DE802304C - Verdampfer fuer thermische Verdampfung von Aluminium oder aehnlich hochsiedenden Stoffen - Google Patents

Description

• Verdampfer für thermische Verdampfung von Aluminium oder ähnlich hochsiedenden Stoffen Bei der thermischen Verdampfung von Stoffen, beispielsweise -Metallen, zur Erzeugung dünner Schichten auf irgendwelchen Trägerunterlagen geht man meist von einer Schmelze des zu verdampfenden Stoffes aus, um große Dampfmengen zu erzielen und eine große Geschwindigkeit bei der Herstellung der Schicht zu erreichen. Für die Aufnahme der Schmelze des Verdampfungsgutes sind Behälter erforderlich, die verschiedenen Bedingungen entsprechen müssen. Zunächst muß der Behälter aus einem Stoff bestehen, der temperaturbeständiger ist als der zu verdampfende Stoff, damit der Behälter bei dem Schmelz- bzw. Siedepunkt des zu verdampfenden Körpers noch fest ist. Weiterhin muß der Behälterstoff derart sein, daß er mit der Schmelze des zu verdampfenden Körpers keine Verbindung oder Legierung eingeht, weil er sonst in kurzer Zeit zerstört wird. Bei Verdampfungsgütern, die einen verhältnismäßig niedrigen Siedepunkt haben, besteht eine große Auswahlmöglichkeit für den Behälterstoff. Diese wird jedoch immer geringer, je höher der Siedepunkt des zu verdampfenden Körpers liegt. So ist beispielsweise die Verdampfung von Aluminium mit größten Schwierigkeiten verbunden, weil die Möglichkeiten für die verbleibenden Behälterstoffe hinsichtlich der Temperaturbeständigkeit bereits sehr gering sind. Hinzu kommt nun aber, daß alle die Stoffe, die man, flüchtig betrachtet, trotzdem für diesen Zweck verwenden kann, bei der Siedetemperatur des Aluminiums mit diesem legieren, so daß nach einigen wenigen Bedampfungen der Verdampferbehälter zerstört wird.
• Aus den obengenannten Gründen wurde an anderer Stelle als Verdampfer ein Behälter aus Kohle vorgeschlagen, weil dieser neben seinerTemperaturbeständigkeit auch die Eigenschaft hat, keinerlei Legierung mit dem Aluminium einzugehen. Die Praxis bestätigte diese Wahl, so daß z. Z. für die Verdampfung von Aluminium oder ähnlich hochsiedenden Stoffen im wesentlichen Kohleverdampfer benutzt werden.
• Es ergab sich nun, daß derartigen Einrichtungen noch gewisse Mängel anhaften. Die Aluminiumschmelze ist mit einer Haut überzogen, vermutlich einer Oxydhaut, die eine sehr große Oberflächenspannung zeigt und auch verhindert, daß das Aluminium den Kohleverdämpfer benetzt. Man muß daher eine sehr große Heizleistung aufwenden, uni das Aluminium zur Verdampfung zu bringen. Hierbei kann es leicht eintreten, daß die die Aluminiumoberfläche verdeckende Haut bei zu hohem Dampfdruck plötzlich aufreißt, wodurch Aluminiumspritzer auf die zu bedampfende Trägerunterlage gelangen und die Erzeugung einer gleichmäßigen dünnen Schicht verhindern. Es tritt also neben den bereits erwähnten Forderungen eine weitere Forderung auf, nämlich den Verdampfer aus einem solchen Stoff zu wählen, der weiterhin von dem Schmelzgut gut benetzt wird.
• Nach dem Kennzeichen der Erfindung läßt sich auch diese Forderung erfüllen, wenn man den Verdampfer, d. h. wenigstens die von der Sch,weIze.henetz eeriäche°irri_w_esej@jjc-aas--SITC'iumar id-«äiTt.rSilic _ium-Karbid verfügt über eine sehr 72 To e emperaturbeständigkeit, geht keinerlei Legierung mit den zu verdampfenden Stoffen ein und wird überdies von der Schmelze gut benetzt, so daß mit wesentlich geringeren Heizleistungen zu rechnen ist und außerdem die Erzeugung einer gleichmäßigen dünnen aufgedampften Schicht gewährleistet bleibt.
• Man kann irgendeinen Verdampferbehälter wählen und ihn mit einem Einsatz aus Silicium-Karbid ausrüsten, der seinerseits die Schmelze enthält. Dies hat jedoch auch wieder einen gewissen Nachteil, weil Silicium-Karbid überraschenderweise eine sehr schlechte Wärmleitfähigkeit besitzt, obwohl seine elgktrische Leitfähigkeit verhältnismäßig gut ist. Es ist darum zweckmäßiger, den gesamten Verdampfer aus Silicium-Karbid herzustellen, wobei man beispielsweise von fertig gebrannten Stäben ausgehen kann, die man durch nachträglicheBearbeitung, Ausbohren, Ausfräsen u. dgl. zu einer Verdampferwanne gestaltet. Man kann jedoch auch die zur Herstellung des Silicium-Karbid-Stabes benutzten Ausgangsstoffe bereits zu einem Verdampferschiffchen formen und dieses dann brennen.
• Da Silicium-Karbid über eine brauchbare elektrische Leitfähigkeit verfügt, ist es auch ohne weiteres möglich, sog. direkt beheizte Verdampfer herzustellen, d. h. den Verdampferbehälter als.-Widerstand in den Heizkreis einzuschalten und ihn unmittelbar durch direkten Stromdurchgang aufzuheizen, wenn es auch nicht ausgeschlossen ist, ihn durch Strahlung o. dgl. auf die Verdampfertemperatur zu bringen.
• Die Untersuchung der aus Silicium-Karbid-Verdampfern aufgedampften Schichten hat ergeben, daß diese vollkommen rein sind und lediglich aus den zu verdampfenden Stoffen bestehen, so daß Bestandteile des Verdampferbehälters nicht verdampfen und die Erzeugung einer eindeutigen Schicht nicht stören.
• In der Zeichnung ist als Beispiel ein Verdampfer aus Silicium-Karbid wiedergegeben. Die Abb. i stellt eine Aufsicht und die Abb. 2 einen Querschnitt an der Schnittlinie A-B dar. Wie bereits bemerkt, kann der Silicium-Karbid-Stab, der in diesem Falle rechteckigen Querschnitt besitzt, fertig gebrannt sein und die eigentliche, die Schmelze aufnehmende Öffnung a durch Einschleifen, Ausbohren o. dgl. hergestellt sein, während es jedoch auch möglich ist, den Verdampfer in seiner endgültigen Ausgestaltung aus den Ausgangsstoffen zu formen und ihn dann erst zu brennen, wobei die gewünschte Kohlenstoff-Silicium-Verbindung hergestellt wird. Ein solcher Verdampfer, wie er in der Zeichnung dargestellt ist, kann durch Anbringen von stromzuführenden Schellen oder Kontaktklötzen an den massiven Enden b und c durch direkten Stromdurchgang unmittelbar beheizt werden, wodurch die beste Wärmeübertragung auf die Metallschmelze in der Öffnung a möglich ist.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verdampfer für die thermische Verdampfung von Aluminium oder ähnlich hochsiedenden Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die von der Schmelze benetzten Behälterflächen im wesentlichen aus Silicium-Karbid bestehen.
2. 2. Verdampfer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültige Verdampferform durch Ausbohren und Fräsen eines fertig gebrannten Stabes aus Silicium-Karbid hergestellt ist.
3. 3. Verdampfer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültige Verdampferform aus den Ausgangsstoffen des Silicium-Karbides geformt und in dieser Gestalt gebrannt ist.
4. 4. Verdampfer nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampferbehälter direkt von Heizstrom durchflossen wird und als Heizer für die :\-Ietallschmelze dient.