DE1941254C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Vakuumbedampfen einer Trägeroberfläche - Google Patents

Description

mal der mit Vier potenzierten absoluten Tempe- 805 066), die verwendete Trägeroberfläche relativ

ratur der Trägeroberftäche mal dem Emissions- zu der Verdampfungsquelle und der Wärmestrah-

vermögcn der Trägeroberfläche und dem Produkt lungsquclle zu drehen. Hierdurch läßt sich jedoch

aus der mit Vier potenzierten absoluten Tempera- ebt nfalls nicht sicherstellen, daß eine Dampfablage-

tur der Wärmestrahlungsquelle mal dem Emis- 15 rung auf der Wärmcstrahlungsquelle verhindert ist.

sionsvermögen der Wärmcstrahlungsquelle. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

2. Vorrichtung zur Durchführung des Vcr- Weg zu zeigen, wie beim Vakuumbedampfen eine fahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn/eich Beschädigung der verwendeten Wärme^'raJiIungsnet, daß die W.irmestrahlungsquelle (12) durch quelle infolge einer Dampfkondensation verhindert einen Wärmestrahler mit einem Radiator (13) ge- 20 werden kann.

bildet ist. Gelost wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe hei

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- einem Verfahren der eingangs genannten Art crtinkennzeichnct, daß der Radiator (13) eine Plaite dungsgemäß dadurch, daß die Wärmestrahlung auf aus Wolfram oder Molybdän aufweist, die auf die Trägeroberflächc unter einem Raumwinkcl gcderjenigen Seile der TrägeroberPäche (11) ange- 15 richtet wird, der nicht großer ist als der Quotient aus ordnet ist, welche von der Vcrdampfungsqucllc Produkt 4.τ mal der ciit Vier potenzierten absoluten (18, 19) abgewandt ist, und daß die Wärme- Temperatur derTrägeroberflächc mal dem Emissionsstrahlungsquelle (12) zur Erwärmung des Radia- vermögen der Trägeroberfläche und dem Produkt aus tors (13) cine E^ktronenstrahlkanone (36, 37, 38) der mit Vier potenzierten absoluten Temperatur der aufweist, die auf derjenigen Seite des Radiators 30 Wärmestrahlungsquelle mal dem Emissionsvermögen (13) angeordnet ist, die w-.n der Trägeroberfläche der Wärmestrahlungsquelle. Die Erfindung bringt den (11) abgewandt ist. Vorteil mit sich, daß durch die genannte Wahl des

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Raumwinkels, unter dem die Wärmestrahlung auf die kennzeichnet, daß der Radiator eine Vielzahl von jeweilige Trägeroberfläche gerichtet wird, cine Bc-Bändern (42) aufweist, die mit einer variablen 35 Schädigung der Wärmcstrahlungsquelle infolge einer Stromquelle (48) verbunden sind. Dampfkondensation verhindert ist, ohne daß da/u

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- noch gesonderte Einrichtungen erforderlich sind,
kennzeichnet, daß der Radiator eine Vielzahl von Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Hr-Drähtcn aufweist, die mit einer variablen Strom- findung ist es zweckmäßig, eine Vorrichtung zu bequclle (48) verbunden sind. «0 nutzen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die

Wärmcslrahlungsquclle durch einen Wärmestrahler

mit einem Radiator gebildet ist. Hierdurch ergibt sich

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum der Vorteil eines besonders geringen konstruktiven

Vakuum bedampfen einer durch eine Wärmeslrah- Aufwands.

lungsquclle auf eine unterhalb der Kondensations- 45 Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Hr-

temperatur des zu verdampfenden Materials vor- findung weist der Radiator eine Platte aus Wolfram

erwärmte Trägeroberfläche. oder Molybdän auf, die auf derjenigen Seite der

Im Zusammenhang mit der Hochvakuumbedamp- Trägeroberflächc angeordnet ist, welche von der Vcr-

fung als Verfahren der Oberflachentechnik ist es dampfungsqucllc abgewandt ist, und daß die Wärme-

bereits bekannt (»Metalloberfläche«, 1958, S. 280), 50 strahlungsquelle zur Erwärmung des Radiators eine

daß eine Kondensation von Metalldämpfen auf einer Elcktronenstrahlkanonc aufweist, die auf derjenigen

vorerwärmten Trägeroberfläche nur unterhalb einer Seite des Radiators angeordnet ist, die von der Trä-

beslimmjen Grenzlcmperalur stattfindet. Bei dieser geroberflächc abgewandt ist. Hierdurch läßt sich in

Grenztemperatur handelt es sich um eine für jedes vorteilhafter Weise eine sehr gute Steuerung der

Metall charakteristische Temperatur, die im übrigen 55 Dampfablagerung auf der jeweiligen Trägeroberfläche

von der Dampfdichte abhängt. Über die Art und erreichen.

Weise, in der die jeweils verwendeten Wärmestrah- Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung lungselemenle vor einer Beschädigung durch Dampf- der Erfindung weist der Radiator eine Vielzahl von ablagerung geschützt werden können, ist in dem vor· Streifen auf, die mit einer variablen Stromquelle verstehend betrachteten Zusammenhang jedoch nichts 60 bunden sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines bekannt. besonders geringen konstruktiven Aufwands für die

Es ist ferner eine Einrichtung zum Herstellen von Erzielung einer gesteuerten Dampfkondensation auf

Oberflächcnschiehlcn durch Verdampfen oder Subli- der jeweiligen Trägeroberflächc.

miercn des Überzugsstoffcs im Hochvakuum aus Gemäß einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung

einem Schiffchen und Kondensieren des Stoffs auf 65 der Erfindung weist der Radiator eine Vielzahl von

den zu überziehenden Gegenständen unter Verwcn- Drähten auf, die mit einer variablen Stromquelle vor-

dung einer beheizten Fläche bekannt (deutsche Pa- bunden sind. Hierdurch wird ebenfalls der Vorteil

tenischrift 97O97OV Bei dieser bekannten Einrich- eines besonders geringen konstruktiven Aufwands für

3 4

die Erzielung einer gesteuerten Dmnpfkondensaiion net. Dadurch werden die von dem Emitter ftbgege· _guf der jeweiligen Trägeroberfläche er/ielt. benen Elektronen zu einem Elektronenstrahl ge-An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung formi, der vi>n der offenen Seile des Sehliues oder nachsichcnd näher erläutert. Behälter in der Rückenelektrode austritt- Die °^elrä" Fig. I zeigt schemalisch in einer Seilenansicht eine 5 fenden Elektronen werden mit Hilfe einer Bescnleuni-Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens; gungsanode 27 beschleunigt. Die Elektronenstraru-Pig. 2 zeigt in einer Draufsicht eine andere Aus- kanone ist unterhalb des Pegels des in dem Schmelzführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung tiegel 19 befindlichen Materials 18 angeordnet, um des Verfahrens; ~ zu verhindern, daß der Emitier 24 und die anderen Fig· 3 zeigt eine Schnittansicht entlang der in xo Elemente der Elcktronenstrahlkanone auf Grund F i g. 2 eingetragenen Schnittlinie 3-3. einer Dampfkondensation verschmutzt wetdein.

Zur Ausführung des Verfahrens wird ein verdamp- Um den Elektronenstrahl 23 von dem Emitter 24

fungsfähiges Material auf einer nachstehend auch aK auf die Oberfläche des in dem Schmelztiegel 19 be-

Trägcrschichl bezeichneten Trageroberfläche 11 ab- findliehen geschmolzenen Materials 18 zu ^ncn^^n>

gelagert, währenddessen diese Trägeroberfläche 11 15 wird über der Oberfläche des geschmolzenen Ma-

durch eine nachstehend auch nur als Wärmestrahler terial* ein tonnenformiges elektromagnetisches reld

bezeichnete Wärmestrahlungsqudle 12 erwärmt wird aufgebaut, in dem die hindurchtretenden Elektronen

Die !«treffende Wärmestrahlungsquelle bzw. der nach unten auf die Oberfläche abgelenkt werden.

Wärmestrahler 12 weisl Radiatoren 13. auf, die auf wobei die Elektronenstrahl·^ ciwas konvergieren. t:in

einer Temperatur gehalten werden, welche die Re- 20 derartige* Fel·.! wird/wischen 'wei Polstüekcm 28 auf-

cmissionstcmperatur des /u verdampfenden Materials schaut, die auf gegenüberliegenden Seilen des

übersteigt. Die Trägerschicht 11 wird a-f einer Tem- Schmelztiegels 19 angeordnet sind und die nahe eines

peratur"ge^haIlcn· die niedriger ist als d-τ niedrigste Endes durch einen Kern 29 mit geringem magneii-

Wert der Reemissionstemperatur des aufzudampfen- schem Widersland verbunden sind. Der Kern J) ist den Materials und der Schmelzpunkttemperatur des 25 von einer Elektromagnetspule 31 umgeben, die durch

Trägerschichtmaierials. Zur Aufrechterhallung der- geeignete Einrichtungen gespeist wird.

artiger Temperaluren strahlt der Wärmestrahler 12 "" Bei der dargestellten Ausführungsform ist die

Wärme unter einem Raumwinkcl ab, der nicht größer Trägerschicht 11 durch eine Turbinenschaufel für ein

ist als der Quotient aus dem Produkt 4.7 mal d~er mit Strahltriebwerk gebildet: .sie enthält zwei Endnansche Vier potenzierten absoluten Temperatur der Träger- 30 32, die parallel zueinander angeordnet und dur,"h

oberflächen mal dem Emissionsvermögen der frä- eine hohle Bahn bzw. Leitfläche 33 miteinander ver-

gcrobcrflächc 11 und dem Produkt aus der mit Vier bunden sind. Die zu überziehende Trägerschicht bzw.

potenzierten absoluten Temperatur der Wärmestrah- das zu überziehende Teil wird mit Hilfe in der Zeich-

lungsquclle 12 mal dem Emissionsvermögen dieser nung nicht dargestellter geeigneter Trageiinnchtungen Wärmestrahlunesquclle 12, d. h. der Radiatoren 13. 35 in dem Dampfstrom gehalten. Derartige Trageinnch-

Dic in Fig. Ϊ dargestellte Vorrichtung besteht aus Hingen bewirken ferner eine Drehung der Trager-

cincm vakuumdichten Raum 14 mit einer Rohrleitung schicht, damit sämtliche Oberflächen der 1 rager

15, dur-h die das Innere des Vakuumraums mittels schicht in den Dampfstrom gelangen kos men und so-

eincr Vakuumpumpe 17 evakuiert wird. Bei einem mit ein gleichmäßiger Überzug erhalten wird. Vakuum von 1 Torr bzw. einem noch geringeren 40 Unter bestimmten Voraussetzungen ist es crfordcr-

Druck kann aufgedampft werden. In der Wand des lieh, die Trägcrschichttemperalur wahrend des Aul-

vakuumdichicn Raumes 14 kann eine geeignete vcr- dampfens nennenswert über der Raumtemperatur zu

schließbare öffnung (nicht dargestellt) vorgesehen halten. Um eine gleichmäßige Erhitzung einer clis-

sein, die gestattet, Einzelteile in" den Vakuumraum kreten Trägerschicht zu bewirken, ist es daher nolcinz'uführcn und aus diesem herauszuführen. 45 wendig, daß die der Trägerschicht zugefuhrte Mrah-

In dem Vakuumraum 14 wird von einem geschmol- luneswärmc von einer die Trägerschicht umgebenden

zcnen Material 18, das sich in einem Schmelztiegel 19 Fläche herrührt, die so groß wie möglich ist. Um eine

befindet Dampf abgegeben. In den Wänden des Dampf kondensation auf den Radiatoren des Warme-

Schmelztiegcls sind Kühlmitteldurchgänge 21 vorgc- Strahlers zu verhindern, ist es jedoch erforderlich, oil sehen die mit Hilfe eines Kühlmittels Wärme von 50 Radiatoren bei Temperaturen zu betreiben, wcicnc

dem Schmelztiegel abzuführen erlauben. Auf diese oberhalb der Reemissionstemperatur des Autdampi-

Wcisc vermag sich ein Bereich zwischen dem abge- materials liegen. Geschieht dies, so kann dies zu einer

kühlten Schmelztiegel und dem geschmolzenen Ma- zu starken Strahlungswärmeabgabe an die Iragcr-

tcrial zu verfestigen und einen Ticgelrcsl 22 zu bil- schicht führen, wodurch deren Temperatur über die den Der Tiegclrest 22 bewirkt, daß das geschmolzene 55 erwünschten Grenzen hinaus ansteigt.

Material dieSchmelztiegelwändc!licht berühren kann. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausfuhrungslorm

Das in dem Schmelztiegel 19 befindliche Material enthält der Wärmestrahler 12 Radiatoren 13. U.esc

18 wird dadurch erhitzt, daß seine Oberfläche mit Radiatoren 13 enthalten eine etwa 13 mm dicke I IaI w

Hilfe von einem oder mehreren Elektronenstrahl aus Wolfram oder Molybdän; sie ist in der öreiu. bcschossen wird. In der Zeichnung ist aus Gründen 60 und Länge etwas größer als die einsprechenden Ab-

dcr Übersichtlichkeit lediglich ein Elektronenstrahl 23 mcssungen des zu bedampfenden E.nzc teHcs. uic

angedeutet Der Elektronenstrahl 23 wird von einer Platte 13 wi.d durch einen Elektronenstrahl 34 ernitzt.

Elektronenstrahlkanone erzeugt, die ein Elektronen der von einer Elcktronenstrahlkanone erzeugt wird

emittierendes Heizelement bzw. einen Emitter 24 ent- welche ein Elektronen emittierendes.Heizelement

hält der aus Wolfram oder einem anderen geeigneten 65 bzw. einen Emitter36, eine Gegenelektrode37 inu

Material besteht und der auf eine hinreichend hohe eiticBeschlcunigungsanodeM enthalt. Da der tmit er

Temperatur erhitzt wird. Der Emitter ist in einer 36 auf der Seite der Platte 13 angeordnet ist, die der

Ausnehmung in einer Rückcnelektrodc26 angcord- Trägerschicht 11 und dem Vcrdampfungsmalcriali»

gegenüberliegt, ist somit ein AuftretTen von Dumpf auf den limitier und eine damil verbundene Beschädigung des Emitters auf einen minimalen Wen gebracht. Durch Ändern der Elcklronenslrahllcislung, und zwar entweder durch geeignete Änderung des Beschleunigungspotentials oder der Temperatur des Hmittcrs, kann die Temperatur der Platte 13 geregelt werden. Der stabile Aufbau der Piaitc 13 bringt eine lange Lebensdauer des Radiators mit sieh. Dieser ist einfachaufzubauen und neigt nichtda/.u.beimAuftretcn von Oberflächenrissen zerstört zu werden, wie dies bei einigen anderen Typen von sehr empfindlichen Widerstands-Wärmcsirahlcrn der Fall ist. Auch sind bei dieser Anordnung keine elektrischen Leitungen dem Dampfslrom ausgesetzt, dessen Kondensation auf derartigen Leitungen zum Abbröckeln des Aufdampfmatcrials führen könnte, welches in den Schmelztiegel zurückfallen würde. Damit würde der Verdampfiingsprozcß unterbrochen werden.

Die Wirkung eines Wärmestrahler auf eine dis- *° krclc Trägcrfläehe, wie das in den Zeichnungen dargestellte Einzelteil, kann von dicm Gesamtraumwinkel weitgehend näherungsweise dargestellt werden, der sich unter der Oberfläche bzw. unter den Oberflächen hinzieht, von welchen die Wärme abgestrahlt wird. Der Raumwinkel (in Radian) an einem bestimmten Punkt (z. B. der geometrischen Mitte des zu überziehenden Hinzelteilcs) in bezug auf eine bestimmte Fläche (z. B. einem Radiator) ist gleich dem Teilbereich der Fläche einer Kugel vom Hinheilsradius mit an dem bestimmten Punkt liegender Mitlc, der durch eine Kugelfläche ausgeschnitten isl, die von einem Scheitelpunkt an dem bestimmten Punkt ausgeht und durch den Umfang der bestimmten Oberfläche hindurchläuft. Nimmt man an, daß ein Einzelteil vollständig in einem Radiator eingeschlossen wäre, so wäre der Raumwinkel gleich 4.τ Radian. Durch Messung des eingeschlossenen Winkels von einem Scheitelpunkt auf der geometrischen Mills eines zu überziehenden Einzelteils zu den Außenkanten des Strahlungselemcnts in zwei senkrecht aufcinanderstchcndcn Ebenen, die durch die geometrische Mitlc des zu überziehenden Einzelteils laufen und die senkrecht zu den Außenkanten des Strahlungselemenles stehen, kann ein Näherungswert für den Raumwinkcl crhaltr-n werden, der für die meisten Fälle genau genug ist. Nimmt man als geometrische Mitte des in Fig. 1 dargestellten Einzelteils bzw. der in Fig. 1 dargestellten Trägerschicht 11 den Punkt39 an, so kann der eingeschlossene Winkel in der Papierebene oder in einer senkrecht zur Papicrebene verlaufenden Ebene zwischen den Linien gemessen werden, die von dem Punkt 39 zu den entsprechenden Außenkanten der Platte 13 hin verlaufen. Die Summe der beiden gemessenen eingeschlossenen Winkel stellt eine Näherung an den Raumwinkel in Radian dar.

Unter Anwendung dieser Näherungsmethode kann ein Ausgleichszustand angenähert erreicht werden, bei dem die an die Trägerschicht abgegebene Wärme gleich den Wärmevcrlusien der Trägerschicht ist. Die 6u einer durch Dampfablagerung zu überziehenden Trägerschicht zuzuführende Wärme umfaßt nicht nur die Wärme, die von den Wärmcstrahlcrn her zugeführt wird, sondern auch die Wärme, die von dem auf der betreffenden Trägerschicht kondensierenden heißen Dampf herrührt. Wird der zuletzt genannte Faktor unberücksichtigt gelassen, so kann ein Ausi'Ifirhszustand erhalten werden, bei dem der Raumwinkel des Radiator:-, in Rudian gleich

4.-Γ

τ*

ist. Hierin bedeutet '/'< die absolute Temperatur der Trägerschicht, und T, isl die absolute Temperatur des Radiators. 1, ist das Emissionsvermögen der Trägerschicht, und t_r ist das Emissionsvermögen des Radiators. Was die beiden Temperaturen anbelangt, sei bemerkt, daß die Temperatur des Radiators die Recmissionslempcratur des Aufdanipfmaicriais übersteigen sollte und daß der Wert der Temperatur der Trägerschicht niedriger sein sollte als der niedrigste Wert der Recmissionstcmpcralur und der Trägcrschichtschmelz.lcmperalur. E.s kann sein, daß die besonderen Forderungen des Systems es erforderlich machen, die Trägerschicht auf einer noch niedrigeren Temperatur als der erwähnten Temperalur zu hallen, d. h. auf einer Temperatur, die niedriger isl als die Schmelztemperatur des Aufdampfmatcrials, um zu verhindern, daß das Aufdampfmalcrial auf der Oberfläche der Trägerschicht läuft. In jedem Fall kann eine Annäherung der Hciz.clcmcntgrößc durch Berechnung des maximalen Rauinwinkcls im obigen Sinne und durch Heranziehen dieses Wertes zur Bestimmung der Abmessungen des Strahlungselcmcntcs erzielt werden. Das Strahlu.ngsclcmciil kann dabei in einer Richtung langer sein als in dsr anderen; dies hängt von der Einzcllcilforrn ab.

Für bestimmte Einzellciiformcn braucht die Form des Wärmestrahler 12, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, nicht die gewünschte gleichmäßige Erwärmung des betreffenden Einzelteiles zu bewirken. Eine Ausführungsform einer Vorrichtung, die eine gleichmäßige Erwärmung eines Einzelteiles vornimmt, isl in F i g. 2 und 3 dargestellt. Bei dem dort angewandten besonderen Aufbau wird ein Wärmestrahler benutzt, der aus einer Vielzahl von Bändern oder Drähten besieht, die voneinander beabslandcl sind und durch die eine Annäherung an die Gleichförmigkeit eines Raumstrahler erzielt ist, wie er in F i g. 1 dargestellt ist. Andererseits ist hier dicUmwandlungstcmpcratur des zu erhitzenden Einzelteils auf einem niedrigen Wert gehalten. Dies ist deshalb möglich, weil derGesamtraumwinkelinfolgederZwischcnräumczwischen den Bändern oder Drähten verringert ist. L/cr Gesamtraumwinkel ist gleich der Summe der Raumwinkel in bezug auf die Oberflächen der Bänder bzw. Drähte. Eine gleichmäßige Erwärmung wird durch die Abstände der Strahlungselemente erzielt.

Das in Fig. 2 und 3 dargestellte Einzelteil 11 stimmt mit dem bei dem zuvor betrachteten Ausführungsbeispiel vorgesehenen Einzelteil überein; es enthält Endfiansche 32, die durch die Leitfläche bzw. die Bahn33verbundcn sind. DieWiirmestrahlereinrichlung 41 enthält drei bogenförmig verlaufende parallele Bänder 42, die voneinander beabslandet sind und die über die Oberseite des zu erhitzenden Einzelteiles sich bogenförmig krümmen. Die Bänder werden von zwei angeflanschten Trägern. 43 und 44 getragen, welche aus Isoliermaterial bestehen. An diese Träger sind die Bänder angeschraubt. An einem Ende des Trägers 43 ist ferner eine Vielzahl von Leitern 46 angeschraubt, die eine elektrische Verbindung zu den Bändern 42 herstellen. Eine Vielzahl von entsprechenden leitenden Bändern 47 steht mit den Bändern 42 an den Trägern 44 in elektrischer Verbindung. Die

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Leiter 46 und 47 laufen durch die Wände 14 des Vakuumraumes hindurch; sie sind elektrisch an eine variable Stromquelle 48 angeschlossen. Die Bänder können mit Kühlmittelspulen 49 versehen sein, um ihre Überhitzung zu verhindern.

Der eingeschlosüene Winkel der Papicrebene betragt, wie aus Fig. 3 hervorgeht, nahezu 180°. Demgegenüber ist der gesamte eingeschlossene Winkel in der senkrecht zu der Papierebene liegenden Ebene sehr klein, da die geringe Breite der Bänder lediglich einige kleine eingeschlossene Winkel mit sich bringt, deren Summe klein ist. Demgemäß ist der angenäherte Gesamtraumwinkel (wie er durch Addition der Summe der eingeschlossenen Winkel in der senkrecht zur Papierebene gemäß F i g. 3 verlaufenden Ebene und des eingeschlossenen Winkels von π in der Papierebene erhalten wird) klein; er kann hinreichend klein gemacht werden, um eine Überhitzung der Trägerschicht zu verhindern, während im übrigen eine Erwärmung der einzelnen Bänder 42 entsprechend dem gewünschten Wert ermöglicht ist.

Wird das Einzelteil 11 z. B. auf einer Temperatur von etwa 980° C gehalten und ist es mit einem Metall zu bedampfen, wie mit Eisen, Aluminium, Kobalt oder Nickel, und beträgt seine maximale Abmessung etwa 76 mm, so können drei Tantalbänder 42 verwendet werden, die etwa 19 mm breit, 0,38 mm dick, 300 mm lang und etwa 51mm voneinander beabstandet sind. Wird durch jedes Band ein Heizstrom von 450 A hindurchgeleitet, so kann die Temperatur der Bänder über etwa 1100⁰C ansteigen. Bei dieser Temperatur tritt keine Metallabscheidung auf den Heizbändern ein. Unter den vorstehend aufgeführten Bedingungen kann das Einzelteil eine Umwandlungstemperatur von etwa 38° C erreichen. Der Dampf, der das Einzelteil verfehlt und auf die erhitzten Bänder auf trifft, kann auf das betreffende Einzelteil zurückreflektiert werden. Auf diese Weise wird die Aufdampfrate des Systems gesteigert.

Eine Ausführungsform entsprechend dem in F i g. 2 und 3 dargestellten Aufbau, die drei Tantalbänder benutzt, die etwa 13 mm breit, 0,38 mm dick, 300 mm lang und 51mm voneinander versetzt sind, vermag eine heiße Zone zwischen etwa 730⁰C bei 240A und 1000° C bei 300 A zu erzeugen. Ströme unterhalb von 240A führen dazu, daß die Tantalbänder mit Metall bedampft werden. Durch Legierungsbildung kommt es damit zu einem schnellen Ausfall der Bänder. Ströme oberhalb von 300 A führen infolge Überhitzung ebenfalls zum Ausfall der Bänder. Die jeweils erforderliche Temperatur des Heizelements kann entsprechend folgender allgemeiner Regel gewählt werden: Dämpfe kondensieren nicht auf Oberflächen bei Temperaturen entsprechend einem Dampfdruck (des zu kondensierenden Dampfes), der größer ist als der Teildruck des Dampfes neben der Oberfläche. Ausnahmen von dieser Regel treten jedoch dann auf, wenn zwischen dem Dampfalom (oder Dampfmolekül) und der Trägerschichtkristallstruktur ungewöhnliche Störungen auftreten.

Unter gewissen Voraussetzungen kann es erwünscht sein, extrem hohe Temperaturen in den Heizelementen zu erzeugen, und zwar wegen einer besonders hohen Recmissionstemperatur des aufzudampfenden Materials. Sind derartige Temperaturen für ein Einzelteil 11 zu erzeugen, das eine maximale Abmessung von etwa 76 mm besitzt, so können die bänderartigen Heizelemente gemäß F i g. 2 und 3 durch drei etwa 1,5 mm dicke Wolframdrähte ersetzt werden, die etwa 300 mm lang und etwa 51 mm voneinander beabstanao det sind. Diese Wolframdrähte verlaufen dann bogenförmig über die Oberseite des zu überziehenden Einzelteils, wie dies F i g. 3 erkennen läßt. Wird durch die Wolframdrähte ein Strom von 100 A hindurchgeleitet, so kann die Oberflächentemperatur des WoIf- »5 rams einen Wert erreichen, der über etwa 1100° C liegt. Damit ist eine Kondensation von Materialdampf auf den Wolframdrähten verhindert, während das betreffende Einzelteil eine Umwandlungstemperatur von etwa 38° C erreichen kann.

In der nachstehend aufgeführten Tabelle sind weitere erläuternde Angaben aufgeführt, bei denen eine Ausgleichserwärmung erreicht werden kann, und zwar zumindest theoretisch oder bei sehr niedrigen Verdampfungsgeschwindigkeiten. Wie oben bereits erwähnt, wird dem zu bedampfenden Einzelteil bzw. der zu bedampfenden Trägerschicht zusätzliche Wärme von dem auf diesem Einzelteil bzw. auf dieser Trägerschicht kondensierenden Dampf her zugeführt. Sind die Verdampfungsgeschwindigkeiten hinreichend hoch gewählt, so daß diese zusätzliche Wärme ins Gewichii fällt, so muß sie mit berücksichtigt werden. Damit wird der tatsächliche Raumwinkel geringer sein als der in der Tabelle aufgeführte, durch eine entsprechende Größe gegebene theoretische ♦5 Raumwinkel. Dies kann dadurch errechnet werden, daß der Quotient aus der den Strahlern allein zugeführten Wärme und dem Produkt aus der (durch die Strahler und den Dampf) insgesamt zugeführten Wärme und dem durch den theoretischen Raum-So winkel, wie er in der Tabelle angegeben ist, berechneten Verhältnis gebildet wird.

Damit ist der

tatsächliche Raumwinkel = theoretischer Raumwinkel

H_r · H_v

Hierin bedeuten H_r und H_v die dem Einzelteil durch die Radiatoren und den Dampf zugeführten Wärme kalorien. ___^_

Trägerschichtmaterial Überzugsmaterial

Heizelementanzahl und -größe

(in mm) Raumwinkel in Radian

Heizelementtemperatur (in ° K)

Trägerschicht temperatur (in ⁰K)

Kupfer (ε = 0,08)
Eisen (ε = 0,25)
Eisen (ε = 0,22)
Nickel (ε = 0,25)
Aluminium (ε = 0,035)
Titan (ε =12,58)

Aluminium (ε = 0,23) Kobalt (ε = 0,26) SUber ( 024)

Chrom Wismut

Mangan

(ε = 0,24) (ε = 0,25) (ε = 0,18) (ε = 1)

5 (25,4 · 254) 8 (25,4 · 254) 5 (25,4 - 254)

10 (12,7 · 305) 3 (19 · 228)

10 (25,4 · 254) 0,134

4,25

2,84

5,12

0,0329

3,98

1850 2175 1600 2000 1175 2000

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 773 1675 1130 1600

400 1500

409634/280

Claims (1)

1. p_n,„_n,„_nKnriirhi,. tang werden unter anderem Umtenkblcchc, die beim

   Patentansprüche. Vakuumaufdampfen nicht überzogen werden sollen,

   l.VerfahrenzumVakuumbedampfeneinerdurch auf eine derart hohe Temperatur erhitzt, daß auf

   eine Wärmestrahlungsquelle auf eine unterhalb ihnen eine Kondensation des in dem Schiffchen be-

   der Kondensalionstemperatur des zu verdamp- 5 findliehen Stoffs nicht stattfindet. Hierdurch kann je-

   fendcn Materials vorerwärmie Trägeroberfläche, doch nicht sichergestellt werden, daß bei der verwen-

   dadurch gekennzeichnet, daß die dcten Slrahlungswärmequellc eine Materialdampf-

   Wärmestrahlung auf die Trägeroberfläche unter ablagerung verhindert wird.

   einem Raumwinkel gerichtet wird, der nicht Es ist schließlich bekannt (»Metalloberflüche«,

   größer ist als der Quotient aus dem Produkt-*^ io 1958, Heft 9, S. 280; französische Patentschrift