DE1193765B - Evaporator vessel for vacuum evaporation of movable substrates with aluminum and process for its production - Google Patents
Evaporator vessel for vacuum evaporation of movable substrates with aluminum and process for its productionInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
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AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. α.:Int. α .:
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C23cC23c
Deutsche KL: 48 b-13/10 German KL: 48 b -13/10
N18106VIb/48b
31. März 1960
26. Mai 1965N18106VIb / 48b
March 31, 1960
May 26, 1965
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Verdampfergefäßes zum Vakuumbedampfen von beweglichen Unterlagen mit Aluminium bei Verdampfungstemperaturen von 1200 bis 1350° C.The invention relates to a method for producing an evaporator vessel for vacuum evaporation of movable substrates with aluminum at evaporation temperatures from 1200 to 1350 ° C.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Lebensdauer eines derartigen Verdampfergefäßes zu verlängern. The aim of the invention is to extend the service life of such an evaporator vessel.
Bei der Niederschlagung von Aluminiumdampf auf einer Unterlage in einer Vakuumkammer bestand bisher eines der Hauptprobleme darin, daß das geschmolzene Aluminium bei geeigneten Verdampfungstemperaturen das Gefäß angegriffen und zerstört hat, so daß es häufig notwendig war, den Betrieb zu unterbrechen und das Gefäß zu ersetzen.Previously, there was the deposition of aluminum vapor on a substrate in a vacuum chamber one of the main problems in keeping the molten aluminum at suitable evaporation temperatures attacked and destroyed the vessel, so that it was often necessary to stop operating interrupt and replace the vessel.
Es ist bereits bekannt, für die Oberfläche eines Gefäßes für flüssiges Aluminium für Verdampfungszwecke Borkarbid zu verwenden. Es ist außerdem bekannt, auf der Oberfläche eines derartigen Gefäßes einen Überzug aus einem Borid anzubringen.It is already known to use boron carbide for the surface of a vessel for liquid aluminum for evaporation purposes. It is also known to apply a coating of a boride to the surface of such a vessel.
Derartige Gefäße, d. h. Gefäße mit einem Überzug aus Borkarbid oder einem Überzug aus einem Borid, haben aber den Nachteil, daß diese beiden Überzugsstoffe durch geschmolzenes Aluminium im Temperaturbereich zwischen 1100 und 1300° C stark benetzt werden und daher für die Aufnahme von geschmolzenem Aluminium, welches verdampft werden soll, unbrauchbar sind. Das geschmolzene Aluminium würde nämlich an der Innenseite eines derartigen Gefäßes mit einem Überzug aus einem Borid oder aus Borkarbid hochsteigen, sich über den oberen Rand des Gefäßes ausbreiten und an der Außenfläche des Gefäßes wieder herabfließen. Dies würde aber nicht nur einen Verlust an geschmolzenem Aluminium bedeuten, sondern auch beispielsweise eine Induktionsheizung des Gefäßes unmöglich machen, da nämlich das auf die Außenseite des Gefäßes gelangende flüssige Aluminium nicht nur die erforderlichen Abstützelemente zwischen der Induktionsspule und dem Gefäß zerstören, sondern auch einen Kurzschluß der Induktionsspule hervorrufen könnte.Such vessels, d. H. Vessels with a coating of boron carbide or a coating of a Boride, but have the disadvantage that these two coating materials are exposed to molten aluminum Temperature range between 1100 and 1300 ° C are heavily wetted and therefore for the absorption of molten Aluminum to be evaporated are unusable. The molten aluminum would namely be on the inside of such a vessel with a coating of a boride or rise from boron carbide, spread over the top of the vessel and onto the outer surface of the vessel flow down again. However, this would not only result in a loss of molten aluminum mean, but also, for example, make induction heating of the vessel impossible, because the liquid aluminum getting onto the outside of the vessel not only provides the necessary Destroy support elements between the induction coil and the vessel, but also a short circuit the induction coil.
Außerdem wurde festgestellt, daß Boride und Borkarbid im geschmolzenen Aluminium bei dessen Verdampfungstemperatur löslich sind, so daß also die Lebensdauer von mit Boriden oder mit Borkarbid überzogenen Gefäßen beschränkt sein würde.In addition, it was found that borides and boron carbide in the molten aluminum in its Evaporation temperature are soluble, so that the life of with borides or with boron carbide coated vessels would be limited.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Oberfläche des Gefäßes aus Bornitrid einen ausgezeichneten
Widerstand gegenüber geschmolzenem Aluminium aufweist, so daß es im erhitzten und auf
eine Temperatur in der Größenordnung von 1350° C gebrachten Zustand viel langer als bisher ununter-Verdampfergefäß
zum Vakuumbedampfen von
beweglichen Unterlagen mit Aluminium und
Verfahren zu dessen HerstellungThe invention is based on the knowledge that a surface of the vessel made of boron nitride has an excellent resistance to molten aluminum, so that when heated and brought to a temperature of the order of 1350 ° C it is much longer than previously used for vacuum evaporation
movable pads with aluminum and
Process for its manufacture
Anmelder:Applicant:
National Research Corporation,
Cambridge, Mass. (V. St. A.)National Research Corporation,
Cambridge, Mass. (V. St. A.)
ι« Vertreter:ι «Representative:
Dr.-Ing. E. Sommerfeld und Dr. D. v. Bezold,
Patentanwälte, München 23, Dunantstr. 6Dr.-Ing. E. Sommerfeld and Dr. D. v. Bezold,
Patent Attorneys, Munich 23, Dunantstr. 6th
1S Als Erfinder benannt: 1 S Named as inventor:
Charles Alvin Baer, Princeton, N. J.;Charles Alvin Baer, Princeton, N. J .;
Philip James Clough, Reading, Mass.;Philip James Clough, Reading, Mass .;
Robert Wesley Steeves, Nahant, Mass. (V. St. A.)Robert Wesley Steeves, Nahant, Mass. (V. St. A.)
brachen zur Herstellung von Überzügen benutzt werden konnte. Die Schicht von Bornitrid ist vorzugsweise eine Oberflächenschicht, die auf dem feuerfesten Material angebracht ist, welches ein aus Kohlenstoff bestehendes Material oder ein anderweitiges feuerfestes Material sein kann.broke could be used for the production of coatings. The layer of boron nitride is preferred a surface layer attached to the refractory material, which is one of carbon existing material or some other refractory material.
Die günstigen Erfahrungen, die mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Material Bornitrid gemacht worden sind, haben sich als reproduzierbar erwiesen, wenn nur zur Herstellung eines Verdampfergefäßes zum Vakuumbedampfen von beweglichen Unterlagen mit Aluminium bei Verdampfungstemperaturen von 1200 bis 1350° C auf der Oberfläche des Gefäßes eine Schutzschicht aus Bornitrid aufgebracht wurde.The favorable experiences with the invention proposed material boron nitride have been shown to be reproducible, if only for the production of an evaporator vessel for vacuum evaporation of movable substrates with aluminum at evaporation temperatures from 1200 to 1350 ° C a protective layer of boron nitride is applied to the surface of the vessel became.
Das feuerfeste Gefäß kann ein Leiter oder ein Isolator sein, je nachdem, welches Verfahren zur Erhitzung des Aluminiums verwendet wird. Das Material für das Gefäß kann aus einer großen Zahl von Metallen und Verbindungen gewählt werden, wobei das Haupterfordernis darin besteht, daß es den erhöhten Temperaturen zu widerstehen vermag, die zur Verdampfung von Aluminium erforderlich sind, und daß es einen Dampfdruck von weniger als 0,1 Mikron Hg absolut bei 1300° C besitzt.The refractory vessel can be a conductor or an insulator, depending on the method of heating of aluminum is used. The material for the vessel can be from a large number of Metals and compounds are chosen, the main requirement being that there is the increased Able to withstand temperatures required for the evaporation of aluminum, and that it has a vapor pressure of less than 0.1 micron Hg absolute at 1300 ° C.
Wenn das Gefäßmaterial aus Kohlenstoff besteht, kann der Bornitridüberzug dadurch angebracht werden, daß man das Pulver mechanisch in den Kohlenstoff des Gefäßkörpers einpreßt, oder man kann das Bornitrid in Form einer Paste oder einer Auf-If the vessel material is made of carbon, the boron nitride coating can thereby be applied be that one mechanically presses the powder into the carbon of the vessel body, or you can the boron nitride in the form of a paste or a
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schwemmung auftragen, die nachträglich getrocknet wird. Gewünschtenfalls kann man auch noch mechanische Mittel dazu heranziehen, um das Bornitrid an der Oberfläche des feuerfesten Gefäßes besser zu binden, indem man beispielsweise kleine Klammern, Drahtnetze od. dgl. auf der Oberfläche des feuerfesten Gefäßes anbringt.Apply flooding that is subsequently dried. If desired, mechanical ones can also be used Use agents to improve the boron nitride on the surface of the refractory vessel bind, for example by placing small clips, wire nets or the like on the surface of the refractory Attaches the vessel.
Zur Veranschaulichung wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im folgenden beschrieben.An embodiment of the method according to the invention is illustrated below described.
Es wird zunächst eine Aufschlämmung dadurch hergestellt, daß 5 g pulverisiertes Bornitrid mit einigen Tropfen Äthylsilikat gemischt werden und dieser Aufschlämmung ein Tropfen eines handelsüblichen Benetzungsmittels zugefügt wird. Sodann wird genug Wasser zugesetzt, um eine dicke Paste zu bilden. Diese Paste wird auf die Innenseite und auf den oberen Rand eines aus einer Mischung aus Graphit und Kohle gefertigten Gefäßes aufgetragen. Sodann läßt man diesen Überzug an Luft bei 93° C trocknen und brennt das so überzogene Gefäß sodann in einem Vakuumofen bei 1300° C, bis keine Gase mehr abgegeben werden. Das so überzogene Gefäß wird sodann mit Aluminium gefüllt in einer Hochvakuumkammer unterhalb einer mit Aluminium zu überziehenden Unterlage angebracht und dient als Quelle der Aluminiumdämpfe bei Temperaturen in der Größenordnung von 1300° C. Das so überzogene Gefäß weist eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber dem geschmolzenen Aluminium auf.A slurry is first prepared by adding 5 g of powdered boron nitride a few drops of ethyl silicate are mixed and this slurry a drop of a commercially available Wetting agent is added. Enough water is then added to make a thick paste form. This paste is made from a mixture on the inside and on the top of one of them Graphite and charcoal made vessel applied. This coating is then left in air at 93.degree then dry and bake the thus coated vessel in a vacuum oven at 1300 ° C until none More gases are released. The thus coated vessel is then filled with aluminum in a High vacuum chamber attached below a pad to be covered with aluminum and serves as a Source of aluminum fumes at temperatures of the order of 1300 ° C. The so coated Vessel has excellent resistance to molten aluminum.
Von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann man innerhalb des Erfindungsgedankens in mehrfacher Beziehung abweichen. Der Bornitridüberzug braucht nicht dicker als einige Millimeter zu sein, •obwohl er auch viel dicker gemacht werden kann. Um eine mechanische gute Haftung zu erzeugen, kann das Bornitrid etwas unterhalb der Oberfläche mit dem Material des Gefäßes gemischt werden, so daß das Gefäßmaterial von reinem Bornitrid an der Oberfläche in eine Mischung von Bornitrid und Gefäßmaterial unterhalb der Oberfläche und sodann in reines Gefäßmaterial übergeht. So kann man beispielsweise das Gefäß aus einer die Gefäßaußenseite bildenden Schicht aus Kohlenstoff aufbauen, aus einer Zwischenschicht, die eine Mischung von Bornitrid und Kohlenstoff darstellt und aus einer die Gefäßinnenseite bildenden Schicht aus reinem Bornitrid. Nach dem Einbrennen zeigt diese Anordnung ausgezeichnete physikalische Eigenschaften, die sie insbesondere zur Verdampfung von geschmolzenem Aluminium geeignet machen.The embodiment described can be used in several ways within the scope of the invention Relationship differ. The boron nitride coating does not need to be thicker than a few millimeters, • although it can also be made much thicker. To create good mechanical adhesion, if the boron nitride can be mixed with the material of the vessel a little below the surface, see above that the vessel material consists of pure boron nitride on the surface in a mixture of boron nitride and vessel material passes below the surface and then into pure vessel material. So you can, for example build up the vessel from a layer of carbon forming the outer surface of the vessel an intermediate layer, which is a mixture of boron nitride and carbon, and one is the inside of the vessel forming layer made of pure boron nitride. After baking, this arrangement shows excellent results physical properties that make it particularly useful for evaporation of molten material Make aluminum suitable.
Der Träger für das geschmolzene Aluminium kann durch Widerstandsheizung, durch Strahlung, durch Leitung und durch Wirbelströme geheizt werden. Beispielsweise kann ein Stab aus Kohlenstoff, der mit Bornitrid überzogen ist, als Widerstandsheizkörper verwendet werden.The support for the molten aluminum can be made by resistance heating, radiation, be heated by conduction and eddy currents. For example, a rod made of carbon, which is coated with boron nitride can be used as resistance heating elements.
Claims (1)
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 078 401;
deutsche Auslegeschrift D19878 VI/48 b (bekanntgemacht am 17. 5.1956);German Patent No. 974 136;
German Auslegeschrift No. 1 078 401;
German Auslegeschrift D19878 VI / 48 b (published on May 17, 1956);
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEN18106A DE1193765B (en) | 1960-03-31 | 1960-03-31 | Evaporator vessel for vacuum evaporation of movable substrates with aluminum and process for its production |
Applications Claiming Priority (2)
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| GB1160460A GB885632A (en) | 1960-04-01 | 1960-04-01 | Coating with aluminum vapors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE1193765B true DE1193765B (en) | 1965-05-26 |
Family
ID=25988692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DEN18106A Pending DE1193765B (en) | 1960-03-31 | 1960-03-31 | Evaporator vessel for vacuum evaporation of movable substrates with aluminum and process for its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE1193765B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2900490A1 (en) * | 1978-01-10 | 1979-07-12 | Union Carbide Corp | PYROLYTIC BORNITRIDE COATED GRAPHITE BOAT FOR THE EVAPORATION OF METAL |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1078401B (en) * | 1955-05-06 | 1960-03-24 | Balzers Vakuum Ges Mit Beschra | Evaporator for continuous vacuum evaporation |
| DE974136C (en) * | 1953-01-08 | 1960-09-22 | Siemens Ag | Method of manufacturing an evaporator |
-
1960
- 1960-03-31 DE DEN18106A patent/DE1193765B/en active Pending
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| US4264803A (en) * | 1978-01-10 | 1981-04-28 | Union Carbide Corporation | Resistance-heated pyrolytic boron nitride coated graphite boat for metal vaporization |
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