DE19940458A1 - Verfahren zur Veränderung von Beschichtungsmaterialien - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Veränderung elektrisch zumindest halbleitender Beschichtungsmaterialien, durch die die Beschichtungsmaterialien in fester Form mit einem elektromagnetischen Wechselfeld beaufschlagt werden, bis durch deren induktive Erwärmung die thermische Veränderung bewirkt ist. Weiter wird ein Gegenstand mit einer Beschichtung aus elektrisch zumindest halbleitendem Material auf einem durch Wirbelstrominduktion allenfalls geringfügig erwärmbaren Grundkörper beschrieben, wobei der Grundkörper nur aus einem nur bis zu einer vorgegebenen Temperatur unverändert erwärmbaren, insbesondere formstabilen Material besteht, und das Beschichtungsmaterial eine durch Erwärmen auf Temperatur unterhalb der vorgegebenen veränderte Eigenschaften aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermi­ schen Veränderung elektrisch zumindest halbleitender Beschich­ tungsmaterialien und einen Gegenstand mit einer Beschichtung aus elektrisch wenigstens halbleitendem Material.

Es ist seit langem bekannt, daß die Eigenschaften von Gegen­ ständen verändert werden können, indem die Oberflächen der Ge­ genstände beschichtet werden. Je nach eingesetztem Beschich­ tungsmaterial können verringerte Reibung, verringerter Ver­ schleiß, veränderte Reflektivität usw. erhalten werden.

Entsprechend der Vielfalt und Bedeutung von Beschichtungen gibt es auch eine Vielzahl unterschiedlicher Techniken zur Auftragung der Beschichtungsmaterialien auf einen zu beschich­ tenden Grundkörper. Zu den Techniken, mit denen Beschichtungen auf Materialien wie Keramik, Glas, Metall und/oder Kombinatio­ nen derselben aufgetragen werden, gehören u. a. die Sprühpyro­ lyse (Pyrolyseverfahren), wie sie etwa beschrieben ist von M Mizuhashi, J. Non-Cristalline Solids 38 & 39 (1980), 329 sowie von J. Dutta, Thin Solid Films 239 (1994), 150; die Gasphasen­ abscheidung (PVD) und Sputterverfahren, wie von L. Meng, Thin Solid Films 237 (1994), 112, beschrieben; und CVD (Chemical- Vaper-Deposition)-Verfahren wie beispielhaft von D. J. Houl­ ton, A. C. Jones, P. W. Haycock, E. W. Williams, J. Bull, G. W. Critchlow, Chem. Vap. Deposition 1 (1995), 26, sowie von S. R. Vishawakarma, Thin Solid Films 176 (1989), 99, beschrieben. Die vorgenannten Gasphasenprozesse erfordern in der Regel ei­ nen beachtlichen technischen Aufwand und demgemäß entsprechend hohe Investitionskosten, insbesondere bei der Beschichtung großer Bauteile.

Es ist weiter bereits bekannt, mittels naßchemischer Beschich­ tungsverfahren insbesondere auf der Basis des Sol-Gel- Prozesses Beschichtungen aufzubringen. Bei Sol-Gel-Verfahren sind primär ionische oder molekulare Verbindungen, also Schicht-Material-Vorstufen vorhanden, die auf dem Grundkörper zur Reaktion gebracht werden und sich als amorphe Schicht ab­ lagern, was die Sol-Gel-Schicht von Suspensionen nanoskaliger Kristalle unterscheidet. Veröffentlichte Arbeiten hierzu stam­ men beispielsweise Y. Takahashi, Y. Wada, J. Electrochem. Soc. 137 (1) (1990), 267; J. Pütz; Diplomarbeit, Institut für Neue Materialien, Februar 1996; C. J. R. Gonzales-Olivier, J. Non- Crystalline Solids 82 (1986), 400, sowie S. Park, Thin Solid Films 258 (1995), 268. Der Sol-Gel-Prozeß ist besonders an­ wendbar bei der Erzeugung keramischer Schichten, Schichten aus Glas und Hybridschichten, die aus unterschiedlichen Materiali­ en wie Glas und Keramik oder anorganischen und organischen Stoffen zusammengesetzt sind.

Bei den naßchemischen Beschichtungstechniken werden Sol-Gel- Systeme und/oder Beschichtungssupensionen von mikrostruktu­ rierten Teilchen und/oder Nanoteilen, insbesondere Nanoparti­ keln durch Tauch- oder Spinnüberzug, Aufsprühen, Drucken usw. aufgetragen, was eine preisgünstige, insbesondere großflächige Beschichtung sogar strukturierter Schichten ermöglicht.

Die über naßchemische Verfahren aufgebrachten Beschichtungen unterscheiden sich jedoch von den durch Gasphasenprozessen hergestellten in ihren Eigenschaften, insbesondere was die Größe der in der Schicht vorhandenen Teilchen sowie die Schicht-Dichte angeht. Die Dichte, die mit dem Kristallisati­ onsgrad zusammenhängt einen beachtlichen Einfluß auf die phy­ sikalischen Eigenschaften der erzeugten Schicht. So ändern sich Brechzahl, Reflexionsvermögen, Permitivität, Suszeptibi­ lität, elektrische Leitfähigkeit, Permeabilität usw. So ist typischerweise die elektrische Leitfähigkeit von Beschichtun­ gen etwa aus ITO (Indium-Zinn-Oxyd) und ATO (Antimon-Zinn- Oxyd) niedriger, wenn diese über naßchemische zu Beschich­ tungstechniken aufgetragen werden, als wenn die Beschichtun­ gen durch Vakuumprozesse hergestellt werden. Zudem muß bei der Herstellung einer Schicht im Regelfall mehr als ein Schichtparameter beachtet werden. So werden beispielsweise gleichzeitig hohe beziehungsweise spezifisch einstellbare Leitfähigkeiten, hohe Transparenz, also Transmissivität für sichtbares Licht und geringe Schichtdicken gewünscht, die we­ nige Nanometer bis einige Mikrometer dick sein sollen. Es ist aus G. Gasparro, J. Pütz, D. Ganz, M. A. Aegerter, EuroSun '96, Int. Symp. on Optical Materials Technology for Energy Ef­ ficiency and Solar Energy Conversion, 1996, bekannt, daß für eine optimale Funktionalität der Schicht eine möglichst hohe Dichte, die idealerweise dem theoretisch möglichen Wert ent­ spricht, angestrebt werden muß.

Neben der Dichte spielt auch die Teilchengröße eine beachtli­ che Rolle, denn viele Teilcheneigenschaften sind größenabhän­ gig. So ändern sich mit der Größe der in einer Schicht vorhan­ denen Teilchen die katalytischen Eigenschaften der Schicht, die elektrische Eigenschaften, die optische Transparenz usw. Es werden sogar Übergänge von Ferro- zu Superparamagnetismus beobachtet, wenn die zur Ausbildung von Mehrdomänenteilchen erforderliche Volumengrenze unterschritten wird. Die Größe der Teilchen in einer Schicht ist jedoch abhängig von der Herstel­ lungsweise, also dem chemischen Herstellungsverfahren und der nachfolgenden Schichtbehandlung, beispielsweise durch Wärmezu­ fuhr zwecks Teilchenkristallisierung und/oder Versinterung.

Die Eigenschaften einer Beschichtung sind damit stark davon abhängig, ob die Schichten aus einer Suspension, Dispersion, mittels Lösungsmitteln, durch Vakkumdeposition usw. herge­ stellt werden.

Es ist also möglich, Schichten durch Wärmebehandlung zu verän­ dern. Dies ist vorteilhaft, wenn man von sehr kleinen schicht­ bildenden Teilchen, d. h. Nanopartikeln ausgeht, um dünne Schichten zu bilden; per se ist dies gerade bei sehr dünnen Schichten vorteilhaft, weil auch hier noch eine Vielzahl von Teilchen übereinander liegen, was bestimmte Schichtfehler sta­ tistisch ausmittelt und weitgehend homogene Schichten ergibt. Ausgehend von derartigen Nanostrukturen kann dann durch ge­ zielte Wärmezufuhr eine Eigenschaftsveränderung erzielt wer­ den.

So ist es möglich naßchemisch erzeugte Schichten aus partiku­ lären Systemen durch Sintern zu verdichten. Eine derartige Verdichtung durch Sintern erfordert in der Regel Temperaturen, die, vor allem bei keramischen Beschichtungsmaterialien, über 1.000°C liegen. Neben der Veränderung durch Sintern ist auch eine Eigenschaftsveränderung lediglich durch Kristallisation bei naßchemisch, also insbesondere über Sol-Gel-Verfahren her­ gestellten Schichten möglich, da die Kristallisation bei ge­ ringeren Temperaturen als die Verdichtung und/oder Versinte­ rung erfolgt. Durch gezielte Wärme und genau dosierte Wärmezu­ fuhr lassen sich also Kristallisationsgrad, Dichte, Porösität, Porengröße und andere Stoffeigenschaften einstellen. Bei Do­ tierung der schichtbildenden Teilchen kann durch eine Nachkri­ stallisation sogar ein Transport der Dotierungen auf spezifi­ sche Gitterplätze erreicht werden, was die Materialeigenschaf­ ten ebenfalls einstellt. Ein derartiger Transport der Dotier­ materialien auf geeignete Gitterplätze läßt sich bei reinen Fällungsprozessen häufig nicht einstellen, jedenfalls nicht genau.

Es ist bekannt, eine Verdichtung durch Sintern in einem Ofen vorzunehmen, wobei die mit dem Beschichtungsmaterial versehe­ nen Körper mit diesem in einem Ofen aufgeheizt werden, bis die Materialien wie erforderlich thermisch verändert sind.

Dies ist jedoch nachteilig, da gerade bei großen und massiven Grundkörpern entsprechend dimensionierte Öfen erforderlich sind, das Verhältnis von eingesetzter Energie zur Erwärmung des Grundkörpers und benötigter Energie zur Veränderung des Beschichtungsmaterials schlecht ist und sich überdies ther­ misch empfindliche Grundkörper allenfalls wenig und unzurei­ chend erwärmen lassen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird unabhängig beansprucht. Bevor­ zugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprü­ chen.

Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist somit darin zu sehen, daß die zunächst nur geringe Leitfähigkeit der naßche­ misch aufgebrachten Schichten ausgenutzt wird, um Energie in­ duktiv, also durch Hervorrufen von Wirbelströmen, selektiv in der Schicht zu deponieren. Dabei wird die Erkenntnis ausge­ nützt, daß es trotz der gerade durch die vorzunehmende thermi­ sche Behandlung erst zu erhöhenden elektrischen Leitfähigkeit des partikulären, also Nanoteilchen aufweisenden und/oder dar­ aus bestehenden und/oder Sol-Gel-Beschichtungsmaterials und des Umstandes, daß das Beschichtungsmaterial im Regelfall auf einen Grundkörper nur in sehr dünnen Schichten von beispiels­ weise einigen µm Dicke aufgetragen und aus Nanopartikel gebil­ det wird, insbesondere mit hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldern möglich ist, so starke Wirbelströme zu erzeu­ gen, daß sich die gewünschte thermische Veränderung des Be­ schichtungsmaterials einstellt.

Die erfindungsgemäße Wärmebehandlung ermöglicht zugleich ein Entfernen von organischen Lösungsmitteln, die im Stand der Technik ausgebrannt werden müssen, eine Verfestigung von anor­ ganischen Bindern, beziehungsweise eine Entbinderung und/oder Prozeßhilfsmittelentfernung. Für die Entfernung von Fremdstof­ fen ist vorteilhaft, daß die Erwärmung nicht von außen nach innen erfolgt wie in herkömmlichen Öfen, sondern die gesamte Schicht praktisch gleichzeitig erwärmt wird und so eine Dich­ teerhöhung bei einsetzendem Erwärmen der äußeren Schichten verhindert wird, die andernfalls ein Ausgasen beziehungsweise Austreiben unerwünschter Prozeßhilfsmittel verhindern könnten.

Die hochfrequenten elektromagnetischen Felder werden dabei im Bereich einiger Kilohertz bis maximal wenigen Megahertz lie­ gen. Bevorzugt ist die Verwendung von Frequenzen im Bereich um 100 bis 500 Kilohertz, da sich in diesem Frequenzbereich hin­ reichend starke elektromagnetische Wechselfelder mit geringem Aufwand erzeugen lassen und die Energie durch den Skin-Effekt gut in auch dünnen Schichten deponiert werden kann. Die Zeiten zum Sintern betragen typisch bei üblichen Leistungen nur weni­ ge Sekunden. Dabei erfolgt vor dem Sintern gegebenenfalls auch eine Kristallisation.

Die Beaufschlagung mit einem hochfrequenten elektromagneti­ schen Wechselfeld erzeugt also durch Induktion die gewünschte thermische Veränderung, die insbesondere bis zu einer Verdich­ tung wie durch herkömmliches Sintern fortgesetzt werden kann. Die Wärmbebehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt dabei so schnell, daß ein schnelles thermisches Ausheilen von Fehlstellen, ein sogenanntes "rapid thermal annealing" ermög­ licht wird. Eine solche Behandlung war zuvor lediglich durch Infrarotblitze bekannt, die sich aber insbesondere bei im In­ fraroten absorbierenden Grundkörpern nicht anwenden lassen.

Es ist ausreichend, elektrisch nur halbleitendes partikuläres Material als Beschichtungsmaterial zu verwenden, wobei insbe­ sondere eine Dotierung für das Material zur Erzielung der Halbleitung verwendet werden kann.

Als Beschichtungsmaterial kommen insbesondere Indium-Zinn- Oxyd, fluordotiertes Zinn-Oxyd, Antimon-Zinn-Oxyd, Zink-Oxyd, Nitride, Carbide, Boride, Titanate, Niobate, Tantalate allge­ mein Perowskite, Eisenoxide, TiN, TiC, Ti(CN), TaC, AlN sowie Vorläufer der vorgenannten Substanzen, sowie Halbleiter des III-IV und/oder III-V Typus in Frage. Insbesondere fluordo­ tiertes Zinn-Oxyd hat durch die Dotierung auch als Nanoteil­ chen eine hinreichende Leitfähigkeit. Ähnliche Dotierungen sind zum Beispiel auch mit Ito möglich.

Keramisches Beschichtungsmaterial kann genauso verwendet wer­ den wie elektrisch leitfähiges, insbesondere Metalle und/oder intermetallische Verbindungen, solange die Leitfähigkeit aus­ reicht, Wirbelströme zu leiten.

Das Beschichtungsmaterial wird typischerweise auf den Grund­ körper in einer dünnen Schicht aufgebracht, und zwar typi­ scherweise naßchemisch, also mit einem Fluid, etwa durch Tauch- und/oder Spinnüberziehen, Sprühen, Drucken, insbesonde­ re Offset- und/oder Siebdrucken, Rakeln, Gießen und Walzen und/oder Kombinationen dieser Verfahren.

Das Fluid wird im Regelfall eine organische Substanz, d. h. ein organisches Lösungsmittel und/oder Wasser sein und bevorzugt wird das Beschichtungsmaterial zur Erzielung besonders gleich­ mäßiger Resultate vor der Beaufschlagung mit dem Elektroma­ gnetfeld zumindest vorgetrocknet, was durch Warmluft, Abstehen usw. erfolgen kann.

Der Grundkörper kann aus wärmeempfindlichem und/oder isolie­ rendem Material ausgewählt sein. Beispiele sind insbesondere Glas, etwa silikathaltiges Glas, Keramiken, keramische Gläser, sowie Kunststoffe, insbesondere PMMA, PE, PET.

Der Grundkörper wird bevorzugt deutlich schlechter leiten als die Beschichtungsmaterialien. Um die Energie des elektromagne­ tischen Wechselfeldes besonders vollständig in den Beschich­ tungen zu konzentrieren, ist es insbesondere bevorzugt, wenn der Grundkörper dafür eine wenigstens zwei Größenordnungen niedrigere elektrische Leitfähigkeit als das zumindest halb­ leitende Beschichtungsmaterial besitzt. Um dies zu gewährlei­ sten, kann insbesondere ein zwecks Leitfähigkeitserhöhung do­ tiertes Beschichtungsmaterial gewählt werden. Die im Vergleich niedrige Leitfähigkeit gewährleistet, daß der Grundkörper un­ abhängig von der Eindringtiefe des elektromagnetischen Wech­ selfeldes, die etwa durch den Skineffekt bestimmt ist, Energie primär lediglich vom erwärmten Beschichtungsmaterial erhält. Da das Beschichtungsmaterial bei dünnen Schichten nur eine ge­ ringe Wärmekapazität aufweist und sich dementsprechend sehr rasch bis zur thermischen Veränderung, die bevorzugt eine Sin­ terung, Verdichtung und/oder Kristallisation ist, erwärmen läßt, ist gewährleistet, daß der Grundkörper schon aufgrund der unterschiedlichen Wärmekapazitäten nur sehr wenig und al­ lenfalls lokal nahe der Oberfläche durch den übertretenden Wärmestrom erwärmt wird. Eine derartige Erwärmung ist auch bei Kunststoffgrundkörpern und dergleichen insbesondere deshalb sogar erwünscht, weil sie die Anhaftung des Beschichtungsmate­ rials auf dem Grundkörper, insbesondere durch diffusiven Mate­ rialaustausch, d. h. durch "Diffusionsbonding" wesentlich ver­ bessern kann. Schutz wird auch für Körper mit dergestalt vor­ gesehener Beschichtung beansprucht.

Es ist somit möglich, die Beschichtungsmaterialien lokal auf Temperaturen zu erwärmen, die deutlich oberhalb jener Tempera­ turen liegen, denen der Grundkörper als Ganzes ohne Deformati­ on und/oder Zersetzung ausgesetzt werden könnte. Die Nanoteil­ chen erlauben dabei ein Sintern bereits bei Temperaturen und/oder Zeiten, in welchen der Grundkörper auch bei hoher Wärmeempfindlichkeit unverändert bleibt.

Die Erfindung wird im folgenden nur beispielsweise beschrie­ ben.

Ein Grundkörper aus PMMA, einem elektrischen Nichtleiter aus Kunststoff, wird durch Besprühen mit einer organischen Be­ schichtungssuspension, die ITO (Indium-Zinn-Oxyd) Nanopartikel enthält, überzogen und bei Raumtemperatur getrocknet. Nach dem Trocknen wird der PMMA-Grundkörper mitsamt der getrockneten Beschichtung einem hochfrequenten elektromagnetischen Wechsel­ feld ausgesetzt, wodurch induktiv Wirbelströme in der Indium- Zinn-Oxyd-Beschichtung erregt werden, was das Beschichtungsma­ terial induktiv erhitzt. Dabei werden noch nicht ausgetrockne­ te oder nicht gebundene organische Restsubstanzen vollständig ausgetrieben.

Zugleich bleibt der die Beschichtung tragende PMMA-Grundkörper als elektrischer Nichtleiter, in dem keine Wirbelströme indu­ ziert werden können, praktisch auf Raumtemperatur. Das Wech­ selfeld wird mit einer Stärke gewählt, die ausreicht, um in die ITO-Schicht so viel Energie einzukoppeln, daß diese sich bleibend sinterhaft verdichtet. Dabei wird das Wechselfeld so stark gewählt, daß die Versinterung schnell in einem sehr kur­ zen Zeitraum erfolgt, in welchem keine wesentlichen Wärmemen­ gen in das PMMA abfließen können. Nachdem das ITO- Beschichtungsmaterial thermisch durch die induzierten Wirbel­ ströme dauerhaft verdichtet wurde, wird die Zuführung von hochfrequenter elektromagnetischer Energie beendet, worauf der beschichtete Grundkörper, der nur in und sehr nahe der sehr dünnen Schicht aufgeheizt wurde, sich praktisch instantan auf Raumtemperatur befindet.

Wichtig ist bei dieser Erwärmungstechnik, daß die zur thermi­ schen Veränderung benötigte Energie praktisch ausschließlich in das Beschichtungsmaterial ohne Beeinflussung des Grundkör­ pers eingekoppelt wird. Diese selektive lokale Absorbtion von zur Erwärmung benötigter Energie erlaubt eine schnelle und ho­ he Verdichtung des Beschichtungsmaterials ohne oder mit allen­ falls mäßiger Substraterwärmung. Dies ermöglicht es, Indium- Zinn-Oxyd, dessen Verdichtungstemperatur weit über der typi­ schen thermischen Belastungsgrenze des PMMA liegt, als kerami­ sche Schicht mit vorgegebener Dichte, Porengröße, Porösität usw. auf einem wärmeempfindlichen Träger vorzusehen.

Der erhaltene beschichtete PMMA-Körper weist eine feste Ver­ bindung zu der Indium-Zinn-Oxyd-Beschichtung auf, die damit besonders haltbar ist. Dabei treten auch keine signifikanten Spannungen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten von Grundkörper und Beschichtung auf.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird handelsübliches- Borosilikatglas, wie es für Fensterscheiben eingesetzt wird, mit einer Suspension aus ATO-Nanopartikeln beschichtet und da­ nach getrocknet. Bei der nachfolgenden Einkoppelung von hoch­ frequenter elektromagnetischer Energie wird die Energie, d. h. die Feldstärke und die Frequenz des eingestrahlten Wechselfel­ des zeitlich variiert. Da mit der Frequenz auch die Eindring­ tiefe des Elektromagnetfeldes in die Beschichtung verändert wird, ergibt sich eine lokal gesteuerte Energiezufuhr über die Beschichtung hinweg. Demgemäß variiert über die Schicht hinweg auch der Verdichtungsgrad, sodaß eine Gradientenschicht erhal­ ten wird. Es ist vorauszusehen, daß das Verfahren auch bei al­ kalihaltigen Gläsern gute Ergebnisse liefert.

Es sei erwähnt, daß gegebenenfalls der Schichtzustand bei der thermischen Veränderung etwa optisch erfaßt werden kann, um die Energiezufuhr regelnd zu beeinflußen.

Es sei erwähnt, daß die thermisch zu verändernden Beschich­ tungsmaterialien nicht zwingend bereits auf einen Grundkörper aufgebracht sein müssen, sondern auch als Formling behandelt werden können.

Es sei weiter erwähnt, daß die Beschichtungsmaterialien bezie­ hungsweise Nanoteilchen nicht zwingend auf einem Grundkörper aufgebracht sein müssen, sondern auch in einen Grundkörper, d. h. in eine Grundkörpermatrix eingebettet sein können und/oder in einer Flüssigkeit oder anderem Fuid behandelt wer­ den können. Dabei können die Nanoteilchen als Energiekoppler wirken, über welche Wirbelstromenergie in den Grundkörper ein­ gekoppelt werden kann. Auch bei diesem Verfahren können sich die Beschichtungsmaterialien beziehungsweise Nanoteilchen in ihren Eigenschaften ändern. Die Nanoteilchendichte in der Ma­ trix kann variiert werden, um eine gewünschte Absorption der elektromagnetischen Energie im Körper beziehungsweise in der Matrix zu erreichen und/oder die Eindringtiefe selektiv zu verändern. Wie bei der Auftragung einer dünnen Schicht und de­ ren nachfolgender Sinterung, Dichteveränderung usw. ist von entscheidender Bedeutung, daß eine selektive Erwärmung der Nanoteilchen erfolgt, während diese sich in Wärmekontakt mit einem umgebenden Medium sehr viel größerer Masse und damit hö­ herer Wärmekapazität befinden. Man erhält wiederum eine selek­ tive Erwärmung, aber anders als bei der Dichtsinterung kann es erwünscht sein, die Nanoteilchen solange und soweit zu erwär­ men, daß die Gesamtmatrix ebenfalls insgesamt einen Tempera­ turanstieg erfährt. So können Nanoteilchen als Energiekoppler und sogenannten Hotspots verwendet werden. Diese nanoskaligen Energie- und Wäremekoppler ermöglichen bei ihrem Einbau in Grundkörper, Matrizes und/oder ihre Einbringung in Flüssigkei­ ten die Erwärmbarkeit durch elektromagnetische Felder gezielt vorzunehmen. Bei Auslegung auf vorgegebene elektromagnetische Frequenzen läßt sich dadurch auch eine elektromagnetische Ab­ schirmwirkung erzielen. Bei den letztgenannten Anwendungen kommt es nicht darauf an, daß eine erzielte thermische Verän­ derung dauerhaft bewirkt wird, sondern vielmehr wird hier die Erwärmung als thermische Veränderung selbst angestrebt.

Claims (24)

1. Verfahren zur thermischen Veränderung elektrisch zumindest halbleitender Beschichtungsmaterialien, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beschichtungsmaterialien in fester Form mit einem elektromagnetischen Wechselfeld beaufschlagt werden, bis durch deren induktive Erwärmung die thermische Veränderung bewirkt ist.

2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Beschichtungsmaterial ein elektrisch halbleitendes Material verwendet wird.

3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als elektrisch halbleitendes Beschich­ tungsmaterial ein halbleitend dotiertes Material verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschichtungsmaterial ein kerami­ sches Material verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial ausgewählt und/oder kombiniert wird aus der Gruppe ITO (Indium-Zinn- Oxyd), ATO (Arsen-Zinn-Oxyd), FTO, ZnO, Nitriden, Carbi­ den, Boriden und/oder III-IV und/oder III-V Halbleitern.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschichtungsmaterial ein elektrisch leitfähiges verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschichtungsmaterial ein Metall und/oder eine intermetallische Verbindung verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial vor seiner thermischen Veränderung auf einen Grundkörper aufgebracht wird.

9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial auf den Grund­ körper in einer dünnen Schicht aufgebracht wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial gemeinsam mit einem Fluid auf den Grundkörper aufgebracht wird.

11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial auf den Grund­ körper durch Tauch- und/oder Spinnüberziehen, Sprühen, Drucken insbesondere Offset- und/oder Siebdruck, Rakeln und/oder Gießen aufgebracht und/oder eine strukturierte Oberfläche beim Auftragen erzeugt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Fluid ein alkoholisches und/oder an­ dere organische Lösungsmittel und/oder Wasser und/oder wässrige Lösungsmittel verwendet wird/werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial vor der ei­ genschaftsverändernden induktiven Erwärmung getrocknet wird, insbesondere bei Temperaturen unterhalb der zur thermischen Veränderung erforderlichen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Grundkörper aus wärmeempfindlichem Material verwendet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Grundkörper aus Glas, insbesondere silicathaltigem Glas, Glaskeramik, Keramik und/oder Kunst­ stoff, insbesondere PMMA, PE, PET verwendet wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsmaterialien durch ih­ re induktive Erwärmung gesintert und/oder verdichtet und/oder kristallisiert werden und/oder daß sich durch die Temperaturbehandlung die elektrische Leitfähigkeit dauer­ haft erhöht.

17. Verfahren nach einem der Anspruch 14 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Beschichtungsmaterialien lokal auf Temperaturen erwärmt werden, die oberhalb jener der Grund­ körperbeständigkeit liegen.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Grundkörper verwendet wird, dessen Leitfähigkeit geringer als jene des elektrisch zumindest halbleitenden Beschichtungsmaterials ist.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitfähigkeit insbe­ sondere für die Induktion von Wirbelströmen des Grundkör­ pers wenigstens zwei Größenordnungen geringer als jene des elektrisch zumindest halbleitenden Beschichtungsmaterials ist.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der lokalen Beschichtungsmateria­ lerwärmung der Grundkörper oberflächennah soweit aufge­ heizt wird, daß zwischen Grundkörpermaterial und Beschich­ tungsmaterial eine verbesserte Haftung, insbesondere durch diffusiven Materialaustausch, bewirkt wird.

21. Gegenstand mit einer Beschichtung aus elektrisch zumindest halbleitendem Material auf einem durch Wirbelstromindukti­ on allenfalls geringfügig erwärmbarem Grundkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper aus einem nur bis zu einer vorgegebenen Temperatur unverändert erwärmbaren, insbesondere formstabilem Material besteht, und das Be­ schichtungsmaterial eine durch Erwärmen auf Temperatur un­ terhalb der vorgegebenen veränderte Eigenschaften auf­ weist.

22. Gegenstand nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Eigenschaft des Beschichtungsmateri­ als, welche durch Erwärmen auf eine Temperatur oberhalb der vorgegebenen dauerhaft verändert wurde, die Dichte und/oder elektrische Leitfähigkeit und/oder die kristalli­ ne Struktur und/oder die Porosität des Beschichtungsmate­ rials ist.

23. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Grundkörper einen durch lo­ kale Erwärmung der Beschichtung oberflächennah veränderten Bereich aufweist.

24. Gegenstand nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bereich der oberflächennahen Verän­ derung des Grundkörpers allenfalls wenige µm dick ist.