DE2152011B2 - Verfahren zum Metallisieren von Oberflächen keramischer Körper - Google Patents
Verfahren zum Metallisieren von Oberflächen keramischer KörperInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Metallisieren von Oberflächen keramischer Körper zur Herstellung
einer Metall-Keramik-Verbindung, bei dem die Oberfläche der Keramik nach einem der üblichen
Bedeckungsverfahren mit einer echten Lösung eines LithiumDclymolybdats der stöchiometrischen Zusammensetzung
2 Li2 O -3 MoO3 als Metallisierungsmittel,
dem eine geringe Menge Lhhiumfluorid zugesetzt ist,
s überzogen, getrocknet, und bei für Metallisierungen
üblicher Sintertemperatur zunächst schwach oxidierend und dann reduzierend in einer Schutzgasatmosphäre
gesintert wird, unter Verwendung eines Bindemittels als
Zusatz zur Metallisierungslösung, wobei zum Herstellen definierter Oberflächenwiderstände eine wäßrige Lösung
verwendet wird, bei der in 100 ml deionisiertem Wasser 32 g Lithiumpolymolybdat (2 Li2O · 3 MoO3)
und 80 mg Lithiumfluorid gelöst und mit 4 bis 6 ml einer 10%igen wäßrigen Tyloselösung versetzt sind, nach
Patent 20 36 832
größen erstrecken sich über den gesamten Bereich von
insbesondere kleinere Keramikgegenstände u.a. in
einer wäßrigen Lösung von Lithium- Polyirolybdat,
versetzt mit einer geringen Menge eines Tylose-Binders, unterschiedlich lange getaucht, um dann getrocknet
in einer trockenen inerten Schutzgasatmosphäre gesintert zu werden.
Bei diesem Verfahren wird von einer Metallisierungs-Lösung ausgegangen, die mit der Oberfläche der
betreffenden Keramik durch thermische Behandlung derart reagiert, daß durch Festkörper-Reaktionen, z. B.
3u Spinelle und halbleitende Oxide entstehen, welche
außerdem in Abhängigkeit von der Konzentration und vom Bindergehalt der Ausgangslösung mit mehr oder
weniger metallischen Einschlüssen durchsetzt sind. Im Extremfall entsteht durch diese Einschlüsse eine
» geschlossene metallisch leitende Oberfläche. Die Sinterbedingungen
werden derart gewählt, daß diese mit den Bedingungen für die Herstellung von Keramik-Metail-Verbindungen
übereinstimmen. Durch Zusatz von geringen Mengen von Lithium-Fluorid zu der Metallen
salz-Lösung wird außerdem erreicht, daß die benetzenden-Eigenschaften
verbessert und die Festkörper-Reaktion mit der Keramikoberfläche beschleunigt oder
überhaupt erst ermöglicht werden.
Dabei wird mit besonderem Vorteil eine wäßrige Lösung von 32 g Lithium-Polymolybdat — entsprechend 2 Li2O3 · 3 MOO3 — mit 80 mg Lithium-Fluorid, gelöst in 100 ml deionisiertem Wasser mit 4 bis 6 ml einer 10%igen wäßrigen Tylose-Lösung versetzt.
Es hat sich gezeigt, daß das Verfahren nach dem
Dabei wird mit besonderem Vorteil eine wäßrige Lösung von 32 g Lithium-Polymolybdat — entsprechend 2 Li2O3 · 3 MOO3 — mit 80 mg Lithium-Fluorid, gelöst in 100 ml deionisiertem Wasser mit 4 bis 6 ml einer 10%igen wäßrigen Tylose-Lösung versetzt.
Es hat sich gezeigt, daß das Verfahren nach dem
so Hauptpatent recht gut funktioniert, bei kleineren Teilen,
die sich ohne weiteres tauchen lassen und wenn außerdem die herzustellenden Widerstandsgrößen
recht hoch liegen. Bei relativ niedrigen Werten treten insofern Schwierigkeiten auf, als die dazu erforderlichen
Schichtdicken nicht unbedingt reproduzierbar herstellbar sind, bzw. die anzuwendenden Sintertemperaturen
so niedrig gewählt werden müssen, daß ein Aufsintern nicht mehr sondern vielmehr nur noch ein Aufschmelzen
des Metallsalzes erfolgt Derartige Schichten sind aber weder abriebfest noch genügend feuchtigkeitsunempfindlich
und damit im Gebrauch unsicher hinsichtlich ihres Widerstandswertes.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Verfahren zu schaffen, das die
·>'"> geschilderten Nachteile vermeidet, das Aufbringen der
Salzlösung durch Sprühen in reproduzierbarer Weise ermöglicht und dabei die vorher genannten Bedingungen
weitgehendst erfüllt
Erreicht wird dies bei einem Verfahren der eingangs genannten Art Dach der Erfindung dadurch, daß der
Überzug durch Aufsprühen erfolgt und daß der Metallsalzlösung außerdem eine geringe Menge eines
Binders und als Puffersubstanz in Pulverform eine der Größe des geforderten Widerstandes angepaßte geringe
Menge eines oder mehrerer hochschmelzender Oxide zugesetzt ist
Durch das Hinzufügen von hochschmelzenden Oxiden treten beim Sinterprozeß zusätzlich derart
Festkörperreaktionen an der Keramikoberfläche auf, daß unter Bildung von Spinellen bzw. halbleitenden
Oxiden, eine gewisse Erweichung der Keramikoberfläche
eintritt wobei die während des Sintervorganges ausgebildeten Metaliinseln als Einschlüsse mehr oder
weniger stark eingebettet werden. Je nach Ausmaß dieser Einbettung tritt eine Verringerung der elektrischen
Leitfähigkeit und damit eine Erhöhung des Flächenwkierstandes in gezielter, definierter Richtung
ein.
Durch einen besonders feinen 'Mahlvorgang tritt
vorteilhafterweise eine wirkungsvolle Aktivierung des Oxids im Sinne einer Gitterstörung ein, die eine erhöhte
Festkörperreaktion zur Folge hat Es hat sich nämlich gezeigt, daß Oxide in normalem Zustand gar nicht oder
nur wenig als Puffersubstanz für den vorliegenden Fall wirken, es sei denn, daß sehr lange, wirtschaftlich völlig
untragbare Operationszeiten (Sinterzeiten) angewandt werden.
In Weiterbildung des Verfahrens wird der gittergestörte
Zustand gezielt auch durch andere übliche chemische oder physikalische Verfahren, z. B. beim
Fällen und Glühen erwirkt.
dung einer Spritzpistole, wird der Oberzug im Hinblick
auf eine mit Sicherheit einzuhaltende Toleranz in einer gut beherrschbaren Dicke von 15 um aufgespritzt
Die Sinterung erfolgt auch für Widerstände im Bereich 107 —10" Ohmquadrat, entsprechend den
üblichen Metallisierungsbedingungen bei 1300° C Sie kann im Bedarfsfalle im Bereich von 1200 ± 200° C
variiert werden, ohne daß sich dabei die Eigenschaften,
insbesondere die elektrischen Widerstandswerte, merk-
Entsprechend wird die Sinterzeit mit 30 min ebenfalls den Metallisierungsverfahren angepaßt und kann
gegebenenfalls entsprechend im Bereich von 60 min ± 30 min variiert werden.
Für die Ausgangsmetallisierungslösung werden in 100 ml deionisiertem Wasser 32 g Lithium-Polymolybdat
und 80 mg Lithium-Fluorid gelöst, mit 4—6 ml einer 10%igen wäßrigen Tyloss- Losung versetzt und in diese
Lösung zusätzlich in angepaßter Menge hochschmelzendes Oxid oder deren mehrere dispergiert
Als zuzusetzende hochschmeJzende Oxide eignen sich
neben Aluminiumoxid ebenfalls Berylliumoxid und Magnesiumoxid sowie weitere hochschmelzende Oxide
mit ähnlichen Eigenschaften.
Anstelle von Reinoxiden können auch mit Vorteil bereits als Spinelle vorliegende Stoffe, wie z. B.
Mg AI2O4 verwendet werden.
Im Fall von Aluminiumoxid eignet sich besonders ein hydrolysiertes Aluminium-Äthylat, das derart geglüht
in wird, daß über γ —AI2O3 und η —AI2O3 gerade der
Korund-Typus, d. h. das λ — AI2O3 gebildet wird.
Dazu werden 10—20 g des stark pittergestöiten
AI2O3-Pulvers in 100 ml der betreffenden Metallisierungslösung
dispergiert
Claims (8)
- Patentansprüche:I.-Verfahren zum Metallisieren von Oberflächen keramischer Körper zur Herstellung einer Metall-Keramik-Verbindung, bfii dem die Oberfläche der Keramik nach einem der üblichen Bedeckungsverfahren mit einer echten Lösung eines Lithiumpolymolybdats der stöchiometrischen Zusammensetzung 2 Li2O ■ 3 MOO3 als Metallisierungsmittel, dem eine geringe Menge Lithhimfluorid zugesetzt ist, überzogen, getrocknet, und bei für Metallisierungen üblicher Sintertemperatur zunächst schwach oxidierend und dann reduzierend in einer Schutzgasatmosphäre gesintert wird, unter Verwendung eines Bindemittels als Zusatz zur Metallisierungslösung, wobei zum Herstellen definierter Oberflächenwiderstände eine wäßrige Lösung verwendet wird, bei der in 100 ml deionisiertem Wasser 32 g Lithiumpolymolybdat (2 Li2O · 3 MoO3) und 80 mg Lithiumfiuorid gelöst und mit 4 bis 6 ml einer 10%igen wäßrigen Tyloselösung versetzt sind, nach Patent 2036 832, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug durch Aufsprühen erfolgt und daß der Metallsalzlösung außerdem eine geringe Menge eines Binders und als Puffersubstanz in Pulverform eine der Größe des geforderten Widerstands angepaßte geringe Menge eines oder mehrerer hochschmelzender Oxide zugesetzt ist.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hinzuzusetzende Oxid durch Mahlung einer Kornverteilung von 5 μπι aufweist.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das der Metallisierungs-Lösung hinzuzusetzende Oxid in mehr oder weniger stark gittergestörtem, d. h. aktiviertem Zustand befindet
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug in einer, hinsichtlich einzuhaltender Toleranzen, gut beherrschbaren Dicke von 15 μηι aufgesprüht wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als in der Metallisierungslösung dispergiertes Oxid Aluminiumoxid, Berylliumoxid, Magnesiumoxid einzeln oder zu mehreren verwendet wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als in der Metallisierungslösung dispergiertes Oxid ein oder mehrere Spinelle verwendet werden.
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als in der Metallisierungslösung dispergiertes gittergestörtes AL2O3 hydrolisiertes Al-Äthylat verwendet wird, das derart geglüht ist, daß über γ -AL2O3 und η -AI2O3 gerade der Korund-Typus entsprechend dem « -AI2O3 gebildet ist
- 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Metallisierungslösung 10 bis 20 g gittergestörtes α -Al2O3 dispergiert ist
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8340 | Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent |