Способ нанесения металлического покрытия на диэлектрические волокна Советский патент 1982 года по МПК C03C25/38 

I

Изобретение относится к способам получения металлических покрытий из газовой фазы путем термического разложения мёталлр ганических соединений (МОС) на нагретой поверхности пучка волокна, применяемого в рациоэлектронной технике.

Известен способ получения покрытий на электропроводящие материалы (проволока, нить, лента) путем термического разложения галоицных сс еаинений металлов в твердом или жяцком состоянии, находящихся вблизи нагреваемой нити, проволоки, ленты, за счет теплоизлучения последних. При проведении металлизация электропроводящих материалов их нагрев осуществляется за счет реаисгнвного нагрева путем подвода напряжения на контакты, по которым цвкжется покрываемый материал Ll .

Недостатком этого способа является то, что невозможно осуществить металлизацию непроводящих материалов. Кроме того, нельзя подвести напряжение на волокна, находящиеся в параллельном пуч;ке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения металлических покрытий на непроводящие материалы (стекловолокно, асбестовая лента, стеклошерсть) путем термического разложения МОС аз паровой фазы. Согласно цанвому способу покрываемый материал ступенчато нагревают и перегревают до температуры выше температуры разложения исходного МОС, затем с помощью газа-носителя (СО;) осуществляют подачу предварительно нагретых паров МОС из испарителя в зону металлизации. Внещняя поверхность покрываемого материала при этом попеременно подвергается воздействию текущих в противоположных направлениях паров МОС и соответственно металлизируются сначала одна, потом другая сторона материала 23 .

Однако данный способ металлизации не позволяет получить однородное по тол- 3903 шине покрытие на волок.не диаметром 5-5О мкм в режиме охлаждения, так как отдельное волокно обладает малой теплоемкостью, недостаточной цля обеспечения испарения МОС за счет теплоизлучения от волокна и, тем более, для получения равномерного, однородного по толщине и равномерного по длине покрытия. Кроме того, отдельное волокно обладает малой прочностью на разрыв, чтс ведет к частьгм обрывам волокна при протяжке, т.е. малой производительности процесса в силу того, что металлизация проходит при атмосферном давлении в токе инертного газа (COj) обладающего большей теплоемкостью по сравнению с одним волокном, охлажцениб Т01ЖИХ волокон происходит быстро, вслецствие контакта газа-носителя с волокном. , Цель изобретения - повышение однородности покрытия на волокнах, диаметром 5-50 мкм и повышение производительноети процесса. Поставленная цель цостигается тем, что согласно способу нанесения металлического покрытия на анэлектрические волокна путем термического разложения металлоорганического соединения из паровой фазы, покрытие наносят на пучок волокон при температуре, превышающей на ЮОЗОО С температуру разложения металж -г органического соединения, скорости протя1 ивания волокна 0,2 - 0,5 м/мин 6 ваkyyмнoй камере при цавленни 67-1333 Н/ Металлизация волокон, находящихся в параллельном пучке (1ОО-1ОООО отцель ных нитей), достигается испарением МОС за счет теплоизлучения от пучке волокон, обладаюшего большой суммарной теплоемкостью и находящегося в непосредственной близости от конденсированнг фазы разлагаемого МОС . Кроме того, волокно; находящееся в параллельном пучке, обладает большей прочностью на разрыв, в результате исключается обрыв волокна при протяжке, а также не требуется проводить прецварительную очистку волокна от замасливателя, нанесенного в результате получения волокна, перец металлизацией, так как создание вакуума и перегрева пучка волокон до температуры выше температуры разложения исходного МОС на ЮО-ЗОО С оказывается цостаточным чтобы подготовить поверхность волокна. Испарение МОС за счет тепяовзлучания от предварительно нагретого , находящегося в непосредственной блазости от конденсированной фазы разлагаемого МОС, обеспечивает преимушество в том, что отпааает необходимость применять цопопнительно испаритель и систему поцвоца паров МОС в зону разложения. Таким образом, цве операции (испарение мое и металлизация) сводятся в оцну. Преаварительный нагрев волокна до температуры выше 5ОО°С (соответствует перегреву волокна цо температуры выше температуры разложения МОС на ЗОО°С) приводит к деструкции волокна и оно становится хрупким, что ведет к обрыву при протяжке. Понижение же температуры нагрева волокна менее чем на от температуры разложения МОС не дает возможности освободить волокно от замасливателя. Повышение давления выше 1333 Н/м приводит к уменьшению скорости роста пленки и увеличению времени десорбции продуктов распада МОС, что загрязняет покрытие углеродом. Уменьшение давления ниже 67 И/м приводит к образованию неравномерного покрытия, так как уменьшение времени контакта паров МОС с волокном отрицательно сказывается на сплошности покрытия, Скорость протяжки волокна определяется в зависимости от температуры разложения мОс. Получение металлических покрытий на диэлектрические волокна путем термического разложения МОС из паровой фазы зависит от условии проведения процесса и дает возможность использовать практически любые МОС, а, следовательно, в едином технологическом цикле получать пленки любых металлов. Технология способа состоит в следуюМеталлизацию волокна проводят в ус-, тановке периодического действия, состоящей из двух камер, внешних нагревателей волокна и зоны металлизации. В камеру алй подачи волокна помещают бобину с волокном, волокно протягивают через нагреватели, зону металлизации и закрепляют на бобине в принимающей камере. Установку вакуумируют до остаточного давления 67-1333 Н/м, включают нагреватели и осуществляют непрерывную подачу нагретого волокна.в зону металлизацви. При этом в зону металлизации постоянно подают исходное МОС. Намотка метаялиаированного волокна осуществляется иа вршцающуюся бобину принимающей камеры. Скорость протяжки волокна прр этом 0,2-О,5 м/мин. 590 П р и м е р . В камеру, подающую волокно, помещают бобину с базальтовым волокном, сложенным из 10000 отдельных параллельных нитей, .протягивают его через нагреватели, зону металлизации и закрепляют на бобине в принимающей камере. В аозатор загружают кристаллический октакарбонилцикобальт. Систему вакуумируют цо остаточного цавления 1333 Н/ включают нагреватели( 300 С) и осуществляют подачу волокна в зону металлизации. Металлизированное кобальтом волокно наматывается на бобину в принимающей камере со скоростью О,3 м/мин. В этих условиях йерёд метал-. лизацией удаляется замасливатель с волокон, которым оно обрабатывается. Од7новременно происходит испарение октакарбонилаикобальта за счет теплоизлучения от волокна, разложение МСХЗ на поверхности волокна и нанесение равномерного кругового покрытия кобальтом на каждом отдельном волокне. Аналогично металлизируют стеклянные и кварцевые волокна. В качестве исходных МСХЗ применяют октакарбонилдикобальт, бисэтйлбензолхром. ацетилацетонат меди, фиизобутнлалюминий и другие. При этом скорость протяжки волокна и температура нагрева зависят от температуры разложения исходного МОС. Данные по осаждению покрытий на волокна приведены в таблице.