CH259769A - Verfahren zur Herstellung von Metallüberzügen auf Keramik. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von Metallüberzügen auf Keramik.    Die     Erfindung    betrifft ein Verfahren zur  Herstellung von     Metallüberzügen    auf Kera  mik,     insbesondere        die        Herstellung        von        löt-          fähigen        Unterlagen    zur Verbindung von kera  mischen Körpern miteinander oder mit  metallischen Körpern, durch Aufschmelzen  oder     Aufsintern    der     Metalle.    Beim     Aufsintern     hat man bisher das     Metall    in Pulverform in  geeigneten Flüssigkeiten,

   z. B. einer dünnen       Schellacklösung    in Alkohol, aufgeschwemmt  und in einer dünnen Schicht auf die Keramik  aufgetragen. Durch Erhitzung der Keramik im  Vakuum oder unter     Schlitzgas    wird das Me  tall auf der Keramik festgesintert. Damit  eine feste Verbindung zwischen Keramik     und     Metall zustande kommt, ist es erforderlich,  dass (las Material Teile der Keramik, oder.  dass die Keramik Teile des     Metalles    umfasst.  Eine Bindung nach Art einer Legierung oder  eines     Mischkristalles    zwischen Metall und  Keramik ist nicht möglich.

   Man muss daher  die Temperatur bei der     Sinterung    so hoch  wählen, dass die Keramik an ihrer Oberfläche  erweicht und Teile der     Sinterschicht    einge  bettet werden können. Die letztere Bedingung  ist nicht immer einfach zu     erfüllen.    Bei     zii     geringer Temperatur haftet die Metallschicht  nicht, bei zu hoher Temperatur neigt die  Keramik dazu, sich zu verziehen. Um diese  Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es bekannt,  auf die Keramik an den mit einer Metall  schicht zu versehenen Flächen eine Zwischen  glasur, die früher erweicht als die Keramik,    anzubringen. Dieses Verfahren erfordert zwei  maliges Einstreichen und zweimaliges Er  hitzen. Es ist auch vorgeschlagen worden,  dem     -Aletallpulver,    welches z.

   B. aus Eisen be  steht, das nach dem.     Carbonylverfahren,    das  heisst. durch Zersetzung von Fe (CO)." herge  stellt ist, Glasuren und     glasurbildende        Stoffe     mit, passendem     Erweichungspunkt    in     Mengen     bis zu<B>15%</B>     zuzusetzen.    Diese bekannten Ver  fahren haben jedoch nicht den gewünschten  Erfolg gehabt, stets einen festen und gleich  zeitig lötfähigen Metallüberzug zu liefern.  Das hat folgenden Grund: Es wurden bisher  nur Glasuren benutzt, die bei den nötigen  Temperaturen weder mit der Keramik merk  lieb reagieren, noch einen merklichen Dampf  druck besitzen.

   Die Verteilung von Glasur  und Metall in der     Sinterschicht    wird bei die  sen Glasuren während des     Sinterprozesses     nur durch     Kapillarkräfte    und Oberflächen  spannungen bestimmt. Erfahrungsgemäss än  dert sich hierbei     mir    die mikroskopische Ver  teilung der Glasur in der Schicht. Die pro  zentuale Zusammensetzung dagegen bleibt in  allen Teilen der Schicht erhalten. Die Schicht  haftet nun um so besser, je mehr Glasur sich  an der Kontaktfläche von Keramik     lind     Schicht. befindet     -Lind    in die Schicht hinein  ragt.

   Zur Erzielung eines hohen Anteils an  Glasur in der Kontaktoberfläche muss man  bei diesen Glasuren     zwangläufig    den     Glasur-          a,nteil    in sämtlichen Teilen der Schicht, also  z. B. auch auf der Aussenfläche, hoch wählen.      Die Lötfähigkeit einer solchen Aussenfläche  aber     nimmt    mit dem abnehmenden Anteil des       Metalles        in    der Fläche ab. Zusammengefasst  ergibt sich, dass bei     Verwendung    dieser Gla  suren     mit        zunehmender    Haftung die     Löt-          fähigkeit    abnimmt, und umgekehrt.  



  Gemäss der vorliegenden Erfindung wird  eine wesentliche Verbesserung beim Aufbrin  gen von Metallüberzügen dadurch erzielt,  dass dem aufzubringenden Metall     Fluoride,     insbesondere der     Alkalien    oder Erdalkalien,  z. B. des Natriums,     Kaliums,        Calciiuns,    Ma  gnesiums oder     Strontiums,    zugesetzt werden.  Beispielsweise werden die Metalle, die z. B.  aus Eisen, Kupfer oder dergleichen bestehen,  in dünner     Aufschwemmung        unter    Zusatz der       Fluoride    auf die Keramik aufgetragen     und     dann fest gesintert.

   Wird die     Sinterimg    im  Vakuumofen vorgenommen, so ist das Ergeb  nis von     Sauerstoff-Restdruck    sehr wenig oder  gar nicht abhängig, sofern das Vakuum zwi  schen etwa 10 und 0,01     Torr    beträgt. Es  kann aber auch unter Schutzgas gesintert  werden.  



  Die nach der vorliegenden     Erfindung    auf  gebrachten Schichten zeichnen sich durch  eine äussere grosse Haftfestigkeit aus und sind'  besonders     güt    als Unterlage für Weich- und       Hartlöttmg    geeignet. Die gleichzeitig gute  Haftung und Lötfähigkeit erklärt sich einer  seits durch die Reaktionsfähigkeit der     Fiioride     mit den normalen     -Keramiken    (z. B.

   Speck  steinmassen), anderseits durch den schon be  trächtlichen Dampfdruck der     Fluoride    bei  den     Sintertemperaturen.    An der Kontakt  fläche von     Keramik        und        Sinterschicht    näm  lich findet bei Verwendung der     Fluoride    in  folge der Reaktion der     Fluoride    mit der  Keramik die Bildung einer leicht flüssigen       Schmelze    und eine Anreicherung an     Fluorid     statt, in die das sinternde Metall ideal ein  gebettet wird.

   In den äussern Schichten aber  findet durch die     Verdampfung    der     Fluoride     eine Verarmung an     Fluorid    statt     und    dem  entsprechend eine     Erhöhung    der freien     löt-          fähigen    Metalloberfläche. Es reicht hier schon  ein Zusatz von 5     %        Fluorid    aus, -um     eine    gute  Haftung     zii    erzielen.

   Dieser Zusatz kann bei    bestimmten     Sinterbedingungen,    als da sind       Sintertemperatur,        Sinterdauer    und Sinter  schichtdicke, auf 30     %    gesteigert werden, und  man erhält auch dann noch lötfähige Flächen.  



  Bei Verwendung der bekannten Glasuren  dagegen benötigt man zur Erzielung einer  ähnlich guten Haftung 10 j und mehr, wobei  aber die lötfähige Metalloberfläche entspre  chend der prozentualen Erhöhung der Glasur  beimischung abnimmt, so dass diese Schichten  schon bei 15     %    Beimischung kaum noch     löt-          fähig    sind.  



  Besonders vorteilhaft eignet sich ein Zu  satz von<B>10%</B>     SrF4,    zu Eisen, das durch Zer  setzung von Fe (C 0) , hergestellt ist. Mit  einem derartigen Eisenüberzug können Kera  miken, die im wesentlichen aus Magnesium  silikaten bestehen und beispielsweise un  glasiert sind,     mit    einem äusserst festen  Metallüberzug versehen werden, auf dem sehr  gut Hart-     und        Weichlötungen    vorgenommen  werden können.

   Das     erfindungsgemässe    Ver  fahren ist für alle Fälle gut geeignet, in  denen eine mechanisch feste, gasdichte oder  vakuumdichte, temperaturbeständige Verbin  dung von Metall und Keramik durch     Weich-          oder    Hartlöten hergestellt werden soll, ins  besondere bei tropenfesten Bauteilen, Fern  meldegeräten, Entladungsgefässen, Zündker  zen     und    dergleichen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Metall überzügen auf Keramik, insbesondere zur Herstellung von lötfähigen Unterlagen zur Verbindung von keramischen Körpern mit einander oder mit metallischen Körpern, durch Aufschmelzen oder Aufsintern der Me talle, dadurch gekennzeichnet, dass den auf zubringenden Metallen Fluoride zugesetzt werden. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass den aufzubringen den Metallen Fluoride der Alkalien zugesetzt werden. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass den aufzubringen- den Metallen Fluoride der Erdalkalien, zuge setzt werden. 3. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass dein aufzubringen ; den Eisen, das durch Zersetzung von Fe<B>(CO).></B> hergestellt ist, 10,w, Strontiumfluorid zuge setzt wird.