DE736130C - Vorrichtung zum Metallisieren von Gegenstaenden mittels der Kathodenzerstaeubung - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Metallisieren von Gegenständen mittels der Kathodenzerstäubung Bei der Metallisierung -von Gegenständen mittels hathodenzerstäuhung machen sich die in die Iathodenzerstäubungskammer durch Undichtigkeiten in der Apparatur eindringenden Luftmengen sowie die Gasabgabe der bei erhöhter Temperatur zu bestätcbenden Körper vielfach: in unerwünschter Weise störend bemerkbar, wodurch die zu metallisierenden Gegenstände z. B. an der Oberfläche oxydiert werden, was außer einer sehr schlechten Haftfestigkeit der aufgebrachten Schicht dieselbe selbst in Frage stellt, wenn. es sich um di-c Aufbringung von unedlen Metallen handelt.
• Die Erfindung 4)etrifft eine Vorrichtung zum Metallisieren von . Gegenständen durch Kathodenzerstäubung, welche sich dadurch auszeichnet, daß zur Beseitigung der Verunreiiügun;gen des Füllgases neben der zur Mctallisierung dienenden Kathode innerhalb der gleichen Katliodenzcrstäubungskammer eine zweite Kathode eines solclicn Werkstoffes geschaltet ist, der die Verunreinigungen des Füll-@ases, wie Sauerstoff, Stickstoff usw., bindet. Zur Beseitigung der Verunreinigungen des Füllgases dient in bekannter Weise eine Kathode aus Magnesium oder \lagnesiumlegierung. Diese wird gemäß der Erfindung in die Entladungsstrecke geschaltet. Die Reinigungskathode kann durch einen ei-enen Stromkreis, dessen Eutladlm-sintens'itat verändert «erden kann, betrieben werden. .Die Reinigungskathode kann aber auch von Teilen der Gefäßwand- der Kathodenzcrstäubungskammer gebildet «-erden. Besonders wirksam ist es, wenn sehr große Flächen als Reinigungskatliode betrieben «erden. so z. B. dir gesamte Innenfläche der llatllodetizerstllllbun-skammer. \I1n kann hierfür die Kathodenzcrstäubungskammer aus \1a-iiesituti oder dessen Legierun-en herstellen und sie mittel; eines ei-enen Stromkreises als IZeitiigui>>skathode einer Entladung aussetzen. \IaI nc- #_ium sowie dessen I-e;icrttliccn binden Satucrstoll, Stichstoff sowie Kohlcnwasserstoffe und :;Mist hre \"erunreini-ungen, die durch Undichti7lreiten der Apparatur dauernd nach-Strömen, sich in dem verwendeten Füllgas nelinden können oder w<ilirend der Erliitzuü der zu bestäubenden Kürpcr von denselben ab#c-ebcn werden. Durch die Bindung der @-ei-tinrcini@@un,cn auf der Rein-igungskathode wird dieselbe an der Zerstäubung behindert und nimmt somit an der BestäL:,bung des zu iibei-ziehenden Gegenstandes nicht teil. Bei Verwendung einer einzelnen I~athode ist es vorteilhaft, dieselbe unmittelbar in die -Nähe des Gaseinlasses bzw. der Dichtungsstellen der Vorrichtung zu legen. Besonders wirksam gL1117S-hat sich die # Vcrbindun,r der RCinig kathode mit dein Gaszulaß erwiesen. Der Zutritt des Gases durch die Reinigungskathode inußte, um Entladungen in der Zuführurngsleitung zu verhindern, mit einem Gitter oder -Filter sehr feinmaschiger Gewebe überdeckt werden. Das Gas tritt dabei unmittelbar in die Entladun- ein, wobei die Verunreinig rn#en an der lIagnesiumkathode festgehalten werden. Durch diese Anordnungen zur laufenden Entziehung der Verunreinigungen während der Aufstäubun- bei VCrwendtill- von z. B. Edel--asen lassen sich sehr reine, festhaftende und dicht im Gefi.i-e aufgestäubte Überzüge erzielen. Besonders vorteilhaft ist es bekanntlich, die Reinigung beine Überziehen von metallischen Gegenständen durchzuführen, die durch die Entladung z. B. auf Zoo bis iooo' C erwärmt werden und somit selbst, besonders wenn es sich um Leichtmetalle- handelt, mir den Ln reinigkeiten des Füllgases an ihrer Außenzone chemische Verbindungen eingehen. die das Haften des gleichzeitig aufgebrachten zerstäubten '.Metalls unterbinden. Das Einbringen der Reiniguii-selektrode hat außerdem den Vorteil, daß infolge der unvermeidbaren t ndichti-keiten einer- technischen Vorrichtung die zuströmenden unerwünschten Gase, wie Sauerstoii und Stickstoff, fortlaufend gebunden werden, so daß mit einmaliger Gasfüllung auch über lange Zeiten ohne Druckänderung also in stationärem Zustand, be-Stütibt wcrdcn konnte. Bei einer Rcinigun gsclektrode finit eilgenein Stromkreis läßt sich die Aufzchr@@cschwincügkcit so rcgehl, daß die durch L#ndichtigkeitcn cinströmendc Luft l.ltift,-lltl gebunden wird. Auch bei der Erllilzult clcr l;cgenstinde cltireL- die Gasentladuo@ l::11111 di_# lla.,allcibe durch I",cgclullu fier i.cistun alt tlcr R#einigungsclektrodc I,lulcnd dun, Füllgas ctltzo"cll wciclcti. Wird die @t@@ilü@un,@a#icl@tr@>dc mit c@crlcrst:iu@u@s-Ilc@ttluic @t#tncilt,attt betricbcn, so bildet nl;tn slic @j;lcrtl:it.hc <lcrsclbcn so "#r<ilj aus, c-:113 !lci tlcr crfortlcrlil-itt:lt 'l_cr@tiiulluogslciaull :in der riitl:tduil,-sstreclcc außer der laufenden hitidulig der Unreinigkeiten auch noch Edelgas gebunden wird. In einer technischen hathodenzcrstäubungsvorrichtung für Motorkolben ist es z. B. ohne: weiteres möglich ge- wesen, außer den Verwlrclnlgungen zusätzlich laufend -cringc Mcn;cn Edelas zu binden. Die Vorrichtung hatte eitlen Inhalt von etwa 61 bei Atmosphärendruck; während einer Betriebszeit von 4. Stunden und einem Vakuum von o,1 mm Leg wurde i cin% bei 76o mm H-Argon über ein Diffusionsventil laufend nachgesetzt. Man spart nach diesem Verfahren außer der Energie für den Betrieb der Pumpen bei D2urchlauf oder Umlauf über eine spezielle Reinigtingsanlagc an den tcurcn Edelgasen selbst, da man mit -eringen -Mengen über viele Stunden den Betrieb bei konstantem Druck durchführen kann.
• In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Ausführun-sbcispielen näher erläutert, und zwar zeigt die Ab b. 1 einen .Schnitt durch eine Kammer zum Metallisiereil von Gegenständen mittels hathodenzerstäubung, welche mit einer besondercn Reinigungsvorrichtung für das in der Zcrstiiubtill-sk-.unmer befindliche Füllgas oder Restgas versehen ist, und die A11. e einen Schnitt durch eine Kathodcnzerstäubungskammcr, bei der die Gefäßwandung die Kathödc bildet und ein Teil der Gefäßhand als Gasreini-erelelktrode aus-"ebiIdet ist.
• Die hatlrodcnzcrstätibtingslcammer besteht gemäß Abb. i aus einem Unterteil i und einem abnehmbaren Oberteil:!. die mittels der Dlchtungel1 j lind 4 vakuuilidicht verbunden sind. In dem Oberteil ist die zu zerstäubende Kathode 5, z. B. aus Kupfer oder Silber, vorgesehen, die auf einer hohlen, kühlbaren Stromdurchführung 6 angeordnet ist. Die Leitung ; dient zum Zuführen eines Kühlmittels und der Stutzen S zum Ableiten. Die kühlbare Stromdurchführung ist unter Zwischellscllaltllng eines engen Abschirmspaltcs 9 mittels einer Abschirmung io abgeschirmt. Der Abschirmspalt ist dabei so eng, daß in ihm keine Glimmentladung entsteht. Die Teilv 11, 13 und 13 stellcil Isolierkörper Lind der Teil 14 einen Dichtungsring dar, während der Schraubring 15. zuni Anpressen dient.
• In der Bodenplatte ist ein Kühlkanal 16 vor ;eschen, w-ihrcnd der Stutzen i; zuni Zuleiten eines Füllgases in geregelter lIen-c dient. An den Stutzen 1d ist eine nicht dar-"cstelltc \'FtktiLitllptlmpe angeschlossen, mittels der z. B. ein Vakuum ni-1schen etwa 3o bis 0.001 111111. Vorzugsweise 5 bis o. i inin I-I- er- zeugt \\-erden kann. Die Stutzen 1; und 13 sind finit Srlititrsieben 19 Ltllcl =o zum Zurücklialtcn der in der liathodcnzerst:iubun@skamnlc:r stat1iadenderi elektrischen Entladung versehen. Der zu metallisierende Gegenstand 2 1 ruht auf einer metallischen Platte 22, die von der Stromdurchführung 2 3 gctragcti wird. Der 'heil =4 stellt crfinclun"ägem;iß eine als Kathode geschaltete I-',ciiii",tingselclctrodc z. B. aus lIacrrtesiutii oder einer Magncsiu@m-Ipaierinig@ dar, die durch die engen Abschirmsl)alte ?; und 26 isoliert ist. Die Teile. ?;, 28, 29 stellen Isolier- und Dichtungsringe dar; von denen der äußere Ring 29 durch nicht dargestellte Schrauben angepreßt wird. Die Teile 3o und 31 stellen Gleich- oder Wechselstroinsl)allnunäsCltteIlen zur Zerstäubung und zur Reinigung dar, während die Teile 32 und 33 re-eII)are Widerstände und die Tcile34, 35, 36, 37 utd 37« Schalter darstellen, die nach Bedarf eingelegt werden. Es kann der Gegenstand neutral und das Gefäß als Anode geschaltet werden. Es können der Gegenstand und das Gefäß auch gleichzeitig Anode sein. Die Gefäßwand kann aber auch als Rcitiiaungskathode ,geschaltet werden. Die Anordnung wirkt in der Weise, daß durch die Reinigungskathode 24. z. B. die Verunreinigunaeti, wie Sauerstoff, aus dem in der Kathodenzerstäubitngskammer befindlichen Füllgas herausgenoliimen werden.
• Die Kathodcnzerstäuhungskammer mit Reini"er gemäß Abb. 2 besteht aus einer kühlbaren Bodenplatte 38, die mit einem. Kühlkanal 39 versehen ist. dem durch den Stutzen 4o ein Kühlmittel zugeführt und durch den Stutzer1 4.1 abgeleitet werden kann. auf der Bodenplatte ist der Oberteil 4.2, der als die zu zerstäubende Kathode geschaltet ist und z. B. aus Aluminium besteht, mittels der Dichtun-43 aasdicht aufesetzt und mit einem Kühlmalitel44 versehen. Der Teil :L5 stellt ein Schauglas dar, welches durch den Kühlkanal a6. dem durch den Stutzen47 ein Kühlmittel zugeführt und durch den Stutzen .1S abgeleitet wird, gekühlt werden kann. Das Schaftglas sitzt in einem ringförrnigcii \Tctalltragkürpct 49, der durch einen engen Abschirmspalt 5o gegenüber der als Kathode geschalteten GG- j fäß uvandung abgeschirmt und isoliert ist. -In der Bodenplatte 38 ist der Reinigutigükörper 51 angeordnet, der, als Kathode geschaltet, einen Teil der Kammerwandung bildet und vorzugsweise aus 'Magnesium oder einer \Ia--iiesiltniIe"icrung. wie Elektron, besteht. Der zu nietailisierendc Gegenstand, z. l3. ein Kolben 52, der als :\ilodc- oder neutral güschaltet werden I.ann, ist auf einer hohlen Stromdurchführun- 53 mittels eines Aufsatzrohres 5.1 gcla-ert,@die @-lcichzeiti<- als Füll-aszuführung und -ableattulg dient.@ Durch den Stutzen 55 wird das I iillas ztiaelcitct und durch den Stutzen 56, an den sich die \'al;uunipuiilpe anschließt, abgeleitet.
• An den Stutzen 57 wird ein Druckanzeigegerät angeschlossen. Die Stromdurchführung ist ferner kühlbar ausgebildet, und zwar wird das hühltnittel durch den Stutzen 55 zugeführt und durch den Stutzen 59 abgeleitet. Die Teile 6o, 61, 62 stellen Isolier- und Dichtungsringe dar. während der Teil 63 ein Anpreßring ist, der durch nicht dargestellte Schrauben angepreßt wird. Der Teil 64 ist eine Gleich- oder Wechselspaimungsduelle und der Teil 65 ein Schalter und 66 ei ti regelbarer Widerstand.
• Zwischen dem Isolierkörper 6o und der Stromdurchführung ist ein enger Abschirmspalt 67 vorgesehen.

Claims (5)

1. PATC\TA1S1'ItÜCHL: 1. @rorrichtung zum 3lctallisieren von Gegenständen mittelsKathodcnzcrstäubung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Besciti= gung der Verimreinigttn"cn des Füllgas; s innerhalb der I-Zathodenzcrstätil)ttngslksttnmcr neben der zur Metallisierung dienenden Kathode eine zweite Kathode eines solchen Werkstoffes geschaltet i_t, der die Verunreinigungen des Füll-ases. wie Sauerstoff, Stickstoli usw., bindet. =.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung der Verunreinigungen des Füllgases eine Kathode aus Magnesium oder einer 'Iagnesiumlegicrung mit in die Entladungsstrecke geschaltet ist.
3. 3. Vorrichtung,- nach Anspruch t und 2, gekennzeichnet durch einen ci"eilcn Stromkreis für die Rcini-un_gskathode. ,i.
4. Vorrichtun- nach Anspruch i bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Gefäßwand der Kathodenzerstäubungskammer die Reinigungskathode bilden.
5. 5. Vorrichtung nach :Anspruch t bis dadurch "ekenazciclinet, daß die gesamte Gefäßwand der Katüodenzerstäubunrskammer die Reirii-migsskathode bildet.