DE3347036C2 - Verfahren zum Beschichten von Trägern mit Metallen - Google Patents
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Abstract
Das Verfahren zum Beschichten von Trägern mit Metallen in einer Reaktionskammer durch Abscheiden der Metalle aus der Gasphase umfaßt die folgenden Verfahrensschritte: a) Einbinden der abzuscheidenden Metalle als Kerne in eine oder mehrere metallorganische Sandwich-Verbindungen, b) Erzeugen eines Unterdruckes in der Reaktionskammer und gleichzeitiges Zuführen der sublimierten metallorganischen Verbindung(en) allein oder zusammen mit einem oder mehreren anderen gasförmigen Substanzen in die Reaktionskammer, c) Freisetzen der als Kerne in den metallorganischen Sandwich-Verbindungen vorhandenen Metallatome, indem man die Sandwich-Verbindungen in der Reaktionskammer mit einer elektromagnetischen oder Korpuskularstrahlung in Wechselwirkung treten läßt, d) Erzeugen eines polarisierenden, elektrischen oder magnetischen Feldes in der Reaktionskammer, durch welches die freigesetzten Metallatome auf dem bzw. den zu beschichtenden Träger niedergeschlagen werden.
Description
Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Beschichten von Trägern mit Metallen in einer Reaktionskammer
durch Abscheiden aus der Gasphase.
Es ist bekannt, daß man Träger dadurch mit Metallen beschichten kann, daß man die Metalle verdampft und
den Metalldampf auf den Trägern niederschlägt Die dazu bekannten Verfahren besitzen den Nachxeil, daß
sie mit sehr hohen Temperaturen arbeiten müssen und
sehr aufwendig sind Ein anderes bekanntes Verfahren zur Beschichtung von Trägern mit Metallen ist das Verfahren
der Kathodenstrahlzerstäubung. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Herstellung der Targets
sehr aufwendig ist und daß die Absch<:idegeschwindig-
keiten gering sind. Das Abscheiden unterschiedlicher Metalle übereinander ist zwar grundsätzlich mögüch,
aber mit großem Aufwand verbunden.
Ein weit verbreitetes Verfahren zur Beschichtung von Trägern mit Metallen ist das Verfahren der elektrolyti-
sehen Beschichtung. Elektrolytische Verfahren sind verhältnismäßig
preiswert und erlauben auch verhältnismäßig hohe Abscheidungsgeschwindigkeiten. jedoch
gibt es nicht für alle gewünschten Metalle geeignete Verfahren und das Abscheiden von Legierungen ist
nach dem heutigen Stand der Technik nur in wenigen Ausnahmefällen mögüch.
Es ist ferner bekannt. Träger mit Metallen oder Verbindungen
mittels chemischer Dampfabscheidung (CVD) zu beschichten (Vacuum 33 (1983) Nr. 4,
S. 231—233) und dabei von metallorganischen Sandwich-Verbindungen
auszugehen, in weichen die abzuscheidenden Metallatome gebunden sind. Dazu werden
z. B. gemäß der DE-AS 11 85 035 die Sandwich-Verbindungen
verdampft und durch eine Vakuumpumpe in
eine Reaktionskammer gesaugt. Die Temperatur des Dampfes liegt dabei oberhalb der Zersetzungstemperatur
der Sandwich-Verbindung. Die Abscheidung der Metalle auf einen Träger erfolgt dadurch, daß man diesen
in der Reaktionskammer auf eine Temperatur erhitzt, die über der Zersetzungstemperatur der Sandwich-Verbindungen
liegt. Das hat zur Folge, daß Molekulare der Sandwich-Verbindung, welche durch die
Strömung in der Reaktionskammer auf den Gegenstand auftreffen, dort zersetzt werden, worauf sich das Metall
auf dem Gegenstand niederschlägt.
Bei einer thermischen Zersetzung sind die Abscheidungsgeschwindigkeit
und die Abscheidedauer nicht hinreichend kontrollierbar. Nachteilig ist beim Stand
der Technik ferner, daß der zu beschichtende Gegenstand erhitzt werden muß. Sieht man zu diesem Zweck
- wie in der DE-AS 11 85 035 vorgesehlagen - eine
Induktionsheizung vor, dann kann man nur elektrisch leitende Gegenstände beschichten, wobei zugleich metallische
Konstruktionsteile, welche sich im Einflußbereich der Induktionswicklung befinden, in unerwünschter
Weise mit beschichtet werden. Nicht leitende Gegenstände müssen auf andere Weise in der Reaktionskammer erhitzt werden, z. B. durch direkten Kontakt
mit einem Heizelement; dabei ist nachteilig, daß das Heizelement unerwünscht mit beschichtet wird und daß
bei ungleichförmiger Erhitzung des Trägers durch eine ungleichmäßige Beschichtung erfolgt Am Beispiel der
Abscheidung von Titan aus Titanchlond ist es aus der genannten Literaturstelle »Vacuum 33 (1983) Nr. 4,
S. 231—233« außerdem bekannt, daß die für die Reduzierung
des TiCU nötige Temperatur von über 10000C
herabsetzen kann (im Bereich auf 5500C), wenn man durch Einstrahlen von elektromagnetischer HF-Strahlung
in der Reaktionskammer ein Plasma erzeugt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beschichten von Trägern mit Metallen verfügbar
zu machen, welches auf relativ preiswerte Weise die Abscheidung praktisch aller Metalle und auch von
Legierungen und Gemengen auf kalte, metallische und nicht metallische Träger ermöglicht
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Die Formulier<»ng »Verfahren zum Beschichten von
Trägern mit Metallen« soll einschließen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Reaktionskammer
ein Träger oder mehrere Träger gleichzeitig beschichtet werden können, und daß ein Metall oder mehrere Metalle
sowie ein Metall oder mehrere Metalle zusammen mit einem oder mehreren Nichtmetallen gleichzeitig abgeschieden
werden können. Bei den Trägern kann es sich um Metalle oder um Nichtmetalle handeln. Zum
Beschichten können einzelne Träger in die Reaktionskammer eingebracht und nach vollendeter Beschichtung
wieder entnc Timen werden; es ist jedoch auch eine kontinuierliche Arbeitsweise möglich, indem die Träger
kontinuierlich durch die Reaktionskammer hindurchbewegt und währenddessen beschichte' werden; die kontinuierliche
Arbeitsweise eignet sich naturgemäß besonders für das Beschichten von Bändern.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Träger sowohl vollflächig als auch lediglich bereichsweise
(selektiv) beschichten; sollen sie lediglich bereichsweise beschichtet werden, werden jene Bereiche,
welche nicht beschichtet werden sollen, maskiert Verfahren zum Maskieren von Trägern sind aus anderen
Abscheide verfahren hinreichend bekannt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die abzuscheidenden Metalle nicht direkt in die Gaspase
überführt, sondern eingebunden in metallorganische Sandwich-Verbindungen. Es handelt sich dabei um Verbindungen
mit geschichteter Molekülstruktur, wobei zwischen je zwei Schichten in einem Molekül einer solchen
Sandwich-Verbindung verhältnismäßig locker ein Metallatom eingebunden ist, welches auch als Kern der
Sandwich-Verbindung bezeichnet wird. Es gibt Sandwich-Verbindungen mit einem Kern (Summenformel
z. B. MeJ1CyH2) oder mehreren Kernen (Summenformel
z. B. MeI μ, Me2, Cy HJ, je nachdem, aus wieviel Schichten
die Molekülstruktur der jeweiligen Sandwich-Verbindung besteht. (In den angegebenen allgemeinen
Summenformeln der metallorganischen Sandwich-Verbindungen bezeichnet Me, MeI und Me2 unterschiedliche
Metallatome, C Kohlenstoff und H Wasserstoff). Ein Beispiel einer solchen Verbindung ist Ferrocen, das Eisensalz
des Cyclopentadien; in dieser Verbindung ist ein Eisenion zwischen zwei Cyclopentadienid-Ringe eingebettet.
Ferrocen sublimiert bei 1000C.
Sandwich-Verbindungen haben den Vorteil, daß man praktisch beliebige Metalle als Kerne in sie einbauen
kann. Hierdurch wird es möglich, praktisch beliebige Kombinationen von Metallen nebeneinander in Form
von Legierungen oder von Gemengen abzuscheiden. Um dies zu erreichen, muß man lediglich dafür sorgen,
daß in die Reaktionskammer Sandwich-Verbindungen mit den gewünschten Metallen in entsprechendem Mengenverhältnis
eingebracht werden. Dabei können die unterschiedlichen Metalle sowohl in Sandwich-Verbindungen
von übereinstimmendem Typus als auch in unterschiedliche Sandwich-Verbindungen eingebunden
werden. Letzteres ist deshalb möglich, weil sicn eine
ίο Anzahl von metallorganische Sandwich-Verbindungen
unter ähnlichen Bedingungen in die Gasphase überführen und zersetzen lassen. Um sie in die Gasphase zu
überführen, kann man sie erwärmen. Eine andere Möglichkeit
sie in die Gasphase zu überführen, besteht in einer Druckabsenkung. Natürlich kann man auch die
Erwärmung und die Druckabsenkung miteinander kombinieren. Die Anwendung der Druckabsenkung empfiehlt
sich bei solchen metallorganischen Sandwich-Verbindungen,
die bei normalem Atmosphärendruck bei einer nur wenig unter ihrer Zersetzungstemperatur liegenden
Temperatur in die Gasphase übergehen.
Metallorganische Sandwich-Verbindungen eignen sich für das erfindungsgemäße Verfahren deshalb besonders,
weil viele von ihnen z. B.
(C5H5)Pd(CjH5)
(C3H5J2 Pd
(C3H5J2 Pd
(C3Hs)2 Pd (O2 CCHj)2
(C5H5)Pd(C6H9)
(C5H5) Pd (C7H;·,)
(C5H5)Pd(C6H9)
(C5H5) Pd (C7H;·,)
unter 2000C sublimieren. Sie lassen sich deshalb ohne
großen Aufwand in die Gasphase überführen, und zwar nicht nur allein, sondern auch in Mischungen, weil ihre
Sublimationspunkte nicht weit auseinander liegen. Das Oberführen in die Gasphase kann in der Reaktion.skammer
selbst erfolgen. Es könnte jedoch auch in einer gesonderten Kammer erfolgen, weiche mit der Reaktionskammer
in Verbindung steht unu aus welcher die sublimierten Sandwich-Verbindungen in der jeweils benötigen
Mengen in die Reaktionskammer hinübergeleitet werden.
Das Freisetzen der als Kerne in die metallorganischen Sandwich-Verbindungen eingebundenen Metalle soll
nicht durch thermische Zersetzung der Sandwich-Verbindungen erfolgen, weil dadurch Abscheidegeschwindigkeit
und Abscheidedauer nur schwer zu kontrollieren wären. Vielmehr sollen die Sandwich-Verbindungen
dadurch zersetzt und damit die in ihnen als Kerne enthaltenen Metalle freigesetzt werden, daß man Energie
in die Reaktionskammer einstrahlt oder in der Reaktior.skammer selbst eine elektromagnetische Strahlung
erzeugt, welche auf die sublimierten Sandwich-Verbindungen einwirkt. Hierzu eignet sich jede Strahlung in
ausreichender Dosierung, wie z. B. Röntgenstrahlung, ultraviolette Strahlung, Laser-Strahlung. Besonders geeignet
ist die Freisetzung der Kerne aus den Sandwich-Verbindungen in einem Plasma, welches bei Erzeugung
von Gasentladungen in der Reaktionskammer vorliegt.
Außer der Zersetzung der metallorganischen Sandwich-Verbindungen sind für die Abscheidung der Metalle
noch der Druck, die Temperatur und die Zusammensetzung der vorhandenen Atmosphäre in der Reaktionskammer
von Bedeutung. Hier gilt die Regel, daß höhere Temperaturen die Abscheidung erleichtern,
niedrigere Temperaturen die Abscheidung erschweren, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß die Temperatur
nicht die Zersetzungstemperatur der metallorganischen
Verbindungen erreichen solL
Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, in die Reaktionskammer außer der oder den metallorganischen
Sandwich-Verbindungen ein Schutzgas oder auch ein Reaktivgas einzuleiten. Geeignete Reaktivgase können
mit jenen Metallatomen reagieren, weiche in der Reaktionskammer freigesetzt werden. Ein solches Reaktivgas
bietet die Möglichkeit, die Form, insbesondere die Teilchengröße, in welcher die Stoffe abgeschieden werden,
zu beeinflussen. Es kann aber auch ein solches Reaktivgas gewählt werden, welches mit den freigesetzten
Metallatomen in der Restatmosphäre in der Reaktionskammer chemisch reagiert Dies eröffnet in besonders
vorteilhafter Weise die Möglichkeit, mit der erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur reine Metalle, sondern
zusätzlich ausgewählte Verbindungen dieser Metalle abzuscheiden. So ist es möglich, bei Vorhandensein von
Sauerstoff Metalloxide oder bei Vorhandensein von Kohlenstoff Metallkarbide mit abzuscheiden, sofern die
zugeführte Energie für die Bildung der entsprechenden Verbindungen hoch genug gewählt wird. Dies kann in
manchen Anwendungsfällen sehr erwünscht sein, z. B.
zur Herstellung von verschleißfesten Deckschichten oder zur Herstellung von elektrischen Kontaktstücken
mit geringer Verschweißneigung; das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß sich die Metalloxide
oder Metallkarbide in sehr fein und gleichmäßig verteilter Form abscheiden lassen.
Die beschriebene Abscheidung vollzieht sich in einem polarisierenden elektrischen oder magnetischen Feld,
welches auf die freigesetzten, positiv geladenen Atome einwirkt und sie zum Niederschlagen auf einem Träger
bringt. Durch die Stärke des polarisierenden Feldes kann die Struktur der sich abscheidenden Schichten beeinflußt
werden.
Das elektrische oder magnetische Feld kann auch die Energie für die Zerstörung der zugefügten metallorganischen
und anderen Verbindungen in der Reaktionskammer liefern.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch besondere Umweltfreundlichkeit aus. Es entstehen weder
schädliche Abwässer noch schädliche Abgase. Die Zerfallsprodukte der Sandwich-Verbindungen können
zur Erzeugung der Sandwich-Verbindungen wiederverwendet werden.
Ein besonderer Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß zur Freisetzung der Metalle aus
den metallorganischen Sandwich-Verbindungen in der Reaktionskammer im allgemeinen keine größeren Energiemengen
umgesetzt werden müssen. Die Reaktionsfreudigkeit der in der Reaktionskammer durch das Einstrahlen
von Energie freigesetzten Metalle kann deshalb klein gehalten werden. Dies ermöglicht es. Substanzen
nebeneinander oder nacheinander abzuscheiden, welche bei anderen Abscheideverfahren wegen des
dort erforderlichen höheren Energieeinsatzes miteinander reagieren würden. So ist es z. B. ohne weiteres möglich,
Wolfram und Kohlenstoff getrennt in aufeinanderfolgenden Schichten abzuscheiden, ohne daß Wolframkarbid
entsteht. Der Kohlenstoff kann in derselben Reaktionskammer abgeschieden werden, in welcher auch
die Metalle abgeschieden werden; zu diesem Zweck kann man in die Reaktionskammer eine kohlenstoffhaltige
Verbindung einbringen, aus welcher bei Zuführung von Energie in die Reaktionskammer Kohlenstoff durch
Zersetzung freigesetzt wird. Eine solche Verbindung kann gleichzeitig mit metallorganischen Sandwich-Verbindungen
oder im Wechsel mit solchen in die Reaktionskammer eingeführt werden, in diesem Fall können
Metalle und Kohlenstoff u. U. auch nebeneinander abgeschieden werden. Führt man die Abscheidung in der
Reaktionskammer durch, während in der Reaktionskammer eine Gasentladung stattfindet, durch welche
ein Plasma erzeugt wird, dann kann man durch die Wechselwirkung des Plasmas mit dem sich abscheidenden
Kohlenstoff erreichen, daß dieser sich im Verlauf des Abscheidevcrgangs auf dem Träger vernetzt Je
ίο nach Prozeßführung sind in den vernetzt abgeschiedenen
Kohlenstoff die mitabgeschiedenen Metalle eingelagert,
und solche aus einem Kohlenstoff-Metall-Verbund bestehenden Schichten eignen sich sehr zur Herstellung
von verschleißarmen Deckschichten auf durch Reibung beanspruchten Gegenständen, z. B. auf Steckverbinden
in der Elektrotechnik, sowie auch auf Anlaufscheiben und auf Synchronscheib«;n in der Antriebstechnik,
die verschleißarm sein sollen. Für solche Beschichtungen kann man z. B. zugleich mit dem Kohlenstoff
Blei oder Zinn oder eine Kupfer-Zinn-Legierung abscheiden.
Die so hergestellten v. ;chleißfesten Beschichtungen können in vielen Fäiien preiswerter sein
als Beschichtungen nach dem Stand der Technik.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß man in die Reaktionskammer zusamme··;
mit metallorganischen Sandwich-Verbindungen polymerisierbare, insbesondere strahlenpolymensierbare
Monomere zuführen kann. Dies hai zur Folge, daß in diesem Falle beim Zuführen von Energie in die
Reaktionskammer nicht nur Metalle aus den metallorganischen Sandwich-Verbindungen freigesetzt werden,
sondern gleichzeitig die Monomere zur Polymerisation angeregt werden. Es kommt deshalb zu einer gemeinsamen
Abscheidung von Metallen und polymeren Substanzen auf dem Träger. Hierfür gibt es interessante
Anwendungen. Erwähnt sei, daß man auf diese Weise in die abgeschiedenen Metalle Fcstschmicrsioff einlagern
kann, welche dem so behandelten Werkstück selbstschmierende Eigenschaften verleihen. Solche Deckschichten
mit selbstschmierenden Eigenschaften können eingesetzt werden für lösbare Steckverbindungen,
insbesondere für elektrische Steckkontakte, aber auch für elektrische Gleitkontakte.
Die Abscheidung von polymeren Substan7en gleichzeitig mit Metallen erfolgt am besten unter Erzeugung eines Plasmas in der Reaktionskammer. Verfahren zur Abscheidung von polymeren Substanzen durch Plasmapolymerisation von monomeren Substanzen sind an sich Stand der Technik.
Die Abscheidung von polymeren Substan7en gleichzeitig mit Metallen erfolgt am besten unter Erzeugung eines Plasmas in der Reaktionskammer. Verfahren zur Abscheidung von polymeren Substanzen durch Plasmapolymerisation von monomeren Substanzen sind an sich Stand der Technik.
Scheidet man anstelle von Kohlenstoff zusammen mit anderen Metallen auch Silizium ab, dann kann man ähnlich
wie beim Abscheiden von Kohlenstoff eine Vernetzung des Siliziums erreichen. Beschichtungen aus Edelmetal'en
mit vernetztem Kohlenstoff oder aus Edelmetallen mit vernetztem Silizium haben wertvolle Eigenschaften
für elektrische Kontakte und könnten für manche Schaltaufgaben Werkstoffe wie Silber-Graphit oder
Silber-Cadmiumoxid ersetzen.
Aus den Beispielen wird deutlich, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren sehr eignet zur Herstellung von Werkstoffen (reine Metalle, Legierungen, Gemenge) für elektrische Kontakte. Ferner eignet s:ch die Erfindung zum Erzeugen von solchen Beschichtungen auf Werkstücken, welche sich zur Verbindung mit anderen metallischen oder metallisierten Werkstücken durch Kalt-Reibschweißen eignen. Durch Kalt-Reibschweißen werden z. B. in der Elektronik dünne elektrische Drähte auf Halbleiterbauelemente kontaktiert.
Aus den Beispielen wird deutlich, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren sehr eignet zur Herstellung von Werkstoffen (reine Metalle, Legierungen, Gemenge) für elektrische Kontakte. Ferner eignet s:ch die Erfindung zum Erzeugen von solchen Beschichtungen auf Werkstücken, welche sich zur Verbindung mit anderen metallischen oder metallisierten Werkstücken durch Kalt-Reibschweißen eignen. Durch Kalt-Reibschweißen werden z. B. in der Elektronik dünne elektrische Drähte auf Halbleiterbauelemente kontaktiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich ferner auf andere Gebieten der Technik, z. B. zur Beschichtung
von optischen Elementen.
Das Verfahren eignet sich ferner zur Beschichtung von Gegenständen mit komplizierter Gestalt; auch
Hohlkörper können auf der Innenseite beschichtet werden.
Ausführungsbeispiel
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£in Metallband wird entfettet und gereinigt und in eine Vakuumkammer gebracht. Es wird in der Vakuumkammer
ein Plasma erzeugt, wobei das eingeführte Metall kathodisch geschaltet ist. Zugleich wird als metallorganische
Sandwich-Verbindung
(C5H3)Pd(C3H5)
"Oiche unter einem Druck von 13 mhar bei 500C sublimiert,
in die Vakuumkammer eingebracht.
Die in sublimierter Form eingebrachte Verbindung /ersetzt sich unter Freigabe des Palladiums, das sich auf
dem Metallblech niederschlägt.
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65
Claims (12)
1. Verfahren zum Beschichten von Trägern mit Metallen durch Abscheiden dieser Metalle aus metallorganischen
Sandwich-Verbindungen durch Erzeugen eines Unterdruckes in einer Reaktionskammer
und gleichzeitiges Zuführen der Sandwich-Verbindungen)
in gasförmigem Zustand allein oder zusammen mit einem oder mehreren anderen gasförmigen
Substanzen in die Reaktionskammer,
Freisetzen der als Kerne in den Sandwich-Verbindungen gebundenen Metallatome, in dem man sie in der Reaktionskammer zersetzt,
Freisetzen der als Kerne in den Sandwich-Verbindungen gebundenen Metallatome, in dem man sie in der Reaktionskammer zersetzt,
und Niederschlagen der freigesetzten Metallatome auf den Trägern,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkerne durch Einstrahlen von elektromagnetischer
Strahlung (ausgenommen Wärmestrahlung) freigesetzt und durch Einwirkung eines in der Reaktionskammer erzeugten polarisierenden elektrischen
oder magnetischen Feldes auf den Trägern niedergeschlagen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als polarisierendes Feld ein elektri-• sches Feld, in welchem die zu beschichtenden Träger
als Kathode gepolt sind, angewendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Reaktionskammer
unterschiedliche metallorganische Sandwich-Verbindungen eingeführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Reaktionskamm.*r
unterschiedliche metallorganische Sandwich-Verbindungen eingeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Reaktionskammer
neben einer oder mehreren metallorganischen Sandwich-Verbindungen gasförmige organische
Verbindungen oder Verbindungen des Siliziums eingeführt werden und aus diesen durch Energiezufuhr
in die Reaktionskammer Kohlenstoff bzw. Silizium freigesetzt und zusammen oder im Wechsel mit Metallen
aus den metallorganischen Sandwich-Verbindungen niedergeschlagen werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Restatmosphäre in
der Reaktionskammer ein Schutzgas zugesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Atmosphäre in der
Reaktionskammer ein Reaktivgas, welches mit den aus den metallorganischen Sandwich-Verbindungen
freigesetzten Metallen reagiert, zugesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß als Reaktivgas Sauerstoff verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß als Reaktivgas Kohlenstoff, der bei Zufuhr von Energie in die Reaktionskammer freigegeben
wird, verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Reaktionskammer
polymerisierbare, insbesondere strahlenpolymerisierbare Monomere eingeführt werden.
11. Anwendung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 10 auf die Herstellung von elektrischen Kontaktstücken mit vollflächigen, selektiven
oder fleckenförmigen Beschichtungen darauf.
12. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auf die Erzeugung von vollflächigen
bereichs- oder stelienweisen Beschichtungen auf Werkstücken, welche sich zur Verbindung mit anderen
metallischen oder metallisierten Werkstücken nach dem Verfahren des Kalt-Reibschweißens eignen.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833347036 DE3347036C2 (de) | 1983-12-24 | 1983-12-24 | Verfahren zum Beschichten von Trägern mit Metallen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833347036 DE3347036C2 (de) | 1983-12-24 | 1983-12-24 | Verfahren zum Beschichten von Trägern mit Metallen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3347036A1 DE3347036A1 (de) | 1985-06-27 |
| DE3347036C2 true DE3347036C2 (de) | 1986-04-24 |
Family
ID=6218112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19833347036 Expired DE3347036C2 (de) | 1983-12-24 | 1983-12-24 | Verfahren zum Beschichten von Trägern mit Metallen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3347036C2 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3912581A1 (de) * | 1989-04-03 | 1990-10-18 | Toyo Kohan Co Ltd | Verfahren und vorrichtung zum kaltwalzen von verbundblechen |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1185035B (de) * | 1959-02-25 | 1965-01-07 | Ethyl Corp | Verwendung von ein UEbergangsmetall der Gruppe VI a des Periodischen Systems enthaltenden aromatischen Komplexverbindungen zur Metallplattierung |
| AT223901B (de) * | 1959-12-30 | 1962-10-25 | Union Carbide Corp | Verfahren zur Abscheidung eines im wesentlichen reinen Metallüberzuges auf einem überziehbaren festen Substrat |
| US3253946A (en) * | 1960-08-11 | 1966-05-31 | Ethyl Corp | Vapor plating with manganese, chromium, molybdenum or tungsten employing cyclopentadienyl metal carbonyl |
| US3239368A (en) * | 1962-04-26 | 1966-03-08 | Nra Inc | Method of preparing thin films on substrates by an electrical discharge |
| GB1032828A (en) * | 1962-07-06 | 1966-06-15 | Ionic Plating Company Ltd | Improved method for depositing chromium on non-metallic substrates |
| AT258664B (de) * | 1964-08-25 | 1967-12-11 | Fritz Dr Grasenick | Vorrichtung zur Herstellung und bzw. oder zum Abbau von Schichten mittels elektrischer Gasentladungen |
| US3404998A (en) * | 1965-05-18 | 1968-10-08 | Union Carbide Corp | Method of metal plating aluminum alloys |
| US4031274A (en) * | 1975-10-14 | 1977-06-21 | General Electric Company | Method for coating cavities with metal |
| GB2030180B (en) * | 1978-01-26 | 1983-05-25 | Secr Defence | Vapour deposition of metal in plasma discharge |
| US4324854A (en) * | 1980-03-03 | 1982-04-13 | California Institute Of Technology | Deposition of metal films and clusters by reactions of compounds with low energy electrons on surfaces |
| CA1159012A (en) * | 1980-05-02 | 1983-12-20 | Seitaro Matsuo | Plasma deposition apparatus |
| DE3148441A1 (de) * | 1981-12-08 | 1983-07-21 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Verfahren zur herstellung einer thermionischen kathode |
-
1983
- 1983-12-24 DE DE19833347036 patent/DE3347036C2/de not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3912581A1 (de) * | 1989-04-03 | 1990-10-18 | Toyo Kohan Co Ltd | Verfahren und vorrichtung zum kaltwalzen von verbundblechen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3347036A1 (de) | 1985-06-27 |
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|
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