DE3150399A1 - Verfahren zur haftfesten metallisierung von keramischen materialien - Google Patents

Verfahren zur haftfesten metallisierung von keramischen materialien

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Description

Ä ..0399 SCHERING AG
-Z- GewerUfeher Rechtsschutz
-Ä-
r Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur haftfesten Metallisierung von keramischen Materialien durch Aufrauhung der Materialien und anschließende chemische Metallisierung.
Es ist bekannt, daß zum Zwecke der Metallisierung von nicht leitenden Gegenständen Verfahren zur chemischen Metallisierung verwendet werden.
Zur Erzielung genügend großer Haftfestigkeit ist es erforderlich, die Oberflächen dieser Gegenstände mechanisch oder chemisch aufzurauhen. Dieses geschieht bei Kunststoffen hauptsächlich durch sauren oxidativen Aufschluß der Oberfläche.
In der Elektrotechnik, speziell auf dem Elektro-Sektor, werden seit geraumer Zeit keramische Materialien wir Aluminiumoxid, Berylliumoxid, Ferrite, Bariumtitanat sowie Quarz oder Borosilikate eingesetzt. Die Oberfläche dieser Gegenstände, zu denen auch Emaille gehören kann, lassen sich, auf herköem liehe Weise nicht aufrauhen, da sie einem oxidativen Angriff nicht zugänglich sind.
Ein bekanntes Verfahren für die Aufrauhung von Aluminitunoxid-Keramik ist zum Beispiel die Behandlung derartiger Gegenstände in Schmelzen von Alkalihydroxiden. Durch Einbringung der Gegenstände in solche Schmelzen kann die Oberfläche genügend angelöst und somit aufgerauht werden, so daß nach entsprechender Aktivierung durch Bekeimung mit Metallionen eine haftfeste chemische Metallisierung möglich, ist.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Tatsache, daß nach dem Flerausziehen der Gegenstände aus der Schmelze sehr viel Alkalihydroxid verschleppt wird. Hinzu kommt, daß mit Ausnahme von Platin diese aggressive Schmelze alle bekannten Tiegelmaterialien stark angreift. Außerdem reichert sich die Schmelze im Betrieb mehr und mehr mit dem aus der Oberfläche des Keramikmaterials herausgelösten Aluminium an, was zu einem
-3-
DiÄlfian "serb KraMSo!to Mi£e«t^tSwZn ^™™ Poslonsdlri": SCHERING AG ■ 0-1000 Berlin 6S - Postfach 650311 Vorsitzender des Aulstchlsrats Dr. Eduard ν Scnwartzkoppen BerVfn^Co'mrne'rabankAG"!81!1-175"10'' Bankleibahl 10010010
Sitz der Gesollschaft Berlin und Berqkamcn Berliner Djsconl"Bank AG BerUn Kon'to Nr"aS/awi"» Bi!nll!?;tzah! 100 «0 Handelsregister. AG Charlotlenbutg93 HRBZ03 u AG Kamen HRB 0061 Berliner Hand9ls-Gesells<*aft - Frankfurter Bank-ΒβΤίΓη Konto-Nr. 14-362, Bankleitzahl 100 20200 . "»>»n,
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- Z- Gewerblicher Rechtsschutz
-i·
Ansteigen des Schmelzpunktes und damit zu notwendigerweise höheren Energiezufuhr führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Zurverfügungstellung eines Verfahrens» welches in energiesparender 1^ Weise unter Vermeidung von unnötigen Verschleppungsverlusten eine haftfeste Metallisierung von keramischen Materialien
ermöglichtο
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der *5 eingangs bezeichneten Art gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist,
- da,ß die Materialien mit einer Alkalihydroxid-Lösung behandelt und anschließend erhitzt werden.
2® Besondere Ausführungsformen dieses Verfahrens bestehen darin,
a) daß die Alkalihydroxid-Lösung eine Temperatur von etwa
50 bis l80°C, vorzugsweise von 80 bis 120°C, aufweist,
2^ b) daß eine gesättigte wäßrige Alkalihydroxid-Lösung verwendet wird,
c) daß die Materialien nach der Behandlung mit der Alkalihydroxid-Lösung getrocknet werden,
d) daß die Materialien nach der Alkalihydroxid-Behandlung
auf etwa 300 bis 600°C, vorzugsweise auf 500 C5 erhitzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber den bekannten Verfahren den Vorteil, den Aufrauhvorgang unter Vermeidung der technisch sehr aufwendigen Alkalihydroxid-Schmelze zu ermöglichen.
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GmrwfeiklMf Rechtsschutz
-It-
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäß aufgebrachte Alkalihydroxid-Menge praktisch der Menge entspricht, die beim anschließenden Erhitzen durch chemische Anlösung der Oberfläche verbraucht wird, wodurch ein weiterer nachteiliger Oberflächenangriff ausgeschlossen ist.
Hiermit verbindet sich eine Einsparung sowohl von Alkalihydroxid als auch von Spülwasser, da wegen der sehr geringen Menge von eventuell nach der Behandlung noch anhaftendem Alkalihydroxid der Spülvorgang einfacher gestaltet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher technisch besonders fortschrittlich und führt überraschenderweise zur Erzeugung von Metallschichten auf keramischen Materialien, die große Haftfestigkeit von etwa 3 bis 5 kg pro Zoll aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in hervorragender Weise zur Metallisierung von keramischen Materialien auf Basis von Aluminiumoxid, Berryliumoxid, Ferriten, Bariumtitanaten, Quarz, Silikaten und andere.
^ Als Alkalihydroxid-Lösungen lassen sich wäßrige Lösungen von Natrium- und Kaliumhydroxid verwenden, die vorzugsweise eine Sättigungskonzentration aufweisen sollen.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt
durch Tauchen, Spülen oder Benetzen der zu metallisierenden Materialien mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Lösungen. Die Behandlungsdauer richtet sich nach der Konzentration der Lösungen und der Oberflächenrauhigkeit der Materialien und beträgt etwa 10 Sekunden bis 2 Minuten.
.
Die anschließende Trocknung der Teile braucht nur kurzzeitig, zum Beispiel durch Stehenlassen bei Raumtemperatur, leichtes Erwärmen oder Abblasen, zu erfolgen, worauf anschließend irn einem entsprechenden Ofen, zweckmäßigerweise einem sogenann- -5-θ!!! M^h,L'n3^n e,drUh0nr SS" Hem"nn Ρ°*™*": SCHER.NG AG - D-1000 BorHn 65 . Postfad, 65031,
Vorsitzender des Aufsichtsrats Dr. Eduard ν SchwortzkoBnen BwHn«^™»10 k^i'^S",!"^01· Bank|e'tzatil 10010010
Konto-Nr. 14-362. Bankleiteahl 10020200
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!HERING AG
-6- Gewerblicher Rechtsschutz
ten Tunnelofen, erhitzt wird. Die Temperatur soll hierbei etwa 300 bis GOO C, vorzugsweise 500 C, betragen, die Reaktionszeit wird je nach Erhitzungsgrad gewählt und beträgt etwa 2 bis 30 Minuten.
® Die Spülung der behandelten Teile zur Entfernung der dann noch anhaftenden Alkalien kann wegen ihrer geringen Menge mit an sich bekannten Verfahren unter Verwendung nur kleiner Spülwassermengen erfolgen.
j}±e Aktivierung und chemische Metallisierung der erfindungsgemäß behandelten Teile wird nach an sich bekannten Verfahren unter Verwendung der hierfür üblichen Aktivierungsmittel und Bäder durchgeführt.
Die erfindungsgemäß metallisierten keramischen Materialien finden Verwendung in der Elektrotechnik und Elektronik.
Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung.
A^ po^^'k ?ΗΓΓ«α;^ΓηΒβΓ|Ιηβ5·Ρο>Μ"*β50311
sTrr^rrrats:DrEduardvs*warizkopp8n ™£%£2ü^^
S.tz der Gesellschalt. Berlin und Bergkamen Berliner Oiaconlo-Bank AG, Berlin, Konto-Nr.241/5O0B. Bankleitzahl 100 70000
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3150399 SCHERING AG
GmniMidwr Redrtnchtrtz BEISPIEL
Ein Trägerkörper aus Aluminiumoxidkeramik in Form eines dünnen Plättchens mit glatter Oberfläche wird eine Minute in eine wäßrige Kaliumhydroxid-Lösung getaucht, die I78 g Kaliximhydroxid in 100 g Wasser enthält und eine Temperatur von 100°C aufweist.
Nach kurzzeitigem Trocknen in einem Luftstrom bei Zimmertemperatur wird der Trägerkörper in einem Tunnelofen 20 Minuten auf 5OO°C erhitzt, wodurch eine Reaktion der an der Keramikoberfläche anhaftenden Alkalien mit dem Aluminiumoxid ausgelöst wird, die zu dessen Herauslösung führt. Anschließend wird der Trägerkörper durch Spülen mit Wasser von eventuellen noch anhaftenden Alkaliresten befreit und ist dann einsatzbereit für die anschließende Metallisierung.
Zu diesem Zweck wird der Körper mittels einer Aktivatorlösung auf Basis von Palladium aktiviert und dann unter Verwendung eines ehemischen Kupferbades metallisiert.
Die abgeschiedene Metallschicht weist eine Haftfestigkeit · von 5 kg per Zoll im Abschältest auf.
Die Metallschicht kann gewünschtenfalls durch ein übliches Kupfer- oder Nickelbad galvanisch verstärkt werden.
Vorstand: Dr. Herbert Asmis Dr. Christian Bruhn ■ Hans-Jurgen Hamann Dr. Heinz Hannso Karl Otto Mitielstenscheid ■ Dr. Horst Witzel Vorsitzender des Aufsichtsrats Dr. Eduard v. Schwartzkoppen Sitz der Gesellschaft Berlin und Elergkamen Handelsregister: AG Charlottenburg 93 HRB 2B3 u. AG Kamen HRB 0061 Postanschrift: SCHERING AG - D-1000 Berlin 65 - Postfach K0311 Postscheck-Konto: Berlin-West 1175-101. Bankleitzahl 10010010 Ber iner Commerzbank AG, Berlin. Konto-Nr. 108 7006 00. Bankleitzahl 100 400 Ber iner Disconto-Bank AG. Berlin.Konto-Nr.241/5008. Bankle teahl 100TOOOO Berliner Handels-Gesellschaft - Frankfurter Bank -, Berlin Konto-Nr. 14-362. Bankleitzahl 10020200 '
SC3 GC IV «SSD

Claims (1)

  1. Gawnbllchcr Radrtssdiutz
    PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zur haftfesten Metallisierung von keramischen Materialien durch Aufrauhung der Materialien und anschließejide chemische und gegebenenfalls galvanische Metallabscheidung, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien mit einer Alkalihydroxid-Lösung behandelt und anschließend erhitzt werden»
    2» Verfahren gemäß Anspruch I9 dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalihydroxid-Lösung eine Temperatur von 50 bis l80 C, vorzugsweise von 80 bis 120 C, aufweist.
    Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gesättigte wäßrige Alkalihydroxid-Lösung verwendet wird.
    4ο Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien nach der Behandlung mit der Alkalihydroxid-Lösung getrocknet werden.
    5« Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien nach der Alkalihydroxid-Behandlung auf etwa 300 bis 600°C, vorzugsweise 500°C, erhitzt werden.
    -SQ 6ο Metallisierte keramische Materialien hergestellt nach Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 5·
    7a Verwendung der gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 hergestellten metallisierten keramischen Materialien in der Elektrotech-
    τς nik und Elektronik.
    &?.hÄn efd " d" ΑΑ? ^" ^"..hrlft: SCHER1NG AQ . D-KKX, BerUn 65 - Po„,ach «0311
    r LArsichtsrats: Dr·Eduard v- «■-**«««» ssxstäzzs^vs^^
    u AG Kamen HRBOO«,
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