DE3931156C2

DE3931156C2 -

Info

Publication number: DE3931156C2
Application number: DE3931156A
Authority: DE
Inventors: Masaya Kasugai Aichi Jp Ito; Katsumi Komaki Aichi Jp Miyama
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1988-09-21
Filing date: 1989-09-19
Publication date: 1992-01-02
Also published as: JPH02175673A; FR2636621B1; JPH0829990B2; FR2636621A1; US5001019A; DE3931156A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Metall-Keramik-Verbindung nach der Gattung des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung und deren Verwendungen.

Ein bekanntes Verfahren zur Verbindung von Keramikkörpern und Metallkörpern (im folgenden als "Keramik" und "Metall" bezeichnet) ist die metallische Aktivierung, bei der Lot zwischen der Keramik und dem Metall eingefügt, erhitzt und dann geschmolzen wird, um die Keramik und das Metall miteinander zu verbinden. Eine aktiviertes Metall enthaltende Legierung, wie z. B. eine Silber-Kupfer-Titan-Legierung (im folgenden als Ag-Cu-Ti-Verbindung bezeichnet) oder eine Silber-Kupfer-Nickel-Titan-Legierung (Ag-Cu-Ni-Ti-Verbindung), wird gewöhnlich als Lot verwendet. Das Lot kann die Keramik leicht mit dem Metall im niedrigen Temperaturbereich zwischen 800°C und 900°C bei hoher Festigkeit der Verbindung zusammenfügen.

Als weitere metallische Aktivierung offenbaren die EP-A 02 11 557, die DE-OS 34 22 329, die JP-AS 35-1216 und die JP-OS 61-1 27 674 eine Verbindung von Keramik und Metall über ein Lot-Zwischenglied, das als Kombination von Titan (Ti) und einem eutektischen Metallelement, wie z. B. einer Nickel-Titan-Legierung (Ni-Ti), einer Nickel-Kupfer-Titan-Legierung (Ni-Cu-Ti) oder einer Kupfer-Titan-Legierung (Cu-Ti), ausgebildet ist.

Das Lot-Zwischenglied sollte die Verbindung der Keramik mit dem Metall verstärken, jedoch liegt in der Ag-Cu-Ti-Legierung und in der AG-Cu-Ni-Ti-Legierung der eutektische Punkt der Ag-Cu-Legierung niedrig bei 780°C, und Kupfer wird selektiv oxydiert. Dementsprechend kann ein derartiges Lot-Zwischenglied keine ausreichende Festigkeit der Verbindung bei hoher Temperatur gewährleisten.

Die Ni-Ti-Legierung, die Ni-Cu-Ti-Legierung und die Cu-Ti-Legierung gewährleisten beinahe dieselbe Festigkeit der Verbindung bei hoher Temperatur wie bei niedriger Temperatur, jedoch ist die Festigkeit der Verbindung geringer als die einer Ag-Cu-Legierung wegen ihrer geringen Benetzbarkeit. Dementsprechend sind die Ni-Ti-, Ni-Cu-Ti- und Cu-Ti-Legierungen unzuverlässig, erfordern eine lange Zeitperiode für die Hitzebehandlung und sind kostenaufwendig in der Herstellung.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Metall-Keramik-Verbindung mit hoher Zuverlässigkeit selbst bei hoher Temperatur durch Verbesserung eines Lotlegierungsglieds, das für das einfach anzuwendende metallische Aktivierungsverfahren eingesetzt wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Metall-Keramik-Verbindung mit hoher Festigkeit bei hohen Temperaturen gelöst, die durch ein Metall, eine Keramik und eine die Keramik mit dem Metall verbindende Zwischenschicht gekennzeichnet ist, wobei die Zwischenschicht nach Verbindung der Keramik mit dem Metall aus 20 -70 Gew.-% Silber (Ag), 1-20 Gew.-% Palladium (Pd), 10-60 Gew.-% Nickel (Ni) und 1-10 Gew.-% Titan (Ti) besteht. (Gew.-%=Gewichtsprozent).

Silber erhöht die Fluidität, Benetzbarkeit und Festigkeit der Verbindung der Zwischenschicht. Wenn der Anteil geringer als 20 Gew.-% beträgt, erzeugt Silber nicht in ausreichender Weise einen derartigen Effekt. Wenn der Anteil jedoch 70 Gew.-% übersteigt, verschlechtert sich die Hitzebeständigkeit der Zwischenschicht.

Pd erhöht den Schmelzpunkt der Zwischenschicht und senkt den gesamten Dampfdruck ab. Pd erhöht dadurch die Hitzebeständig keit, die Zuverlässigkeit und die Benetzbarkeit der Zwischen schicht und verhindert ein Brüchigwerden der Metall-Keramik- Verbindung. Wenn der Anteil an Pd zwischen 2 und 10 Gew.-% liegt, erzeugt Pd diesen Effekt und erhöht dadurch die Festigkeit der Verbindung. Wenn der Anteil unter 1 Gew.-% liegt, ist der durch Pd erzeugte Effekt unzureichend. Wenn der Anteil 20 Gew.-% übersteigt, nimmt die Fluidität der Zwischenschicht ab, wenn Keramik und Metall über die Zwischenschicht miteinander verbunden werden, wodurch die Benetzbarkeit der Zwischenschicht ungünstig beeinflußt wird.

Ni erhöht die Hitzebeständigkeit der Zwischenschicht. Wenn der Anteil an Ni zwischen 20 und 50 Gew.-% liegt, wird durch Ni die Hitzebeständigkeit maximiert und die Festigkeit der Verbindung bei hoher Temperatur erhöht. Wenn der Anteil unter 10 Gew.-% liegt, ist der durch Ni bewirkte Effekt unzureichend. Wenn der Anteil 60 Gew.-% übersteigt, sinkt die Fluidität der Zwischenschicht bei der Verbindung der Keramik mit dem Metall ab. Die Benetzbarkeit der Zwischenschicht wird dadurch un günstig beeinflußt.

Ti erhöht die Benetzbarkeit und die Festigkeit der Verbindung der Zwischenschicht. Wenn der Anteil an Ti zwischen 1,5 und 5 Gew.-% liegt, wird der Effekt durch Ti maximiert, und es wird eine höhere Festigkeit der Verbindung mit Keramik erreicht. Der Effekt wird unzulänglich, wenn der Anteil unter 1 Gew.-% liegt. Wenn der Anteil 10 Gew.-% übersteigt, sinkt die Festig keit der Verbindung ab.

Wenn die Zwischenschicht Cu enthält, erhöht Cu die Fluidität und Benetzbarkeit der Zwischenschicht sowie die Festigkeit der Verbindung der Zwischenschicht an der Keramik. Die Zu fügung von Cu verringert die Löttemperatur und die Eigenspan nung, die in der Keramik während des Kühlungsprozesses erzeugt wird, und erlaubt einem Konstrukteur die Wahl einer Vielfalt von zu verbindenden Metallen. Wenn der Anteil an Cu 10 Gew.-% übersteigt, nimmt die Hitzebeständigkeit und die Oxidations beständigkeit der Zwischenschicht ab. Der Anteil sollte 10 Gew.-% oder weniger betragen.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, kann eine solche Zwischenschicht für einen Turboladerrotor verwendet werden. Eine keramische Welle 27a eines keramischen Turbinenrads 27 ist mit einem metallischen Wellenzapfen 29 über eine erfindungsgemäße Zwi schenschicht verbunden, die zwei Ni-Platten 3 und eine Wolfram- Platte 33 (W) aufweist. Eine metallische Buchse 35 ist um die Zwischenschicht herum angeordnet. Der Turboladerrotor kann auf diese Weise hitzebeständig und dauerhaft gemacht werden.

Diese Zwischenschicht kann durch bekannte Verfahren folgender maßen hergestellt werden:

1. Einfügen einer Legierung mit einer festen Zusammen setzung zwischen Keramik und Metall, Erhitzen und Schmel zen, um eine Verbindung herbeizuführen;
2. Anordnen einer Folie aus einer festgelegten Substanz auf einer Verbindungsfläche oder Galvanisieren, Auf dampfen oder Beschichten dieser Fläche mit der fest gelegten Substanz, danach Einfügen einer Legierung zwischen die Keramik und das Metall, die Substanzen mit Ausnahme der festgelegten Substanz enthält, Erhitzen und Schmelzen der festgelegten Substanz zum Eluieren derselben in die Legierung;
3. Verwenden von die festgelegte Substanz enthaltendem Metall und Eluieren der festgelegten Substanz in die geschmolzene Substanz nach Verfahren (2);
4. Nach der Verbindung thermische Diffusion der festge legten Substanz in eine Legierung im festen Zustand anstelle des Eluierens;
5. Vermischen von pulverförmigen Metallen zur Herstellung einer Paste und Aufbringen der Paste auf die Verbindungs stirnseite der Keramik oder des Metalls; oder
6. Kombination der Verfahren 1 bis 5.

Auch andere Verfahren als die vorstehend beschriebenen können verwendet werden. Nachdem die Zwischenschicht jedoch verarbei tet ist, sollte sie die erfindungsgemäße Zusammensetzung aufweisen.

Die Zusammensetzung der durch Eluieren oder thermisches Diffun dieren hergestellten Zwischenschicht kann beispielsweise durch einen Röntgenfeinstruktur-Analysator (XMA), einen Mikro-Ana lysator mit elektronischer bzw. materieloser Sonde (EPMA) oder eine Röntgen-Analyse mit Energieverteilung (EDX) bestimmt werden.

Die Zwischenschicht kann Oxid-Keramiken wie Aluminium-Oxid, Zirkonium-Oxid und Titan-Oxid verbinden, sie kann jedoch eben falls Nichtoxid-Keramiken wie Siliziumnitrid, Syalon und Sili ziumkarbid verbinden.

Die Zwischenschicht kann Eisen (Fe), unlegierten Stahl, Nickel und andere Metalle verbinden. Metalle haben jedoch einen Wärme ausdehnungskoeffizienten, der sich von dem der Keramiken unter scheidet, und es wird in der Keramik eine Eigenspannung erzeugt, wenn sie mit dem Metall verbunden wird. Dementsprechend sind Ni-Eisen-Nickel-Verbindungen (Fe-Ni) und Eisen-Nickel-Kobalt- Legierungen (Fe-Ni-Co) vorzuziehen. Fe-Ni-Legierungen und Fe-Ni-Co-Legierungen umfassen Legierung 42, Covar, Invar, Superinvar und Incoloy.

Wie in Fig. 6 dargestellt ist, enthält die Zwischenschicht die Schichten L1 bis L5, nachdem sie mit einem gesinterten Si₃N₄-Körper 1 und einer Ni-Platte 3 verbunden worden ist. Die Schichten L1 bis L5 werden entsprechend der Konfiguration, Struktur und Zusammensetzung gebildet, die die Zwischenschicht vor der Verbindung mit dem gesinterten Si₃N₄-Körper 1 und der Ni-Platte 3 aufwies und entsprechend der Konfiguration, Struktur und Zusammensetzung des gesinterten Si₃N₄-Körpers 1 und der Ni-Platte 3. Die Zusammensetzung der Zwischenschicht wird durch Mittelung der Zusammensetzungen der Schichten L1 bis L5 bestimmt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigt

Fig. 1 eine Teil-Schnittdarstellung eines ersten Ausführungs beispiels, die eine Anwendung der vorliegenden Er findung zeigt,

Fig. 2A bis 2F Teil-Schnittdarstellungen, die verschiedene Zwischen schichten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigen,

Fig. 3 eine Darstellung eines Vierpunkt-Biegetests, dem die Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung unterzogen werden,

Fig. 4 eine Teil-Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungs beispiels,

Fig. 5 eine Teil-Schnittdarstellung eines Turboladerrotors mit der Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 eine Querschnittsdarstellung einer Zwischenschicht, die eine Keramik mit einem Metall verbindet,

Fig. 7 ein Sekundärelektronenbild-Foto der metallischen Zusammensetzung der Zwischenschicht,

Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung von Fig. 7,

Fig. 9 bis 13 3 charakteristische Röntgenbild-Fotos, die jeweils die Verteilung von Ag, Ni, Ti, Pd und Cu in der Zwischenschicht zeigen,

Fig. 14 ein Sekundärelektronenbild-Foto der metallischen Zusammensetzung der Zwischenschicht,

Fig. 15 eine vergrößerte Ansicht von Fig. 14,

Fig. 16 bis 20 charakteristische Röntgenbild-Fotos, die jeweils die Verteilung von Ag, Ni, Ti, Pd und Cu in der Zwischenschicht zeigen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE Ausführungsbeispiel 1

Gemäß Fig. 1 werden Zwischenglieder 7 jeweils zwischen einen Si₃N₄-Körper 1 und eine Ni-Platte 3 sowie zwischen die Ni Platte 3 und einen Si₃N₄-Körper 5 eingefügt. Die unter Gasdruck gesinterten Si₃N₄-Körper 1 und 5 (Siliziumnitrid) weisen einen Durchmesser von 8 mm und eine Länge von 20 mm auf. Die Ni-Platte 3 hat einen Durchmesser von 8 mm und eine Dicke von 0,25 mm. Die Zwischenglieder 7, die gesinterten Si₃N₄-Körper 1 und 5 und die Ni-Platte 3 werden zur gegenseitigen Verbindung in einem Vakuum von 0,013-0,0013 Pa erhitzt, entsprechend den in Tabelle 1 angegebenen Verbindungskonditionen.

Die Zwischenglieder 7 weisen die folgenden Arten von Verbindungs strukturen auf:

(1) Gemäß Fig. 2A die Kombination einer Metallfolie 9 und eines Lots 11;
(2) Gemäß Fig. 2B eine durch Schmelzen einer festgelegten Masse bzw. Zusammensetzung hergestellte Legierung 13;
(3) eine festgelegte Substanzen enthaltende Metallschicht 15, die an der Oberfläche des gesinterten Si₃N₄-Körpers 1 oder der Ni-Platte 3 angeformt ist und mit dem Zwischenglied 7 vom Typ (1) oder (2) verbunden wird, insbesondere Anformung der Metallschicht 15 am gesinterten Si₃N₄-Körper 1 und Verwendung von Typ (1) als Zwischenglied 7 gemäß Fig. 2C, Anformung der Metallschicht 15 am gesinterten Si₃N₄-Körper 1 und Verwendung von Typ (2) als Zwischenglied 7 gemäß Fig. 2D, Anformung der Metallschicht 15 an der Ni-Platte 3 und Verwendung von Typ (1) als Zwischenglied 7 gemäß Fig. 2E oder Anformung der Metallschicht 15 an der Ni-Platte 3 und Verwendung von Typ (2) als Zwischenglied 7 gemäß Fig. 2F, und
(4) Anwendung von thermischer Diffusion im Vakuum auf die Zwischenschicht gemäß einer der Verbindungsarten Typ (1) bis (3).

Die Festigkeit der Verbindung des verbundenen Körpers kann gemäß Fig. 3 gemessen werden. Ein 4 mm breites, 3 mm dickes und 40 mm langes Biegeteststück wird aus dem Metall-Keramik- Verbund herausgeschnitten. Der Abstand zwischen oberen Trag elementen beträgt 10 mm und der Abstand zwischen unteren Trag elementen 30 mm, die auf einer verbundenen Zwischenschicht 19 zentriert sind. Ein Vierpunkt-Biegetest wird auf dem Test stück durchgeführt mit der Belastungsgeschwindigkeit von 0,5 mm/ min sowohl bei Raumtemperatur als auch bei 400°C. Die Bruch festigkeit von drei Teststücken wird gemessen und gemäß Tabelle 2 gemittelt.

Um die Beschaffenheit der verbundenen Zwischenschicht zu ermit teln, wird nach Messung der Bruchfestigkeit das Teststück senkrecht zur Verbindungsfläche aufgeschnitten. Fünf Stellen der Zwischenschicht werden beliebig ausgewählt und unter Ver wendung der XMA-Methode analyisiert. Das die Zwischenschicht zusammensetzende Ni enthält eluierte Substanzen aus der Ni- Platte 3. Die Beschaffenheit bzw. Zusammensetzung der Zwischen schicht ist in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 2

Gemäß Tabelle 2 weist die verbundene Metallkeramik gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine ausreichende Bruchfestig keit sowohl bei Raumtemperatur als auch bei hoher Temperatur auf. Die Grenzfläche zwischen der Keramik und der Zwischen schicht ist teilweise bei 400°C gebrochen, jedoch wurden Risse meistens innerhalb der Keramik festgestellt. Die verbunde ne Metallkeramik gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist eine hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit auf. Andererseits weisen verbundene Metallkeramiken gemäß den Ver gleichsdaten eine unzureichende Festigkeit bei hoher Temperatur und Risse an der Grenzfläche zwischen der Keramik und der Zwischenschicht auf. Die verbundene Metallkeramik gemäß den Vergleichsdaten besitzt eine geringere Zuverlässigkeit als die gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.

Wenn der gesinterte Si₃N₄-Körper mit der Ni-Platte 3 über das die Metallfolie 9 und das Lot 11 gemäß Fig. 2A enthaltende Zwischenglied 7 verbunden ist, weist eine Zwischenschicht 2 einen Querschnitt gemäß Fig. 6 auf. Die Zwischenschicht 2 besteht aus einer Ti-reichen Schicht L1, einer Ag-reichen Schicht L2, einer Ni-Ti-reichen Schicht L3, einer Ag-reichen Schicht L4 und einer Ni-reichen Schicht L5. Die Schichten L2 und L4 enthalten Pd, Ni und Ti und hier und da auch Cu. Die Schicht L3 enthält Pd und hier und da Cu. Die Schicht L5 enthält eluiertes Ni.

Ausführungsbeispiel 2

Gemäß Fig. 4 ist ein gesinterter Si₃N₄-Körper 101 über ein Zwischenglied 107 mit einer Ni-Platte 103 in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel verbunden. Gleich zeitig ist die Ni-Platte 103 mit einer W-Legierung 121, einer Ni-Platte 123 und einem Edelstahlelement 125 jeweils in Reihe mit einem Silberlot 111 verbunden. Die W-Legierung 121 enthält einen geringen Anteil an Fe und Ni als Sinterhilfen. Die W- Legierung 121 weist einen Durchmesser von 8 mm und eine Dicke von 2 mm auf, die Ni-Platte 123 einen Durchmesser von 8 mm und eine Dicke von 0,25 mm und das Edelstahlelement 125, das die Spezifikation SUS 403 gemäß dem japanischen Industrie standard (JIS) aufweist, einen Durchmesser von 8 mm und eine Länge von 20 mm. Das im Handel erhältliche Silberlot 111 be sitzt die Spezifikation BAg 8 gemäß JIS und besitzt einen Durchmesser von 8 mm und eine Dicke von 0,03 mm.

Der Festigkeitstest wird beim zweiten Ausführungsbeispiel in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Die Testergebnisse sind in Tabelle 3 wieder gegeben. Die die Vergleichsdaten liefernde Probe Nr. 1 in Tabelle 3 verwendet eine 5 µm dicke Ti-Folie anstelle des Silberlots.

Tabelle 3

Diese Kombination von Metallen hilft der thermischen Belastung in der Keramik ab. Das zweite Ausführungsbeispiel kann auch bei der Verbindung von Keramik und Edelstahl Anwendung finden, der einen von der Keramik unterschiedlichen Wärmeausdehnungs koeffizienten aufweist.

Die Zusammensetzung der Zwischenschicht und die Verteilung von Elementen in der Zwischenschicht werden in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel durch Anwendung des XMA-Verfahrens analysiert. Die Ergebnisse der Analyse der Probe Nr. 8 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in Tabelle 3 sind in Tabelle 4 und den Fig. 7 bis 13 dargestellt. Das Sekundärelektronenbild-Foto gemäß Fig. 7 zeigt die durch das Zwischenglied 107 verbundenen Körper. Tabelle 4 zeigt die Analyseergebnisse an den Positionen 1 bis 5, die durch Rechtecke in Fig. 7 skizziert sind. Fig. 8 zeigt eine vergrößerte Ansicht gemäß Fig. 7, und die Fig. 9 bis 13 zeigen jeweils die Vertei lung von Ag, Ni, Ti, Pd und Cu.

Tabelle 4

Die Tabelle 5 und die Fig. 14 bis 20 zeigen die Analyseergebnisse der Probe Nr. 11 für das in Tabelle 3 aufgeführte zweite Ausführungsbeispiel. Fig. 14 zeigt die Zwischenschicht und Fig. 15 eine vergrößerte Darstellung von Fig. 14. Tabelle 5 zeigt die Zusammensetzung an den Positionen 1 bis 6 gemäß Fig. 15. Da sich Position Nr. 7 in Fig. 15 in der Ni-Platte 103 befindet, ist sie nicht in Tabelle 5 enthalten. Die Fig. 16 bis 20 zeigen jeweils die Verteilung von Ag, Ni, Ti, Pd und Cu.

Tabelle 5

Wie in den Tabellen 4 und 5 gezeigt, weist die Zwischenschicht eine nicht einheitliche Zusammensetzung auf. Gemäß Fig. 15 sollten fünf oder mehr Positionen in der Zwischenschicht analysiert und gemittelt werden, um die Zusammensetzung der Zwischenschicht zu erhalten. Wie in Fig. 7 gezeigt wird, ist es wünschenswert, den Strahl so zu vergrößern, daß er im wesentlichen der Dicke der Zwischenschicht entspricht. In diesem Falle sollten fünf oder mehr parallele Positionen in der Zwischenschicht analysiert und gemittelt werden, um die Zusammensetzung der Zwischenschicht zu erhalten.

Ausführungsbeispiel 3

Um die Widerstandsfähigkeit der Zwischenschicht der verbundenen Metallkeramik gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gegen Oxidation zu testen, werden Biegeteststücke in der gleichen Weise vorbereitet, wie dies beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall war. Nachdem die Teststücke der Atmosphäre bei 500°C für 100 Stunden ausgesetzt waren, wird ein Vierpunkt-Biegetest bei Raumtemperatur durchgeführt. Die Tabelle 6 zeigt die Oxi dationstestergebnisse.

Tabelle 6

Wie in Tabelle 6 dargestellt, zeigen die Proben gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eine große Festigkeit der Ver bindung selbst nach dem Oxidationstest.

Andererseits zeigen die den Vergleichsdaten zugrundeliegenden Proben bemerkenswert verschlechterte Eigenschaften nach dem Oxidationstest. Gebrochene Proben werden senkrecht zu einer Verbindungsstelle geschnitten, und ihre Zusammensetzung wird beobachtet. Im Ergebnis ist Kupfer selektiv oxydiert, was zu der Verschlechterung führt.

Die Proben gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind kaum oxydiert. Da die Probe Nr. 7 10 Gew.-% Cu enthält, ist sie leicht oxydiert, weist jedoch keine Verschlechterung auf.

Da die Vergleichsdaten der Probe Nr. 2, die 12 Gew.-% Cu enthält, schlechtere Eigenschaften zeigt, sollte die Zwischenschicht 10 Gew.-% oder weniger Cu enthalten.

Obwohl spezifisische Ausführungsbeispiele der Erfindung zum Zwecke der Erläuterung beschrieben worden sind, ist die Er findung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Aus führungsbeispiele beschränkt. Die Erfindung umfaßt alle Aus führungen und Modifikationen, die innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegen.

Claims

1. Metall-Keramik-Verbindung mit hoher Festigkeit bei hohen Temperaturen, gekennzeichnet durch ein Metall (3, 103), eine Keramik (1, 101) und eine die Keramik mit dem Metall verbindende Zwischenschicht, wobei die Zwischenschicht nach Verbindung der Keramik (1, 101) mit dem Metall (3, 103) aus 20-70 Gew.-% Silber, 1-20 Gew.-% Palladium, 10-60 Gew.-% Nickel und 1-10 Gew.-% Titan besteht.

2. Metall-Keramik-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zwischenschicht weiterhin 10 Gew.-% oder weniger Kupfer enthält.

3. Metall-Keramik-Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (7) aus einer Ti-Folie (9) und einem Ag-Pd-Lot oder Ag-Pd-Cu-Lot (11) besteht.

4. Verfahren zum Verbinden von Keramik und Metall, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenglied (7, 107) zwischen die Keramik (1, 101) und das Metall (3, 103) eingebracht wird und eine Zwischenschicht aus 20-70 Gew.-% Silber, 1-20 Gew.-% Palladium, 10-60 Gew.-% Nickel und 1-10 Gew.-% Titan zwischen der Keramik (1, 101) und dem Metall (3, 103) durch Erhitzen des Metalls, der Keramik und des Zwischenglieds gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verbinden der Keramik mit dem Metall als Zwischenglied (7, 107) eine Metallfolie (9) und ein Lot (11) verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verbinden der Keramik mit dem Metall als Zwischenglied (7, 107) eine Legierung (13) verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verbinden an einer Stirnfläche der Keramik (1, 101) eine Metallschicht (15) angeformt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verbinden an einer Stirnfläche des Metalls (3, 103) eine Metallschicht (15) angeformt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht nach dem Verbinden einer thermischen Diffusionsbehandlung unterzogen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall (3) mit zwei Keramiken (1, 5) über zwei Zwischenschichten (7) verbunden wird.

11. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall mit wenigstens einem weiteren Metall verbunden wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall Edelstahl verwendet wird.

13. Verwendung der Metall-Keramik-Verbindung nach Anspruch 1, für ein Ventil.

14. Verwendung der Metall-Keramik-Verbindung nach Anspruch 1, für einen Kolben.

15. Verwendung der Metall-Keramik-Verbindung nach Anspruch 1, für einen Turbolader-Rotor.

16. Verwendung der Metall-Keramik-Verbindung nach Anspruch 1, für eine Turbine.

17. Verwendung der Metall-Keramik-Verbindung nach Anspruch 16, für einen Verbindungsbereich zwischen einem Keramik-Turbinenrad und einem metallischen Glied eines keramischen Turbinenrotors.