DE2055632B2 - Verfahren zum herstellen von blendschutzglaesern durch aufdampfen von oberflaechenschichten im vakuum, insbesondere auf brillenglaesern - Google Patents

Description

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mentarem Bor. Die Schiffchenaufheizung kann aber Vakuumverdampfungsbehälter eingebracht. Der schneller erfolgen, ohne daß die Gefahr eines Her- Chrornpxidanteil beträgt für eine Schicht mit einer #3j ^ ausspritzens der Substanz besteht, da die Metall- Absorption von 75 %> 250 mg auf 1 g Verdünnungsboride Bor langsam abgeben und infolge des größe- substanz. Für Gläser mit geringerer Absorption wird ren spezifischen Gewichtes ruhig im Schiffchen lie- 5 ein entsprechend geringerer Anteil an Chromoxid zügen. Das trifft insbesondere dann zu, wenn das spe- gesetzt, während die Verdünnungssubstanz in ihrer zifische Gewicht über 9 liegt. Zusammensetzung unverändert bleibt.

Die Durchführung des Aufdampfprozesses erfolgt Die erhaltenen Gläser, die während des Verdamp-

in an sich bekannten Vorrichtungen unter Hoch- fungsprozesses über dem Schiffchen in Rotation ge- 34FUu

'<> l/i/ vakuum und bei der relativ niedrigen Temperatur 10 halten werden, zeigen auf der ganzen Fläche eine völ-

S" 7"~von etwa 130Q? C. Hg gleichmäßige, schlierenfreie Durchsichtfarbe. Die

Die Schwierigkeiten bei der Ausführung des erfin- aufgedampfte Schicht hat eine Dicke von l,5jAin. Sie $fo4 f~

y.j dungsgemäßen Verfahrens liegen im wesentlichen in ist frei von störenden Interferenzerscheinungen und

. ™ der Ausbildung des Bor-Siliziumdioxid-Gemisches, ohne Nachpolieren gebrauchsfertig. Die Schicht ist

"^ bei dem das Bor in Form einer Bor abgebenden Ver- 15 beim Gebrauch kratzfest. Die aufgedampften Gläser 4JVT V !A/ bindung, wie z. B. eines Metallborids oder eines SiIi- werden einer an sich bekannten Nachbehandlung <&? y ^

(λ/ ziumborids, vorliegt. Da Bor chemisch auf Silizium- (Temperung') bei 40Q^^C_ während 1 Stunde"~ü~nter- ~J

dioxid einwirkt und das erhaltene Reaktionsprodukt worfen und zeigen dann eine als angenehm empfun- ' aus Bor und Siliziumdioxid leichter verdampfbar ist dene graubraune Durchsichtfarbe. Rückstände lassen 363T als Siliziumdioxid und Bor getrennt, wird ein syner- so sich aus dem Schiffchen leicht entfernen,
gistischer Effekt erhalten. Nach der Erfindung muß .
daher das Reaktionsprodukt aus Bor und Silizium- Beispiel 3
dioxid vor dem eigentlichen Verdampfungsprozeß ge- Die Aufdampfmethode gemäß Beispiel 2 wird in bildet werden. Da das Bor-Siliziumdioxid-Produkt zwei getrennten Schiffchen durchgeführt, von denen vor der Verdampfung gebildet wird und somit eine 25 das eine das Gemisch und das andere die färbende niedrigere Verdampfungstemperatur als die mitein- Substanz enthält. Das im Beispiel 1 angegebene Verander reagierenden Substanzen aufweist, ist der Rest hältnis von Siliziumdioxid und elementarem Bor in der Bor abgebenden Substanz, unabhängig davon, dem Gemisch erweist sich als besonders günstig. Bei ob es sich dabei um ein Metall oder Silizium handelt, Abweichung der Anteile ergibt sich eine größere von sekundärer Bedeutung, so lange wie die Bor ab- 30 Rückstandsmenge in dem Schiffchen. Die mit einer gebende Verbindung das Bor vor dem Beginn der aufgedampften Absorptionsschicht versehenen Glä-Verdampfung freigibt. Aus diesen Gründen ist die ser werden anschließend in der gleichen Hoch-Gefahr, daß sämtliche Bor freigebende Substanz ver- vakuumkammer schichtseitig zusätzlich mit einer dampft, auf ein Mindestmaß verringert und die dünnen Schicht aus Quarz bedampft, die als reflex-

Menge an elementarem Metall oder Silizium, die von 35 mindernde Schicht wirkt?"

den Dämpfen mitgerissen und auf den Brillengläsern niederschlagen wird, vernachlässigbar klein. In Beispiel 4
den meisten Fällen wird überhaupt kein Metall oder Dem Siliziumdioxid gemäß den Beispielen 1 bis 3 Silizium mitgerissen. wird ein Metallborid in der Form von Wolframborid Die Erfindung wird an nachstehenden Ausfüh- 40 in einem derrPhöheren Molekulargewicht entsprerungsbeispielen erläutert. chend gesteigerten Mengenanteil zugesetzt. Bei der _B . -Ii Erwärmung wird das Bor abgegeben und die in den ,— P obigen Beispielen angegebene vorteilhafte Wirkung in

• ' Fünf Gewichtsteilen Siliziumdioxid wird eine Bor gleichem Maße erreicht.
/ )fij freigebende Substanz zugesetzt, deren freier Boranteil 45

, 1 ein Gewichtsteil ist. Diese Auf dampf substanz wird in Beispiel 5 A

* ** einem Hochvakuum in einem sogenannten Auf- Versuch 1 wird mit den Bonden von Wolfram, » ^ dampfschiffchen aus Molybdän auf etwa 1300° C er- Nickel, Molybdän, Hafnium und Kupfer ausgeführt.

hitztr"Dle Aufdampfsubstanz geht leicht in den Die jeweilige Metallboridmenge wird so gewählt, daß

dampfförmigen Zustand über und wird auf den im 50 das Verhältnis von Siliziumdioxid zu Metallborid,

⁹"* Hochvakuum befindlichen fertig geschliffenen Bril- umgerechnet auf freies Bor, 5 :1 beträgt.

S T lengjäsern niedergeschlagen. "~~ . .

Der Absorptionsgrad wird gleichzeitig durch ein Beispiel 5B

Fotometer gemessen und die Verdampfung unter- Beispiel 5 A wird wiederholt, wobei SiB₀ verwen-

brochen, sobald der erwünschte Absorptionsgrad er- 55 det wird in solcher Menge, daß das Verhältnis von

h/ rcfch* '^st· Siliziumdioxid zu SiB₆, umgerechnet auf freies Bor,

, ι Rückstände lassen sich nach Beendigung der Auf- 5 :1 beträgt.

dampfung aus dem Schiffchen leicht entfernen. Das Beispiel 6
Schiffchen ist unbeschädigt und wiederholt verwend-

# P bar. Die Dicke der aufgedampften Schicht beträgt 60 Die Verfahrensweisen der Beispiele 1 bis 3 werden ..ψ 1,5 μΐη. Die Brillengläser sind schwach gelblich ge- wiederholt, wobei folgende Metallboride verwendet

tönt und frei von farbigen Reflexen; sie sind als werden:
Augenschutz für empfindliche Augen geeignet.

„ . . . „ a) Hafniumborid,

^BeisP^{iel 2} 6₅ b) Molybdänborid,

Ein Schiffchen aus Molybdän, das eine Verdün- c) Niobborid,

nungssubstanz nach Beispiel 1 und eine vorbestimmte d) Tantalborid,

Menge Chromoxid enthält, wird in einen Hoch- e) Zirkonborid,

f) Cobaltborid, die im Molekül besonders viele Boratome enthalten.

g) Thoriumborid, Für das Beispiel werden daher Aluminiumborid h) Vanadiumborid, (AlB₁₂) und Bariumborid (BaB₆) verwendet. Die je-

i) Scandiumborid, weilige Boridmenge wird so gewählt, daß das Ver-

j) Gadoliniumborid, 5 hältnis von Siliziumdioxid zu freiem Bor etwa 5 :1

k) Kupferborid, beträgt.

1) Palladiumborid. Beispiel 8

Die jeweilige Boridmenge wird so gewählt, daß das Bei diesem Beispiel werden Siliziumboride, und

Verhältnis von Siliziumdioxid zu Metallborid, umge- io zwar die folgenden verwendet:
rechnet auf freies Bor, 5 :1 beträgt. Zur Berechnung

der jeweils erforderlichen Mengen muß daher das SiB₄,

Molekulargewicht des Metallborids in Rechnung ge- SiB₀ und

stellt werden. SiB₁₂.

Die Metallboride b) bis d) haben ein spezifisches 15

Gewicht über 9 und sind infolge ihrer niedrigen Fünf Gewichtsteilen Siliziumdioxid wird ein Ge-

Kosten und auf Grund der Tatsache, daß die Ver- wichtsteil des jeweiligen Siliziumborids zugesetzt. Die dampfung besonders ruhig und ohne Herausspritzen Mischung wird im Hochvakuum in einem Schiffchen der Substanz erfolgt, besonders empfehlenswert. aus Molybdän auf etwa 1300° C erhitzt. Die Mi-

Auch das im Beispiel 4 erwähnte Wolframborid ge- 20 schung geht leicht in den dampfförmigen Zustand hört zu diesen besonders empfehlenswerten Bonden. über und wird auf den im Hochvakuum befindlichen Die guten Ergebnisse in den Beispielen 1 bis 3 wer- fertig geschliffenen Brillengläsern niedergeschlagen, den auch bei den vorstehend angegebenen Metall- Die Beschichtungen sind von ausgezeichneter Qualiboriden erhalten. tat und weisen alle gewünschten Eigenschaften auf.

Beispiel 7 ^a5 Bei diesem Beispiel reagieren sowohl Bor als auch

Silizium mit dem Siliziumdioxid, und es werden ver-

Bei diesem Beispiel werden die Verfahrensweisen dampfbare Boroxid-Siliziumdioxid-Verbindungen geder Beispiele 1 bis 3 mit Verbindungen wiederholt, bildet.

Claims (8)

1 2 nächst in einer ersten Stufe ein Gemisch aus Silizium- £#£[*/ Patentansprüche: dioxid und einer Bor freigebenden Substanz bis zur -^- Freigabe des Bors und seiner Reaktion mit dem SiIi-

1. Verfahren zum Herstellen von Blendschutz- ziumdioxid erhitzt, ohne daß Verdampfung eintritt, gläsern durch Aufdampfen von Oberflächen- 5 und anschließend in einer zweiten Stufe das aus BorscFuchten im Vakuum, insbesondere auf Brillen- und Siliziumdioxid bestehende Reaktionsprodukt auf glaser, wobei einer Siliziumdioxid enthaltenden das Glas aufgedampft wird.

Substanz elementares Bor in einem Auf dampf- Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich

schiffchen zugesetzt uncTHieses Substanzgemisch besonders gut Metallboride, insbesondere solche,

aufgedampft wird, nach Patent 1496 572, da- io deren Metallanteil im Elementarzustand einen über

durch gekennzeichnet, daß zunächst in 2400° C liegenden Verdampfungspunkt aufweist,

einer ersten Stufe ein Gemisch aus Siliziumdioxid Derartige Metallboride sind z. B. die Boride von

und einer Bor freigebenden Substanz bis zur Frei- Cobalt, Chrom, Eisen, Hafnium, Molybdän, Niob,

gäbe des Bors und seiner Reaktion mit dem SiIi- Tantal, Thorium, Titan, Uran, Vanadium, Wolfram

ziumdioxid erhitzt, ohne daß Verdampfung ein- 15 und Zirkonium.

tritt, und anschließend in einer zweiten Stufe das Die Boride der nachstehend genannten Metalle

aus Bor und Siliziumdioxid bestehende Reak- sind zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfah-

tionsprodukt auf das Glas aufgedampft wird. rens ebenfalls gut geeignet, jedoch infolge ihrer hohen

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Kosten in der Anwendung weniger wirtschaftlich: iA4 T~ kennzeichnet, daß als Bor freigebende Substanzen 20 Erbium, Holmium, Gadolinium, Lutetium, Neodym, 63<? V^/ SiB₄, SiB₆ oder SJB₁₂ verwendet werden. Praseodym, Scandium, Terbium und Yttrium.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Es konnte auch gezeigt werden, daß die Boride kennzeichnet, daß als Bor freigebende Substanz von Aluminium, Beryll, Cer, Kupfer, Germanium,

6&'j \rj ein Metallborid verwendet wird, dessen Metall- Lanthan, Nickel und Palladium ausgezeichnete Er-

anteile im Elementarzustand einen Verdamp- 25 gebnisse liefern.

3ίλ" Γ" f^ung^sP^unkt von über 2400°_C aufweisen. Ganz allgemein läßt sich daher feststellen, daß

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- jedes Metallborid verwendet werden kann, das unter kennzeichnet, daß als Metallborid das Borid eines den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens Metalls verwendet wird, dessen Metallanteile im elementares Bor abgibt und dessen Metallanteil ent-Elementarzustand ein spezifisches Gewicht von 30 weder überhaupt nicht oder nur zu einem vernachmehr als 9 aufweisen. lässigbaren Grade verdampft. Daher werden vorzugs-

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- weise Metallboride verwendet, die einen hohen Borkennzeichnet, daß als Metallborid ein Borid von und einen niedrigen Metallanteil enthalten. Bei VerAluminium, Beryllium, Erbium, Holmium, Cer, Wendung von Aluminiumborid wird daher beispiels-Cobalt, Chrom, Kupfer, Eisen^^adoliniüm,~Ger- 35 weise bevorzugt AlB₁₂ und nicht AlB₂ verwendet, obmaniüm, Hafnium, Lanthan, Lutetium, Molyb- wohl auch mit der letztgenannten Verbindung andän, NioB^Neodym^Nickel, Palladium, Tantal, nehmbare Ergebnisse erhalten werden. Ein entspre-WoIfram, lhoriurri,"Titän, Uran7 Vanadium, Zir- chendes weiteres Beispiel ist Bariumborid BaB₆.
kon, Träseodyrri, Scandium, Terbium^^Jfttrmm, Zur Ausführung der Erfindung eignen sich außer-Mangan, Calcium, Strontium oder Barium ver- 40 dem die nachstehend genannten Metallboride, die wender wird. einen hohen Boranteil aufweisen:

6. "Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallborid verwendet Strontiumborid (SrB₆),
wird, das einen hohen Boranteil und einen nied- Calciumborid (CaB₆) und
rigen Metallanteil aufweist. "~* 45 Manganborid (MnB₄)

7. Verfahren nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallboride AlB₁₂, CaB₆, Aus praktischen Gesichtspunkten werden bevor-SrB₆, BaB₆ oder MnB₄ verwendet werden. zugt diejenigen Metallboride verwendet, deren

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch Metallanteil im Elementarzustand ein spezifisches gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Silizium- 50 Gewicht von mehr als 9 aufweist. Diese Bedingung dioxid zu der Substanz, umgerechnet auf freies wird durch die Boride der folgenden Metalle erfüllt: Bor, zu etwa 5 :1 gewählt wird. Hafnium, Molybdän, Tantal und Wolfram. Mit diesen Metallboriden läßt sich eine besonders ruhige Verdampfung durchführen, ohne ein Herausspritzen

55 der Substanz befürchten zu müssen.

Hierbei soll jedoch besonders darauf hingewiesen werden, daß die Bor freigebende Substanz nicht un-

Das Hauptpatent 1496 572 betrifft ein Verfahren bedingt ein Metallborid sein muß. Es konnte in diezum Herstellen von Blendschutzgläsern durch Auf- sem Zusammenhang gezeigt werden, daß sich mit dampfen von Oberflächenschichten im Vakuum, ins- 60 Siliziumboriden, wie z. B. SiB₄, SiB₆ und SiB₁₂, gleibesondere auf Brillengläsern, bei dem einer Silizium- chermaßen vorteilhafte Ergebnisse erzielen lassen, dioxid enthaltenden Substanz elementares Bor züge- Durch Versetzen von Siliziumdioxid mit Siliziumsetzt und dieses Substanzgemisch aufgedampft wird. boriden werden verdampfbare Boroxid-Silizium-AIs bei der gemeinsamen Erwärmung der Ausgangs- dioxid-Verbindungen gebildet, die bei Aufdampfen substanz elementares Bor abgebenden Borverbindung 65 im Vakuum auf Brillengläser ausgezeichnete Bekann ein Metallborid verwendet werden. Schichtungen liefern.

Es wurde gefunden, daß das Verfahren nach dem Das Ergebnis bei Zugabe einer Bor freigebenden

Hauptpatent noch verbessert werden kann, indem zu- Substanz ist das gleiche wie bei Verwendung von ele-