DE1521525B1

DE1521525B1 - Method and device for the production of coverings, in particular on flat carrier pads, by vacuum evaporation

Info

Publication number: DE1521525B1
Application number: DE19641521525
Authority: DE
Inventors: Smith Hugh Jun Roscoe
Original assignee: Air Reduction Co Inc
Current assignee: Airco Inc
Priority date: 1963-06-12
Filing date: 1964-06-12
Publication date: 1970-03-12
Also published as: NL6406691A; GB1031963A; CH452312A; JPS519687B1; US3329524A; LU46281A1; FR1406666A; BE649234A; DK128824B; AT252683B; SE315461B

Description

menge erzeugt bzw. bei Erzeugung einer gleichen Dampfmenge bei niedrigerer Temperatur als bisher möglich gearbeitet werden kann.amount generated or when generating the same amount of steam at a lower temperature than before possible can be worked.

Eine Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens umfaßt ein einen Vakuumraum umschließendes Gehäuse, eine Vakuumpumpe zur Evakuierung des Vakuumraums und einen heizbaren, an einem Ende offenen Verdampfertiegel. Diese VorrichtungA device for carrying out the new method comprises a vacuum space which encloses it Housing, a vacuum pump for evacuating the vacuum space and a heatable one on one End of open evaporation crucible. This device

tels eines Motors in schnelle Drehung versetzt ist und daß im Vakuumraum Halterungen für eine Trägerunterlage vorgesehen sind.means of a motor is set in rapid rotation and that brackets for a carrier pad in the vacuum space are provided.

Das neue Verfahren sowie Vorrichtungen zu seiner Durchführung sind im folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.The new method and devices for its implementation are in the following with reference to Drawings described in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine VorrichtungFig. 1 shows a cross section through a device

bekannt, bei dem im Vakuum verdampfbares Metall io Verfügung stehende Oberfläche vergrößert, so daß aus einem an einem Ende offenen, etwa zylindri- bei gleichen Temperaturen eine größere Dampfschen, axial zum offenen Ende in Drehung versetzten
Verdampfertiegel, aus dem Dampf axial austritt, aufgedampft wird (schwedische Patentschrift 140 259).
Das mit einem Metallüberzug zu versehende Pulver 15
wird hierbei in einer um eine waagerechte Achse
drehbaren Trommel wiederholt hochgefördert, fallen
gelassen und dabei dem Dampf ausgesetzt. Der Verdampfertiegel schließt axial an die Trommel an undknown, in the case of the metal which can be vaporized in a vacuum, the available surface area is increased, so that a larger vapor is set in rotation axially towards the open end from an approximately cylindrical one open at one end at the same temperatures
Evaporation crucible, from which steam emerges axially, is evaporated (Swedish patent specification 140 259).
The powder 15 to be provided with a metal coating
is here in a around a horizontal axis
rotatable drum repeatedly conveyed up, fall
left and exposed to the steam. The evaporator crucible connects axially to the drum and

wird mit dieser in Drehung versetzt, um eine sonst 20 ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampferbei stehendem Verdampfertiegel und in Drehung tiegel im Vakuumraum drehbar angeordnet und mitversetzter Trommel zwischen Verdampfertiegel und
Trommel erforderliche Vakuumabdichtung zu vermeiden. Die Drehung des Verdampfertiegels hat hierbei auf das in dem Verdampfertiegel enthaltene, ge- 25
schmolzene Metall praktisch keinen Einfluß, da die
Umfangsgeschwindigkeit des gegenüber der Trommel
im Durchmesser kleinen Verdampfertiegels sehr gering ist. Zur Herstellung von Überzügen auf flächigen Trägerunterlagen ist das Verfahren nicht be- 30 zur Ausführung des neuen Verfahrens, stimmt und wenig geeignet. Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Verrichtungis set in rotation with this, otherwise 20 is characterized in that the evaporator with stationary evaporator crucible and rotating crucible is rotatably arranged in the vacuum space and offset drum between the evaporator crucible and
Drum required to avoid vacuum sealing. The rotation of the vaporizer crucible has to do with that contained in the vaporizer crucible
melted metal has practically no effect as the
Peripheral speed of the opposite of the drum
the diameter of the small evaporator crucible is very small. The method is not intended for the implementation of the new method, is true and unsuitable for the production of coatings on flat carrier substrates. Fig. 2 is a longitudinal section through the device

Bei sonstigen bekannten Verfahren zum Herstel- gemäß F i g. 1 in der Schnittebene 2-2, len von Überzügen auf Trägerunterlagen durch Va- Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines in der Vor-In other known methods of manufacture according to FIG. 1 in the section plane 2-2, len of coatings on carrier substrates by Va- Fig. 3 an embodiment of one in the pre

kuumaufdampfen von verdampfbarem Material wer- richtung gemäß den Fig. 1 und 2 verwendeten Reden waagerecht feststehende Verdampfertiegel ver- 35 flektors,Vacuum vapor deposition of vaporizable material is used in the direction shown in FIGS. 1 and 2 horizontally fixed evaporation crucibles

wendet, wobei von der waagerechten Oberfläche des Fig. 4 einen teilweisen Querschnitt durch eineturns, being of the horizontal surface of FIG. 4 a partial cross-section through a

geschmolzenen, verdampfbaren Materials eine senk- gegenüber Fig. 2 abgewandelte Ausführungsform recht aufsteigende Dampfwolke erzeugt wird. Folg- des Verdampfertiegels der Vorrichtung, lieh muß das Aufdampfen, sofern nicht zusätzliche F i g. 5 eine weitere Ausführungsform eines Ver-molten, vaporizable material is a lower embodiment than FIG. 2 modified quite a rising cloud of steam is generated. Following - the device's evaporator crucible, lent must evaporation, unless additional F i g. 5 another embodiment of a

Maßnahmen vorgesehen sind, auf der Unterseite von 40 dampfertiegels in teilweisem Querschnitt, waagerecht angeordneten Trägerunterlagen erfolgen. F i g. 6 eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Her-Measures are provided on the underside of 40 steam crucibles in partial cross-section, horizontally arranged carrier supports. F i g. 6 a device for simultaneous production

Soll dagegen ein Überzug auf beispielsweise senk- stellen von Überzügen auf zwei Seiten einer Trägerrecht angeordneten Trägerlagen hergestellt werden, unterlage, If, on the other hand, a coating is to be produced on, for example, countersunk coatings on two sides of a carrier layer arranged on the right, support,

dann sind zusätzliche Umlenkvorrichtungen für den Fig. 7 ausschnittsweise die Seitenansicht einerthen additional deflection devices for FIG. 7 are a detail of the side view of a

Dampf erforderlich, die den Bauaufwand vergrößern 45 weiteren Ausführung einer Vorrichtung zur Durch- und die Dampfausbeute verringern. Ein weiterer führung des neuen Verfahrens, wobei die Richtung Mangel herkömmlicher Verdampfertiegel ist der, daß des erzeugten Dampfstromes veränderbar ist, sich die erzeugten Dämpfe ausbreiten, wodurch die F i g. 8 den Verdampfertiegel einer weiteren Ausursprüngliche Dampfdichte herabgesetzt wird. Zur führung einer Vorrichtung zur Durchführung des Erhöhung der Dampfdichte sind dann wieder zu- 50 neuen Verfahrens, wobei die Drehung des Verdampsätzliche Maßnahmen, wie eine Erhöhung der zu- fertiegels um eine senkrechte Achse erfolgt, geführten Wärmeleistung oder die Anwendung einer Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten, bevor-Steam required, which increases the construction costs 45 further execution of a device for and reduce the steam output. Another lead of the new procedure, taking the direction The lack of conventional evaporator crucibles is that the generated steam flow can be changed, the vapors generated spread, whereby the F i g. 8 the vaporizer crucible of a further original Vapor density is reduced. To guide a device for performing the Increasing the vapor density are then again a new process, whereby the rotation of the evaporation is essential Measures such as increasing the crucible around a vertical axis, guided heat output or the application of a When in the F i g. 1 and 2 shown, preferably

Vielzahl von Verdampfertiegeln, erforderlich. zugten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Her-Variety of evaporation crucibles required. additional embodiment of a device for producing

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver- stellen von Überzügen ist in einem Vakuumraum 11, fahren zur Herstellung von Überzügen auf Träger- 55 der von einem Gehäuse 12 umschlossen ist und der unterlagen anzugeben, das unter Vermeidung der mittels einer Vakuumpumpe 10 evakuiert wird, ein Nachteile der bekannten Verfahren bei hoher Dampf- Verdampfertiegel 13 drehbar angeordnet. Der Verausbeute und bei beliebiger Stellung der zu bedamp- dampfertiegel 13 ist vorzugsweise als wassergekühlfenden Trägerunterlagen durchzuführen ist und das ter Kupferzylinder mit Kühlmittelwegen 14 ausgebilinsbesondere auch zum Herstellen von Überzügen 60 det und weist in seinem Inneren an seinem geschlosauf flächigen Trägerunterlagen geeignet ist. Unter senen Ende hitzebeständige Wände 15 und auf seiner etwa zylindrischen Innenwand ein hitzeisolierendes Futter 16 auf. Ein Reflektor 17 verschließt ein Ende des Schmelztiegels 1.3. Das Futter 16 und der 65 Reflektor 17 bestehen vorzugsweise aus Kohlenstoff oder einem anderen, ähnlich gut hitzebeständigen und hitzeisolierenden Material. Der Reflektor 17 dient zur Fokussierung der imThe invention is based on the object of adjusting coatings in a vacuum space 11, drive for the production of coatings on support 55 which is enclosed by a housing 12 and the documents to indicate that the evacuation by means of a vacuum pump 10 is avoided Disadvantages of the known method with high steam evaporator crucible 13 arranged rotatably. The exploitation and in any position the steam crucible 13 to be steamed is preferably used as a water-cooled one Carrier documents is to be carried out and the copper cylinder is designed with coolant paths 14 in particular also for making coatings 60 det and has closed on its inside flat carrier pads is suitable. Under its end heat-resistant walls 15 and on his a heat-insulating lining 16 on approximately cylindrical inner wall. A reflector 17 closes one End of the crucible 1.3. The lining 16 and the reflector 17 are preferably made of carbon or another similarly heat-resistant and heat-insulating material. The reflector 17 is used to focus the im

flächigen Trägerunterlagen seien dabei auch solche körperlichen Trägerunterlagen verstanden, die dem Verdampfertiegel einen nur annähernd ebenen Bereich zuwenden.Flat carrier documents are also understood to mean those physical carrier documents that are compatible with the Turn the evaporator crucible towards an area that is only approximately level.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Verdampfertiegel so schnell gedrehtThe object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned at the outset in that that the evaporator crucible rotated so fast

3 43 4

Verdampfertiegel 13 erzeugten Dämpfe. Der Reflek- daß sie sich auf spiralförmigen Wegen zur Obertor kann eine solche Form haben, daß er den Dampf fläche des geschmolzenen Materials 26 bewegen und vorzugsweise parallel zur Drehachse des Verdamp- dieses mehr am Rand als in seiner Mitte treffen, fertiegels 13 und zu dessen offenem Ende hin reflek- Auf diese Weise sind auch die gestreuten Elektronen tiert, wie dies in Fig.2 durch Pfeile angedeutet ist. 5 für die Energiezufuhr zu dem Schmelztiegel 13 nutz-Durch geeignete andere Formgebung des Reflektors bar. Gleichzeitig wird durch die auf den Dampf auf-17 kann der Dampf gewünschtenfalls auch stärker treffenden Elektronen eine Überhitzung des Dampfs konzentriert oder stärker gestreut werden. Im letzt- gefördert. Die in dem Schmelztiegel 13 entwickelten genannten Fall kann die in Fig.3 dargestellte Form Drücke sind gegenüber dem Restdruck des Vakuumeines Reflektors 17 mit einer etwa kegelförmigen, in io raums 11 groß. Daher befindet sich der in dem Verdas Innere des Verdampfertiegels 13 ragenden Ober- dampfertiegel 13 erzeugte Dampf ohnehin in überfläche 17' verwendet werden. hitztem Zustand, wenn er in den Vakuumraum 11Evaporation crucible 13 generated vapors. The reflection that they are spiraling paths to the Obertor may have such a shape that it moves the vapor surface of the molten material 26 and preferably parallel to the axis of rotation of the evaporator - meet this more at the edge than in its center, fertiegels 13 and reflective towards its open end. In this way, the scattered electrons are also benefits, as indicated in Figure 2 by arrows. 5 for the energy supply to the crucible 13 useful through suitable other shape of the reflector bar. At the same time, the on-17 If desired, the steam can also hit the electrons more strongly, overheating the steam concentrated or more scattered. In the last-promoted. Those developed in the crucible 13 mentioned case, the form shown in Fig.3 are pressures compared to the residual pressure of the vacuum one Reflector 17 with an approximately conical, in io space 11 large. Hence it is in the verdas The upper steam crucible 13 protruding inside the evaporator crucible 13 generated steam in any case over its surface 17 'can be used. heated state when he enters the vacuum chamber 11

Der Verdampfertiegel 13 wird von einem außer- eintritt.The evaporation crucible 13 is provided with an outflow.

halb des Vakuumraums 11 angeordneten Motor 18 Der überhitzte Dampf liefert einen homogenenhalf of the vacuum chamber 11 arranged motor 18 The superheated steam provides a homogeneous

in Drehung versetzt, mit dem er über eine durch 15 Niederschlag auf der Trägerunterlage 27, die gegeneine Vakuumdichtung 20 geführte Welle 19 verbun- über dem offenen Ende des Verdampfertiegels 13 den ist. Eine Anordnung des Motors innerhalb des feststehend angeordnet ist. Da die Trägerunterlage Vakuumraums 11 ist ebenfalls möglich. 27 von dem aus dem Verdampfertiegel 13 gerichtetput in rotation, with which he has a through 15 precipitation on the support base 27, which against a Vacuum seal 20 guided shaft 19 connected over the open end of the evaporator crucible 13 that is. An arrangement of the motor within the stationary is arranged. As the carrier pad Vacuum space 11 is also possible. 27 directed from the evaporator crucible 13

Im Betrieb der Vorrichtung wird der Verdampfer- ausströmenden Dampfstrom auch dann getroffen tiegel 13 um eine horizontale Drehachse gedreht, bei- 20 wird, wenn sie von dem Verdampfertiegel einen spielsweise mit 250 bis 450 Umdrehungen pro relativ großen Abstand hat, ist ein starker Nieder-Minute. In der Innenoberfläche des Futters 16 ist schlag der Dämpfe auf der gegenüber dem geschmoleine ringförmige Rinne 22 gebildet, die zur Auf- zenen Material 26 kühl bleibenden Trägerunterlage nähme des geschmolzenen Materials 26 dient und 27 möglich.When the device is in operation, the vapor stream flowing out of the evaporator is then also hit Crucible 13 rotated about a horizontal axis of rotation, at 20 when it is of the evaporator crucible for example with 250 to 450 revolutions per relatively large distance, is a strong low-minute. In the inner surface of the lining 16 there is a blow of the fumes on the opposite to the molten one annular channel 22 is formed, the carrier pad which remains cool for applying material 26 would take the molten material 26 is used and 27 is possible.

schmal und flach sein kann. Unter der Wirkung der 25 Zum Herstellen von Überzügen aus Gemischen, Zentrifugalkraft bildet das geschmolzene Material 26 insbesondere aus Legierungen, kann das Verfahren innerhalb der Rinne 22 einen Ring. in der Weise ausgestaltet werden, daß ursprünglichcan be narrow and flat. Under the action of 25 For the manufacture of coatings from mixtures, Centrifugal force forms the molten material 26 in particular from alloys, the method can a ring within the channel 22. be designed in such a way that originally

Eine ständige Zuführung des zu verdampfenden ein Material verwendet wird, welches einen höheren Materials wird durch Zuführung eines Drahtes 21 Siedepunkt aufweist als das zusätzlich eingebrachte od. dgl. durch einen Vakuumverschluß 23 hindurch 30 Material, und daß das ursprüngliche Material auf in den Väkuumraum 11 erreicht. An Stelle des Drah- eine Temperatur zwischen den beiden Siedepunkten tes 21 könnte eine mit Außengewinde versehene, erhitzt wird. So kann beispielsweise bei der in den nach und nach eingeschraubte Stange vorgesehen Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung zunächst sein, oder es könnte eine Zuführung von Material- Zirkonium in der ringförmigen Rinne 22 geschmolpulver durch Überdruck in einer Röhre erfolgen. Der 35 zen werden, bis dieses die Rinne 22 als flüssiger Ring Draht 21 wird im geschmolzenen Material 26 ab- ausfüllt. Anschließend wird das zu verdampfende geschmolzen. Das Material 26 wird zur Zuführung Material, beispielsweise Aluminium, als Draht 21 der nötigen Schmelzwärme und Verdampfungswärme eingebracht. Die Temperatur des geschmolzenen Masowie zum Ausgleich von Wärmeverlusten erhitzt, in- terials 26 wird so gewählt, daß das Zirkonium nicht dem auf seine Oberfläche durch das offene Ende des 40 verdampft, die Siedetemperatur des Aluminiums je-Verdampfertiegels 13 hindurch ein Elektronenstrahl doch erreicht wird. Der Draht 21 wird dabei vor-24 gerichtet wird, welcher von einer Elektronen- zugsweise außerhalb der Auftreffstelle des Elektroquelle 25 erzeugt ist. Der Elektronenstrahl 24 wird nenstrahls 24 auf das geschmolzene Material 26 in auf seinem Weg durch ein Magnetfeld, das senkrecht dieses eingeführt. Je nach der von dem Elektronenzur Zeichenebene der F i g. 2 gerichtet ist, abgelenkt 45 strahl 24 zugeführten Wärmemenge kann praktisch und gebündelt. Die Erhitzung des geschmolzenen reines Aluminium oder ein Gemisch aus Aluminium Materials 26 hat gegenüber einer direkten Erhitzung mit einem größeren Anteil von Zirkonium verdampft des Drahtes 21 den Vorteil, daß eine Zerstäubung werden. Wegen des höheren spezifischen Gewichts und ein Verspritzen des Materials unter der kon- des Zirkoniums bildet sich in dem geschmolzenen zentrierten Wärmezufuhr mittels des Elektronen- 5° Material 26, wenn man von einer geringfügigen Lestrahls vermieden wird. Das in Querrichtung zu dem gierungsbildung zwischen Aluminium und Zirkonium Elektronenstrahl 24 verlaufende Magnetfeld hat die absieht, ein innerer Ring von Aluminium und ein Wirkung, daß gegebenenfalls erzeugte positive Ionen äußerer Ring von Zirkonium. Der äußere Ring von nicht zu der Elektronenquelle 25 gelangen können. Zirkonium schützt das Aluminium vor einer Re-Außerdem kann so die Elektronenquelle 25 außer- 55 aktion mit dem Material des Futters 16. Weiterhin halb des Bereichs des offenen Endes des Verdamp- ist das Zirkonium ein relativ schlechter Wärmeleiter fertiegels 13 angeordnet sein, was eine Behinderung und verhindert daher einen Wärmeabfluß von dem des Dampf stromes und eine Materialabscheidung auf Aluminium zu dem Futter 16 und dem Mantel des der Elektronenquelle 25 verhindert. Verdampfertiegels 13. Dadurch wird die Dampfaus-A constant supply of the material to be evaporated is used, which has a higher By feeding in a wire, material has a boiling point 21 than that which is additionally introduced Od. The like. Through a vacuum seal 23 through 30 material, and that the original material on reached in the vacuum chamber 11. Instead of the wire - a temperature between the two boiling points tes 21 could be an externally threaded one that is heated. For example, in the gradually screwed rod provided Fig. 1 and 2 initially shown device be, or it could be a supply of material zirconium in the annular groove 22 molten powder done by overpressure in a tube. The 35 zen until this the groove 22 as a liquid ring Wire 21 is filled in the molten material 26. Then the to be evaporated melted. The material 26 is used for supplying material, for example aluminum, as a wire 21 the necessary heat of fusion and evaporation heat introduced. The temperature of the melted Mazovia heated to compensate for heat losses, materials 26 are chosen so that the zirconium does not which evaporates on its surface through the open end of 40, the boiling temperature of the aluminum per-evaporator crucible 13 through an electron beam is reached. The wire 21 becomes before-24 which is directed by an electron preferably outside the point of impact of the electrical source 25 is generated. The electron beam 24 is beam 24 onto the molten material 26 in on its way through a magnetic field that is perpendicular to this introduced. Depending on the from the electron to Drawing plane of FIG. 2 is directed, deflected 45 beam 24 amount of heat supplied can be practical and bundled. The heating of the molten pure aluminum or a mixture of aluminum Material 26 has evaporated compared to direct heating with a larger proportion of zirconium of the wire 21 have the advantage of being atomized. Because of the higher specific weight and a splash of the material under the condensed zirconium forms in the molten one centered heat supply by means of the electron 5 ° material 26, if one of a slight laser beam is avoided. That in the transverse direction to the formation of the alloy between aluminum and zirconium Electron beam 24 has a magnetic field which has an inner ring of aluminum and a magnetic field Effect that any positive ions generated outer ring of zirconium. The outer ring of cannot get to the electron source 25. Zirconium protects the aluminum from re-also The electron source 25 can thus be out of action with the material of the lining 16. Furthermore half of the open end area of the evaporator, the zirconium is a relatively poor conductor of heat fertiegels 13 be arranged, which is an obstruction and therefore prevents heat from flowing away from the of the steam flow and a material deposition on aluminum to the lining 16 and the jacket of the the electron source 25 prevented. Evaporator crucible 13. This will cause the steam

Die im Verdampfertiegel 13 erzeugten Dämpfe 60 beute erhöht.The vapors generated in the evaporation crucible 13 increased.

können unter einem Dampfdruck der Größenordnung Ein Aufdampfen von verschiedenen Materialien,can under a vapor pressure of the order A vapor deposition of different materials,

1 mm Hg stehen. Bei solchen Drücken erreichen beispielsweise Aluminium und Silber, ist kurz nachviele Elektronen des Elektronenstrahls 24 das ge- einander möglich. Wird der Draht 21 aus dem geschmolzene Material 26 nicht direkt, sondern wer- schmolzenen Material 26 zurückgezogen, dann verden an den einzelnen Teilen der Dämpfe gestreut. 65 dampft der Rest des beispielsweise innerhalb eines Die gestreuten Elektronen besitzen eine geringere Zirkoniumrings liegenden Aluminiumrings praktisch Energie als jene im ursprünglichen Elektronenstrahl augenblicklich, und ein aus einem anderen Material 24 und werden durch das Magnetfeld so abgelenkt, bestehender Draht 21 kann eingeschoben werden,1 mm Hg. At such pressures, aluminum and silver, for example, quickly reach many Electrons of the electron beam 24 do this to one another. If the wire 21 is melted from the Material 26 is not withdrawn directly, but rather melted material 26 is withdrawn, then condensed scattered on the individual parts of the fumes. 65 vaporizes the rest of the example within a The scattered electrons have a smaller zirconium ring lying aluminum ring practically Energy than that in the original electron beam instantaneously, and one from a different material 24 and are deflected by the magnetic field so that existing wire 21 can be inserted

woraufhin praktisch ohne Zeitverzug eine neuerliche Verdampfung beginnt.whereupon renewed evaporation begins with practically no time delay.

Es ist auch möglich, an Stelle eines einzigen Drahtes 21 mehrere Drähte von verschiedener Dicke und/ oder mit verschiedenen Vorschubgeschwindigkeiten zuzuführen. Vorzugsweise wird ein aus zwei Substanzen mit verschiedenen Siedepunkten bestehendes zusätzliches Material eingeführt und das ursprüngliche Material auf eine Temperatur über den Siedepunkt und der größeren Dichte in beide Teile der Rinne 40 ausbreitet. Das zweite Material 44, das eine geringere Dichte besitzt und als Draht 45 zugeführt wird, bleibt in dem in F i g. 5 rechten Teil der Rinne 5 40, da es auf dem Material 43 schwimmt und die Kanäle 42 nicht erreicht. Die Zuführung des ersten Materials 43 erfolgt mittels eines Drahtes 46. Die Dämpfe von beiden Teilen der Rinne 40 ergeben durch die innerhalb des Verdampfertiegels 13 erfol-It is also possible, instead of a single wire 21, to use several wires of different thickness and / or at different feed rates. Preferably one of two substances Introduced existing additional material with different boiling points and the original Material at a temperature above the boiling point and the greater density in both parts of the Spreads channel 40. The second material 44, which has a lower density and is supplied as wire 45 remains in the one shown in FIG. 5 right part of the channel 5 40, since it floats on the material 43 and the Channel 42 not reached. The first material 43 is supplied by means of a wire 46 Vapors from both parts of the channel 40 result from the results within the evaporator crucible 13

punkten dieser beiden Substanzen erhitzt. Zur Ein- ία gende Durchmischung einen homogenen Legierungsführung des zusätzlichen Materials kann der Draht überzug auf einer Trägerunterlage.
21 mit der in Fig. 2 gestrichelt angedeuteten zu- In Fig. 6 ist eine Vorrichtung gezeigt, mittels dererpoints of these two substances heated. In order to ensure thorough mixing of the additional material with a homogeneous alloy, the wire can be coated on a carrier base.
21 with the in Fig. 2 indicated by dashed lines to- In Fig. 6 a device is shown by means of which

sätzlichen Materialschicht 2Γ versehen sein. Durch eine fortlaufend senkrecht geführte Trägerunterlage die Dicke der Schicht 2Γ kann die gewünschte pro- beiderseits mit Überzügen versehen werden kann, zentuale Zusammensetzung des hergestellten Über- 15 Hierzu sind Motoren 60,60' mit Verdampfertiegeln zugs bestimmt werden. Die beiden Substanzen wer- 61,6Γ über Wellen 62, 62' verbunden, die durch den im geschmolzenen Zustand in der Rinne 22 ver- Vakuumdichtungen 63,63' geführt sind. Eine Rolle mischt, und zusätzlich erfolgt eine homogene Durch- 64 ist auf einem Bock 65 drehbar angeordnet und mischung der Dämpfe beider Substanzen innerhalb liefert einen fortlaufenden dünnen Materialstreifen des Schmelztiegels 13 durch Wärmediffusion. Es ist 20 66, beispielsweise aus Glas. Dieser wird durch eine jedoch ebenfalls möglich, den Draht 21 von vorn- Vakuumdichtung 67 hindurch in den Vakuumraum herein aus einer Legierung der gewünschten Zusam- 73 geführt und wird in diesem mittels Umlenkrollen mensetzung herzustellen. 68,69 senkrecht zwischen den einander gegenüber-additional material layer 2Γ be provided. With a continuously vertical support the thickness of the layer 2Γ can be provided with coatings on both sides as desired, The percentage composition of the over- 15 For this purpose, motors 60, 60 'with evaporation crucibles are used train can be determined. The two substances are 61, 6Γ connected by shafts 62, 62 'which run through which vacuum seals 63, 63 'are guided in the melted state in the channel 22. A role mixes, and in addition a homogeneous through-64 is rotatably arranged on a bracket 65 and Mixing the vapors of both substances within produces a continuous thin strip of material of the crucible 13 by thermal diffusion. It is 20 66, for example made of glass. This is through a however, it is also possible to pass the wire 21 from the front vacuum seal 67 into the vacuum space in an alloy of the desired combination and is in this by means of pulleys to produce composition. 68.69 vertically between the opposite

Unabhängig von der Wirkung des Reflektors 17 liegenden Verdampfertiegeln 61,6Γ hindurchgeführt, wird eine Bündelung der aus dem offenen Ende des 25 Der Materialstreifen 66 läuft dann durch eine wei-Verdampfertiegels 13 austretenden Dämpfe zu einem tere Vakuumdichtung 70 und über eine Umlenkrolle Dampfstrom bereits dadurch erreicht, daß die von 71 auf eine angetriebene Aufnahmerolle 72. Durch dem geschmolzenen Material 26 erzeugten Dämpfe die beiden Verdampfertiegel 61,61' wird der Matezunächst radial einwärts gerichtet sind und daher rialstreifen 66 auf beiden Seiten mit je einem Überdie bereits innerhalb des Verdampfertiegels 13 vor- 30 zug versehen, wobei diese verschiedene chemische handenen Dämpfe zur Mitte zusammendrängen und Zusammensetzung haben können. Der Vakuumraum in axialer Richtung beschleunigen. Die dadurch be- 73 ist von einem Gehäuse 74 umschlossen und wird wirkte Bündelung des Dampf stromes ist so stark, daß von einer Vakuumpumpe 75 evakuiert,
bei großflächigen Trägerunterlagen eine Zerstreuung Der Verdampfertiegel kann unter irgendeinem ge-Regardless of the effect of the reflector 17, the evaporator crucibles 61,6Γ are passed through, a bundling of the vapors emerging from the open end of the 25 The material strip 66 then runs through a white evaporator crucible 13 to a lower vacuum seal 70 and through a deflection roller the steam flow is already achieved that the vapors generated by 71 on a driven take-up roller 72. By the molten material 26 the two evaporator crucibles 61, 61 ', the material is initially directed radially inward and therefore rial strips 66 on both sides with an over which are already present within the evaporator crucible 13. 30 train provided, whereby these different chemical vapors in the middle can compress and have composition. Accelerate the vacuum space in the axial direction. The resulting 73 is enclosed by a housing 74 and is acted bundling of the steam flow is so strong that evacuated by a vacuum pump 75,
scattering in the case of large support surfaces. The evaporator crucible can be placed under any

des Dampfstromes durch die in F i g. 3 gezeigte Aus- 35 wünschten Winkel feststehend oder schwenkbar anbildung des Reflektors nötig werden kann. geordnet sein. Bei dem in F ig. 7 gezeigten Ausfüh-of the steam flow through the in F i g. 3 shown from 35 desired angle fixed or pivotable of the reflector may be necessary. be ordered. In the case of the one shown in Fig. 7 shown execution

Bei dem in Fig. 4 ausschnittsweise gezeigten Ver- rungsbeispiel ist eine schwenkbare Vakuumdichtung dampfertiegel 13 werden Dämpfe von zwei Materia- 20 vorgesehen, so daß die Welle 19 gegenüber ihrem lien gleichzeitig erzeugt. An Stelle der Verwendung gezeigten horizontalen Verlauf in senkrechter Richeines Materials mit hohem Siedepunkt, wie Zir- 40 tung und innerhalb einer etwa horizontalen Ebene konium, wird ein Material verwendet, das bei Be- geschwenkt werden kann. Hierzu ist der Motor 18 triebstemperaturen siedet. Ein zweites, leichtes Ma- höhenverstellbar auf einem Rollenwagen 76 angeordterial siedet bereits bei geringerer Temperatur. Die net, der auf Rädern 77 läuft, die eine seitliche BeBetriebstemperatur kann dann so hoch sein, daß wegung des Rollenwagens 76 mit dem Motor 18 und beide Materialien verdampfen. So wird beispielsweise 45 damit eine etwa horizontale Schwenkung der Welle bei der Herstellung eines Überzugs aus einer Legie- 19 erlauben. Eine Schwenkung in senkrechter Richrung aus Niob und Zinn eine Niobstange 36 ge- tung kann durch Verstellen eines Stellantriebs in schmolzen, wodurch ein Ring 38 in der Rinne 22 ge- Form von Druckkolben 78 erzielt werden. Die Elekbildet wird, während eine Zinnstange 35 innerhalb tronenquelle 25 und eine Drahtzuführungsvorrichdes Rings 38 geschmolzen wird. Das flüssige Zinn 50 tung 79 sind an einem Befestigungsarm 80 befestigt, löst sich zu einem geringen Teil in dem Niob auf, um zusammen mit der Welle 19 und dem Verdampjedoch bildet der größere Teil einen Ring 37, der fertiegel 13 geschwenkt zu werden,
ringförmige Bereiche der Oberfläche des Niobs frei An Stelle der Anordnung des VerdampfertiegelsIn the exemplary embodiment shown in detail in FIG. 4, a swiveling vacuum seal is provided. Steam crucible 13, vapors from two materials 20 are provided so that the shaft 19 generates simultaneously with respect to its line. Instead of the horizontal course shown in the vertical direction of a material with a high boiling point, such as Zirung and conium within an approximately horizontal plane, a material is used which can be swiveled at Be. For this purpose, the engine 18 operating temperatures are boiling. A second, easy height-adjustable cut on a roller carriage 76 already boils at a lower temperature. The net, which runs on wheels 77, the operating temperature at the side can then be so high that the movement of the roller carriage 76 with the motor 18 and both materials evaporate. For example, 45 will allow an approximately horizontal pivoting of the shaft during the production of a coating from an alloy 19. A niobium rod 36 can be pivoted in the vertical direction from niobium and tin by adjusting an actuator, whereby a ring 38 in the channel 22 in the form of a pressure piston 78 can be achieved. The electricity is formed while a tin rod 35 within electron source 25 and a wire feeder ring 38 are melted. The liquid tin 50 device 79 are attached to a fastening arm 80, dissolves to a small extent in the niobium, in order to be pivoted together with the shaft 19 and the evaporator, however the larger part forms a ring 37, the crucible 13,
ring-shaped areas of the surface of the niobium free instead of the arrangement of the evaporator crucible

läßt. Die relativen Mengen der verdampften Mate- mit waagerechter oder etwa waagerechter Drehachse rialien werden bei gleichbleibender Zuführungs- 55 kann es in manchen Anwendungsfällen günstig sein, geschwindigkeit der Niobstange 36 durch die Zu- den Verdampfertiegel mit senkrechter Drehachse anführungsgeschwindigkeit der Zinnstange 35 gesteu- zuordnen. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ert, da das Zinn nach seiner Zuführung praktisch ist in F i g. 8 gezeigt. Der Verdampfertiegel 13 ist sofort schmilzt und verdampft, während das Niob vollständig mit einem Futter 16 ausgekleidet und durch die nach der Verdampfung des Zinns übrig- 60 wird mit solcher Drehzahl angetrieben, daß nur ein bleibende Energie verdampft wird. Teil des geschmolzenen Materials 26 durch die Flieh-leaves. The relative amounts of evaporated material with a horizontal or approximately horizontal axis of rotation With the same supply 55 it can be beneficial in some applications, speed of the niobium rod 36 through the lead to the evaporator crucible with a vertical axis of rotation the tin bar 35 control. A corresponding embodiment is that the tin is practical after its supply in FIG. 8 shown. The evaporator crucible 13 is instantly melts and evaporates, while the niobium is completely lined with a lining 16 and through which the tin is left over after evaporation is driven at such a speed that only one remaining energy is evaporated. Part of the molten material 26 by the centrifugal

In F i g. 5 ist gezeigt, wie Dämpfe zweier Materialien durch Anwendung einer geteilten Rinne 40
mit mindestens einer ringförmigen Zwischenwand 41
erhalten werden können. Die Zwischenwand 41 ist 65 bleibt. Daher bildet das geschmolzene Material 26 mit axial zum Verdampfertiegel 13 verlaufenden Ka- eine paraboloidförmige Innenoberfläche. Hierbei nälen 42 versehen, durch die hindurch sich das geschmolzene Material 43 mit dem höheren SchmelzIn Fig. 5 it is shown how vapors of two materials can be removed by using a split chute 40
with at least one annular partition 41
can be obtained. The partition 41 is 65 remains. The molten material 26 therefore forms a paraboloid-shaped inner surface with the ka extending axially to the evaporator crucible 13. Here näl 42 provided through which the melted material 43 with the higher melting point

kraft an der Innenwand des Futters 16 anliegt, daß
aber ebenfalls geschmolzenes Material auf dem geschlossenen Ende des Verdampfertiegels 13 verkann ein Reflektor entfallen, da dessen Rolle von
der Innenoberfläche des geschmolzenen Materialsforce is applied to the inner wall of the chuck 16 that
but also molten material on the closed end of the evaporator crucible 13 can be dispensed with a reflector, since its role of
the inner surface of the molten material

übernommen wird. Zusätzlich tritt der Vorteil auf, daß die Innenoberfläche gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 vergrößert ist.is taken over. In addition, there is the advantage that the inner surface compared to the embodiment 1 and 2 is enlarged.

Nicht genannte Teile der Figuren entsprechen gemäß ihren Bezugszeichen denen der übrigen Figuren.Parts of the figures that are not mentioned correspond to those of the other figures in terms of their reference numerals.

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of coatings, in particular on flat substrates, by vacuum deposition of evaporable material from an axially open at one end evaporator crucible set in rotation towards the open end, from which steam exits axially, characterized in that the steam crucible is rotated so fast that the molten vaporizable material through the Centrifugal force is held on the inside of the evaporator crucible.

2. The method according to claim 1, characterized in that the steam through hot surfaces is focused into a bundled beam within the evaporator crucible.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the rotation of the evaporator crucible is carried out so that the molten material forms a ring in its interior.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the evaporator crucible about an inclined relative to the vertical, in particular a horizontal axis in rotation is moved.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that during the Rotation of the evaporator crucible whose axis of rotation is pivoted.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the material is heated by applying an electron beam through the open end of the vaporizer crucible to its surface is judged.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that further for Vapor deposition required material introduced into the molten material in the evaporation crucible will.

8. The method according to claim 7 for producing coatings from mixtures, in particular made of alloys, characterized in that originally a material is used which has a higher boiling point than the additionally introduced material, and that the original Material is heated to a temperature between the two boiling points.

9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that one of two substances Introduced existing additional material with different boiling points and the original Material heated to a temperature above the boiling points of these two substances will.

10. Apparatus for carrying out the method according to claims 1 to 9, comprising a housing enclosing a vacuum space, a vacuum pump for evacuating the Vacuum space and a heatable evaporator crucible open at one end, characterized in that that the evaporator crucible is rotatably arranged in the vacuum space and is set in rapid rotation by means of a motor (18) and that in the vacuum space (11) holders for a support base (27) are provided (Fig. 1,2).

11. The device according to claim 10, characterized in that the evaporator crucible (13) is pivotably arranged.

12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized by a reflector (17) for Focusing the vapor particles towards one axially directed out of the open end of the crucible collimated beam (Fig. 2).

13. The apparatus of claim 10 or 11, characterized by a reflector (17) with an approximately conical surface (17 ') protruding into the interior of the evaporator crucible (13) (Fig. 3).

14. Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the reflector (17) is inserted into the closed end of the evaporator crucible.

15. The device according to claim 11, characterized in that the evaporator crucible (13) by means of a motor (18) provided outside the vacuum space (11) via a through a Vacuum seal (20) guided shaft (19) is set in rotation that the vacuum seal (20) is designed as a joint seal and that the motor (18) is arranged on a roller carriage (76) and its height can be adjusted in relation to this by means of an actuator (78), such that a height adjustment of the motor (18) a pivoting of the common axis of rotation of the motor (18) and the evaporator crucible (13) causes (Fig. 7).

16. Device according to one of claims 10 to 15, characterized by an electron beam source (25), whose electron beam (24) is directed into the open end of the evaporator crucible (13) is (Fig.2).

17. Device according to one of claims 9 to 16, characterized in that the evaporator crucible (13) has ways (14) for the circulation of coolants.

18. Device according to one of claims 9 to 17, characterized in that the inner surface of the evaporator crucible (13) at least one circumferential, inwardly open channel (22, 40) for receiving the molten material (37, 38; 43, 44) (Fig. 4, 5).

19. The device according to claim 18, characterized in that the inner surface of the evaporator crucible consists of a lining (16) made of highly refractory material.

20. Device according to one of claims 9 to 19, characterized by a vacuum seal (23) for feeding the material to be evaporated (21,21 ', 35,36,45,46) into the evaporator crucible.

21. Device according to claims 18 and 20, characterized in that the to be evaporated Material (21, 21 ', 35, 36, 45, 46) in the form of a wire, a rod or the like. Through the vacuum seal (23) is passed through into the inwardly open channel (22,40).

22. Device according to one of claims 10 to 21 for vapor deposition on both sides of lower

009 511/12

rightly arranged carrier pads, in particular of strip material, characterized by two in a horizontal position on opposite sides of the support to be steamed (66) arranged evaporator crucibles (61, 61 ').

1 sheet of drawings