DE1941254B2

DE1941254B2 - Verfahren und vorrichtung zum vakuumbedampfen einer traegeroberflaeche

Info

Publication number: DE1941254B2
Application number: DE19691941254
Authority: DE
Inventors: Kurt David Berkeley Calif. Kennedy (V.StA.)
Original assignee: Air Reduction Co Inc
Current assignee: Airco Inc
Priority date: 1968-08-13
Filing date: 1969-08-13
Publication date: 1972-09-21
Also published as: GB1222461A; FR2015564A1; DE1941254A1; DE1941254C3; US3560252A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vakuumbedampfen einer durch eine Wärmestrahlungsquelle auf eine unterhalb der Kondensationstemperatur des zu verdampfenden Materials vorerwärmte Trägeroberfläche.

Im Zusammenhang mit der Hochvakuumbedampfung als Verfahren der Oberflächentechnik ist es bereits bekannt (»Metalloberfläche«, 1958, S. 280), daß eine Kondensation von Metalldämpfen auf einer vorerwärmten Trägeroberfläche nur unterhalb einer bestimmten Grenztemperatur stattfindet. Bei dieser Grenztemperatur handelt es sich um eine für jedes Metall charakteristische Temperatur, die im übrigen von der Dampfdichte abhängt. Über die Art und Weise, in der die jeweils verwendeten Wärmestrahlungselemente vor einer Beschädigung durch Dampfablagerung geschützt werden können, ist in dem vorstehend betrachteten Zusammenhang jedoch nichts bekannt.

Es ist ferner eine Einrichtung zum Herstellen von Oberflächenschichten durch Verdampfen oder Sublimieren des Überzugsstoffes im Hochvakuum aus einem Schiffchen und Kondensieren des Stoffs auf den zu überziehenden Gegenständen unter Verwendung einer beheizten Fläche bekannt (deutsche Patentschrift 970970). Bei dieser bekannten Einrichtung werden unter anderem Umtenkbleche, die beim Vakuumaufdampfen nicht überzogen werden sollen, auf eine derart hohe Temperatur erhitzt, daß auf ihnen eine Kondensation des in dem Schiffchen be findlichen Stoffs nicht stattfindet Hierdurch kann jedoch nicht sichergestellt werden, daß bei der verwendeten Strahlungswännequelle eine Materialdampfablagerung verhindert wird.

Es ist schließlich bekannt (»Metalloberfläche«, 1958, Heft 9, S. 280; französische Patentschrift 805066), die verwendete Trägeroberfläche relativ zu der Verdampfungsquelle und der Wännestrahlungsquelle zu drehen. Hierdurch läßt sich jedoch ebenfalls nicht sicherstellen, daß eine Dampfablagerung auf der Wännestrahlungsquelle verhindert ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie beim Vakuumbedampfen eine Beschädigung der verwendeten Wännestrahlungsquelle infolge einer Dampfkondensation verhindert werden kann.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Wärmestrahlung auf die Trägeroterfläche unter einem Raumwinkel gerichtet wird, der nicht größer ist als der Quotient aus Produkt 4 π mal der mit Vier potenzierten absoluten Temperatur der Trägeroberfläche mal dem Emissionsvermögen der Trägeroberfläche und dem Produkt aus der mit Vier potenzierten absoluten Temperatur der Wännestrahlungsquelle mal dem Emissionsvermögen der Wännestrahlungsquelle. Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß durch die genannte Wahl des Raumwinkels, unter dem die Wärmestrahlung auf die jeweilige Trägeroberfläche gerichtet wird, eine Beschädigung der Wärmestrahlungsquelle infolge einer Dampfkondensation verhindert ist, ohne daß dazu noch gesonderte Einrichtungen erforderlich sind.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, eine Vorrichtung zu benutzen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Wännestrahlungsquelle durch einen Wärmestrahler mit einem Radiator gebildet ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders geringen konstruktiven Aufwands.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist der Radiator eine Platte aus Wolfram oder Molybdän auf, die auf derjenigen Seite der Trägeroberfläche angeordnet ist, welche von der Verdampfungsquelle abgewandt ist, und daß die Wännestrahlungsquelle zur Erwärmung des Radiators eine Elektronenstrahlkanone aufweist, die auf derjenigen Seite des Radiators angeordnet ist, die von der Trägeroberfläche abgewandt ist. Hierdurch läßt sich in vorteilhafter Weise eine sehr gute Steuerung der Dampf ablagerung auf der jeweiligen Trägeroberfläche erreichen.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist der Radiator eine Vielzahl von Streifen auf, die mit einer variablen Stromquelle verbunden sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders geringen konstruktiven Aufwands für die Erzielung einer gesteuerten Dampfkondensation auf der jeweiligen Trägeroberfläche.

Gemäß einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist der Radiator eine Vielzahl von Drähten auf, die mit einer variablen Stromquelle verbunden sind. Hierdurch wird ebenfalls der Vorteil eines besonders geringen konstruktiven Aufwands für

die Erzielung einer gesteuerten Dampfkondensation auf der jeweiligen Trägeroberfläche erzielt

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch in eines Seitenansicht eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

F i g. 2 zeigt in einer Draufsicht eine andere' Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 3 »igt eine Schnittansicht entlang der in *o F i g. 2 eingetragenen Schnittlinie 3-3.

Zur Ausführung des Verfahrens wird ein verdampfungsfähiges Material auf einer nachstehend auch als Trägerschicht bezeichneten Trägeroberfläche U abgelagert, währenddessen diese Trägeroberfläche U durch eine nachstehend auch nur als Wärmestrahler bezeichnete Wärmestrahlungsquelle 12 erwärmt wird. Die betreffende WärmestrabJungsquelle bzw. der Wärmestrahler 12 weist Radiatoren 13, auf, die auf einer Temperatur gehalten werden, welche' die Reemissionstemperatur des zu verdampfenden Materials übersteigt. Die Trägerschicht 11 wird auf einer Temperatur gehalten, die niedriger ist als der niedrigste Wert der Reemissionstemperatur des aufzudampfende η Materials und der Schmelzpunkttemperatur des Trägerschichtmaterials. Zur Aufrechterhaltung derartiger Temperaturen strahlt der Wärmestrahler 12 Wärme unter einem Raumwinkel ab, der nicht größer ist als der Quotient aus dem Produkt 4 π mal der mit Vier potenzierten absoluten Temperatur der Trägeroberfläche 11 mal dem Emissionsvermögen der Trägeroberfläche 11 und dem Produkt aus der mit Vier potenzierten absoluten Temperatur der Wärmestrahlungsquelle 12 mal dem Emissionsvermögen dieser Wärmestrahlunssquelle 12, d. h. der Radiatoren 13.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem vakuumdichten Raum 14 mit einer Rohrleitung 15, durch die das Innere des Vakuumraums mittels einer Vakuumpumpe 17 evakuiert wird. Bei einem Vakuum von 1 Torr bzw. einem noch geringeren Druck kann aufgedampft werden. In der Wand des vakuumdichten Raumes 14 kann eine geeignete verschließbare öffnung (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die gestattet, Einzelteile in den Vakuumraum einzuführen und aus diesem herauszuführen.

In dem Vakuumraum 14 wird von einem geschmolzenen Material 18, das sich in einem Schmelztiegel 19 befindet, Dampf abgegeben. In den Wänden des Schmelztiegels sind Kühlmitteldurchgänge 21 vorgesehen, die mit Hilfe eines Kühlmittels Wärme von dem Schmelztiegel abzuführen erlauben. Auf diese Weise vermag sich ein Bereich zwischen dem abgekühlten Schmelztiegel und dem geschmolzenen Material zu verfestigen und einen Tiegelrest 22 zu bilden. Der Tiegelrest 22 bewirkt, daß das geschmolzene Material die Schmelztiegelwände nicht berühren kann.

Das in dem Schmelztiegel 19 befindliche Material 18 wird dadurch erhitzt, daß seine Oberfläche mit Hilfe von einem oder mehreren Elektronenstrahlen beschossen wird. In der Zeichnung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich ein Elektronenstrahl 23 angedeutet. Der Elektronenstrahl 23 wird von einer Elektronenstrahlkanone erzeugt, die ein Elektronen emittierendes Heizelement bzw. einen Emitter 24 enthält, der aus Wolfram oder einem anderen geeigneten Material besteht und der auf eine hinreichend hohe Temperatur erhitzt wird. Der Emitter ist in einer Ausnehmung in einer Rückenelektrode 26 angeordnet. Dadurch werden die von dem Emitter abgegebenen Elektronen zu einem Elektronenstrahl geformt, der von der offenen Seite des Schützes» oder Behälter in der Rückenelektrode austritt. Die betreffenden Elektronen werden mit Hilfe einer Beschleunigungsanode 27 beschleunigt Die Elektroneiistrahlkanone ist unterhalb des Pegels der in dem Schmelztiegel 19 befindlichen Materials 18 angeordnet, um zu verhindern, daß der Emitter 24 und die anderen Elemente der Elektronenstrahlkanone auf Grund einer Dampfkondensation verschmutzt werden.

Um den Elektronenstrahl 23 von dem Emitter 24 auf die Oberfläche des in dem Schmelztiegel 19 befindlichen geschmolzenen Materials 18 zu richten, wird über der Oberfläche des geschmolzenen Materials ein tonnenförmiges elektromagnetisches Feld aufgebaut, in dem die hindurchtretenden Elektronen nach unten auf die Oberfläche abgdeDkt werden, wobei die Elektronenstrahlen etwas konvergieren. Ein derartiges Feld wird zwischen zwei Polstücken 28 aufgebaut, die auf gegenüberliegenden Seiten des Schmelztiegels 19 angeordnet sind und die nahe eines Endes durch einen Kern 29 mit geringem magnetischem Widerstand verbunden sind. Der Kern 29 ist von einer Elektromagnetspule 31 umgeben, die durch geeignete Einrichtungen gespeist wird.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Trägerschicht 11 durch eine Turbinenschaufel für ein Strahltriebwerk gebildet; sie enthält zwei Endflansche 32, die parallel zueinander angeordnet und durch eine hohle Bahn bzw. Leitfläche 33 miteinander verbunden sind. Die zu überziehende Trägerschicht bzw. das zu überziehende Teil wird mit Hilfe in der Zeichnung nicht dargestellter geeigneter Trageinrichtungen in dem Dampfstrom gehalten. Derartige Trageinrichtungen bewirken ferner eine Drehung der Trägerschicht, damit sämtliche Oberflächen der Träger schicht in den Dampfstrom gelangen können und somit ein gleichmäßiger Überzug erhalten wird.

Unter bestimmten Voraussetzungen ist es erforderlich, die Trägerschichttemperatur während des Aufdampfens nennenswert über der Raumtemperatur zu halten. Um eine gleichmäßige Erhitzung einer diskreten Trägerschicht zu bewirken, ist es daher notwendig, daß die der Trägerschicht zugeführte Strahlungswärme von einer die Trägerschicht umgebenden Fläche herrührt, die so groß wie möglich ist. Um eine Dampfkondensation auf den Radiatoren des Wärmestrahlers zu verhindern, ist es jedoch erforderlich, die Radiatoren bei Temperaturen zu betreiben, welche oberhalb der Reemissionstemperatur des Aufdampfmaterials liegen. Geschieht dies, so kann dies zu einer zu starken Strahlungswärmeabgabe an die Trägerschicht führen, wodurch deren Temperatur über die erwünschten Grenzen hinaus ansteigt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform enthält der Wärmestrahler 12 Radiatoren 13. Diese Radiatoren 13 enthalten eine etwa 13 mm dicke Platte aus Wolfram oder Molybdän; sie ist in der Breite und Länge etwas größer als die entsprechenden Abmessungen des zu bedampfenden Einzelteiles. Die Platte 13 wird durch einen Elektronenstrahl 34 erhitzt, der von einer Elektronenstrahlkanone erzeugt wird, welche ein Elektronen emittierendes Heizelement bzw. einen Emitter 36, eine Gegenelektrode 37 und eine Beschieunigungsanode 38 enthält. Da der Emitter 36 auf der Seite der Platte 13 angeordnet ist, die der Trägerschicht 11 und dem Verdampfungsmaterial 18

ssss^S ,

und zwar entweder durch geeignete Änderung des 5 _{die absolute Temperatur} der

Seschleunigungspotentials oder £^g.tod« »^^ _{und r}, _{ist die} absolute Temperatur d«

Emitters kann die Temperatur der Platte W geregcii β Emissionsvermögen der Trager-

wSS iS stabile Aufbau der Platte 13bnngtcm «^ _{ist das} Emissionsvermögen des Radm-

Lebensdauer des Radiators nu^ «^J^Jrt eh. ^ ^,^ _{Tem ena be gl sei} be-

StSrÄ_gS,1SÄ L^=rrkann1e auf derartigen Leitungen zum Abbrockem u~ ^ ^^^ _Forderungen des Systems es^e dampfmaterials führen konnte, welches:m den _{h die Träerschicht au}f einer noch niedrigeren Schmelztiegel zurückfallen wurde. Damit wurde der ^ _{als der erwä}hnten Temperatur zu halten, Verdampfungsprozeß unterbrochen werden r _{einer Temper}atur, die niedriger ist als die Die Wirkung eines Wärmestrahlers auf eine d«- ^ _{aftir des} Aufdampf materials um zu krete Trägerfläche, wie das in d^^^linkd verhindern, daß das Aufdampfmatenal auf der Obergestellte Einzelteil, kann von dem G^^™ _fläche der Trägerschicht läuft. In jedem Jail kann leitgehend näherungsweise darges^t jerdej der _{Annaherung der} Heizelementgroße durch Besieh unter der Oberfläche bzw. unter den Oberflächen _{d maxima}len Raumwmkels im obigen hTnzieht, von welchen die Wärme abgestrahl^wmL *5 «^ J_{4 durch Heranziehen} ^₅ Wertes zur Be-Der Raumwinkel (in Radian) an einem best mmten ^ _der Abmessungen des Strahlungselementes Punkt (z.B. der geometrischen Mitte des ™™* _{mielt werden}. _Das Strahlungselement kann dabei .η ziehenden Einzelteiles) in bezug auf eine bestimmte ^ ^ ^^ ^_n ^ ^ _{der anderen; dies} Fläche (z.B. einem Radiator) ist gleich dem νe _{hängt vonder} Einzelteilform ab. bereich der Fläche einer Kugel vom f^«^ ³° _Ρ|_Γ bestimmte Einzelteilformen braucht die Form mit an dem bestimmten Punkt liegender Mitte, der _Wärmestrahi_ers 12, wie er in Fig. 1 dargestellt durch eine Kegelfläche ausgeschnitten ist^ die von ^ ^ _{gewünschte g}i_eicnmäßige Erwärmung einem Scheitelpunkt an dem bestimmten PunW^aus- ^_{Γ6δεηαεη} Einzelteiles zu bewirken Eine Ausgeht und durch den Umfang der bestimmten Ober- ^ ^^ _{Vorrichtungj die eine} gleichfläche hindurchläuft. Nimmt man an, daß em Einzel Erwärmung eines Einzelteiles vornimmt, «st teil vollständig in einem Radiator eingeschlossen _ρβ ^ _{3 dargestdU Bei dem dort a}n_gewäre, so wäre der Raumwinkel gleich 4« ^dian_ ^^ _{besonderen Aufbau wird ein} Wärmestrahler Durch Messung des eingeschlossenen Winkels von ^^ _{der aus dner Vielzahl von} Bändern oder einem Scheitelpunkt auf der geometrischen Mitte ^„^^ ^^^ _{dJe voneinander} beabstandet sind eines zu überziehenden Einzelteils zu den Aimen- 4 ^ ^^ _die ^ _Annäherung an die Gleichformigkanten des Strahlungselements in zwei senkrecni Raumstrahlers erzielt ist, wie er in Fig. 1 aufeinanderstellenden Ebenen, die durch,die, geome- ,. ,.. Andererseits ist hier die Umwandlungstrische Mitte des zu überziehenden Einzelteils laufen _teJ _τ _des _m _erhitzenden Einzelteils auf einem und die'senkrecht zu den ^AußeiS?°^le°nl^ert för 45 niedrigen Wert gehalten. Dies ist deshalb möglich, wed lungselementes stehen, kann em Näherungswert fur 45 _derC^_tounroH^₁i_nfoigpdeTZwsehenraumerwiden Raumwinkel erhalten werden, der fur die meisten ^_n ^ _{Bändem oder Drähten} verringert ist. Der Fälle genau genug ist. Nimmt man als.geometnsche (^^^^^^ _ist gi^ch _der Summe der Raum-Mitte des in F i g. 1 ****^*%**£ SS winkel in bezug auf die Oberflächen der Bänder^ in Fig. Klargestellten Tragerschicht_11 den ™Af> jy^^ _Eine gleichmäßige Erwärmung wird durch an, so kann der eingeschlossene Winkel in der Papier 50 _{de def Strahl}^angseiemente erzielt

etene oder in einer senkrecht zur PaP^ebene ver- ^ J_{n Fig}. ₂ und 3 dargesteUte Einzdted 11

wer h

kann der eingeschlossene Wi _{de def Strahl}^angseiemente erzielt

laufenden Ebene zwischen den Linien Sememen wer _dem ^ _{aem mvQt} ^,^^^ Ausfüh-

den, die von dem Punkt39 zu den.«^«*"^ ruS^spiel vorgesehenen Einzeltefl überern; es ent-

A d Pltte 13 hin verlauf^ ^« Summe ruS^J^ ^ ^ _{dh die} ^_mch? _{bzw te}

den, die von dem Punkt39 zu .^^ ruS^spiel vorgesehenen Einzeltefl überern;

Außenkanten der Platte 13 hin verlauf^ ^« Summe ru^S^J^. ^ ^ _{durch die} ^_mch? _bzw. _te

der beiden gemessenen eingeschlossenen Winkel stern 55 _{Bata33wAmdenshld}._DieWärmestraMerannchitoig

eine Näherung an den Raumwinkel in ^^fT 41 enthält drei bogenförmig verlaufende parallele Ban-

Unter Anwendung dieser ^^^S^eS der 42, die voneinander beabstandet smd und die über

ein Ausgleichszustand angenähert «reicht werfen, _oberseite des zu erhitzenden Emzeltefles s,ch

bd dem die an die Trägerschicht abgegebene Wärme , krümmen. Die Bänder werfen von zwei

^irSWänneverlustenderTragerschicM^D« 60 ^^^ _Tragem43 «nd 44 getragen, we^e

ümmen. Die Bänder werf SenWänneverlustenderTragersch^ ^^^^ _Tragem43 «nd 44 getragen, we^e

dner durch Dampfablagerung zu "b?^¹^ _au| !soBermaterial bestehen. An diese Trager sind

trägerschicht zuzuführende Wärme *^£fj°" _die Bänder angeschraubt An einem Ende des Tra-

die Wärme, die von den Wärmestrahler!! her^zuge ^ _femer ^₆ Vielzahl von Lertern 46 ange-

SLt wird? sondern auch die Wärme, die von dem g^ eJektrische Verbindung zu den ^deTbetreffenden Trägersdüdit kond«»^^ 65 gjj herstellen. Eine Vielzahl von enteprechen-

heißen Dampf herrührt. Wirf der zuleö* Rannte Bändem47 steht mit den Bändern42

Faktor unberücksichtigt S^^se^°,^₍!¹^^. L dea Trägern44 in elektrischer Verbmdung. Ehe gleichszustand erhalten werfen, bei dem der Kaum

Leiter 46 und 47 laufen durch die Wände 14 des Vakuumraumes hindurch; sie sind elektrisch an eine variable Stromquelle 48 angeschlossen. Die Bänder können mit Kühlmittelspulen 49 versehen sein, um ihre Überhitzung zu verhindern.

Der eingeschlossene Winkel der Papierebene beträgt, wie aus Fig. 3 hervorgeht, nahezu 180°. Demgegenüber ist der gesamte eingeschlossene Winkel in der senkrecht zu der Papierebene liegenden Ebene sehr klein, da die geringe Breite der Bänder lediglich einige kleine eingeschlossene Winkel mit sich bringt, deren Summe klein ist. Demgemäß ist der angenäherte Gesamtraumwinkel (wie er durch Addition der Summe der eingeschlossenen Winkel in der senkrecht zur Papierebene gemäß F i g. 3 verlaufenden Ebene und des eingeschlossenen Winkels von π in der Papierebene erhalten wird) klein; er kann hinreichend klein gemacht werden, um eine Überhitzung der Trägerschicht zu verhindern, während im übrigen eine Erwärmung der einzelnen Bänder 42 entspre- ao chend dem gewünschten Wert ermöglicht ist.

Wird das Einzelteil 11 z. B. auf einer Temperatur von etwa 980° C gehalten und ist es mit einem Metall zu bedampfen, wie mit Eisen, Aluminium, Kobalt oder Nickel, und beträgt seine maximale Abmessung etwa 76 mm, so können drei Tantalbänder 42 verwendet werden, die etwa 19 mm breit, 0,38 mm dick, 300 mm lang und etwa 51mm voneinander beabstandet sind. Wird durch jedes Band ein Heizstrom von 450 A hindurchgeleitet, so kann die Temperatur der Bänder über etwa 1100⁰C ansteigen. Bei dieser Temperatur tritt keine Metallabscheidung auf den Heizbändern ein. Unter den vorstehend aufgeführten Bedingungen kann das Einzelteil eine Umwandlungstemperatur von etwa 38° C erreichen. Der Dampf, der das Einzelteil verfehlt und auf die erhitzten Bänder auftrifft, kann auf das betreffende Einzelteil zurückreflektiert werden. Auf diese Weise wird die Aufdampfrate des Systems gesteigert.

Eine Ausführungsform entsprechend dem in F i g. 2 und 3 dargestellten Aufbau, die drei Tantalbänder benutzt, die etwa 13 mm breit, 0,38 mm dick, 300 mm lang und 51mm voneinander versetzt sind, vermag eine heiße Zone zwischen etwa 73O⁰C bei 240A und 1000° C bei 300 A zu erzeugen. Ströme unterhalb von 240A führen dazu, daß die Tantalbänder mit Metall bedampft werden. Durch Legierungsbildung kommt es damit zu einem schnellen Ausfall der Bänder. Ströme oberhalb von 300 A führen infofee Überhitzung ebenfalls zum Ausfall der Bänder. Die jeweils erforderliche Temperatur des Heizelements kann ent-

sprechend folgender allgemeiner Regel gewählt wer den: Dämpfe kondensieren nicht auf Oberflächen be Temperaturen entsprechend einem Dampfdruck (de: zu kondensierenden Dampfes), der größer ist als de Teildruck des Dampfes neben der Oberfläche. Aus nahmen von dieser Regel treten jedoch dann auf wenn zwischen dem Dampfatom (oder Dampfmole kül) und der Trägerschichtkristallstruktur ungewöhn liehe Störungen auftreten.

Unter gewissen Voraussetzungen kann es erwünsch sein, extrem hohe Temperaturen in den Heizelementei zu erzeugen, und zwar wegen einer besonders hohei Reemissionstemperatur des aufzudampfenden Mate rials. Sind derartige Temperaturen für ein Einzeltei 11 zu erzeugen, das eine maximale Abmessung vor etwa 76 mm besitzt, so können die bänderartigei Heizelemente gemäß Fig.2 und 3 durch drei etwE 1,5 mm dicke Wolframdrähte ersetzt werden, die etw£ 300 mm lang und etwa 51 mm voneinander beabstan det sind. Diese Wolframdrähte verlaufen dann bogen förmig über die Oberseite des zu überziehender Einzelteils, wie dies F i g. 3 erkennen läßt. Wird durcr die Wolframdrähte ein Strom von 100 A hindurch geleitet, so kann die Oberflächentemperatur des Wolframs einen Wert erreichen, der über etwa HOO⁰C liegt Damit ist eine Kondensation von Materialdampi auf den Wolframdrähten verhindert, während das betreffende Einzelteil eine Umwandlungstemperatui von etwa 38° C erreichen kann.

In der nachstehend aufgeführten Tabelle sind weitere erläuternde Angaben aufgeführt, bei denen eine Ausgleichserwärmung erreicht werden kann, und zwai zumindest theoretisch oder bei sehr niedrigen Verdampfungsgeschwindigkeiten. Wie oben bereits erwähnt, wird dem zu bedampfenden Einzelteil bzw, der zu bedampfenden Trägerschicht zusätzliche Wärme von dem auf diesem Einzelteil bzw. aul dieser Trägerschicht kondensierenden Dampf her zugeführt. Sind die Verdampfungsgeschwindigkeiten hinreichend hoch gewählt, so daß diese zusätzliche Wärme ins Gewicht fällt, so muß sie mit berücksichtigt werden. Damit wird der tatsächliche Raumwinke] geringer sein als der in der Tabelle aufgeführte, durch eine entsprechende Größe gegebene theoretische Raumwinkel. Dies kann dadurch errechnet werden, daß der Quotient aus der den Strahlern allein zugeführten Wärme und dem Produkt aus der (durch die Strahler und den Dampf) insgesamt zugeführten Wärme und dem durch den theoretischen Raumwinkel, wie er in der Tabelle angegeben ist, berechneten Verhältnis gebildet wird.

Damit ist der

tatsächliche Raumwinkel = theoretischer Raumwinkel - -

H_rH_v

Hierin bedeuten H_T und H_v die dem Einzelteil durch die Radiatoren und den Dampf zugeführten Wärmekalorien.

Trägerschichtmaterial Überzngsmaterial

und-größe Ranmwinkel in Radian

temperatur

Träger-

sdnciit-

temperatnr

Kupfer (ε = 0,08)
Eisen (ε = 0,25)
Eisen (ε = 0,22)
Nickel L· = 0,25)
Aluminium (ε = O₉O
Titan

Ce —

Alurnimrj

Kobalt

Silber

Chrom

Wismut

Mangan

(ε = 0,23)
(ε = 0,26)
( )

= 0,25)
= 0,18)
)

5(25,4-254) 8(25,4-254) 5(25,4-254)

10(12,7-305) 3(19-228)

10(25,4 · 254) 0,134

4,25

2,84

5,12

0,0329

3,98

1850
2175
1600
2000
1175
2000

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 773
1675
1130
1600

400
1500

209539/305

Claims

Patentansprüche:

l.VerfahrenzumVakuumbedampfen einer durch eine Wärmestrahlungsquelle auf eine unterhalb der Kondensationstemperatur des zu verdampfenden Materials vorerwärmte Trägeroberflache, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmestrahlung auf die Trägeroberfläche unter einem Raumwinkel gerichtet wird, der nicht größer ist als der Quotient aus dem Produkt 4 π "> mal der mit Vier potenzierten absoluten Temperatur der Trägeroberfläche mal dem Emissionsvermögen der Trägeroberfläche und dem Produkt aus der mit Vier potenzierten absoluten Temperatur der Wärmestrahlungsquelle mal dem Emissionsvermögen der Wännestrahlungsquelle.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmestrahlungsquelle (12) durch einen Wärmestrahler mit einem Radiator (13) gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radiator (13) eine Platte aus Wolfram oder Molybdän aufweist, die auf derjenigen Seite der Trägeroberfläche (11) ange- as ordnet ist, welche von der Verdampfungsquelle (18, 19) abgewandt ist, und daß die Wärmestrahlungsquelle (12) zur Erwärmung des Radiators (13) eine Elektronenstrahlkanone (36,37,38) aufweist, die auf derjenigen Seite des Radiators (13) angeordnet ist, die von der Trägeroberfläche (11) abgewandt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radiator eine Vielzahl von Bändern (42) aufweist, die mit einer variablen Stromquelle (48) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radiator eine Vielzahl von Drähten aufweist, die mit einer variablen Stromquelle (48) verbunden sind.