DE763719C

DE763719C - Verfahren zum Metallisieren von metallischen Gegenstaenden mittels Kathodenzerstaeubung

Info

Publication number: DE763719C
Application number: DEB180932D
Authority: DE
Inventors: Bernhard Berghaus; Wilhelm Burkhardt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1937-11-30
Filing date: 1937-11-30
Publication date: 1954-10-18
Also published as: FR846105A

Description

j ■Vs-se« O Γ Patent

Man hat bereits metallische Gegenstände mittels Kathodenzerstäubung metallisiert. Die auf diese Weise erhaltenen Metall-oder Metalilegierungsschichten zeigen zwar ein gutes Aussehen, erweisen sich aber vielfach als nicht genügend widerstandsfähig und haftfest bei technischer Beanspruchung. Es ist bereits ein Verfahren zum Schütze von Stahl gegen Oxydation bekanntgeworden, wobei eine aufgetragene Aluminiumschicht mit einer Kupferschicht überzogen und durch Wärmebehandlung auf dem Grundkörper befestigt wird. Nach einem anderen Oxydationsschutzverfahren wird der metallische Gegenstand in Gegenwart eines Metalldampfes, z. B. Zink, bei Unterdruck erhitzt. Schließlich hat man auch die Aufschweißung aufgespritzten Schmelzgutes auf eiserne Gegenstände durch einen Lichtbogen, der zwischen Werkstück und Spritzgut gezogen wird, versucht. Alle diese Verfahren befriedigen nicht, da vielerlei Verunreinigungen die Diffusion und damit die Haftfestigkeit und Schutzfähigkeit der aufgebrachten Deckschicht beeinträchtigen. Das Verfahren nach der Erfindung vermeidet alle diese Nachteile.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Metallisieren von metallischen Gegenständen mittels Kathodenzerstäubung, welches sich dadurch auszeichnet, daß die durch Kathodenzerstäubung aufgebrachte .Metall- oder Metalllegierungsschicht bei erhöhter Temperatur ganz oder teilweise während oder nach der Aufstäubung in der Kathodenzerstäubungskammer in das Grundmaterial eindiffundiert Lo wird, wobei die Aufheizung des zu metallisierenden Metallgegenstandes durch Glimmstromheizung im Vakuum der Kathodenzerstäubungskammer vorgenommen wird. Vorteilhaft wird auf die eindiffundierte L5 Schicht eine weitere Metallschicht bei einer Temperatur aufgestäubt, die unterhalb der Diffusionstemperatur liegt.

Die durch das Verfahren erzielten Metallschichten sind außerordentlich haftfest und widerstandsfähig und der technischen Beanspruchung gewachsen. Im Gegensatz zu elektrolytisch aufgebrachten Schichten, die bei der thermischen Behandlung nur stellenweise diffundieren und infolge des nicht einwandfreien metallischen Kontaktes, bedingt durch Einschlüsse des Elektrolyts, meistens Blasen bilden, zeigen die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Oberflächen ein glattes Aussehen und gleiche Diffusionstiefe. jo Das Verfahren eignet sich zum Überziehen und Eindiffundieren von Metallen oder Legierungen in metallische Gegenstände beliebiger Art zum Zwecke der Erhöhung der Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit, aber auch zum Zwecke der Verschönerung.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ausübung des beschriebenen Verfahrens, welche sich durch eine evakuierfo bare Kathodenzerstäubungskammer auszeichnet, die von einer Gleichstrom- oder Wechselstromquelle gespeist wird, und durch eine Anordnung zum Aufheizen des Gegenstandes mittels Glimmentladung unter Verwendung von Schaltmitteln, um den Gegenstand vor und während der Metallisierung in die Gasentladungsstrecke zu schalten, sowie durch eine Gleich- bzw. Wechselstromquelle mit regelbarem Widerstand zum Einstellen des Glimmstromheizstromes für den Gegenstand und parallel geschalteten Sperrventilen.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel schematisch näher erläutert, und zwar zeigt sie einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Metallisieren von metallischen Gegenständen mittels Kathodenzerstäubung mit einer Einrichtung zur Glimmstromheizung des Gegenstandes und mit einer Einrichtung zum X achtempern sowie den dazugehörigen Schaltmitteln.

In der Zeichnung, die einen Schnitt durch eine Anlage zum Überziehen von metallischen Gegenständen mit Metallen oder Legierungen mittels Kathodenzerstäubung mit einer Gleich-Stromquelle 12 oder einer Wechselstrom« ;uelie 22 als Zerstätibungsspannungsquelle darstellt, ist ι die Kathodenzerstäubungskammer mit der zu zerstäubenden Kathode 2 und dem zu bestäubenden metallischen Gegenstand 3. Die Kathodenzerstäubungskammer besteht aus einem Unterteil 4 und einem abnehmbaren Oberteil 5. In dem Unterteil 4 ist der Kathodenhalter 6 isoliert angeordnet und von einer Abschirmung 7 in geringem Abstand umgeben. In dem Oberteil 5 ist der metallene 'Gegenstandshalter 8 isoliert angeordnet und von einer Abschirmung 9 in geringem Abstande umgeben, die über einen Schalter 10 und einen Schutzwiderstand 11 und einen Schalter 27 mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle 12 oder auch einer Quelle für gleichgerichteten Wechselstrom in Verbindung steht. Der negative Pol der Gleichspannungsquelle kann einerseits über Schalter 2S und 13 mit dem Kathodenhalter 6 und andererseits über den Schalter 29 und 14 und einen Regulierwiderstand 15 mit dem Gegenstandshalter 8 in gewünschter Reihenfolge in Verbindung gebracht werden. Durch den Regulierwiderstand 15 kann der Glimmstromheizstrom einreguliert und der Gegenstand erfindungsgemäß auf jede gewünschte Temperatur, die das Schmelzen und gegebenenfalls Anlegieren des aufgestäubten Materials bewirkt, eingestellt werden. Die Abschirmung 9 des Gegenstandshalters kann ferner über die Leitung 16 und Schalter 17 mit der Kammerwandung oder über die Leitung 18 und den Schalter 19 mit der Abschirmung 7 des Kathodenhalters im Bedarfsfalle in Verbindung gebracht werden. Der Schalter 30 ist bei der Anwendung von Gleichstrom geöffnet.

Bei der Anwendung einer Wechselstromquelle, z. B. eines Transformators, als Zerstäubungsspannungsquelle werden die Schalter 27, 28, 29 geöffnet und die Schalter 14 und 30 geschlossen. Die Abschirmung 9 steht in diesem Falle über den Schalter 10 und ein Absperrventil 20 für den negativen Wechsel über einen Umschalter 21 mit dem einen Pol eines Hochspannungswechselstromtransformators 22 in Verbindung. Der Transformator kann mit seinem anderen Pol über einen Umschalter 23 und einen Regulierwiderstand 15 und ein diesem parallel geschaltetes Sperrventil 25 für den negativen Wechsel mit dem Gegenstandshalter 8 und damit dem Gegenstand 3 oder andererseits mit einer Leitung in Verbindung gebracht werden, die zur Abschirmung 9 des Gegenstandshalters über das Sperrventil 20 für den negativen Wechsel

führt. Durch den Umschalter 21 kann der eine Pol des Transformators ferner mit dem Kathodenhalter 6 und damit mit der zu zerstäubenden Kathode2 in Verbindung gebracht werden. Die einzelnen Schalter können in jeder gewünschten Reihenfolge betätigt werden. 31 ist eine Leitung, die zu einer Vakuumpumpe führt, und 32 ist eine Zuleitung für ein reduzierendes Gas, wie Wasserstoff, oder ein

ίο reduzierendes Gasgemisch, z. B. ein Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch, dessen Zustrom durch das Regelventil 33 eingestellt wird.

Claims

Patentansprüche:

.5 i. Verfahren zum Metallisieren von

metallischen Gegenständen mittels Kathodenzerstäubung, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Kathodenzerstäubung aufgebrachte Metall- oder Metallegierungs-

jo schicht bei erhöhter Temperatur ganz oder teilweise während oder nach der Aufstäubung in der Kathodenzerstäubungskammer in das Grundmaterial eindiffundiert wird, wobei die Aufheizung des zu metallisierenderiMetallgegenstandes durch (ilimmstromhi'izung im Vakuum der Kathodenzcrstäubungskammer vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die eindiffundierte Schicht eine weitere Metallschicht bei einer Temperatur, die unterhalb der Diftusionstemperatur liegt, aufgestäubt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2. gekennzeichnet durch eine evakuierbare Kathodenzerstäubungskammer, die von einer Gleichstrom- oder Wechselstromquelle gespeist wird, und durch eine Anordnung zum Aufheizen des Gegenstandes mittels Glimmentladung unter Verwendung von Schaltmitteln, um den Gegenstand vor und während der Metallisierung in die Gasentladungsstrecke zu schalten, sowie durch eine Gleichbzw. Wechselstromquelle mit regelbarem Widerstand zum Einstellen des Glimmstromheizstromes für den Gegenstand und parallel geschalteten Sperrventilen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen