<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zur Herstellung von Metallüberzügen im Vakuum
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Herstellung von Metallüberzügen mittels thermischer Verdampfung im Vakuum.
In den meisten Fällen gelangt Aluminium zur Verdampfung und der für die Verdampfung erforderliche Heizkörper besteht aus einem hitzebeständigen Metall, wobei Wolfram das geeignetste ist.
Bei hoher Temperatur hat jedoch das Aluminium die Neigung, sich mit Wolfram zu legieren bzw.
Wolfram zu lösen. Infolgedessen verschlechtert sich der Wolframheizkörper rasch und geht zu Bruch, wenn das geschmolzene Aluminium mit demselben in Berührung bleibt.
In der österr. Patentschrift 155465 ist ein Verfahren und ein Apparat zur Herstellung von Aluminiumüberzügen im Vakuum beschrieben, wobei der Heizkörper wohl aus Wolfram besteht, wobei aber die rasche Verschlechterung des
Heizkörpers dadurch vermieden wird, dass das
Aluminium dem Heizkörper in der Form eines
Drahtes zugeführt wird, derart, dass nur das
Drahtende mit dem Heizkörper in Berührung kommt und dass dasselbe so rasch verdampft, dass sich auf dem Stabe des Heizkörpers keine
Stellen geschmolzenen Aluminiums bilden können.
Auf diese Weise lässt sich die Lebensdauer des
Wolframheizkörpers beträchtlich verlängern.
Nichtsdestoweniger geht der Wolframheiz- körper mit der Zeit zu Grunde und der Verbrauch an Wolfram ist der grösste Ausgabeposten bel diesem Verfahren.
Der hauptsächliche Zweck der Erfindung ist nun die Verringerung des Wolframverbrauches bei den in solchen Apparaten verwendeten Heiz- körpern. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Vermeidung eines dichten Aluminiumdampfes in der Nähe des Heizkörpers. Gemäss der Er- findung wird ein dünner Draht aus dem zu ver- dampfenden Metall derart zugeführt, dass er mit einem Wolframheizkörper sehr geringen Quer- schnittes in Berührung gebracht werden kann.
Dabei wird dem stab-oder stangenförmigen
Wolframheizkörper der elektrische Strom derart zugeführt, dass mechanische Beanspruchungen des
Heizkörpers zufolge der Dehnung beim Erhitzen und der Kontraktion bei der Abkühlung vermieden werden.
Um die Zusammenballung des Dampfes in der Nähe des Heizkörpers zu vermeiden, muss der Aluminiumdraht sehr fein sein, so dass er sehr biegsam wird ; nun hat es sich aber als praktisch unmöglich herausgestellt, einen solchen Draht gerade und genau einem bestimmten Punkt zuzuführen.
Die Führung für ein solches gerades Drahtstück kann nicht nahe an den Heizkörper heranreichen, einerseits wegen der hohen Temperaturstrahlung und anderseits, weil eine solche Führung sich in der Nähe des Verdampfungpunktes mit einer stetig anwachsenden Schicht von Aluminium bedecken würde. Der Draht muss demnach von einer Entfernung von 2t bis 5 cm an frei und führungslos niedergehen ; es ergibt sich demnach auf diese Länge in der Regel eine Abweichung von etwa 5 mm von der Geraden.
Um eine solche zu vermeiden, wird erfindunggemäss der Draht zu einer kontinuierlich rotierenden und absteigenden Wendel geformt, welche durch Führungsorgane nach abwärts geleitet wird, die zwischen den die Wendel formenden
Organen und dem Heizstab angeordnet sind, wobei die Führungsorgane in einem Punkt endigen, derart, dass ein freies, zwischen dem
Austrittsende der Führungsorgane und dem Heiz- stab zu liegen kommendes Ende der Wendel mit dem Heizstab in Berührung kommt.
Die niedergehende Wendel hat vorzugsweise einen Durchmesser, der um vieles grösser ist als die Stärke des Heizkörperstabes. Gemäss der
Erfindung kann ein dünner Aluminiumdraht einer stangen-oder stabförmigen Heizvorrichtung aus
Wolfram von beliebig kleinem Querschnitt zu- geführt werden, ohne dass die Gefahr bestünde, dass der Draht den Heizkörper angreifen könnte.
In der Praxis ist ein runder Wolframheizstab der wirtschaftlichste und man kann einen Stab von nicht mehr als 2 mm Durchmesser verwenden.
Demzufolge gestattet die Erfindung in Apparaten der beschriebenen Art kleine Wolframmengen in wirtschaftlichster Weise zu verwerten.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Er- findung, die sich in der Praxis bei der Herstellung von Aluminium-Überzügen durch thermische
Verdampfung im Vakuum als erfolgreich erwiesen hat, wird im folgenden beispielsweise unter Bezug-
<Desc/Clms Page number 2>
nahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert werden.
Fig. 1 ist eine Ansicht von unten auf die wendelbildende Vorrichtung entlang der Linie A-A der Fig. 2, wobei die Wendel weggelassen ist. Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung einschliesslich des stabförmigen Heizkörpers, wobei ein Teil der die Wendel oder Spirale bildenden Vorrichtung im Schnitt entsprechend der Linie B-B der Fig. 1 dargestellt ist. Fig. 3 ist eine Seitenansicht des stabförmigen Heizkörpers und seiner Lagerung.
Dünner Aluminiumdraht von etwa i mm Durchmesser wird zunächst zu einer Wendel geformt und dann dem Heizkörper zugeführt. In der Form einer Wendel hat der Draht eine geringere Neigung zur seitlichen Abweichung als in der Form eines geraden Drahtstückes ; ausserdem ist der Durchmesser der Wendel ein Vielfaches des Durchmessers des Heizdrahtes, so dass eine Abweichung von einigen Millimetern zulässig ist.
Die wendelbildende Vorrichtung ist an der Platte 1 befestigt, welche an der Wand 2 der Vakuumkammer befestigt ist. Die letztere mag entsprechend dem obenerwähnten österreichischen Patent hergestellt werden, und besitzt einen Boden 2 a, in dem das Rohr 2 b eingelassen ist, durch welches die Kammer evakuiert wird. Der Draht kommt von der Spule 4 und läuft durch ein Führungsrohr 5 mit einer glockenförmigen Einführungsöffnung 6. Das Rohr wird von einer
Stütze 7 gehalten, die an der Platte 1 befestigt ist.
Die Spindel 8 dreht sich in der Buchse. , welche die Platte 1 durchsetzt. Oberhalb der
Buchse sitzt ein Kettenrad 10, das durch eine
Stiftschraube an der Spindel festgehalten wird.
Das Kettenrad 10 mit der Spindel 8 wird langsam mittels einer Kette 12 von einem Antriebsketten- rad 13 aus gedreht. Letzteres kann in geeigneter
Weise in Bewegung gesetzt werden, z. B. durch ein Uhrwerk, das schematisch durch das Ge- häuse 14 angedeutet ist, das durch die Konsole 14 a an der Platte 1 befestigt ist.
Das Drahtaufwickelglied 15 der Spindel 8 ist geriffelt und das Rohr wird so gestellt, dass der
Draht 3 tangential an das Glied 15 herantritt.
Eine Rolle 16, die von dem bei 18 drehbar an der Platte 1 befestigten Arm 17 getragen wird, erscheint durch die Feder 19 gegen das geriffelte
Glied 15 der Spindel angepresst. Hiedurch wird der Draht 3 gegen ebendieses Glied 15 gedrückt.
Ein schnabelförmiges Führungsstück 20, das an der Platte 1 befestigt ist, tritt in die Nut 21 der
Spindel und lenkt den Draht zu einem tiefer liegenden Teil 22 der Spindel, der formgebend wirkt. Eine feste Unterlage S, auf der sich der
Dampf als Metallüberzug niederschlagen soll, wird von dem am Boden 2 a befestigten Rahmen getragen.
Zur Betätigung des Apparates wird der Draht von Hand aus durch das Rohr 5 zwischen dem geriffelten Glied 15 und der Rolle 16 hindurch- gezogen und unterhalb der schnabelförmigen Führung weitergeführt. Es werden schliesslich ein oder zwei Windungen um den formgebenden Teil 22 gelegt. Wenn dann die Spindel entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn gemäss Fig. l gedreht wird, so wird der Draht 3 von der Spule durch das Wickelglied 15 abgezogen und kontinuierlich auf das formgebende Glied 22 übertragen, wo es wendelförmig in eine dauernd rotierende und gleichzeitig senkrecht absteigende Wendel 23 von etwa 8 mm Durchmesser umgewandelt wird, die über das formgebende Glied hinausgeht.
Auf diese Weise nähert sich die Wendel frei dem Heizkörper und berührt denselben bloss mit dem
EMI2.1
punktes angebracht, um zu verhindern, dass sie sich mit emer dicken Schicht von verdampftem Material (Metall) überziehe. Die Wendel 23 hat die Tendenz, senkrecht in gerader Linie zum Verdampfungspunkt niederzugehen, doch kann auch mittels einer Stange 24, die eine Verlängerung der Spindel darstellt, bis zu einem Punkte geführt werden, der 2'5-5 cm vom Verdampfungspunkt entfernt ist.
Der Heizkörper besteht aus einem dünnen Stabe 25 aus Wolfram von etwa 2 mm Durchmesser, d. h. sein Querschnitt ist verhältnismässig klein im Hinblick auf die Wendel, die einen Durchmesser von 8 mm aufweist. Der Heizkörper wird von kleinen Kupferbuchsen 26 gehalten, die von durch den Boden 2 a gehenden und von demselben isolierten Säulen 26 a getragen werden.
Die Verbindung zwischen den Kupferblöcken und den Tragsäulen wird durch die Zwischenstücke 27 hergestellt, die einen dünnen, bandförmigen Teil 28 aufweisen, der nachgiebig genug i ist, um der Ausdehnung, bzw. der Zusammenziehung des Wohramstabes 25 zu folgen. Jedes Zwischenstück 27 ist elektrisch mit einer Leitung29 durch einen Stab (Schiene) 30 verbunden, der an der zugehörigen Säule 26 a befestigt ist, und) ferner ist jedes Zwischenstück in dem Stab (Schiene) 30 montiert, wobei die Leitung durch eine Mutter 31 an der zugehörigen Säule befestigt wird.
Im Betriebe wird der Stab 25 in der Mitte auf eine Temperatur von einigen 2000 C erhitzt.
Der Draht in der Wendel 23 wird mit einer
Geschwindigkeit zugeführt, dfe in einem be- stimmten Verhältnis zur Heizkörpertemperatur steht, derart, dass das Ende der Spirale schmilzt und verdampft, sobald es mit dem Stab 25 in
Berührung kommt, wobei keinerlei Gefahr besteht, dass die Wendel sich zu weit abbiegt und den
Kontakt mit dem Stab verliert.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.
<Desc / Clms Page number 1>
Device for the production of metal coatings in a vacuum
The invention relates to a device for the production of metal coatings by means of thermal evaporation in a vacuum.
In most cases aluminum is evaporated and the heating element required for evaporation is made of a refractory metal, tungsten being the most suitable.
At high temperatures, however, the aluminum tends to alloy itself with tungsten.
To solve tungsten. As a result, the tungsten heater rapidly deteriorates and breaks if the molten aluminum is left in contact with it.
In the Austrian patent specification 155465 a method and an apparatus for the production of aluminum coatings in a vacuum is described, the heating element probably being made of tungsten, but the rapid deterioration of the
Radiator is avoided by the
Aluminum the radiator in the shape of a
Wire is fed in such a way that only that
The end of the wire comes into contact with the radiator and the same evaporates so quickly that there is none on the rod of the radiator
Places where molten aluminum can form.
In this way, the service life of the
Extend the tungsten radiator considerably.
Nonetheless, the tungsten heater will perish over time and the consumption of tungsten is the largest expense in this process.
The main purpose of the invention is to reduce the tungsten consumption in the radiators used in such apparatus. Another purpose of the invention is to avoid dense aluminum vapor in the vicinity of the radiator. According to the invention, a thin wire made of the metal to be vaporized is fed in such a way that it can be brought into contact with a tungsten heater with a very small cross section.
It is rod-shaped or rod-shaped
The electric current is supplied to tungsten heating elements in such a way that the mechanical stresses of the
Radiator due to the expansion when heated and the contraction when cooling can be avoided.
In order to avoid the agglomeration of steam near the radiator, the aluminum wire must be very fine so that it becomes very flexible; but now it has proven to be practically impossible to feed such a wire straight and precisely to a certain point.
The guide for such a straight piece of wire cannot come close to the radiator, on the one hand because of the high temperature radiation and on the other hand because such a guide would be covered with a steadily growing layer of aluminum near the evaporation point. The wire must therefore descend freely and without a guide from a distance of 2 to 5 cm; accordingly, there is generally a deviation of about 5 mm from the straight line over this length.
In order to avoid this, according to the invention, the wire is formed into a continuously rotating and descending helix, which is guided downwards by guide elements which are located between the helical elements forming the helix
Organs and the heating rod are arranged, wherein the guide organs end in a point, such that a free, between the
The exit end of the guide elements and the end of the coil that comes to rest on the heating rod comes into contact with the heating rod.
The descending helix preferably has a diameter which is much larger than the thickness of the radiator rod. According to the
Invention can consist of a thin aluminum wire of a rod-shaped or rod-shaped heating device
Tungsten of any small cross-section can be fed in without the danger that the wire could attack the radiator.
In practice, a round tungsten heating element is the most economical, and a rod no more than 2 mm in diameter can be used.
Accordingly, the invention allows small amounts of tungsten to be utilized in the most economical manner in apparatus of the type described.
A preferred embodiment of the invention, which is used in practice in the production of aluminum coatings by thermal
Evaporation in a vacuum has proven to be successful, is described below, for example, with reference
<Desc / Clms Page number 2>
should be explained on the accompanying drawing.
Figure 1 is a bottom plan view of the helix forming apparatus taken along line A-A of Figure 2 with the helix omitted. FIG. 2 is a side view of the device including the rod-shaped heating element, with part of the device forming the helix or spiral being shown in section along line B-B of FIG. Fig. 3 is a side view of the rod-shaped heating body and its mounting.
Thin aluminum wire about 1 mm in diameter is first formed into a helix and then fed to the radiator. In the form of a helix, the wire has less tendency to deviate laterally than in the form of a straight piece of wire; In addition, the diameter of the coil is a multiple of the diameter of the heating wire, so that a deviation of a few millimeters is permissible.
The helical-forming device is attached to the plate 1 which is attached to the wall 2 of the vacuum chamber. The latter may be manufactured according to the above-mentioned Austrian patent, and has a bottom 2 a, in which the tube 2 b is let, through which the chamber is evacuated. The wire comes from the spool 4 and runs through a guide tube 5 with a bell-shaped insertion opening 6. The tube is from a
Support 7 held, which is attached to the plate 1.
The spindle 8 rotates in the socket. which penetrates the plate 1. Above the
Bush sits a sprocket 10, which is through a
Stud is held on the spindle.
The chain wheel 10 with the spindle 8 is slowly rotated by means of a chain 12 from a drive chain wheel 13. The latter can be more appropriate
Way to be set in motion, e.g. B. by a clockwork, which is indicated schematically by the housing 14, which is attached to the plate 1 by the console 14 a.
The wire winding member 15 of the spindle 8 is corrugated and the tube is placed so that the
Wire 3 approaches the link 15 tangentially.
A roller 16 carried by the arm 17 rotatably attached to the plate 1 at 18 appears by the spring 19 against the corrugated
Member 15 of the spindle pressed on. As a result, the wire 3 is pressed against this member 15.
A beak-shaped guide piece 20, which is attached to the plate 1, enters the groove 21 of the
Spindle and directs the wire to a lower part 22 of the spindle, which has a shaping effect. A solid base S on which the
Is to precipitate steam as a metal coating, is supported by the frame attached to the bottom 2 a.
To operate the apparatus, the wire is drawn by hand through the tube 5 between the corrugated member 15 and the roller 16 and is continued below the beak-shaped guide. Finally, one or two turns are placed around the shaping part 22. If the spindle is then rotated counterclockwise according to FIG. 1, the wire 3 is pulled off the spool by the winding member 15 and continuously transferred to the shaping member 22, where it is helically into a continuously rotating and at the same time vertically descending helix 23 of about 8 mm diameter is converted, which goes beyond the shaping member.
In this way the filament approaches the radiator freely and only touches it with the
EMI2.1
to prevent it from becoming covered with a thick layer of vaporized material (metal). The helix 23 tends to descend perpendicularly in a straight line to the evaporation point, but it can also be guided to a point which is 2.5-5 cm away from the evaporation point by means of a rod 24 which is an extension of the spindle.
The radiator consists of a thin rod 25 made of tungsten about 2 mm in diameter; H. its cross-section is relatively small with regard to the helix, which has a diameter of 8 mm. The radiator is held by small copper sockets 26, which are carried by going through the bottom 2 a and by the same isolated columns 26 a.
The connection between the copper blocks and the support pillars is established by the intermediate pieces 27, which have a thin, band-shaped part 28 which is flexible enough to follow the expansion or contraction of the Wohram staff 25. Each intermediate piece 27 is electrically connected to a line 29 by a rod (rail) 30 which is attached to the associated column 26 a, and) further, each intermediate piece is mounted in the rod (rail) 30, the line being connected by a nut 31 attached to the associated column.
In operation, the rod 25 is heated in the middle to a temperature of a few 2000 C.
The wire in the coil 23 is with a
Speed supplied, dfe is in a certain relationship to the radiator temperature, such that the end of the spiral melts and evaporates as soon as it with the rod 25 in
Comes into contact, with no risk of the coil bending too far and the
Loses contact with the stick.
** WARNING ** End of DESC field may overlap beginning of CLMS **.