DE3222552A1

DE3222552A1 - Freitragende verbundfolie, verfahren zu deren herstellung sowie deren verwendung

Info

Publication number: DE3222552A1
Application number: DE19823222552
Authority: DE
Inventors: Hans-Ullrich 6450 Hanau Fuchs; Norbert Dr. 8757 Karlstein Rücker; Michael Dr.-Phys. 6451 Hammersbach Sellschopp
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1982-06-16
Publication date: 1984-02-16

Description

" Freitragende Verbundfolie, Verfahren zu
deren Herstellung sowie deren Verwendung Die Erfindung betrifft eine freitragende Verbundfolie mit mindestens zwei Schichten aus Ti und mindestens einer zwischen den Ti-Schichten angeordnete Trennschicht mit einem hohen Elastizitätsmodul.
Ein Herstellverfahren für eine derartige Verbundfolie ist durch die DE-OS 31 01 EGb.6 bekannt. Die Trennschicht mit hohem Elastizitätsmodul besteht dabei aus Bor. Die Schwierigkeit bei der Durchführung des Herstellverfahrens besteht darin, Bor in hinreichend hohen Raten spritzerfrei zu verdampfen. Zum Verständnis dieser Problematik si ausgeführt, daß bei Aufdampfverfahren unvermeidbar ein beträchtlicher Anteil des Dampfes auf Bauteilen der Aufdampfanlage, insbesondere auf der Innenfläche der Vakuumkammer kondensiert und nach Erreichen einer entsprechenden Schichtdicke in. Form kleiner Flitter abplatzt. Derartige Flitter, die praktisch unvermeidbar auch in die Borschmelze fallen können, lösen ein starkes eraussprttzen des Bors aus dem Verdampfertiegel aus. Dies führt zu einer hohen Betriebsunsicherheit bei der Herstellung der Verbundfolien bzw. zu einem entsprechend hohen Ausschluß, Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verbundfolie der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die stabil ist und einen hohen Elastizitätsmodul aufweist, sowie einfach und reproduzierbar herstellbar ist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die mindestens eine Trennschicht aus einer StickstoffverbindLng des Ti besteht, die mindestens 20 Ato Stickstoff enthäl.
Es hat sich überraschend herausgestellt, daß der Ersatz von Bor durch die genannte Stickstoffverbindung nicht nur zu einer freitragenden Verbundfolie gleichwertiger mechanischer Eigenschaften führt, sondern auch noch ein problemloses Aufdampfen bei enger Einhaltung aller Verfahrensparameter erlaubt.
Der Erfindungsgegenstand eignet sich besonders vorteilhaft als Membran für elektroakustische Wandler, zu denen Lautsprechermembranen ebenso gehören wie Mikrofonmembranen. Hier- bei. spielt bekanntlich das Schwingungsverhalten in Verbindung mit dem Elastizitätsmodul und der Masse eine besondere Rolle. Die erfindungsgemäße freitragende Verbundfolie ist als Membran für elektroakustische Wandler ebenfalls hervorragend geeignet.
Zu der erfindungsgemäßen Stickstoffverbindung gehört insbesondere TiN. Die Verwendung von TiN für harte, verschleißfeste Schichten auf Werkzeugen ist zwar bereits bekannt, jedoch handelt es sich hierbei nicht um freitragende Verbundfolien. Bei der bekannten Verwendung kommt es darauf an, daD das TIN eine möglichst untrennbare Verbindung mit dem Stahl untergrund eingeht, die als eine Art Verzahnung aufgefaßt werden kann.
In der Regel genügt es bereits, eine Trennschicht aus der genannten Stickstoffverbindung zwischen zwei Ti-Schichten anzubringen, jedoch kann die abwechselnde Anordnung der. aenannten Schichten auch vervielfacht werden., wobei auf eine Ti-Schicht jeweils eine Schicht der Stickstoffverbindung des Titans folgt.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellun-g der frei tragenden Verbundfolie ist nemäB der weiteren Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß man auf einen Träger nacheinander und abwechselnd Schichten aus Titan, einer Stick.stoffverbindung des Titan mit mindestens 20 At Stickstoff und wiederum Titan im Vakuum aufdampft und nachfolgend den Träger entfernt. Die Entfernung des Trägers erfolgt dabei besonders zweckmäßig durch Auflösen in einem chemischen Lösungsmittel (z.B. Säure).
Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert, die Querschnitte durch freitragende Verbundfolien zeigen. Dabei zeigt Figur 1 eine ebene Verbundfolie und Figur 2 eine Verbundfolie mit einer Kugelkalotte, wie sie beispielsweise für elektroakustische Wandler verwendet werden kann.
In- beiden Fällen ist auf einem Träger 1, der zweckmäDig aus Kupferfolie besteht, eine erste Ti-Schicht (2) aufcedampft, auf die eine Schicht (3) aus einer Stickstoffverbindunc mit mindesten 20 At Stickstoff folgt. Die obere, abschliessende Schicht (4) besteht wiederum aus Titan. Es handelt sich dabei um freitragende Verbundfolien, deren elastische Eigenschaften durch die Dicke und - bei mehreren Trennschichten - auch durch den Ort der besagten Trennschichten im gesamten Schichtsystem bestimmt werden.
Ausführungsbeispiel: Eine durch Tiefziehen in eine Kalottenform gebrachte Kupferfolie von 50 p Dicke wurde im Hochvakuum auf 500 "C aufgeheizt und bei einem Vakuum von besser als 10 5 mbar mit Hilfe eines Elektronenstrahlverdampfers bei einer Rate von ca. 500 8/sec mit 10 um Ti bedampft. Anschliessend wurde unter Zugabe von Stickstoff bis zu einem Partialdruck von 2 x 10 4 mbar reaktiv eine ca. 5 um dicke Schicht aus Stickstoffverbindungen des Titan aufgedampft. Es folgte eine zweite Titanschicht mit einer Dicke von 10 pm. Nach erfolgter Abkühlung wurde die Probe der Vakuumkammer entnommen und in konzentrierte Salpetersäure getaucht. Der Kupferträger löste sich in einigen Sekunden auf, und das Schichtsystem blieb als freitragende Verbundfolie erhalten. Röntgenbeugungsdiagramme zeigten TiN Ü10 , [220] Reflexe.
Dies bedeutet, dab der Stickstoffanteil in der zwischen den beiden Titanschichten befindlichen Trennschicht aus Stickstoffverbindungen des Titan mindestens 20 At@ betrug (vergleiche Zeitschrift für anorganische Chemie, 259, 1949, Seite 10).

Claims

A N S P R O C H E: 1. Freitragende Verbundfolie mit mindestens zwei Schichten aus Ti und mindestens einer zwischen den Ti-Schichten angeordnete Trennschicht mit einem hohen Elastizitätsmodul, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Trennschicht (3) aus einer Stickstoffverbindung des Ti besteht, die mindestens 20 At% Stickstoff enthält.
2. Verfahren zur Herstellung einer Verbundfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einen Träger (1) nacheinander und abwechselnd Schichten aus Titan (2), einer Stickstoffverbindung des Titan mit mindestens 20AtJ Stickstoff (3) und wiederum Titan (4) im Vakuum aufgedampft und nachfolgend den Träger (1) entfernt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) während der Beschichtung auf einer Temperatur zwischen 300 und 800 °C gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da3 ein Träger (1) mit einer gewölbten Oberfläche verwendet wird.
5. Verwendung der Verbundfolie nach Anspruch 1 als Membran für elektroakustische Wandler.