DE1947480A1

DE1947480A1 - Verfahren zum Aufbringen einer Schicht aus einem in die Gasphase ueberfuehrten Material auf einen Koerper

Info

Publication number: DE1947480A1
Application number: DE19691947480
Authority: DE
Inventors: Rohr Dipl-Chem Dr Franz; Siewerth Dipl-Phys Gerhard; Houska Dipl-Phys Karl Heinz; Bodenseher Dr Hermann
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1968-09-26
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1970-10-22

Description

Verfahren zum Aufbringen einer Schicht aus einem in die Gasphase überführten Material auf einen Körper Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Schicht aus einem in die Gasphase überführten Material auf einen Körper, insbesondere aus Metall, Keramik, Kunststoff oder Glas, wobei das Material durch eine Stoßstromentladung adiabatisch in eine gasähnliche Phase überführt wird und sich auf dem Körper mit hoher kinetischer Energie niederschlägt nach Patentanmeldung P 19 43 118.6.
Bei der Durchführung des in der Stammanmeldung beschriebenen Verfahrens im Hoch-Vakuum, beispielsweise von 10-7 Torr treten Besonderheiten auf. Diese Besonderheiten bestehen darin, daß bei einer Stoßstromentladung durch das in die Gasphase zu überführenden Material, die in dem Material enthaltenen Gase bei großer Saugleistung ins Hochvakuum austreten und bei der Stoßstromentladung ein das Material umgebendes Plasma bilden. Das in die gasähnliche Phase zu überführende Material bleibt dann nach der Stoßstromentladung oftmals unbeeinflußt in fester Form vorhanden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bereits vorgeschlagene Verfahren so weiter zu entwickeln, daß es auch bei großer Saugleistung im Hochvakuum sicher anwendbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das in die Gasphase zu überführende Material vorgeheizt wird0 Hierdurch werden die in dem Material enthaltenen Gasreste vor der Stoßstromentladung aus dem Material ausgetrieben. Durch eine nach der Entgasung durchgeführte Stoßstromentladung wird das Material mit Sicherheit in die gasähnliche Phase überführt und schlägt sich auf dem zu beschichtenden Körper nieder.
Diese Aufheizung des Materials kann vorzugsweise durch Wärmeeinstrahlung oder durch Widerstandsheizung erfolgen, wodurch die für die Überführung des Materials in die gasähnliche Phase benötigte Stoßstromenergie verringert wird. Gleichzeitig wird hierdurch die Größe der bei der Überführung des Materials in die gasähnliche Phase entstehenden Partikeln beeinflußt, inebe sondere herabgesetzt.
In Ausgestaltung der Erfindung wird die Bewegung des in die gasähnliche Phase überführten Materials durch ein Magnetfeld auf den zu beschichtenden Körper gerichtet, Hierbei kann das Magnetfeld durch den Entladungsstrom selbst erzeugt werden.
Es hat sich ferner als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn das in die Gasphase überführte Material zusammen mit einem Photonenblitz gleichzeitig auf dem zu beschichtenden Körper auftritt.
Hierdurch wird die Oberflächenschicht des Körpers angeregt und die Bindung zwischen Körper und Material ist fester.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das aufgebrachte Material einem zusätzlichen Sinterverfahren unterworfen werden Dieses Sinterverfahren kann bei Anwesenheit eines dritten Reaktionspartners und/oder eines weiteren Photonenstrahles durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise durchgeführt, indem die Aufheizung des in die gasähnliche Phase zu überführenden Materials durch einen auf das Material gerichteten Wärme strahler erfolgt. Hierdurch sind der Stoßstromkreis und die Beheizung des Materials elektrisch entkoppelt.
Vorzugsweise dient der Rückleiter für den Entladungsstrom zur Erzeugung des Magnetfeld es für die Ausrichtung der Bewegung des in die gasähnliche Phase überführten Materials. Hierbei kann der Rtickleiter auch die Porm eines langgestreckten iiolav- oder Konvexspiegels besitzen. Der Rückleiter kann aber auch die Form eines Rohres haben, welches einen rohrförmigen Körper, dessen Innenwand beschichtet werden soll, umgibt -In den Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Fig. 2a eine perspektivische Darstellung eines als langgestreckten Konkavspiegels ausgebildeten Rückleiters Sig. 2b eine Perspektivische Darstellung eines alis 1anggestreckten Konvexspiegels ausgebildeten Rückleiters Fig. 2c eine perspektivische Darstellung eines als Rohr ausgebildeten Rückleiters.
In Figur 1 sind die beiden Kontakte 2, 9 mit denen das adiabatisch in die gasähnliche Phase überzuführende Material 1 elektrisch leitend verbunden ist, innerhalb eines Raumes 14 angeordnet. In ihm ist der zu beschichtende Körper 8 zwischen den beiden Klemmen 6, 7 eingespannt. Der Raum 14 kann mittels einer Vakuumpumpe 12 evakuiert werden0 Über die Ventile 10, 11 kann ein Inegas- oder ein Reaktionsgas zugeleitet oder ent!r-nt werden. Außerdem ist eine Heizvorrichtung 13 zum Aufheizen des zu beschichtenden Körpers 8 vorgesehen. Durch eine weitere Heizt vorrichtung 16 kann das in die gasähnliche Phase zu überführende Material vorgeheizt und entgast werden. Die Rückführung 15 für den Stromimpuls ist hierbei so angeordnet, daß das sich ausbildende Magnetfeld auf das in die gasähnliche Phase berführte Material einwirkt. Die Stärke dieser Einwirkung kann durch die Abstände zwischen Rückleiter und Material sowie Material und zu beschichtenden Körper verändert werden.
In Fig. 2a ist der Rückleiter als ein langgestreckter Konkavspiegel 15a ausgebildet, durch den das in die gasähnliche Phase überführte Material 1 auf den zu beschichtenden Körper 8a gerichtet wird.
in Fig. 2b ist der Rückleiter als Konvezspiegel 15b ausgebildet, durch den dasin diegasähnliche Phase überführte Materi 1 gleichfalls auf den zu beschichtenden Körper 8b gerichtet wird.
In Fig. 2c hat' der Rückleiter die Form eines Rohres 15c, welches einen rohrförmigen Körper 8c, dessen Innenwand beschichtet werden soll, umgibt.
Die Beheizung des in die gasähnliche Phase zu überführenden Materials kann durch Wärmestrahler 16 erfolgen. Dieses hat den Vorteil, daß keine elektrische Kopplung zwischen dem Stoßstro kreis und der Beheizung vorhanden ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, das in die gasähnliche Phase zu überführende Material ohmisch aufzuheizen.
Die Festigkeit der Bindung zwischen dem zu beschichtenden Körper und dem Material kann dadurch wesentlich ilerhöht werden daß gleichzeitig mit dem in die gasähnliche Phase überführten Material ein Photonenblitz auf dem Körper auftritt. Hierbei muß die Wellenlänge des Photonenblitzes in Abhängigkeit von den Eigenschaften des in die gasähnliche Phase zu überführenden Materials und der Oberfläche des zu beschichtenden körpers gewählt werden. Es kann sich also beispielsweise sowohl um einen Photonenblitz im Gebiet der Röntgenstrahlen, als auch im UV-Bereich handeln. Es ist zweckmäßig das Energiemaximum des Photonenblitzes so zu wählen, daß hierdurch möglichst beide Reaktionspartner angere-gt werden.

Claims

Patentansprüche

S NTeroailren zum Aufbringen einer Schicht aus einem in die G@sphase überführbaren Material auf einen Körper, insbesonderte aus metall, Keramik, Kunststoff oder Glas, wobei aas Material durch eine Stoßstromentladung adiabatisch '! eine gasähnliche Phase überführt wird und sich auf dem per mit hoher kinetischer Energie niederschlägt nach Patentanmeldung P 19 43 118,6, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Gasphase überzuführende Material vorgeheizt wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Gasphase überzuführende Material durch wärme ein strahlung vorgeheizt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Gasphase überzuführende Material durch Widerstandeheizung vorgeheizt wird.

X erfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurchgekennzeichnest, daß die Bewegung des in die gasähnliche Phase überführten Materials durch ein Magnetfeld auf den zu beschichtenden Körper gerichtet wird.

. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld durch den Entladungsstrom selbst erzeugt wird.

g Vorfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Photonenblitz und das in die Gasphase übergeführte Material gleichzeitig auf dem zu beschichtenden Körper auftreten.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgebrachte Material einem zusätzlichen Sinterverfahren unterworfen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sinterverfahren bei Anwesenheit eines dritten Reaktionspartners und/oder eines Photonenstrahles durchgeführt wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung des in die gasähnliche Phase zu überführenden Materials durch einen auf das Material gerichteten Wärmestrahler (16) erfolgt.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückleiter (15) für den Entladungsstrom zur Erzeugung des Magnetfeldes für die Ausrichtung der Bewegung des in die gasähnliche Phase überführten Materials dient (Fig0 1)Q 11. Vorrichtung nach Anspruch 109 dadurch gekennzeichnet, daß der Rückleiter die Porm eines langgestreckten Konkav-oder Konvexspiegels (15a, Sb) besitzt (Fign. 2a, 2b) 12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückleiter die Form eines Rohres (15c) hat, welches einen rohrförmigen Körper (8cis dessen Innenwand beschichtet werden soll, umgibt (Fig. 2c).

L e e r s e i t e