DE975973C

DE975973C - Gegen Korrosionen weitgehend bestaendige aufgedampfte oder aufgestaeubte Metallschicht

Info

Publication number: DE975973C
Application number: DES16335D
Authority: DE
Inventors: Gotthard Dipl-Ing Portner; Reinhard Dr-Ing Tandler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1943-11-27
Filing date: 1943-11-27
Publication date: 1962-12-27

Description

Gegen Korrosionen weitgehend beständige aufgedampfte oder aufgestäubte Metallschicht In der Technik werden vielfach Metallschichten benötigt, die entweder als Leiter des elektrischen Stromes oder auch nur als Abschirmflächen dienen bzw. als Feuchtigkeitsschutz irgendwelcher Unterlagen benutzt werden. Zur Erzeugung dieser Metallschichten bedient man sich unter anderem der sogenannten Kathodenzerstäubung oder thermischen Metallaufdampfung, weil damit die Bildung beliebig dünner Überzüge bzw. die Erzielung bestimmter physikalischer oder mechanischer Eigenschaften der Schichten möglich ist. Es ist bekannt, bei der Aufstäubung und insbesondere bei der Aufdampfung einen Effekt auszunutzen, der als Vorbekeimung bekannt ist, um besonders ökonomisch zu arbeiten. Dieser Effekt besteht darin, da.ß man vor oder während der Erzeugung der eigentlich gewünschten Metallschicht einen als Impfstoff dienenden Stoff höheren Siedepunktes als den eigentlichen belagbildenden Stoff in optisch nicht wahrnehmbarer Menge auf dem Träger anbringt. Die feinverteilten Spuren des Impfstoffes bewirken eine schnelle Anlagerung des eigentlichen Schichtstoffes und führen damit zur schnelleren Bildung der gewünschten Schicht, die überdies dadurch gleichzeitig haftfester gestaltet werden kann.
Die in der vorbeschriebenen Weise hergestellten dünnen Metallschichten sind mechanisch und chemisch wenig widerstandsfähig, so daß vor allem, wenn es sich um Schichten aus unedlen Metallen handelt, häufig, besonders unter dem Einfluß von Feuchtigkeit, sogenannte Korrosionserscheinungen zu beobachten sind, die unter Umständen in sehr kurzer Zeit zu einer vollständigen Zerstörung der .Metallschicht durch Umsetzung in deren Oxyde od., dgl. führen.
Durch an sich bekannte Mittel, beispielsweise Lacküberzüge u. ä., sind in gewissem Umfange Schutzmaßnahmen durchführbar, um den zerstörenden Einflüssen in großem Umfange Einhalt zu gebieten. Es gibt jedoch auch Anwendungsgebiete:, in denen derartige Schutzmaßnahmen nicht durchführbar sind bzw. bei denen die noch verbleibenden, zunächst als geringfügig zu betrachtenden Korrosionserscheinungen vollkommen untragbar sind. Eines dieser Anwendungsgebiete ist die-Benutzung solcher dünnen Metallschichten als Belegungen von elektrischen Kondensatoren, insbesondere auf einem Papierdielektrikum. In diesem Falle reichen bereits unter Umständen - nicht sichtbare Korrosionserscheinungen aus, 'um- den Leitwert dieser dünnen Metallschichten so zu verschlechtern, d:aß die Benutzung der Anordnung als Kondensator unmöglich wird, weil die Belagwiderstände zu untragbar hohen Verlustwinkeln führen. Dies ist in diesem Falle um so kritischer, als die dünnen Schichten an sich bereits einen erheblichen Belagwiderstand darstellen,. der bereits besondere Konstruktionsmaßnahmen beim Aufbau derartiger Kondensatoren verlangt.
Man kann nun bei besonders sorgfältiger Herstellung, insbesondere Vermeidung von Unreinheiten, guter Entfeuchtung der Papiergrundlage, Vermeidung der offenen Lagerung der Metallschichten usw., erreichen, daß die Korrosionserscheinungen in. erträglichen Grenzen bleiben, wobei jedoch immer zu berücksichtigen ist, daß dieser Erfolg nur unter Aufwendung erheblicher Mittel sichergestellt ist.
Werden nun solche Kondensatoren- bei, erhöhten Betriebstemperaturen, beispielsweise roo° C od. dgl., betrieben, dann kann man die Feststellung treffen, daß die Korrosionserscheinungen, die als chemische Reaktion bei erhöhter Temperatur entsprechend zunehmen, untragbar werden, so daß selbst unter Aufwendung der größten Sorgfalt die Herstellung von für die beschriebenen Betriebstemperaturen einwandfreien Kondensatoren nicht möglich ist.
Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, die Ursachen -für die Korrosionen zu beseitigen und nicht nur die Möglichkeit zu bieten, solche dünnen Metallschichten auch bei höheren Betriebstempera.-turen chemisch zu sichern, sondern überhaupt die Herstellung derartiger Schichten, im Gegensatz zu den bisherigen Maßnahmen, zu vereinfachen und zu verbilligen. Nach dem Kennzeichen der Erfindung ist dies dann möglich, wenn das Belegmetall ein unedles Metall und der. Impfstoff des Trägers, der vor oder während der Aufdampfung bzw. Aufstäubung des eigentlichen belagbildenden Metalls aufgebracht wird, ein noch unedleres, in der Spannungsreihe vor dem Belagstoff.stehendes Metall ist. Bisher verwendete man als Impfstoff Kupfer, Silber, Zinn und ähnliche Metalle höheren Siedepunktes -als das meist für die Herstellung der Belegung verwendete Zink. Diese Vorbekeimungsmetalle stehen jedoch in der Spannungsreihe hinter dem Zink und sind somit als edler zu bezeichnen. Untersuchungen, die nun mit im Gegensatz dazu unedleren Metallen, also beispielsweise Aluminium oder Magnesium, angestellt wurden, zeigten die überraschende Tatsache, daß bei der nachfolgenden Korrösionsprüfung die mit den unedleren Impfsföffen hergestellten Metallschichten eine Korrosionsbeständigkeit aufwiesen, die drei- bis vierfach größer war als die der üblichen Metallschichten. Die Erklärung dafür ist vermutlich darin zu suchen, daß die unedleren Metalle die Korrosion des belagbildenden Metalls nicht begünstigen, im Gegenteil sogar hemmen. Wenn man die Korrosion als Ionenvorgang auffaßt, wobei die Abscheidungsmöglichkeit von Wasserstoffionen bestimmend ist, dann ergibt sich, daß bei dem Vorhandensein von edleren. Metallen die Wasserstoffionen sich an diesen. abscheiden - und damit die Korrosionsgeschwindigkeit des Belagmetalls unter Umständen um Zehnerpotenzen vergrößern. Sind dagegen unedlere Metalle vorhanden, dann werden erst diese durch die Ionenbildung verbraucht, bevor das eigentliche belagbildende- Metall angegriffen wird. Da es sich nun in den- weitaus meisten Fällen nur um verhältnismäßig geringe Mengen Wasserstoffionen handelt, reicht der durch die unedleren Vorbekeimungsmetalle ausgeübte Schutz aus, oder er bedingt zumindest eine weitgehende Verbesserung, so daß umständliche Verfahrensschritte bei der Fertigung der Schichten bzw. ihrer Weiterbehandlung infolge der geringeren Korrosionsgefahr der Schichten überflüssig werden und andererseits mit einem längeren Bestand und auch der Möglichkeit einer höheren Betriebstemperatur ohne Schaden gerechnet werden kann.
Die erfindungsgemäße Regel gilt an sich für jeden beliebigen aus einem einzigen oder aus verschiedenen Metallen zusammengesetzten Belag. Die Wirkung der- Regel wird um so größer sein, je größer der Abstand-zwischen dem Impfstoff und dem nächstgelegenen schichtbildenden Metall in -der Spannungsreihe ist. Für reine Kadmiumschichten wäre demzufolge ebenfalls Aluminium bzw. Magnesium als Impfstoff zweckmäßig, obwohl, da dieses Metall weiter hinten in der Spannungsreihe steht, auch Zink, Chrom oder Eisen als noch brauchbares Vorbekeimungsmetall in-Frage kommen könnte.

Claims

PATENTANSPRÜCHE; r. Gegen Korrosionen weitgehend beständige Metallschichten, die durch thermische Aufdampfung oder.Aufstäubung auf einer. Trägerunterlage unter vorhergehender' oder gleichzeitiger Impfung des Trägers mit Spuren höhersiedender Stoffe aufgebracht sind, vorzugsweise Metallbelegungen von elektrischen Kondensatoren auf dem Dielektrikum als Träger, dadurch gekennzeichnet, daß das Belagmetall ein unedles Metall und der Impfstoff des Trägers ein noch unedleres, in der Spannungsreihe vor dem Belagstoff stehendes Metall ist. a. Metallschichten nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wahl der Metallschicht aus Zink der Impfstoff beispielsweise aus Magnesium oder Aluminium besteht. 3. Verwendung der in Anspruch i oder a beschriebenen Metallschichten als Belegungen für elektrische Kondensatoren, insbesondere der sogenannten selbstheilenden Art, für hohe Betriebstemperaturen, beispielsweise ioo° C oder darüber. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 599 768, 656 g75.