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Lösung von Resinaten der Edelmetalle und/oder Umedelmetalle in Chlorkohlenwasserstoffen
zur Erzeugung von auf Trägerwerkstoffen eingebrannten dünnen Edelmetallschichten
bzw. Unedelmetalloxydschichten für elektrotechnische Zwecke Die Erfindung bezieht
sich auf eine Flüssigkeit, die die Resinate von Edelmetallen und/oder Unedelmetallen
in Chlorkohlenwasserstofen gelöst enthält und zurErzeugung aufTrägerwerkstoffen
eingebrannter dünner Edelmetallschichroen bzw. Unedelmetalloxydschichten für elektrotechnische
Zwecke dient.
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Es ist bekannt, dünne Schichten aus Edelmetallen oder Umedelmetallen
bzw. deren Oxyden- dadurch herzustellen, daß man diese Metalle bzw. ihre Oxyde im
Vakuum auf geeignete Trägerwerkstoffe aufdampft. Nach diesem Verfahren der Vakuumbedampfung
kann man Schichtstärken unmeßbarer Feinheit bis zu sehr dicken Schichten, beispielsweise
von 1 mm, herstellen. Derartige aufgedampfte Edelmetallschichten, wie beispielsweise
Goldschichten, legierte Schichten aus Gold und Silber sowie Metalloxydschichten,
z. B. Zinnoxyd, Indiumoxyd oder Bleioxyd, haben bei der Herstellung sogenannter
Metallwiderstände oder Metalloxydwiderstände, aber auch bei der Herstellung von
Halbleitern, Kondensatoren, Mikroschaltungen von elektronischen Rechenanlagen u.
a. m. eine große Bedeutung erhalten.
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Derartige aufgedampfte dünne Schichten haben jedoch zwei Nachteile.
Sie haften relativ schlecht auf ihren Unterlagen, als welche vorzugsweise Glas oder
andere Dielektrica dienen, und sind auch bei größerer Stärke löcherig. Dadurch wird
die Kontaktierung der Schichten -erschwert, während infolge der oft sehr ungleichmäßig
großen Löcher innerhalb der Schichten die Streuung der elektrischen Werte sehr groß
ist.
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Es lag daher der Gedanke nahe, dünne Schichten für elektrotechnische,
Zwecke dadurch herzustellen, daß man die seit längerer Zeit zur Dekoration von Porzellan
und Glas verwendeten Edehnetallpräparate, wie Glanzgold, Glanzplatin oder Mischungen
solcher Edelmetallpräparate, bzw. die ebenfalls seit vielem Jahren bekannten Umedelmetalle
in Form ihrer Resinate gebrauchte.
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Es zeigte sich jedoch, daß die handelsüblichen Präparate, wie Glanzgold
oder die verschiedenen Metalllüster, für die Zwecke der Herstellung von dünnen Schichten
ungeeignet sind. Die Edelmetall-Glanzpräparate enthalten außer den Edelmetallen
noch soggenannte Haftoxyde, das sind Unedehnetallsalm der Abietinsäure in verschiedenen
Mengenverhältnissen, wodurch sie zur Erzielung exakter elektrischer Werte, beispielsweise
von elektrischen Widerständen, ungeeignet sind. Auch ist ihre auf Pinselauftragung,
Siebdruckverfahren. oder Spritzen eingestellte Viskosität viel zu groß, so daß man
mit ihnen sehr dünne Metallschichten bzw. Metalloxydschichten nicht erzeugen kann.
Es lag daher nahe, sehr genau dinierte Lösungen. der Edelmetallresinate au verwenden,
bei denen an Stelle der in den Dekorationspräparaten enthaltenen Mischungen ätherischer
Öle Lösungsmittel von genau bekannter Zusammensetzung verwendet werden. Da.-bei
wurde angestrebt, ein möglichst rasch verdunstendes Lösungsmittel von großer Lösekraft
für die Metallresinate zu verwenden. Als solche boten sich insbesondere die Chlorkohlenwasserstoffe,
wie Triehloräthylen, Tetrcachlorkohlenstoff oder Chloroform, an.
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Derartige Lösungen von Metallresinaten lassen sich zwar sehr stark
verdünnen, so daß außerordentlich dünne Metallfilme bzw. Oxydfihne hergestellt werden
können, wenn man die Schichten auf ihren Trägern, vorzugsweise Glas, bei höheren
Temperaturen, beispielsweise zwischen 500 und 700° C, in einen Ofen einbrennt. Es
zeigte sich indessen, daß die U-sungen. der Resinate in Chlorkohlenwassexstoffen
unbeständig sind, wodurch die eingebrannten Schichten aus solchen Lösungen mit derr
Zeit laufend andere' Werte, beispielsweise des elektrischen Widerstandes oder der
Kapazität, ergeben.. Auch zeigen. sich in den Schichten unregelmäßige Sprünge, die
auf die nach dem Verdunsten des Lösungsmittels beim Einbrennen sehr spröden Metallresinate
zurückzuführen sind. Kleine Zusätze von Asphalt, wie solche bei den Dekorationspräparaten
zur Vermeidung von Sprüngen in der Metallschicht beim Einbrand üblich sind, brachten:
nur eine geringfügige Verbesserung, ebenso wie kleine Zusätze von Rhodium- oder
Iridiumresinaten.
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Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß ein Zusatz von Tetrahydronaph;thalin,
kurz Tetralin genannt, die Zersetzung der Metallresinate in Chlorkohlenwasserstoffen
vollständig verhindert, wodurch es gelingt, aus derartigen Lösungen auch innerhalb
einer
langen Zeitperiode stets dünne Schichten zu erzeugen, die stets gleichmäßige, reproduzierbare
elektrische Werte ergeben, was mit den bekannten Lösungen aus Metallresinaten in
Chlorkohlenwasserstoffen nicht der Fall ist.
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Tetralin ist eine völlig neutrale Flüssigkeit von großer Lösungsfähigkeit
für alle Harze und Resinate und Wachse und geht beim Zusatz zu der Lösung keine
chemische Verbindung mit einem ihrer Bestandteile ein. Seine stabilisierende Wirkung
auf die Resinatlösu:ngen in Chlorkohlenwasserstofffen kann nicht vollkommen erklärt
werden. Es wird jedoch vermutet, daß die sehr starke Affinität zu Sauerstoff die
trüben, vielfach opaliszierenden Zersetzungsprodukte der Resinate in Chlorkohlenwasserstoffen
oxydiert und wieder in Lösung bringt bzw. in Lösung hält, ähnlich der Wirkung eines
Katalysators. Versetzt man beispielsweise eine trübe Lösung von Zinnresinat in Trichloräthylen
oder Chloroform mit Tetralin, so findet innnerhalb kurzer Zeit, beim Erwärmen sofort,
eine Lösung dieser trüben Ausscheidung, deren Zusammensetzung bis jetzt nicht ermittelt
werden konnte, statt, und man erhält eine völlig klare Resinatlösung, wie sie zur
Herstellung dünner Schichten nach dem Einbrennverfahren unerläßlich ist.
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Der Zusatz von Tetralin zu den Lösungen der Resinate in Chlorkohlenwasserstoffen
hat außerdem noch den Vorteil, daß dasselbe wie ein Weichmacher den spröden Film
beim Einbrennen so lange weich hält, bis der Kohlenstoff der Resinate restlos verbrannt
ist.
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Versuche haben ergeben, daß das Tetralin der Lösungsflüssigkeit in
Mengen zwischen 0,01 und 10 Volumprozent des Chlorkahlenwasserstoffgehalts hinzugesetzt
werden muß, um die Wirkung der Erfindung zu erzielen. Die Menge des Zusatzes hängt
im Einzelfall von den verwendeten Metallresinaten bzw. der Mischung dieser Resinate
ab. Je unedler das Metall des Resinats ist, ein um so größerer Zusatz an Tetralin
scheint nötig zu sein, um die Zersetzung der Resinatlösung zu verhindern. Während
Gold- und Platinlösungen eine sehr kleine Menge an Tetralin benötigen, braucht Silber
die zwei- bis dreifache Menge und die sehr urständigen Resinate des Zinks, Cadmiums
und Zinns noch bedeutend mehr. Andererseits sind die Resinate des Indlums, Wismuts
und Urans sehr beständig und benötigen daher eine sehr kleine Menge Tetralin.
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Ein genauer Prozentsatz von Tetralin der zur Stabilisierung dea7 verschiedenen
Resinate läßt sich im voraus nicht angeben, da auch die Art der Herstellung der
Resinate von großem Einfiuß auf ihre Zersetzungsneigung ist. Ob die Chlorkohlenwassarstoffe,
die sich bekanntlich mit der Zeit und insbesondere unter Lichteinwirkung unter Bildung
von sehr kleinen Mengen von Salzsäure zersetzen, ebenfalls einen Einfiuß auf die
Zersetzungsgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Resinatlösungen haben, konnte bis
jetzt nicht geklärt werden.
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Normalerweise haben sich Zusätze von 0,2 bis 20/0 Tetrahydronaphthalin
bzw. Tetralin als am wirksamsten im Sinne der Erfindung gezeigt.
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Weitere Versuche haben ergeben, daß das Tetralin in den erfindungsgemäß
verwendeten Resinatlösungen bis zu 509/o auch durch höherwertige Alkohole, vorzugsweise
durch Hexalin oder Methylhexalzn, ersetzt werden kann. Diese Lösungsmittel haben
einen sehr hohen Siedepunkt und eine hohe Verdunstungszahl. Sie zeigen daher hervorragende
Eigenschaften als Weichmacher für die Metallschicht bzw. Metalloxydschicht während
des Einbrennens der Resinate und verhindern ein Aufspringen und Löcherigwerden des
Films.
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Schließlich kann der Chlorkohlenwasserstoff der erfindungsgemäß verwendeten
Resinatlösung noch bis zu 609/o durch einen leichtflüssigen aromatischen Kohlenwasserstoff,
wie beispielsweise Xylol, ersetzt werden. Dies ist vielfach dann von Wichtigkeit,
wenn die Verdunstungszeit der Lösungen abgeändert werden soll. Während Chloroform
eine Verdunstungszahl von 2,5 (Äther 1) aufweist, hat Xylol eine solche von 13,5.