-
Verfahren zur Herstellung lötfähiger Metallüberzüge auf keramischen
Körpern In der Elektrotechnik werden keramische Stoffe - wegen_ ihxer günstigen
elektrischen Eigenschaften, _ weglerr --ihrer Maßhaltigkeit und auch wegen ihrer
gr'ö'ßeren --merhanischen Festigkeit gegenüber Glas in größ@rri Umfang verwendet.
Häufig tritt ' dabei die Notwendigkeit auf, keramische Teile untereinander durch
Löten zu verbinden. Beispielsweise in der Entladungsröhrentechnik müssen sich derartige
Lötverbindungen noch als vakuumdicht erweisen. Es ist bereits bekannt, die keramischen
Teile voir der Lötverbindung mit Metallüberzügen zu versehen, und zwar wird auf
die keramischen Verbindungsstellen nach bekannten Verfahren entweder unmittelbar
das Metall .durch Aufsinteim. oder Aufspritzen aufgebracht, oder aber die keramischen
Teile werden zunächst mit einem Glasfluß überzogen, auf dem dann die Metallschicht
eingebrannt wird. Die bekannten. Verfahren zeigen eine Reihe von Nachteilen, insbesondere
dann, wenn an die Lötverbindungen hohe mechanische und thermische Ansprüche gestellt
werden oder wenn Ho;chväktittrndichtigkeit der Verbindungsstellen verlangt wird.
-Beim Aufsintern von Metallschichten auf keramische Körper ist beispielsweise die
Anwendung hoher Temperaturen unerläßlich, weil sonst das Haften der Metallschicht
in Frage gestellt ist. Man ist daher bei diesem Verfahren bestrebt, mit der Einbrenntemperatur
des Metalls, möglichst nahe an die Erweichungstemperatux der keramischen; Stoffe
heranzugehen. Es ist beispielsweise auch unzweckmäßig, wenn der Schmelzpunkt des
Metalls, das auf die keramischen Körper aufgebracht werden. soll, beachtlich unterhalb
der
Erweichungstemperatur der Keramik liegt, da dann infolge der unterschiedlichen Oberflächenspannungen
eine Koagulation des Metalls (Kügelchenbildung) auftritt. Dadurch aber wird die
Bildung einer homogenen Metalloberfläclieunmöglich gemacht, so daß sich derartige
Überzüge weder als lötfähig noch als vakuumdicht erweisen. Da. für dünne Schichten
eine Schm.elzpunkteiniiedrigung auftritt, muß sogar der Schmelzpunkt des Metalls
- je nach der Schichtdicke höher liegen als der des zti metallisierenden keramischen
Körpers.
-
Bei .oiner Reihe häufig verwendeter Keramiksorten, wie beispielsweise
Calit, Calan, PythagOras u,sw. ist eine Erweichung lediglich. in einem verhältnismäßig
schmalen Temperaturbereich. vorhanden, und da, selbst innerhalb einer Sorte, andererseits
häufig unterschiedliche Erweichungstemperaturen auftreten, weil die Rohstoffe nicht
immer völlig gleichai.-tig sind und auch bei der Herstellung auftreten können, darf
man nicht zu nahe an die durchschnittliche Erweichungstemperatur herangehen, denn
sonst würde die Maßhaltigkeit des keramischen Körpers in vielen Fällen verlorengehen.
-
Die erwähnten hochschmelzenden Keramiksorten verändern in der Nähe
des Enveichungs- bzw. Schmelzpunktes einige ihrer chemischen oder physikalischen
Eigenschaften, insbesondere dann, wenn zur Vermeidung von Oxydationen beim Aufsintern
von unedlen Metallen im Vakuum oder in ciner Schutzgasatmosphäre gearbeitet wird.
Auch aus diesem Grunde ist es notwendig, wesentlich unterhalb der Eriveichungstemperatur
d&r keramischen Stoffe ihre Metallisierung vorzunehmen.
-
Nacht einem weiteren bekannten Verfahren wird die Metallschicht, die
beispielsweise durch Aufbringen und Erhitzen von Chlorplatinsäure hergestellt werden-
kann, auf die keramischen Körper nicht direkt, sondern über eine Zwischenschicht
aufgebracht, die aus Glasuren mit Erweichungsternperaturetvon etwa 5oo bis _6Wenn
die _3rTemU5c.@icht:en auf keramische Körper unter Verwendung einer solchen Zwischenschicht
aufgebracht werden, eignen sie sich jedoch nicht für die insbesondere in der Entladungs.röhrentechnik
notwendige Hartlötung, da hierfür Temperaturen erforderlich sind, die 0o- C zum
Teil wesentlich übersteigen. Die für die Zwischenschicht verwendeten Glasuren werden
bei den hohen Löttemperaturen bereits flüssig und machen deshalb eine mechanisch
feste oder gar hochvakuumdichte Lötverbindung unmöglich.
-
Die vorliegende Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile. Es
gelingt mit ihr, keramische Körper mit Metallüberzügen zu versehen, die eine Hartlötung
vertragen, ohne daß während der Metallisierung die Maßhaltigkeit der keramischen
Körper beeinträchti - t wird.
-
Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Verfahren zur Herstellung
lötfähiger -Metalltiberzüge auf keramischen Körpern unter Verwendung einer Zwischenschicht
als Zwischenschickt Segerkegelmassen verwendet werden, deren Erweichungspunkt in
der Nähe des. Schmelzpunktes des aufzubringenden Metalls liegt. Segerkegelmassen
bestehen ausKaoliii und Tonerde bzw. deren Gemenge oder aber aus Tonerde-Kieselsäure-Gemischen,
die gegebenenfalls Feldspat- und Marmorzusätze erhalten können. Die Verwendung von
Segerkegelmassen beim erfindungsgemäßen Verfahren ist deshalb von Vorteil, weil
die Segerke:gelmass,en hinsichtlich ihrer Wärmeausdehnung, ihres Erweichungspunktes
und ihrer chemischen Eigenschaften sowohl den keramischen Körpern als. auch weitgehend
den Metallschichten angepaßt werden können. Die aus. Segerkegelmassen bestehende
Zwischenischicht kann man beim erfindu-ngsgemäßen Verfahren in fein verteilter Form
unter Verwendung beispielsweise einer Lacklösung auf die zu metallisierenden Stellen
der keramischen Körper auftragen und in einem nachfolgenden Erhitzungsprozeß festlegen.
Als Lösung eignet sich beispielsweise Alkohol mit geringem Schellackzusatz. Wenn
man die in der erwähnten Weise aufgebrachte Zwischenschicht .glasig aufgebrannt
hat, läßt sich in einem weiteren Erhitzungsprozeß nach einem der bekannten Verfahren
eine Metallschicht aufsintern oder aufbrennen.
-
Man kann aber auch die Zwischenschicht nach dem Verfahren der Erfindung
zunächst bei niedrigeren Temperaturen raubi aufsintern und danach die Metallschicht
bei höherer Temperatur aufbrennen. Es muß hierbei
naturgemäß darauf geachte@,verden:-
daß die höhere Einbreiinternple#rätur der :Metallschicht _HöICII-genügend weit unterhalb
der Erweichungstemperatur des zu m@etallisferenden keramischen Körpers liegt.
-
Es hat sich gezeigt, daß sich Metallüber- i züge von der gewünschten
Beschaffenheit auch dann herstellen lassen, wenn man die Zwischenschicht und die
Metallschicht nacheinander auf die keramischen Körper aufbringt und alsdann in einem
Erhitzungsvor- ii gang gleichzeitig beide Schichten festbrennt.