DE2448738C3 - Metallischer Dünnschicht-Verbundwerkstoff - Google Patents

Metallischer Dünnschicht-Verbundwerkstoff

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Franz Dr. 6451 Rodenbach Kummer
Rolf Dr. 6450 Hanau Ruthardt
Wilhelm 6460 Gelnhausen Zwergel
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    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/17—Metallic particles coated with metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
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    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
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Description

Die Erfindung betrifft einen metallischen Dünnschicht-Verbundwerkstoff mit hoher Feinkörnigkeit und Verformbarkeit
Aus der US-PS 35 98 761 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes zu entnehmen, bei dem Metallteilchen mit anderen Metallen überzogen sind und dann mit einem Bindemittel auf einem Träger aufgebracht und gesintert werden. Diese Patentschrift beschreibt auf Keramikträger aufgebrannte Leiter in einer gläsernen Matrix, hergestellt in den bekannten Verfahren der Dickschichttechnik. Der Glasanteil ist mit mindestens 12 Volumen-% angegeben. Solche Leiter sind daher nicht verformbar und unterliegen bereits bei geringen mechanischen Beanspruchungen einer großen Bruchgefahr.
Die DE-OS 2143 834 betrifft gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zur Herstellung von Zweischicht-Kontaktstücken, bei denen zur Bildung der Trägerschicht eine Pulverschicht aus einem niedrigschmelzenden Metall und dann auf diese zweite Pulverschicht aus einem hochschmelzenden Metall in eine Matrix eingefüllt und zwischen zwei Stempeln in an sich bekannter Weise verdichtet werden, wobei die Poren der Kontaktschicht getränkt werden.
Aus Anspruch 1 der DE-OS 22 23 834 ist ein Verfahren zum Verfestigen eines Reibmaterials auf Kupferbasis an einer Metallplatte bekannt, bei dem auf
• das Kupferpulver ein weiteres Pulver aus einer
Kupferlegierung gelegt und zusammengedrückt wird,
Das Zusammenpressen von zwei Pulvern und anschließendes Erhitzen (hier auf Temperaturen bis etwa 90O0C) führt in jedem Falle gegenüber der in Korngröße der Ausgangspulver zu Vergröberungen.
Aus der DE-AS 11 49 962 ist es bekannt, Metallüberzüge auf Metallpulvern stromlos abzuscheiden. Die überzogenen Pulver können wärmebehandelt oder gepreßt und dann gesin tert werden. ι; Bei der Verwendung verschiedener Metallpulver zur Herstellung von Verbundwerkstoffen lediglich durch Mischen, Pressen und Sintern ist nicht auszuschließen, daß Metallteilchen aus dem gleichen Metall miteinander in Berührung kommen und zusammensintern. Dadurch in entsteht beim Sinterprozeß ein gröberes Korn, als es die Ausgangspulver besaßen. Ein grobkörniges Gefüge eines metallischen Dünnschicht-Verbundwerkstoffes ist jedoch für die meisten Anwendungsfälle unerwünscht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen metallischen r> Verbundwerkstoff zu schaffen, der aus dünnen Schichten mit einer Schichtdicke im Mikrometerbereich besteht, die eine hohe Feinkörnigkeit und Verformbarkeit aufweisen.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Dünnschicht-Hi Verbundwerkstoff erfindungsgemäß dadurch, daß die Pulverteilchen aus Molybdän, Tantal, Chrom, Nickel, Wolfram, Eisen, Titan, Platin, Ruthenium, Rhenium oder Rhodium bzw. aus einer Legierung auf der Basis eines dieser Metalle und der Überzug aus Silber, Gold, r. Palladium, Kupfer, Platin, Nickel, Kadmium, Zinn, Blei oder Zink bzw. aus einer Legierung auf der Basis eines dieser Metalle bestehen und die auf den Träger aufgebrachte Dünnschicht in einer Dicke von 0,1 bis 100 um als Kontaktschicht oder Schutzschicht dient. 4(i Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt Es zeigt Fig.l ein einzelnes Korn, F i g. 2 den beschichteten Träger. Das Überziehen des Metallpulvers kann beispielswei-4> se durch galvanische Abscheidung erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, einen metallischen Überzug durch Dampfabscheidung, z. B. nach der chemischen Dampfabscheidung (CVD), z. B. im Wirbelbett, zu erzielen. Die Schichtdicke der auf den Pulverkörnern abgeschiedenen Metallschicht richtet sich nach den beim Endprodukt erwünschten Materialeigenschaften.
Ein einzelnes Korn ist in F i g. 1 dargestellt. Es besteht aus dem Pulverkern 1 und der Hülle 2.
Die metallüberzogenen Pulver werden mit einem Bindemittel angeteigt und auf einen metallischen Träger aufgebracht Dies kann beispielsweise durch Aufstreichen oder nach dem Siebdruckverfahren erfolgen.
In F i g. 2 ist ersichtlich, wie die einzelnen überzogenen Pulverteilchen mit dem Bindemittel als Schicht 3 auf den metallischen Träger 4 aufgebracht sind, in einer Dicke zwischen 0,1 und 100 μπι, vorzugsweise zwischen 5 und 50 μπι.
Durch Anwärmen in einem Ofen bei einer Temperatur von etwa 2000C wird das Bindemittel ausgetrieben und das verbleibende Material durch Erhöhen der Temperatur, gegebenenfalls bis nahe an den Schmelzpunkt der am niedrigsten schmelzenden Komponente, gesintert. Der Sinterkörper wird anschließend durch
Pressen oder Walzen verformt und dadurch verdichtet und verfestigt.
Je nach dem Anwendungsfall kann der erfindungsgemäß hergestellte metallische Dünnschicht-Verbundwerkstoff zusammen mit dem Träger verwendet werden, um Vorprodukte oder Halbfertigfabrikate herzustellen, oder der Träger kann gewünschtenfalls durch Ätzen oder andere chemische oder elektrische Verfahren entfernt werden, so daß ein Verbundwerkstoff von einer Dicke im Mikrometerbereich entsteht.
Die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe haben sich besonders bewährt beim Einsatz für elektrische oder mechanische Zwecke, wie:
funkenerosionsbeständige Kontaktschichten für Schwachstromkontakte sowohl an Luft als auch unter Schutzgas,
Lotfolien, insbesondere in der Kombination eines Pulverkerns aus Molybdän mit Goldüberzug oder Chrom- oder Nickelkern mit Palladiumüberzug,
selbstschmierende, wärmeleitende und gegebenenfalls elektrisch leitende Gleitflächen von Maschinenteilen, insbesondere in der Kombination eines Pulverkerns
ι aus Molybdän oder Tantal mit Silber-, Gold-, Palladiumoder Kupferüberzug,
chemisch beständige, hochwarmfeste Schutzschichten, insbesondere in der Kombination eines Pulverkerns aus Ruthenium, Rhenium, Wolfram, Molybdän, Tantal
in oder Titan mit Nickel- oder Platinüberzug,
Deckschichten von Elektroden, insbesondere in der Kombination eines Pulverkerns aus Molybdän, Tantal oder Titan mit Platin-, Silber-, Gold-, Palladium- oder Kupferüberzug.
ι· Die Erfindung umfaßt auch Kombinationen von Legierungen der genannten Pulverkern- und Oberzugsmetalle als Dünnschicht-Verbundwerkstoff für Schichten oder Formkörper.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;
1. Dünnschicht-Verbundwerkstoff mit hoher Feinkörnigkeit und Verformbarkeit aus mit einem Metall oder einer Legierung überzogenen Pulverteilchen aus einem Metall oder einer Legierung auf einem metallischen Träger, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen aus Molybdän, Tantal, Chrom, Nickel, Wolfram, Eisen, Titan, Platin, Ruthenium, Rhenium oder Rhodium bzw. aus einer Legierung auf der Basis eines dieser Metalle und der Oberzug aus Silber, Gold, Palladium, Kupfer, Platin, Nickel, Kadmium, Zinn, Blei oder Zink bzw. aus einer Legierung auf der Basis eines dieser Metalle bestehen und die auf den Träger aufgebrachte Dünnschicht in einer Dicke von 0,1 bis ΙΟΟμιτι als Kontaktschicht oder Schutzschicht dient.
2. Dünnschicht-Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus Pulverteilchen aus Molybdän mit Goldüberzug oder Chrom oder Nickel mit Palladiumüberzug besteht und als Lötfolie dient
3. Dünnschicht-Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus Pulverteilchen aus Molybdän oder Tantal mit Silber-, Gold-, Palladium- oder Kupferüberzug besteht und als selbstschmierende wärmeleitende, gegebenenfalls elektrisch leitende. Gleitfläche von Maschinenteilen dient.
4. Dünnschicht-Verbundwerkstoff nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus Pulverteilchen aus Ruthenium, Rhenium, Wolfram, Molybdän, Tantal aier Tü.*n mit Nickel- oder Platinüberzug besteht und als chemisch beständige, hochwarmfeste Schutzschicht <T int
5. Dünnschicht-Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus Pulverteilchen aus Molybdän, Tantal oder Titan mit Platin-, Silber-, Gold-, Palladium- oder Kupferiiberzug besteht und als Deckschicht von Elektroden dient.
DE2448738A 1974-10-12 1974-10-12 Metallischer Dünnschicht-Verbundwerkstoff Expired DE2448738C3 (de)

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DE2448738B2 DE2448738B2 (de) 1977-12-15
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