DE2543140C3 - Verfahren zum Herstellen vonlesten Lötverbindungen zwischen Teilen aus keramischen hochtemperaturbeständigen Werkstoffen und hochschmelzenden Metallen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von hochfesten Lötverbindungen zwischen Teilen aus keramischen hoehteniperaturhestiindigen Werkstoffen und hochschmclzenden Metallen.

Neben den keramischen Oxiden sind es vor allem die lioride. Nitride, Silicide, Graphit und Carbide, die zunehmend Bedeutung als hochtemperaturbeständige Werkstoffe erlangen. So werden in der modernen Technik neuartige Werkstoffe wie z. B. Bornitrid angewandt, die entsprechend ihren Funktionen oft mit hochschmelzenden Metallen, wie z. B. Molybdän, temperaturbeständig verbunden werden müssen.

Es gibt aber auch Anwendungsfälle, z. B. der Art, daß bekohlte Berylliumoxidstabe nicht mit den üblichen Keramik-Metall-Technologien verbunden werden können, da bei den hierzu erforderlichen Sinterungsbedingiingen der Metallisierungsschichten die empfindlichen Kohle-Dämpfungsschichten unbrauchbar werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dem sowohl neuartige Werkstofffe als auch die bekannten oxidischen Werkstoffe mit hochschmelzenden Metallen temperaturbeständig verbunden werden können, ohne daß oxidierende und reduzierende Gliihbehandlungen angewandt werden, und mit dem man darüber hinaus in der Lage ist, an möglichst eng begrenzten Zonen die entsprechenden keramischen Werkstoff-Metall-Verbindungen zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die zu verbindenden Teile mit einer Metallpulver-Paste siebdruckartig bedeckt, getrocknet und aneinandergefügt im Vakuum durch Elektronenstrahlen erhitzt in der Verbindungszone zum Fließen gebracht und anschließe iii abgekühlt werden.

Hierbei im es nicht ei forderlich, daß der Elektronenstrahl direkt auf die zu verbindenden Stellen auftrifft. Es ist sogar vorteilhaft, wenn der stark defokussierte Elektronenstrahl auf das unmittelbar darüberliegende Metallteil auftrifft, da hierdurch unter anderem ein Spralzen der (einteiligen Metallpartikeln der Paste ϊ vermieden wird.

Unter »siebdruckartig« wird verstanden, daß die Metallpulver-Paste in Form einer Vielzahl kleiner Punkte, die den Maschen eines Siebes entsprechen können, auf die /ι. verbindenden Teile aufgebracht wird.

iü Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß sowohl neuartige Werkstoffe wie Bornitrid als auch bekannte oxidische Werkstoffe mit hochschmelzenden Metallen temperaturbeständig verbunden werden können, ohne daß oxidierende und reduzierende Glühbe-

Ii handlungen angewandt werden müssen. Zudem ist man mit diesem Verfahren in der Lage, auch an eng begrenzten Zonen hochfeste Lötverbindungen zwischen Teilen aus keramischen hochtemperauirbeständigen Werkstoffen und hochschmelzenden Metallen

>o vorzunehmen.

Die Metallpulver der Paste, die als lot fungieren, können im Hinblick auf die zu erwartenden Dauerbetriebstemperaturen unterschiedlich gewählt werden. Obwohl Ci rcn/f !ächenreaktionen st rukluranaly tisch

js nicht nachgewiesen werden konnten, haben sich doch l.otzusätze, die mit den aufgeführten Werkstoffen Bmdungsbrücken bilden können, gut bewährt.

Anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen

v> näher erläutert werden.

Zum Beispiel werden bekohlte Berylliumoxidstäbe beispielsweise einer Wanderfeldröhre mit Metallpulver-Paste mit jeweils einem kreisförmigen Durchmesser von etwa 1,5 mm betupft und bei etwa 100 C" getrocknet.

vs Die anschließende Lotung erfolgt derart, daß der stark defokussierte Elektronenstrahl beispielsweise auf den Molybdän- Atuennenaiisgangsteil der Wanderfeldröhre trifft. Die erzeugte Wärmekapazität und Temperatur sind dann so groß, daß die Aiisgangsmetallpulver Titan

4" und Kupfer erst /u einem Lot legieren und in tier flüssigen Phase nun die zu verbindenden Werkstoffe Berylliumoxid und Molybdän benetzen bzw. nach dem Erkalten hochfest verbinden. Da nur eine eng begrenzte starke Erhitzung im Vakuum erfolgt, bleibt die

.)<; empfindliche lickohliingsschichl auf den Beryllitimoxidstiiben erhalten. Die Metallpaste wird hergestellt, indem 75 g Kupferpulver und 75 g Titanhydridpulver mit einem Korngrößeiibereich von kleiner 5 μηι mit IO g einer äthylcelliilosehaltigen Binderlösung vermengt und

V> in einer Achatmühle homogenisiert wird. Als l.ösimgsu ml Verdünnungsmittel der Älhyleellulose kommt Terpinol zur Anwendung. An Stelle von Bervlliiimoxid können beispielsweise auch Aluminiiimoxidstühe unterschiedlicher Reinheitsgrade oder Kohle- oder Graphit-

ss teile bzw. Bornitrid und reaktionsgesintertes Siliciumnitrid verwendet werden.

Es ist weiterhin vorteilhaft, für hochtemperaturbeständige Verbindungen Metallpulver-Pastcn herzustellen, indem als Metallpulver-Paste eine homogenisierte

<><> Mischung aus 75 g Platinpulver und 25 g Titanhydridpulver mit einem Konigrößenbereich von kleiner 5μιη verwendet wird, der IO g einer ällnlcellulosehaltigen Binderlösung zugesetzt sind.

Claims (3)

Palentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von hochfesten Lötverbindungen zwischen Teilen aus keramischen hoehtemperaturbeständigen Werkstoffen und hochschmelzenden Metalien, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Teile mit einer Metallpulver-Paste siebdruckartig bedeckt, getrocknet und aneinandergefügt im Vakuum durch Elcktronenstrahlen erhitzt in der Verbindiingszone zum Fließen gebracht und anschließend abgekühlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Teile, insbesondere das Metallteil, mittels einer stark defokussieren Elektronenstrahlung erhitzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallpulver-Pastc eine homogenisierte Mischung aus 75 g Kupferpulver oder Platinpulver und 25 g Titanhydridpulver mit einem Korngrößenbereich von kleiner 5 μηι verwendet wird, der 10 g einer äthyleellulosehaltigen Binderlösting zugesetzt sind.