DE656875C

DE656875C - Verfahren zur Herstellung festhaftender Metallschichten mittels Kathodenzerstaeubung

Info

Publication number: DE656875C
Application number: DED69393D
Authority: DE
Original assignee: DISPERSION CATHODIQUE S A
Current assignee: DISPERSION CATHODIQUE S A
Priority date: 1934-10-16
Filing date: 1934-12-20
Publication date: 1938-02-16
Also published as: US2047351A; FR793015A

Description

Die mittels Kathiodenzerstäübtraig auf nichtmetallischen Werkstücken, wie Glas, Porzel-. lan, Emaille, hergestellten Metallschichten haben im allgemeinen den Nachteil, daß sie an dem Trägerkörper nicht festhaften und außerdem nur sehr geringe elektrische Belastungen vertragen, wenn sie in einem elektrischen Stromkreis als Widerstand, Heizkörper u. dgl. liegen.

Ziel der Erfindung ist, gut haftende und in mechanischer, elektrischer sowie gegebenen-, falls auch chemischer Hinsicht widerstandsfähige Schichten auf dem Wege der Kathodenzerstäubung herzustellen.

Erfindungsgemäß erreicht man dies dadurch, daß auf den Trägerkörper zuerst eine dünne Schicht eines Metalls der Eisengruppe oder von Chrom, Molybdän oder Wolfram durch Kathodenzerstäubung aufgebracht und dann

?.o Schichten eines oder mehrerer .Metalle kathodisch aufgestäubt werden, die selbst nicht genügend haftend und widerstandsfähig sein würden. Die Hartmetallschicht dient also gewissermaßen als Unterlage für das Aletall, von dem man eine gut haftende Schicht zu erhalten wünscht.

Es ist zwar an sich bekannt, daß durch Kathodenzerstäubung erzeugte Schichten aus Platin, Kupfer oder Xickel auf Spiegelglas gut haften. Bekannt ist weiter, zur Herstellung metallischer Überzüge auf anderem W'ege Zwischenschichten zwischen dem zu überziehenden Gegenstand und dem aufzubringenden Metall zu benutzen. Es ist auch nicht neu, durch gleichzeitige Zerstäubung zweier oder mehrerer aus verschiedenen Me tallen bestehender Elektroden legierungsartige Metallschichten zu erzeugen. Aus diesem bekannten Stand der Technik war aber nicht die der Erfindung zugrunde liegende Lehre herleitbar, zunächst auf dem Grundkörper eine dünne Zwischenschicht eines Metalls der Eisengruppe oder von Chrom, Molybdän oder Wolfram durch Kathodenzerstäubung aufzubringen und auf dieser dann ein andersartiges Metall ebenfalls durch Kathodenzerstäubung niederzuschlagen.

Versuche haben ergeben, daß nach dein Verfahren der Erfindung hergestellte Schickten ausgezeichnet haften und mechanischen und elektrischen Belastungen gegenüber große Widerstandsfähigkeit aufweisen.

Wählt man als oberste ι letzte") Metallschicht ein kathodisch zerstäubtes Edelmetall, so hat man, wenn mau nach dem Verfahren der Erfindung arbeitet, den Vorteil, daß die aus der Zwischenschicht und der Edelmetailschicht gebildete Schicht gegen chemische Einflüsse besonders widerstandsfähig wird.

Die Widerstandsfähigkeit der zerstäubten Metallschicht läßt sich im Sinne der Erfindung noch weiter steigern, wenn die Zerstäu-

bung auf einem durch unmittelbare oder mittelbare Beheizung vor der Zerstäubung auf eine erhöhte Temperatur von mindestens iöo° C gebrachten und während ■ der Zerstäubung mindestens auf dieser Temperatur gehaltenen Trägerkörper erfolgt. An sich ist es bekannt, daß bei der Kathodenzerstäubung eine Erwärmung des zu bestäubenden Gegenstandes auf mindestens ioo° C von selbst

ίο eintritt; im Unterschied hierzu sieht nun die Erfindung eine Erwärmung vor Beginn der Zerstäubung vor.

Schließlich ist es noch empfehlenswert, die Zerstäubung bei hohen Spannungen, zweckmäßig über 1700 Volt, durchzuführen, was an sich bei Kathodenzerstäubung bekannt ist. Es hat sich gezeigt, daß sich die Metallschichten dann nicht wie zwei übereinandergelagerte Metallschichten, sondern ähnlich wie eine Legierung zweier Metalle verhalten. Eine z. B. aus Nickel-und Platin kombinierte Schicht wird alle Vorteile der Xickelschicht besitzen und sich gleichzeitig wesentlich passiver gegenüber einer Oxydation verhalten.

Das gleiche trifft auch auf Molybdän-Platin- und Kobalt-Platin-Schichten zu. Ausgezeichnete Ergebnisse ließen sich auch mit Chrom-Platin- und Chrom-Iridium-Schichten erzielen.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung lassen sich Heizplatten herstellen, die Oberflächentemperaturen von 350 bis 450° C vertragen, ohne daß es notwendig wäre, die Oberfläche der Metallschicht irgendwie zu schützen. Es ist daher bei Benutzung des Verfahrens der Erfindung, möglich, die bisher in vielen Fällen als Heizwiderstände benutzten Drähte durch Heizplatten zu ersetzen. Während eine Platinschicht bereits bei einer direkten und plötzlichen elektrischen Belastung von ι Watt pro cm² Oberfläche durchbrennt, kann eine aus Hartmetall und ['latin kombinierte und nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Schicht Belastungen von 10 Watt pro cm² und mehr vertragen.

Bisher war es nicht möglich, gut haftende Spiegelschichten, · z. ß. aus Silber, mittels Kathodenzerstäubung herzustellen. Im Sinne der Erfindung kann man nun z. B. zuerst eine Schicht \^:ickel oder Molybdän auf einen geeigneten Träger aufstäuben und auf diese die Silberschicht aufbringen. Alan erhält so einen Oberflächenspiegel mit sehr fest haftender Silberschicht.

Ais Trägermaterial für die Heizschichten verwendet man vorteilhaft ein Material mit einer möglichst geschlossenen, porenlosen Oberfläche, das auch starke Temperaturerhöhungen vertragen kann, ohne zu brechen oder rissig zu werden. Als besonders geeignetes Material kommen emaillierte Metallplätten, geschmolzener Quarz, ferner bestimmte Sorten von glasierten Porzellanen und ähnlichen keramischen Massen sowie mit einer Aluminiumoxydschicht überzogenes Aluminium in Frage. In bestimmten Fällen, in denen die Temperatur nicht zu hoch zu sein braucht, kann auch Glas verwendet werden.

Die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung kommt für alle die Fälle in Frage, in denen durch kathodische Zerstäubung eine Schicht mit besonders großer mechanischer, elektrischer und gegebenenfalls auch chemischer Widerstandsfähigkeit gefordert wird.

Beispiel

Auf einen geeigneten Trägerkörper wird zuerst bei 2400 Volt eine Nickelschicht von 10 Millimikron Dicke und auf diese dann bei einer Spannung von 2400 Volt eine Platinschicht von 20 Millimikron Dicke aufgestäubt. Während dieser Vorgänge wird der Trägerkörper beheizt und auf einer Temperatur von 200 bis 300⁰ C gehalten.

Die so gewonnene Schicht löst sich nicht in Schwefelsäure, Salzsäure oder konzentrierter Salpetersäure und oxydiert selbst bei erhöhten Temperaturen nicht. Außerdem weist sie eine bessere elektrische Leitfähigkeit auf als eine Schicht gleicher Dicke aus einem Edelmetall allein.- Die kombinierte Schicht kann nur sehr schwer vom Träger abgelöst werden und brennt auch nur sehr schwer durch.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung festhaftender Metallschichten mittels Kathoden- ioo zerstäubung auf nichtmetallischen Werkstücken, wie Glas, Porzellan oder Emaille, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Werkstück zuerst eine dünne Zwischenschicht eines Metalls der Eisengruppe oder von Chrom, Molybdän oder Wolfram durch Kathodenzerstäubung aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubung auf einem durch unmittelbare oder mittelbare Beheizung vor der Zerstäubung auf eine erhöhte Temperatur von mindestens HiO⁰C gebrachten und während der Zerstäubung mindestens auf (lieser Temperatur gehaltenen Trägerkörper erfolgt.