DE533644C

DE533644C - Verfahren zur Herstellung von UEberzuegen auf elektrisch leitenden Draehten, Faeden,Baendern o. dgl.

Info

Publication number: DE533644C
Application number: DE1930533644D
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Moers
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1930-04-16
Filing date: 1930-04-16
Publication date: 1931-09-18

Description

Es wurde bereits mehrfach vorgeschlagen, Überzüge auf elektrisch leitenden Drähten, Fäden, Bändern o. dgl. durch Abscheiden des Überzugsstoffes aus einer dampfförmigen chemischen Verbindung herzustellen. Meist finden hierzu dampfförmige Halogenverbindungen von Metallen oder anderen Elementen Anwendung, die an den Oberflächen der stark erhitzten Drähte, Fäden o. dgl. mit oder ohne Gegenwart eines indifferenten oder reduzierenden Gases dissoziiert werden, wobei sich das Metall bzw. eine Verbindung desselben auf dem erhitzten Draht in zusammenhängender Schicht niederschlägt. Die technische Durchführung dieses Verfahrensvorganges bei ruhendem oder fortlaufend vorgeschobenem Draht, Faden o. dgl. erfolgte bisher in der Weise, daß letzterer innerhalb eines Reaktionsgefäßes zwischen zwei Stromzuführungskontakten bis auf die für die Zersetzung der dampfförmigen chemischen Verbindung erforderliche Temperatur erhitzt wird. Die chemische Verbindung wird hierbei entweder schon in Dampfform in das Reaktionsgefäß eingeführt, oder aber es wird ein im Reaktionsgefäß oder in einem Ansatz desselben untergebrachtes Pulver der chemischen Verbindung durch eine außerhalb des Gefäßes angeordnete Wärmequelle in Dampfform übergeführt. In letzterem Falle muß. bei höher schmelzenden Verbindungen das Reaktionsgefäß aus Hartglas oder Quarzglas hergestellt sein.

Die Erfindung bezweckt, den Herstellungsvorgang unter Vermeidung der Außenerhitzung und der zwangsweisen Verwendung von Hartglas- oder Quarzgefäßen zu vereinfachen sowie auch einen möglichst sparsamen Verbrauch an der zu zersetzenden chemischen Verbindung zu erreichen. Zu diesem Zwecke wird erfindungsgemäß die zu zersetzende chemische Verbindung in bekannter Weise im Reaktionsgefäß in fester oder auch flüssiger Form untergebracht, jedoch derart in Nähe des durch den elektrischen Strom erhitzten Drahtes, Fadens o. dgl., daß die Wärme des letzteren nunmehr in neuartiger Weise auch zur Verdampfung der chemischen Verbindung, außer zur Zersetzung derselben und zum Niederschlagen des Überzuges, verwendet wird. Ein besonders sparsamer Verbrauch der zu zersetzenden chemischen Verbindung ergibt sich hierbei, wenn der mit dem Überzug zu versehende erhitzte Draht, Faden o. dgl. in der Bohrung eines aus der zu zersetzenden chemischen Verbindung hergestellten Preßkörpers ruhend angeordnet oder aber auch fortlaufend durch diese Bohrung hindurchgeführt wird. Die Bohrung muß dabei natürlich auch so eng sein, daß die von dem stark erhitzten, meist glühenden Draht, Faden

Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden :

Dr. Kurt Moers in Berlin-Charlottenburg.

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ο dgl abgegebene Wärme zur Verdampfung der den Preßkörper bildenden chemischen Verbindung ausreicht. In der engen Bohrung des Preßkörpers entsteht dann em Dampf von

hoher Konzentration, aus welcher sich das gewünschte Überzugsmetall (beispielsweise Platin, Wolfram, Uran, Vanadin, Rhenium, Tantal) oder Überzugsmetalloid (beispielsweise Silizium, Bor, Kohlenstoff) oder Über-

to zugsverbindung (beispielsweise Zirkonkarbid, Titannitrid, CKromoxyd, Hafniumphosphid, Uransulfid) in zusammenhängender und sehr gleichmäßiger Schicht in bekannter Weise aui dem glühenden Draht o. dgl. niederschlagt.

Selbstverständlich können auch mehrere der genannten Überzugsstoffe gleichzeitig oder auch nacheinander auf den Draht o. dgl. niedergeschlagen werden. Bei Herstellung einer Uberzugsverbindung muß natürlich, wie an sich

bekannt, die zu zersetzende chemische Verbindung oder das etwa noch angewendete Spülgas einen entsprechenden Zusatz (^^oluen; wasserstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel usw.) aufweisen.

« Als Gefäßmaterial für das Reaktionsgefaß kann da dieses sich während des Herstellungsvorganges nur geringfügig erwärmt, gewöhnliches Glas, Metall oder em anderes beliebiges Material verwendet werden. JiS

»o genügt in den meisten Fällen ein einfacher Glaszylinder, der mit Zu- und Abfluß für das indifferente oder reduzierende Spülgas sowie mit Durchtrittstellen für den zu überziehenden Draht, Faden o. dgl. und den-erforder-

liehen Kontakten ausgerüstet ist.

Auf der Zeichnung sind mehrere zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtungen in den Abb. ι bis 4 schematisch dar-

Bei der in Abb. 1 dargestellten Vorrichtung findet als Reaktionsgefaß ein waagerecht liegender Glaszylinder 1 Anwendung, der am einen Ende durch einen Pfropfen 2 mit Durchführungsröhrchen 3 für den zu uber-

ziehenden Draht 4, Faden o. dgl. verschlossen ist Am anderen Ende des Glaszylinders 1 ist ein Ansatzrohr 5 zum Durchtritt des fertig behandelten Drahtes 4 vorgesehen. Der Draht wird fortlaufend von einer Rolle 6 abge-

wickelt und auf eine Rolle 7 aufgewickelt. Innerhalb des Reaktionsgefäßes bzw. Glaszylinders ι wird der Draht 4 durch zwei Kontaktpaare 8, 9 und auch durch die Bohrung 10 eines zwischen den beiden Kontaktpaaren an-

geordneten Preßkörpers 11 hindurchgefuhrt, der aus der zu zersetzenden chemischen Verbindung besteht. Der Preßkörper 11 wird im Innern des Glaszylinders 1 axial in Stellung -ehalten, etwa, wie dargestellt, durch Pfropfen

12 aus durch die entstehenden Dämpfe nicht angreifbarem Material, wie etwa Asbest oder Glaswolle. Es kann aber auch der PreßkÖrperii durch Vorsprünge des Glaszylinders oder durch metallische Spreizringe oder in sonst geeigneter Weise in seiner axialen Stellung gehalten werden. Durch Vermittlung der Rohrstutzen 13, 14 wird im Innern des Glaszylinders I ein ständiger Durchfluß von indifferentem oder reduzierendem bpulgas aufrechterhalten. Die Kontaktpaare 8, 9 sind durch Leitungen 15, 16 unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 17 an die Klemmen 18 19 einer Stromquelle angeschlossen. Bei Stromeinschaltung wird der jeweils zwischen den Kontaktpaaren 8, 9 liegende Teil des Drahtes 4 stark erhitzt bzw. in Glut versetzt. Hierdurch werden die dem erhitzten Draht benachbarten Oberflächenteile der Preßkorperbohrung 10 in Dampfform übergeführt. Der die Bohrung anfüllende Dampf, der bereits kurz nach Einschaltung des Stromes eine sehr hohe Konzentration erreicht, wird an der Oberfläche des erhitzten Drahtes 4 zersetzt, wobei sich der Überzugsstoff auf letzterem in an sich bekannter Weise niederschlagt. Die starke Dampfkonzentration im Innern der Preßkörperbohrung hat zur Folge, daß der durchgeführte Draht sehr schnell und stark aufwächst. Die Schnelligkeit der überzugsbildung bzw. Abscheidung ist so groß, daß der Draht 4 bereits kurz nach Eintritt in die Preßkörperbohrung infolge Querschnittsvergrößerung auf eine für eine nennenswerte Dampfbildung nicht mehr ausreichende tiefe Temperatur gelangt. In vielen Fallen verlaßt ein im hochglühenden Zustand in die Preßkörperbohrung eintretender Draht den I reßkörper am Austrittsende mit einer unter Rotglut liegenden Temperatur. Demgemäß findet nur im Anfangsteil der Preßkörperbohrung eine Dampfbildung statt, was naturgemäß einen sehr geringen Verbrauch an der zu zersetzenden chemischen Verbindung zur Folge hat. Ist im Laufe der Zeit der Anfangsted der Preßkörperbohrung durch Verdampfung zu stark erweitert, dann rückt die Aufwachszone von selbst in Richtung auf das Austrittsende der Preßkörperbohrung vor so daß ständig eine Abscheidung von gleichbleibender Stärke eintritt.

Die Vorrichtung kann statt liegend naturgemäß auch stehend angeordnet werden in welchem Falle der zu überziehende Draht 4 zweckmäßig eine Aufwärtsbewegung ausführt Wenn nur verhältnismäßig kurze xi₅ Drahtstücke mit einem Überzug zu versehen sind, so kann gegebenenfalls von der Bewegung des durch die Preßkörperbohrung hmdurchgeführten Drahtes abgesehen werden, so daß dieser also während des Abscheidungs-Vorganges in Ruhe verbleibt.

Bei der Vorrichtung nach Abb. 2 sind

innerhalb des als Reaktionsgefäß benutzten Glaszylinders ι vier Kontaktpaare 20, 21, 22, 23 und drei durchbohrte Preßkörper 24, 25, 26 axial derart angeordnet, daß jeder Preßkörper zwischen zwei Kontaktpaaren liegt. Sämtliche Kontaktpaare sind an zwei gemeinsame Stromzuleitungen 27, 28 hintereinanderliegend angeschlossen. Parallel zu den zwischen den Kontaktpaaren liegenden Drahtteilen des zu überziehenden Drahtes sind Widerstände 29, 30, 31 geschaltet. Da die innerhalb der Preßkörper 24, 25, 26 befindlichen Drahtteile einen stufenweise ansteigenden Drahtquerschnitt besitzen, so sind demgemäß die Widerstände 29, 30, 31 ebenfalls verschieden groß bemessen, und zwar derart, daß der Draht an den Eintrittsstellen jedes Preßkörpers 24, 25, 26 auf die gleich hohe Reaktionstemperatur kommt. Demgemäß findet auch in jedem Preßkörper eine Dampfbildung sowie auch eine Abscheidung statt.

Ist die zu zersetzende chemische Verbindung schwer in die Gestalt eines handlichen Preßkörpers zu bringen oder aber nicht genügend luftbeständig, so kann man, wie in Abb. 3 dargestellt, die pulverförmige chemische Verbindung in einen Behälter 32 aus Metall oder anderem hitzebeständigen Material einschließen, der seinerseits ähnlich wie die in den Abb. 1 und 2 dargestellten Preßkörper, im Glaszylinder 1 axial gehaltert wird. Der Metallbehälter 32 besitzt sowohl im Boden teil 33 als auch im abnehmbaren Deckel 34 -je ein axial gebohrtes Loch, durch die vor Einbringen der pulverförmigen che-_ mischen Verbindung ein Stab 35, wie punktiert angedeutet, hindurchgeschoben wird. Bei abgenommenem Deckel 34 wird das Pulver 36 zwischen der Behälterwand und dem eingeschobenen Stabe 35 eingepreßt, worauf der Stab 35 herausgezogen und nach Aufsetzen des Deckels der zu überziehende Draht 4 durch die in der festgepreßten Pulvermasse 36 entstandene Bohrung hindurchgezogen wird.

Der Draht kann sowohl waagerecht oder auch, wie dargestellt, senkrecht durch die Bohrung hindurchtreten.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß der zu überziehende Draht durch eine in fester Form vorliegende chemische Verbindung hindurchgeführt wird. Es genügt unter Umständen auch, wenn, wie in Abb. 4 dargestellt, der zu überziehende Draht 4 in dichtem Abstand von der Oberfläche 37 einer den Bodenteil eines Behälters 38 ausfüllenden flüssigen oder pulverförmigen chemischen Verbindung hinweggeführt wird. Der Behälter 38 kann in beliebiger Weise im Reaktionsgefäß 1 gehaltert werden. Auch in diesem Falle dient der den zugeführten elektrischen Strom erhitzende Draht 4 zur Dampfbildung und auch Abscheidung des Überzugsstoffes.

Wie an sich bekannt, kann die Abscheidung auch ohne Spülgas, bei stark vermindertem Druck vorgenommen werden. In letzterem Falle wird zweckmäßig von in der Wandung des Reaktionsgefäßes eingesetzten, einen sicheren Luftabschluß gewährenden Quecksilberkontakten zum Ein- und Austritt des zu überziehenden Drahtes Gebrauch gemacht.

Claims

Patentansprüche:

ι. Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf elektrisch leitenden Drähten, Stäben, Bändern o. dgl. durch Abscheiden des Überzugsstoffes aus einer dampfförmigen chemischen Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß die zu zersetzende chemische Verbindung in fester oder flüssiger Form derart in Nähe des durch den elektrischen Strom erhitzten Drahtes, Fadens, Bandes o. dgl. angeordnet wird, daß die Wärme des letzteren sowohl zur Verdampfung der chemischen Verbindung als auch zu ihrer Zersetzung und zum Niederschlagen des Überzuges dient.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Überzug zu versehende erhitzte Draht, Faden o. dgl.

in der Bohrung eines aus der zu zersetzenden chemischen Verbindung hergestellten Preßkörpers angeordnet oder durch sie fortlaufend hindurchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht, Faden o. dgl. innerhalb des Reaktionsgefäßes durch mehrere hintereinandergeschaltete Kontaktpaare und auch mehrere zwischen diesen Kontaktpaaren liegenden, mit Durchf ührungsbohrungen versehenen Preßkörpern der chemischen Verbindung hindurchgeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen