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Publication number: DEH0016744MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 16. November 1940 Bekanntgemacht am 1. März 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Es ist bekannt, daß Oberflächenspiegel ein verhältnismäßig hohes Reflexionsvermögen aufweisen. Ihre Verwendung ist jedoch dadurch erschwert, daß die reflektierende metallische Schicht eines besonderen Schutzes bedarf, da sie sonst gegenüber mechanischen und chemischen Einflüssen zu empfindlich ist. Bei der Reinigung der Spiegel wird die glatte Metalloberfläche leicht beschädigt, auch wenn weiche Wischlappen Verwendung finden. Die Empfindlichkeit gegenüber chemischen Einflüssen äußert sich dadurch, daß das blanke Metall sich mit den in der Atmosphäre vorhandenen Gasen unter Bildung von Überzügen (z. B. Oxyd- oder Sulfithäutchen) umsetzt, wodurch das Reflexionsvermögen eine oft weitgehende Herab-Setzung erfährt. Insbesondere werden die chemischen Reaktionen durch höhere Temperaturen, wie sie sich durch die Anwendung von Bogenlampen in Scheinwerfern ergeben, beschleunigt.

Man hat deshalb versucht, die reflektierenden, ao metallischen Flächen dieser Spiegel durch Aufbringung verschiedener Schutzschichten gegenüber mechanischen und chemischen Einflüssen beständig zu machen. Es wurden dazu in erster Linie bekannte Oberflächenschutzverfahren, die zur Ausbildung von farblosen und durchsichtigen Schutzschichten führen, verwendet. Beispielsweise hat man bei der Verwendung von Oberflächenspiegeln

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aus Aluminium diese durch verschiedene, zum Teil besonders abgestimmte Verfahren der elektrolytischen Oxydation mit Äluminiumoxydschichten überzogen. Alle diese Verfahren beruhen aber darauf, daß die Schutzschicht durch eine Umsetzung der reflektierenden Metalloberfläche, z. B. ■durch eine elektrolytische Oxydation dieser Metalloberfläche, gebildet wird. Das hat prinzipiell zwei Nachteile: Die reflektierende Metalloberfläche erleidet in sehr vielen Fällen durch die chemische Umsetzung eine Herabsetzung ihres Reflexionsvermögens, und außerdem wird die Schichtstärke durch diese Nachbehandlung vermindert, was bei der Anwendung dünner aufgedampfter Metallschichten zu einem Fleckigwerden des Spiegels führen kann.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auf metallisch reflektierende Oberflächen eine farblose, völlig glasklare, schützende Schicht zu schaffen, die nicht durch eine chemische Behandlung der reflektierenden Metalloberfläche gebildet wird, so daß eine Verminderung des Reflexiomsvermögens soweit als möglich vermieden wird.
Dies wird dadurch erreicht, daß eine nach bekannten Verfahren hergestellte, metallisch reflektierende Oberfläche durch eine vorwiegend aus Sili'ziumdiocyd bestehende Schicht geschützt wird, die durch oxydierende Behandlung einer aufgebrachten Schicht hergestellt wird, in welcher wenigstens annähernd auf 1 Atom Sauerstoff ι Atom Silizium kommt. Die so erhaltene, hauptsächlich aus Siliziumdioxyd bestehende Schicht ist klar und farblos. Eine störende Veränderung der Metalloberfläche erfolgt durch das Aufbringen einer solchen Schicht nicht. Die Schutzschicht, die man auf Grund ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften als ein Glas bezeichnen könnte, ist porenlos und völlig homogen. Auch dadurch zeichnet sie sich gegenüber den bekannten Oxydschichten aus, da diese stets noch eine gewisse, wenn auch geringe Porosität aufweisen. Das Aufbringen dieser aus Siliziumdioxyd bestehenden Schutzschicht bietet keine Schwierigkeiten. Erfindungsgemäß wird zuerst eine Schicht,

z. B. durch Aufdampfen im Vakuum oder unter Schutzgas, aufgebracht, welche Silizium und Sauerstoff enthält und deren Zusammensetzung annähernd der Formel SiO entspricht. Die Silizium und Sauerstoff enthaltende Schicht kann auf verschiedene Weise erzeugt werden. Im allgemeinen wird man ein Gemenge, das Silizium und Sauerstoffverbindungen und Reduktionsmittel enthält, thermisch verdampfen. Dabei kann als Reduktionsmittel auch Silizium selbst Verwendung finden.

Daraus ergibt sich für die praktische Durchführung die Möglichkeit, die gewünschte, Silizium und Sauerstoff in stöchiometrischen Verhältnissen enthaltende Schicht durch thermisches Verdampfen eines Gemenges von Silizium und Siliziumdioxyd, z.B. Quarzsanid, zu erhalten.

Man kann aber auch so vorgehen, daß ein Gemenge verwendet wird, das Silizium und Metalloxyde, aber keine Silizium-Sauerstoff-Verbindungen enthält. Auch in diesem Fall wirkt das Silizium reduzierend, und man erhält die gewünschte Silizium-Sauerstoffschicht und beispielsweise ein niedriges Metalloxyd. Sobald die Silizium-Sauerstoff-Verbindung aufgebracht ist, schließt eine oxydierende Behandlung an, für welche auch der Sauerstoff der Luft, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur, herangezogen werden kann und durch die eine Überführung der annähernd der Formel SiO entsprechenden Schicht in SiO₂ bewirkt wird. Um die Wirkung des Luftsauerstoffes zu unterstützen, kann Ozon beigemengt werden.

Ein anderes erfindungsgemäßes Verfahren zur Beschleunigung der oxydierenden Wirkung des Luftsauerstoffes besteht in der gleichzeitigen Verwendung fotochemisch wirkende*]- Strahlungen, insbesondere von Ultraviolettstrahlung. An Stele von Luft können auch andere oxydierende' Gase oder Dämpfe, beispielsweise höhere Stickoxyde u. dg., Verwendung finden. In allen diesen Fällen kann die oxydierende Wirkung durch Erhöhung der Temperaturen, durch Bewegung der einwirkenden Gase oder Dämpfe und durch gleichzeitige Verwendung mehrerer der geschilderten Maßnahmen beschleunigt werden.

Besonders einfach läßt sich die oxydierende Behandlung in oxydierenden Lösungen durchführen. Da die aufgebrachte Silizium-Sauerstoff-Verbindung und insbesondere das Siliziumdioxyd sauren Charakter haben, empfiehlt sich die Verwendung stark oxydierender Säuren, vorzugsweise von Salpetersäure. Auch bei der Behandlung mit oxydierenden Lösungen kann eine über der normalen Temperatur liegende, die Reaktion beschleunigende Temperatur eingehalten werden. Außer der schon erwähnten Salpetersäure können auch Wasserstoffsuperoxyd, Kaliumpermanganat, Kaliumchlorat und Kaliumperchlorat, Chromsäure u. dgl. verwendet werden. Die Wirkung dieser Stoffe kann auch durch Katalysatoren beschleunigt werden.

In einfacher Weise läßt sich die erforderliche oxydierende Behandlung der aufgebrachten, SiIizium und Sauerstoff in stöchiometrischen Verhältnissen enthaltenden Schicht auch durch die elektrolytische Oxydation bewirken. Auch hier empfiehlt sich die Durchführung der oxydierenden Behandlung in saurer Lösung, vorzugsweise in schwefelsaurer Lösung. Die Tiefenwirkung ist bei diesem Verfahren besonders gut.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich metallisch reflektierende Oberflächen behandeln, welche auf Metallflächen (z. B·. durch Polieren), auf Glas oder glasigen Überzügen (z. B. Emaille) oder auch auf Kunststoffen aufgebracht sind. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit die Möglichkeit, jede Art von Oberflächenspiegeln, gleichgültig wie solche hergestellt wurden, mit einer schützenden Schicht zu überziehen. Diese schützende Schicht ist gegenüber den praktisch vorkommenden chemischen Einwirkungen völlig beständig und verliert ihre chemische Beständigkeit auch nicht im Laufe der Zeit. Sie verträgt hohe Temperaturen, ohne daß dadurch

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ihre Lichtdurchlässigkeit oder ihre chemische Beständigkeit beeinflußt würde. Infolge ihrer großen Härte ist sie auch gegenüber mechanischen Einwirkungen, die in Verbindung mit der Reinigung der Spiegel auftreten, vollkommen beständig. Erschütterungen der Spiegel führen zu keinem Abblättern der Schicht, auch Risse und Schlierenbildung ist nicht zu befürchten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in seiner Durchführung so

ίο einfach und billig, daß seine Verwendbarkeit für große Spiegel ohne weiteres gegeben ist. Infolge der vorzüglichen mechanischen, chemischen und Wärmebeständigkeit ist das Verfahren für die Herstellung von Spiegeln, insbesondere für Scheinwerfer und Ultrarotstrahlung, anwendbar und bringt eine wesentliche Erhöhung der Lebensdauer dieser Scheinwerfer mit sich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
ao i. Verfahren zur Herstellung von wischfesten, gegen Temperaturen· und chemische Einflüsse weitgehend beständigen Oberflächenspiegeln, dadurch gekennzeichnet, daß auf die metallisch reflektierende Oberfläche eine vorwiegend aus Siliziumdioxyd bestehende Schutzschicht aufgebracht wird, indem auf der Oberfläche eine 1 Atom Sauerstoff auf 1 Atom Silizium enthaltende Schicht hergestellt und diese dann zu Siliziumdioxyd oxydiert wird.
, 2>. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Silizium und Sauerstoff bestehende Schicht durch Aufdampfen im Vakuum oder unter Schutzgas hergestellt wird. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Silizium und Sauerstoff enthaltende Schicht durch thermische Verdampfung eines Gemenges, das Silizium-Sauerstoff-Verbindungen und Reduktionsmittel enthält, gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel Silizium verwendet wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemenge von Silizium und Siliziumdioxyd verwendet wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemenge verwendet wird, das Silizium und Metalloxyd, aber keine Silizium-Sauerstoff-Verbindungen enthält. g₀
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte., aus Silizium und Sauerstoff bestehende Schicht durch den Sauerstoff der Luft zu Siliziumdioxyd oxydiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Luft Ozon zugefügt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die oxydierende Wirkung des Luftsauerstoffes durch gleichzeitige Verwendung fotochemisch wirksamer Strahlung, vorzugsweise von Ultraviolettstrahlung, unterstützt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche. 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Oxydation der aufgebrachten Schicht in Silizdumdioxyd an Stelle von Luft andere oxydierende Gase oder Dämpfe verwendet werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Oxydation der aufgebrachten Schicht in Siliziumdioxyd oxydierende Lösungen verwendet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß stark oxydierende Säuren, vorzugsweise Salpetersäure, verwendet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch die Verwendung erhöhter Temperaturen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Schicht elektrolytisch oxydiert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch 8g gekennzeichnet, daß in saurer Lösung elektrolyrisch oxydiert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in schwefelsaurer Lösung gearbeitet wird.