Verfahren zum Aufbringen von Metallüberzügen auf langgestreektes Arbeitsgut, sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die vorliegende Erfindung betrifft. ein Verfahren zum Aufbringen von Metallüber zügen auf langgestrecktes Arbeitsgut, wie Drähte und Bänder, sowie eine Einrichtung zur Durchführalng des Verfahrens.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass das Arbeitsgut. in stetigem Arbeits- gang- durch einen Behandlungsraum durch geführt wird, in dem das zur Belegung des Arbeitsgutes dienende Metall verdampft. wird, während gleichzeitig die den Behandlungs raum. begrenzenden Flächen über die Ver- clampfungstemperatur des 1letalles aufgeheizt werden.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass im Hohlraum eines nach aussen abgeschlossenen Behälters ein den Behandlungsraum einschlie. I-)endes Gefäss mit Öffnungen zur Durchfüh rung von Arbeitsgut, Mittel zur Arbeits.gut- bewegung,
Verdampfungseinrichtungen für das aufzubringende Metall und eine Wärme quelle zur Aufheizung mindestens der innern Oberfläche des Gefässes bis über den Ver- dampfungspunkt des aufzubringenden Metal- les angeordnet sind.
In der Zeichnung ist schematisch ein Aus führungsbeispiel der Einrichtung veranschau licht. In Verbindung mit der Schilderung die ses Beispiels wird auch ein Ausführungsbei spiel des Verfahrens beschrieben.
Mit strichpunktierten Linien ist ein nach aussen abgeschlossener Behälter 1 dargestellt, der evakuiert werden kann. Im Hohlraum des Behälters 1 befindet sich ein geschlossenes Ge fäss, das aus zwei im wesentlichen zylindri schen Teilen 2 und 3 besteht, welche mittels der Flansche 4 und 5 aneinanderliegen und durch nicht gezeichnete Verbindungsmittel miteinander verbunden sind.
An zwei einan der diametral gegenüberliegenden Stellen sind Ausnehmungen 6 und 7 derart in das Gefäss eingearbeitet, dass sie an die Trennfläche zwi schen den Flanschen 4 und 5 angrenzen. Über diese Ausnehmungen 6 und 7 wird mit einem metallischen Überzug zu versehendes Arbeits gut 8 langgestreckter Form und geringen Querschnittes, beispielsweise Draht oder Band, in das Innere des Gefässes 2, 3 hinein- und aus ihm wieder herausgeführt. Das Arbeits gut 8 läuft hierzu von einer ebenfalls im In nern des Behälters 1 angeordneten Spule 9 ab und wird nach Belegung auf eine Spule 10 aufgewickelt, die sich auch im Hohlraum des Behälters 1 befindet und die mit Hilfe einer nicht dargestellten Vorrichtung angetrieben ist.
Im Gefäss 2, 3 ist eine bestimmte Menge desjenigen Metalles 11, das als Überzug auf das Arbeitsgut 8 aufgebracht werden soll, an gesammelt. Das Aufbringen geschieht durch Verdampfen des Materials 11 und durch Kon densation des gebildeten Metalldampfes auf dem Arbeitsgut B. Um das zu ermöglichen, be steht das Bedampfungsgefäss 2, 3 beispiels weise aus Graphit. Das Schmelzen und Ver- dampfen des Metalles 11 geschieht durch Er wärmung des Bedampfungsgefässes 2, 3; im Falle die Ausführungsbeispiele erfolgt das mit tels elektrischen Stromdurchganges durch das Gefäss.
An den Enden der Gefässteile 2 und 3 sind zu diesem Zwecke Anseblussklemmen 12 bzw. 13 befestigt, zu denen elektrische Lei tungen 14 und 1ä führen. Die Beheizung des Bedampfungsgefässes könnte aber auch mittel bar erfolgen, sei es durch Widerstandskörper oder mittels hochfrequenten Wechselstromes, wobei die beiden Gefässteile 2 und 3 getrennt beheizbar sein können.
In dien Fällen kann das Gefäss 2, 3 auch aiis nichtleitenden Werk stoffen bestehen, beispielsweise aus Quarzglas oder einem Oxyd, dessen Schmelzpunkt höher ist als der Verdampfungspunkt des aufzutra genden Metalles.
Die Wirkungsweise der bisher besehriebe- nen Einrichtung ist wie folgt.: Das mit einem Metallüberzug zu ver- sehende Arbeitsgut, z. B. ein Draht 8, wird durch Antreiben der Aufwickelspule 10 durch das Bedampfungsgefäss 2, 3 hindurchgezogen, in welchem sich das aufzutragende Metall 11 mindestens teilweise in der Form von Dampf befindet.
Auf dem im Vergleich zum Gefäss 2, <B>3 3</B> kalten Draht 8 schlägt sich der Dampf nie- der und bildet dabei den gewünschten zusam menhängenden Überzug. Der Draht 8 wird mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch das Bedampfungsgefäss gezogen, so dass eine stetige Belegung des Drahtes erfolgt.
Zur Erzielung eines einwandfreien und gleichmässigen Überzuges ist es unerlässlich, dass die gesamte innere Oberfläche des Be- dampfungsgefässes 2, 3 bis über den V er- dampfungspunkt des aufzubringenden Metal ler erwärmt wird, damit sieh kein Nieder schlag an den Gefässwandungen bildet, der auf den zu belegenden Draht. abtropfen könnte.
Im Vergleich zum gesamten Rauminhalt des evakuierten Behälters 1 ist der Bedamp- fungsraum im Innern des Gefässes 2, 3 klein. Daraus ergibt. sich zunächst eine Einsparung an zu verdampfendem Material und weiteres an Energie, die zur Verdampfung des Me taller und zur Erwärmung der Gefässwandun- gen erforderlich ist.
Die Durchtrittsausneh- mungen 6 und 7 für das zu belegende Arbeits gut 8 sind dem Querschnitt desselben ange- passt, damit der Metalldampf nicht. aus dem Innern des Bedampfnngsgefässes ?, 3 in den Vakuumraum 1 hinaus entweicht ; dass Spiel zwischen Arbeitsgut und den die Durchtritts- a.usnehmungen begrenzenden Flächen ist- grö ssenordnungsmässig höchstens gleich der Dicke des Überzuges.
Zwischen der Abwiekelspule 9 und dem Bedampfungsgefäss '', 3 können im Hohlraum des Behälters Mittel zum Reinigen des zu be legenden Arbeitsgutes 8 unmittelbar vor des sen Belegung angeordnet sein. Beim darge stellten Ausführungsbeispiel erfolgt diese Reinigung thermiseli, indem das Arbeitsgut 8 eine elektrische Spule 16 durchläuft, die mit hochfrequentem Wechselstrom gespeist ist, und das durchlaufende Arbeitsgut vorübergehend stark erhitzt.
Bei dieser Massnahme findet gleichzeitig eine Vorwärmung des Arbeits- gutes statt. Die Reinigung könnte aber auch rein mechanisch erfolgen oder durch Bombar dierung des zu belegenden. Arbeitsgutes mit Ionen oder Elektronen von hoher kinetiseher Energie oder mit beiden.
Eine gute Haftfestigkeit des erzeugten Metallüberzuges auf dem Arbeitsgut 8 erreicht man durch eine thermische Naehbehandlung des Arbeitsgutes, bei welcher der Überzug teil weise in das Arbeitsgut diffundiert. Hierzu ist zwischen dem Bedampfungsgefäss 2, 3 und der Aufwickelspule 10 eine elektrische Spule 17 vorhanden, durch welche das bedampfte Arbeitsgut hindurchläuft.
Zur Erzielung einer bestimmten gewünsch ten Stärke des aufgebrachten lletalliiber- znges kann das Arbeitsgut 8 auch im wieder holten Arbeitsgang durch das Bedampfungs- gefäss hindurchgeführt werden, bis die erfor derliche Schielitdicke erreicht. ist.
In gewissen Fällen ist es angezeigt, da, Verfahren nicht im Vakuum, sondern in einer Schutzgasatmosphä.re durehzuführen; in die sem Falle wird das Sehutzgas in den vorher entlüfteten Behälter 1 eingebracht. Auf die beschriebene Weise lassen sich Drähte und Bänder, vor allem sehr geringen Querschnittes, mit einem Metallüberzug ver- .@ehen, sei es zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit, zur Erhöhung der Korrosions beständigkeit oder zu irgendwelchen andern Zwecken.
Das Verfahren eignet sieh vor allem für die Verdampfung von Edelmetallen, da die bisher bekannten Verfahren zu sehr gro ssen Verlusten an diesen, abgesehen von der hiii",eitigkeit der Bedampfung, führten. Da her können nach dem Verfahren beispielsweise (loldüberzüge auf feinsten --#Tolybdändrähten mit. dem Erfolg erzeu-t werden, dass minde stens die Hälfte des verdampften Goldes zur Kondensation zu bringen ist; Drähte dieser Art finden Verwendung zur Herstellung von ('zittern in Elektronenröhren.
Process for applying metal coatings to elongated work items, as well as equipment for carrying out the process. The present invention relates to. a method for applying metal coatings to elongated work items, such as wires and bands, and a device for carrying out the method.
The inventive method consists in that the work item. is carried out in a steady work process through a treatment room in which the metal used to occupy the work item evaporates. while at the same time the treatment room. delimiting surfaces are heated above the evaporation temperature of the metal.
The device for carrying out the method is characterized in that the treatment space is enclosed in the cavity of a container which is closed off from the outside. I-) end vessel with openings for the passage of work goods, means for moving work goods,
Evaporation devices for the metal to be applied and a heat source for heating at least the inner surface of the vessel to above the evaporation point of the metal to be applied are arranged.
In the drawing, an exemplary embodiment from the device is illustrated schematically. In connection with the description of this example, an exemplary embodiment of the method is also described.
A container 1 which is closed off to the outside and which can be evacuated is shown with dot-dash lines. In the cavity of the container 1 there is a closed Ge vessel, which consists of two essentially cylindri's parts 2 and 3, which abut one another by means of the flanges 4 and 5 and are connected to one another by connecting means, not shown.
Recesses 6 and 7 are worked into the vessel at two diametrically opposed locations in such a way that they adjoin the interface between the flanges 4 and 5. Via these recesses 6 and 7, work to be provided with a metallic coating is well 8 of elongated shape and small cross-section, for example wire or tape, into the interior of the vessel 2, 3 and out again. The working well 8 runs for this purpose from a coil 9 also arranged in the nern of the container 1 and is wound onto a reel 10 after occupancy, which is also located in the cavity of the container 1 and which is driven with the help of a device, not shown.
In the vessel 2, 3, a certain amount of that metal 11 that is to be applied as a coating to the work item 8 is collected. The application is done by evaporation of the material 11 and by condensation of the metal vapor formed on the work item B. To make this possible, the vapor deposition vessel 2, 3, for example, is made of graphite. The melting and evaporation of the metal 11 is done by heating the vapor deposition vessel 2, 3; In the case of the exemplary embodiments, this is done by means of electrical current passage through the vessel.
For this purpose, connection terminals 12 and 13 are attached to the ends of the vessel parts 2 and 3, to which electrical lines 14 and 1a lead. The steaming vessel could, however, also be heated indirectly, be it by means of resistance bodies or by means of high-frequency alternating current, it being possible for the two vessel parts 2 and 3 to be separately heatable.
In these cases, the vessel 2, 3 can also consist of non-conductive materials, for example made of quartz glass or an oxide whose melting point is higher than the evaporation point of the metal to be applied.
The mode of operation of the device described so far is as follows: The work item to be provided with a metal coating, e.g. B. a wire 8 is pulled by driving the take-up reel 10 through the vapor deposition vessel 2, 3, in which the metal 11 to be applied is at least partially in the form of steam.
The steam precipitates on the wire 8, which is cold compared to the vessel 2, <B> 3 3 </B> and thereby forms the desired coherent coating. The wire 8 is pulled through the vapor deposition vessel at a certain speed, so that the wire is continuously occupied.
In order to achieve a perfect and even coating, it is essential that the entire inner surface of the vaporization vessel 2, 3 is heated to above the vaporization point of the metal to be applied so that no precipitate forms on the vessel walls that could affect the wire to be assigned. could drain.
Compared to the entire volume of the evacuated container 1, the steaming space inside the vessel 2, 3 is small. From this it follows. First of all, there is a saving in the material to be evaporated and further energy, which is necessary for the evaporation of the metal and for heating the vessel walls.
The passage recesses 6 and 7 for the work well 8 to be covered are adapted to the cross section of the same so that the metal vapor does not. escapes from the interior of the steaming vessel?, 3 into the vacuum space 1; that the clearance between the work piece and the surfaces delimiting the passage recesses is of the order of magnitude at most equal to the thickness of the coating.
Between the winding reel 9 and the steaming vessel '', 3 means for cleaning the work items to be laid 8 can be arranged immediately before the occupancy sen in the cavity of the container. In the illustrated embodiment, this cleaning takes place thermiseli in that the work item 8 passes through an electrical coil 16 which is fed with high-frequency alternating current, and temporarily heats the work item passing through.
With this measure, the work material is preheated at the same time. The cleaning could also be done purely mechanically or by bombing the to be occupied. Work material with ions or electrons of high kinetic energy or with both.
A good adhesive strength of the metal coating produced on the work item 8 is achieved by thermal sewing treatment of the work item, in which the coating diffuses partially into the work item. For this purpose, there is an electrical coil 17 between the steaming vessel 2, 3 and the take-up reel 10, through which the steamed work item runs.
In order to achieve a certain desired thickness of the applied metallic liner, the work item 8 can also be passed through the steaming vessel in a repeated operation until the required Schielit thickness is reached. is.
In certain cases it is indicated that the process should not be carried out in a vacuum, but in a protective gas atmosphere; In this case, the protective gas is introduced into the previously vented container 1. In the manner described, wires and strips, especially with a very small cross-section, can be provided with a metal coating, be it to increase electrical conductivity, to increase corrosion resistance or for any other purpose.
The process is particularly suitable for the evaporation of precious metals, since the previously known processes led to very large losses in these, apart from the hiii ", eligibility of the vaporization. Therefore, after the process, for example (gold coatings on the finest - Tolybdenum wires are successfully produced so that at least half of the evaporated gold has to be condensed; wires of this type are used to produce ('tremors in electron tubes.