DE882173C - Einrichtung zur Herstellung duenner UEberzugsschichten aus verdampften Stoffen durchKondensation - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Herstellung dünner Uberzugsschichten aus verdampften Stoffen durch Kondensation In Dampfform übergeführte Stoffe lassen sich unter bestimmten Bedingungen auf Trägerstoffen kondensieren und bilfden auf diesen einen gleichmäßigen dünnen geschlossenen Überzug. Dieses Verfahren findet vielfach Anwendung, insbesondere zur Herstellung :dünner Metallschlichten auf ele ctrisch leitenden oder nichtleitenden Stoffen und ist unter der Bezeichnung thermische Metallaufdampfung bekannt. Bei :diesem Verfahren werden die niederzuschlagenden Stoffe, im wesentlichen Metalle, in einem sogenannten Verdampfer soweit erhitzt, da3 sie in Dampfform übergehen. Der Verdampfer besteht hierbei meist aus einem elektrisch beheizten Behälter in Form einer Wanne od. dgl. Der sich entwickelnde Dampf breitet sich oberhalb des Verdampfers aufs und kondensiert auf dem dort angeordneten Bedampfungsgut. Die gesamte Einrichtung befindet sich in einem abgeschlossenen Behälter, der als Bedampfun!gsbehülter bezeichnet wird und normalerweise unter Unterdruck steht.
• In den Fällen, irdenen thermisch wenig-beständige Stoffe, beispielsweise organische Stoffe, bedampft werden sollen, müssen ganz bestimmte Vorsichtsmaßregeln ergriffen werden, um eine Zerstörung,des organischen Trägermaterialsdurch die im Verdampfer entstehende- Wärme zu verhindern.
• Die thermische Beanspruchung des Trägers setzt sich im wesentlichen aus zwei Komponenten zusammen, nämlich der Konidenisationswärme des Dampfes des Verdampfungs:gutes und der Strahlungswärme von der flüssigen Schmelze und dem Verdampfergefäß. Man hat, um wenigstens die letztgemannte Wärmeeinwirkung weibe@stgq#henld auszuschalten, vorgeschlagen., dlas Verdampfergefäß in ganz bestimmter Weise auszugestalten und es :durch. Strahlunigs:schirme so weit zbzudecken, daß nur der entstehende Dampf zudem Trägerstoff .gelangen kann. Es zeigte sich.; daß diese Maßnahmen nicht ausreichend sind; da sich der Verdampfer nicht genügend abschirmen läßt und ,die Allbschirmflächen überdies noch gekühlt werden müssen.
• Eine weitere Schwierigkeit bei,der beschriebenen Einrichtung ist die, daß dann, wenn Oder Verdampfer das Verdampfwngsgut vollkommen verdampft hat, die gesamte Einrichtung geöffnet werden muß, um weiteres Verdampfungsgut in dien Verdampfer einzwbringen. Dies bedeutet eine sehr unliebsame Unterbrechung (des Vorganges, weswegen-mfan auch bereits Einrichtungen angegeben hat, die es gestatten, weiteres Verdampfungsgut in den Ver)d@ampfer einzubringen, ohne den Bledampfurngsbehälter :zu öffnen. Diese so:genlannten Naehsöhu'beinnichtungen sind jedoch sehr kompliziert und versagen häufig, abgesehen davon"däß eine Kontrolle des Nachschubvorganges nicht möglich ist.
• Alle diese Gründle führten idazu, nach einer Bedampf,ungseinrichtung zu suchen, bei, der die vorerwähnten Nachbeile vermieden sind und die Herstellung einer -möglichst starken Metallauflage in einem einzigen Bedampfungsschritt ohne Schädigung :des thermisch empfindlichen Trägers hzw. die Herstellung einer gewünschten Metall-auflage bei allergeringster thermischer Beanspruchung der Unterlage möglich ist. Erfindungsgemälß ist bei einer solchen Einrichtung der Verdampfer als geschlostsener Behälter außerhalb des Bedampfungsbehälters angeordnet und m:it,dies-em über eine auf ein solches Maß beheizte Rohrleitung, daß die Kondensation von Metalldampf verhindert wird, in Verbindung gebracht und weiterhin das Ende der Rohrleitung im Innern des Bedampfungsbehälters in zweckentsprechender Entfernung von dem Bedampfüngagut als Düse-ausgebilidet. Die Bedampfungsapparatur besteht dann aus dem Bed(ampfungs:behälter, welcher nach wie vor unter bestimmtem Unterdruck gehalten werden kann und in welchem das Bedampfungs:gut untergebracht ist, während der Verdampfer selbst, .der die zu- verdampfenden Stoffe enthält und der je nach drein zu verdampfenden Gut unter Umständen auf .sehr hohe Temperaturen erhitzt werden muß, sich als zweiter Behälter vollkommen außerhalb ödes Bedampfuagsbehälters befindet und so ohne weiteres zugänglich ist. Durch -diese Anordnung wird das Verdampfungs;gut in keiner Weise zusätzlich thermisch b@eeinflußt. Zwischen heiden Behältern befindet sich lediglich -eine verbindfende Rohrleitung, die dien im Bedampfer erzeugten Dampf in das Bedampfun gsgefäß führt und im Innern in einer Düse endet, so daß der Metalldampf in Formeines scharf gerichteten Strahles dem Bedampfungsgut zugeführt wind.
• Die erfindungsgemäße Einrichtung hat eerhe bliche Vorteile gegenüber den bekannten Einrichtungen, da sich jetzt ohne Schwierigkeiten, beispielsweise in die zwischen Verdampfer- und Bed@ampfergefäß vorgesehene Rohrleitung, Absperr- oder Regelventile. odAdgl. einbauen lassen, um denDampfstrom mit bestimmtem Druck in das Bedampfungsgefäß eintreten zu las-sen oder diesen Dämpfstrom sogar bei Unterbrechung des Aufdampfun:gsvorganges völlig abstellen zu können. Es ist jedoch, wie bereits erwähnt, notwendig, diese verbindende Rohrleitung bzw. die Absperr- und zusätzlich zu beheizen, damit .der im Verdampfer erzeugte Dampf nicht bereits in der Leitung kondensiert und zu einem allmählichen Zuwachsen oder Dampfleitung führt. Die Beheiaun;gstemperatur braucht hierbei nicht die Höhe der Verdampfung:stemperatur zu erreichen, da idie Wiederverdampfung von kondensierenden Dampfpartikeln bekanntlich bei wesentlich-geringeren Temperaturen erfolgt.
• Hierdurch. unterscheidet sich diese Maßnahme auch von dem bekannten Verfahren, Metalldämpfen au, dem Wege zur Kondensationsfläche Wärme zuzuführen, um eine Beschleunigung des Dampfstromes hervorzurufen, weil der therrnische Stoß bei höheren Temperaturen als der Verdampfungstemperatur erfolgen muß.
• Eine gewisise Schwierigkeit besteht bei der erfindlwngsgemäßen Anordnung darin, daß die Dampfrohrleitung (dicht in den Bedampfungsbehälter eingeführt- werden muß. Die Durchführungsstelle dieser Dampfrohrleitung muß also lösbar und voll -kommen .dicht sein. !andererseits maß die Rohrleitung aber beheizt sein.
• Es lassen sich daher die für väku-umdichte Verbindungen üblicher-,veise verwendeten Stoffe, wie Gummi u. @dgl., nicht ohne weiteres verwenden, da diese unter dem Ei:nfluß der von -dem Dampfrohr abfließenden Wärme zerstört würden. Die Durchführungssteile für die Dampfleitung durch ,die Wandung des Bedampfundgsbehälters muß daher in besonderer Weise aufgebaut werden, und zwar müssen die Teile der Durchführung, die mit den Bedampferbehälterwandungen in dichtender Verbindung stehen, gekühlt werden, so daß das gesamte Wärrriegefälle zwischen Dampfrohr und Dichtungsflansch über ein einen möglichst hohen Wärmewilderstand aufweisendfes Material entsteht.
• Wenn nun der durch das Verdampfungsgut entstehende Dampfdruck unterhalb von Atmosphärendruck liegt, besteht die Gefahr; daß Atmosphärenduft in den Verdampfer lbzw. in die Rohrleitung insbesondere an den. Stellen dereinge#bauten Ventilundd an sonstigen Dichtungsstellen eindringt und den B-edampfu:ngsvorgang stört. Um :diese Gefahr, die deswegen besonders, groß ist, weil durch die Beheizun.g der Rohrleitung Wärmespannungen an den Dichtungsflächen auftreten können; zu bannen, empfiehlt es sich, alle 1die Teile des Veirdampfers, der Rohrleitung unrd,dler Durchführung, die Dichtungen aufweisen, mit einer inerten mindestens unter Atmosphhärendruck stehenden Schutzgasatmosphäre zu umgeben; beispielsweise dadurch, daß man :die Rohrleitung mit einem weiteren. Rohr umhüllt, das seinerseits nicht hochvaku.u,mdicht zu sein braucht. in- welchem- jedoch ein Schutzgas enthalten ist,

  «-elches mindestens auf _@tniosphärelidruclc gebracht

  wird. Dann kann bei Und@icli.twercl,en der Anlage nur

  inertes Gas in den Eedampfunas.rattm eintreten,

  welch-es aller nicht stört.

  Bei -@iltv-endull:g dieser ;ründuligsgemäßen Maß-

  nahme ist es möglich, für cien Bedampfer und die

  Werkstoffe zu verwenden, dike sich

  sonst ans Dichtuligsgründen nicht verwenden las-

  Oll und di-e al:;derers.eits insbesondere dann, wenn

  s:lir hoch si=@dende Stoffe vrd@ampft «-erden, s,elir

  er wütisclit sind, da sie höheren Temperaturen

  widerstehen als andere Stoff-- beispielsweise die für

  diese Zwecke üblicherweise verwendeten Metalle.

  Solche Stoffe sind Keramiken, die, w-Inil---sie-

  gut bearbeitbar sein sollen, nicht val-.z-u,u-md-icht, soll

  denn porös sind. Diese Porosität wird aber

  durch die erfili@dungsgemäße Anordnung d"-,s

  Sclititzgasmalitels unwirksam gemacht.

  Der Verdampfer wird zweckmäßigerweise, wie -es

  an sich bei anderen Dampfkesseln ebenfalls bekannt

  ist, mit einem Sicherungsventil und einer Druck

  nieMeinrichtung, beispielsweise in Form einer ent-

  lasteten Membran, versehen. Außerdem läßt sich

  in sehr einfacher Weise eine 1.achschu:b-einriclitung

  für das Verdampfungsgut anbringen, dpa sieh der

  Verdampfer außerhalb der Piedampfungsapparatur

  hefind-et. Eine solche Nachschubeinrichtu:ng kann

  1:-eispielsweis-e aus einem Barometerrohr bestehen.

  durch welches flüssig gemachtes Bedampfungsgut

  nachgefüllt wird.

  @Veiterhi-n hat man dieögliclilseit, durch Vor-

  sch-en von Zapfstellen an der Dampfrohrleitung

  weite re Verdampfer anzuschließen, die anderL

  Dämpfe dein 13-edarnpfuligsbehälter zuführen, so dar

  zur Kondensation eine Mischung beliebiger Stoffe

  bereit steht. 1han kann auch durch eine derartige

  Zapfstelle ein iii-ert@es Gas einführen, welches als

  @lerdiinnun;slnittel für den zu kondensierenden

  Dampf dient und damit die Möglichkeit gibt, den

  Dampfdruck um Größenordnungen herabzusetzen.

  In der Zeichnung ist in Fig. i scheinarisch eine

  Einrichtung nach der Erfindung gezeigt, worin mit

  a. d,er Bedanipfungsbehälter, mit b der Verdampfer

  bezeichnet ist. Beide stellen voneinander getrennte

  abgeschlossene Gefäße dar, die mittels der Dampf-

  rohrleitung c in Verbindung stehen. In dies"- Lei-

  tung c ist beispielsweise ein Absperrventil d ein-

  gebaut.

  In der Fi. 2 ist die für die erfindungs-emäße

  Einrichtung' wichtige Durchführung- der Dainpf-

  rohrleitung durch die Wandung des Beda.mpfungs-

  behälters wiedergegeben. Die Dampfrohrleitung C

  ist finit wärmeisolierenden Mitteln e umhüllt. An

  diese Leitung c ist aus vakuumdichtem Material,

  beispielsweise Chra:mnickelstahl eine Hülse f ange-

  sch@vei-1.it, die ihrerseits in genügender Entfernung

  von d-r Scli-#veißstell,e an der Leitung c zurr Erhö-

  hung des Wärmewiderstandes .all einer mit

  Gewinde vers,elienen Buchse ä angeschweißt ist.

  Diese Buchse g wird- mit einer Gu:mmidicll@tu,ng lc

  all der Wandteig des --1hetallisierungsbehälters a

  unter Verwendung einer hefestigtlagsinutter i dich-

  tend festgesetzt.

  Um eine Wärmeübertra-ung von c nach g#bzw. Il. zu vermeiden, sind die mit der B,ehii:ltertvandulig von a. dichtend in Verbindung stehenden Teile durch die mit k bezeichnete Isühlschlan,e, durch die ein lreliehiges IZ-iih,lmittel gießt, gekühlt. Das hii:lilinitt#1-kann Kühlwasser sein, es kann bei er-1-iölit-er Anforderung Trockeneis oder eine von einer Kältemaschine gelieferte Kühlsole oder auch fliiss#ige Luft sein. Der Anfang und das Ende d,i,es-er Kiihl-:chlange k ragen nach der Außenseite des Bedampfungsbehälters a aus dier Durc=hführu;n- Heraus.
• Es sei noch erwähnt, daß eine Ei:nriclitung zum L7b,@rziehen von Gegenständen mit Stoffen, die sich in Stau@hförm befinden, bekannt ist. Diese Einrichtung besteht aus einem Metallisierungsfiehälter, in welchem sich :das Bedampfungs-ut befindet, In einem all dem Metallisierungshehälter unmittelhar angebrachten Zusatz1i.ehälter wird der staubförmige Überzug erzeugt, der nach seinem Eintritt in den Metallisierungshehälter durch ein elektrisches Feld aufgeladen und darauf durch ein magnetisches Feld auf den zu Überziehend-en Gegenstand geleitet wird. Diese bekannte Einrichtung ist mit der gekennz@eichn°ten Einrichtung der vorliegend@en Erfiti,dtinä nicht zu vergleichen, da gerade die kennzeichnenden Merkmal;.- der Erfindung bei der bekannten Einrichtung leine Anwendung finden, ganz abgesehen davon,,daß nach der Erfindung eine Metallisierung in wesentlich einfacherer und zweckmäßigerer Weise ausgeführt werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtunä zur Herstellung dünner @lletzugsschichten aus thermisch verdampften Stoffen durch Konldensation auf thermisch empfindlichen Trägerunterlagen, bestehend aufs einem geschloss-ii,en Bedampfungsbehä.lter mit Ver-@dampferei:nrichtu:ng,dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer als geschlossener Behälter außerhalb des Bed@ampfungsbehälters angeordnet ist und mit diesem über eine auf ein solches Maß beheizte Rohrleitung in Verbindung stellt, daß die Kondensation von Metallid.ampf verhindert wird und daß die Rohrleitung im Innern des Bedampfun:gsbehälters in zweckentsprechender Entfernung von -dem Bedampfungsgu.t in einer Düse endet. ". Einrichtung nach Anspruch i, dadurch -ekennzeichnet, daß die verbindende Rohrleitung Absperr- oder Regelventile enthält. 3. Einrichtung nach Anspruch z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführuin der Dampfrohrleitung an den mit den Bedampferbehälterwandu@ngen in dichtender 'Verbindung stehenden Teilen .gekühlt ist. d.. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der V erda.mpfer bzw. Dichtungsteile an diesem und die Dampfrohrleitung und gegebenenfalls die Absperr- und Regelventile in dieser Leitung wie die Diclitungsteile am Bedampferbehülter voll milld -stens unterAtinosphä rendruck stehenden inerten oder sonstigen Schutzasen umgehen sind. 5. Einrichtung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daB der Verdampfer und die Dampfrohrleitung aus Kemmik bestehen. 6. Einrichtung nach Anspruch i biss 5; dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer ein Sicherhei sventil besitzt. 7. Einrichtung räch Anspruch i bis 6, da-,durch gekennzeichnet, rdaß der Druck im Ver--dampfer mittels einer entlasteten Membran gemessen wird. B. Einrichtung nach Anspruch r bis 7; @da-,durch gekennzeichnet"daß,das. Verdampfungsgut durch ein Barometerrohr kontinuierlich nachgefüllt wird. g. Einrichtung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet"daB die Dampfrohrleitung Zapfstellenbesitzt, über welche inerte Gase zur Verminderung ides Dampfidruckes oder auch aus weiteren Verdampfern erzeugte andersartige Dämpfe -dem Dampfstrom zuggemischt werden.