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Verfahren zur Metallisierung eines Metalloxydkörpers zwecks Verlötung
mit einem Metallkörper Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Metallisierung eines
Metalloxydkörpers zwecks Verlötung mit einem Metallkörper, bei dem die Oberfläche
des Metalloxydkörpers mit einer Mischung aus Metallpulver und siliciumhaltigem Bindemittel
bedeckt und der Metalloxydkörp.er zwecks Schmelzen des Bindemittels gebrannt wird.
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Es ist bereits ein Verfahren zum Metallisieren einer Keramik bekannt,
bei dem auf die Keramikoberfläche ein Gemisch aus Eisen- und/oder Nickelpulver und
Kupferpulver aufgebracht wird und die Keramik bei einer Temperatur in der Größenordnung
von 1000 bis 1400°C in einer neutralen Atmosphäre gebrannt wird. Gegebenenfalls
kann dem Pulvergemisch ein feinzerteiltes keramisches Flußmittel zugesetzt werden.
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Weiterhin ist bereits ein Verfahren zum Metallisieren von aluminiumhaltigen
Keramikkörpern bekannt, bei dem auf dem Keramikkörper ein Gemisch aus Ammoniumphosphormolybdat
und Molybdänoxyd und gegebenenfalls einem Bindemittel aufgestrichen und der Keramikkörper
dann in einer reduzierenden Atmosphäre gebrannt wird. In dieser Weise metallisierte
Keramikkörper eignen sich zur Herstellung von vakuumdichten Verbindungen.
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Es ist auch bereits ein Verfahren zum Metallisieren von Porzellan,
Tonwaren u. dgl. bekannt, bei dem zunächst die Glasur mit Hilfe von Fluorwasserstoffdämpfen,
durch Schmirgeln oder Sandstrahlen beseitigt wird. Anschließend wird auf die so
behandelte Fläche in Alkohol gelöstes konzentriertes Silbernitrat aufgebracht. Nach
Abdampfen des Alkohols wird die Fläche mit Ameisensäure behandelt. Schließlich wird
die Fläche mit einer aus Kupferdrähten bestehenden Bürste behandelt und dann in
eine warme Silbercyanitlösung getaucht. Anschließend wird mit kaltem Wasser abgewaschen
und ein Metallbelag aufgebracht.
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In der Elektrotechnik ist es häufig erforderlich, zwischen einem Metalloxydkörper,
beispielsweise einem Ferrit, und einer Zuleitung eine feste mechanische Verbindung
herzustellen. Dabei muß natürlich der Übergangswiderstand zwischen dem Metalloxydkörper
und der aufgebrachten Metallisierung, mit der die Zuleitung verlötet wird, möglichst
gering sein.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs
genannten Art derart auszugestalten, daß zwischen Metalloxydkörper und Metallisierung
ein möglichst geringer elektrischer Übergangswiderstand erzielt wird.
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Dies wird nun erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Metallpulver
feinzerteiltes Eisen mit einer Siebfeinheit von unter 40 Maschen pro Zentimeter
und als Bindemittel ein zwischen 650 und 800'C
schmelzender Stoff' mit einer
geringeren Teilchengröße als die der Eisenteilchen verwendet wird, der Mischung
pro Volumteil Bindemittel 8 bis 12 Volumteile Ammoniumhydroxyd zugesetzt werden
und in der Mischung der Volumanteil von Ammoniumhydroxyd und Bindemittel auf das
0,5- bis 1,5fache des Volumanteils der Eisenteilchen eingestellt wird.
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Vorzugsweise wird der Mischung auch noch Silber, Gold oder Platin
zugesetzt. Die Siebfeinheit der Eisenteilchen sollte vorzugsweise 120 Maschen pro
Zentimeter nicht übersteigen. Als Bindemittel kann pulverisiertes Siliciumdioxyd
oder Glas, beispielsweise Natrium-, Kalium- oder Bleiglas mit einem merklichen Silikatgehalt
verwendet werden. Besonders gut geeignet ist Silikagel.
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Durch den Zusatz von feinzerteiltem Silber, Gold oder Platin wird
die Benetzbarkeit der entstehenden Metallisierung verbessert, so daß eine ausgezeichnete
Lötverbindung zwischen Metallisierung und Anschlußleitung erzielt werden kann. Bei
Verwendung von Silber-, Gold- oder Platinpulver setzt man ungefähr eine dem Eisenpulver
entsprechende Menge zu. Optimale Ergebnisse erzielt man, wenn man jedes Pulver in
einer Menge von 40 bis 60 Volumprozent verwendet.
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Mit dem Verfahren nach der Erfindung lassen sich die verschiedenartigsten
Metalloxydkörper metallisieren,
beispielsweise Metalloxydkörper
aus Zinktitanat, Bariumtitanat, Zinkoxyd, Nickeloxyd, Kobaltoxyd, Zink-Nickel-Titanat,
Zink-Kobalt-Titanat, Manganoxyd, Kobaltoxyd, Kupferoxydmischungen, Nickeloxydmischungen,
Titandioxyd, Zinkoxyd, einem Niobat, einem Tantalat oder einem Ferrit.
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Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird der zu
metallisierende Teil der Oberfläche des Metalloxydkörpers mit einem dünnen Überzug
der Ausgangsmischung überzogen und dann der Metalloxydkörper bei einer Temperatur
zwischen 650 und 800°C gebrannt. Dabei schmilzt das Bindemittel, die Eisenteilchen
reduzieren die Oxydoberfiäche und werden mit der Oxydoberfläche zusammengesintert.
Die schmelzenden Bindemittelteilchen schützen die Eisenteilchen vor Oxydation. Falls
die Eisenteilchen beim Brennen mit Luftsauerstoff zusammenkommen oder im Lauf eines
zu lange dauernden Brennvorganges oxydiert werden können, ergibt sich ein unzureichender
Übergangswiderstand. Der Brennvorgang muß mindestens so lange durchgeführt werden,
bis die Bindemittelteilchen geschmolzen sind. Dazu sind normalerweise 5 bis 30 Minuten
erforderlich.
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Vor oder nach dem Brennvorgang kann auf die mit der Ausgangsmischung
versehene Oberfläche ein beispielsweise aus Silber, Gold oder Platin bestehender
Metallanstrich aufgebracht werden. An die metallisierte Oberfläche des Metalloxydkörpers
kann dann ein Metallkörper unter Verwendung eines geeigneten Lotes angelötet werden.
Zu diesem Zweck werden die Metallisierung und der Metallkörper je nach dem verwendeten
Lot entweder mit einem sauren oder einem kolophoniumhaltigen Flußmittel behandelt.
Als Lot kann beispielsweise eine Blei-Zinn-Legierung, Blei-Zinn-Antimon-Legierung,
Blei-Silber-Legierung usw. verwendet werden.
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Mit dem Verfahren nach der Erfindung wurden Metalloxydkörper aus Zinkoxyd,
Eisenoxyd, Nickeloxyd, Titanaten, Mischungen aus Kobalt-, Kupfer-und Manganoxyden
und Eisen-Nickel-Kobalt und Kupfer enthaltenden keramischen Metallegierungen mit
einer Metallisierung zwecks Verlötung mit einem Metallkörper versehen. Die Körper
wurden mit einer Mischung aus Eisenpulver mit einer Teilchengröße von 120 Maschen
pro Zentimeter und Silikagel in Ammoniumhydroxyd überzogen. Das Volumenverhältnis
von Silikagel zu Ammoniumhydroxyd betrug 1: 10, und das Volumenverhältnis von Eisenpulver
zu Silikagel und Ammoniumhydroxyd betrug 1: 1. Vor oder nach dem Brennen wurde auf
die aufgebrachte Mischung ein Silberanstrich aufgebracht. Gebrannt wurde 15 Minuten
lang bei einer Temperatur von 725'C. Auf die auf diese Weise aufgebrachte Metallisierung
wurde dann unter Verwendung eines Blei-Silber-Lotes ein Metallkörper angelötet.
Es wurden ausgezeichnete Verbindungen erzielt, deren Güte nicht vom Zeitpunkt des
Aufbringens des Silberanstriches abhing. Die Mischungsbestandteile können je nachdem
Verwendungszweck innerhalb weiter Grenzen variiert werden. Falls beispielsweise
die Mischung auf den Metalloxydkörper aufgespult werden soll, wird der Anteil an
flüssigem Ammoniumhydroxyd erhöht. Falls andererseits die Mischung aufgepinselt
oder in sonstiger Weise mechanisch aufgebracht wird, kann ein geringerer Flüssigkeitsanteil
verwendet werden. Im allgemeinen beträgt jedoch das Verhältnis zwischen flüssigen
und festen Bestandteilen der Mischung zwischen 2 : 1 und 0,2: 1. Das Verfahren nach
der Erfindung eignet sich insbesondere zum Metallisieren von Metalloxydkörpern aus
5 bis 16 Gewichtsprozent Nickeloxyd, 2 bis 20 Gewichtsprozent Titandioxyd, Rest
Zinkoxyd, deren Widerstand einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Derartige
Körper wurden in der nachstehend beschriebenen Weise mit einer aus Kupfer bestehenden
Zuleitung versehen. Bei dem einen Verfahren wurden die mit einer Mischung der oben
angegebenen Zusammensetzung bedeckten Körper zunächst 15 Minuten lang bei 725°C
gebrannt. Nach Aufbringen eines Silberanstriches wurden die Körper erneut bei 700°C
gebrannt, worauf die Kupferzuleitungen angelötet wurden. Bei einem anderen Verfahren
wurden die Körper nach dem Aufbringen der Mischung mit einem Silberanstrich versehen
und dann nur einmal bei ungefähr 750°C gebrannt. Dieses Verfahren ist vorteilhafter,
da nur ein einziges Mal gebrannt wird.
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Auf die Oberflächen der gebrannten Körper wurde dann ein silberhaltiger
Anstrich zusammen mit einem Lötmittel auf Kolophoniumbasis aufgebracht. Anschließend
wurden dann die Kupferzuleitungen angelötet.
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Zur Feststellung des Übergangswiderstandes zwischen Metallisierung
und Metalloxydkörper wurden folgende Messungen durchgeführt: Zunächst wurde eine
Zuleitung unter Anwendung von Druck mechanisch gegen den Körper gedrückt und bei
110 Volt ein Strom von 100 Miniampere durch die Verbindungsstelle hindurchgeleitet.
Dabei wurde ein Übergangswiderstand in der Größenordnung von 104 Ohm gemessen. Anschließend
wurde der Übergangswiderstand einer nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten
Verbindung gemessen, wobei sich ein Widerstand von im wesentlichen Null ergab. Mit
Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung läßt sich also der Übergangswiderstand sehr
gering halten.