DE2147932A1

DE2147932A1 - Verfahren zur herstellung von infrarotstrahlen reflektierenden scheiben

Info

Publication number: DE2147932A1
Application number: DE19712147932
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Koehler
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1971-09-25
Filing date: 1971-09-25
Publication date: 1973-03-29

Description

Verfahren zur Herstellung von Infrarotstrahlen reflektierenden Scheiben Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Infrarotstrahlen reflektierenden Scheiben durch Aufbringung einer Gold-Chrom-Titanlegierung auf ene transparente Unterlage.
Zweck der Erfindung ist die Herstellung von Wärmeschutzscheiben, insbesondere für Gübäude und Fahrzeuge. Auch in der Industrie werden solche Schutzscheiben benötigt, wie beispielsweise in Stahl- und Walzwerken.
Es ist bekannt, Wärmeschutzscheiben dadurch herzustellen, daß man Gläser oder Kunststoffe einfärbt, wIe z. 3. bei billigen Sonnenbrillen oder Schutzfolien für Schaufenster. Diese eingefärbten Massen haben jedoch den Nachteil, daß sie nur einen geringen Teil der Wärmestrahlungabsorbieren und meist die Farben nicht natilrgetreu wiedergeben.
Weiterhin ist bekannt, dünne Metallschichten, wie Aluminium, Silber oder Gold, auf transparente Unterlagen aus Glos oder Kunststoffen aufzubringen Durch diese dünnen Schichten wird zwar ein beträchtlicher Teil der Infrarotstrahlen reflektiert, die Schichten haften aber nur sehr schlecht auf der Unterlage und lassen sich sehr leicht wieder abwischen.
Die Haftfestigkeit dieser Schichten läßt sich verbessern, indem man die Unterlage mit einer s&nr dünnen Chroraschicht "vorbekeimt" bzw. eine Gold-Chromlegierung mit beispielsweise 8 % Chrom auf die Unterlage aufdampft. Das Chrom wirkt hierbei als Haftvermittler zwischen der Unterlage und der Metallschicht. Aber auch diese Scheiben haben den Nachteil, daß sie sehr empfindlich gegenüber chemischen und mechanischen Beanspruchungen sind.
Diese Empfindlichkeit gegen mechanische und chemische Beanspruchungen läßt sich vermindern, indem man auz die Metallschichten eine dünne Schutzschicht aus Silikatglas, Quarz, Aluminiumoxid oder Magnesiumfluorid aufdampft. Diese Schutzschichten haften jedoch ebenfalls sehr schlecht auf dem Metall und blättern bei mechanischen-oder Feuchtigkeitseinwirkungen leicht ab.
Es-wurde daher auch schon vorgeschlagen, die Haftfestigkeit zwischen einer aufgedampften Goldschicht und einer ebenfalls aufgedampften Silikatglasschutzschicht dadurch zu verbessern, daß zwischen Gold- und Silikatglasschutzschicht eine weitere dünne Chromschicht aufgebracht wird Dieses Verfahren verbessert zwar die Haftfestigkeit zwischen Metall- und Schutzschicht, hat aber den Nachteil; daß beim Aufdampfen nacheinander Chrom, Gold, dann wieder Chrom und zu Schluß ein Silikatglas getrennt aufgebracht werden müssen.
Es wurde nunmehr gefunden, daß sich dieser Aufdampfvorgang sehr vereinfachen läßt und man Infrarotstrahlen reflektierende Scheiben von besonderer mechanischer und chemischer Belastbarkeit dadurch erhält, daß man im Vakuum eine Gold-Chron-Titanlegierung auf eine Unterlage aus transparentem Material, wie Glas oder Kunststoff, aufbringt und anscnließend durch eine ebenfalls im Vakuum aufgebrachte Silikatglasschicht schützt.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den besonderen Vorteil, daß es mit nur zwei Verdampfungsvorgängen auskommt und Infrarotstrahlen reflektierende Scheiben liefert, die sowohl zwischen Unterlage und reflektierender Goldschicht, als auch zwischen Gold- und Silikatglasschutzschicht eine außerordentlich gute Haftfestigkeit aufweisen. Diese besondere Kaftfestigkeit der aufgebrachten Schichten hat eIne sehr gute Wasserdampfbeständigkeit, Kratzfestigkeit und Abriebbeständigkeit der erfindungsgemäßen Scheiben zur Folge.
Durch die unterschiedlichen Siede- bzw. Sublimationstemperaturen der Legierungsbestandteile der Gold-Chrom-TiXanlegierungen im Hochvakuum dampft beim Hochheizen des Legierungspulvers in der Hochvakuumbedampfungsanlage bevorzugt zuerst das Chrom ab und wirkt so als Haftvermittler zwischen Unterlage und der später sich ablagernden Goldschicht, während das Titan bevorzugt bei nocn höheren Temperaturen verdampft und als Haftvermittler zwischen der Goldschicht und-der in einem getrennten Aufdampfvorgang aufzubringenden Silikatglasschutzschicht dient.
Zum erfindungsgemäßen Aufbringen zur Herstellung Infrarotstrahlen reflektierender Scheiben eignen sich insbesondere Goldlegierungen mit 1 - 15 % Titan und 1 - 10 % Chrom. Diese Legierungen sind bei höheren Titan und Chromgehalten sehr spröde und lassen sich daher leicht zu einem feinen Pulver zerkleinern, das quantitativ verdampft worden kann.
Anstelle von Chrom kann die Coldlegierung auch 1 - 15 % Wismut enthalten, das bekanntlich ebenfalls die Haftung von Gold auf der Unterlage verbessert.
Die aufgebrachte dünne Metallschicht, die vorzugsweise unter 0,1 /um dick ist, besitzt sehr gute optische Eigenschaften.
Sie wirkt nur als Graufilter und verändert in der Durchsicht die natürlichen Farben nur sehr unwesentlich. Da diese Metallschichten elektrisch leitend sind, besteht die zusatzl che Möglichkeit des elektrischen Beheizens der erfindungsgemäßen Scheiben.
Als Trägermaterialien für die Infrarotstrahlen reflektierenden .Scheiben eignen sich neben Glas noch transparente Kunststoffe, wie beispielsweise Styrol-Acryl-Nitride zu und Polymethylmethacrylate. Besonders bewährt haben sich Polycarbonate, da diese verhältnismäßig hitzebeständig und splittersicher sind.
Bei der Verwendung von transparenten Kunststoffen als Trägermaterialien ist es vortellEaft, diese beidseitig mit der Goldlegierung und einer Glasschutzschicht oder auf der einen Seite auch nur mit der Classchutzschicht zu bedampfen, damit auch die Innenseiten dieser Scheiben kratzfest und abrlebbeständig werden. Diese Scheiben haben den weiteren Vorteil, daß sie sehr splittersicher und leicht sind.
Die durch das erfindungsgaäße Verfahren hergestellten Infrarotstrahlen reflektierenden Scheiben eignen sich beispielsweise für Fensterscheiben an Gebäuden, für Kraftfahrzeugscheiben, Flugzeugkanzeln oder Kanzel an Kränen.
Eine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Scheibe ist schematisch in Abbildung 1 dargestellt. Af einem Träger (1) aus Glas befindet sich eine Dreifachschicht aus Chrom (2), Gold (3) und Titan (4), wobei natürlich keine scharfen Grenzflächen zwischen diesen Metallschichten auftreten, sondern diese ineinander übergehen. Diese Metallschichten werden von einer Silikatglasschicht (5) geschützt.
In Abbildung 2 wird eine beidseitig bedampfte Scneibo schematisch dargestellt, wobei der Träger (6) aus einem transparenten Kunststoff besteht.
Folgendes Beispiel soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern: Eine Glasscheibe mit glatter, sauberer Oberfläche wird in eine Bedampfunganlage eingebracht und bei O,1 Torr einer Climmentladung ausgesetzt. Aus einem Molybdänschiffchen wird eine entsprechend der gewünschten Schichtdicke der Metallauflage abgewogene Menge eines feinen Pulvers aus einer Go:.;.legicrung mit 10 % Ti und 8 % Cr bei 10-5 Torr quantitativ verdampft, wobei die Apparatur langsam hochgeheizt wird, sodaß zunachst bevorzugt das Chrom sublimiert und zum Schluß /verdampft. bevorzugt das Titan Anschließend wird mit einer Elektronenstrahlkanone sofort ein Silikatglas auf die Metallauflage aufgedampft. Die so hergestellten Schichten zeigen ein) ausgezeichnete Haft- und Abriebfestigkeit.

Claims

Patentansprüche:

Verfahren zur Herstellung Infrarotstrahlen reflektierender Scheiben, dadurch gekennzeichnet, das im Vakuum ei-ne infrarotreflektierende Gold-Chrom-Titan-Legierung in dünner Schicht auf eine Unterlage aus transparentem Material, wie Glas oder Kunststoff, aufgebracht und Ojort anschließend durch eine ebenfalls im Vakuum aufgebrachte Silikatglasschicht geschützt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung und die Silikatglasschicht durch Hochvakuumverdampfung aufgebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2; dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachLe Legierung aus 1 - 15 % Titan, 1-- 10 % Chrom, Rest Gold, besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermaterial ein hitzebeständiger transparenter Kunststoff, wie z. B. Polycarbonat, verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von transparenten Kunststoffen als Trägermaterial die Schichten auf beiden Seiten des Trägermaterials aufgebracht werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Goldlegierung das Chrom ganz oder. teIlweise durch Wismut ersetzt wird.