DE706359C - Verfahren zum Herstellen von gasfreien Metallegierungen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von gasfreien Metallegierungen

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DE706359C
DE706359C DES127527D DES0127527D DE706359C DE 706359 C DE706359 C DE 706359C DE S127527 D DES127527 D DE S127527D DE S0127527 D DES0127527 D DE S0127527D DE 706359 C DE706359 C DE 706359C
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Germany
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alloy
evaporation
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DES127527D
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English (en)
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Dr Werner Espe
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00General methods of reducing to metals
    • C22B5/02Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/16Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes with volatilisation or condensation of the metal being produced
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02Making non-ferrous alloys by melting

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description

  • Verfahren zum Herstellen von gasfreien Metallegierungen Auf verschiedenen Gebieten der Technik ist es wünschenswert, Schichten oder Beläge aus Legierungen herzustellen, :welche eine ganz bestimmte Zusammensetzung haben. Dies ist besonders in der Röhrentechnik der Fall, also bei der Herstellung leitender Schichten, beispielsweise bei Elektroden usw., ganz besonders aber beim Bau von Photozellen. Bei diesen genannten Anwendungszwecken tritt zu der Forderung der genauen Zusammensetzung der Legierung roch die der Gasfreiheit hinzu. Zur Herstellung photoelektrischer Schichten verwendet man beispielsweise vielfach zwei Metalle, die für sich allein in reinem Zustand zwei voneinander verschiedene Grenzwellenlängen bzw. Austrittsarbeiten besitzen und welche miteinander legiert werden. je, nachdem wie die prozentusle Zusammensetzung der Legierung gewählt wird, kann die Zelle für Licht jeder beliebigen Wellenlänge zwischen den Grenzwellenlängen der beiden Legierungsteile empfindlich gemacht werden. Man erkennt also, daß in einem solchen Falle die Zusatrimensetzung eine große Rolle spielt. Will man aber beispielsweise die beschriebene Photozellenschicht entgasen, muß die Legierung längere Zeit bei hohen Temperaturen behandelt werden, also beispielsweise im Vakuum längere Zeit im Schmelzzustand gehalten werden. Dabei tritt nun die Schwierigkeit auf, daß der Legierungsbestandteil, welcher den höheren Dampfdruck besitzt, allmählich aus der Legierung herausdampft und die Legierung schließlich nicht mehr die beabsichtigte Zusammensetzung besitzt. Man mußte sich bisher damit behelfen, claß man nur Legierungsbestandteile verwendete, die annähernd den gleichen Siedepunkt bzw. bei irgendeiner vorgegebenen Entgasungsternperatur den gleichen Dampfdruck besitzen. Wenn dies nicht der Fall ist, verdampft der Legierungsbestandteil mit dem höheren Dampfdruck allmählich aus der Legierung heraus, und diese besitzt dann nicht mehr die beabsichtigte Zusammensetzung.
  • Bei der Herstellung von lichtempfindlichen Zellen ist weiterhin bereits vorgeschlagen worden, Halbleiterschichten aus Gemischen von Selen und Tellur dadurch zu erzeugen, daß die beiden Stoffe entsprechend der gewünschten Zusammensetzung des Gemisches bei verschiedenen Temperaturen an verschiedenen Stellen der Zelle verdampft und die Dämpfe gemeinsam auf dem Gehäuse der Zelle kondensiert wurden. Gasfreie Legierungen hat man jedoch auf diese Weise nicht erhalten.
  • Die vorliegende Erfindung weist einen Weg, diese Schwierigkeiten zu umgehen und für die genannten Zwecke Legierungen jeder beliebigen Zusammensetzung, also in bezug auf das verwendete Metall und auf das Mengenverhältnis der Legierungskomponenten, durch Verdampfen herzustellen. Erfindungsgemäß werden die Legierungen jede für sich in je einem besonderen Siedebehälter entgast, wobei die Temperaturen der beiden Siedebebälter verschieden hoch gehalten wer-> den, derart, daß der Dampfdruck und damit die Verdampfungsgeschwindigkeit der einzelnen Legierungskomponenten der gewünschten Zusammensetzung der Legierung angepaßt ist. Zur Herstellung einer Legierung aus 50% Silbet und 5o°/0 Nickel wird z. B. für den Nickelbehälter eine Temperatur von etwa 165o° C, für den Silberbehälter eine Temperatur von 1170° C gewählt. Bei diesen Temperaturen besitzt der Dampfdruck für beide Metalle den gleichen Betrag von ro-i nim Hg, und die pro Sekunde verdampfende Metallmenge ist für beide Metalle gleich. Man erhält also bei dieser Wahl der Temperaturen bzw. Dampfdrucke eine Legierung, welche zu gleichen Teilen aus Silber und Nickel zusamtrengesetzt ist. Die Metalldämpfe der beiden Komponenten werden aus den einzelnen Verdampfungsbehältern einem dritten, zunächst gekühlten Behälter zugeführt, in dem sie sich iiii Verhältnis der durch die Temperatur der Verdampfungsräume regelbaren Verdampfungsgeschwindigkeit niederschlagen. Man kann also die pro Sekunde verdampfende :Menge bzw. das Mengenverhältnis der einzelnen Komponenten durch einfache Veränderung des Verhältnisses der Temperaturen der Verdampfungsbehälter beherrschen. Auf diese Weise kommt eine im Hochvakuum sublimierte und daher absolut gasfreie Lekierung jeder gewünschten Zusammensetzung zustande. Das Verfahren, welches in dem geschilderten Beispiel für eine Legierung mit zwei Komponenten Anwendung findet, ist natürlich auch bei einer-aus mehreren Komponenten bestehenden Legierung vorteilhaft anwendbar.
  • Man darf den Dampfdruck der einzelnen Legierungskomponenten nicht zu hoch treiben, da bei Anwendung zu hoher absoluter Dampfdrucke der Übergang des Metalldampfes von dem Erhitzungsbehälter zum Kondensationsbehälter nicht ungestört vor sich gehen kann. Ist der absolute Dampfdruck zu hoch, dann werden die verdampfenden Moleküle an den zeitlich vor ihnen verdampften und noch im Verdampfungsraum befindlichen Molekülen reflektiert. Es zeigt sich dann eine Erscheinung, welche in gewissem Sinne Ähnlichkeit mit der der Elektronenraumladung in Hochvakuumröhren besitzt, d. h. eine Stauung des Dampfes. Wenn aber die Temperatur so gering gewählt wird, daß bei ihr nur ein Dampfdruck auftritt, bei dem die freie Weglänge der Dampfmoleküle in der Größenordnung des Weges zwischen der Verdampfungsstelle und der Stelle liegt, an welcher der Dampf kondensiert, ist eine solche Stauung des Dampfes unbeachtlich, und die an der Kondensatstelle entstehende Legierung entspricht genau der durch die Höhe der Verdampfungstemperatur fest eingestellten Zu sanimensetzung.
  • Es ist häufig wünschenswert, die Legierung, welche durch Verdampfung gebildet wurde, noch in sich zu homogenisieren, da unter Umständen durch das Verdampfen eine Legierung entsteht, deren Homogenität nicht für alle Zwecke ausreichend ist. Eine solche Homogenisierung muß natürlich durch eine erneute Erhitzung der Legierung erfolgen, wobei aber keine Verdampfung stattfinden darf, da die Legierung dann ja wieder ihre Zusammensetzung ändern würde. Nach der weiteren Erfindung wird daher nach Abtrennung der Verdampfungsbehälter in der das Kondensat enthaltenden Apparatur das Hochvakuum durch Argon von einer bis mehreren Atmosphären ersetzt und die Legierung zum Zwecke der Homogenisierung erhitzt. Die Füllung aus Argon oder einem anderen neutralen Gäs setzt den Siedepunkt der Legierung so weit herab, daß die Legierung ausreichend hoch, gegebenenfalls sogar über den Schmelzpunkt der Komponenten hinaus, erhitzt werden kann; ohne daß eine Verdampfung irgendeines Legierungsbestandteiles stattfindet. Auf diese Weise erhält man eine absolut gasfreie Legierung von gewünschter Zusammensetzung.
  • Außer für die erwähnten Zwecke, nämlich für photoelektrische Zellen, läßt sich die Erfindung auch noch für andere ZNVecke ver. werten, z. B. für Glaseinschmelzwerkstoffe und für elektrische Kontakte. Ordnet man in dem Kondensationsraum Platten oder sonstige Formstücke an, so kann man mit Hilfe dieses Verfahrens Oberflächenbedeckungen dieser Formstücke mit gasfreien Legierungen erzielen. Die Förmkörper brauchen dabei nicht aus metallischen Werkstoffen zu bestehen, sondern können isolierende Werkstoffe, wie Quarz, Glas, Keramik o. dgl., sein. Auch zur Herstellung von Legierungen mit geringem Diffusionsvermögen für Gase eignet sich das vorliegende Verfahren sehr gut.
  • In manchen Fällen kann sich noch empfehlen, zwischen den einzelnen Verdampfungsstellen Schirme anzuordnen, damit sich die Dampfströme gegenseitig nicht stören. Auch kann man eine gegenseitige Beeinflussung der Dampfströme durch geeignete Anordnung der Einströmöffnungen für die Metalldämpfe in das Kondensationsgefäß verhindern.

Claims (1)

  1. PATENT ANSrrzÖcliL: i. Verfahren zum- Herstellen von gasfreien Metallegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem unter Hochvakuum stehenden Gefäß jede der Legierungskomponenten für sich in einem besonderen Behälter verdampft wird und dabei die Temperaturen der einzelnen Siedebehälter gerade so hoch gehalten werden, daß der Dampfdruck in den Behältern und damit die Verdampfungsgeschwindigkeit der einzelnen Legierungskomponenten der gewünschten Zusammensetzung der Legierung angepaßt ist, und daß die einzelnen Legierungskomponenten in dem Gefäß durch Kondensatoren zu einer Legierung vereinigt werden. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungskomponenten beim Verdampfen nur so hoch erhitzt werden, daß ein. Dampfdruck entsteht, bei dem die freie Weglänge der Dampfmoleküle in der-Größenordnung der Entfernung zwischen der Verdampfungsstelle und der Kondensatstelle liegt. 3. Verfahren zum Homogenisieren einer nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen i und z hergestellten Legierung, dadurch -gekennzeichnet, daß nach dem Aufdampfen der Legierung die Verdampfungsbehälter abgetrennt werden und in der das Kondensat enthaltenden Apparatur das Hochvakuum durch Argon oder ein anderes Schutzgas von einer bis mehreren Atmosphären ersetzt und die Legierung zwecks Homogenisierung erhitzt wird.
DES127527D 1937-06-09 1937-06-09 Verfahren zum Herstellen von gasfreien Metallegierungen Expired DE706359C (de)

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