DE765487C

DE765487C - Einrichtung zur Verdampfung von Stoffen

Info

Publication number: DE765487C
Application number: DES139998D
Authority: DE
Inventors: Norbert Muellbauer
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1940-02-02
Filing date: 1940-02-02
Publication date: 1953-11-02

Description

Einrichtung zur Verdampfung von Stoffen Zur Bildung dünner Schichten auf Trägerkörpern benutzt man häufig das sogenannte Aufdampfungsverfahren, das darin besteht, daß der die Schicht bildende Stoff erhitzt wird, bis er in genügendem Maß verdampft. Der entstehende Dampf kondensiert auf den in der Umgebung der Verdampfungsvorrichtung angeordneten Trägerkörpern und bildet einen sehr haftfesten Überzug. Besonders vorteilhaft ist diese Art der Schichtbildung zur Erzielung metallischer Überzüge auf elektrischen Isolierstoffen, insbesondere zur Bildung von Belegungen auf dielektrischen Stoffen. Je nach der Art des zu verdampfenden Stoffes ist eine mehr oder weniger hohe Temperatur erforderlich; um genügende Dampfmengen zu erhalten. Meist muß dabei der Schmelzpunkt des zu verdampfenden Stoffes überschritten werden, so daß ein Verdampfen aus der flüssigen Phase erfolgt.
Für die Aufnahme dieser Schmelze dienen nun Behälter, die aus einem Stoff bestehen, der allen Einwirkungen bei der Verdampfungstemperatur möglichst widerstehen soll. Man hat deswegen die Behälter aus sehr hochschmelzenden, Metallen; z. B. Wolfram od. dgl., gefertigt. Allein der Preis der Rohstoffe für diese Behälter schließt jedoch ihre Verwendung in vielen Fällen aus, abgesehen davon, daß sie insbesondere dann, wenn sie gleichzeitig vom Heizstrom des Verdampfungsgutes durchflossen werden, wegen vor allem bei den hohen Temperaturen eintretender Legierungen mit dem Behälterinhalt nur eine unbefriedigend kleine Lebensdauer zeigen.
Auf der Suche nach geeigneten Stoffen für die Behälter des Verdampfungsgutes könnte man nun daran denken, die Behälter aus Kohlenstoff herzustellen, um so mehr, als man für metallurgische Zwecke zur Herstellung von Metallschmelzen Kohletiegel verwendet. Der Kohlenstoff hat gleichzeitig noch den Vorteil, daß er den elektrischen Strom leitet und somit auch als Wärmegenerator benutzt werden kann, wenn man ihn von dem die Verdampfungstemperatur erzeugenden Heizstrom durchfließen läßt.
Leider steht nun dieser Absicht die Tatsache entgegen, daß Kohlenstoff in starkem Maße Gase zu binden vermag. die bei Erwärmung, insbesondere natürlich im Vakuum, abgegeben werden und somit die Ausbildung eines einschlußfrei festhaftenden Niederschlages vereiteln. Kohlenstoff ist daher zur Herstellung von 'Verdampferschiffchen für die thermische Aufdampfung nicht verwendbar.
Dieses Vorurteil ist nun jedoch insofern unzutreffend, als rnan sogenannte ruhende und laufende Bedampfung zu unterscheiden hat, bei welchen völlig verschiedene Bedingungen , auftreten. Für die ruhende Bedampfung trifft die oben geschilderte Ansicht der Unbrauchbarkeit des Kohlecerdamp.fers zu, jedoch nicht für die laufende Bedampfung, weil bei dieser langgestreckte Gebilde, wie Fäden, Bänder u. dgl., laufend über den 'Verdampfer geführt werden und daher zwar der Anfang der aufgedampften Schicht unbrauchbar ist, jedoch nach der Abgabe der im Kohleschiffchen gebundenen Gase die Ausbildung einer einwandfreien Schicht erfolgt.
Die Erfindung besteht darin, bei einer Einrichtung zur laufenden Bedampfung, z. B. zur 1Tetallbedampfung von Isolierstoftbändern, bei welcher das 'Terdampfungsgut in einem vom Heizstrom durchflossenen Behälter erhitzt wird, den Behälter aus reinem Kohlenstoff, z. B. Graphit. oder aber auch aus einem sonstigen Halbleiter mit negativem Temperaturkoeffizienten des Widerstandswertes auszubilden.
Es können nunmehr alle die Vorteile, die der Kohlecerdampfer an sich auf Grund seiner Stoffwahl hat, ausgenutzt werden.
Die Ausbildung des Behälters kann in bekannter Weise als Schiffchen oder Wanne erfolgen; es ist jedoch sehr zweckmäßig, abweichend von den bekannten Ausführungen mehrere voneinander getrennte Räume für die Aufnahme des Verdampfungsgutes vorzusehen, weil sich dadurch ganz wesentliche '"orteile ergeben. Zunächst wird ein Nebenschluß durch das Schmelzgut, falls es sich um Metalle oder andere leitende Stoffe handelt, weitgehend vermieden, wodurch in weiterer Folge die Heiztemperatur des Heizstabes infolge Verdampfens des Schmelzgutes durch artderung des Nebenschlusses keinen Schwankungen unterworfen ist. Die kleine 11eiig: des zu verdampfenden Stoffes innerhalb jedes Behälterraumes ist in wesentlich kürzerer Zeit auf Verdampfungstemperatur, wozu die allseitige Heizung, die bei direkter Beheizung auch durch die Trennwände zwischen den Kammern erbracht wird, wesentlich beiträgt. Weiterhin aber ist es möglich. die Kammern mit verschiedenartigem Verdarnpfungsgut anzufüllen, so daß sich in gewissem Umfang Legierungsschichten aufdampfen lassen. Schließlich aber ist es nicht mehr notwendig, auf genaue waagerechte Lage des Verdampfers zu achten, da die Schmelze nicht mehr auf der einen Seite des Behälters zusammenlaufen kann. Selbst bei sehr geneigter Anbringung eines mit mehreren Kammern ausgerüsteten Behälters ist das ''erdampfungsgut über die gesamte Länge des Verdampfers verteilt und läßt dann die Erzielung einwandfreier gleichmäßiger Schichten zu.
Ausführungsformen der Einrichtung zur Verdampfung von Stoffen gemäß der Erfindung sind in den Fig. i bis 3 der Zeichnung dargestellt.
Fig. i ist die Seitenansicht eines Behälters gemäß der Erfindung, der in Fig. z in der Draufsicht und in der Fig. 3 im Schnitt nach der Linie A ... B der Fig. i dargestellt ist.
Der Behälter besteht aus einem stabförmigen Körper a, an dessen verjüngten Enden b und c die Stromanschlüsse zur Heizung angebracht werden. Der Körper a ist mit mehreren voneinander getrennten Kammern d versehen, die zur Aufnahme des ''erdampfungsgutes dienen. Dadurch, daß der Körper a. aus einem Stoff besteht, der mit dem Verdampfungsgut bei Verdampfungstemperatur keine Legierung bildet, ist er auf lange Zeit hinaus beständig und betriebsbereit. Infolge der Unterteilung des Schmelzraumes in Einzelkammern ist eine schnellere Aufheizung des Gutes und unter Umständen auch die Einbringung verschiedenartiger Stoffe in die einzelnen Kammern möglich. Schließlich kann der Verdampfer auch unter erheblichen Neigungswinkeln, was häufig erwünscht sein kann, angebracht werden, ohne daß das Schmelzgut auf einer Seite des Behälters zusammenläuft und dann eine Bedampfung über die gesamte Länge des Verdampfers unmöglich macht.
In Fig. 4 und 5 ist gezeigt, wie der Behälter für das zu verdampfende Gut awch in anderer Weise ausgebildet werden kann, um eine großflächige Verdampfung zu ermöglichen.
In Fig. 4 ist der langgestreckte Verdampfungskörper e mäanderförmig ausgebildet und in Fig. 5 zu einem Kreisring geformt.
Die Stellen f, g, h, i, k, L, m sind für die Stromanschlüsse vorgesehen und gestatten, Teile des Verdampfers miteinander parallel zu schalten oder sie mit stärkerer Heizung zu versehen, falls in ihnen Stoffe mit kleinerem Dampfdruck untergebracht sind. Beispielsweise läßt sich unter Uriständen mit einem Verdampfer nach Fig., 4 auf ein kontinuierlich darüber wanderndes Papierband eine Schicht aufdampfen, .in der vier verschiedene Stoffe übereinandergelagert sind, wenn man in den einzelnen Querzügen des Verdampfers vier verschiedene Stoffe unterbringt.
Die dargestellten Verdampfer können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, auch jede andere beliebige und für den gerade gedachten Zweck geeignete Ausgestaltung erfahren. Als Stoff für den Behälter kommt nach dem Kennzeichen der Erfindung Kohle, z. B. in Form von Graphit, in Betracht. Doch sind auch sogenannte andere Halbleiter verwendbar, z. B. Metalloxyde, die einen negativen Temperaturlcoeffiz;ienten des Widerstandswertes besitzen. Diese Stoffe erfordern zwar, da sie einen zu großen Kaltwiderstand haben, eine Zusatzheizung, z. B. in Form einer stromdurchflossenen Drahtwendel. Dieser Zusatzheizkörper kann nach Erreichen einer bestimmten Temperatur, bei welcher der Halbleiterstoff sich allein aufheizt, abgeschaltet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur laufenden Bedampfung von Stoffen, z. B. zur Metallbedampfung von Isolierstoffbändern, bei welcher das Verdampfungsgut in einem vom Heiz.-strom durchflossenen Behälter erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus reinem Kohlenstoff, beispielsweise Graphit, oder einem Halbleiter mit negativem Temperaturkoeffizienten des Widerstandswertes besteht.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mehrere voneinander getrennte Räume für die Aufnahme des Verdampfungsgutes hat.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kammern des Behälters mit verschiedenartigem Verdampfungsgut angefüllt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch r oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter länglich, vorzugsweise in Stabform, ausgebildet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Behälter durch Nachbildung einer Mäanderlinie, eines Kreisringes od. dgl. zu einem flächenhaften Verdampfer gestaltet ist, bei welchem einzelne Abschnitte mit Stromzuführungen versehen sind, die teilweise oder in Serie oder parallel angeschaltet werden können. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Nr. 342 637; britische Patentschrift Nr.' 36o 826; Archiv für das Eisenhüttenwesen, i. Jahrg., Heft 9, März 1928, S. 593 ff.