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Verfahren zur Metallisierung von Unterlagen. Bringt man nach dem bekannten Verfahren der thermischen Verdampfung im Vakuum auf irgendwelche Unterlagen Überzüge auf, insbesondere metallische dünne Schichten, so kann man den Kondensationsvorgang durch die Gegenwart von gewissen Stoffen bei der Niederschlagung der Schichten aus der Dampfphase verbessern. Solche Stoffe (Keimstoffe), welche die Kondensation offensichtlieh begünstigen, braueben auf der Oberfläche der zu bedampfenden Unterlagen nur in sehr geringer Menge vorhanden zu sein, so dass sie auch mit bewaffnetem Auge nicht sichtbar sind tnd mit den empfindlichsten Messmethoden nur schwer nachweisbar sind, um die von ihnen beobachtete Keimwirkung auf die zu kondensierenden Dampfteilchen auszuüben. Die bislang vorgeschlagenen Keimstoffe, z.
B. metallisches Silber für Zink, zeichnen sieh gegen- über den zur Metallisierung verwendeten Stoffen durch einen niedrigeren Dampfdruck ans. Man glaubt, dass diese Eigenschaft notwendige Voraussetzung für die Eignung eines Sloffes als Keimstoff für die Bedampfung ist. Aus rationellen Gründen bringt man, zumal bei der Metalllisierung von laufenden Bändern z. B. ans Papier, den Keimstoff im gleichen evakuierten Arbeitsraum unmittelbar vor der eigentlichen letallbedampfung, also im gleichen Arbeitsgang, auf. Man braucht hierfür einen besonderen Verdampfer, der zwar im Verhältnis zu demjenigen, aus dem heraus das Hauptmetall verdampft wird, sehr klein ist, dafür aber wegen des niedrigeren Dampfdruckes des Keimstoffes heisser sein muss.
Dieser heisse Verdampfer für den Keimstoff ist grösserem Verschleiss ausgesetzt, vor allem dann, wenn sich im evakuierten Arbeitsraum Sauerstoff und Wasserdampf als Restgase befinden, die bei hohen Temperaturen das Tiegelmaterial und die Heizvorrichtung des Verdampfers stark angreifen. Nach dem Auspumpen der Luft aus dem Arbeitsraum ist in diesem mit Sauerstoff als Restgas infolge der in technischen Apparaturen vorhandenen Undichtigkeiten immer zu rechnen. Der Wasserdampf kann aus den eingeführten, zu bedampfenden Unterlagen, z. B. aus dem Papier, entstehen und ist dann nicht. zu vermeiden.
Der Verschleiss der Tiegel für den Keimstoff kann vermieden werden, wenn gemäss der ErfindungMagnesium als Keimstoff verwendet wird. Es hat sieh nämlich gezeigt, dass metallisches Magnesium trotz seines verhältnismässig hohen Dampfdruckes ganz vorzüglich als Keimstoff auf zti bedampfendeUnterlagenwirkt.Mit Magnesium als Keimstoff bedampfte Unterlagen zeigen nach der eigentlichen Metallinierung dichte, glänzende und festhaftende Metallüberzüge.
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Der hohe Dampfdruck des Magnesiums erlaubt für die Vorhedampfung mit Magnesium als Keimstoff verhältnismässig niedrige Temperaturen, so dass die Werkstoffe für die Tiegel und deren Heizeinrichtung keiner besonderen Abnutzung ausgesetzt sind und deren Auswahl auch keine Schwierigkeiten macht. Magnesium hat aber überdies noch einen weiteren Vorteil: es verdampft bei den in manchen Fällen technisch angewendeten Dampfdrucken, ohne zu schmelzen, d. h. es sublimiert. Die Konstruktion des Verdampfers lässt sieh daher in diesen Fällen sehr einfach gestalten: es genügt, eine Heizspirale anzuordnen, in die das Magnesium eingelegt ist.
Der hohe Dampfdreck des Magnesiums erlaubt in vielen Fällen sogar, eine gesonderte Heizvorrichtung fortzulassen und dem Magnesium die nötige Verdampfungswärme durch Leitung vom Hauptverdampfer zuzuführen. Wird Magnesium als Keimstoff bei der Metallisierung mit z. B. Zink oder Cadmium verwendet, so reicht bei den Verdampfungstemperaturen dieser Metalle der Dampfdruck des Magnesiums bereits aus, um das Magnesium als Keimstoff auf die später zu metallisierenden Unterlagen aufzubringen.
Es genügt dann, seitlich am Verdampfungstiegel für das Hauptmetall der eigentlichen Metallisierung ein Blech anzuschweissen, das einen einfachen Behälter für das Magnesium als Keimstoff bildet, wie dies in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt ist, die ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens zeigt. Der Tiegel 1 enthält das Hauptmetallbad 2, z. B. ein Zinkbad, für die Metallisierung. Am Rande des Tiegels 1 ist durch ein angeschweisstes Blech 3 ein weiterer Behälter gebildet, der Magnesium aufnimmt und gleichzeitig mit dem Haupttiegel 1 durch die Heiz- vorrichtung 4 erhitzt wird.
Die zu bedampfenden Unterlagen werden dann zuerst über den Magnesiumverdampfer 3 geführt, so dass die nachfolgenden Dämpfe des Hauptmetalles 2 aus dem Tiegel 1 den Keimstoff Magnesium bei ihrer Kondensation schon vorfinden. Zweckmässig ist es, das Magnesium nicht in reinem Zustande, sondern aus einer Legierung mit z. B. 50% Zink oder Cadmium heraus zu verdampfen. Beim Öffnen des evakuier tun Arbeitsraumes bedeckt sieh nämlich das noch heisse, reine Magnesium leicht mit einer dicken Oxydschieht oder es brennt unter hoher Wärmeentwicklung sogar offen ab. Diese Nachteile können durch die genannte Anwendung von Legierungen vermieden werden. Auch bei diesen ist der Materialverbrauch äusserst gering, da es sieh bei dem Aufbringen von Keimstoffen nur um mit dem Auge nicht wahrnehmbare Schichten handelt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann in manchen Fällen der besondere Verdampfungstiegel für das Magnesium sogar ganz gespart werden; das Magnesium wird dann dem zu verdampfenden Hauptmetall einfach beigefügt. Die mit der Legierung zusammen verdampfte geringe Magnesiummenge, die auf der Oberfläche der mit Metall zu bedampfenden Unterlage kondensiert, wirkt auch auf diese Weise nocb als Keimstoff für die mitfolgenden Dämpfe des Hauptmetalles.
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Process for metallizing documents. If, by the known process of thermal evaporation in a vacuum, coatings are applied to any substrates, especially thin metallic layers, the condensation process can be improved by the presence of certain substances when the layers are deposited from the vapor phase. Such substances (germs), which obviously favor condensation, need to be present only in very small quantities on the surface of the substrates to be vaporized, so that they are not visible even with the armed eye and are difficult to detect with the most sensitive measuring methods to exert the germinal effect observed by them on the vapor particles to be condensed. The germ substances proposed so far, e.g.
Metallic silver for zinc, for example, has a lower vapor pressure than the substances used for metallization. It is believed that this property is a necessary prerequisite for the suitability of a Sloff as a seed for steaming. For rational reasons, especially in the metallization of running tapes z. B. on paper, the germ in the same evacuated work space immediately before the actual letallbedampfung, so in the same operation. You need a special vaporizer for this, which is very small in relation to the one from which the main metal is vaporized, but has to be hotter because of the lower vapor pressure of the germ material.
This hot vaporizer for the germ is exposed to greater wear and tear, especially if there are oxygen and water vapor as residual gases in the evacuated working space, which at high temperatures strongly attack the crucible material and the heating device of the vaporizer. After the air has been pumped out of the working area, oxygen as a residual gas must always be expected in this area due to the leaks in technical equipment. The water vapor can from the imported documents to be vaporized, for. B. from the paper, arise and then is not. to avoid.
Wear of the crucibles for the germ can be avoided if, according to the invention, magnesium is used as the germ. It has shown that metallic magnesium, despite its relatively high vapor pressure, has an excellent effect as a germ substance on substrates that are vaporized with magnesium as a germ substance. After the actual metallization, substrates steamed with magnesium show dense, shiny and firmly adhering metal coatings.
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The high vapor pressure of magnesium allows relatively low temperatures for pre-steaming with magnesium as the seed material, so that the materials for the crucibles and their heating device are not exposed to any particular wear and their selection does not cause any difficulties. Magnesium also has another advantage: it evaporates at the vapor pressures that are technically used in some cases without melting, i. H. it sublimates. The construction of the evaporator can therefore be made very simple in these cases: it is sufficient to arrange a heating coil in which the magnesium is inserted.
In many cases, the high steam content of the magnesium even allows a separate heating device to be omitted and the necessary heat of vaporization to be supplied to the magnesium through a line from the main evaporator. If magnesium is used as a seed in metallization with e.g. If, for example, zinc or cadmium is used, the vapor pressure of the magnesium is sufficient at the evaporation temperatures of these metals to apply the magnesium as a germ substance to the substrates to be metallized later.
It is then sufficient to weld a metal sheet to the side of the evaporation crucible for the main metal of the actual metallization, which forms a simple container for the magnesium as a seed, as is shown schematically in the accompanying drawing, which shows an embodiment of a device for carrying out the method according to the invention. The crucible 1 contains the main metal bath 2, e.g. B. a zinc bath, for the metallization. At the edge of the crucible 1, a further container is formed by a welded-on sheet metal 3, which holds magnesium and is heated by the heating device 4 at the same time as the main crucible 1.
The substrates to be vaporized are then first passed over the magnesium vaporizer 3, so that the subsequent vapors of the main metal 2 from the crucible 1 already find the germ substance magnesium during their condensation. It is advisable to use the magnesium not in the pure state, but from an alloy with z. B. to evaporate 50% zinc or cadmium out. When the evacuation room is opened, the still hot, pure magnesium is lightly covered with a thick layer of oxide or it even burns open with high heat generation. These disadvantages can be avoided by using alloys as mentioned. With these too, the material consumption is extremely low, since the application of germs only involves layers that cannot be perceived by the eye.
In a further embodiment of the invention, the special evaporation crucible for the magnesium can even be saved entirely in some cases; the magnesium is then simply added to the main metal to be evaporated. The small amount of magnesium evaporated together with the alloy, which condenses on the surface of the base to be vaporized with metal, also acts in this way as a germ for the subsequent vapors of the main metal.