DE1665857A1

DE1665857A1 - Verfahren zum Herstellen von festhaftenden loetfaehigen Metallueberzuegen auf Keramikteilen

Info

Publication number: DE1665857A1
Application number: DE19671665857
Authority: DE
Inventors: Erich Fenner; Franz Otto
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-01-27
Filing date: 1967-01-27
Publication date: 1971-04-15

Description

Verfahren zum Herstellen von festhaftenden lötfähigen Metallüberzügen auf Keramikteilen Die Erfindung betrifft ein Verfahren-zum Herstellen von festhaftenden. lötfähigen Metallüberzügen auf Keramikteilen, vorzugsweise aus Aluminiumoxidkeramik.
Bei den bisher bekannten Verfahren werden im allgemeinen Mischungen feiner Pulver von Metallen, wie beispielsweise DüMo, Fe, Co, Ni usw. oder auch Titanhydrid auf die zu motallisierenden KeranikoberflCchen in Formeiner Auf- -sehlämmung in einem Nitrozelluloselack oder durch andere Methoden in dünner Schicht aufgebracht. Durch geeignetes Er-Kitzen der Keramik im Vakuum öder unter Schutzgas,--z.B. in feuchter Wasserstoffatmosphäre, wird das Metall auf der Keramik festgesintert.
Metalliierungsverfahren auf Keramiken, -insbesondere auf Aluminiunoxidkeramik, sind vor allem das Aufbringen von Edel- . metallschiehten oder das sogenannto Molybdän-blangan-Verfahren. Das häufig angewendete Molybdän-l4angan-Verfahren wird ohne Zuratz von nichtmetallischen Substanzen durchgeführt ünter=ver-@renciun; .-.eines: Metallpulvergemischs-von 80 % Molybdän und etwa--20 % Mangan. Dieses Verfahren bit zur Metä.llisierung von . keramischem Material geeignet, das Silikate, insbesondere Zirkön-oder T@Zagriesiums-ililcat enthält: Das Aufsintern erfolgt in einer nichtoxydierenden Atmosphäre bei 1350°C ungefähr 30 Minuten lang.-Dieses Verfahren versagt jedoch bei silikatfreier oder '-armer Keramik, beispielsweise aus Reinstkorund, d.h. bei -einer Keramik mit einem Aluminiinoxidgehalt von größer als -98 f. Die Festigkeit der auf diese Weise hergestellten Metalle sierungsschicht ist zu gering. - . Bei einem anderen bekannten Verfahren wird daher zum Metallisieren von Reinstkorund-einem üblichen rdolybdän-Tlangan-Ge- -misch ein zusatz von 25 - 30 % Aluminiumoxid beigegeben. Die Korngröße des 14angan-Tiolybdän-Aluminiumoxid-Fulvers darf dabei nur weniger als 0,-5u. betragen und dennoahliegt die benötigte rinbrenntcmperatur merklich über 1350 °C und die Dauer der Sinterung ist mit 1 - 3 Stunden sehr lang.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von festhaftenden. lötfähigen lrietallüberzügpn auf Keramikteilen, vorzugsweise aus Aluminiumoxidkeramik, anzugeben, bei dem das Einbronnen ohne Schutzgasatmosphäre oder Vakuum und: bei einer Temperatur erfolgt, die wesentlich unter 13o0 C liegt.
Gemäß der .vorliegenden Erfindung wird daher 'ein Verfahren vorgeschlagen zum Herstellen von festhaftenden lötfähigen IVIetallüberzügen auf Keramikteilen, vorzugsgreise' aus Aluminiumoxidkeranik, bei den auf die Keramikteile eine Schicht eines pastenförnig angerührten rulvergerisches mit den Ausgangsstoffen Silber und Siliziumdioxid und gegebenenfalls einigen geringen Metallhusätzen, wie Cer und Kupfer, aufgebracht und, insbesondere nach einer Vortrocknung bei etwa 1000 - 150°C, bei einer Temperatur bis höchstens kurz über den Schmelzpunktdes Silbers, vorzugsweise bei ungefähr 10000C in Luftatmosphäre eingebrannt. wird.
Es fit vresentlich, daß die mittlere Korngröße des beim-erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Pulvergemisches kleiner als etvra 1 j um ist.
Als besonders vorteilhaft hat sich bei der vorgeschlagenen Verfahren zur Metallisierung von vorzugscieise Alutliniumoxidkeramikteilen die Verwendung eines Pulvergemisches erwiesen, das etwa aus 95 Gevrichtsprozeiit Silber, 3 Gewichtsprozent Cer, 1 Gewichtsprozent Kupfer. und 1 Gevrichtsprszent Siliziumdioxit1 pastenförmig angerührt wird.
Diese Masse wird schicht -ftirnig auf die zu metallisierenden Keramikteile dünn aufgetragen, insbesondere bei ungefähr 100 1500C vorgetrocknet und anschließend in Luftatmäsphäre unge-.. fähr 30 T:Tinuten lang eingebrannt. Die Einbrenntemperatur beträgt vorzugsweise ungef4hr 10000C. Die Einbrennzet kann zwischen 15 und 30 Minuten variiert ierden.
Sowohl der Gerzusatz als auch der Kupferzusatz sind neben der Siliziundioxid vor allen beim Einbrennen auf Alüminiumoxidkexamik@als Haftmaterialien von Bedeutung.
Zur Plastifizierung des Pulverg-enisches sind ungefähr -5 -10"% Terpentin besonders geeignet. Auch ungefähr 5 - 10 Polyvinylalkohol können zum pastenförmigen Anrühren des Pulvergemisehes bevorzugt verwendet werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist vorteilhaft zurr Ilerstellen von mechanisch festen, temperaturbeständigen Verbindungen von Netall- und Keramikteilen oder Keramikteilen untereinander durch Weich- oder@Hartlöten geeignet.

Claims

a .t e n t a n s p r ü c-h e 1. Verfahren zun Herstellen von festhaftenden lötfähigen Metallüberzügen auf Kerznikteileng vorzügswrise aus Aluml:niumoxidkeramik, dadurch gekennzeichnet, daß auf die = Keramikteiloo eine Schicht eines pastenförmig angerührten Pulvergemisches mit den Ausgangsstoffen Silber und Siliziumdioxid und gegebenenfalls einigen geringen Metallzus.tzen, wie Ger und Kupfer, aufgebracht und, insbesondere nach einer üortrocknung bei etwa 1000 - 150 Ge bei einer Temperatur bis höchstens kurz über dem Schmelzpunkt des Silbers, vorzugsweise bei ungefähr 1ü®000 in Luftatmosphäreeingebrannt wird. 2. verfahren nach Anspruch 1gdkennzeichnct durch die Verwendüng eines 2ulvergemischesy dessen mittlere Korngröße kläiner als etwa -1@um ist. Verfahren nach-Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das fulvergenisch etwa aus 95 GWischtsprozent Silber, 3 Gewichtsprozent Ger,: 1 Gewichtsprozent Kupfer und 1' Ge-.wichteprozent Siliziumdioxid pastenfUemig angerührt wrd, bei 100 ° 156 c0 vorgetrocknet wird und: bei ungefähr 1(i0000 -ill Luftatmosphäre ungefähr 30 Mnuten@ eingebrannt wird, .. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3 e dadurch -gekennzeichnet, daß die flastifizierung de Pulvergenischss mit Terpentin oder folyvinylalkohol vorgenommen wirdp