußere Begrenzungen Kanäle für die Abführung des Metalldampfes bilden, in einem Verdampfer mit steigenden Temperaturen erhitzt werden, wobei der an den Oberflächen der Metallteilchen entstehende Dampf in Teilströmen durch die Kanäle abgeführt und nach Vereinigung zu einem gemeinsamen Strom auf den bandförmigen Träger geleitet wird und dort kondensiert.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Verwendung von in bestimmter Weise aufeinandergeschichteter Metallteilchen und durch die besondere Form der Metallteilchen mit ihrer großen dampfabgebenden Oberfläche ergibt sich bei Erhitzung eine Dampferzeugung von hoher Leistung auf kleinstem Raum. Die erfindungsgemäß vorgesehene Erhöhung der Temperatur bei fortschreitender Metallisierung ermöglicht es, die hohe Dampferzeugung von Anfang an während der ganzen Dauer der Metallisierung aufrechtzuerhalten. Bei einem Arbeitsverfahren, das nur Erhitzung bei konstanter Temperatur vorsieht, verringert sich die Dampfbildung in kurzer Zeit und hört dann schließlich ganz auf. Durch die Erhöhung der Temperatur diffundiert zunächst das zu verdampfende Metall zur Oberfläche der Metallteilchen und wird dort verdampft. Das Mittel der Temperaturänderung der Erhitzung ermöglicht eine Regelung der Dampferzeugung in mengenmäßiger Hinsicht. Wird die Temperatursteigerung zeitlich in bestimmter leicht feststellbarer Weise durchgeführt, so ist während der ganzen Dauer der Metallisierung eine Dampferzeugung mit gleichbleibenden Mengen erzielbar. Dadurch erzielt man eine gleichmäßig dicke Schicht der Metallisierung bei gleichbleibender Vorschubgeschwindigkeit des zu bedampfenden Bandes, wodurch die betriebsmäßige Anwendung des Verfahrens außerordentlich erleichtert und vereinfacht wird.
Weitere Merkmale sind in der Beschreibung enthalten.
Im folgenden wird die Erfindung an einem Beispiel erläutert. Die Herstellung einer Zinkschicht auf einem Kondensatorpapierband kann gemäß der Erfindung dadurch erfolgen, daß man Späne aus einer Kupfer-Zink-Legierung herstellt und diese im Hochvakuum erhitzt. Bei entsprechender Wahl des Dampfdruckes und der Erhitzungstemperatur, wobei die Schmelztemperatur der Legierung nicht erreicht wird, dampft aus den Messingteilchen Zinkdampf aus, der, auf den bandförmigen Träger geführt, sich dort niederschlägt, und eine gleichmäßige Metallschicht mit metallischem Glanz bildet. Entsprechend dem Partialdruck verdampfen hierbei auch sehr geringe Mengen Kupfer. Es hat den Anschein, daß diese geringen Mengen keimbildend für die gute Ausbildung der Schicht wirken. Die gebildete Zinkschicht enthält naturgemäß nur Spuren von Kupfer, die praktisch nicht in die Erscheinung treten.
Im einzelnen geht man wie folgt vor: Aus einer Legierung, die etwa je zur Hälfte Kupfer und Zink enthält, werden Späne oder Körner hergestellt und im Hochvakuum innerhalb eines Verdampfers erhitzt. Bei einem Druck von etwa 0,005 mm Hg dampft bei einer Temperatur von etwa 400 bis 500° C das Zink aus den Messingspänen. Bei dieser Temperatur wird die Schmelztemperatur der Legierung nicht erreicht. Der Zinkdampf wird auf den bandförmigen Träger geleitet, auf den er kondensiert und eine gleichmäßige, glänzende Zinkschicht bildet.
Bei der Bedampfung längerer Bänder ist es zweckmäßig, die Erhitzungstemperatur der Metallteilchen zu erhöhen. Im Laufe der Metallisierung nimmt der Zinkgehalt der Metallteilchen ab. Die Erhöhung der Temperatur ermöglicht die Dampfbildung mengenmäßig aufrechtzuerhalten oder zu steigern. Die Änderung der Erhitzungstemperatur kann auch zur Reglung der zu entwickelnden Dampfmengen bzw. zur Reglung der gewünschten Schichtdicken der Metallisierung dienen.
Es ist nicht notwendig, daß die Metallteilchen beispielsweise durch Zerkleinerung eines Metallblockes aus der Kupfer-Zink-Legierung hergestellt werden. Man kann beispielsweise auch von Kupferspänen ausgehen, die einen Überzug aus der Kupfer-Zink-Legierung erhalten, beispielsweise durch elektrochemische Behandlung. Es kann auch ausreichend sein, die Kupferspäne außen mit einem Zinküberzug zu versehen und zu erhitzen, wobei die Kupfer-Zink-Legierung sich durch Diffusion bildet.
Wenn man beispielsweise Kondensatorpapierbänder bedampft, so ist in diesen Bändern trotz der üblichen Vortrocknung eine gewisse Restfeuchtigkeit vorhanden, die Anlaß zur Zinkoxydbildung auf den Metallteilchen geben kann und die Metallisierung verschlechtert. In diesen Fällen ist es zweckmäßig, die Metallteilchen mit einem solchen Überzug zu versehen, der solche Oxyde bildet, die die Metallisierung nicht beeinträchtigen.
Bei der Metallisierung von langen Kondensatorpapierbändern hat sich ein dünner Kupferüberzug über die aus Messing bestehenden Metallteilchen als sehr zweckmäßig erwiesen.
Die zur Verwendung kommenden Metallteilchen müssen nicht notwendigerweise aus zwei verschiedenen Metallen bestehen, es kann zweckmäßig sein, beispielsweise auch drei Metalle zu verwenden, gegebenenfalls auch Metalloxyd zuzusetzen. Man kann beispielsweise hierdurch die Schmelztemperatur bzw. den Abstand der Schmelztemperatur von der Verdampfungstemperatur erhöhen. Es kann auch zweckmäßig sein, einer Zweistofflegierung beispielsweise bei einer Kupfer-Zink-Legierung, noch Zinn hinzuzuführen, weil dieses Metall die Keimbildung verbessert.
Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, die Korngröße der Metallteilchen nicht unter 0,5 mm, aber auch nicht über 4 bis 5 mm zu wählen. Für die Durchführung des Verfahrens ist es zweckmäßig, innerhalb des Verdampfers die Metallteilchen in dünnen Schichten ausgebreitet zur Erhitzung zu bringen. Bei dickeren Schichten bieten die zwischen den Metallteilchen liegenden freien Kanäle dem austretenden Dampf einen gewissen Widerstand, so daß man höhere Temperaturen anwenden muß. Man kann diesen Nachteil vermeiden, wenn man die Metallteilchen in dünnen Schichten ausgebreitet erhitzt. Es ist hierbei auch zweckmäßig, daß der aus den Metallteilchen austretende Metalldampf vor seinem Austritt aus dem Verdampfer einen Dampfsammelraum durchstreicht. Hierbei gleichen sich die aus den Metallteilchen austretenden einzelnen Metalldampfmengen aus, man erhält im Dampfsammelraum einen einheitlichen Druck und eine gleichmäßige Ausströmung aus der Austrittsöffnung des Verdampfers.
Als weiteres Beispiel für die Erfindung sei die Herstellung von Aluminiumüberzügen angeführt. Hierbei kann man von Metallteilchen ausgehen, die außer Aluminium beispielsweise Wolfram, Molybdän, Eisen, Nickel oder andere Metalle mit einem niedrigeren Dampfdruck enthalten, als ihn Aluminium aufweist.
Auf Grund von Versuchen hat sich nun erwiesen, daß das Arbeitsverfahren gemäß der Erfindung sehr gut geeignet ist, um als Vorkeimung für eine weitere Metallisierung verwendet zu werden. `Fenn man beispielsweise eine Zinkschicht herstellen will, so kann man zunächst auf den bandförmigen Trägern eine äußerst dünne Zinkschicht gemäß der Erfindung aufbringen. Diese Metallisierung wirkt als Vorkeimung. Wenn man anschließend eine weitere Zinkschicht aufdampft, indem man beispielsweise Zink über seinen Schmelzpunkt erhitzt, ergeben sich ebenfalls gleichmäßige Schichten von metallischem Glanz. Die beiden Metallisierungsverfahren können nacheinander oder auch gleichzeitig in Kombination miteinander zur Anwendung kommen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Metallisierung im Hochvakuum von bandförmigen Trägern, z. B. Kondensatorpapierbändern oder Kunststoffbändern, bei dem eine mindestens aus zwei Metallen bestehende Legierung oder Mischung unterhalb ihres Schmelzpunktes erhitzt wird, wobei mindestens eine Metallkomponente zur Verdampfung kommt und im wesentlichen die Metallisierung bildet, während mindestens eine Metallkomponente einen so niedrigen Dampfdruck aufweist, daß keine oder nur geringe Dampfmengen dieser Metallkomponente entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß während der Dauer der Metallisierung aufeinandergeschichtete, mindestens aus zwei Metallen bestehende Metallteilchen, die, wie beispielsweise Körner oder Späne, im Verhältnis zu ihrer Masse eine große Oberfläche besitzen und deren äußere Begrenzungen Kanäle für die Abführung des Metalldampfes bilden, in einem Verdampfer mit steigenden Temperaturen erhitzt werden, wobei der an den Oberflächen der Metallteilchen entstehende Dampf in Teilströmen durch die Kanäle abgeführt und nach Vereinigung zu einem gemeinsamen Strom auf den bandförmigen Träger geleitet wird und dort kondensiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der Metallteilchen so gestaltet ist, daß das Metall mit dem niedrigeren Dampfdruck den höheren Schmelzpunkt hat und das Metall mit dem höheren Schmelzpunkt und niedrigerem Dampfdruck als Träger für das Metall dient, das im wesentlichen die Metallisierung bilden soll.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus wenigstens zwei Metallen bestehenden Metallteilchen zur Bindung von Oxyden mit einem Überzug versehen werden, z. B. mit einem Kupferüberzug.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteilchen, deren Korngröße vorwiegend zwischen 0,5 und 5 mm liegt, in dünnen Schichten zur Erhitzung kommen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den Metallteilchen austretende Metalldampf vor seinem Austritt aus dem Verdampfer einen Dampfsammelraum durchstreicht.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung einer Zinkmetallisierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteilchen (Späne, Körner od. dgl.) aus einer Kupfer-Zink-Legierung bestehen, die bei Beginn der Metallisierung je zur Hälfte aus Kupfer und Zink besteht.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteilchen aus einem Kupferkern und einem Überzug aus einer Kupfer-Zink-Legierung bestehen. B.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung einer Aluminiummetallisierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteilchen außer Aluminium Wolfram, Molybdän, Eisen, Nickel oder andere Metalle enthalten, deren Dampfdruck niedriger als der des Aluminiums ist.
9. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren als Vorkeimung für eine weitere Metallisierung benutzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 123 816.