DE375275C

DE375275C - Verfahren und Vorrichtung zur Metallisierung von Faeden durch Kathodenzerstaeubung

Info

Publication number: DE375275C
Application number: DESCH62981D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1921-09-29
Filing date: 1921-09-29
Publication date: 1923-05-08

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN
AM 8. MA11923

REICH S PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

— JVe 375275 KLASSE 75 c GRUPPE 5

(Sch 62q8i VIJ75C)

Georg E. Schraidmer in Nürnberg.

Verfahren und Vorrichtung zur Metallisierung von Fäden durch Kathodenzerstäubung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. September 1921 ab.

Vorliegende Erfindung bezweckt eine solche Ausbildung des bekannten Verfahrens zur Metallisierung von Gespinstfasern durch Hindurchführung des Fasermaterials zwischen zwei in einem evakuierten Gefäß befindlichen Elektroden, daß mit Hilfe einer einfachen Apparatur die Metallisierung von Fäden bei beträchtlicher Leistung und möglichst günstiger Ausnutzung des Elektrodenmetalls durchgeführt werden kann. Uni diesen Zweck zu erreichen,

genügt es nicht, wenn die zu metallisierenden Fäden einzeln oder auch in Gruppen zwischen den Elektroden durchgeführt werden, auch wenn, wie es bekannt ist, eine Abschirmung des äußeren schwächeren Teils des elektrischen Feldes vorgenommen wird, sondern es muß für eine dem Fadenmaterial besonders angepaßte Anordnung der Fäden zu der zerstäubenden Kathode bei entsprechender Ausbildung

ίο der letzteren und zu der Gegenelektrode Sorge getragen werden, damit einerseits die Fäden allseitig ordnungsgemäß metallisiert werden, und anderseits Metallverluste vermieden werden, da die Möglichkeit etwa auf der Wandung des Rezipienten niedergeschlagenes Metall wiederzugewinnen, immer nur ein Notbehelf ist.

Der Zweck der bequemen und mit guter

wirtschaftlicher Ausbeute durchzuführenden Metallisierung von Fäden wird der vorliegenden Erfindung gemäß dadurch erreicht, daß das durch Kathodenzerstäubung gleichzeitig auf eine Mehrzahl von Fäden aufzubringende Metall einer einzigen zur Zerstäubung gelangenden langgestreckten Elektrode entnommen wird, um welche herum die zu metallisierenden Fäden konzentrisch angeordnet werden, während das Zerstäubungsfeld von der Gegenelektrode umschlossen wird. Die Führung der Fäden erfolgt dabei zweckmäßig so, daß sie einem System von Vorratsspulen entnommen werden, welche dem unteren Ende der Zerstäubungselektrode vorgelagert sind, von denen die Fäden wesentlich senkrecht nach oben zu einem System von Warenspulen geführt werden, welche dem oberen Ende der Zerstäubungselektrode vorgelagert sind.

Die Aufwicklung der Fäden auf die Warenspulen und demgemäß die Hindurchbewegung durch das Zerstäubungsfeld erfolgt dabei zweckmäßig so, daß eine Antriebswelle unter Vorsehung einer geeigneten Dichtung in den evakuierten Arbeitsraum eingeführt wird und in diesem in einem die Warenspulen aufnehmenden erweiterten Abschnitt die Wickelmechanik antreibt.

Eine Einrichtung zur Durchführung der Erfindung ist auf der Zeichnung wesentlich schematisch veranschaulicht, und zwar in
Abb. ι in einem Achsialschnitt, in

Abb. 2 in einem Querschnitt nach der Linie 2-2 der Abb. 1, wobei in den Abb. 1 und 2 die Wickelmechanik fortgelassen ist, welche letztere in

Abb. 3 ebenfalls wesentlich schematisch angedeutet ist.

In den Abbildungen ist die zu zerstäubende Elektrode mit 1 bezeichnet. Dieselbe ist zentrisch zum Rezipienten 2 angeordnet, welcher aus beliebigem Material, beispielsweise Eisen, bestehen kann. Der Rezipient 2 kann durch eine Pumpe 3 evakuiert werden. 4 bezeichnet die Anschlußklemme an den Pol eines Hochspannungstransformators 5, dessen anderer Pol über eine isolierte Durchführung 6 bei 7 an die zu zerstäubende Elektrode 1 angeschlossen ist. 8 bezeichnet einen Einsatz, welcher die Elektrode 1 und, den beiden Enden derselben vorgelagert, Systeme von Vorratsspulen 9 und von Warenspulen 10 trägt. Die Warenspulen 10 sitzen auf Wellen 11, welche durch einen Motor 12 angetrieben werden, dessen Triebwelle durch eine geeignete Dichtung in den Rezipienten 2 eingeführt ist. Der Motor 12 treibt zugleich die Fadenführung für die Spul-' vorrichtung an. In Abb. 1 sind nur die Fadenführer 13 für einige Spulen angedeutet. Nach der schematischen Darstellung der Abb. 3 sitzen die Fadenführer 13 beispielsweise an einem in dem Rezipienten geradgeführten Träger 14, der seinen Antrieb durch ein Kardioidenherz 15 empfängt, welches von dem Motor 12 über einen Schneckenradantrieb 16 in Bewegung gesetzt wird.

Die Benutzung und Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:

Während des normalen Betriebes wird durch die Pumpe 3 im Rezipienten 2 dauernd Vakuum von entsprechender Tiefe, beispielsweise 0,03 mm, gehalten. Die Zerstäubung wird bewirkt durch Wechselspannung, welche durch den Transformator 5 auf passende Höhe von beiläufig 2000 Volt transformiert wird. Es erfolgt praktisch wegen der großen Verschiedenheit der Elektrodenoberflächen und deren Temperaturunterschiede nur Zerstäubung der Elektrode i, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, die symmetrische Anordnung der Fäden konzentrisch zu der Elektrode 1 zu wählen und dadurch einen besonders günstigen Nutzeffekt zu erzielen. 10c

Während des Betriebes werden die Fäden von den Vorratsspulen 9 dauernd auf die Warenspulen 10 aufgewickelt, zu welchem Zweck der Motor 12 in Betrieb gehalten wird. Durch Wahl einer hinreichenden Länge für die io_: Elektrode 1 wird es möglich, mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit zu arbeiten. Wenn das Material auf den Vorratsspulen erschöpft ist, wird der Rezipient geöffnet und der Einsatz 8 mit der Elektrode 1 und den Spulensystemen 9, 10 herausgezogen. Dadurch wird ein bequemer Ersatz der leeren Vorratsspulen 9 durch volle Spulen und der vollen Warenspulen 10 durch leere Spulen ermöglicht.

Um eine gleichmäßige Metallisierung der Fäden zu sichern, ist es erforderlich, daß nicht nur die Fäden bei der Durchbewegung durch den Rezipienten straff gespannt sind, sondern daß auch die zur Zerstäubung gelangende Elektrode sich möglichst gradlinig erstreckt. 1: Dazu ist eine Spannung derselben erforderlich. Wenn, wie es vorzugsweise der Fall ist, Edel-

metalle, wie Gold und Silber, zur Zerstäubung benutzt werden, dann würde man solche Elektroden von passenden Abmessungen nicht in der wünschenswerten Weise spannen können. Es empfiehlt sich daher, die Elektrode ir.it einem Kern aus Material hoher Zugfestigkeit, beispielsweise Stahl, zu versehen.

Als besonders günstig auch für die Überwachung des Betriebes hat sich eine Anordnung ergeben, bei welcher das zu zerstäubende Edelmetall auf den Stahlkern in Form eines Rohrs aufgeschoben wird. Dieses Rohr kann dann nach mehr oder weniger weitgehender Erschöpfung als solches von dem Stahlkern abgezogen und durch ein neues Rohr ersetzt werden. Das erleichtert zugleich in hohem Maße die Überwachung des Edelmetallverbrauchs.

Für die praktische Durchführung des Betriebes ist es wichtig, daß der Abstand der Fäden voneinander zweckmäßig gewählt wird. Es ist bekannt, daß das zerstäubte Kathodenmetall nicht gradlinig gegen die Wand des Rezipienten hin fliegt, sondern daß es infolge der Anwesenheit der Fäden in dem Rezipienten von der gradlinigen Bahn abgelenkt wird und in mehr oder minder großem Maße auch rückseitig niedergeschlagen wird. Die günstigsten Arbeitsbedingungen ergeben sich nun, wenn

30* der Abstand der Fäden so gewählt wird, daß die Menge des rückseitig niedergeschlagenen ; Metalls ein Maximum wird. Es hat sich gezeigt, daß man in diesem Falle zu einer vollkommen gleichmäßigen Metallisierung der Fäden gelangt, ohne daß das Metall in nennenswerter Menge zwischen den Fäden hindurch ungenutzt gegen die Wand des Rezipienten fliegt.

Es ist dabei gleichzeitig die größtmögliche Vortriebsgeschwindigkeit für die Fäden bei vorgeschriebener Dichte des Niederschlages und bei im übrigen gegebenen Arbeitsbedingungen möglich. Das ist wichtig mit Rücksicht auf die Vermeidung einer schädlichen Erwärmung des Arbeitsgutes. Von Bedeutung ist dabei auch, daß die Gleichförmigkeit des Metallüberzugs in einem einzigen Arbeitsgang, ohne daß eine Drehung der Fäden erforderlich ist, erzielt wird.

Wenn man die Fäden sehr dicht nebeneinander anordnet, dann wird zwar ebenfalls ein Verlust an Metall, welches ungenutzt zwischen den Fäden durch zur Wandung des Rezipienten fliegt, vermieden, aber es wird nicht die allseitig gleichförmige Metallisierung erzielt. Man müßte infolgedessen die Fäden entweder drehen oder wiederholt durch den Rezipienten laufen lassen, was sowohl eine ungleichmäßige Metallisierung als auch eine stärkere Beanspruchung der Fäden zur Folge haben würde. Außerdem müßte in diesem Falle mit geringerer Vortriebgeschwindigkeit für die Fäden gearbeitet werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

. i. Verfahren zur Metallisierung von Fäden durch Kathodenzerstäubung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von zu metallisierenden Fäden im wesentlichen auf einer Zylinderfläche um eine die Zylinderachse bildende langgestreckte Elektrode möglichst vertikal angeordnet und in der Richtung ihrer Längserstreckung durch das von der Gegenelektrode umschlossene Zerstäubungsfeld hindurchgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Fäden voneinander, so gewählt wird, daß die Menge des rückseitig auf den Fäden durch das Umgreifen der Bahn der Metallteilchen zur Niederschlagung gelangenden Metalls ein Maximum erreicht, zum Zweck bei vollständiger Ausnutzung des zerstäubten Metalls und allenthalben gleichförmigem Niederschlag den Fäden bei gewünschter Dichte des Niederschlags und im übrigen gegebenen. Arbeitsbedingungen einen möglichst hohen Vortrieb geben zu können.
3. Vorrichtung zur Metallisierung von Fäden durch Kathodenzerstäubung, gekennzeichnet durch einen Rezipienten mit einem rohrartigen Teil, der die zur Zerstäubung ,. zu bringende Elektrode zentrisch umschließt und selbst die Gegenelektrode bildet, und dem rohrartigen Teil des Rezipienten beiderseitig vorgelagerte Spulensysteme zur Aufnahme der Fäden, welche von den Vorratsspulen nach den Warenspulen auf einer Zylinderfläche mit der zu Ίο zerstäubenden Elektrode als Achse durch den rohrartigen Abschnitt des Rezipienten hindurchbewegt werden. ^
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rezipient mit einem herausnehmbaren Einsatz versehen ist, welcher die zu zerstäubende. Elektrode und den beiden Enden derselben vorgelagert die Spulensysteme für die Fäden und die Wickelmechanik trägt.
5. Elektrode für Kathodenzerstäubung, bestehend aus einem Kern von linearer Erstreckung aus zugfestem Material und einem vorzugsweise von einem abziehbaren Rohr gebildeten Mantel aus dem zu zer- 1: stäubenden Material.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.