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Verfahren zur Herstellung von Überzügen mittels Elektrodenzerstäubung
auf Gegenstände, die im Vakuum große Gasmengen abgeben Die Erfindung bezieht sich
auf das an sich seit langem bekannte Verfahren zum überziehen von Gegenständen beliebiger
Form mit dünnen Schichten hierzu geeigneten Materials in luftverdünntem Raum mittels
Elektrodenzerstäubung.
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Dieses Verfahren bietet bei Bestäubung von Gegenständen, welche im
Vakuum sowie bei Erwärmung keine wesentlichen Gasmengen freigeben, z. B: bei Glasplatten,
keinerlei Schwierigkeiten. Sobald es sich aber darum handelt, Gegenstände zu bestäuben,
welche im Vakuum bzw. infolge der durch den Glimmstrom hervorgerufenen Erwärmung
Gase frei werden lassen, ist es erfahrungsgemäß sehr schwierig, einwandfreie Bestäubungsschichten
zu erzielen, da die frei gewordenen unerwünschten Gase häufig mit dem Zerstäubungsprodukt
chemische Reaktionen eingehen, welche die Qualität des Niederschlages verschlechtern.
Insbesondere beim Metallisieren von Papier, Isoliermaterial, Celluloid, Cellon oder
ähnlichen Kunststoffen kommt es vor, daß dies im Vakuum während des Zerstäubungsprozesses
frei werdenden gasförmigen Zersetzungsprodukte organischer Verbindungen mit dem
von den Elektroden zur metallisierten Fläche fliegenden Metallstaub chemisch reagieren
und d'aß so Niederschläge entstehen, welche weder die Farbe noch die Oberflächenbeschaffenheit
des reinen Metalls besitzen. Man hat nun vorgeschlagen, diesem übelstand dadurch
zu begegnen, daß die zu überziehenden Gegenstände beim Hindurchführen durch das
den Elektrodenstaub enthaltende Vakuum gekühlt werden. Aber abgesehen davon, daß
diese Methode günstigenfalls nur das Freiwerden von Gasen durch Erwärmung und nicht
die daneben im Vakuum an sich noch auftretende Gasabgabe verhindern kann, ist eine
wirksame Kühlung des Bestäubungsgutes wegen der meist geringen Wärmeleitfähigkeit
desselben sowie der umständlichen Zuführung und den großen Abdichtungsschwierigkeiten
für das Kühlwasser bei den beweglichen inneren Teilen des Rezipienten häufig gar
nicht durchführbar.
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Ferner ist es, z. B. bei der Metallisierung von Fäden, bereits bekannt,
den Faden durch ein Kapillarrohr in den Rezipienten hinein-und durch eine andere
Kapillare aus ihm herauszuführen. Hierdurch wird erzielt, daß nur die zwischen den
Kapillarrohren befindliche Länge des Fadens, nicht aber die Vorrats- und Aufwickelrolle
Gas abgeben können. Dieses Verfahren ist umständlich und kostspielig und kann selbstverständlich
überall dort nicht angewendet werden, wo es sich um die Bestäubung größerer Flächen
oder Körper handelt.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, fabrikationsmäßig in betriebssicherer
Weise Gegenstände aus Materialien, z. B. Papier, C-elluloid,
Gellon,
Isoliermaterial und ähnliche Kunststoffe oder Textilien, welche im Vakuum große
Gasmengen abgeben, mittels Elektrodenzerstänbung im Vakuum mit dünnen Schichten
hierzu geeigneter Stoffe zu überziehen. Sie besteht darr, däß die Zerstäubung in
strömendem Gas erfolgt, dessen Strömung so stark ist, daß es die gesamten aus den
zu bestäubenden Materialien austretenden Gasreste sofort bei ihrer Entstehung wegzuspülen
vermag. Ferner ist gemäß der Erfindung zum Einlassen des Strömungsgases am evakuierten
Arbeitsraum ein Mittel, 'z: B. ein fein regulierbares Kegelventil, vorgesehxn, durch
welches das Durchströmen des Arbeitsraumes ,genau reguliert werden kann.
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Zweckmäßig wird dabei die Saugleistung der Pumpanlage des Rezipienten
so hoch gewählt, daß auch bei dauerndem Nachströmen der zu uter Spülwirkung :erforderlichen
Menge frischen Füllgases der zum Erreichen eines ;guten Zerstäubungseffekts nötige
Druck im Rezipienten erhalten bleibt. Gut eignen sich für diesen Zweck .die bekannten
mehrstufigen Quecksilberdampfstrahl- und Diffusionspumpen, welche .einfach oder
in. ParalleIschaltung Verwendung finden können. Die unerwünschten, von dem zu bestäubenden
Material-abgegehenen F.-P",dgase. _ werden dann sofort bei Entstehen von
dem vörbeiströmenden frischen Füllgas weggeführt und- auf diese Weise unschädlich
gemacht.
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Man hat bereits für rein wissenschaftliche Versuche, hei denen die
zu bestäubenden Flächen lediglich aus Glas, Quarz o. dgl. bestanden, welche bei
den in Fragekommenden Drucken und Temperaturen praktisch überhaupt kein Gas abgeben,
zu ganz anderen Zwecken Kathodenzerstäubung im strömenden Gas ausgeführt. Es kam
bei diesen Versuchen insbesondere darauf an, die.Abhängigkeit des Niederschlags
von einer Gasfüllung genau definierter Zusammensetzung festzustellen bzw. während
sehr langer Versuchsreihen genau konstant zu halten. Für derartige Zwecke reicht
eine außerordentlich geringe Strömungsgeschwindigkeit aus. Es ist nur eine sehr
geringe Menge von Frischgas und eine Pumpe von geringer Saugleistung erforderlich.
-Die Gasabgabe der nach der vorliegenden Erfindung zu bestäubenden Stoffe hat eine
.,ganz andere Größenordnung. Entsprechend verschiedene Größenordnung muß auch die
Geschwindigkeit bzw. die Menge des frischen Gases haben, welches den evakuierten
Arbeitsraum zu durchströmen hat, damit die sich bildenden schädlichen Gasmengen-möglichst
sofort bei ihrem Auftreten fortgespült werden und die Reinheit des Niederschlags
nicht beeinträchtigen können., Das zur Anwendung des Verfahrens notwendige Einströmenlassen
der Gasmengen in das Rezipientenvakuum kann nach bekannten Methoden in verschiedenartiger
Weise erreicht werden, z. B. indem zwischen Rezipient und Gasvorratsgefäß ein fein
regulierbares Kegelventil, ein Verschluß nach Prytz (Ann. d. Phys. 18, 617, 19o5),
ein Palladiumrohr, welches sich zum Einführen ;geringer Mengen Wasserstoff eignet,
oder ein System entsprechend dimensionierter Kapillaren verwendet wird. Im letzteren
Fall kann die Anordnung so getroffen werden, daß durch einfaches Umlegen von Hähnen
,ein kürzeres oder längeres Stück Kapillarleitung zwischen Rezipient und Gasvorratsgefäß
geschaltet und dadurch jeder beliebige Druck im Rezipienten hergestellt bzw. jeder
Grad von Gasabgabe des zu' betäubenden Materials kompensiert wird. Als weiterer
,grundlegender Vorteil kommt hinzu, daß auf diese Weise jeder beliebige Wert des
Gasdruckes oder gegebenenfalls der Betriebsspannung,, besonders mit Hilfe des genannten
fein regulierbaren Kegelventils, mühelos fast momentan eingestellt nnd- -e ebiairgnstän
gehalterr-weräenkänn sowie ohne weiteres reproduzierbar ist. Der letztere Punkt
ist aber für die fabrikationsmäßige Anwendung des Verfahrens der Elektrodenzerstäubung
im Vakuum von ausschlaggebender Bedeutung.