EP1489193A1 - Silber-legierung und deren Verwendung - Google Patents

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EP1489193A1
EP1489193A1 EP20040011328 EP04011328A EP1489193A1 EP 1489193 A1 EP1489193 A1 EP 1489193A1 EP 20040011328 EP20040011328 EP 20040011328 EP 04011328 A EP04011328 A EP 04011328A EP 1489193 A1 EP1489193 A1 EP 1489193A1
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silver
alloy
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indium
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Heiko Specht
Oliver Dr. Warkentin
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WC Heraus GmbH and Co KG
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WC Heraus GmbH and Co KG
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/06—Alloys based on silver
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31678—Of metal

Definitions

  • the invention relates to a silver-based alloy and its use.
  • EP 1 028 421 A2 discloses a multilayer optical disk having at least two Layers for data recording, with a transparent layer as well as a translucent Protective layer are covered. At least one of the two layers for Data recording at least one element of a group, among many others also the Elements called silver, gold, tin, aluminum, copper, ruthenium, rhodium and indium.
  • WO 99/67084 discloses metal alloys for reflective or semi-reflective layers an optical storage medium.
  • silver-palladium-copper alloys are used as metal alloys.
  • silver-palladium-rhodium alloys are used as metal alloys.
  • EP 1 103 758 A2 discloses a reflector layer of a silver-palladium-copper alloy for a lamp, wherein the palladium content in the range of 0.5 to 3 wt .-% and the Copper content is in the range of 0.1 to 3 wt .-%. Furthermore, it is disclosed a sputtering target or to provide a vaporizable silver-palladium-copper alloy material.
  • EP 1 069 194 A1 discloses a metal alloy for electronic parts with 0.1 to 3.0 Wt .-% palladium, 0.1 to 3.0 wt .-% copper and the rest silver. Furthermore, it discloses the metal alloy to use for a sputtering target.
  • DE 41 35 801 C2 discloses a reflective layer of silver on a glass substrate, which on the side facing away from the glass substrate for corrosion protection with an aqueous solution of a chloride, bromide, iodide, sulfate or acetate of at least Al 3+ , Tl 3+ , V 2 + , V 3+ , Cr 2+ , Fe 2+ , In 2+ and Cu 2+ .
  • Sn (II) ions may furthermore be contained in the aqueous solution.
  • the use of such a coated glass substrate takes place, inter alia, as a mirror.
  • DE 41 35 800 C2 discloses a reflective layer of silver on a glass substrate, which on the side facing away from the glass substrate for corrosion protection with a freshly prepared, acidified, aqueous solution of a stannous chloride, stannous bromide, stannous iodide, Tin (II) sulfate or tin (II) acetate is treated.
  • the reflection layer of silver shows this treatment on its glass substrate side facing away from a surface layer with a thickness in the range of 2 to 3nm, containing at least an increased number of tin atoms in the range of 5 to 35 atoms of Sn per 100 atoms of metal, accounting for greater than 5.5 Wt .-% Sn corresponds, has.
  • the use of such a coated glass substrate takes place among other things as a mirror.
  • WO 00/69975 discloses a method of producing metal bumps with a dielectric coating.
  • the material for the metal bauble or a reflective metal layer from the group Al, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Co, Sn, Rh, Nb, Cr, their combinations or their alloys selected.
  • the reflective metal layer is covered on both sides with a dielectric Layer covered and finally crushed into flake particles.
  • the object is achieved by making the alloy 0.01 to 5.0 wt .-% indium and / or tin and / or antimony and / or bismuth and the rest of silver.
  • an alloy is preferred 0.5 to 3.0 wt .-% indium and / or tin and / or antimony and / or bismuth and the rest silver.
  • a first comparison layer of pure silver (Ag), a second comparative layer with 98% by weight of silver, 1% by weight of palladium and 1% by weight of copper (AgPd1Cu1) and the following layers of an alloy according to the invention were heated at a temperature of 25 ° C exposed to a pollutant gas with a relative humidity of 75% and a H 2 S - content of 1 ppm: 99.5% by weight of silver, 0.5% by weight of indium (AgIn 0.5) 99.0% by weight of silver, 1.0% by weight of indium (Agln1) 99.0% by weight of silver, 0.5% by weight of tin, 0.5% by weight of indium (AgSn 0.5 In 0.5) 99.5% by weight of silver, 0.5% by weight of tin (AgSn 0.5) 99.0% by weight of silver, 1.0% by weight of tin (AgSn1) 97.0% by weight of silver, 3.0% by weight of tin (AgSn3)
  • the reflection of the layers was added 560nm before the noxious gas test and after a noxious gas test duration of 3h and 6h (see Fig. 1).
  • a standardization of the measurement results of each layer was carried out the value of their reflection before the climatic test.
  • the reflector layers of the alloys of the invention from the known layers Ag or AgPd1 Cu1 are clearly superior in weatherability.
  • the layers of AgSn1 and the AgSn0.5In0.5 were found.
  • the alloys according to the invention for the formation of reflector layers is ideal.
  • the alloys AgIn0.5 and AgSn0.5 have as reflector layers opposite known materials for reflector layers such as AgPd1Cu1 the advantage a higher reflectivity.
  • the reflection (in%) of the comparative layers from Ag (curve A) and AgPd1Cu1 (curve D) to the layers of the alloys according to the invention AgIn0.5 (curve B) and AgSn0.5 (curve C) at wavelengths in the visible range Spectrum faced.
  • the improved reflection of the layers of the invention Alloys compared to the comparative layer of AgPd1Cu1 (curve D) to detect.
  • the use as a reflector layer for the reflection of visible daylight is preferred.
  • the reflector layer is particularly suitable for the reflection of visible Daylight in reflective or transflective displays. Because in reflective displays no additional electrical backlight is provided, here is a particularly high reflectivity the reflector layer is required, which is a layer of the invention Alloy highly.
  • an aftertreatment of the reflector layer by example, chemical, mechanical or coating processes omitted can.
  • alloys according to the invention for forming a Sputtering material for sputtering proven.
  • PVD physical vapor deposition

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine auf Silber basierende Legierung sowie deren Verwendung. Es wird eine auf Silber basierende Legierung bereitgestellt, die für reflektive Schichten mit einem Reflexionsvermögen im sichtbaren Spektralbereich des Tageslichtes von über > 90% eingesetzt werden kann und dabei eine hohe Witterungsbeständigkeit in Schwefel-haltiger Atmosphäre aufweist. Die Legierung besteht dabei aus 0.01 bis 5.0 Gew.-% Indium und/oder Zinn und/oder Antimon und/oder Wismut und Rest Silber.

Description

Die Erfindung betrifft eine auf Silber basierende Legierung sowie deren Verwendung.
Die EP 1 028 421 A2 offenbart eine mehrschichtige optische Platte mit mindestens zwei Schichten zur Datenaufzeichnung, die mit einer transparenten Schicht sowie einer lichtdurchlässigen Schutzschicht bedeckt sind. Dabei enthält mindestens eine der zwei Schichten zur Datenaufzeichnung mindestens ein Element einer Gruppe, die unter vielen anderen auch die Elemente Silber, Gold, Zinn, Aluminium, Kupfer, Ruthenium, Rhodium und Indium nennt.
Die WO 99/67084 offenbart Metall-Legierungen für reflektive oder semi-reflektive Schichten eines optischen Speichermediums. Als Metall-Legierungen sind dabei insbesondere Silber-Palladium-Kupfer- und Silber-Palladium-Rhodium-Legierungen genannt.
Die EP 1 103 758 A2 offenbart eine Reflektorschicht aus einer Silber-Palladium-Kupfer-Legierung für eine Lampe, wobei der Palladiumgehalt im Bereich von 0,5 bis 3 Gew.-% und der Kupfergehalt im Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-% liegt. Weiterhin ist offenbart, ein Sputtertarget oder ein verdampfbares Material aus der Silber-Palladium-Kupfer-Legierung bereitzustellen.
Die EP 1 069 194 A1 offenbart eine Metall-Legierung für elektronische Teile mit 0.1 bis 3.0 Gew.-% Palladium, 0.1 bis 3.0 Gew.-% Kupfer und Rest Silber. Weiterhin ist offenbart, die Metall-Legierung für ein Sputtertarget zu verwenden.
Die DE 41 35 801 C2 offenbart eine Reflexionsschicht aus Silber auf einem Glassubstrat, welche auf der dem Glassubstrat abgewandten Seite zum Korrosionsschutz mit einer wäßrigen Lösung eines Chlorids, Bromids, Jodids, Sulfats oder Acetats von wenigstens Al3+, Tl3+, V2+, V3+, Cr2+, Fe2+, In2+ und Cu2+ behandelt wird. In der wässrigen Lösung können weiterhin Sn(II)-lonen enthalten sein. Der Einsatz eines derart beschichteten Glassubstrats erfolgt unter anderem als Spiegel.
Die DE 41 35 800 C2 offenbart eine Reflexionsschicht aus Silber auf einem Glassubstrat, welche auf der dem Glassubstrat abgewandten Seite zum Korrosionsschutz mit einer frisch hergestellten, angesäuerten, wäßrigen Lösung eines Zinn(II)chlorids, Zinn(III)bromids, Zinn(II)jodids, Zinn(II)sulfats oder Zinn(II)acetats behandelt wird. Die Reflexionsschicht aus Silber weist nach dieser Behandlung auf ihrer dem Glassubstrat abgewandten Seite eine Oberflächenschicht mit einer Dicke im Bereich von 2 bis 3nm auf, die mindestens eine erhöhte Anzahl von Zinnatomen im Bereich von 5 bis 35 Atome Sn pro 100 Atome Metall, was einem Anteil von größer 5,5 Gew.-% Sn entspricht, aufweist. Der Einsatz eines derart beschichteten Glassubstrats erfolgt unter anderem als Spiegel.
Die WO 00/69975 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Metallflitter mit dielektrischer Beschichtung. Dabei wird das Material für den Metallflitter beziehungsweise eine reflektive Metallschicht aus der Gruppe Al, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Co, Sn, Rh, Nb, Cr, deren Kombinationen oder deren Legierungen ausgewählt. Die reflektive Metallschicht wird beidseitig mit einer dielektrischen Schicht bedeckt und schließlich zu Flitterteilchen zerkleinert.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine auf Silber basierende Legierung bereitzustellen, die für reflektive Schichten mit einem Reflexionsvermögen im sichtbaren Spektralbereich des Tageslichtes von über > 90% eingesetzt werden kann und dabei eine hohe Witterungsbeständigkeit in Schwefel-haltiger Atmosphäre aufweist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Legierung aus
0.01 bis 5.0 Gew.-% Indium und/oder Zinn und/oder Antimon und/oder Wismut und Rest Silber besteht.
Insbesondere ist eine Legierung bevorzugt, die aus
0.5 bis 3.0 Gew.-% Indium und/oder Zinn und/oder Antimon und/oder Wismut und Rest Silber besteht.
Besonders bewährt hat sich dabei eine Legierung aus
0.5 bis 1.0 Gew.-% Indium und/oder Zinn und/oder Antimon und/oder Wismut und Rest Silber, insbesondere aus
0.5 Gew.-% Zinn und Rest Silber oder aus
1.0 Gew.-% Zinn und Rest Silber oder aus
0.5 Gew.-% Indium und Rest Silber oder aus
1.0 Gew.-% Indium und Rest Silber oder aus
0.5 Gew.-% Zinn, 0.5 Gew.-% Indium und Rest Silber.
Die Witterungsbeständigkeit dieser Legierungen wurde getestet, indem eine dünne, durch Kathodenzerstäubung gebildete Schicht sowie Vergleichsschichten gemäß dem Stand der Technik folgendem Klimatest unterzogen wurden:
H2S-Schadgastest:
Eine erste Vergleichsschicht aus reinem Silber (Ag), eine zweite Vergleichsschicht mit 98 Gew.-% Silber, 1 Gew.-% Palladium und 1 Gew.-% Kupfer (AgPd1Cu1) sowie folgende Schichten aus einer erfindungsgemäßen Legierung wurden bei einer Temperatur von 25°C einem Schadgas mit einer relativen Luftfeuchte von 75% und einem H2S - Gehalt von 1ppm ausgesetzt:
99,5 Gew.-% Silber, 0,5 Gew.-% Indium (AgIn0,5)
99,0 Gew.-% Silber, 1,0 Gew.-% Indium (Agln1)
99,0 Gew.-% Silber, 0,5 Gew.-% Zinn, 0,5 Gew.-% Indium (AgSn0,5In0,5)
99,5 Gew.-% Silber, 0,5 Gew.-% Zinn (AgSn0,5)
99,0 Gew.-% Silber, 1,0 Gew.-% Zinn (AgSn1)
97,0 Gew.-% Silber, 3,0 Gew.-% Zinn (AgSn3)
Um die Witterungsbeständigkeit quantitativ zu ermitteln, wurde die Reflexion der Schichten bei 560nm vor dem Schadgastest sowie nach einer Schadgastest-Dauer von 3h und 6h gemessen ( siehe Fig. 1 ). Dabei erfolgte eine Normierung der Messergebnisse einer jeden Schicht auf den Wert ihrer Reflexion vor dem Klimatest. Es zeigt sich bei allen Schichten ein Abfall des Reflexionsvermögens in Abhängigkeit von der Dauer des Schadgastests. Es ist zu erkennen, dass die Reflektorschichten aus den erfindungsgemäßen Legierungen den bekannten Schichten aus Ag oder AgPd1 Cu1 deutlich in der Witterungsbeständigkeit überlegen sind. Als besonders witterungsbeständig erwiesen sich dabei die Schichten aus AgSn1 und die AgSn0,5In0,5.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Legierungen zur Bildung von Reflektorschichten ist ideal. Insbesondere die Legierungen AgIn0,5 und AgSn0,5 haben als Reflektorschichten gegenüber bekannten Materialien für Reflektorschichten wie zum Beispiel AgPd1Cu1 den Vorteil eines höheren Reflexionsvermögens. In Figur 2 ist die Reflexion (in %) der Vergleichsschichten aus Ag (Kurve A) und AgPd1Cu1 (Kurve D) den Schichten aus den erfindungsgemäßen Legierungen AgIn0,5 (Kurve B) und AgSn0,5 (Kurve C) bei Wellenlängen im Bereich des sichtbaren Spektrums gegenübergestellt. Deutlich ist die verbesserte Reflexion der Schichten aus den erfindungsgemäßen Legierungen gegenüber der Vergleichsschicht aus AgPd1Cu1 (Kurve D) zu erkennen.
Nachdem die erfindungsgemäßen Legierungen auch ein besseres Korrosionsverhalten aufweisen, ist festzustellen, dass eine Reflektorschicht aus einer solchen Legierung eine ausgezeichnete und im Hinblick auf das Reflexionsvermögen zu bevorzugende Alternative zu bekannten Reflektorschichten darstellt.
Insbesondere die Verwendung als Reflektorschicht zur Reflexion von sichtbarem Tageslicht wird bevorzugt. Besonders geeignet ist die Reflektorschicht dabei zur Reflexion von sichtbarem Tageslicht in reflektiven oder transflektiven Displays. Da in reflektiven Displays keine zusätzliche elektrische Hintergrundbeleuchtung vorgesehen ist, ist hier ein besonders hohes Reflexionsvermögen der Reflektorschicht erforderlich, die eine Schicht aus der erfindungsgemäßen Legierung in hohem Maße aufweist. Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Legierung für Reflektorschichten ist es besonders hervorzuheben, dass eine Nachbehandlung der Reflektorschicht durch beispielsweise chemische, mechanische oder Beschichtungsverfahren entfallen kann.
Weiterhin ist eine Verwendung der Legierung als Reflektorschicht für optischen Speichermedien ideal.
Besonders hat sich auch die Verwendung erfindungsgemäßer Legierungen zur Bildung eines Zerstäubungsmaterials für Kathodenzerstäubungsanlagen bewährt. Nachdem Reflektorschichten für optische Speichermedien und in reflektiven Displays in der Regel durch PVD ( physical vapour deposition ) gebildet werden, ist es hilfreich, die Legierung als Zerstäubungsmaterial bzw. als Sputtertarget oder als Verdampfungsmaterial zur Verfügung zu stellen.

Claims (14)

  1. Legierung, die auf Silber basiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus 0.01 bis 5.0 Gew.-% Indium und/oder Zinn und/oder Antimon und/oder Wismut und Rest Silber besteht.
  2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus 0.5 bis 3.0 Gew.-% Indium und/oder Zinn und/oder Antimon und/oder Wismut und Rest Silber besteht.
  3. Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus 0.5 bis 1.0 Gew.-% Indium und/oder Zinn und/oder Antimon und/oder Wismut und Rest Silber besteht.
  4. Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus 0.5 Gew.-% Zinn und Rest Silber besteht.
  5. Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus 1.0 Gew.-% Zinn und Rest Silber besteht.
  6. Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus 0.5 Gew.-% Indium und Rest Silber besteht.
  7. Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus 1.0 Gew.-% Indium und Rest Silber besteht.
  8. Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus
    0.5 Gew.-% Zinn,
    0.5 Gew.-% Indium und
    Rest Silber besteht.
  9. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Bildung einer Reflektorschicht.
  10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorschicht zur Reflexion von sichtbarem Tageslicht verwendet wird.
  11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorschicht zur Reflexion von sichtbarem Tageslicht in reflektiven oder transflektiven Displays verwendet wird.
  12. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorschicht für optische Speichermedien verwendet wird.
  13. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Bildung eines Zerstäubungsmaterials für Kathodenzerstäubungsanlagen.
  14. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Bildung eines verdampfbaren Materials für Aufdampfanlagen.
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