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Elektrische Geräte.
Es ist bekannt, dünne Oberflächenschichten aus Platin auf Lichtleitern bei der Herstellung elektrischer Geräte zu verwenden. Platinüberzüge, die durch physikalische Verfahren im Vakuum hergestellt werden, konnten jedoch keinen Eingang in die Praxis finden, da die so hergestellten Schichten auf der Unterlage nicht haften und deshalb beim Gebrauch sehr bald beschädigt werden. Man war deshalb gezwungen, Überzüge auf Nichtleitern unter Verwendung von GlanxmetaIIösungen, wie Glanzplatin oder auch Glanzsilber, herzustellen.
Diese bei höherer Temperatur eingebrannten Schichten zeigen gegenüber den reinen Metallen einen erhöhten spezifisehen Widerstand, da bei dem Einbrennen des Metalls ein Flussmittel verwendet werden muss. Ausserdem zeigen sie eine körnige Struktur, so dass sie einen je nach der Amplitude der Spannung veränderlichen Widerstand (Kohärerwirkung) besitzen. Neben Platin und Silber hat man auch schon Gold als Überzugsmaterial auf Nichtleitern in elektrischen Geräten benutzt, ohne einen Fortschritt gegenüber der Verwendung der genannten Metalle erzielen zu können.
Es wurde nun gefunden, dass besondere Fortschritte erzielt werden, wenn in elektrischen Geräten die dünnen Oberflächenschichten auf Lichtleitern aus Ruthenium, Rhodium oder Palladium bestehen, und durch Kathodenzerstäubung oder Aufdampfen im Vakuum ohne Anwendung von metallischen Zwischenschichten aufgebracht sind.
Die elektrischen Geräte lassen sich in der gewünschten Form aus leicht verarbeitbaren Nicht-
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dickerer Schichten durch Verdampfen des Metalls im Vakuum erheblich leichter als bei Platin durchzuführen.
Die Überzüge von Rhodium und Ruthenium, die auf Nichtleitern durch Kathodenzerstäubung oder durch Verdampfen im Vakuum aufgebracht sind, zeichnen sich zum Unterschied von dünnen Platinschichten durch eine ungewöhnlich grosse Haftfestigkeit auf dielektrischen Materialien, beispielsweise Specksteinprodukten, aus. Diese Eigenschaft sichert den neuen elektrischen Geräten auch unter ungünstigen mechanischen, chemischen und thermischen Bedingungen eine hohe Lebensdauer. Diese Haftfestigkeit ist um so bemerkenswerter, als man zur haftfesten Verbindung von Rhodium mit einer nichtmetallisehen Unterlage vorschlug, eine Zwischenschicht von Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom, Molybdän oder Wolfram zu verwenden.
Elektrische Geräte, bei denen die Edelmetalle mit solchen Zwischenschichten aus Unedelmetallen auf dem Nichtleiter befestigt werden, sind Geräten, bei denen die Edclmetallüberzüge unmittelbar auf dem Nichtleiter angeordnet sind, beispielsweise in dem spezifischen Leitvermögen und der chemischen Widerstandsfähigkeit unterlegen.
Es hat sich weiterhin überraschenderweise herausgestellt, dass sich die Überzüge von Rhodium auf den in der Technik benutzten dielektrischen Materialien durch Löten mit ändern Metallteilen, beispielsweise Dlähten, dauerhaft verbinden lassen.
Im Gegensatz zu den bisher in elektrischen Geräten benutzten eingebrannten Überzügen zeigen die Rhodium-, Ruthenium-oder Palladiumüberzüge, die durch die genannten physikalischen Verfahren im Vakuum hergestellt sind, keine Kohärereffekte, und als Folge davon werden beispielsweise die in Radiogeräten auftretenden Rauscheffekte vermieden.
Mit Hilfe der diinnen Oberflächenschichten von Rhodium, Ruthenium oder Palladium, die durch die genannten physikalischen Verfahren im Vakuum auf Nichtleitern aufgebracht sind, ist es ausserdem möglich, die Werte für die dielektrischen Verluste in Kondensatoren in bemerkenswerter
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altern im Gegensatz zu den bisher verwandten Silberüberzügen nicht. Elektrische Widerstände aus diesen Materialien weisen also einen konstanten Widerstandwert auf.
Die erfindungsgemäss angewandten Metallschichten zeichnen sich schliesslich durch ein hohes spezifisches Leitvermögen aus. Sie zeigen auch bei geringer Schichtdicke eine ungewöhnliche chemische Widerstandsfähigkeit ; die Rhodiumüberzüge haben sich sogar als tropenfest erwiesen. Die Überzüge aus Rhodium und Ruthenium, die durch Verdampfen im Vakuum auf Nichtleitern hergestellt werden, besitzen ausserdem eine hohe Härte.
Man hat zwar schon bei der Herstellung elektrischer Geräte vorgeschlagen, die Platinmetalle, darunter auch die Metalle Ruthenium, Rhodium und Palladium, durch Zersetzen ihrer flüchtigen Karbonyl-Halogenverbindungen niederzuschlagen. Die Metalle wurden jedoeh hiebei auf Leitern niedergeschlagen, während die Erfindung gerade darin besteht, leitende Schichten auf Nichtleitern zu erzeugen, die die oben eingehend besprochenen Fortschritte ergeben. Ausserdem sind die durch Zersetzung der Karbonyl-Halogen-Verbindungen gewonnenen Schichten durch Kohlenstoff-und Gasreste verunreinigt.
Diesem Vorschlag waren auf keinen Fall die bemerkenswerten Fortschritte zu entnehmen, die die Metalle Ruthenium, Rhodium und Palladium gegenüber dem Platin bei der Herstellung von Überzügen auf Nichtleitern durch Verdampfen im Vakuum oder durch Kathodenzerstäubung ergeben. Auch sind schon Verfahren zum Verdampfen von Platinmetallen, wie Rhodium, beschrieben worden. Die so gewonnenen Rhodiumüberzüge wurden jedoch zur Herstellung von Spiegeln benutzt, während für elektrische Geräte nur Platin in Vorschlag gebracht wurde. Die besonderen Fortschritte, die die genannten Platinbegleitmetalle gegenüber Platin bei der Anwendung in elektrischen Geräten ergeben, waren also nicht bekannt.
Erfindungsgemäss werden die dünnen Oberfl chenschichten aus Ruthenium, Rhodium oder Palladium, die durch Kathodenzerstäubung oder Aufdampfen im Vakuum ohne Anwendung von metallischen Zwischenschichten auf Nichtleitern aufgebracht sind, und vorzugsweise als besonders reine Metalle vorliegen, bei der Herstelelung der verschiedensten elektrischen Geräte, beispielsweise von Kondensatoren, Widerständen jeder Grösse, Kontakten, Schaltgeräten, Beleuchtungskörpern u. dgl. mehr angewandt. Die Überzüge werden auf Nichtleitern, wie keramischen Massen, Glas, Kunstharz, oder Kunststoffen, aller Art aufgetragen.
Ausser den schon besprochenen Fortschritten bei Widerständen und Kondensatoren seien noch zwei weitere Beispiele gegeben.
Für Schwinger bei Ultraschall wird Piezoquarz oder Seignettosalz durch Aufdampfen im Vakuum mit einer dünnen Rhodiumschicht versehen. Diese neuen Schwinger zeichnen sich durch hohe Lebensdauer aus, während die bisher verwandten Silber- oder Goldüberzüge nur kurze Zeit haften.
Die Erfindung gestattet in einfacher Weise die Herstellung eines Gerätes zur Bestimmung von Wasserstoff, beispielsweise in Grubengasen. Eine dünne Schicht von Palladium wird auf einer Unterlage
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wird in ein Gerät zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes, z. B. eine Wheatstonesehe Brücke, eingeschaltet. Durch eine einfache Leitfähigkeitsbestimmung lässt sich der von der Palladiumschicht aufgenommene Wasserstoff ermitteln.
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Electronical devices.
It is known to use thin surface layers of platinum on light guides in the manufacture of electrical devices. However, platinum coatings that are produced by physical processes in a vacuum could not find their way into practice, since the layers produced in this way do not adhere to the substrate and are therefore very soon damaged during use. It was therefore necessary to produce coatings on non-conductors using glossy metal solutions such as glossy platinum or glossy silver.
These layers, which are burned in at a higher temperature, show an increased specific resistance compared to the pure metals, since a flux has to be used when the metal is burned in. In addition, they have a granular structure, so that they have a resistance (coherent effect) that varies depending on the amplitude of the voltage. In addition to platinum and silver, gold has also been used as a coating material on non-conductors in electrical devices, without being able to achieve any progress over the use of the metals mentioned.
It has now been found that particular advances are achieved when the thin surface layers on light guides in electrical devices consist of ruthenium, rhodium or palladium, and are applied by cathode sputtering or vapor deposition in a vacuum without the use of metallic intermediate layers.
The electrical devices can be made of easily processable non-
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It is much easier to carry out thicker layers than with platinum by evaporating the metal in a vacuum.
The coatings of rhodium and ruthenium, which are applied to non-conductors by cathode sputtering or by evaporation in a vacuum, are distinguished from thin platinum layers by an unusually high adhesive strength on dielectric materials, for example soapstone products. This property ensures the new electrical devices have a long service life even under unfavorable mechanical, chemical and thermal conditions. This adhesive strength is all the more remarkable since it was suggested to use an intermediate layer of iron, cobalt, nickel, chromium, molybdenum or tungsten for the adhesive connection of rhodium to a non-metallic substrate.
Electrical devices in which the noble metals are attached to the dielectric with such intermediate layers of base metals are devices in which the noble metal coatings are arranged directly on the dielectric, for example inferior in terms of specific conductivity and chemical resistance.
It has also been found, surprisingly, that the coatings of rhodium on the dielectric materials used in technology can be permanently connected by soldering to other metal parts, for example wires.
In contrast to the burned-in coatings previously used in electrical devices, the rhodium, ruthenium or palladium coatings, which are produced by the physical processes mentioned in a vacuum, do not show any coherence effects, and as a result, for example, the noise effects that occur in radio devices are avoided.
With the help of the thin surface layers of rhodium, ruthenium or palladium, which are applied to dielectrics in a vacuum by the physical processes mentioned, it is also possible to determine the values for the dielectric losses in capacitors in a remarkable manner
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In contrast to the previously used silver coatings, they do not age. Electrical resistors made from these materials therefore have a constant resistance value.
The metal layers used according to the invention are finally distinguished by a high specific conductivity. Even with a thin layer, they show an unusual chemical resistance; the rhodium coatings have even proven to be tropicalized. The coatings made of rhodium and ruthenium, which are produced on dielectrics by evaporation in a vacuum, are also extremely hard.
It has already been proposed during the manufacture of electrical devices that the platinum metals, including the metals ruthenium, rhodium and palladium, be deposited by decomposing their volatile carbonyl-halogen compounds. In any case, the metals have been deposited on conductors, while the present invention consists precisely in producing conductive layers on non-conductors which result in the advances discussed in detail above. In addition, the layers obtained through the decomposition of the carbonyl-halogen compounds are contaminated by carbon and gas residues.
This proposal in no way indicated the remarkable advances made by the metals ruthenium, rhodium and palladium compared with platinum in the production of coatings on non-conductors by evaporation in a vacuum or by cathode sputtering. Processes for evaporating platinum metals, such as rhodium, have also been described. However, the rhodium coatings obtained in this way were used for the manufacture of mirrors, while only platinum was proposed for electrical equipment. The particular advances made by the above-mentioned accompanying metals compared to platinum when used in electrical devices were therefore not known.
According to the invention, the thin surface layers made of ruthenium, rhodium or palladium, which are applied to non-conductors by cathode sputtering or vapor deposition in a vacuum without the use of metallic intermediate layers, and are preferably in the form of particularly pure metals, are used in the manufacture of a wide variety of electrical devices, for example capacitors, Resistors of all sizes, contacts, switching devices, lighting fixtures, etc. Like. More applied. The coatings are applied to non-conductors such as ceramic bodies, glass, synthetic resin or plastics of all kinds.
In addition to the advances in resistors and capacitors already discussed, two other examples are given.
For ultrasound vibrators, piezo quartz or seignetto salt is provided with a thin layer of rhodium by vapor deposition in a vacuum. These new transducers are characterized by a long service life, while the previously used silver or gold coatings only adhere for a short time.
The invention allows the production of a device for determining hydrogen, for example in mine gas, in a simple manner. A thin layer of palladium is placed on a pad
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is in a device for determining the electrical resistance, z. B. a Wheatstone bridge turned on. The hydrogen absorbed by the palladium layer can be determined by simply determining the conductivity.