DE1521525C - - Google Patents
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum wird, daß das geschmolzene verdampfbare Material
Herstellen von Überzügen, insbesondere auf flächi- durch die Zentrifugalkraft an der Innenseite des Vergen
Trägerunterlagen, durch Vakuumaufdampfen von dampfertiegels gehalten wird. .
verdampfbarem Material aus einem an einem Ende Bei dem neuen Verfahren erhält das geschmolzene offenen, axial zum offenen Ende in Drehung ver- 5 Material im Verdampfertiegel· durch die Zentrifugalsetzten Verdampfertiegel, aus dem Dampf axial aus- kraft eine solche Form, daß seine Oberfläche eine tritt. Fokussierung der verdampften Teilchen bewirkt. Zu-Es ist ein Verfahren zum Herstellen von Metall- dem ,wird hierdurch die Oberfläche des geschmolüberziigen auf den einzelnen Körnern eines Pulvers zenen Materials und damit die zur Verdampfung zur bekannt, bei dem. im Vakuum verdampf bares Metall io Verfügung stehende Oberfläche vergrößert, so daß aus einem an einem Ende offenen, etwa zylindri- bei gleichen Temperaturen eine größere. Dampfr sehen, axial zum offenen Ende in Drehung versetzten menge erzeugt bzw. bei Erzeugung einer, gleichen Verdampfertiegel, aus dem Dampf axial austritt, auf- Dampfmenge bei niedrigerer Temperatur als bisher gedampft wird (schwedische Patentschrift 140 259). möglich gearbeitet werden kann.
Das mit einem Metallüberzug zu versehende Pulver 15 Eine Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verwird hierbei in einer um eine waagerechte Achse fahrens umfaßt ein einen Vakuumraum umschließendrehbaren Trommel wiederholt hochgefördert, fallen des Gehäuse, eine Vakuumpumpe zur Evakuierung . gelassen und dabei dem Dampf ausgesetzt. Der Ver- des Vakuumraums und einen heizbaren, an einem dampferticgel schließt axial an die Trommel an und Ende offenen Verdampfertiegel. Diese Vorrichtung wird mit dieser in Drehung versetzt, um eine sonst ao ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampferbei stehendem Verdampfcrtiegel und in Drehung' tiegel im Vakuumraum drehbar angeordnet und mitversetzter Trommel zwischen Verdampfertiegel und tels eines Motors in schnelle Drehung versetzt ist Trommel erforderliche Vakuumabdichtung zu ver- und daß im Vakuumraum Halterungen für eine Trämeiden. Die Drehung des.Verdampfertiegels hat hier- gerunterlage vorgesehen sind.
verdampfbarem Material aus einem an einem Ende Bei dem neuen Verfahren erhält das geschmolzene offenen, axial zum offenen Ende in Drehung ver- 5 Material im Verdampfertiegel· durch die Zentrifugalsetzten Verdampfertiegel, aus dem Dampf axial aus- kraft eine solche Form, daß seine Oberfläche eine tritt. Fokussierung der verdampften Teilchen bewirkt. Zu-Es ist ein Verfahren zum Herstellen von Metall- dem ,wird hierdurch die Oberfläche des geschmolüberziigen auf den einzelnen Körnern eines Pulvers zenen Materials und damit die zur Verdampfung zur bekannt, bei dem. im Vakuum verdampf bares Metall io Verfügung stehende Oberfläche vergrößert, so daß aus einem an einem Ende offenen, etwa zylindri- bei gleichen Temperaturen eine größere. Dampfr sehen, axial zum offenen Ende in Drehung versetzten menge erzeugt bzw. bei Erzeugung einer, gleichen Verdampfertiegel, aus dem Dampf axial austritt, auf- Dampfmenge bei niedrigerer Temperatur als bisher gedampft wird (schwedische Patentschrift 140 259). möglich gearbeitet werden kann.
Das mit einem Metallüberzug zu versehende Pulver 15 Eine Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verwird hierbei in einer um eine waagerechte Achse fahrens umfaßt ein einen Vakuumraum umschließendrehbaren Trommel wiederholt hochgefördert, fallen des Gehäuse, eine Vakuumpumpe zur Evakuierung . gelassen und dabei dem Dampf ausgesetzt. Der Ver- des Vakuumraums und einen heizbaren, an einem dampferticgel schließt axial an die Trommel an und Ende offenen Verdampfertiegel. Diese Vorrichtung wird mit dieser in Drehung versetzt, um eine sonst ao ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampferbei stehendem Verdampfcrtiegel und in Drehung' tiegel im Vakuumraum drehbar angeordnet und mitversetzter Trommel zwischen Verdampfertiegel und tels eines Motors in schnelle Drehung versetzt ist Trommel erforderliche Vakuumabdichtung zu ver- und daß im Vakuumraum Halterungen für eine Trämeiden. Die Drehung des.Verdampfertiegels hat hier- gerunterlage vorgesehen sind.
bei auf das in dem Verdampfertiegel enthaltene, ge- as Das.neue Verfahren sowie Vorrichtungen zu sei-
schmolzene Metall praktisch keinen Einfluß, da die ner Durchführung sind im folgenden an Hand der
Umfangsgeschwindigkeit des gegenüber der Trommel Zeichnungen näher beschrieben,
im Durchmesser kleinen Verdampfertiegels sehr ge- Es zeigt
ring ist. Zur Herstellung von Überzügen auf flächi- F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung
gen Trägerunterlagen ist das Verfahren nicht be- 30 zur Ausführung des neuen Verfahrens,
stimmt und wenig geeignet. Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung
Bei sonstigen bekannten Verfahren zum Herstel- gemäß F i g. 1 in der Schnittebene 2-2,
len von Überzügen auf Trägerunterlagen durch Va- F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel eines in der Vorkuumaufdampf en von verdampfbarem Material wer- richtung gemäß den Fig. 1 und 2 verwendeten Reden waagerecht feststehende Verdampfertiegel ver- 35 flektors,
len von Überzügen auf Trägerunterlagen durch Va- F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel eines in der Vorkuumaufdampf en von verdampfbarem Material wer- richtung gemäß den Fig. 1 und 2 verwendeten Reden waagerecht feststehende Verdampfertiegel ver- 35 flektors,
wendet, wobei von der waagerechten Oberfläche des Fig. 4 einen teilweisen Querschnitt durch eine
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 Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Ver-Maßnahmen vorgesehen sind, auf der Unterseite von 40 dampfertiegels in teilweisem Querschnitt,
waagerecht angeordneten Trägerunterlagen erfolgen. Fig. 6 eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Her-Soll dagegen ein Überzug auf beispielsweise senk- stellen von Überzügen auf zwei Seiten einer Trägerrecht angeordneten Trägerlagen hergestellt werden, unterlage,
dann sind zusätzliche Umlenkvorrichtungen für den Fig. 7. ausschnittsweise die Seitenansicht einer fe Dampf erforderlich, die den Bauaufwand vergrößern 45 weiteren Ausführung einer Vorrichtung zur Durch- W 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 Fig.8 den Verdampfertiegel einer weiteren Ausursprüngliche Dampfdichte herabgesetzt wird. Zur führung einer Vorrichtung zur Durchführung des Erhöhung der Dampfdichte sind dann wieder zu- 5° 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 Fig. 1 und 2 dargestellten, bevor-Vielzahl von Verdampfertiegeln, erforderlich. zugten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Her-
lieh muß das Aufdampfen, sofern nicht zusätzliche Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Ver-Maßnahmen vorgesehen sind, auf der Unterseite von 40 dampfertiegels in teilweisem Querschnitt,
waagerecht angeordneten Trägerunterlagen erfolgen. Fig. 6 eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Her-Soll dagegen ein Überzug auf beispielsweise senk- stellen von Überzügen auf zwei Seiten einer Trägerrecht angeordneten Trägerlagen hergestellt werden, unterlage,
dann sind zusätzliche Umlenkvorrichtungen für den Fig. 7. ausschnittsweise die Seitenansicht einer fe Dampf erforderlich, die den Bauaufwand vergrößern 45 weiteren Ausführung einer Vorrichtung zur Durch- W 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 Fig.8 den Verdampfertiegel einer weiteren Ausursprüngliche Dampfdichte herabgesetzt wird. Zur führung einer Vorrichtung zur Durchführung des Erhöhung der Dampfdichte sind dann wieder zu- 5° 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 Fig. 1 und 2 dargestellten, bevor-Vielzahl von Verdampfertiegeln, erforderlich. zugten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Her-
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 geschlosäuf
flächigen Trägerunterlagen geeignet ist. Unter senen Ende hitzebeständige Wände 15 und auf sei-,
flächigen Trägerunterlagen seien dabei auch solche ner etwa zylindrischen Innenwand ein hitzeisolierenkörperlichen
Trägerunterlagen verstanden, die dem des Futter 16 auf. Ein Reflektor 17 verschließt ein
Verdampfertiegel einen nur annähernd ebenen Be- Ende des Schmelztiegels 13. Das Futter 16 und der
reich zuwenden. 65 Reflektor 17 bestehen vorzugsweise aus Kohlenstoff
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem oder einem anderen, ähnlich gut hitzebeständigen
Verfahren der eingangs genannten Art dadurch ge- und hitzeisolierenden Material,
löst, ,daß der Verdampfertiegel so schnell gedreht Der Reflektor 17 dient zur Fokussierung der im
Verdampfertiegel 13 erzeugten Dämpfe. Der Reflektor kann eine solche Form haben, daß er den Dampf
vorzugsweise parallel zur Drehachse des Verdampfertiegels 13 und zu dessen offenem Ende hin reflektiert,
wie dies in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet ist. Durch geeignete "andere Formgebung des Reflektors
17 kann der Dampf gewünschtenfalls auch stärker konzentriert oder stärker gestreut werden. Im letztgenannten
Fall kann die in Fig.3 dargestellte Form eines Reflektors 17 mit einer etwa kegelförmigen, in
das Innere des Verdampfertiegels 13 ragenden Oberfläche 17' verwendet werden.
Der Verdampfertiegel 13 wird von einem außerhalb des Vakuumraums 11 angeordneten Motor 18
in Drehung versetzt, mit dem er über eine durch eine Vakuumdichtung 20 geführte Welle 19 verbunden
ist. Eine Anordnung des Motors innerhalb des Vakuumraums 11 ist ebenfalls möglich.
Im Betrieb der Vorrichtung wird der Verdampfertiegel
13 um eine horizontale Drehachse gedreht, beispielsweise mit 250 bis 450 Umdrehungen pro
Minute. In der Innenoberfläche des Futters 16 ist eine ringförmige Rinne 22 gebildet, die zur Aufnahme
des geschmolzenen Materials 26 dient und schmal und flach sein kann. Unter der Wirkung der
Zentrifugalkraft bildet das geschmolzene Material 26 innerhalb der Rinne 22 einen Ring.
Eine ständige Zuführung des zu verdampfenden Materials wird durch Zuführung eines Drahtes 21
od. dgl. durch einen Vakuumverschluß 23 hindurch in den Vakuumraum 11 erreicht. An Stelle des Drahtesel
könnte eine mit Außengewinde versehene, nach und nach eingeschraubte Stange vorgesehen
sein, oder es könnte eine Zuführung von Materialpulver durch Überdruck in einer Röhre erfolgen. Der
Draht 21 wird im geschmolzenen Material 26 abgeschmolzen. Das Material 26 wird zur Zuführung
der nötigen Schmelzwärme und Verdampfungswärme sowie zum Ausgleich von Wärmeverlusten erhitzt, indem
auf seine Oberfläche durch das offene Ende des Verdampfertiegels 13 hindurch ein Elektronenstrahl
24 gerichtet wird, welcher von einer Elektronenquelle 25 erzeugt ist. Der Elektronenstrahl 24 wird
auf seinem Weg durch ein Magnetfeld, das senkrecht zur Zeichenebene der F i g. 2 gerichtet ist, abgelenkt
und gebündelt. Die Erhitzung des geschmolzenen Materials 26 hat gegenüber einer direkten Erhitzung
des Drahtes 21 den Vorteil, daß eine Zerstäubung und ein Verspritzen des Materials unter der konzentrierten
Wärmezufuhr mittels des Elektronen-Strahls vermieden wird. Das in Querrichtung zu dem
Elektronenstrahl 24 verlaufende Magnetfeld hat die Wirkung, daß gegebenenfalls erzeugte positive Ionen
nicht zu der Elektronenquelle 25 gelangen können. Außerdem kann so die Elektronenquelle 25 außerhalb
des Bereichs des offenen Endes des Verdampfertiegels 13 angeordnet sein, was eine Behinderung
des Dampfstromes und eine Materialabscheidung auf der Elektronenquelle 25 verhindert.
Die im Verdampfertiegel 13 erzeugten Dämpfe können unter einem Dampfdruck der Größenordnung
1 mm Hg stehen. Bei solchen Drücken erreichen viele Elektronen des Elektronenstrahls 24 das geschmolzene
Material 26 nicht direkt, sondern werden an den einzelnen Teilen der Dämpfe gestreut.
Die gestreuten Elektronen besitzen eine geringere Energie als jene im ursprünglichen Elektronenstrahl
24 und werden durch das Magnetfeld so abgelenkt, daß sie sich auf spiralförmigen Wegen zur Oberfläche
des geschmolzenen Materials 26 bewegen und dieses mehr am Rand als in seiner Mitte treffen.
Auf diese Weise sind auch die gestreuten Elektronen für die Energiezufuhr zu dem Schmelztiegel 13 nutzbar.
Gleichzeitig wird durch die auf den Dampf auftreffenden Elektronen eine Überhitzung des Dampfs
gefördert. Die in dem Schmelztiegel 13 entwickelten Drücke sind gegenüber dem Restdruck des Vakuumraums
11 groß. Daher befindet sich der in dem Verdampfertiegel 13 erzeugte Dampf ohnehin in überhitztem
Zustand, wenn er in den Vakuumraum 11 eintritt.
Der überhitzte Dampf liefert einen homogenen Niederschlag auf der Trägerunterlage 27, die gegenüber
dem offenen Ende des Verdampfertiegels 13 feststehend angeordnet ist. Da die Trägerunterlage
27 von dem aus dem Verdampfertiegel 13 gerichtet ausströmenden Dampfstrom auch dann getroffen
wird, wenn sie von dem Verdampfertiegel einen relativ großen Abstand hat, ist ein starker Niederschlag
der Dämpfe auf der gegenüber dem geschmolzenen Material 26 kühl bleibenden Trägerunterlage
27 möglich.
Zum Herstellen von Überzügen aus Gemischen, insbesondere aus Legierungen, kann das Verfahren
in der Weise ausgestaltet werden, daß ursprünglich ein Material verwendet wird, welches einen höheren
Siedepunkt aufweist als das zusätzlich eingebrachte Material, und daß das ursprüngliche Material auf
eine Temperatur zwischen den beiden Siedepunkten erhitzt wird. So kann beispielsweise bei der in den
Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung zunächst Zirkonium in der ringförmigen Rinne 22 geschmolzen
werden,' bis dieses die Rinne 22 als flüssiger Ring
ausfüllt. Anschließend wird das zu verdampfende Material, beispielsweise Aluminium, als Draht 21
eingebracht. Die Temperatur des geschmolzenen Materials 26 wird so gewählt, daß das Zirkonium nicht
verdampft, die Siedetemperatur des Aluminiums jedoch erreicht wird. Der Draht 21 wird dabei vorzugsweise
außerhalb der Auftreffstelle des Elektronenstrahls 24 auf das geschmolzene Material 26 in
dieses eingeführt. Je nach der von dem Elektronenstrahl 24 zugeführten Wärmemenge kann praktisch
reines Aluminium oder ein Gemisch aus Aluminium mit einem größeren Anteil von Zirkonium verdampft
werden. Wegen des höheren spezifischen Gewichts des Zirkoniums bildet sich in dem geschmolzenen
Material 26, wenn man von einer geringfügigen Legierungsbildung zwischen Aluminium und Zirkonium
absieht, ein innerer Ring von Aluminium und ein äußerer Ring von Zirkonium. Der äußere Ring von
Zirkonium schützt das Aluminium vor einer Reaktion mit dem Material des Futters 16. Weiterhin
ist das Zirkonium ein relativ schlechter Wärmeleiter und verhindert daher einen Wärmeabfluß von dem
Aluminium zu dem Futter 16 und dem Mantel des Verdampfertiegels 13. Dadurch wird die Dampfausbeute
erhöht.
Ein Aufdampfen von verschiedenen Materialien,
beispielsweise Aluminium und Silber, ist kurz nacheinander möglich. Wird der Draht 21 aus dem geschmolzenen
Material 26 zurückgezogen, dann verdampft der Rest des beispielsweise innerhalb eines
Zirkoniumrings liegenden Alumiriiumrings praktisch augenblicklich, und ein aus einem anderen Material
bestehender Draht 21 kann eingeschoben werden,
5 6
woraufhin praktisch ohne Zeitverzug eine neutrliche punkt und der größeren Dichte in beide Teile der
Verdampfung beginnt. Rinne40 ausbreitet. Das zweite Material44, das eine
Es ist auch möglich, an Stelle eines einzigen Drah- geringere Dichte besitzt und als Draht 45 zugeführt
tes 21 mehrere Drähte von verschiedener Dicke und/ wird, bleibt in dem in Fig. 5 rechten Teil der Rinne
oder mit verschiedenen Vorschubgeschwindigkeiten 5 40, da.es auf dem Material43 schwimmt und die
zuzuführen. Vorzugsweise wird ein. aus zwei Sub- Kanäle42 nicht erreicht. Die Zuführung des ersten
stanzen mit verschiedenen Siedepunkten bestehendes Materials 43 erfolgt mittels eines Drahtes 46. Die
zusätzliches Material eingeführt und das Ursprung- Dämpfe von beiden Teilen der Rinne 40 ergeben
liehe Material auf eine Temperatur über den Siede- durch die innerhalb des Verdampfertiegels 13 erfolpunkten
dieser beiden Substanzen erhitzt. Zur Ein- iq 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 derer sätzlichen Materialschicht 21' versehen sein. Durch eine fortlaufend senkrecht geführte Trägerunterlage die Dicke der Schicht 21' 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- 61,61' 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- φ
21 mit der in Fig. 2 gestrichelt angedeuteten zu- In Fig. 6 ist eine Vorrichtung gezeigt, mittels derer sätzlichen Materialschicht 21' versehen sein. Durch eine fortlaufend senkrecht geführte Trägerunterlage die Dicke der Schicht 21' 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- 61,61' 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- φ
Unabhängig von der Wirkung des Reflektors 17 liegenden Verdampfertiegeln 61,61' hindurchgeführt. ·ά
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 Mate-
zunächst radial einwärts gerichtet sind und daher rialstreifen 66 auf beiden Seiten mit je einem Über-
die 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 Dampfstromes ist so stark, daß von einer Vakuumpumpe 75 evakuiert,
bei großflächigen Trägerunterlagen eine Zerstreuung Der Verdampfertiegel kann unter irgendeinem ge-
des Dampfstromes durch die in F i g. 3 gezeigte Aus- 35 wünschten Winkel feststehend oder schwenkbar an-
bildung des Reflektors nötig werden kann. geordnet sein. Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausfüh-
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- 4° 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 angeord^
terial 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 π
beide Materialien verdampfen. So wird beispielsweise 45 damit eine etwa horizontale Schwenkung der Welle U
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 Mobs frei An Stelle der Anordnung des Verdampfertiegels 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 an- -führungsgeschwindigkeit der . Zinnstange 35 gesteu- zuordnen. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ert, da das Zinn nach seiner Zuführung praktisch ist in Fig. 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 wir-d. Teil des geschmolzenen Materials 26 durch, die Flieh-
ringförmige Bereiche der Oberfläche des Mobs frei An Stelle der Anordnung des Verdampfertiegels 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 an- -führungsgeschwindigkeit der . Zinnstange 35 gesteu- zuordnen. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ert, da das Zinn nach seiner Zuführung praktisch ist in Fig. 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 wir-d. Teil des geschmolzenen Materials 26 durch, die Flieh-
In Fig. 5 ist gezeigt, wie Dämpfe zweier Mate- kraft an der Innenwand des Futters 16 anliegt, daß
rialien durch Anwendung einer geteilten Rinne 40 aber ebenfalls geschmolzenes Material auf dem ge^
mit mindestens einer ringförmigen Zwischenwand 41 schlossenen Ende des Verdampfertiegejs 13 ver-
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 ge- kann ein Reflektor entfallen, da dessen Rolle von
schmolzene Material 43 mit dem höheren Schmelz- der Innenoberfläche des geschmolzenen. Materials
übernommen wird. Zusätzlich tritt der Vorteil auf, daß die Innenoberfläche gegenüber dem Ausführungsbeispiel
der F i g. 1 und 2 vergrößert ist.
Nicht genannte Teile der Figuren entsprechen gemäß ihren Bezugszeichen denen der übrigen Figuren.
Claims (22)
1. Verfahren zum Herstellen von Überzügen, insbesondere auf flächigen Trägerunterlagen,
durch Vakuumaufdampfen von verdampfbarem Material aus einem an einem Ende offenen, axial
zum offenen Ende in Drehung versetzten Verdampfertiegel, aus dem Dampf axial austritt,dadurch gekennzeichnet, daß der Ver-
dampfertiegel so schnell gedreht wird, daß das geschmolzene verdampfbare Material durch die
Zentrifugalkraft an der Innenseite des Verdampfertiegels gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf durch heiße Oberflächen
innerhalb des Verdampfertiegels zu einem gebündelten Strahl fokussiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des Verdampfertiegels
derart ausgeführt wird, daß das geschmolzene Material in seinem Inneren einen Ring bildet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfertiegel
um eine gegenüber der Vertikalen geneigte, insbesondere horizontale Achse in Drehung
versetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der
Drehung des Verdampfertiegels dessen Drehachse geschwenkt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material
erhitzt wird, indem auf seine Oberfläche durch das offene Ende des Verdampfertiegels ein Elektronenstrahl
gerichtet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß weiteres zum
Aufdampfen erforderliches Material in das geschmolzene Material im Verdampfertiegel eingeführt
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7 zum Herstellen von Überzügen aus Gemischen, insbesondere
aus Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß ursprünglich ein Material verwendet wird, welches
einen höheren Siedepunkt aufweist als das zusätzlich eingebrachte Material, und daß das ursprüngliche
Material auf eine Temperatur zwischen den beiden Siedepunkten erhitzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus zwei Substanzen
mit verschiedenen Siedepunkten bestehendes zusätzliches Material eingeführt und das ursprüngliche
Material auf eine Temperatur über den Siedepunkten dieser beiden Substanzen erhitzt
wird. ' ·
10. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, umfassend
ein einen Vakuumraum umschließendes Gehäuse, eine Vakuumpumpe zur Evakuierung des
Vakuumraums und einen heizbaren, an einem Ende offenen Verdampfertiegel, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdampfertiegel im Vakuumraum drehbar angeordnet und mittels eines
Motors (18) in schnelle Drehung versetzt ist und daß im Vakuumraum (11) Halterungen für eine
Trägerunterlage (27) vorgesehen sind (Fig. 1,2).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfertiegel (13)
schwenkbar angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen Reflektor (17) zum
Fokussieren der Dampfteilchen zu einem axial aus dem offenen Ende des Tiegels gerichteten
gebündelten Strahl (F i g. 2).
13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen Reflektor (17) mit
einer etwa kegelförmig in das Innere des Verdampfertiegels (13) ragenden Oberfläche (17')
(Fig. 3).
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (17)
in das geschlossene Ende des Verdampfertiegels eingesetzt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfertiegel (13)
mittels eines außerhalb des Vakuumraums (11) vorgesehenen Motors (18) über eine durch eine
Vakuumdichtung (20) geführte Welle (19) in Drehung versetzt ist, daß die Vakuumdichtung
(20) als Gelenkdichtung ausgeführt ist und daß der Motor (18) auf einem Rollenwagen (76) angeordnet
und diesem gegenüber mittels eines Stellantriebs (78) in seiner Höhe verstellbar ist,
derart, daß eine Höhenverstellung des Motors (18) eine Schwenkung der gemeinsamen Drehachse
des Motors (18) und des Verdampfertiegels (13) bewirkt (Fig. 7).
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, gekennzeichnet durch eine Elektronenstrahlquelle
(25), deren Elektronenstrahl (24) in das offene Ende des Verdampfertiegels (13) gerichtet
ist (F i g. 2).
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfertiegel
(13) Wege (14) für den Umlauf von Kühlmitteln aufweist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche
des Verdampfertiegels (13) mindestens eine umlaufende, nach innen offene Rinne (22,
40) zur Aufnahme des geschmolzenen Materials (37, 38; 43,44) aufweist (F i g. 4, 5).
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche des Verdampfertiegels
aus einem Futter (16) aus hochfeuerfestem Material besteht.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, gekennzeichnet durch einen Vakuumverschluß
(23) zur Zuführung des zu verdampfenden Materials (21,21', 35,36,45,46) in den Verdampfertiegel.
21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 18 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß das zu 'verdampfende
Material (21, 2Γ, 35, 36,45,46) in
Form eines Drahtes, einer Stange od. dgl. durch den Vakuumverschluß (23) hindurch in die nach
innen offene Rinne (22,40) geführt ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 21 zum beidseitigen Bedampfen von senk-
0095Π/12
recht angeordneten Trägerunterlagen, insbesondere von Streifenmaterial, gekennzeichnet durch
zwei in waagerechter Stellung auf gegenüberliegenden Seiten der zu bedampfenden Trägerunterlage
(66) angeordnete Verdampfertiegel (61, 6Γ).
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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