Haftfeste Metallbelegung für Sdiwing#kristalle Die Erfindung bezieht
sich auf eine haftfeste Metallbelegung für Schwingkristalle, insbesondere Schwingquarze.
Bei Schwingquarzen, die als Ultraschallquarze verwandt werden, tritt die besonders
hohe Beanspruchung der Metallbelegungen infolge Kavitation in der Flüssigkeit auf,
in die die Ultraschallquarze eingebettet werden, denn die Beschleunigungen, die
die einzelnen Flüssigkeitsteilchen erfahren, können das Fünffache der Fallbeschleunigung
erreichen. Die bisher üblichen Belegungen, z. B. Gold, wurden daher stets in ziemlich
kurzer Zeit zerstört. Schwingquarze dagegen, die durch Schneiden, Spitzen, Kugeln
od. dgl. gehaltert werden, sind im Betrieb häufig starken mechanischen Beanspruchungen
ausgesetzt. Bei Verwendung von reinen Metallen, wie Silber, Blei, Zinn, Wismut,
die nach den üblichen Verfahren, z. B. galvanisch, durch Kathodenzerstäubung oder
Aufdämpfen, aufgebracht werden, ergibt sich im allgemeinen keine ausreichende Haftfestigkeit.
Man hat daher bereits Metallbelegungen für Schwingkristalle nicht aus reinen Metallen,
sondern aus Legierungen von Weichlotmetallen, wie Blei, Zinn, Kadmium, oder aus
Goldlegierungen hergestellt. So ist z. B. vorgeschlagen worden, Gold-Kadmium zu
verwenden, wodurch sich schon eine erhöhte Haftfestigkeit erzielen läßt.Adhesive metal coating for Sdiwing # crystals The invention relates
on a firmly adhering metal coating for oscillating crystals, in particular oscillating crystals.
This occurs particularly with oscillating crystals that are used as ultrasonic crystals
high stress on the metal deposits due to cavitation in the liquid,
in which the ultrasonic crystals are embedded, because the accelerations that
the individual liquid particles can experience five times the acceleration due to gravity
reach. The usual assignments, z. B. Gold, were therefore always in pretty
destroyed in a short time. Quartz crystals, on the other hand, made by cutting, pointed, spherical
Od. Like. Are held, are often heavy mechanical stresses in operation
exposed. When using pure metals such as silver, lead, tin, bismuth,
which according to the usual procedures, for. B. galvanically, by sputtering or
Vaporizing, applied, does not generally result in sufficient adhesive strength.
One therefore already has metal coatings for oscillating crystals that are not made of pure metals,
but from alloys of soft solder metals such as lead, tin, cadmium, or from
Gold alloys produced. So is z. B. has been proposed to gold-cadmium
use, whereby an increased adhesive strength can be achieved.
Es hat sich nun herausgestellt, daß eine Gold-Kadmium-Belegung der
starken mechanischen Beanspruchung, der eine solche Metallbelegung im Betrieb ausgesetzt
ist, zwar zum Teil gewachsen ist, daß jedoch einer solchen Schicht Nachteile anhaften,
die
durch das starke Diffusionsvermögen und den wenig edlen Charakter des Kadmiums bedingt
sind.It has now been found that a gold-cadmium coating of the
heavy mechanical stress to which such a metal coating is exposed during operation
has grown in part, but there are disadvantages to such a layer,
the
due to the strong diffusivity and the not very noble character of the cadmium
are.
Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Erfindungsgemäß
kommt als Metallbelegung für Ultraschall- und Schwingkristalle eine solche Goldlegierung
zur Verwendung, die außer Gold noch Zinn und Silber enthält. Auf diese Weise ergibt
sich eine Legierung von außerordentlich guter Haftfestigkeit, die selbst bei fester
Einspannung des Kristalls bzw. hoher Belastung (etwa i kW) eines im «bad schwingenden
Ultraschallquarzes sich durch eine lange Lebensdauer auszeichnet.These disadvantages are eliminated by the invention. According to the invention
Such a gold alloy is used as a metal coating for ultrasonic and vibrating crystals
for use that contains tin and silver in addition to gold. That way results
an alloy with extraordinarily good adhesive strength, even when it is stronger
Clamping of the crystal or high load (approx. 1 kW) of one vibrating in the bath
Ultrasonic quartz is characterized by a long service life.
Die Gold-Zinn-Silber-Legierung kann zur Bildung der gesamten Metallbelegung
dienen. Es ist aber auch möglich, nur an den Halterungsstellen oder der näheren
Umgebung der Halterungsstellen eine Gold-Zinn-Silber-Legierung zu verwenden und
an den übrigen Teilen des Kristalls andere Belegungen anzubringen. Weitere Merkmale
der Ert' ZD findung ergeben sich aus den Ansprüchen.The gold-tin-silver alloy can be used to form the entire metal coating
to serve. But it is also possible only at the mounting points or the closer ones
Use a gold-tin-silver alloy around the mounting points and
to attach other coverings to the remaining parts of the crystal. Other features
the Ert 'ZD invention result from the claims.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Hierbei ist mit i ein piezoelektrischer Kristall, beispielsweise ein Schwingquarz,
bezeichnet, der auf zwei Seiten mit Elektrodenbelegungen 2 und 3 versehen
ist. Die Halterung des Kristalls erfolgt mit Hilfe von Schneiden, Spitzen od. dgl.
4 und 5, die zweckmäßig zur Stromzuführung zu den Elektrodenbelegungen dienen.
Es ist aber auch möglich, Kugeln oder sonstige Halterungsteile zu verwenden. Die
Schichten 2, und 3, die die Metallbelegungen bilden, können aus einer Gold-Zinn-Silber-Legierung
bestehen. Es ist bei Schwingquarzen aber auch möglich, wie dies an der unteren Schicht
dargestellt ist, die Schicht 3 aus beliebigem Metall in üblicher Weise herzustellen
und nur an der Einspannstelle eine Schicht 6 aus einer Gold-Zinn-Silber-Legierung
anzubringen. Die Schicht 6 kann auf der Schicht 3 aufgelagert sein,
sie kann aber auch als einzige Schicht unmittelbar auf dem Kristall aufgebracht
sein.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. Here, i denotes a piezoelectric crystal, for example an oscillating quartz, which is provided with electrode coatings 2 and 3 on two sides. The crystal is held with the help of cutting edges, points or the like 4 and 5, which are used to supply power to the electrode assignments. But it is also possible to use balls or other mounting parts. The layers 2 and 3, which form the metal deposits, can consist of a gold-tin-silver alloy. In the case of quartz oscillators, however, as shown on the lower layer, the layer 3 can be produced from any metal in the usual way and a layer 6 made from a gold-tin-silver alloy is applied only to the clamping point. The layer 6 can be deposited on the layer 3 , but it can also be applied directly to the crystal as a single layer.
Das Aufbringen der Gold-Zinn-Silber-Legierung als festhaftende Schicht
auf einem Schwingkristall kann in bekannter progressiver Weise erfolgen; insbesondere
ist das folgende Verfahren empfehlenswert: Die zu metallisierenden Flächen des Schwingkristalls
werden vor dem Aufbringen der Metallschichten gut chemisch und mechanisch gereinigt,
dann werden sie zur weiteren Reinigung von Fett-, Säure- und Wasserresten einer
Glimmentladung, vorzugsweise unter Verwendung einer Kathode aus Nickel oder einer
Nickellegierung, # ausgesetzt. Die dabei entstehende, kaum wahrnehmare Nickelschicht
bildet günstige Kondensationsbedingungen für die anschließend aufzuhringenden Metalle
und trägt wesentlich zur Steigerung der Haftfähigkeit der Schichten bei. Nach der
Glimmentladung kann dann eine Goldschicht durch Kathodenzerstäubung od. dgl. aufgebracht
werden. Auf die frische Goldschicht werden dann möglichst anschließend Zinn und
Silber nacheinander aufgedampft. Um die Diffusion der Metalle ineinander zu beschleunigen
und die Haftfestigkeit noch weiter zu steigern, ist es zweckmäßig, den so metallisierten
Kristall auf Temperaturen von 3o bis 3oo' für einige Minuten zu erhitzen.The application of the gold-tin-silver alloy as a firmly adhering layer
on a vibrating crystal can be done in a known progressive manner; in particular
The following procedure is recommended: The surfaces of the oscillating crystal to be metallized
are well cleaned chemically and mechanically before the metal layers are applied,
then they become one for further cleaning of grease, acid and water residues
Glow discharge, preferably using a cathode made of nickel or a
Nickel alloy, # exposed. The resulting, barely noticeable nickel layer
creates favorable condensation conditions for the metals to be steared afterwards
and contributes significantly to increasing the adhesion of the layers. After
A gold layer can then be applied by means of cathode sputtering or the like
will. Then, if possible, tin and
Silver vapor-deposited one after the other. To accelerate the diffusion of the metals into one another
and to further increase the adhesive strength, it is advisable to use the metallized
Heat the crystal to temperatures of 3o to 3oo 'for a few minutes.