DE1571458A1 - Metallisierung von Tonerden fuer hochvakuumdichte metallkeramische Verbindungsstellen fuer Arbeitstemperaturen von ueber 1200 deg.C - Google Patents

Description

• Metallisierung.von Tonerden für hochvakuumdichte metallkeramiache Verbindunßentellen fUr ArbeiteteaRlraturen von über 1200 0 0* Die Erfindung betrifft ein neuen Verfahren zur Netalliaiering einea keramischen Materials, wie z.3. von geainterter Tonerde mit einem hohen A120 3-Gehalt zur Ermöblichung einer Hartlötung mit Lotlegierungen von hohem Schmelzpunkt 0 beispielsweise von bis zu 1750 0, wobei Arbei#,stemperaturen i.n der Grössenordnung von 1200 1400 0 0 erforderlich sind. En ist eln Betallielerungaverfahren bekennt, das darin besteht, auf die Keranikoberfläche einen Lack aufzutragen" der sich aus Betallpulvern oder Gemischen aus Metall und Oxiden oder Netalloxiden allein zusammenaetzt, und bei erhöhen Temperaturen unter Schutzges zu sintern., Yerier ist es bekennt, daso eahr reine und daher praktisch keine Glauphaae aufweisende Tonerd-en ohne besondere Hilfamittn1 äusserst achwierig zu metallisieren elnd und Jm all-gemeinen schlieselich eine Schwächung der Keramik in der Metallisierungezone bewirkm. Bei Tonerden mit einem sehr hohen Gehalt an A120 3 #> 99,8 %) und einer bei 4 g/cm3 liegenddn Dichte kann das Haftvermögen des Metallüberzugo durch einen Zusatz von Oxiden oder-Hydriden aktiver Metalle oder Pulvern derselben Metalle oder durch andere Zusätze, die mit der Tonerde in 'der Berührunßezone gleaartige Verbindungen bildeng verbessert werden.
• In diesen Fällen ergibt sieh jedoch der Nachteilg daen aowohl die Tonerde als auch die reaultierende.Verbindung in der Xetellieierungezone geschwächt werden. Auch bei der Klaseischen Molybdän-Kangan-Metallisierung trägt das'Mangan, obgleich es den Metallisierungavorgang erleichtert, zu einer Schwächung der Keramik bei. Eine analoge Erscheinung findet man, -.renn auch in ausgeprägterer Formt bei der Verwendung anderer Zusätze, wie beispielsweise Ti. TiH2@ Gaot l" sio29 Na2S' P6v Tio2 uew' Die Erfindung unterscheidet sich von den herkömmlichen Verfahren in der Herstellung der metallioierenden Lacke und in den Sinterbedingungen.
• Von besonderer Bedeutung ist die vorliegende Erfindung für sehr reine Tonerdeng z.B. vom Typ B 37 "FeldmUhlem; Lucalox General Eleatrio ; Al 995 Weago, mit einem über 9995 % liegenden A1203-Gehalt und einem Etrweichungspunkt, von über 19500 0- Bei den gemäas der Erfindung metalliaierten Tonerden wird das Haften der Metellechicht auf der Keramik nicht durch Wanderung den in der Keramik enthaltenen Glaaflusaes oder durch mittels schmelzender Zusätze in loco bewirkter Bildungen deseelben.bervorgerufeng aondern-ea erfolgt-unab-' hängig von dem Vorhandensein einer glasigen Phase auf den Krietallen der Keramik selbst.
• Die Körner der Betallinierung werden wirksam, meamengeeintert und nicht von dem in die getal"-,-,chicht wandernden Glanfluge zusammengehalten.
• Bei der Erfindung wird des Haftvermögen -zwischen der Keramik und der Metallechicht durch die Reaktion der mit Tonerde zusammengeainterten und fortschreitend bin zu reinem -,tall reduzierten Oxide des Metalle beatimnt.
• Den erfindungegemilose Verfahren zur Netallisierung von Keramiken kennzeichnet sich dadurch, deao auf die Keramik ein Pulver des Metalle aufgebracht wird, mit dem die Keramik metelliaiert werden soll, und zwar nachdem die Teiloben dieses Metgllpulvers zuvor einer gesteuerten Oberflächenoxydation unterzogen worden eindg dene den Metallpulver in einem geeigneten, sein Aufbringen auf die Keramik erleichternden Nittelg wie beispielsweise Lack, in Suepension gehalten wird, dase die mit dem metallielerenden Lack überzogene Keramik zum Glühen gebracht wird, bie die Metällteilchen auf die Oberfläche der Keramik aufgeeintert und untereinander zusammengeaintert sind und die Oberflächenoxide der Metallteiloben mit der Keramik reagieren, wobei dle überechtiseigen Teile'der Oride durch Steuerung des Arbeitanchutsgenes reduziert worden und die Keramik unverändert bleibt.
• Gemlies der Erfindung besteht das Nittel, In den das Betallpulver In Sunpormion gehalten wird@ beispielsweise aus leoazylacetatl Tetrachlorkohlenstoffg Alkobolg Wanner u.dgl, mit oder ohne Gelluloaebinder.
• Gemdes einem Merkmal der Erfindung erfolgt das Sinternt unter Wasserstoff oder Sticketoff-Waaserotoff-Cemiaoben als Schutzges, noch vorheriger Befeuchtung desselben bei Taupunkttemperatur, die je noch Dicke der auf die Keramik aufgebrachten Schicht zwischen 10 und 40 0 0 liegt.
• Nach einem anderen Merkmal der Erfindung erfolgt das Sintern je nach Art der verwendeten Keramik vorzugsweise bei-0 Temperaturen zwischen 1800 und 1950 0 Über einen Zeitraum von 5 bis 30 min.
• Die erforderliche Oxidmenge wird an Ort und Stelle während der Herotellung der Lacke erzeugt" indem die Lacke an der loii't bin zur epunttinen aber gesteuerten Verbrennung erhitzt vierden, wobei jedes Korn mit einer Gewichtszunahme von etwa 1 - 5 % nn der Oberfläche oxydiert wird, Des so erhaltene neue Pulver kann in Amylacetat, Aceton, Alkohol oder auch einfach in Waseer unter Zusatz des jeweils geeigneten Bindemittele auspendiert werden.
• Eine Variante den Oxydationaverfahrens besteht darin, daso zwecks 114wirkung der Oxydstion mittels Erwärmung allein die getellpulvermasse, nach ihrem Aufbringen auf die Kera-Alkt mit Infrarotetrahlen erhitzt wirde doch weist dieses Verfah.-en einige geringfUgige Nachteile auf, die hauptali.ohlich auf der Verdampfung des Bindemittels und der mangelhaften Dichtigkeit der Schicht beruhen.
• Das 3intern der Metellechicht erfolgt je nach Art der Keramik bei einer Temperatur von 1800 - 1930 0 0 unter H2- oder N2/H2-Schutzgeav das bei Taupunkttemperatur, die je naoh den' "Oxydationall-Bedingungen der Lacke zwischen 10 und 40 0 C liegt, befeuchtet wird, wobei die Dauer des Sintens etwa 39 Minuten beträgt. Die erzielten L-Ygebnisee sindb unter dem Gesichtepunkt des Haftvermögene betra##htet) zufriedenstellend und (nach dem Hartlölwen mit geeigneten Lötlegierungen und Metallen) besonders günstig für dia Wärmebehandlung.
• Im folgenden wird ein Beispiel der Betallisterung einer Tonerde mit einem A120 3-Geklalt von 9907 % beEchs-iGbono die flIr eine Verbindung mit einem Element aue Nb mittels palladium bestimm t Istt wobei die Arbeitetemperstur etwa 1200 - 13000 0 beträgt. ZunUchst wird die Buspension hergestellt. Das In . einer Schale aus Tonerde enthaltene Wolfrempulver einer Feinheit von e,#wllu wird einem magnetischen Reizplatten-Hlihrwerk aufgegeben, dessen Rührkörper aus vollständlf mit Wolfram Uberzogenen forromagnetisohen Material besteht, Mitteln einer Intrarotlampe wird dai Pulver auch von oben erhitzt. Erst worin die Oberfläche den WolXra» anfängt zu brennen (dunkelrote Parbe)p wird das RUhrwerk vorsichtig In Bewegung gesetzt und der Arbeitsgang solange fortgeffthrt, bis die gewünschte Gewichtszunahme erreicht Ißt.
• Dann wird die Arbeit unterbrochen und nach Erkalten den erhaltenen sohwarzgrUnen Pulvers wird nach den-berkömmliehen Verfahren eine Bunpension hergestellt. Temperatur, Zeitg Entfernung der Infrarotquelle von der zu bent#ahlenden Oberfläche sind von der Erfahrung und der Beschaffenholt des Pulvers abhängige Pektoren. Sodann werden die Keramiken vorbereitet, indem sie mit Ohloraalpetersäure gewaschen, sehr gründlich unter flieaeondem Waaser und In destilliertem Wasser gespült und sohlionalich unter-Luft bei etwa 1200 0 0 während einer Dauer von etwa 30 60 x 1-nuten Im Ofen gebrannt werden, Denn wird die Sunponnion je nach den Erforderniesen und der Foj-m der zu metailiaierenden Stücke mittels Pinsel, durch -)-jintauchen oder Spritzen aufgebracht, wobei die Dicke 5viioelieri 10 und 20 p schwankt." Schlier3911.ch erfolgt das Sintern In einem Moly-bdängefiies unter 11 2/H2-',13011#itzgan (14/84. q,j) und Befeuchtung desselben (etwa 7 1/m-in). Die Befeuchtung erfolgt bei Temperaturen zwischen 10 und 40 0 Cy entsprechend dem Oxydationegrad der Pulver.
• Für eine Gewielitazunahme von beispielsweise 2,5 % wird die Befeuchtung bei 220 C vorgenommen. Je nach der verwendeten Keramilrnrt kann die Temperatur bei einer zwischen 5 iiiiel 30 min sehwankenden Dauer zwischen 1800 und 1950 0 0 schwarfliein-- Im Talla von E 37 ergeben sich 1950 0 C und 25 Min.
• Bci eler AbkWili#r)g wird das Schutzgao ab 17000 C nicht mehr befütiehtett i3ond(-!rii traelfen durchgelassen. Die für dde von '1700 auf 1000 0. 0 benötigte Zeit schwankt.
• Oxe zwinrhen ',' und 16 min., Als Merkmale einer zeretörunge-

  Pri#:f14ng können gelten, dase der Metallüberzug bei

  diiritllc;2-- brünnender Lampe lichtundurchlässig sein muse und

  c,p,#rir, cirzr MetallUberzug beim Kratzen mit einer sehr harten

  F'e L-el,tic, Staubbildung zOgen darf und sich nusger-

  u- Le## kli(-!lllci:Flieij)i-er ochIr.J.fen und polieren Ination mies,

  #s( l('f# und 1,1 riietalliscii(3ß flu#3sehen an-

Claims (2)

1. P a t e n t a n 0 p r U 0 b e : 1. Verfahren zur ]Ketallisierung von Keramikeng dadurch.gckennzeichnet, daso auf die Keramik ein Pulver den Metalle aufgebracht wird# mit dem die Keramik metalliaiert werden Bollr und zwar nachdem die Teilchen dieeen Netallpulvers zuvor einer gesteuerten Oberflächenoxydation unterzogen worden sind, daso das Metallpulver in einem geeigneteni nein Aufbringen auf die, Keramik erleichternden Mittel, wie beispielsweise Lack, in Buspenaion gehalten wird, daso die mit den metallieinrenden Lack überzogene Keramik zum GlUhen gebracht wird, bis die Metellteilchen auf die Oberfläche der Keraxik aufgäsintert und untereinander zusammengeeintort-eind und die Oberflächenoxide der Metallteilchen mit der Keramik reagi-een, wobei die überachüssigen Teile der Oxide durch Steuerung den Arbeitsschutzgaoes reduziert werden und die.Keramik unverändert bleibt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daso ala Mittelg in dem das Metallpulver In Suspenaion gehalten wird, beispielaweine Inoazylacetatt Tetrachlorkohlenntoff, Alkohol, Wasser od. dgl. mit oder ohne Celluloaebinder verwendet wird* 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dann he verwendete-Keramik Tonerde ist. 4. Verfahren nach Anspruch. 1 und 29 dadurch gekennzeichnet, dase das Sintern unter Wasseratotf oder einem Stickstoff-Wasoerstoff&emisch als Schutzgan erfolgt, und zwar nach Befeuchtung-den Gasen bei Taupunkttem.-peratur, die je nach der gewUnachten-Dicke der auf die Keramik aufgebreobten Schicht zwischen 10 und 40 0 0 liegt,# 5. Verfahren nach Anspruch 1 bin 3, dadurch gekennzeichnet, dase des Sintern je nach der verwendeten Keramik vorzugsweise zwischen 1800 upd 1950 0 0 fUr eine Dquer von vorzugsweise 5 - 30 Minuten durchgeführt wirdo 6. Verfahren nnch Anspruch 1 bis 49 dadurch gekennzeichnet, dann nach den Sintern und nach Abfall der Temporatur auf etwa 1700 0 0 nicht befeuchteten Schutz- und Red ktionagne in Umlauf gebracht wird. 7. Verfahren nach Anspruch 1"-3 und 5v dadurch gekennzeichnet, inne die Zeiten für eine Abkühlung von 1700 auf 16000 C vorzugeweine zwischen 5 und 16 Winuten liegen.