DE3150399C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur haftfesten Metallisierung von kerami­ schen Werkstücken durch Behandlung mit einer Alkalihydroxid-Lösung und darauf folgende Erhitzung der so behandelten Werkstücke sowie anschließende chemische und gegebenenfalls galvanische Metallabscheidung.

Es ist bekannt, daß zum Zwecke der Metallisierung von nicht leitenden Gegen­ ständen Verfahren zur chemischen Metallisierung verwendet werden.

Zur Erzielung genügend großer Haftfestigkeit ist es erforderlich, die Oberflä­ chen dieser Gegenstände mechanisch oder chemisch aufzurauhen. Dieses geschieht bei Kunststoffen hauptsächlich durch sauren oxidativen Aufschluß der Oberflä­ che.

In der Elektrotechnik, speziell auf dem Elektronik-Sektor, werden seit geraumer Zeit keramische Werkstücke z. B. aus Aluminiumoxid, Berylliumoxid, Ferriten, Barium­ titanat sowie Quarz oder Borosilikaten eingesetzt. Die Oberfläche dieser Gegen­ stände, zu denen auch Emaille gehören kann, lassen sich auf herkömmliche Weise nicht aufrauhen, da sie einem oxidativen Angriff nicht zugänglich sind.

Ein bekanntes Verfahren für die Aufrauhung von Aluminiumoxid-Keramik ist zum Bei­ spiel die Behandlung derartiger Gegenstände in Schmelzen von Alkalihydroxiden. Durch Einbringung der Gegenstände in solche Schmelzen kann die Oberfläche ge­ nügend angelöst und somit aufgerauht werden, so daß nach entsprechender Akti­ vierung durch Bekeimung mit Metallionen eine haftfeste chemische Metallisierung möglich ist.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Tatsache, daß nach dem Herausziehen 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 heraus­ gelösten Werkstoff z. B. Aluminium an, was zu einem Ansteigen des Schmelzpunktes und damit zu einer notwendigerweise höheren Energiezu­ fuhr führt.

Die Vorbehandlung von keramischen Werkstücken, auf die chemisch und gegebenen­ falls anschließend galvanisch festhaftende Metallschichten aufgebracht werden sollen, durch Behandlung mit einer Alkalihydroxid-Lösung und anschließende Er­ hitzung der so behandelten Werkstücke, ist aus der US-PS 36 90 921 bereits be­ kannt.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Werkstücke nach einer Vorbehandlung einer Hitzebehandlung bei Temperaturen von 300 bis 600°C unterzogen werden, was zu Haftfestigkeiten von umgerechnet 10,6 bis 14,1 N/cm führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Zurverfügungstellung eines Verfahrens, welches in energiesparender Weise unter Vermeidung von unnötigen Verschleppungsverlusten eine haftfestere Metallisierung von keramischen Werk­ stücken ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs bezeich­ neten Art gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Werkstücke mit einer gesättigten wäßrigen Alkalihydroxid-Lösung bei einer Temperatur von 80° bis 120°C behandelt und anschließend auf 300° bis 600°C erhitzt werden.

Eine besondere Ausführungsform dieses Verfahrens besteht darin, daß die Werkstücke nach der Alkalihydroxid-Behandlung auf 500°C erhitzt wer­ den.

Dieses Verfahren hat gegenüber den bekannten Verfahren den Vor­ teil, den Aufrauhvorgang unter Vermeidung der technisch sehr aufwendigen Alka­ lihydroxid-Schmelze zu ermöglichen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die beim vorgenannten Verfahren aufgebrachte Alkalihydroxid-Menge praktisch der Menge entspricht, die beim anschließenden Erhitzen durch chemische Anlösung der Oberfläche verbraucht wird, wodurch ein weiterer nachteiliger Oberflächenbegriff 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.

Dieses Verfahren ist daher technisch besonders fortschrittlich und führt überraschenderweise zur Erzeugung von Metallschichten auf keramischen Werkstücken, die große Haftfestigkeit von 11,8 bis 19,6 N/cm aufweisen.

Das Verfahren eignet sich in hervorragender Weise zur Metal­ lisierung von keramischen Werkstücken auf Basis von Aluminiumoxid, Beryllium­ oxid, Ferriten, Bariumtitanaten, Quarz und Silikaten.

Als Alkalihydroxid-Lösungen lassen sich wäßrige Lösungen von Natrium- und Ka­ liumhydroxid verwenden, die günstigerweise eine Sättigungskonzentration aufweisen sollen.

Die Durchführung des vorgenannten Verfahrens erfolgt durch Tauchen, Spülen oder Benetzen der zu metallisierenden Werkstücke mit den zu verwendenden Lösungen. Die Behandlungsdauer richtet sich nach der Konzentration der Lösungen und der Oberflächenrauhigkeit der Werkstücke und beträgt 10 Sekunden bis 2 Minuten.

Die anschließende Trocknung der Werkstücke braucht nur kurzzeitig, zum Beispiel durch Stehenlassen bei Raumtemperatur, leichtes Erwärmen oder Abblasen, zu er­ folgen, worauf anschließend in einem entsprechenden Ofen, zweckmäßigerweise einem sogenann­ ten Tunnelofen, erhitzt wird. Die Temperatur soll hierbei 500°C betragen, die Reaktionszeit beträgt 2 bis 30 Minuten.

Die Spülung der behandelten Werkstücke zur Entfernung der dann noch anhaftenden Alkalien kann wegen ihrer geringen Menge in üblicher Weise unter Verwendung nur kleiner Spülwassermengen erfolgen.

Die Aktivierung und chemische Metallisierung der solcherart behandelten Teile wird in üblicher Weise unter Verwendung der hierfür übli­ chen Aktivierungsmittel und Bäder durchgeführt.

Die auf der Weise metallisierten keramischen Werkstücke finden Verwendung in der Elektrotechnik und Elektronik.

Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel

Ein Trägerkörper aus Aluminiumoxidkeramik in Form eines dünnen Plättchens mit glatter Oberfläche wird eine Minute in eine wäßrige Kaliumhydroxid-Lösung getaucht, die 178 g Kaliumhydroxid in 100 g Wasser enthält und eine Temperatur von 100°C aufweist.

Nach kurzzeitigem Trocknen in einem Luftstrom bei Zimmertem­ peratur wird der Trägerkörper in einem Tunnelofen 20 Minuten auf 500°C erhitzt, wodurch eine Reaktion der an der Keramik­ oberfläche anhaftenden Alkalien mit dem Aluminiumoxid ausge­ löst 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 chemischen Kupferbades metallisiert.

Die abgeschiedene Metallschicht weist eine Haftfestigkeit von 19,6 N/cm im Abschältest auf.

Die Metallschicht kann gewünschtenfalls durch ein übliches Kupfer- oder Nickelbad galvanisch verstärkt werden.

Claims (2)

1. Verfahren zur haftfesten Metallisierung von keramischen Werkstücken durch Behandlung mit ener Alkalihydroxid-Lösung und darauf folgende Erhitzung der so behandelten Werkstücke sowie anschließende chemische und gegebenenfalls galvanische Metallabscheidung, dadurch gekennzeich­ net, daß die Werkstücke mit einer gesättigten wäßrigen Alkalihydroxid- Lösung bei einer Temperatur von 80° bis 120°C behandelt und anschließend auf 300° bis 600°C erhitzt werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, daß die Werkstücke nach der Alkalihydroxid- Behandlung auf 500°C erhitzt werden.