DE1167150B

DE1167150B - Verfahren zur Herstellung loetfaehiger Metallschichten auf Kohleschichten und kohlehaltigen Teilen

Info

Publication number: DE1167150B
Application number: DEV16989A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herbert Henniger; Curt Bresslein; Guenther Wittke; Klaus Huwe; Dietmar Pantel; Otto Henze
Original assignee: WERKE fur BAUELEMENTE DER NAC
Current assignee: WERKE fur BAUELEMENTE DER NAC
Priority date: 1959-07-31
Filing date: 1959-07-31
Publication date: 1964-04-02

Description

Verfahren zur Herstellung lötfähiger Metallschichten auf Kohleschichten und kohlehaltigen Teilen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung lötfähiger Metallschichten auf Kohleschichten und kohlehaltigen Teilen, die keinen Temperaturen über 800° ausgesetzt werden dürfen.
Besondere Bedeutung hat dieses Verfahren zur Herstellung von Drahtanschlüssen an kappenlosen Kohleschichtwiderständen und für mit Kohlenstoff überzogene, kohlehaltige oder aus Kohle bestehende Teile, z. B. in Elektronenröhren und Bauelementen für die Elektronik und ähnliche Einrichtungen. Die Kohleschichten können z. B. durch thermische Zersetzung von reinen Kohlenwasserstoffen oder solchen mit Zusätzen hergestellt werden und liegen dann als Glanzkohle- oder Mehrstoffkohleschichten auf keramischen oder quarzhaltigen Körpern vor. Werden lötbare Metallschichten auf Kohleschichtwiderständen hergestellt, so ist es erforderlich, dieses Verfahren bei Temperaturen unter 800° durchzuführen, um eine Veränderung der Struktur der Kohleschicht und damit des Widerstandswertes zu vermeiden. Ein derartiges Verfahren hat auch Bedeutung für Teile in Elektronenröhren und elektronischen Einrichtungen, die zwar keinen so hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wo aber die Struktur der Kohle, auf die die lötbare Metallschicht aufgebracht werden muß, sich beispielsweise durch eine Wärmebehandlung nicht verändern darf, um den Austritt von Elektronen aus dieser Kohleschicht zu begrenzen.
Es ist zwar bekannt, wärmebeständige Metallschichten auf keramischen Stoffen, Graphit, Quarz usw., festhaftend zu erzeugen, indem man eine Paste aufbringt und diese dann in reduzierender Atmosphäre einbrennt, wobei diese Paste zu 60 bis 95% aus einem Metallpulver mit einem hohen Schmelzpunkt aus der IV. bis VI. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente besteht, zu 0 bis 6% aus Eisenpulver, zu 5 bis 40% aus einem Pulver eines leicht reduzierbaren Schwermetalls und zu 0,2% aus einem Oxydpulver eines leicht reduzierbaren Schwermetalls. Zum Einbrennen dieser Paste sind Temperaturen im Bereich von etwa l200° erforderlich. Daher ist dieses Verfahren für den vorliegenden Anwendungsbereich ungeeignet.
Weiterhin ist es bekannt, z. B. Kohlebürsten mit Metallsuspensionen zu imprägnieren. Die Porosität derartiger Kohleteile gestattet ein Eindringen von kolloidal in organischen oder anorganischen Lösungsmitteln verteilten Metallen. Die Lösungsmittel dieser Suspensionen werden durch eine thermische Behandlung nachträglich entfernt. Der Zweck dieser Imprägnierung von Kohleteilen mit Metallen ist jedoch ein anderer als der erfindungsgemäße und führt keineswegs zu lötfähigen Metallschichten, da sich das eingebrachte Metall nicht auf der Oberfläche der so behandelten Teile niederschlägt.
Es ist ferner bekannt, zur Herstellung einer lötfähigen Metallisierung von Kohleschichten Edelmetallverbindungen bei Temperaturen unter 800° anzuwenden, z. B. Verbindungen des Platins mit Chlor in Form von Hexachloroplatinsäure. Es ist ferner möglich, das Platin durch andere Edelmetalle, wie Palladium oder Rhodium, zu ersetzen. Das Bestreben geht jedoch dahin, die Verwendung von Edelmetallen in der Massenproduktion, beispielsweise von Kohleschichtwiderständen, weitgehend auszuschließen. Man hat daher versucht, für die Metallisierung die wohlfeileren Metalle: Eisen, Silber, Nickel, Kupfer oder Kobalt zu verwenden, mußte jedoch feststellen, daß diese Metalle beim Aufbringen von Metallsalzen als wäßrige Lösungen und bei darauffolgender Reduktion bei Temperaturen unter 800° eine geringe Haftfähigkeit auf der Kohleschicht haben. Sie legieren zwar leicht in die verwendeten Lote ein, verlieren , aber dabei ihre Bindung zur Kohleschicht.
Diese Mängel lassen sich beheben, wenn erfindungsgemäß auf der Kohleschicht ein Niederschlag erzeugt wird, der in Kombination mindestens zwei Metalle enthält. In Frage kommen besonders Silber und Kobalt sowie Silber, Nickel und Kobalt.
Zur Herstellung dieser Metallschichten ist es erforderlich, die einzelnen Metallanteile in Form ihrer Nitrate in Wasser gelöst zu mischen und diese Lösung durch Streichen, Spritzen, Tauchen u. dgl. auf die entsprechenden Stellen der Kohleschicht aufzubringen. Das Wasser der Lösung verdunstet bereits bei niedrigen Temperaturen. In reduzierender Wasserstoffatmosphäre werden bei einer Temperatur unter 800° die zurückgebliebenen Salze in eine lötfähige Metallegierung umgewandelt. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend beispielsweise erläutert.
Zur Herstellung von Legierungsschichten aus Silber und Kobalt wird eine wäßrige Lösung der Nitrate dieser Metalle hergestellt, die vorzugsweise, bezogen auf das Metallgewicht, 50 Gewichtsprozent Silber und 50 Gewichtsprozent Kobalt enthält. Die Einhaltung dieser Prozentsätze ist jedoch nicht kritisch und läßt sich bis zu etwa 66 Gewichtsprozent Silber und 33 Gewichtsprozent Kobalt variieren. Es ergibt sich dabei, daß bei relativ hohem Silberanteil die Lötfähigkeit verbessert wird, jedoch die Haftfestigkeit der Metallschicht auf der Kohleschicht sinkt. Bei relativ hohem Kobaltanteil treten die umgekehrten Verhältnisse auf. Wird ein Teil des Kobalts durch Nickel ersetzt, so ergeben sich bei gleicher Haft- und Lötfähigkeit mechanisch härtere Schichten. Die wäßrige Lösung wird durch Aufstreichen, Aufspritzen, Aufdrucken oder ähnliche Verfahren auf die Kohleschicht aufgebracht.
Nach Verdunstung des Wassers wird mit einer thermischen Behandlung bei einer Temperatur von 700J' bei reduzierender Wasserstoffatmosphäre die auf den Körper aufgetrocknete Substanz in eine lötfähige festhaftende Metallegierung umgewandelt. Die so erhaltene Metallschicht läßt sich mit Loten von hohem Bleigehalt bis zu etwa 90% Blei und 10% Zinn, sowie z. B. auch mit zinnfreien Loten aus 17% Cd, 81 ".to Pb, 2% Zn, löten, was den Vorteil bietet, daß die Lötstelle eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist.
Ähnlich günstige -Eigenschaften mit dem Vorteil einer größeren Härte zeigen Kombinationsschichten, die sich, bezogen auf das Metallgewicht, etwa wie das folgende Beispiel zusammensetzen: 50 Gewichtsprozent Ag, 25 Gewichtsprozent Ni und 25 Gewichtsprozent Co.
Mit den angeführten Beispielen sind die technisch günstigen Kombinationsmöglichkeiten nicht erschöpft, vielmehr sind noch weitere Kombinationen möglich, z. B. solche von Silber mit Eisen, Nickel oder Kupfer.
Das Verfahren ist von besonderer Bedeutung für die Lötverbindung der axialen Drahtanschlüsse von Schichtwiderständen.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung lötfähiger Metallschichten auf Kohleschichten und aus Kohle bestehenden bzw. kohlehaltigen Teilen durch Aufbringen einer silbernitrathaltigen wäßrigen Lösung, Verdunsten des Wassers und Erhitzen in reduzierender Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur unter 800`', d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t. daß eine mindestens zwei Metalle in Form ihrer Nitrate, insbesondere Silber- und Kobaltnitrat enthaltende Lösung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Zusatz von Nickelnitrat zu der wäßrigen Lösung die Hälfte des Kobaltanteiles durch Nickel ersetzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 777 511.