DE1143077B

DE1143077B - Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Metallfolien durch Abscheiden von Metallschichten aus dampffoermigen Metallverbindungen

Info

Publication number: DE1143077B
Application number: DEC9189A
Authority: DE
Inventors: Hans Guenther Belitz; Oliver Francis Davis
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1954-04-12
Filing date: 1954-04-12
Publication date: 1963-01-31

Description

Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Metallfolien durch Abscheiden von Metallschichten aus dampfförmigen Metallverbindungen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Metallfolien durch Abscheiden von Metallschichten aus dampfförmigen Metallverbindungen.
Man hat Metallfolien bereits in der Weise hergestellt, daß Metallschichten aus dampfförmigen Metallverbindungen, insbesondere aus Metallkarbonylen oder aus Gemischen von Metallverbindungen und Inertgasen bei erhöhter Temperatur auf einer bewegten Unterlage abgeschieden wurden, von der die gebildete Folie abgetrennt wurde.
Es sind auch bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Absche#idung von Nickel durch Zersetzen von Nickelkarbonyl auf einem Metallband bekanntgeworden, wobei die Metaflabscheidung in einer Kammer durchgeführt wird. Man hat auch bereits Metallfolien durch Walzen von streckbaren Metallen oder Legierungen zwischen genau adjustierten Walzen erzeugt, indem das dünne, zwischen den Walzen gebildete Metallblatt vorsichtig abgezogen wurde.
Erfindungsgemäß wird eine neue Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Metallfolien durch Abscheiden von Metallschichten aus dampfförmigen Metallverbindungen vorgeschlagen, die in Form einer mit einem Kühlmantel umgebenen, geschlossenen Plattierkammer ausgebildet ist, in der eine mit einem Abstreifer versehene, beheizbare, sich drehende und eine die Haftung der Folie verringernden überzug tragende Walze angeordn--t ist. Die Kammer ist mit einer der Zuführung der dampfförmigen Metallverbindung dienende- ng versehen, deren die Walzenoberfläche u. er Teil gegenüber der Zuführungsleitung verbrt, ist. Dabei ist ferner mit der Kammer eine Abfüli# ngsleitung für das Restgas verbunden und eine durch öffnungen und Walzen gebildete Gasschleuse zum Hinausführen der Folie aus der Kammer vorgesehen.
Der die Haftung der Metallfolie verringernde überzug kann auf die zur Bildung der Metallfolie dienende Walze, z. B. durch eine berühende Walze, aufgebracht werden, wel 'ie die vorerwähnte Arbeitswalze berührt.
An Stelle der Gasschleuse kann ferner in Verbindung mit der Plattierungskammer eine mit inertem Gas gefüllte Kühlkammer vorgesehen sein, durch welche der Film nach dem Verlassen der Plattierungskammer geführt wird, um al dann durch einen gasdichten Verschluß in der Wandung der KühIkammer nach außen abgezogen zu werden.
Die vorstehend erläuterte, erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung kann in der Weise betrieben werden, daß als Trägergas für den Metalldampf ein inertes Gas, z. B. Wasserstoff oder Kohlensäure oder ein sauerstofffreies Verbrennungsgas, verwendet wird, wobei in der Plattierungskammer mit einem Vakuum von z. B. etwa 7,5 cm Wassersäule gearbeitet wird.
Eine Verwendung von Metallhydriden, wie Zinnhydrid oder Chromhydrid, oder von Metallkarbonylen, wie Nickelkarbonyl, Eisenkarbonyl oder Chromkarbonyl, in Form dampfförmiger Metallverbindungen und bei einer Temperatur der Plattierungswalze von etwa 180 bis 2301 C wird die Walze zweckmäßig mit solcher Geschwindigkeit betrieben, daß der auf ihr niedergeschlagene Metallfilm eine Dicke von etwa 0,6 mm aufweist.
Im übrigen kann die erfindungsgemäße Herstellung von Metallfolien in weiteren Grenzen variiert werden. Beispiele für den verwendbaren Karbonyltyp solcher Metalle sind Nickel, Eisen, Chrom, Moloybdän, Kobalt und Mischungen solcher Karbonyle. Beispielsweise Verbindungen anderer Gruppen sind die Nitroxyle, z. B. Kupfernitroxyl; Nitrosylkarbonyle, z. B. Kobaltnitrosylkarbonyl, ferner die Hydride, wie die Antimonhydrid, Zinnhydrid, Metallalkyle, wie Tetraalkylblei, Metallhydride, z. B. Chromylhydrid, ferner Karbonylhalogene, z. B. Osmiumkarbonylbromide.
Wenn unverdünnte Dämpfe in die Plattierungszone eingeführt werden, so empfiehlt es sich im allgemeinen, die Dämpfe unter einem Druck, der etwas über einer Atmosphäre liegt, zuzuführen. Wenn verdünnte Dämpfe der Plattierungszone zugeführt werden, so kann ein weiterer Druckbereich angewendet werden, der von negativen Drücken ausgehend zu positiven Drücken reicht.
Die Art, in welcher die metallhaltigen Dämpfe eingeführt werden, kann ebenfalls geändert werden, indem man z. B. Metalldämpfe in einen unter Druck gehaltenen Strom von inertem Gas eintreten läßt oder indem man Flüssigkeit in ein heißes Gas versprüht, das unter dem Einfluß eines Vakuums durch die Anlage gesaugt wird, wobei das Gas die flüssigen Tröpfchen verdampft, so daß in der Plattierungszone Flüssigkeitsnebel vorhanden ist.
Jedem Metall, mit dessen Hilfe Metalle plattiert werden können, ist eine Temperatur zugeordnet, bei welcher das Metall sich aus der in Dampfform vorliegenden Verbindung als Metallüberzug niederschlagen läßt. Bei der Ausführung der Plattierung gibt es einen optimalen Plattierungsbereich, der von etwa 180 bis etwa 230'C reicht. Auch außerhalb dieses Bereiches findet eine Ablagerung statt, doch ist es im Interesse der Erzielung einheitlicher Niederschläge zweckmäßig, etwa innerhalb des angegebenen Bereiches oder sogar in dem engeren Bereich von etwa 190 bis etwa 205' C zu arbeiten, wenn es sich darum handelt, Nickel, Molybdän, Kobalt u. dgl. zu verarbeiten. Der erwähnte Bereich von etwa 140 bis etwa 230' C eignet sich besonders für die Zersetzung mancher Hydride. Die vorstehend erwähnten Bereiche sind besonders vorteilhaft für Beispiele für die praktische: Ausführung der Erfindung, die indes keine Grenzen für die erfindungsgemäße Erzeugung von Metallfolien darstellen.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt in senkrechtem Schnitt den erfindungsgemäß ausgebildeten Apparat; Fig. 2 ist eine Darstellung, aus der die Anordnung der Metallzuführungshaube gegenüber der Metallplattierungswalze ersichtlich ist.
Die Vorrichtung besteht aus einer Kammer 10, die mit einem Mantelraum 11 versehen ist. Die Kammer 10 ist ferner n-üt einem Gasauslaß 12 ausgestattet, der gegebenenfalls mit einer nicht dargestellten GasabführungsvorTichtung, z. B. mit einem Ventilator oder einer Vakuumpumpe, verbunden sein kann.
Der Mantelraum 11 ist mit einem Einlaß 13 und einem Auslaß 14 versehen, die dazu dienen, ein Kühknittel in dem Mantelraum einzuführen und aus ihm abzuführen.
In der Kammer 10 ist eine zylindrische Walze oder Trommel 16, bestehend aus geeignetem Material, z. B. Glas usw., angeordnet. Die Trommel 16 ist auf einer Welle 17 angebracht, die zweckmäßig in den Wänden der Kammer 10 gelagert ist und durch eine Antriebsvorrichtung, z. B. einen Elektromotor, vermittels einer geeigneten Kupplung und eines Geschwindigkeitsreduktionsgetriebes angetrieben wird, das außerhalb der Kammer angeordnet ist.
Die Walze 16 ist in ihrem Inneren, benachbart zu ihrer Außenwandung, mit einer Heizvorrichtung 20 versehen, die z. B. in elektrischen Widerstandsspulen, Induktionsspulen u. dgl. bestehen kann und von einer Stromquelle niittels einer geeigneten, auf der Welle 17 vorgesehenen Bürstenanordnung gespeist wird.
In die Kammer 10 werden durch die Leitung 21 metalltragende Gase eingeführt. Die Leitung21 ist an ihrem inneren Ende mit einem schlauchförmigen Teil 22 versehen, der dazu dient, einfließende Gase in Berührung mit einem großen Bereich der Walzenfläche zu bringen.
Tangential zu der Walze 16 ist in Berührung mit der Außenwandung ein Schaber 23 angeordnet, der durch Schrauben 24 eingestellt werden kann. Dieser Schaber sorgt für das Abstreifen der niedergeschlagenen Verkleidung von der Walze. Das von der Walze vermittels des Schabers abgestreifte Metall wird zwischen Walzen 25 geleitet, welche die öffnung 26 im Endteil 27 der Kammer 10 abschließen. Der Endteil 27 wird mit einem Ventilraum in Form einer Gaskammer 28 versehen, die mit Einlaßvorrichtungen 29 und Auslaßvorrichtungen 30 zur Einführung sowie zum Auslassen eines inerten Gases versehen ist. Das zwischen den Walzen 25 entstehende Metallband geht durch die Kammer 26 und läuft zwischen Walzen 31 in der gegenüberliegenden Wandung der Gaskammer 28 zu einer nicht dargestellten Aufspulvorrichtung. Bei der Betätigung dieser Anlage wird eine Wachsschicht auf der Trommel 16 durch die Zuführungswalze 35 aufgespult. Das Wachs setzt sich während der langsamen Wanderung der Trommel um 90' von der Aufbringungsstelle ab.
Die Trommel wird unter der Einwirkung einer Temperatur von etwa 200" C gehalten; um die Trommel in Lauf zu setzen, wird eine dünne Kupferschicht zwischen den Walzen 31 und 25 durchgezogen und entsprechend der Gestalt der Walze 16 geformt. Ein Strom, z. B. von Nickelkarbonyldämpfen verdünnt mit Kohlensäure, wird nun in einer Menge von 150 Kubikfuß pro Stunde (etwa 4000 dm3), durch die Leitung 21 zufließend, in Berührung mit der Walze 16 gebracht. Die Kohlensäure und die gasförtnigen Zersetzungsprodukte werden durch den Auslaß 12 abgesogen. Wenn die Zersetzung im wesentlichen Maße eingetreten ist, wird mit dem Aufspulen unter Rotation der Walze 16 begonnen. Vermöge der Haftung des Nickels am Kupfer wird der Nickelfilm durch Ausführungswalzen 25 ausgezogen, alsdann, während er durch die Kammer 28 hindurchgeht, in einer inerten Atmosphäre gekühlt und dann durch die Walzen 31 nach der Aufspulvorrichtung geführt.
Die Kammer 28 wird unter einem etwas höheren Gasdruck als die Kammer 10 gehalten, wodurch ein Austritt giftiger Gase aus der Kammer 10 verhindert wird.
Obwohl das vorstehend beschriebene Verfahren nebst Vorrichtung eine zweckmäßige Form der Erfindung betrifft, ist zu bemerken, daß Abänderungen im Rahmen des wesentlichen Erfindungsgedankens möglich sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Metallfolien durch Abscheiden von Metallschichten aus dampfförmigen Metallverbindungen, insbesondere Metallkarbonylen, oder aus Gemischen von Metallverbindungen und Inertgasen bei erhöhter Temperatur auf einer bewegten Unterlage, von der die Folie abgetrennt wird, gekennzeichnet durch eine mit einem Kühlmantel (11) umgebene, geschlossene Plattierkammer (10), in der eine mit einem Abstreifer (23) versehene, beheizbare, sich drehende und eine die Haftung der Folie verringernden überzug tragende Walze (16) angeordnet ist und die Kammer mit einer der Zuführung der dampfförmigen Metallverbindung dienenden Leitung (21) versehen ist, deren die Walzenoberfläche umgebender Teil (22) gegenüber der Zuführungsleitung verbreitert ist, wobei ferner mit der Kammer eine Abführungsleitung (12) für das Restgas verbunden ist und eine durch öffnungen (26) und Walzen (25) gebildete Gasschleuse zum Hinausführen der Folie aus der Kammer vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die zur Bildung der Metallfolie dienende Walze (16) berührende Walze (35) zum Auftragen des die Haftung der Metallfolie verringemdem überzuges. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Gasschleuse in Verbindung mit der Plattierungskammer eine mit inertern Gas gefüllte Kühlkammer vorgesehen ist, durch welche der Film nach dem Verlassen der Plattierungskammer geführt wird, um alsdann durch einen gasdichten Verschluß in der Wandung der Kühlkammer nach außen abgezogen zu werden. 4. Verfahren zur Herstellung von Metallfolien unter Verwendung einer Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas für den Metalldampf ein inertes Gas, z. B. Wasserstoff oder Kohlensäure oder ein sauerstofffreiesVerbrennungsgas, verwendet wird, wobei in der Plattierungskammer mit einem Vakuum von z. B. etwa 7,5 cm Wassersäule gearbeitet wird. 5. Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 3 und unter Benutzung der Arbeitsweise nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Metallhydriden, wie Zinnhydrid oder Chromhydrid, oder von Metallkarbonylen, wie Nickelkarbonyl, Eisenkarbonyl oder Chromkarbonyl, bei einer Temperatur der Plattierungswalze von etwa 180 bis 230' C die Walze mit solcher Geschwindigkeit betrieben wird, daß der auf ihr niedergeschlagene Metallfilm eine Dicke von etwa 0,6 mm aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 529 849, 586 490; britische Patentschrift Nr. 454 919; USA.-Patentschrift Nr. 2 344 138.