DE4116865C2 - Process for the production of composite bodies coated with silicon carbide and solder material - Google Patents
Process for the production of composite bodies coated with silicon carbide and solder materialInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von mit Siliziumkarbid beschichteten Verbundkörpern, dessen Grundkörper (Einzelteile) vorzugsweise aus mit Siliziumkarbid beschichteten graphitischen oder keramischen Trägermaterialien bestehen, wobei die Grundkörper unter Verwendung von Silizium verbunden werden.The invention relates to a method for producing silicon carbide coated composite body, the base body (individual parts) preferably made of Silicon carbide coated graphite or ceramic carrier materials exist, wherein the base bodies are connected using silicon.
Mit reinen Siliziumkarbid (SiC)-Schichten beschichtete Träger- oder Grundmateralien aus Graphit oder mit SiC-Schichten beschichtetes sintertechnisch hergestelltes Silizium karbid oder mit SiC-Schichten beschichtete Dispersionswerkstoffe aus Silizium-Silizium karbid (Si-SiC) gewinnen steigende Bedeutung hinsichtlich ihrer technisch-industriellen Anwendung. Der Vorteil der Oberflächenbeschichtung mit einer SiC-Schicht liegt darin, daß diese Schicht eine einheitliche Struktur besitzt, gasdicht ist und neben guten mecha nischen und thermischen Eigenschaften eine hohe Resistenz gegen korrodierende Medien einschließlich Sauerstoff aufweist. Carrier or base materials coated with pure silicon carbide (SiC) layers silicon made from graphite or coated with SiC layers carbide or silicon-silicon dispersion materials coated with SiC layers Carbide (Si-SiC) are becoming increasingly important with regard to their technical-industrial Application. The advantage of surface coating with an SiC layer is that that this layer has a uniform structure, is gas-tight and in addition to good mecha nical and thermal properties a high resistance to corrosive media including oxygen.
Breite Anwendung haben mit SiC beschichtete Graphitformkörper mit relativ einfacher Geometrie z. B. als Suszeptoren bei der Dotierung von Siliziumwafern in der Halbleiter industrie gefunden.Widely used have SiC-coated graphite moldings with relatively simple Geometry z. B. as susceptors in the doping of silicon wafers in the semiconductor industry found.
Heute stehen mit SiC-Schichten beschichtete Verbundkörper mit sehr komplizierter Geometrie und innenliegenden Hohlräumen, z. B. Kühlkanäle zur Herstellung von Laserspiegeln, Spiegel für Röntgenstrahlen ebenso auch thermisch hochbelastbare kompakte Wärmetauscher, im Vordergrund. Insbesondere werden an Laserspiegel und Spiegel für Röntgenstrahlen extrem hohe Anforderungen hinsichtlich ihrer Maßhaltigkeit bzw. mechanischer und geometrischer Stabilität gestellt.Today, composite bodies coated with SiC layers are very complicated Geometry and internal cavities, e.g. B. cooling channels for the production of Laser mirrors, mirrors for X-rays as well as high thermal loads compact heat exchanger, in the foreground. In particular, laser mirrors and X-ray mirrors have extremely high dimensional accuracy requirements or mechanical and geometric stability.
Solche Spiegel erfordern für die spiegelnde Oberfläche hinsichtlich Rauhigkeit, Plan parallelität oder gewünschten Krümmungsradien Genauigkeiten, die im Nanometerbe reich oder noch darunter liegen. Zugleich müssen solche Spiegel als filigrane Wärmetau scher mit geringstmöglichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet werden, damit während des Betriebs keine Verzerrungen in der spiegelnden Fläche und im ganzen System aufgrund von Temperaturinhomogenitäten auftreten.Such mirrors require plan for the reflective surface in terms of roughness parallelism or desired radii of curvature accuracies in the nanometer range rich or below. At the same time, such mirrors have to be filigree warmth shear with the lowest possible coefficient of thermal expansion, so that no distortions in the reflecting surface and in the whole system occur due to temperature inhomogeneities.
Selbst die innenliegenden Hohlräume bzw. Kühlkanäle oder Kühlkavernen müssen mit einer dichten SiC-Schicht beschichtet sein, damit keine Kühlflüssigkeit oder Dämpfe bzw. Gase in das Trägermaterial eindringen kann bzw. können, was zu einem uner wünschten Druckaufbau und damit zu Verzerrungen im Spiegel führen würde.Even the internal cavities or cooling channels or cooling caverns must be included a thick SiC layer so that no cooling liquid or vapors or gases can penetrate into the carrier material, which leads to an un would build up pressure and thus lead to distortions in the mirror.
Es ist leicht zu erkennen, daß derartige Anforderungen mit metallischen Werkstoffen aufgrund deren mechanisch-physikalischen Eigenschaften nicht mehr erfüllt werden können.It is easy to see that such requirements with metallic materials due to their mechanical-physical properties are no longer met can.
Die Schwierigkeit, derartige Verbundkörper herzustellen, besteht darin, daß sie nicht aus einem Block bzw. einem kompakten Stück durch mechanische Bearbeitung hergestellt werden können und andererseits eine SiC-Beschichtung von Hohlräumen bzw. Kühlka nälen bzw. gekrümmten Kühlkanälen mit einer zusammenhängenden Länge von mehre ren Metern und einem Querschnitt von einem bis wenigen Quadratmillimetern nicht mehr möglich ist.The difficulty in producing such composite bodies is that they are not made of a block or a compact piece made by mechanical processing can be and on the other hand a SiC coating of cavities or Kühlka channels or curved cooling channels with a continuous length of several meters and a cross-section of one to a few square millimeters is more possible.
Aus diesem Grunde müssen derartige Körper aus Einzelteilen (Grundkörpern) mittels einer Verbundtechnik hergestellt werden.For this reason, such bodies must be made from individual parts (basic bodies) a composite technology.
Bei dem der DE-AS 17 96 276 zu entnehmenden und gattungsbildenden Verfahren werden Grundkörper aus graphitischem Material, die zuvor mit einem Gemisch über zogen worden sind, das aus einem organischen Polymerisat als Bindemittel, feinver teiltem freien Kohlenstoff und feinverteiltem Siliziumkarbid besteht, mit anderen Grundkörpern aus Kohlenstoff verbunden, indem die Grundkörper in Gegenwart eines - bezogen auf die in dem Gemisch enthaltende Kohlenstoffmenge - Überschusses an ge schmolzenem Silizium während einer Zeitdauer von 30 bis 60 Sekunden auf eine Temperatur von 1.649°C bis 2.204,4°C erhitzt werden. Dabei ist der Überschuß an Silizium vorher in den Ofen eingebracht worden. Wegen des Überschusses von Silizium entsteht ein Silizium-Siliziumkarbid-Gefüge. Somit entsteht eine Verbindung zwischen den Grundkörpern, die vollständig aus Silizium-Siliziumkarbid besteht.In the DE-AS 17 96 276 to be removed and generic method are basic bodies made of graphitic material, which were previously covered with a mixture have been drawn from an organic polymer as a binder, fine ver shared free carbon and finely divided silicon carbide, with others Basic bodies made of carbon connected by the basic bodies in the presence of a - based on the amount of carbon in the mixture - excess of ge molten silicon for a period of 30 to 60 seconds to one Temperature from 1,649 ° C to 2,204.4 ° C can be heated. The excess is on Silicon was previously placed in the furnace. Because of the excess of silicon a silicon-silicon carbide structure is created. This creates a connection between the basic bodies, which consist entirely of silicon-silicon carbide.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist u. a., daß einerseits eine sehr hohe Temperatur erforderlich ist und andererseits offensichtlich ein Silizium-Schmelzbad im Ofen zur Verfügung stehen muß, um die Grundkörper zu verbinden.A disadvantage of this method is u. a. that on the one hand a very high temperature is required and on the other hand obviously a silicon melt pool in the furnace Must be available to connect the base body.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, aus graphitischen und keramischen Grund körpern temperaturbeständige Verbundkörper maßhaltig bei möglichst geringen Tempe raturen herzustellen.The invention is based on the problem, for graphite and ceramic reasons form temperature-resistant composites true to size at the lowest possible temperature to manufacture fittings.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Grundkörper zumindestens in ihren zu ver bindenden Bereichen gasdicht mit einer Siliziumkarbid-(SiC)-Schicht beschichtet sind und daß die Grundkörper durch Verwendung von festem elementarem Silizium oder von freiem Silizium enthaltendem festem Silizium-Siliziumkarbid-(Si-SiC)-Dispersions material als Lotmaterial verlötet werden.This object is achieved in that the basic bodies at least in their ver bonding areas are coated gas-tight with a silicon carbide (SiC) layer and that the base body by using solid elemental silicon or free silicon-containing solid silicon-silicon carbide (Si-SiC) dispersion material to be soldered as solder material.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß elementares Silizium unter bestimmten Bedingungen überaus geeignet ist, eine Lötverbindung zwischen mehreren mit einer Siliziumkarbid (SiC)-Schicht beschichteten Grundkörpern, also Einzelteilen herzustellen. Dabei darf das als Lotmaterial eingesetzte Silizium nur einen geringen Gehalt an Sauerstoff bzw. Siliziumoxid haben, damit die zu verbindenden mit SiC beschichteten Teilstücke gut benetzbar sind, um also eine sichere Lötverbindung herzustellen. Beim höheren Sauerstoffgehalt im Silizium könnte dagegen der Lötvorgang behindert und die Festigkeit der Lötverbindung herabgesetzt werden.Surprisingly, it has been shown that elemental silicon has certain Conditions is extremely suitable, a solder joint between several with one Silicon carbide (SiC) layer coated base bodies, i.e. to produce individual parts. The silicon used as solder material may only have a low content Have oxygen or silicon oxide so that those to be connected are coated with SiC Parts are well wettable, so to make a secure solder connection. At the However, a higher oxygen content in the silicon could hinder the soldering process and the Strength of the solder joint can be reduced.
Aber nicht nur elementares reines Silizium, sondern auch freies Silizium enthaltendes Silizium-Siliziumkarbid Dispersionsmaterial ist geeignet, um mit Siliziumkarbid beschich teten Grundköpern durch Löten miteinander zu verbinden.But not only elementary pure silicon, but also free silicon containing Silicon-silicon carbide dispersion material is suitable for coating with silicon carbide to connect basic bodies by soldering.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Temperatur beim Lötvorgang geringfügig oberhalb des Schmelzpunktes des Siliziums zu liegen hat, wobei als Obergrenze allerdings eine Temperatur von 1698 K anzugeben ist. Durch diese Nebenbedingungen ist sichergestellt, daß sich in den Grenzschichten zwischen den verlöteten Teilen eine einheitliche Diffusionszone mit einheitlicher Struktur ausbildet.In a further embodiment of the invention it is provided that the temperature at Soldering process has to be slightly above the melting point of the silicon, whereby however, a temperature of 1698 K must be specified as the upper limit. Through this Supplementary conditions ensure that the boundary layers between the soldered parts forms a uniform diffusion zone with a uniform structure.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, daß das Aufbringen des Lotmaterials auf einem Grundkörper des späteren Verbundkörpers oder einem Teil von einem Grundkörper durch flächenhaftes Aufschmelzen von Lotmaterial-Platten oder -Folien und/oder durch punkt- bzw. linienförmiges Aufschmelzen von Lotmaterial- Platten oder -Folien vorzugsweise mittels Lasertechnik erfolgt. Verfahrensmäßig werden dabei die aufgebrachten Platten bzw. Plättchen vor dem eigentlichen Lötvorgang zunächst plangeschliffen, wobei vorzugsweise ein planes Abschleifen bis zu einer Dicke von 120 µm erfolgt.According to a further proposal of the invention it is provided that the application of the Solder material on a base body of the later composite body or a part of a base body by the extensive melting of solder material plates or Foils and / or by spot or line melting of solder material Plates or foils are preferably made using laser technology. Procedural are the applied plates or platelets before the actual soldering process initially ground flat, preferably a flat grinding down to a thickness of 120 µm.
Nach einem weiteren, ein besonders einfaches Verlöten der Grundkörper ermöglichen den Vorschlag ist vorgesehen, daß zwischen die zu verbindenden mit Siliziumkarbid beschichteten Grundkörper dünne Scheiben oder dünne Folien des Lotmaterials gelegt werden, um sodann das Löten bei den erforderlichen Temperaturen allein dadurch zu unterstützen, daß während des Lötvorgangs auf die zu verbindenden Berei che der Grundkörper eine Kraft einwirkt, die durch die Schwerkraft des oberen Grund körpers hervorgerufen wird. Gegebenenfalls kann jedoch eine zusätzliche mechanische Kraft eingeleitet werden, die jedoch nicht zu einer mechanischen Verformung der zu verbindenden Grundkörper führen darf.After another, allow a particularly simple soldering of the base body the proposal provides that between those to be connected with silicon carbide coated base body thin disks or thin foils of the solder material be placed, then soldering at the required temperatures alone to support that during the soldering process on the areas to be connected che the base body acts on a force caused by the gravity of the upper base body is caused. If necessary, however, an additional mechanical Force are introduced, but do not lead to mechanical deformation of the connecting basic body may lead.
Nach einem weiteren, besonders eleganten Verfahren kann die Si-Lotschicht noch durch Abscheidung aus der Gasphase, z. B. mit Hilfe eines CVD-Verfahrens oder durch Aufdampfen von elementarem Silizium aufgebracht werden. According to a further, particularly elegant process, the Si solder layer can still pass through Deposition from the gas phase, e.g. B. with the help of a CVD process or by Evaporation of elemental silicon can be applied.
Als Grundkörper sind solche geeignet, deren Materialen aus Graphit, Siliziumkarbid oder aus solchen keramischen Stoffen bestehen, die weder mit der aufgebrachten Siliziumkarbidschicht reagieren noch während des Lötens eine Phasenumwandlung mit einhergehender Volumenänderung durchlaufen.Suitable materials are those whose materials are made of graphite or silicon carbide or consist of such ceramic materials that neither with the applied Silicon carbide layer also react with a phase change during soldering go through accompanying volume change.
Ein Lotmaterial zur Herstellung von aus Grundkörpern bestehenden Verbundkörpern zeichnet sich dadurch aus, daß bei mit Siliziumkarbid beschichteten Verbundkörpern das Lotmaterial elementares Silizium oder freies Silizium enthaltendes Silizium-Siliziumkar bid Dispersionsmaterial ist. Dabei wird das Lotmaterial vorzugsweise in Form von Platten oder Folien ausgebildet.A solder material for the production of composite bodies consisting of basic bodies is characterized in that in the case of composite bodies coated with silicon carbide Elemental silicon solder material or silicon silicon card containing free silicon bid is dispersion material. The solder material is preferably in the form of plates or foils formed.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen den in diesem zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei spielen.Further details, advantages and features of the invention do not only result from the claims the features to be found in this - for themselves and / or in Combination, but also from the following description of execution play.
In einem ersten Beispiel wurde ein Graphitgrundkörper von 18 cm Länge, 5 cm Breite und 2 cm Dicke mit 13 der Längskante parallel verlaufenden Nuten versehen. Die Nutbreite betrug 2 mm, die Nuttiefe ebenfalls 2 mm und die Stegbreite zwischen den Nuten 1,5 mm. Dieser Grundkörper wurde allseitig - d. h. auch die Nuten und Stege - mit einer 150 µm dicken SiC-Schicht nach dem CVD-Verfahren (chemical vapor desposition) beschichtet. Dieser Körper wird im folgenden als Teilstück A1 bezeichnet.In a first example, a graphite base body 18 cm long, 5 cm wide and 2 cm thick was provided with 13 grooves running parallel to the longitudinal edge. The groove width was 2 mm, the groove depth was also 2 mm and the web width between the grooves was 1.5 mm. This base body was coated on all sides - ie also the grooves and webs - with a 150 µm thick SiC layer using the CVD (chemical vapor deposition) process. This body is referred to below as section A 1 .
Parallel dazu wurde eine Graphitplatte von 18 cm Länge, 5 cm Breite, aber nur 2,5 mm Dicke allseitig mit einer 150 µm dicken SiC-Schicht beschichtet. Diese beschichtete Platte wird als Teilstück B bezeichnet. Zur Vorbereitung des Lötvorganges wurden zunächst auf einer Seite des Teilstücks B Siliziumscheiben von 0,4 mm Dicke aufgelegt und diese kurz aufgeschmolzen, so daß das Silizium die Fläche des Teilstückes B vollständig benetzte. Das so aufgebrachte als Lot wirkende Silizium wurde danach auf eine Schichtdicke von 120 µm plan abgeschliffen.In parallel, a graphite plate 18 cm long, 5 cm wide, but only 2.5 mm Coated on all sides with a 150 µm thick SiC layer. This coated Plate is referred to as section B. In preparation for the soldering process First, silicon wafers with a thickness of 0.4 mm were placed on one side of section B. and melted them briefly so that the silicon covered the surface of the section B completely wetted. The silicon that acts as a solder was then applied a layer thickness of 120 µm is ground flat.
Auf dieses so vorbehandelte Teilstück B wurde das Teilstück A1 so aufgelegt, daß seine Stege mit der Siliziumschicht des Teiles B in Berührung standen.On this so pretreated section B, section A 1 was placed so that its webs were in contact with the silicon layer of part B.
Diese Anordnung wurde in einem Ofen in einer Haltevorrichtung aus Graphit bei einem Argondruck von 10 mbar auf eine Temperatur von 1692 K gebracht und 5 Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten. Danach wurde der Ofen bei gleichem Argondruck abgekühlt.This arrangement was carried out in a furnace in a graphite holding device at a Argon pressure of 10 mbar brought to a temperature of 1692 K and for 5 minutes kept at this temperature. Then the furnace was under the same argon pressure cooled down.
Als Ergebnis könnte folgendes festgestellt werden:As a result, the following could be stated:
Makroskopisch wurde ein festverbundener Verbundkörper erhalten, der keine Ver werfungen zeigte. Die Planparallelität der Deckplatte blieb erhalten.A firmly bonded composite body was obtained macroscopically, which had no ver throwing showed. The plane parallelism of the cover plate was preserved.
Nach dem Zerschneiden des Körpers und mikroskopischer Untersuchung der Grenz schichten wurde festgestellt, daß an allen untersuchten Stellen eine saubere Lötver bindung bestand. Die Dicke der Grenzschicht zwischen der Si-Lotschicht und den beiden SiC-Sichten der Teilstücke A1 und B betrug etwa 1 µm. Diese Grenzschicht zeigte ein einheitliches Aussehen, wobei Si und SiC nebeneinander vorlagen.After cutting the body and microscopic examination of the boundary layers, it was found that there was a clean solder joint at all examined points. The thickness of the boundary layer between the Si solder layer and the two SiC views of the sections A 1 and B was approximately 1 μm. This boundary layer showed a uniform appearance, with Si and SiC coexisting.
Ein graphitischer Grundkörper entsprechendes Beispiel 1 wurde mit Nuten versehen und allseitig mit einer SiC-Schicht von 150 µm Dicke beschichtet (Teilstück A2). Parallel dazu wurde eine Platte aus gesintertem Siliziumkarbid von 18 cm Länge, 5 cm Breite und 3 mm Dicke mit einer 150 µm dicken SiC-Schicht beschichtet (Teilstück C). Auf dieses Teilstück C wurden analog zum Beispiel 1 Si-Platten von 0,4 mm Dicke aufgelegt und aufgeschmolzen. Danach wurde die so aufgeschmolzene Si-Lotschicht auf eine Dicke von 120 µm planparallel abgeschliffen. A graphitic base body corresponding to Example 1 was provided with grooves and coated on all sides with an SiC layer 150 μm thick (section A 2 ). In parallel, a plate made of sintered silicon carbide 18 cm long, 5 cm wide and 3 mm thick was coated with a 150 µm thick SiC layer (section C). Analogously to example 1 Si plates of 0.4 mm thickness were placed on this section C and melted. Thereafter, the Si solder layer melted in this way was ground plane-parallel to a thickness of 120 μm.
Teilstück A2 und C wurden entsprechend Beispiel 1 aufeinandergelegt und gemäß Beispiel 1 verlötet.Section A 2 and C were placed one on top of the other in accordance with Example 1 and soldered in accordance with Example 1.
Als Ergebnis wurde ein Verbundkörper aus einer mit SiC beschichteten Siliziumkar bidplatte und einem mit SiC beschichteten Graphitkörper erhalten.As a result, a composite body made of a SiC coated silicon car bidplatte and a SiC coated graphite body obtained.
Auch in diesem Fall zeigten die mikroskopischen Untersuchungen eine einwandfreie Verbindung der Teilstücke A2 und C.In this case too, the microscopic examinations showed a perfect connection of the sections A 2 and C.
2 planparallel geschliffene Graphitplatten von 10 cm Länge, 5 cm Breite und 0,5 cm Dicke wurden getrennt allseitig mit einer 150 µm dicken SiC-Schicht beschichtet. Zwischen diesen Platten wurde eine planparallele Platte aus Si-SiC Dispersionsmaterial mit einem freien Si-Gehalt von 10% von 10 cm Länge, 5 cm Breite und 0,3 mm Dicke gelegt.2 plane-parallel ground graphite plates 10 cm long, 5 cm wide and 0.5 cm Thicknesses were separately coated on all sides with a 150 µm thick SiC layer. Between these plates was a plane-parallel plate made of Si-SiC dispersion material with a free Si content of 10% of 10 cm in length, 5 cm in width and 0.3 mm in thickness placed.
Diese Anordnung wurde gemäß der Beispiele 1 und 2 in einer Halte- bzw. Spannvor richtung aus Graphit bei einem Argondruck von 10 mbar fünf Minuten lang auf einer Temperatur von 1692 K gehalten.This arrangement was according to Examples 1 and 2 in a holding or Spannvor direction of graphite at an argon pressure of 10 mbar for five minutes on one Temperature held at 1692 K.
Nach dem Abkühlen wurde ein fester Sandwich-Verbundkörper bestehend aus den
Lagen:
mit SiC-beschichteter Graphit "Si-SiC" mit SiC beschichteter Graphit
erhalten.After cooling, a solid sandwich composite consisting of the layers:
with SiC-coated graphite "Si-SiC" with SiC-coated graphite
receive.
Die mikroskopische Untersuchung zeigt, daß der Lötvorgang jeweils von dem freien Si des Dispersionswerkstoffes ausgegangen war. The microscopic examination shows that the soldering process in each case from the free Si of the dispersion material had run out.
Zwei hexagonale planparallel geschliffene Graphitplatten mit einer Schlüsselweite von 240 mm und einer Dicke von 4 mm wurden getrennt allseitig mit einer 150 µm dicken SiC-Schicht beschichtet. Danach wurde auf einer Platte einseitig das Si-Lot durch Abscheiden desselben aus der Gasphase durch Zersetzen von Dichlorsilan aufgebracht.Two hexagonal plane parallel ground graphite plates with a width across flats of 240 mm and a thickness of 4 mm were separated on all sides with a thickness of 150 µm SiC layer coated. The Si solder was then passed through on one side of the plate Deposition of the same from the gas phase by decomposing dichlorosilane applied.
Die Platten wurden so aufeinandergelegt, daß die Si-Lotschicht der einen Platte mit der SiC-Schicht der zweiten Platte in Kontakt stand.The plates were placed on top of one another in such a way that the Si solder layer of one plate and SiC layer of the second plate was in contact.
Der Lötvorgang wurde analog Beispiel 1 durchgeführt.The soldering process was carried out analogously to Example 1.
Auch bei diesem Beispiel wurde eine einwandfreie Bindung der beiden Platten erzielt.In this example, too, the two plates were bonded perfectly.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19540900B4 (en) * | 1995-11-02 | 2006-05-11 | Sicrystal Ag | A method of manufacturing a reaction chamber by bonding bodies of silicon carbide or graphite |
DE10327708B4 (en) * | 2002-06-14 | 2005-03-31 | Technische Universität Dresden | Process for the production of gas-tight and high-temperature-resistant compounds of non-oxide ceramic moldings by means of a laser |
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