DE2430363A1

DE2430363A1 - Verfahren zur bildung eines metallischen ueberzugs auf einer oberflaeche aus mindestens einem hochwarmfesten metall

Info

Publication number: DE2430363A1
Application number: DE2430363A
Authority: DE
Inventors: Andre Hivert; Pierre Lepetit
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Priority date: 1973-06-26
Filing date: 1974-06-25
Publication date: 1975-01-16
Also published as: FR2235206B1; FR2235206A1; DE2430363B2; GB1478890A; US3949122A; DE2430363C3

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

tM/th

Case 0426-74-B

OFFICE NATIONAL D¹ETUDES ET DE RECHERCHES AEROSPATIALES (O.N.E.R.A.)

29, Avenue de la Division Leclerc

9232O Chatillon-Sous-Bagneux, Frankreich

Verfahren zur Bildung eines metallischen Überzugs auf einer Oberfläche aus mindestens einem hochwarmfesten Metall.

Die Erfindung betrafft ein Verfahren zur Bildung eines bestandigen metallischen Überzugs aus mindestens einem Auftragsmetall auf einer Oberfläche aus mindestens einem hochwarmfesten Metall.

Die Erfindung betrifft insbesondere die Bildung.von metallischen überzügen auf Oberflächen aus Titan oder einem anderen hochwarmfesten Metall, das mindestens ein flüchtiges Halogenid besitzt, · oder einer Legierung aus derartigen Metallen. -

Die sehr bedeutenden Vorteile von Titan und Titanlegierungen, die sich aufgrund ihrer äußerst interessanten technologischen

409883/1038

Eigenschaften, wie einem sehr hohen Festigkeits/Dichte-Verhältnis (das 400 erreichen kann), einer hohen Zähigkeit und einer Oxidationsbeständigkeit, ergeben, sind bekannt. Hierauf basiert insbesondere die Entwicklung der Verwendung von Titanlegierungen in der Luftfahrttechnik. Leider weisen die Titanlegierungen eine gewisse Anzahl von sehr störenden Nachteilen auf, nämlich eine große Empfindlichkeit für die Spannungskorrosion, einen hohen Reibungskoeffizienten, eine Neigung zum Heißlaufen, eine schlechte, wenn nicht überhaupt fehlende Benetzung.durch klassische .Lotmaterialien und ein schlechtes Anhaften von Schutzlacken auf der Oberfläche dieser Legierungen. Es wurde versucht, diese Nachteile dadurch zu bekämpfen, daß man eine Oberflächenbehandlung der Legierungen und insbesondere eine elektrolytische Abscheidung durchführt.

unglücklicherweise ist es äußerst schwierig, wenn nicht unmöglich, in technischem Maßstab die Oberfläche von Titanlegierungen. zu behandeln, der geeignete elektrolytische Abscheidungen auf ' Titanlegierungen abzuscheiden, da diese Abscheidungen aufgrund der großen Sauerstoffaffinität des Titans (wobei die Bildung des Titanoxids aus Titan und Sauerstoff stark exotherm ist) auf der Oberfläche dieser Legierungen.nicht gut haften, was eine sehr schnelle Verunreinigung der Legierungsoberflächen zur Folge hat, die die Bildung ausreichender Bindungen zwischen dem aus der Titanlegierung gebildeten Substrat und der Abscheidungsschicht verhindert. .

Ähnliche Probleme ergeben sich mit anderen hochwarmfesten Metallen oder Legierungen aus hochwarmfesten Metallen, insbesondere im Fall von Tantal, Niob, Zirkon und deren Legierungen. Andererseits sind Molybdän und Wolfram, deren Oxide mäßige Bildungswärmen besitzen, sehr schwierig auf elektrolytischem Wege zu beschichten.

Im Fall von Tantal und den anderen genannten, hochwarmfesten Metallen (mit Ausnahme von Molybdän und Wolfram) ist das Löten ebenfalls sehr schwierig, was insbesondere eine Folge der Affi-

409883/1038

J? ■ " ■ ■

nität dieser Metalle für Sauerstoff ist.

Es wurde bereits vorgeschlagen, das Löten von Titan mit aluminiumhaltigen Loten durchzuführen, einem Metall, das die Titanoxidschichten zu reduzieren in der Lage ist, wobei man jedoch ein Lot mit niedrigem Schmelzpunkt und aufgrund der Bildung von intermetallischen Phasen geringem Zusammenhalt erhält, das korrosionsempfindlich ist, da sich in der feuchten Atmosphäre ein galvanisches Element bildet« Es wurde auch vorgeschlagen, das Löten durch Äutodiffusion in festem Zustand zu bewirken, indem man hohe Temperaturen (im Bereich von 90O⁰C bis 950 C) und sehr höhe Drücke (im Bereich von 70 Bar) anwendet, um die Titanoxidschicht durch plastische Deformation zu zerstören. Diese Technik ist ebenfalls nicht leicht in technischem Maßstab durchzuführen .

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, beständige metallische überzüge auf einer Oberfläche auszubilden, die aus mindestens einem hochwarmfesten Metall (insbesondere Titan) besteht, das mindestens ein flüchtiges Halogenid besitzt, das heißt für das es mindestens ein flüchtiges Halogenid gibt, wobei dieser metallische Überzug unter anderem entweder zur Durchführung eines Lötvorganges oder zur Ausbildung eines elektrolytisch abgeschiedenen Überzugs oder zum Auftragen eines Lackes oder einer Farbschicht auf der Oberfläche aus dem mit einem Überzug.versehenen hochwarmfesten Metall geeignet ist.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß man einen metallischen überzug bilden kann, der nicht die Nachteile der herkömmlichen Überzüge besitzt, das heißt der stabil und beständig ist, der von hervorragender Qualität ist und es ermöglicht, anschließend gewünschtenfalls Lotschichten oder Schichten aus elektrolytisch aufgetragenen überzügen oder Lackschichten fest zu binden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bildung eines beständigen metallischen Überzugs aus mindestens einem Auftragsmetall auf einer Oberfläche, die aus mindestens einem hochwarmfesten Metall

409883/1038

besteht, das mindestens ein flüchtiges Halogenid besitzt, ist dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Oberfläche eine Schicht aus mindestens einem Halogenid des Auftragsinetalls aufträgt, wobei das Halogenid in isoliertem Zustand stabil ist und dessen Halogen nach dem Auftragen des Halogenids auf die Oberfläche in der Lage ist, mit dem hochwarmfesten Metall das flüchtige Halogenid zu bilden, und die mit der Schicht bedeckte Oberfläche auf eine Temperatur erhitzt, die für eine Reaktion des Metallhalogenide mit dem hochwarmfesten Metall unter Bildung des flüchtigen, entweichenden Halogenids und des metallischen Überzugs ausreicht, der durch Diffusion des Auftragsmetalls auf der Oberfläche gebunden ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Löten auf einer Oberfläche aus mindestens einem hochwarmfesten Metall, das mindestens ein flüchtiges Halogenid besitzt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf die Oberfläche einen metallischen überzug, der mindestens ein Auftragsmetall umfaßt, nach dem obigen Verfahren aufbringt, indem man als Metallhalogenid ein Halogenid des Auftragsmetalls einsetzt, und das Schmelzen des Lotmetalls oder der Lotlegierung auf der mit dem metallischen überzug auf der Grundlage des Auftragsmetalls versehenen Oberfläche bewirkt. Vorzugsweise besteht das Auftragsmetall aus dem das Lot bildenden Metall.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Bildung eines elektrolytisch aufgetragenen Überzugs auf einer Oberfläche aus mindestens einem hochwarmfesten Metall, das mindestens ein flüchtiges Halogenid besitzt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf die Oberfläche einen metallischen überzug, der mindestens ein Auftragsmetall umfaßt, nach dem obigen · Verfahren aufbringt, indem man als Metallhalogenid ein Halogenid des Auftragsmetalls einsetzt, und das elektrolytisch abzuscheidende Metall elektrolytisch auf der mit dem metallischen Überzug auf der Grundlage des Auftragsmetalls versehenen Oberfläche abscheidet. Vorzugsweise besteht das Auftragsmetall aus dem elektrolytisch abzuscheidenden Metall.

409883/1038

Erfindungsgemäß wird das hochwarmfeste Metall aus der Gruppe der folgenden Metalle ausgewählt: Titan, Tantal, Molybdän, Niob, Wolfram und Zirkon; die Auftragsmetalle (die in Form des Metallhalogenide, aufgebracht werden) werden aus der Gruppe der folgenden Metalle ausgewählt: Silber, Kupfer, Nickel, Aluminium, Chrom, Kobalt, Eisen, Zinn und Zink; als bevorzugtes Metallhalogenid setzt man ein Fluorid oder ein Chlorid ein ;oder ein Halogenid, das ein Fluorid oder ein Chlorid enthält.

Die Erfindung beruht einerseits auf der starken Agressivität der Halogene gegenüber den stabilen Oxiden der hochwarmfesten Metalle, die durch das Halogen beseitigt werden, und andererseits auf der Flüchtigkeit der Halogenide oder wenigstens gewisser Halogenide der hochwarmfesten Metalle. Aufgrund dieser Flüchtigkeit erfolgt, wenn man ein hochwarmfestes Metall in Gegenwart gewisser Metallhalogenide auf eine Temperatur von etwa 5OO°C bis 6OO°C erhitzt, eine chemische Reaktion unter Freisetzung des flüchtigen Halogenids des hochwarmfesten Metalles . und unter Freisetzung des Metalles des eingesetzten Halogenids. Beispielsweise verläuft im Fall von Titan und Kupferfluorid die Reaktion wie folgt: . " ·

2 Cu F₂ + Ti-) 2 Cu + Ti F

Cu + Ti F₄

Das Halogen (hier insbesondere das Fluor) des Halogenids verbindet sich mit dem hochwarmfesten Metall (hier dem Titan), selbst wenn das letztere teilweise oxidiert ist, wodurch sich eine.flüchtige Verbindung bildet und das Metall, mit dem das Halogen kombiniert war (hier das Kupfer), freigesetzt wird, das sich auf der freien Oberfläche des vom Oxid befreiten hochwarmfesten Metalls abscheidet und in das Innere des Metalls diffundiert.

In dieser Weise bewirkt man gleichzeitig ein Abbeizen der Oberfläche des Gegenstandes aus dem hochwarmfesten Metall und die Bildung des Auftragsmetalls in freiem Zustand (das ursprünglich in Form;des Halogenids mit dem Halogen verbunden war), was■zur Folge"hat, daß das Auftragsmetall fest an dem Substrat aus dem hochwarmfesten Metall anhaftet. Bei dieser Temperatur von

409883/1038

5OO°C bis 60O⁰C erfolgt in der Tat eine Diffusion der Atome des Auftragsmetalls von der Oberfläche, auf die das Halogenid des Auftragsmetalls aufgetragen worden ist, in.das Innere des Substrats;Auf dieser gut anhaftendenSchicht aus dem Auftragsmetall ist es möglich, gewünschtenfalls einen Lötvorgang durchzuführen oder eine Lackschicht aufzutragen oder eine elektro-Iytische Abscheidung aufzubringen..

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man somit auf thermochemischem Wege (der Reaktion des Halogenids des Auftragsmetalls bei mäßiger Temperatur mit dem hochwarmfesten Metallsubstrat), aufgrund des genannten Diffusionsmechanismus, eine gut mit dem Substrat verankerte Oberflächenschicht aus dem Auftragsmetall aufbringen.

Das Halogenid des Auftragsmetalls liegt vorzugsweise in Form feiner Teilchen vor, die in einer geeigneten Flüssigkeit dispergiert sind. Beispielsweise verreibt man das gewünschte Halogenid in einer das Halogenid nicht lösenden Flüssigkeit, wie Cyclohexanon, wobei man gegebenenfalls ein Stabilisierungskolloid, wie Polymethylmethycrylat, zusetzt. Die in dieser Weise gebildete Auftragsmasse oder der in dieser Weise erhaltene "Lack" kann in klassischer Weise auf die zu behandelnde Oberfläche aufgetragen werden, zum Beispiel durch Auftragen mit dem Pinsel, durch Aufspritzen oder durch Tauchen, das heißt durch Eintauchen des Gegenstandes in ein Bad, das die in der geeigneten Flüssigkeit dispergierten Halogenidteilchen enthält. Nach dem Trocknen wird der Gegenstand im Vakuum oder unter einer Edelgasatmosphäre, insbesondere unter einer Argonatmosphäre, in einen Ofen eingebracht, wonach der Ofen schnell, auf eine Temperatur von mindestens 400⁰C erhitzt wird. Die Bindung zwischen dem Halogen und dem Auftragsmetall des Halogenids wird zugunsten der Bindung des indieser Weise freigesetzten Halogens mit dem hochwarmfesten Metall des Substrats gespalten, wonach das Halogenid des hochwarmfesten Metalls sich verflüchtigt, vorausgesetzt, daß es flüchtig ist. Durch Anwendung des Berthollett¹sehen Gesetzes bewirkt man im allgemeinen eine vollständige Reaktion. Der Vorteil des Vakuums gegenüber einer Edelgasatmosphäre be-

409883/1038

steht darin, daß es das Verdampfen des flüchtigen Halogenids begünstigt.

In dieser Weise bewirkt man gleichzeitig ein Abbeizen der oxidierten, mit einem überzug zu versehenden Oberfläche, und das Auftragen des Auftragsmetalls auf die Oberfläche des Substrats. Die Tiefe der Diffusionszone der Auftragsmetallatome in das Substratmetall hängt direkt von der Temperatur in dem Ofen und der Verweilzeit des behandelten Stückes bei dieser Temperatur ab. Die in dieser Weise erhaltenen überzüge zeichnen sich dadurch aus, daß sie entweder direkt die erforderliche Oberflächensauberkeit aufweisen (die für das Benetzen durch das Lot, das Anhaften der Lacke und Farben und für den niedrigen Reibungskoeffizienten notwendig ist), oder daß sie leicht mit klassis'chen Abscheidungen (beispielsweise elektrolytisch aufgebrachten) versehen werden können. -

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß es sehr einfach ist, da es nicht notwendig ist, eine Vorbehandlung der Oberfläche durchzuführen. Weiterhin gestattet es eine einfache Lokalisierung des zu überziehenden Bereiches durch die Verwendung von Masken, die die Bereiche, auf die die Schicht aus den suspendierten feinen Teilchen aufgetragen wird, begrenzen. Schließlich ist es-lediglich erforderlich, das Material auf eine mäßige Temperatur (im Bereich von 40O⁰C bis 800°C) und dies im allgemeinen während einer sehr kurzen Zeitdauer in einem klassischen Ofen zu erwärmen. '

Es gestattet im Fall des Auftragens von Lot das Beschichten der Oberfläche, das die Benetzbarkeit durch das Lot sicherstellt, und das Schmelzen des Lots bei einer darüberliegenden Temperatur zu einem einzigen Arbeitsgang zusammenzufassen.

Schließlich kann das Verfahren leicht in industriellem Maßstab durchgeführt werden, wobei die einzige Einschränkung sich durch die Abmessungen der Öfen ergibt.

409883/103

Die Auswahl der Halogenide hängt von folgenden Erfordernissen ab: Das Halogen des Halogenids muß ein solches sein, daß es mit dem Metall des Substrats, insbesondere Titan (wenn das Substrat aus Titan besteht) ein flüchtiges Halogenid bildet; das ausgewählte Halogenid muß unter den angewandten Bedingungen (betreffend die Temperatur und den Druck) der späteren thermischen Behandlung vollständig stabil sein, wobei diese Stabilität in dem Moment nicht mehr gewahrt sein muß, da das Halogenid in der Wärme mit dem hochwarmfesten Metall oder der Legierung aus dem hochwarmfesten Metall, insbesondere Titan oder einer Titanlegierung, in Berührung kommt, damit die notwendige Flüchtigkeit des oder der. Halogenide des oder der hochwarmfesten Metalle erreicht wird,die eine Reaktion der angegebenen Art zur Folge hat. Es ist weiterhin erforderlich, daß das Anion des Halogens des Halogenids so elektronegativ wie möglich ist, damit es eine maximale Agressivität gegenüber dem Oxid von Titan oder einem anderen hochwarmfesten Metall besitzt, was der Grund dafür ist, daß man vorzugsweise Fluoride und Chloride einsetzt. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Metallkation des Halogenids wenig elektropositiv ist, damit es nicht selbst Opfer einer Sauerstoffverunreinigung wird, und daß es einen relativ niedrigen Schmelzpunkt besitzt, damit die durch Autodiffusion erfolgende Verbindung mit dem Metall des Substrats möglich wird oder es muß eine flüssige Phase (Liquidus) mit einem anderen Auftragsmetall bei einer für das hochwarmfeste Metall verträglichen Temperatur (weniger als 8OO°C im Fall von Titan) bilden. In allen Fällen muß, damit eine vollständige Reaktion des Halogenids auf dem hochwarmfesten Metall des Substrats durch Anwendung des Berthollet¹sehen Gesetzes erfolgt, das Halogenid des hochwarmfesten Metalls flüchtiger sein als das Halogenid des Auftragsmetalls.

In der beigefügten Zeichnung sind die Siedepunkte der Halogenide der in Frage kommenden hochwarmfesten Metalle, die das Substrat bilden können, und der Auftragsmetalle angegeben, wobei die Siedetemperaturen T_ (in ⁰C) auf der Ordinate und die verschiedenen Halogene mit von links nach rechts steigender Elektronegativität der Halogenanionen auf der Abszisse aufgetragen sind.

409883/1038

Man beobachtet beispielsweise, daß das Aluminium praktisch nur in Form des Fluorids auf die hochwarmfesten Metalle aufgebracht werden kann. Es ist von Vorteil, ein Halogenid auszuwählen, dessen Dampfdruckdifferenz zwischen dem Fluorid des hochwarmfesten Metalls des Substrats und dem Fluorid des Auftragsmetalls möglichst groß ist.

In der Zeichnung verdeutlicht das Diagramm der Siedepunkte der verschiedenen gesättigten Halogenide klar zwei wesentliche Gruppen von Metallen:

1. Die der'flüchtigen Halogenide (Ti, Zr, Nb, Ta, Mo und W), die somit zu überziehende Metalle oder Legierungsgrundlagen darstellen können (unterbrochene Kurven oder dick gezeichnete Kurven), und

2„ die der wenig flüchtigen Halogenide (Ni, Cu, Ag, Co und Zn), die somit die Auftragsmetalle stellen können (fein ausgezogene Kurven).

Es ist festzustellen, daß ein weiteres, in der Figur dargestelltes Metall, das heißt Aluminium, eine Anomalie besitzt. Drei seiner Halogenide (das Jodid, das Bromid und das Chlorid) sind flüchtig, während eines (das Fluorid) wenig flüchtig ist. Daraus folgt, daß das Aluminium theoretisch entweder als ein zu überziehendes Metall (unter der Voraussetzung, daß man Fluor bei den halogenierten Verbindungen des Auftragsmetalls ausschließt) oder als Äuftragsmetall dienen kann, .wobei in diesem Fall ausschließlich das Fluorid eingesetzt werden kann. Tatsächlich ist die erste Funktion ohne praktisches Interesse, da elektrolytische Abscheidungen leicht auf Aluminium gebildet werden können. Daher wird das Aluminium im vorliegenden Fall ausschließlich als Auftragsmetall (fein ausgezogene Linien der Zeichnung) betrachtet.

Schließlich ist festzustellen, daß zur Vereinfachung des Diagramms in der Zeichnung nur die mit Halogenen gesättigten Halogenide eingetragen sind, wobei die Erfindung nicht auf derartige Halogene beschränkt ist. In den folgenden Beispielen sind auch nicht-gesättigte Halogenide angegeben.

409883/1038

Was die beim Aufheizen angewandte Atmosphäre anbelangt, ist zu sagen, daß, wie bereits angegeben, es von Vorteil ist, das Erhitzen in einem Vakuumofen durchzuführen. Man kann jedoch auch ein Edelgas, insbesondere Argon, verwenden. Demgegenüber ist Stickstoff ausgeschlossen, da sich in diesem Fall Nitride bilden können.

Daß das Vakuum bevorzugt ist, beruht nicht nur darauf, daß es das Verdampfen dor aus dem oder den Metallen des Substrats gebildeten flüchtigen Halogenide begünstigt, sondern auch darauf, daß die neutralen Gase häufig Verunreinigungen enthalten, die stören können.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken.

Beispiel 1 Silberüberzug auf einer Silberlegierung der Be-

zeichnung TA6V (einer Legierung,die aus 9O% Titan, 6% Aluminium und 4% Vanadium besteht).

Man verreibt Silberchlorid (AgCl) in Gegenwart von Cyclohexanon, das man mit 2% Polyraethylmethacrylat versetzt hat, bis man eine glatte "Farbe" erhalten hat. Diese "Farbe" wird mit einem Pinsel auf ein Blech der Titanlegierung TA6V aufgetragen, das zuvor nicht vorbehandelt wurde. Nach dem Trocknen wird das in dieser Weise beschichtete Blech während 5 Minuten im Vakuum in einem Ofen auf 60O⁰C erwärmt. Man erhält in dieser Weise eine Silberabscheidung, die an der Grenzfläche eine Diffusionszone mit der Titanlegierung aufweist.

Beispiel 2 Diffusion von Silber in die Legierung TAijV

Man wiederholt die Maßnahmen des Beispiels 1, wobei man jedoch in diesem Fall das beschichtete Blech während 30 Minuten bei 85O°C im Ofen beläßt. In diesem Fall verbleibt kein reines Silber an der Oberfläche, sondern lediglich eine durch Diffusion des Silbers in die Legierung TA6V gebildete Legierung, die einen Silberkonzentrationsgradienten-aufweist.

409883/1038

Beispiel 3 Kupferüberzug auf der Legierung TA6V

Man ."wiederholt die Maßnahmen des Beispiels 1, wobei man jedoch anstelle von Silberehlorid (AgCl) Kupferfluorid (CuF₂) einsetzt. Das Resultat ist analog dem des Beispiels 1, indem man anstelle der Silberabscheidung eine Kupferabscheidung erreicht, wobei sich in jedem Fall durch die Verflüchtigung ein gewisser Verlust an Kupferfluorid ergibt. "

Beispiel 4. Kupferüberzug auf der Legierung TA6V

Man verfährt in gleicher Weise wie in Beispiel 3 beschrieben, wobei man jedoch anstelle von Kupferfluorid (CuF₂) Kupferchlorid (CuCi) einsetzt. Diese letztere Verbindung besitzt einen Siede- · punkt von 149O°C gegenüber 1100°C von CuF₃. Demzufolge sind die Verflüchtigungsverluste wesentlich geringer und die Kupferabscheidung ist gleichmäßiger.

Beispiel 5 Nickelüberzug auf der Legierung TA6V

Man verfährt in ähnlicher Weise wie in Beispiel 3 angegeben, wobei man das Kupferfluorid (CuF₀) durch Nickelfluorid (NiF₀) ersetzt und eine Nickelabscheidung erhält.

Beispiel 6 Kupferüberzug auf Tantal

Man verfährt in gleicher Weise wie in Beispiel 3, wobei man jedoch anstelle eines Bleches aus der Legierung -TA6V -als zu beschichtendes Blech ein Tantalblech verwendet.

Beispiele 7 und 8 Kupferüberzug auf Tantal

Man verfährt wie in Beispiel 6 angegeben, wobei man jedoch anstelle von Kupferfluorid (CuF₀) calciniertes Kupferchlorid (CuCl^) (Beispiel 7) oder besser (Beispiel 8) Kupferchlorid (CuClj einsetzt, das einerseits nicht calciniert werden muß, da es in Wasser unlöslich ist, und andererseits weniger flüchtig ist. -

40988^71098

Beispiel 9 Kupferüberzug auf Molybdän

Man wiederholt das Beispiel 3, abgesehen von der Tatsache,, daß man als zu behandelndes Blech ein Molybdänblech anstelle des Bleches aus der Legierung TA6V verwendet.

Beispiele 10 und 11 Kupferüberzug auf Molybdän

Man wiederholt das Beispiel 9, wobei man jedoch das Kupfei-fluorid (CuF₂) durch ealciniertes Kupferchlorid (CuCl₂) oder Kupferchlorid ,(CuCl) ersetzt.

Beispiel 12 · Kupferüberzug auf Niob

Man wiederholt das Beispiel 3, wobei man jedoch als zu behan.de3.ndes Blech eines aus Niob anstelle eines Bleches aus der Legierung TA6V verwendet.

Beispiele 13 und 14 Kupferüberzug auf Niob

Man wiederholt das Beispiel 12, wobei man jedoch anstelle von Kupferfluorid (CuF₂) ealciniertes Kupferchlorid (CuCl_?) oder Kupferchlorid (CuCl) einsetzt.

Beispiel 15 Integriertes Beschichten und Löten der

Legierung TA6V mit der eutektischen Silber-Kupfer-Mischung

Man beschichtet zwei Bleche aus der Legierung TA6V nach dem Verfahren von Beispiel 1 mit der Silberchlorid (AgCl) enthaltenden "Farbe". Nach dem Trocknen bringt man zwischen die beiden "Färb"-Schichten (von denen jede auf einem Blech vorhanden ist) ein Blatt aus der als Lot verwendeten eutektischen Silber-Kupfer-Mischung (CuAg) ein, das eine Dicke von 50 u besitzt. Man bringt das Ganze im Vakuum in einem Ofen schnell auf 800⁰C. Man erhält zwischen den beiden Blechen eine fehlerlose Lötstelle. Das Benetzen ist ausgezeichnet, da das Lot auf die Silberschichten und nicht auf das Titan aufgetragen ist.

409883/1038

Beispiel 16 ■ Integrierte Beschichtung und Lötung eines'

Gegenstandes aus der Legierung TA6V mit .-■-"". Kupfer

Das Verfahren ist das gleiche wie das von Beispiel 15, wobei jedoch die"Farbe" ■.Kupferfluorid (CuF₂)- und kein Silberchlorid (AgCl) enthält und das Lot aus, einem 5 /ü starken Kupferblatt und nicht einem Blatt aus der eutektischen Kupfer-Silber-Mischung beisteht. Schließlich wird die Temperatur statt auf 8OO°C auf 9OO°C gesteigert. Durch Diffusion erreicht man den Liquidus des Systems und es bildet sich eine überwiegend aus Titan und Kupfer gebildete flüssige Phase, die die beiden Bleche aus der Legierung TA6V als Lot verbindet.

Beispiel 17 Aluminiumüberzug auf der Legierung TA6V

Man verfährt wie in Beispiel 1 angegeben, wobei man jedoch anstelle von Silberchlorid (AgCl) Aluminiumfluor id (AlF-,) einsetzt. Man erhält eine Al-TA6V-Diffusionslegierung.

Beispiel 18 Kupferüberzug auf .Tantal und spätere

-"' _;. _:"- ·'" Abscheidung von Nickel

Man verfährt zunächst wie in Beispiel 6 angegeben, wonach man elektrolytisch Nickel auf die Kupferoberflächenschicht abscheidet. Man erhält in dieser Weise eine elektrolytisch aufgebrachte Nickelabscheidung auf einem Tantalblech, was direkt nicht zu erreichen ist, da Nickel an Tantal überhaupt nicht anhaftet.

Beispiel 19 Verbindung von Titan und Tantal mit Nickel

- - ; ~ - -.'. "■■ als Lot

Man beschichtet ein Titanblech und ein Tantalblech mit Nicke.lfluorid, indem man zunächst die einleitenden Maßnahmen des Beispiels 1 anwendet, wozu man anstelle von Silberchlorid (AgClV

Nickelfluorid (NiF₂) einsetzt und anstelle des Blechs aus der Legierung Ta6V Titanbleche und Tantalbleche verwendet. Anschließend bringt man zwischen die beiden jeweils mit Nickelfluorid beschichteten Oberflächen des Titanblechs und des .Tantalblechs ein Nickel-

409883/1038

blatt mit einer Dicke von 5 |u. Man bringt das Material in einen Vakuumofen ein und bringt es schnell auf eine Temperatur von 850 C und beläßt das Material während 15 Minuten bei dieser Temperatur, Man erhält eine fehlerfreie Lötstelle, die das Titan mit dem Tantal verbindet.

Beispiel 20 Chromüberzug auf der Legierung TA6V

Man bereitet wie in Beispiel 1 angegeben die "Farbe", wobei man jedoch anstelle von Silberchlorid (AgCl) von Chromfluorid (CrFp) ausgeht".· Man beschichtet ein Blech aus der Legierung TA6V mit dieser Farbe, läßt die Schicht trocknen und erhitzt das Blech anschließend im Vakuum in einem Ofen auf 600°C. Man erhält eine chromreiche Diffusionsschicht.

Beispiel 21 Bronzeüberzug auf der Legierung TA6V

Die "Farbe" besteht aus einer Dispersion von Kupferfluorid (CuF₀) und Kupferjodid (CuJ₉) und Bronze(einer Kupfer-Zinn-Legierung) in fein gepulverter Form (mit einer Korngröße im Bereich von 1 bis 10 fti) in Cyclohexanon. Man- verteilt die "Farbe" auf der Oberfläche eines zu beschichtenden Blechs aus der Legierung TA6V. Nach dem Trocknen erhitzt man das Blech in einem Ofen im Vakuum auf 68O°C und erhält eine einige μ starke Legierungsschicht, die sehr stark bronzehaltig ist und die perfekt an dem Substrat aus der Legierung TA6V anhaftet. Diese Schicht kann mit einer elektrolytisch aufgebrachten Abscheidung, zum Beispiel aus Nickel, Chrom oder Gold, versehen werden, die ebenfalls sehr gut anhaftet.

Beispiel 22 Nickelschicht auf der Legierung TA6V

Die verwendete "Farbe" besteht aus einer Dispersion von Nickelfluorid (NiF-) und sehr feinem Nickelpulver (Korngröße im Bereich von 1 bis 3 /u) in Cyclohexanon. Durch Auftragen dieser Farbe nach der in Beispiel 21 angegebenen Weise erhält man einen Nickelüberzug auf dem Blech aus der Legierung TA6V, der etwas dicker ist als der des Beispiels 21, der jedoch sehr gut anhaftet.

409883/1038

Claims

Patentansprüche

f
1.} Verfahren zur Bildung eines beständigen metallischen Überzugs aus mindestens einem Auftragsmetall auf einer Oberf3.äche aus mindestens einem hochwarmfesten Metall, das mindestens ein flüchtiges Halogenid besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Oberfläche eine Schicht aus mindestens einem Halogenid des Auftragsmetalls aufträgt, wobei das Halogenid in isoliertem Zustand stabil ist und dessen Halogen nach dem Auftragen des Halogenide auf die Oberfläche in der Lage ist, mit dem hochwarmfesten Metall das flüchtige Halogenid zu bilden, und die mit der Schicht bedeckte Oberfläche auf eine Temperatur erhitzt, die für eine Reaktion des Metallhalogenids mit dem hochwarmfesten Metall unter Bildung des flüchtigen, entweichenden Halogenide und des metallischen Überzugs ausreicht, der durch Diffusion des Auftragsmetalls auf der Oberfläche gebunden ist.
2. Verfahren zum Löten auf einer Oberfläche aus mindestens einem hochwarmfesten Metall, das mindestens ein flüchtiges Halogenid besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Oberfläche einen metallischen Überzug, der mindestens ein Auftragsmetall umfaßt, nach dem Verfahren des Anspruchs 1 aufbringt, indem man als Metallhalogenid ein Halogenid des Auftragsmetalls einsetzt, und das Schmelzen des Lotmetalls oder der Lotlegierung auf der mit dem metallischen Überzug auf der Gründlage des Auftragsmetalls versehenen Oberfläche bewirkt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Auftragsmetall das das Lot bildende Metall verwendet.
4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß man in einem einzigen Arbeitsvorgang die Bildung des metallischen Überzugs und das Löten bewirkt, indem man zwischen die mit der Schicht des

409883/103 8

— I D ~

Halogenids des Auftragsmetalls beschichteten Oberfläche und das das Lot bildende Metall ein Blatt aus dem das Lot bildenden Metall einbringt.
5. Verfahren zur Bildung eines elektrolytisch aufgetragenen Überzugs auf einer Oberfläche aus mindestens einem hochwarmfesten Metall, das mindestens ein flüchtiges Halogenid besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Oberfläche einen metallischen überzug, der mindestens ein-Auftragsmetall umfaßt, nach dem Verfahren des Anspruchs aufbringt, indem man als Metallhalogenid ein Halogenid des Auftragsmetalls einsetzt, und das elektrolytisch abzuscheidende Metall elektrolytisch auf der mit dem metallischen überzug auf der Grundlage des Auftragsntetalls versehenen Oberfläche abscheidet.
6. Verfahren nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß man als Auftragsmetall das elektrolytisch abzuscheidende Metall verwendet.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als hochwarmfestes Metall Titan, Tantal, Molybdän, Niob, Wolfram und/oder Zirkon verwendet.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Auftragsmetall Silber, Kupfer, Nickel, Aluminium, Chrom, Kobalt, Eisen, Zinn und/oder Zink einsetzt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Metallhalogenid ein Fluorid verwendet.
1O. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Metallhalogenid ein Chlorid verwendet.

409883/1038
11, Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Halogenid in Form feiner Teilchen verwendet, die in einer Flüssigkeit dispergiert sind, welche kein Lösungsmittel für die Teilchen darstellt»
12. Verfahren nach Anspruch 11; dadurch gekennz ei ohne t, daß die Schicht aus der Dispersion der feinen Teilchen in der Flüssigkeit mechanisch, insbesondere mit Hilfe eines Pinsels, einer Spritzpistole oder durch Tauchen auf die Oberfläche aufgetragen wird.

409883/1038

Leerseite