DE2757374C2 - Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten eines für Bürstenkontakte in elektrischen Maschinen geeigneten Graphitkörpers sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten eines für Bürstenkontakte in elektrischen Maschinen geeigneten Graphitkörpers sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten eines für Bürstenkontakte
in elektrischen Maschinen geeigneten Körpers aus Graphit aus der Dampfphase mit einer dünnen Schicht aus
einem elektrisch gut leitenden Substanzmaterial sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Solche Verfahren mit zugehörigen Vorrichtungen sind bereits bekannt. Bei einem in der deutschen OffenlegungEschrift
16 96 487 beschriebenen Verfahren zur Beschichtung von Kohlenstoffäden werden diese zunächst
einem wäßrigen Oxidationsmittel ausgesetzt und anschließend in eine Reaktionslösung eingebracht, die
das abzuscheidende Substanzmaterial, ein Metall, enthält. In einer Reduktionsreaktion wird dann das Metall
auf den vorbehandelten Oberflächen der Kohlenstoffäden abgeschieden. Derartige, insbesondere mit einem
Metallüberzug versehene Fasern werden zum Aufbau von Faserkontaktbürsten benötigt, die zur Stromübertragung
zwischen einem feststehenden und einem rotierenden Maschinenteil einer elektrischen Maschine, beispielsweise
einer Unipolarmaschine, verwendet werden. Bei dem bekannten Verfahren besteht jedoch die Gefahr,
daß die einzelnen Fasern während des Beschichtungsvorganges aneinanderhaften und somit nur eine
ungleichmäßige Beschichtung erreicht wird.
Diese, insbesondere bei sehr dünnen Einzelfasern bestehende Gefahr kann auch bei dem aus der britischen
Patentschrift 13 09 252 bekannten Verfahren nicht völlig ausgeschlossen werden. Obwohl bei diesem Verfahren
das Faserbündel vor dem eigentlichen Beschichtungsvorgang durch eine sich in Bewegungsrichtung des
Bündels erweiternde Kammer geführt und dabei mehreren in Reihe angeordneten Flüssigkeitsstrahlen ausgesetzt
wird. Da die Anzahl der Flüssigkeitsstrahlen, die senkrecht zur Führungsrichtung des Bündels gerichtet
sind, in Bewegungsrichtung des Bündels stetig zunimmt, werden die Fasern in entsprechender Weise auseinandergespreizt.
Dieses Verfahren ist jedoch verhältnismäßig aufwendig und setzt voraus, daß die Fasern im Faserbündel
nicht verdrillt sind. Mit dem bekannten Verfahren zur stromlosen oder galvanischen Abscheidung
kann außerdem nur eine sehr beschränkte Anzahl von Metallen als Substanzmaterialien auf den Fasern aufgebracht
werden. Darüber hinaus bestehen dort Schwie-
bo rigkeiten, eine befriedigende Haftung und eine große Leitfähigkeit zu erreichen.
Aus dem älteren Patent gemäß DE-PS 27 27 683 ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten eines
für Bürstenkontakte in elektrischen Maschinen geeigne-
bj ten besonderen Graphitkörpers bekannt, bei welchem
Verfahren der Graphitkörper zunächst einer Ätzbehandlung durch Beschüß mit Ionen eines Inertgases unterzogen
wird und bei dem ohne Unterbrechung daran
anschließend zumindest ein Teil des Substanzmaterials mittels des an sich bekannten lonenplattierens auf dem
Graphitkörper abgeschieden wird. Das dort beschriebene und unter Schut gestellte Verfahren bezieht sich jedoch
ausschließlich auf die Beschichtung von einzelnen, zu einem Bündel zusammengefaßte.1. Fasern als Graphitkörper.
Diese Fasern sind zwangsläufig verhältnismäßig lang.
Unter lonenplattieren versteht man einen Verda/npfungsprozeß,
bei dem die abzuscheidenden Atome oder Moleküle in einem Plasma zum Teil ionisiert werden
und in einem elektrischen Feld mit höherer Energie auf den zu beschichtenden Graphitkörper auflreffen (»Vakuumtechnik«,
1976, Seiten 65 bis 72 und Seiten 113 bis
120).
Substar.zmaterialien lassen sich auch durch Kathodenzerstäubung auf Graphitkörpern abscheiden (»Vakuumtechnik«,
1975, Seiten 1 bis 11). Dabei wird zwischen zwei Elektroden in einem Plasma ein Gasentladungsprozeß
hervorgerufen. In dem hierfür erforderlichen elektrischen Feld werden die Gasionen in Richtung
auf eine Kathode beschleunigt. Wenn sie auf der Kruhodenoberfläche mit einer Energie bis zu einigen
kcV auftreffen, lösen sie einerseits Sekundär-Elektronen aus, die für die Aufrechterhaltung des Gasentladungsprozesses
erforderlich sind, andererseits schlagen sie durch Stoßprozesse Kathodenmaterial heraus. Die
so entstandenen, zumeist elektrisch neutralen Partikel aus dem Kathodenmaterial diffundieren durch das Gas
und treffen mit mittleren Energien von einigen eV auf den zu beschichtenden Körper, der die Anode darstellt.
Diese Partikel können dort jedoch im allgemeinen nur zu einer sehr dünnen Schicht niedergeschlagen werden,
da die erreichbare Kondensationsrate im Vergleich zum reinen A jfdampfen verhältnismäßig niedrig und beispielsweise
etwa lOOmal kleiner als beim Aufdampfen ist.
An graphithaltige Körper wie beispielsweise Faserbündel, die für Bürsten in rotierenden Maschinen vorgesehen
werden sollen, sind besonders hohe Anforderungen zu stellen. Diese Anforderungen bestehen insbesondere
darin, daß gut elektrisch leitende Materialien, beispielsweise Kupfer oder Silber, mit nahezu der Leitfähigkeit
des Massivmaterials in einer verhältnismäßig dünnen Schicht aufgebracht werden müssen. Außerdem
soll eine gute Haftung zwischen den verschiedenen Materialien erreicht werden. Dies ist aber bei nicht-carbidbildenden
Metallen wie beispielsweise Kupfer, Silber oder Gold schwierig. Darüber hinaus sollen Korrosionserscheinungen der aufgebrachten Schichtmaterialien
vermieden werden können. Gegebenenfalls muß also die Möglichkeit eines Korrosionsschutzes bestehen.
Ferner soll die Reibung längs der einzelnen Graphitkörper auch bei einer dichten Packung der Graphitkörper
innerhalb eines Bündels gering sein, da der einzelne Graphitkörper in einem solchen Bündel jeweils als elastisch
aufgehängter Kontaktpunkt zu betrachten ist, der dem Oberflächenprofil des rotierenden Maschinenteiles
möglichs exakt folgen soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bezüglich der an
Graphitkörper für Bürstenkontakte zu stellenden Anforderungen zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß als Graphitkörper ein Filz oder eine Matte aus kurzen Graphitfasern oder eine
Graphitfolie vorgesehen wird, daß dieser Graphitkörper zunächst einer Ätzbehandlung durch Beschüß mit
Ionen eines Inertgases unterzogen wird und daß ohne Unterbrechung daran anschließend zumindest ein Teil
des Substanzmaterials mittels eines an sich bekannten lonenplattierungsverfahrens auf dem Graphitkörper
abgeschieden wird.
Dadurch ergeben sich wesentliche Vorteile, die insbesondere in einer verbesserten Haftung des abgeschiedenen
Materials und verhältnismäßig hohen Aufwachsraten bis zu einigen Mikrometern pro Minute bestehen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des beschriebenen Verfahrens anhand einer in der Zeichnung
dargestellten und zur Verfahrensdurchführung geeigneten Vorrichtung näher erläutert
Bei den zu beschichtenden Graphitkörpern handelt es sich um Graphitfilze, d. h. fiizartige Gewebe von kurzen
Graphitfasern, in denen die Fasern willkürlich und regellos orientiert sind, oder auch Graphitmatten, d. h. nur
papierstarke Schichten aus ebenfalls kurzen Graphitfasern, oder Graphitfolien, die durch thermische Zersetzung
von Graphiteinlagerungsverbindungen und Verbpressen der anfallenden Graphitflocken hergestellt sein
können. In allen Fällen liegen hochgraphitierte Materialien vor.
Mit der in der Figur dargestellten Vorrichtung können solche Graphitkörper beliebiger Länge mit elektrisch
gut leitenden und gut haftenden Schichten, z. B. aus Kupfer, Nickel, Kobalt, Silber oder Gold, mittels
lonenplattierens beschichtet werden. Die Dicke dieser Schichten ist sehr gering und beträgt beispielsweise etwa
1 μπι. Es können jedoch auch dickere Schichten aufgebracht
werden.
Die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeignete Vorrichtung enthält zwei nebeneinanderliegende
Beschichtungskammern 2 und 3 zum Hauptbeschichten und gegebenenfalls zum Nachbeschichten eines
Filzes 5 aus Graphitfasern, der beispielsweise eine Dicke von weniger als einige Zehntel mm hat. Jede Beschichtungskammer
ist an ihrem Bodenteil 7 bzw. 8 mit einem Tiegel 10 bzw. 11 versehen, in dem ein auf den
Fasern des Filzes 5 abzuscheidendes Substanzmaterial 13 bzw. 14 angeordnet ist. Ferner ist in den Bodenteilen
je eine Öffnung 16 bzw. 17 vorgesehen. Über diese öffnungen sind die Innenräume der beiden Beschiciitungskammern
2 und 3 mit einem Vakuumraum 19 verbunden und werden von dort aus abgepumpt. Dieser Vakuumraum
kann über einen Pumpstutzen 20 auf einen Restgasdruck von beispielsweise unter 0,1 Pa evakuiert werden.
In die Innenräume der Beschichtungskammern 2 und 3 kann jeweils an einem Gaseinlaß 22 bzw. 23 ein
Inertgas eingelassen werden, das auch als Plasmagas oder Arbeitsgas bezeichnet wird und beispielsweise Argon
ist. Über die entsprechenden Einlaßventile 24 und 25 wird dabei der Gasstrom des eingelassenen Plasmagases
durch die Beschichtungskammern so einreguliert, daß sich in ihnen ein vorbestimmter Arbeitsdruck von
beispielsweise 0,1 bis 1 Pa einstellt. Dieser Arbeitsdruck kann dynamisch konstant gehalten werden, d. h. an den
Einlaßventilen 24 und 25 wird nur soviel Gas 7.ugeführt, daß sich der gewünschte Arbeitsdruck bei gleichzeitigem
Abpumpen der Innenräume der beiden Beschichtungskammern an den öffnungen 16 bzw. 17 einstellt.
Zur Verdampfung der Substanzmaterialien 13 und 14 sind zwei sogenannte Elektronenstrahl-Verdampfer
vorgesehen. Hierzu sind in der Vakuumkammer 19 zwei Elcktronenstrahlquellen 27 und 28 angeordnet. Der von
to der Elektronenstrahlquelle 27 erzeugte Elektronenstrahl
30 kann um 270° abgelenkt werden und wird so geführt, daß er durch die öffnung 16 in dem Bodenteil 7
tritt und auf das Siibstanzmaterial 13 im TipppI 10 mffi
Dabei wird das Substanzmaterial 13 verdampft und der
Dampfstrom teilweise ionisiert. In entsprechender Weise tritt der von der Elektronenstrahlquelle 28 erzeugte
Elektronenstrahl 32 durch die Öffnung 17 in den Bodenteil 8 und Verdampft das Substanzmaterail 14 unter
gleichzeitiger teilweise Ionisierung des Dampfes.
Der zu beschichtende Filz 5 aus kurzen Graphitfasern
kann eine beliebige Länge haben und beispielsweise auf einer Rolle 34, die in einer der Beschichtungskammer 2
benachbarten, evakuierbaren Seitenkammer 36 angeordnet ist, aufgespult sein. Der Filz wird durch eine
Rohrblende 38 aus Isolationsmaterial in der Trennwand zwischen den beiden Kammern 2 und 36 in die Beschichtungskammer
2 hineingezogen. Zur Führung des Filzes 5 sind in dieser Beschichtungskammer zwei Führungsroüen
40 vorgesehen. Der Filz 5 gelangt dann von der ersten Beschichtungskammer 2 in die zweite Beschichtungskammer
3 durch eine in ihrer gemeinsamen Trennwand 42 angeordnete öffnung 43.
Nachdem der Graphitfaserfilz auch durch diese Beschichtungskammer, in der zur Führung weitere Führungsrollen 44 vorgesehen sind, hindurchgezogen ist, wird er durch eine Rohrblende 46 aus Isolationsmaterial in eine der Beschichtungskammer 3 benachbarte, evakuierbare Seitenkammer 48 gezogen, wo er auf eine weitere Rolle 49 aufgespult werden kann.
Nachdem der Graphitfaserfilz auch durch diese Beschichtungskammer, in der zur Führung weitere Führungsrollen 44 vorgesehen sind, hindurchgezogen ist, wird er durch eine Rohrblende 46 aus Isolationsmaterial in eine der Beschichtungskammer 3 benachbarte, evakuierbare Seitenkammer 48 gezogen, wo er auf eine weitere Rolle 49 aufgespult werden kann.
Um auf dem Filz 5 aus dem Graphitfasern in den beiden Beschichtungskammern 2 und 3 mittels lonenplattierens
nun die Substanzmaterialien 13 und 14 aufbringen zu können, muß der Filz auf ein gegenüber den
Wänden der Beschichtungskammern und somit auch gegenüber den die Substanzmaterialien aufnehmenden
Tiegeln 10 und 11 negatives Potential von einigen kV, beispielsweise 5 kV, gelegt werden. Die Kammern befinden
sich zweckmäßig auf Erdpotential. Es kann somit zwischen dem Graphitfaserfilz 5 und den Bauteilen in
seiner Umgebung, die sich auf Erdpotential befinden, also bevorzugt in dem in der Figur mit 52 bzw. 53 bezeichneten
Dampfstrahl zwischen dem Filz 5 einerseits und der Dampfquelle in dem Tiegel 10 bzw. 11 andererseits
ein Gasentladungsplasma gezündet werden. Das Plasma ist durch eine mit 54 bzw. 55 bezeichnete Wolke
veranschaulicht. Es dient neben dem Elektronenstrahl 30 bzw. 32 vor allem als Ionisierungsquelle für das verdampfte
Substanzmaterial 13 bzw. 14. Das nunmehr ionisierte, dampfförmige Substanzmaterial wird neben
den ionisierten Atomen des Arbeitsgases auf den Filz hin beschleunigt und somit auf die Oberfläche der einzelnen
Fasern des Filzes geschossen. Dadurch erhält man in der Grenzschicht zwischen dem Graphitmaterial
und dem abgeschiedenen Substanzmaterial eine gute Haftung, !π gleicher Weise wirken neutrale Atome des
Arbeitsgases oder Atome des Aufdampfmaterials, die durch Stöße mit Ionen beschleunigt wurden oder zuvor
als Ionen beschleunigt und durch Ladungsaustausch neutral wurden.
Die negative Hochspannung kann beispielsweise über die Führungsrollen 40 oder 44 an den Graphitfaserfilz
5 angelegt werden.
Um eine Plasmazündung auch in den Seitenkammern 36 und 38 auszuschließen, muß der in diesen Kammern
herrschende Druck kleiner als der in den Beschichtungskammern 2 und 3 herrschende Druck sein. Die Kammern
müssen deshalb über ihren entsprechenden Pumpstutzen 57 bzw. 58 beispielsweise auf einen Druck kleiner
als 0,1 Pa evakuiert werden.
Bevor der Graphitfaserfilz 5 in den Bereich des ersten Plasmas 54 innerhalb der ersten Beschichtungskammer
2 gelangt, wird er durch eine rohrförmige Ätzvorrichtung 60 mit rundem oder rechteckigem Querschnitt geführt.
Diese Ätzvorrichtung hat eine negative Vorspannung gegenüber den auf Erdpotential liegenden Teilen
■5 der Beschichtungskammer. Diese Vorspannung ist jedoch
gegenüber der an den Filz 5 angelegten Hochspannung geringer und beträgt beispielsweise einige
— 100 V. Somit ist der Graphitfaserfilz 5 auch gegenüber der Ätzvorrichtung 60 negativ vorgespannt. In der
ίο Ätzvorrichtung können deshalb die Fasern des Filzes
zunächst durch ein Kathodenstrahl-Ätzcn, das auch als Sputterätzen bezeichnet wird, gereinigt werden. Hierzu
kann die erforderliche Energie von einem in der Figur nicht dargestellten Generator über eine Zuführungslei-
tung der Ätzvorrichtung 60 zugeführt werden. Die Ätzrate kann durch, die Größe der negativen Vorspannung
eingestellt werden. Aufgrund dieser negativen Vorspannung des Filzes 5 gegenüber der Ätzvorrichtung 60 findet
in dem in der Ätzvorrichtung gezündeten Plasma 61 nur eine Zerstäubung des Fasermaterials an seinen
Oberflächen statt, wodurch es gereinigt wird. Man erhält dadurch eine bessere Haftfähigkeit der Faseroberflächen
für das abzuscheidende Substanzmalerial. Der Filz gelangt hinter dieser Vorrichtung in den ersten
Plasmabereich 54 der Hauptbeschichtung, wo er beispielsweise mit Kupfer als Substanzmaterail beschichtet
wird. Nach Durchlaufen dieses Plasmabereiches gelangt er in den zweiten Plasmabereich 55 in der zweiten Beschichtungskammer
3, wo eine Nachbeschichtung mit dem Substanzmaterial 14vorgenommen werden kann.
Diese Nachbeschichtung kann beispielsweise zum Korrosionsschutz dienen und mit Kobalt, Nickel oder Niobdiselenid
NbSe: als Substanzmaterial vorgenommen werden.
Bei dem beschriebenen Verfahren wird zunächst bei einer kalten Verdampfungsquelle, d. h. beispielsweise
nur mit Hilfe eines Argon-Plasmas, das Graphitmaterial des zu beschichtenden Körpers durch Ionenbombardement
gereinigt, d. h. einer Ätzbehandlung unterzogen und wird ohne Unterbrechung noch während dieses
Reinigungsprozesses zunehmend stärker in den Ionenpiattierungsvorgang
übergegangen, bis dessen Aufdampfrate die Ätzrate des Reinigungsprozesses in gewünschter
Weise überwiegt. Man erhält so einstellbare Konzentrationsgradienten in der Grenzschicht zwischen
dem Graphitmaterial und dem Substanzmaterial und kann auf diese Weise sonst nicht oder nur sehr
schwer verbindbare Materialien zur Haftung auf dem Graphitgrundmaterial bringen. Ferner ist immer eine
sich auf die Reinheit des Graphitmaterials bzw. des auf ihm aufgebrachten Substanzmaterials günstig auswir-
der Höhe der Aufdampf- oder Plattierungsrate einstellbar ist.
Nur mittels lonenplattierens ist es möglich, daß zur Herstellung gut haftender Schichten auf dem Graphitkörper
zunächst eine Grenzschicht aus dem Substanzmaterial hergestellt wird, dann die Bildung des hierzu
erforderlichen Gasentladungsplasmas bei fortlaufender Aufdampfung des Substanzmaterials auf den Graphitkörper
aufgehoben und anschließend im Hochvakuum die restliche Schicht aus dem Substanzmaterial allein
durch Aufdampfen aufgebracht wird. Dieser Verfahrensablauf führt zu besonders reinen Schichten und ist
vor allem dort vorteilhaft einzusetzen, wo das Plasma unerwünscht ist und deshalb nur kurze Brenndauern
zugelassen werden können, wie beispielsweise bei temperaturempfindlichen Graphitkörpern. Darüber hinaus
ergibt sich insbesondere bei Verwendung von Faserstrukturen
als Graphitkörper eine gleichmäßige Umschichtung der einzelnen Fasern dieser Faserstrukturen,
da /ur Streuung der Dampfteilchen aus dem Substanzmatcrial um Arbeitsgas beim Ionenplattieren noch die
Anziehung entlang der Feldlinien der auf negativem Potential liegenden Fasern hinzukommt.
Sollen auf den bereits beschichteten Graphitkörpern auch noch Schichten aus isolierenden Maierialien ionenplattiert
werden, so kann vorteilhaft an den Graphitkörper eine hochfrequente Spannung angelegt werden.
Statt des erläuterten Beschichtungsverfahrens, bei dem sich an einen Ätzvorgang zwei lonenplattierungsschritte
anschließen, besteht auch die Möglichkeit, einen dieser Plattierungsschritte, insbesondere den zweiten,
durch einen einfachen Aufdampfschritt ohne Plasmaunterstützung zu ersetzen. Soll beispielsweise nach dem
Ätzvorgang unmittelbar anschließend ohne Plasmaunterstützung eine Trägerschicht aufgedampft werden, so
müßten noch in der ersten Beschichtungskammer 2 eine Trennwand zwischen der Ätzvorrichtung und dem ersten
Aufdampfbereich vorgesehen werden.
Ferner hat sich gezeigt, daß zur Steigerung der Reinheit auf den Fasern des Filzes aufgebrachter Schichten
aus dem Substanzmaterial zur Evakuierung insbesondere der Beschichtungskammern 2 und 3 über die Vakuumkammer
19 vorteilhaft Turbomolekularpumpen anstelle gedrosselter Diffusionspumpen eingesetzt werden,
da Turbomolekularpumpen auch bei Restgasdrukken über 1 Pa noch mit voller Saugleistung arbeiten und
so einen niedrigen Restgasdruck aufrechterhalten können. Es kann deshalb vorteilhaft sein, eine in der Figur
nicht dargestellte Turbomolekularpumpe direkt an die Beschichtungskammer 2 und/oder 3 anzuschließen.
Statt der in der Figur angedeuteten Elektronenstrahl-Verdampfer können für niedrig schmelzende Metalle als
Substanzmaterialien auch einfache thermische Verdampfungsquellen vorgesehen werden. Das Verdampfen
des Substanzmaterials mittels eines Elektronenstrahles kann dann entfallen. Ebenso können dann auch w
die Trennwände 7 und 8 weggelassen werden.
Neben dem anhand der Figur erläuterten Verfahren zur Abscheidung von Substanzmaterialien mittels Elektronenplattierens
kann auch das sogenannte Plasma-Plattieren vorgesehen werden. Bei dieser Verfahrensvariante
des Ionenplattierens wird von einer besonderen Ausführungsform eines sogenannten Magnetrons als
Verdampferquelle ausgegangen. Während bei den im allgemeinen verwendeten Magnetrons Elektronen in einem
zwischen einer Kathode und einer Anode liegen- 5c den Magnetfeld abgelenkt werden, ist bei dieser besonderen
Ausführungsform ein Plasma vorgesehen. Diese Ausführungsform wird deshalb auch als Plasmatron bezeichnet.
Sie enthält im allgemeinen einen Tiegel, der ebenso wie der Graphitfaserfilz selbst negativ vorgespannt ist Ein den Tiegel umgebender, positiv vorgespannter Ring dient als Anode. Zwischen dieser Anode
und dem Tiegel brennt dann ein Plasma, das zum Zerstäuben des in dem Tiegel angeordneten Substanzmaterials dient und somit der Verdampferquelle bei dem an-
hand der Figur erläuterten Ionenplattieren entspricht Die so abgestäubten Atome des Substanzmaterials werden auf dem Wege zum Graphitfaserfilz teilweise ionisiert. Durch entsprechende Aufteilung der Plasmaleistung zwischen dem Graphitfaserfilz einerseits und dem
Tiegel andererseits können die Raten und der Anteil der ionisierten Atome beeinflußt werden. Das für das Plasmatron vorgesehene, zeitlich konstante Magnetfeld, das
aber örtlich stark verschieden ist, dient zur Erhöhung der Entladungsdichte und damit zur Steigerung der Abstäubungsrate
an Substanzmaterial bis zu einem Faktor 100 gegenüber einer einfachen lonenplattierungsvorrichtung.
Bei der Vorrichtung gemäß der Figur ist davon ausgegangen, daß in ihr ein Graphitfaserfilz mit einer Dicke
beschichtet werden soll, die einige Zehntel Millimeter nicht überschreitet. F.s können jedoch mit dieser Vorrichtung
auch Filze größerer Dicken mit einem zweifachen Durchlaufen des Filzes durch die Vorrichtung beschichtet
werden, wobei einmal von der Vorder- und zum anderen Mal von der Rückseite aufplattiert wird.
So können beispielsweise bei einem zwcilachen Durchlauf alle Einzelfasern eines Filzes, der eine Dicke von
etwa 1,5 inm hat. gleichmäßig beschichtet werden.
Neben der anhand der Figur dargestellten Beschichtung von Graphitfaserfilzen sind ebensogut mit der beschriebenen
Vorrichtung auch Graphitlasermatten oder auch Graphitfolien zu beschichten.
Mehrere solcher beschichteten Graphitkörper können anschließend zu einem Bauteil zusammengefaßt
werden, das für Bürstenschleifkontakte in elektrischen Maschinen vorgesehen ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten eines für Bürstenkontakte in elektrischen Maschinen
geeigneten Körpers aus Graphit aus der Dampfphase mit einer dünnen Schicht aus einem elektrisch gut
leitenden Substanzmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß als Graphitkörper ein Filz oder
eine Matte aus kurzen Graphitfasern oder eine Graphitfolie vorgesehen wird, daß dieser Graphitkörper
zunächst einer Ätzbehandlung durch Beschüß mit Ionen eines Inertgases unterzogen wird und daß ohne
Unterbrechung daran anschließend zumindest ein Teil des Substanzmaterials mittels eines an sich bekannten
lonenplattierungsverfahrens auf dem Graphitkörper abgeschieden wird.
2. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Grenzschicht
aus dem Substanzmaterial auf dem Graphitkörper durch Ionenplattieren hergestellt wird, dann
die Bildung des hierzu erforderlichen Gasentladungsplasmas bei fortlaufender Aufdampfung des
Substanzmaterials auf den Graphitkörper aufgehoben und anschließend im Hochvakuum die restliche
Schicht aus dem Substanzmaterial allein durch Aufdampfen aufgebracht wird.
3. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Substanzmaterialien
Kupfer oder Nickel oder Kobalt oder Silber oder Gold verwendet werden.
4. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den
Graphitkörper eine hochfrequente Spannung angelegt wird.
5. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der
auf dem Graphitkörper abgeschiedenen Schicht aus einem ersten Substanzmaterial eine weitere Schicht
aus einem zweiten Substanzmaterial aufgebracht wird.
6. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kobalt- oder Nikkei-
oder Niobdiselenid-Schicht als Korrosionsschutz aufgebracht wird.
7. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß das
Substanzmaterial zumindest teilweise durch Plasma-Plattieren auf dem Graphitkörper abgeschieden
wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens nach Anspruch 7, gekennzeichnet
durch mindestens eine Beschichtungskammer, die zum Reinigen des noch unbeschichteten Graphitkörpers
(5) eine Ätzvorrichtung (60) enthält, durch Mittel zum Hindurchführen des Graphitkörpers
durch den Innenraum dieser Kammer sowie durch ein Plasmatron als Verdampferquelle.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens
nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens eine Beschichtungskammer
(2 oder 3}, die zum Reinigen des noch unbescliichtetcn Graphilkörpers (5) eine Kathodcnzcrstäubungsanlage
als Ätzvorrichtung (60) enthält, durch Mittel zum Hindurchführen des Graphitkörpers
(5) durch den Innenraum der Kammer und Mittel zum Verdampfen des Substanzmaterials (13
bzw. 14) sowie durch ein Gasentladungsplasma zwi-
sehen dem Graphitkörper (5) und der Substanz.
10. Beschickungsvorrichtung nach Anspruchs
dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektronenstrahlverdampfer (27 oder 28) vorgesehen ist.
11. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch zwei in Führungirichtung
des Graphitkörpers (5) gesehen hintereinander angeordnete Beschichtungskammern (2 und 3)
zum Haupt- bzw. Nachbeschichteii des Giapliiikörpers(5).
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