DE3421922A1 - Verbundgebilde aus einem keramischen material und einer aluminiumlegierung - Google Patents
Verbundgebilde aus einem keramischen material und einer aluminiumlegierungInfo
- Publication number
- DE3421922A1 DE3421922A1 DE19843421922 DE3421922A DE3421922A1 DE 3421922 A1 DE3421922 A1 DE 3421922A1 DE 19843421922 DE19843421922 DE 19843421922 DE 3421922 A DE3421922 A DE 3421922A DE 3421922 A1 DE3421922 A1 DE 3421922A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- metal
- layer
- aluminum alloy
- coating
- ceramic material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 50
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims description 40
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 35
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 87
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 87
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 44
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 41
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 36
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910007991 Si-N Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910006294 Si—N Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004382 potting Methods 0.000 claims description 2
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 51
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 6
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 6
- 229910017944 Ag—Cu Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001374 Invar Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018054 Ni-Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018481 Ni—Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 101100286286 Dictyostelium discoideum ipi gene Proteins 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001676573 Minium Species 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- -1 e.g. Substances 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- HKRXOWGILGJWPT-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-) yttrium(3+) zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[Y+3].[Zr+4] HKRXOWGILGJWPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
- C04B37/026—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/88—Metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/122—Metallic interlayers based on refractory metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/124—Metallic interlayers based on copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
- C04B2237/341—Silica or silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
- C04B2237/343—Alumina or aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
- C04B2237/345—Refractory metal oxides
- C04B2237/348—Zirconia, hafnia, zirconates or hafnates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/365—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/368—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
- C04B2237/402—Aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
- C04B2237/708—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the interlayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/72—Forming laminates or joined articles comprising at least two interlayers directly next to each other
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/76—Forming laminates or joined articles comprising at least one member in the form other than a sheet or disc, e.g. two tubes or a tube and a sheet or disc
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
- Y10T428/12576—Boride, carbide or nitride component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
- Y10T428/12597—Noncrystalline silica or noncrystalline plural-oxide component [e.g., glass, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
- Y10T428/12611—Oxide-containing component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
- Y10T428/12611—Oxide-containing component
- Y10T428/12618—Plural oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig Patentanwälte
" 5· European Palen; Attorneys
Zugelassene Vertrete' vor den
Europäischen Patentamt
Dr phi! G Henke:,
Dip:· -!ng J Pfenning. 5er r-Dr
rer nat. L Feile'. Mjnche-r.
Dipi -Ing W Hanze;. Murcner
NGK Spark Plug Co., Ltd. Dip;.-Phys K H Mesnig Berim
Dr Ing A Butenschon. beir
Nagoya-shi, Aichi, Japan
_ Möhlstraße 37
D-8000 München 80
TeL-089/982085-87 Telex 0529802 hnk! d
Telegramm eiiipsod Telefax (Gr 2-3)-089/981426
N28-35239/M/MS
Verbundgebilde aus einem keramischen Material und
einer Aluminiumlegierung
einer Aluminiumlegierung
Die Erfindung betrifft ein Verbundgebilde aus einem keramischen Material und einer Aluminiumlegierung, das
sich durch eine verbesserte Bindefestigkeit zwischen
seinen Bestandteilen auszeichnet.
Aluminiumlegierungen sind leichtgewichtig, fest, einfach bearbeitbar und zeichnen sich durch hervorragende
elektrische und Wärmeleiteigenschaften aus. Aufgrund dieser vorteilhaften Eigenschaften gelangen
A3uminiumlegierungen umfangreich auf Niedrigtemperaturanwendungsgebieten
zum Einsatz. Ihr Einsatz bei hohen Temperaturen ist jedoch begrenzt, und zwar vornehmlich
infolge ihrer schlechten Wärmebeständigkeit und Wärme-Isolierfähigkeit.
Keramische Materialien auf der anderen Seite besitzen hervorragende Wärmebeständigkeits- und -isoliereigenschaften.
Unter Berücksichtigung dessen wurden bereits zahlreiche Versuche unternommen, die Aluminiumlegierungen
innnewohnenden Nachteile zu beseitigen, indem man sie mit keramischen Materialien zu Verbundgebilden
aus den betreffenden keramischen Materialien und A3uminiumlegierungen kombiniert. Keines der bislang
bekannten Verfahren zum Verbinden von keramischen Materialien mit Aluminiumlegierungen hat jedoch vollständig
zufriedenstellende Ergebnisse geliefert. Die günstigsten Versuche bestehen in einer Schrumpfmontierung
oder in Gießtechniken, selbst diese günstigsten Versuche liefern jedoch lediglich Verbundgebilde geringer
thermischer Zuverlässigkeit. Dies ist nicht nur auf unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten
zwischen Aluminium und keramischen Materialien, sondern auch auf Aluminiumbruch zurückzuführen. Aluminium be-
Q5 sitzt einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von
24 χ 10 /°C bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 5000C. Si-N- und ZrO2 , d.h. zwei typische keramische
Materialien, besitzen dagegen im selben Tempera-
ir
*«■
turbereich Wärmeausdehnungskoeffizienten von 2 χ 10 /°C
bzw. 10 χ 10 /0C. Wegen dieses Mißverhältnisses in
den thermischen Ausdehnungskoeffizienten läßt sich ein keramisches Material nicht direkt ohne Restspannungen
an Aluminium binden. Die dabei auftretenden Restspannungen führen oftmals zu einer Rißbildung im keramischen
Material.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verbundgebilde aus einem keramischen Material und einer Aluminiumlegierung
ohne die einschlägigen bekannten Verbundgebilden innewohnenden Nachteile zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird zunächst auf der Oberfläche des keramischen Materials durch Bedampfen, mittels eines
bei hoher Temperatur durchgeführten Schmelzverfahrens
oder nach einem Aktivmetallverfahren eine dünne Metallimprägnierschicht
ausgebildet. Danach wird die Metallimprägnierschicht mit einem Metallüberzug versehen.
Schließlich wird durch Vergießen und Verfestigen einer erschmolzenen Aluminiumlegierung in Berührung mit dem
Metallüberzug eine aus einer Aluminiumlegierung bestehende Schicht gebildet. Insgesamt läßt sich hierdurch
ein fester Zusammenhalt zwischen den einze]nen Schichten des eine Einheit bildenden Verbundgebildes
aus einem keramischen Material und einer Aluminiumlegierung sicherstellen.
Erfindungsgemäß wählt man als keramische Materialien
solche Materialien, die durch die Wärme der erschmolzenen Aluminiumlegierung nicht beeinträchtigt werden.
Beispiele hierfür sind Si3N4, SiC, Al 0_, ZrO2, Glimmer,
LAS und kristallines Glas. Die dünne Metal 1imprägnier-Schicht
läßt sich aus beliebigen Materialien nach beliebigen Verfahren ausbilden. Typische Verfahren zur
Ausbildung der dünnen Metallimprägnierschicht werden später näher erläutert werden.
-C-
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist in Seitenansicht eine zum Vergießen
einer Aluminiumlegierung auf ein keramisches _ Substrat geeignete Vakuumkammer dargestellt.
Zunächst wird die Ausbildung der das keramische Material mit den Aluminiumteilen verbindenden dünnen Metallimprägnierschicht
beschrieben.
Vakuumbedampfen:
1) Die Oberfläche eines keramischen Formlings wird
durch physikalische Bedampfung mit einem Überzug
eines Metalls der Gruppe IV A des Periodensystems -c (Ti, Zr oder Hf) versehen. Danach wird auf dem Überzug
aus dem Metall der Gruppe IV A des Periodensystems durch physikalische Bedampfung ein Überzug eines Metalls
der Gruppe VI A des Periodensystems (Cr, Mo oder W) abgelagert. Letzterer Überzug wird schließlich durch
2Q chemische Plattierung mit einer Schicht eines Metalls
der Gruppe I B des Periodensystems (Cu, Ag oder Au) versehen. Auf diese Weise erhält man eine dünne Metallimprägnierschicht.
2) Die Oberfläche des keramischen Formlings wird durch physikalische Bedampfung mit einem Überzug eines
Metalls der Gruppe IV A des Periodensystems (Ti, Zr oder Hf) versehen. Auf diesem Überzug wird dann
durch physikalische Bedampfung oder chemische Plattierung ein Überzug eines Metalls der Gruppe I B des Periodensystems
(Cu, Ag oder Au) abgelagert, wobei eine dünne Metal 1imprägnierschicht erhalten wird.
3) Die Oberfläche eines keramischen Formlings wird durch physikalische
Bedampfung mit einem Überzug eines Metalls der Gruppe IV A des Periodensystems (Ti, Zr oder Hf) oder der Gruppe VT A des Periodensystems
(Cr, Mo oder W) versehen. Auf dem erhaltenen Überzug wird dann durch physikalische Bedampfung oder chemische
Plattierung ein Überzug eines Metalls der Gruppe I B des Periodensystems (Cu, Ag oder Au) abgelagert, wobei
eine dünne Metallimprägnierschicht erhalten wird. 5
Zum Arbeiten mit einem hochschmelzenden Metall geeignetes Verfahren:
Ein Gemisch aus Mo und/oder W und TiH_, Mn und/oder
SiO„ wird zu Teilchen vermählen. Letztere werden zur
Bildung einer Imprägnierpaste gründlich gemischt. Der Hauptbestandteil der Imprägnierpaste besteht aus Mo
und/oder W. Die Paste wird mittels einer automatischen Druckvorrichtung oder einer sonstigen geeigneten Vorrichtung
auf die Oberfläche des keramischen Materials appliziert, worauf das mit einem Überzug der Imprägnier
paste versehene keramische Material bei einer Temperatur zwischen 1400° und 16000C in einem Wasserstoffofen
gebrannt wird. Nach Ausbildung einer einige μπ\ starken
Ni-Plattierung zur Verbesserung der Benetzbarkeit mit einem Lötfüllstoff wird das keramische Material in
einem Wasserstoffofen auf eine Temperatur zwischen 800° und 10000C erhitzt. Hierbei entsteht eine dünne
Metallimprägnierschicht.
Aktivmetallverfahren:
1) Eine Titan(Ti)- oder Zirkonium(Zr)-FoI ie und eine
Folie aus einer Ag-Cu-Legierung werden auf die Oberfläche eines keramischen Formlings gelegt, worauf
das Ganze in nichtoxidierender Atmosphäre auf eine Temperatur zwischen 800° und 12000C erhitzt wird. Hierbei
entsteht eine dünne Metallimprägnierschicht aus einem Ti- (oder Zr)-Ag-Cu-Eutektikum.
2) Eine Ti- oder Zr-Folie und eine Folie aus einem eutektischem Ag-Cu-Lot werden auf die Oberfläche
eines keramischen Formlings gelegt, worauf das Ganze in nichtoxidierender Atmosphäre so lange auf eine
Temperatur zwischen 800° und 12000C erhitzt wird, bis
sich eine dünne Metallimprägnierschicht aus einem Ti-(oder
Zr)-Ag-Cu-Eutektikum bildet.
Erfindungsgemäß wird dann auf der dünnen Metallimprägnier
schicht ein Überzug aus einem der später genannten Metalle abgelagert. Schließlich wird mittels einer Gießtechnik
an den Metallüberzug eine Schicht aus einer Aluminiumlegierung gebunden, wobei man ein Verbundgebilde
aus einem keramischen Material und einer Aluminiumlegierung erhält. Vermutlich erhält man das gewünschte
Verbundgebilde aus keramischem Material und Aluminiumlegierung auch durch Beaufschlagen der Metallimprägnierschicht
mit einem üblichen Metallüberzug anstelle der Ausbildung des Metallüberzugs durch Verbundguß
. Beispiele für verwendbare Materialien sind solche, die in der Aluminiurnmatrix in Lösung gehen, z.B. Kupfer
(Cu), Magnesium (Mg) und Silizium (Si) sowie Aluminium (Al). Die genannten Metalle stellen eine einfache Verbindung
mit einer Aluminiumlegierung sicher.
Im Hinblick auf die Feststoffloslichkeitseigenschaften
erreicht man mit Kupfer und Aluminium die besten Ergebnisse. Die Reaktionsfähigkeit von Kupfer mit der
erschmolzenen Aluminiumlegierung ist jedoch so hoch, daß bei Verwendung eines Kupferblechs zur Ausbildung
des Metallüberzugs auf der Metallimprägnierschicht das Kupferblech während des Gußes einer Aluminiumlegierung
korrodiert. Eine Unterdrückung dieses Korrosionsproblems durch Steuern der Temperaturbedingungen beim Guß der
Aluminiumlegierung bereitet erhebliche Schwierigkeiten, wobei noch hinzukommt, daß das erhaltene Verbundgebilde
aus keramischem Material und Aluminiumlegierung erheblich zu wünschen übrig läßt.
Auf der Metallimprägnierschicht kann auch ein Metall niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, z.B. Kovar
und Molybdän, abgelagert werden. Die Wärmeausdehnungs-
•6
ι -S-
koeffizienten von Kovar und Molybdän unterscheiden
sich jedoch so stark von den Wärmeausdehnungskoeffizienten typischer keramischer Materialien, daß die Restspannungen
in dem keramischen Material nicht ausreichend absorbiert werden können. Die Reaktionsfähigkeit von
Molybdän mit einer erschmolzenen Aluminiumlegierung ist nicht so gut. Dies führt zum Auftreten von Rissen
und sonstigen Fehlern in der keramischen Schicht, was wiederum zur Folge hat, daß nur Verbundgebilde aus
keramischen Materialien und Aluminiumlegierungen schlechter Zuverlässigkeit erhalten werden.
Aufgrund verschiedener Untersuchungen hat es sich gezeigt, daß man nicht mit den geschilderten Nachteilen
der bekannten einschlägigen Verbundgebilde behaftete Verbundgebilde aus keramischen Materialien und Aluminiumlegierungen
nur dann erhält, wenn man zwischen der Metallimprägnierschicht auf der Oberfläche des
keramischen Materials und der Schicht aus der Aluminiumlegierung einen Metallüberzug mit einer obersten
Lage aus Cu, Ag oder Al, einer metallischen Zwischenschicht und einer untersten Schicht aus Cu, Ag oder
A3 vorsieht.
Die oberste und unterste Schicht kann aus demselben Metall, z.B. Kupfer, bestehen. In diesem Falle besteht
der Metallüberzug aus Cu, Metall und Cu. Andererseits können die oberste und unterste Schicht aus zwei verschiedenen
Metallen, z.B. Ag und Cu, bestehen. In diesem Falle besteht dann der Metallüberzug aus Ag, Metall
und Cu. In jedem Falle sollte sich das die Zwischenschicht bildende Metall von den in der obersten und
untersten Schicht verwendeten Metallen unterscheiden.
Die meisten Meta]Ie besitzen Wärmeausdehnungskoeffizienten
zwischen denen typischer Aluminiumlegierungen und keramischer Materialien. Wenn als keramisches
Material Si-H. verwendet wird, wird als Metall zur
Bildung der Zwischenschicht des Metallüberzugs Molybdän, Invar oder Kovar, verwendet. Sämtliche der genannten
Metalle besitzen relativ niedrige Wärmeausdehnungskoeffizienten.
Wenn die oberste und/oder unterste Schicht(en) aus Kupfer besteht (bestehen), kann
(können) deren Stärke verringert und als Metall für die Zwischenschicht Nickel oder Eisen verwendet werden.
Diese Anordnung gestattet die Herstellung von in hohem Maße zuverlässigen Verbundgebilden aus keramischem
Material und Aluminiumlegierung ohne Rißbildung im keramischen Teil. Die oberste Schicht des
Metallüberzugs, die mit der erschmolzenen Aluminiumlegierung
in Berührung gelangt, kann aus anderen Metallen als Ag, Cu und Al, z.B. aus Ni, Fe, Si und Kovar,
das ohne weiteres mit der erschmolzenen Aluminiumlegierung reagiert, bestehen. Diese Metalle gewährleisten
auch eine feste Bindung (des Metallüberzugs) an die Aluminiumlegierung.
Zur Ermittlung ihrer Scherfestigkeitswerte werden erfindungsgemäß
Verbundgebilde aus keramischem Material und einer Aluminiumlegierung sowie Vergleichsverbundgebilde
hergestellt.
Erfindungsgemäß hergestellte Verbundgebilde:
1) Ausbildung einer Metallimprägnierschicht nach einem
für hochschmelzende Metalle geeigneten Verfahren 1-1) Auf eine "grüne" Aluminiumoxidfolie (90% Al3O3)
wird eine Paste aus 3% Ethylzellulose und einem
9:1:1 Gemisch aus W, TiEL· und SiO3 appliziert.
Danach wird die Aluminiumoxidfolie 1 h lang in einem Wasserstoffofen bei 15000C gebrannt. Auf die gebrannte
Folie wird dann eine Metalllmpragnierschicht durch Aufplattieren
eines 2 μΐη dicken Nickelüberzugs aufgebracht. Schließlich wird an die Metalllmpragnierschicht mit
einem eutektischen Ag-Cu-Lötfüllstoff in einem bei 85O0C gehaltenen Wasserstoffofen ein in der Tabelle
Al'
genannter Metallüberzug gebunden. Das Ganze wird dann in eine in der Zeichnung dargestellte Kammer gelegt.
-4 -4 Die Kammer wird auf 133 χ 10 Pa (10 Torr) evakuiert
oder von oben her mit gasförmigem Argon (Ar) oder gasförmigem Stickstoff (N_) unter Druck gesetzt. Während
die Kammer auf etwa 7500C erhitzt wird, wird auf den auf der Metallimprägnierschicht befindlichen Metallüberzug
eine erschmolzene Aluminiumlegierung (AC4A) gegossen, wobei ein Verbundgebilde aus einem keramischen
Material und AC4A entsteht.
1-2) Die Maßnahmen des Beispiels 1-1 werden wiederholt, wobei jedoch auf einer Nickelimprägnierschicht
auf einer "grünen" Yttriumoxid-Zirkon-
oxid-Folie (90% ZrO ) einer der in der Tabelle angegebenen Metallüberzüge ausgebildet wird. Auf diese
Weise werden verschiedene Verbundgebilde aus keramischem Material und einer Aluminiumlegierung hergestellt.
2) Ausbildung der Metallimprägnierschicht durch Bedampfen:
2-1)Gesintertes Aluminiumoxid einer Porosität von 3%, eines Al_O-.-Gehal ts von 90% und einer Dichte von
2-1)Gesintertes Aluminiumoxid einer Porosität von 3%, eines Al_O-.-Gehal ts von 90% und einer Dichte von
3,60 g/cm3 wird zur Bildung einer glätten Oberfläche
poliert und dann mit Aceton gesäubert. Die gesäuberte Keramikfolie wird in ein Glockengefäß gelegt,
Das Glockengefäß wird auf 133 χ 10~6 Pa (10~6 Torr)
evakuiert und auf 2000C erhitzt. Durch Bestrahlen mit
Elektronenstrahlen wird ein Aluminiumpool erschmolzen und auf das keramische Substrat aufgedampft. Hierbei
entsteht eine Aluminiumimprägnierschicht einer Stärke von etwa 5 μΐη.
Auf der Aluminiumimprägnierschicht wird ein Al-Ni-Cu-Überzug der in der Tabelle angegebenen Zusammensetzung
ausgebildet, und zwar derart, daß die Aluminiumlage
- /fides Überzugs mit der Metallimprägnierschicht in Berührung
steht. Schließlich wird an den Metallüberzug entsprechend dem Verfahren gemäß Beispiel 1-1 eine
Aluminiumlegierung gebunden.
2-2) Gesintertes Siliziumnitrid einer Porosität von 1%, eines Si-,N.-Gehalts von 90% und einer Dichte
von 3,25 g/cm3 wird zur Ausbildung einer glatten Oberfläche poliert und mit Aceton gesäubert. Das gesäuberte
keramische Substrat wird entsprechend dem Verfahren gemäß Beispiel 2-1 mit einer Aluminiumimprägnierschicht
versehen. Schließlich wird an das keramische Substrat über einen Al-Ni-Cu-Überzug der in der Tabelle
angegebenen Zusammensetzung entsprechend dem Verfahren gemäß Beispiel 2-1 eine Aluminiumlegierung gebunden.
2-3) Gesintertes Aluminiumoxid einer Pososität von 3%, eines Al„O^-Gehalts von 90% und einer Dichte von
3,60 g/cm3 wird zur Ausbildung einer glatten Oberfläche poliert und mit Aceton gesäubert. Das gesäuberte
keramische Substrat wird in ein Glockengefäß gelegt. Das Glockengefäß wird auf 133 χ 10~6 Pa (10 Torr)
evakuiert und auf 2000C erhitzt. Auf das Substrat
werden Lagen von Zr, Cr und Cu in einer Stärke von 0,2, 0,2 bzw. 5 μΐη aufgedampft. Schließlich wird an
die Metallimprägnierschicht in einem Wasserstoffofen
bei 8500C mit Hilfe eines eutektischen Ag-Cu-Lötfüllstoffs
ein Metallüberzug der in der Tabelle angegebenen Zusammensetzung gebunden. Zuletzt wird an den Metallüberzug
eine Aluminiumlegierung (AC4A) an der Luft unter Druck angegossen, wobei man ein Verbundgebilde aus
keramischem Material und einer Aluminiumlegierung erhält.
2-4) Gesintertes Siliziumnitrid einer Porosität von
1%, eines Si ,N.-Gehalts von 90% und einer Dichte
von 3,25 g/cm3 wird zur Ausbildung einer glatten
Oberfläche poliert und mit Aceton gesäubert. Das gesäuberte keramische Substrat wird in ein Glockengefäß
gelegt. Das Glockengefäß wird auf 133 χ 10~ Pa (10~ Torr) evakuiert und auf 2000C erhitzt. Durch Bestrahlen
mittels Elektronenstrahlen werden Dampflieferanten (Zr,
Cr und Cu) erschmolzen und auf dem keramischen Substrat abgelagert, wobei Zr-, Cr- und Cu-Imprägnierschichten
in Stärken von 0,2, 0,2 bzw. 5 μπι entstehen. Auf der
Metallimprägnierschicht wird dann in einem Wasserstoffofen bei einer Temperatur von 8500C mit Hilfe eines
eutektischen Ag-Cu-Lötfüllstoffs ein Metallüberzug
der in der Tabelle angegebenen Zusammensetzung vorgesehen. Schließlich wird an den Metallüberzug eine AIuminiumlegierung
(AC4A) an Luft unter Druck angegossen, wobei ein Verbundgebilde aus keramischem Material und
einer Aluminiumlegierung entsteht.
Vergleichsbeispiele:
20
20
1. Gemäß dem Verfahren des Beispiels 1-1) wird ein Verbundgebilde aus keramischem Material und Aluminium
hergestellt, wobei jedoch die Metallimprägnier-
schicht anstatt mit einem der genannten Metallüberzüge mit einer Cu-Schicht versehen wird.
2. Entsprechend dem Verfahren des Beispiels 1-2) wird ein Verbundgebilde aus einem keramischen Material
und Aluminium hergestellt, wobei jedoch die Metal1-imprägnierschicht
anstatt mit den genannten Metallüberzügen mit einer Cu-Schicht versehen wird.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
bzw. der Vergleichsbeispiele wird die Aluminium!egierung
(AC4A) in einer Vakuumkammer des in der Zeichnung dargestellten Typs vergossen. Diese Kammer enthält
eine U-förmige untere Aluminiumoxidform 1, in der sich ein darin gebildeter keramischer Formling a befindet.
3421
Auf dem keramischen Formling liegen (in der angegebenen
Reihenfolge) eine Metallimprägnierschicht b und ein Metallüberzug oder eine Cu-Schicht c. Auf der unteren
Form 1 befindet sich eine obere Form 2 mit einer zentralen Öffnung 3 eines Querschnitts von etwa 1 mm im Boden
zum Einführen einer erschmolzenen Aluminiumlegierung. Eine erschmolzene Aluminiumlegierung d in der oberen
Form 2 wird durch die Öffnung 3 mittels eines Stößels 4 nach unten gedrückt, um den Metallüberzug oder die
Cu-Schicht c mit der Aluminiumlegierung zu verbinden. Hierbei erhält man ein Verbundgebilde aus einem keramischen
Material und einer Aluminiumlegierung. Die
-4 -4 Vakuumkammer ist auf etwa 133 χ 10 Pa (10 Torr) evakuiert und mittels einer Spule 5 erhitzt.
Die erfindungsgemäß bzw. gemäß den Vergleichsbeispielen
hergestellten Verbundgebilde werden einem Schertest unterworfen, wobei die in der folgenden Tabelle angegebenen
Ergebnisse erhalten werden. Das keramische Substrat jedes Prüflings mißt 10 mm χ 10 mm χ 5 mm.
Die Scherfestigkeit wird mit Hilfe eines handelsüblichen Autographen bei der Belastungsgeschwindigkeit von
0,5 mm/min ermittelt.
Aus der Tabelle geht hervor, daß die erfindungsgemäß
hergestellten Verbundgebilde aus einem keramischen Material und einer Aluminiumlegierung akzeptable Scherfestigkeitswerte
aufweisen. Dagegen zeigen die gemäß den Verg]eichsbeispielen hergestellten Verbundgebilde
derart niedrige Scherfestigkeitswerte, daß sie einem praktischen Gebrauch nicht zugeführt werden können.
Bei | Kera | Metall- Metall- | Verfahren | Alu | ti | AtiToshHre | Scher |
spiel | misches | imprägnier- Überzug | mit hoch- Cu/Ni/Cu | minium | beim Er | festig | |
Nr. | Material | verfahren (Stärke | schmelzen- 0,4/0,3/0,4) | legierung | Il | hitzen | keit |
in mm) | den Metallen | (kg/cm2) | |||||
" Cu/Ni/Cu | |||||||
1-1 | Al O | ,0,8/0,2/0,8) | AC4A | Vakuum | 280 | ||
Cu/Mo/Cu | |||||||
(1,0/0,3/1,0) | |||||||
1-1 | Il | " Cu/Mo/Cu | Il | 11 | 338 | ||
1-1 | Il | It | 335 | ||||
1-1 | Il | Ar | 331 |
1-1
(1,0/0,3/1,0)
Cu/Mo/Cu (1,0/0,3/1,0)
Ar
318
Ver -
gleichsbeisp.l "
Cu (0,3)
Vakuum
1-2 ZrO„-
Y2°3
1-2
1-2
Cu/Ni/Cu (0,4/0,3/0,4)
Cu/Mo/Cu (1,0/0,3/1,0)
220
228
Ver-
gleichs-
beisp.2
Cu (0,3)
15
2-1
Aufdampfen Al/Ni/Cu (1,0/0,2/2,0)
348
2-2
Si3N4
Al/Ni/Cu (1,0/0,2/2,0)
510
2-3 A1^0T Aufdanpfen Cu/Ni/Cu AC4A Vakuum 225
(0,8/0,2/0,4)
2-3 " " Cu/Ni/Cu " " 200
(0,8/0,2/0,8)
2-4 Si-N4 " Cu/Mo/Cu " " 250
J 4 (1,0/0,3/1,0)
2-4 " " Cu/Invar/Cu " " 200
(0,5/0,5/0,5)
2-4 " " Cu/W/Cu " " 185
(0,5/0,2/0,5)
Claims (6)
- PatentansprücheVerbundgebilde aus einem keramischen Material und einer Aluminiumlegierung aus einer eine Einheit bildenden Kombination aus einem keramischen Element, einer Metallimprägnierschicht, einem Metallüberzug und einer Schicht aus einer Aluminiumlegie--"■^ rung, wobei die Metallimprägnierschicht und der Metallüberzug in der angegebenen Reihenfolge auf der Oberfläche des keramischen Elements vorgesehen und die aus einer Aluminiumlegierung bestehende Schicht nächst dem Metallüberzug durch Vergießen und Verfestigen einer erschmolzenen Aluminiumlegierung gebildet sind.
- 2. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallimprägnierschicht aus einer durch Vakuumaufdampfen eines Metalls gebildeten dünnen Metallschicht besteht.
- 3. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallimprägnierschicht aus einer nach einem mit hochschmelzenden Metallen durchgeführten Verfahren hergestellten dünnen Metallschicht besteht.
- 4. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekenn-zeichnet, daß die Metallimprägnierschicht aus einer nach einem Aktivmetallverfahren hergestellten dünnen Metallschicht besteht.
- 5. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug dreilagig ausgebildet ist, wobei die oberste und unterste Schicht jeweils aus Cu, Ag oder Al und die Zwischenschicht aus einem vom Metall der obersten und unterstenSchicht(en) verschiedenen Metall bestehen.
- 6. Verbundgebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Element aus Si-N., SiC, A1_O.,, ZrO- , Glimmer, LAS oder kristallinem Glas besteht.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58107648A JPS59232979A (ja) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | セラミツクとアルミニウム合金の複合体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3421922A1 true DE3421922A1 (de) | 1984-12-20 |
DE3421922C2 DE3421922C2 (de) | 1987-02-12 |
Family
ID=14464510
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3421922A Expired DE3421922C2 (de) | 1983-06-17 | 1984-06-13 | Verbundgebilde aus einem keramischen Material und einer Aluminiumlegierung |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4559277A (de) |
JP (1) | JPS59232979A (de) |
DE (1) | DE3421922C2 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4111189C1 (de) * | 1991-04-06 | 1992-09-17 | Hoechst Ceramtec Ag, 8672 Selb, De | |
US5153077A (en) * | 1988-07-22 | 1992-10-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ceramic-metal composite substrate |
US5251803A (en) * | 1988-07-22 | 1993-10-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ceramic-metal composite substrate and method for producing the same |
CN113046677A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-29 | 昆明理工大学 | 一种片状陶瓷/铝合金复合材料及其制备方法 |
CN115679143A (zh) * | 2021-07-30 | 2023-02-03 | 火线有限公司 | 具有改进性能的陶瓷金属复合材料及其制造方法 |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6114187A (ja) * | 1984-06-27 | 1986-01-22 | 日本特殊陶業株式会社 | 補強板状焼結体 |
US4699849A (en) * | 1985-07-17 | 1987-10-13 | The Boeing Company | Metal matrix composites and method of manufacture |
US4740429A (en) * | 1985-07-22 | 1988-04-26 | Ngk Insulators, Ltd. | Metal-ceramic joined articles |
JPS62182174A (ja) * | 1986-02-05 | 1987-08-10 | 日本碍子株式会社 | セラミツクス・金属複合体 |
US4963187A (en) * | 1987-03-04 | 1990-10-16 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Metallizing paste for circuit board having low thermal expansion coefficient |
DE3813947A1 (de) * | 1988-04-26 | 1989-11-09 | Asea Brown Boveri | Verfahren zum aufbringen einer aus edelmetallen und/oder edelmetallverbindungen bestehenden katalysatorschicht auf einen traeger aus keramischem material |
DE3943683C2 (de) * | 1988-07-22 | 1994-07-21 | Mitsubishi Electric Corp | Keramik-Metall-Verbundsubstrat |
JPH0829990B2 (ja) * | 1988-09-21 | 1996-03-27 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックスと金属との接合体 |
US5010053A (en) * | 1988-12-19 | 1991-04-23 | Arch Development Corporation | Method of bonding metals to ceramics |
US5215597A (en) * | 1989-08-08 | 1993-06-01 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for bonding thin film thermocouples to ceramics |
US5703341A (en) * | 1993-11-23 | 1997-12-30 | Lockheed Martin Energy Systems, Inc. | Method for adhesion of metal films to ceramics |
US6326685B1 (en) * | 1998-05-04 | 2001-12-04 | Agere Systems Guardian Corp. | Low thermal expansion composite comprising bodies of negative CTE material disposed within a positive CTE matrix |
JP2000337962A (ja) * | 1999-05-27 | 2000-12-08 | Ando Electric Co Ltd | 分光器及び光スペクトル測定装置 |
DE102005045666A1 (de) * | 2005-09-14 | 2007-03-15 | Itn Nanovation Gmbh | Schicht oder Beschichtung sowie Zusammensetzung zu ihrer Herstellung |
US8283047B2 (en) * | 2006-06-08 | 2012-10-09 | Howmet Corporation | Method of making composite casting and composite casting |
WO2007144731A2 (en) * | 2006-06-09 | 2007-12-21 | Element Six (Production) (Pty) Ltd | Ultrahard composite materials |
CN110563484A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-12-13 | 泰州市光明电子材料有限公司 | 一种陶瓷表面金属化工艺 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1043918B (de) * | 1956-04-23 | 1958-11-13 | Telefunken Gmbh | Verfahren zum Verbinden eines nichtmetallischen Stoffes, z. B. Keramik, mit einem Metallteil durch Loeten |
DE1088199B (de) * | 1957-03-29 | 1960-09-01 | Csf | Metallkoerper zum gasdichten Verbinden mit silikatischen Isolierstoffen |
AT223114B (de) * | 1960-04-11 | 1962-08-27 | Cerberus Ag | Verfahren zum Verbinden von keramischem Material mit Metall durch Verlöten und Lötmaterial |
EP0038072A1 (de) * | 1980-04-16 | 1981-10-21 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàNchen Gmbh | Metall-Keramik-Bauteil und Verfahren zu seiner Herstellung |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3879840A (en) * | 1969-01-15 | 1975-04-29 | Ibm | Copper doped aluminum conductive stripes and method therefor |
JPS5951747B2 (ja) * | 1979-12-07 | 1984-12-15 | 株式会社日立製作所 | 微小配線構造体 |
-
1983
- 1983-06-17 JP JP58107648A patent/JPS59232979A/ja active Granted
-
1984
- 1984-06-08 US US06/618,692 patent/US4559277A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-06-13 DE DE3421922A patent/DE3421922C2/de not_active Expired
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1043918B (de) * | 1956-04-23 | 1958-11-13 | Telefunken Gmbh | Verfahren zum Verbinden eines nichtmetallischen Stoffes, z. B. Keramik, mit einem Metallteil durch Loeten |
DE1088199B (de) * | 1957-03-29 | 1960-09-01 | Csf | Metallkoerper zum gasdichten Verbinden mit silikatischen Isolierstoffen |
AT223114B (de) * | 1960-04-11 | 1962-08-27 | Cerberus Ag | Verfahren zum Verbinden von keramischem Material mit Metall durch Verlöten und Lötmaterial |
EP0038072A1 (de) * | 1980-04-16 | 1981-10-21 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàNchen Gmbh | Metall-Keramik-Bauteil und Verfahren zu seiner Herstellung |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5153077A (en) * | 1988-07-22 | 1992-10-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ceramic-metal composite substrate |
US5251803A (en) * | 1988-07-22 | 1993-10-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ceramic-metal composite substrate and method for producing the same |
DE4111189C1 (de) * | 1991-04-06 | 1992-09-17 | Hoechst Ceramtec Ag, 8672 Selb, De | |
CN113046677A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-29 | 昆明理工大学 | 一种片状陶瓷/铝合金复合材料及其制备方法 |
CN115679143A (zh) * | 2021-07-30 | 2023-02-03 | 火线有限公司 | 具有改进性能的陶瓷金属复合材料及其制造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4559277A (en) | 1985-12-17 |
JPS59232979A (ja) | 1984-12-27 |
JPH0222026B2 (de) | 1990-05-17 |
DE3421922C2 (de) | 1987-02-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3421922A1 (de) | Verbundgebilde aus einem keramischen material und einer aluminiumlegierung | |
DE68912932T2 (de) | Glas-Keramik-Gegenstand und Verfahren zu dessen Herstellung. | |
DE3485859T2 (de) | Verfahren zum verbinden von keramischen und metallischen koerpern. | |
DE69731740T2 (de) | Elektrisches heizelement und mit diesem versehehe spannnvorrichtung | |
DE3855613T2 (de) | Metallisiertes substrat für Schaltungen aus Nitrid-Typ- Keramiken | |
DE69623020T2 (de) | Verfahren zum becshichten,verfahren zur herstellung von keramik-metall-strukturen, verfahren zum verbinden und so gebildete strukturen. | |
DE69014161T2 (de) | Werkzeug unter Verwendung von Gold als Bindemittel und Verfahren zu dessen Herstellung. | |
DE3422329A1 (de) | Hartlotfuellmaterial in form eines ueberzugs und unter seiner verwendung hergestelltes verbundgebilde | |
DE3914010C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Metall-Keramik-Verbundwerkstoffen sowie Verwendung des Verfahrens zur Steuerung der Materialeigenschaften von Verbundwerkstoffen | |
DE4117004A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer schaltungsplatte | |
DE1964639B2 (de) | Verfahren zum metallisieren einer oberflaeche eines keramik-koerpers | |
DE102005042554A1 (de) | Metall-Keramik-Substrat | |
DE3514320A1 (de) | Keramik/metall-verbundgebilde | |
DE102009015520A1 (de) | Metall-Keramik-Substrat | |
EP0248977B1 (de) | Elektrisches Anzündelement und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE19603822A1 (de) | Keramik-Substrat sowie Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE3224959A1 (de) | Verbesserter keramikkondensator und verfahren zu seiner herstellung | |
DE102005025921A1 (de) | Metall/Keramik-Verbindungsgegenstand und Herstellungsverfahren | |
DE102012101057A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von DCB-Substraten | |
DE4301927C2 (de) | Verbundener Metall-Keramik-Werkstoff, dessen Verwendung und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE10164252B4 (de) | Dielektrisches Keramikmaterial, Verfahren zu dessen Herstellung und dielektrische Vorrichtung | |
DE2534777C2 (de) | Verfahren zum Verlöten eines polykristallinen Körpers aus hochhartem Werkstoff auf der Grundlage von Bornitrid und/oder Diamant mit einem Metallteil und Lot zur Durchführung dieses Verfahrens | |
DE19514018C1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines metallbeschichteten, metallisierten Substrats aus Aluminiumnitridkeramik und damit erhaltenes metallbeschichtetes Substrat | |
DE69514157T2 (de) | Metallisierung eines Ferriten mittels Oberflächenreduktion | |
DE2011215A1 (de) | Isoliertes Heizgerät mit Metallverkleidung und Verfahren zu seiner Herstellung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: HENKEL, G., DR.PHIL. FEILER, L., DR.RER.NAT. HAENZ |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |