DE975878C - Verfahren zur Verloetung duenner Edelmetallschichten mit anderen Metallteilen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verlötung dünner Edelmetallschichten mit anderen Metallteilen Bei der Verlötung dünner Metallschichten, sei es, daß diese als selbsttragende Folien oder als Niederschlag auf einem Trägermaterial angebracht sind, ergeben sich bekanntlich immer Schwierigkeiten, weil, wie man mit gewissem Recht annimmt, diese dünnen Schichten sehr temperaturempfindlich sind. Man benutzt daher zur Verlötung Lote, die einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt besitzen, und wählt ganz bestimmte Löttemperaturen, auf die die benötigten Lötwerkzeuge, sei es Lötkolben, Schmelztiegel u. dgl., gestellt werden müssen. Trotzdem zeigt es sich, daß bei aller Sorgfalt ein Ausschuß nicht zu vermeiden ist, mindestens aber ergeben sich bei der Anwendung der bekannten Verfahren sehr große Schwierigkeiten, auch in bezug auf die Notwendigkeit geschulter Kräfte u. dgl., um brauchbare Ergebnisse zu zeitigen.
• Die Schwierigkeiten wurden besonders an auf lsolierstoffträgern niedergeschlagenen dünnen Metallschichten, vor allem an auf Keramik angebrachten Metallschichten beobachtet. Metallisierte Keramik wird nämlich in der Elektroindustrie vielfach zur Herstellung dichter und gleichzeitig isolierender mechanischer Verbindungen gewählt, z. B. zum AbschluB von Behältern, in welchen elektrische Geräte untergebracht sind und durch deren Wandung stromführende Leiter geführt werden müssen, oder als elektrisch wirksame Belegung auf isolierendem Träger verwendet, die mit irgendwelchen Stromzuführungen verlötet wird. Bekannt ist bei diesen Ausführungen der Niederschlag der Metallschicht auf der Keramik durch Einbrennen von Suspensionen von Metallverbindungen oder Metallen. Die eingebrannten Metallschichten werden normalerweise durch eine Tauchverzinnung od. dgl. gegebenenfalls unter vorhergehender Verstärkung durch andere Metalle, z. B. Kupfer, mit Lot überzogen und dann an- -andere Metallteile u. dgl. angelötet.
• Es ergab sich nun, daß die Lötverbindungen häufig nicht vakuumdicht waren, oder aber es zeigte sich, daß sich die eingebrannten Schichten nach dem Überziehen mit Lot bzw. nach der Verlötung von der Unterlage abhoben und keinen Zusammenhalt mit der Keramik besaßen, selbst wenn sie vorher eine in jeder Weise ausreichende Haftfestigkeit besaßen. Alle diese Beobachtungen stützten die Ansicht, daß die dünnen Schichten infolge der Temperatureinwirkung in irgendeiner Weise beschädigt worden waren, insbesondere, da es unmöglich ist, eine einmal gelötete Schicht auszulöten und nochmals zu verlöten.
• Eingehende Untersuchungen haben nun gezeigt, daß die bisherige Auffassung bezüglich der Behandlung solcher dünnen Schichten bei einer Verlötung unrichtig ist. Die Temperaturhöhe beim Lötvorgang und deren zeitliche Einwirkung üben nämlich keinen wesentlichen Einfluß auf die Qualität der Lötstelle aus, vielmehr muß dagegen das Lot als solches in ganz bestimmter Weise auf die zu verlötende Schicht abgestimmt sein. Wendet man die durch diese Untersuchungen gewonnene Erkenntnis bei den Lötungen an, so zeigt sich, daß bei wesentlich höheren Temperaturen sogar jede beliebig lange praktisch vorkommende Zeit gelötet werden ann, ohne daß die geringste Beeinträchtigung der Haftfestigkeit der dünnen Metallschicht auf der Unterlage eintritt. Die Haftfestigkeit des Metalliederschlages bleibt auch nach dem Lötvorgang iie gleiche wie vor der Lötung und hängt aus-;chließlich von der Art des Metallniederschlages tuf der Unterlage ab.
• Um nun gemäß der Erfindung einwandfreie Jötungen an dünnen Edelmetallschichten, die im vesentlichen interessieren, und zwar vorzugsweise Ln eingebrannten Edelmetallschichten vornehmen :u können, muß man ein derartig zusammen-;esetztes Lot verwenden, dessen Lösungsvermögen ür die zu verlötende Edelmetallschicht mindestens @o groß ist, daß es von dieser noch angenommen vird, dessen Lösungsvermögen doch nicht so groß st, daß es die zu verlötenden Oberflächen in einer [er Lötung angemessenen Zeit auflöst.
• Nach der Erfindung ist daher das Lot zum Ver-5ten dünner, auf Isolierstoffträgern, vorzugsweise ' auf glasierter oder unglasierter Keramik, angebrachter Edelmetallschichten, insbesondere Silberschichten, mit anderen Metallschichten oder Metallteilen dadurch gekennzeichnet, daß es aus 82,7°/o Blei, 17,3"/&. Kadmium und 1 "/o Zink besteht.
• Macht man sich einmal die Vorgänge bei einer V erlötung klar, so ergibt sich, daB ein gewisses Lösungsvermögen zwischen dem Lot und dem zu verlötenden Metall bestehen muß. Je größer dieses Lösungsvermögen ist, um so mehr wird auch von dem zu verlötenden Metall in dem Lot gelöst. Überträgt man nun diese Verhältnisse auf sehr dünne Schichten, so erkennt man ohne Schwierigkeiten, daß dann, wenn das Lösungsvermögen des Lotes zu groß ist, selbst bei kurzzeitiger Lötung und geringster Temperatur ein restloses Auflösen der dünnen Metallschicht eintritt, so daß auf der Unterlage nur mehr eine erstarrte Lötschicht liegt, die jedoch keine Haftfestigkeit besitzen kann.
• Nur dadurch, daB man ohne Kenntnisse dieser Vorgänge bei den bisher angewandten Lötverfahren die Temperatur des Lotes sehr gering hielt und die zeitliche Einwirkung der Löttemperatur kurz bemessen war, war es möglich, Lötungen herzustellen, bei denen nur ein Teil der dünnen Metallschicht gelöst wurde. Bei den kleinsten Versehen hinsichtlich der Temperatur und der zeitlichen Temperatureinwirkung jedoch trat selbstverständlich ein vollkommenes Auflösen mindestens stellenweise ein, so daß diese Lötungen undicht bzw. mechanisch nicht einwandfrei waren.
• Das Lot nach der Erfindung ist von außerordentlicher Bedeutung, weil nunmehr alle Schwierigkeiten, sei "es Temperatureinhaltung, sei es die Lötzeit, fast bedeutungslos geworden sind. Wendet man nämlich dieses Lot an, so kann man ohne Schaden die Löttemperatur sogar weit über der Schmelztemperatur des Lotes wählen, um z. B. bei nicht eutektischen Gemischen ein wirklich dünnflüssiges Lot zu haben, und kann den Lötvorgang selbst so lange Zeit durchführen, daß mit Sicherheit eine einwandfreie Lötung der gesamten Metallschicht stattgefunden hat.
• Dieses zinnfreie Lot ist ganz vorzüglich für Verbindungen mit Silberschichten geeignet, wodurch sich auf der anderen Seite die Einsparung von Platin und Gold ergibt, welche Metalle bisher für die Erzielung dünner Metallschichten auf Keramik Anwendung finden mußten, sofern man dichte Lötverbindungen oder solche mit hoher mechanischer Festigkeit wünschte.
• Die Untersuchungen zeigten, daB für die Verlötung dünner Edelmetallschichten, insbesondere Silberschichten, ein zinnfreies Lot, das aus dem eutektischen Gemisch von Blei, Kadmium und Zink besteht, geeignet ist, das sich aus 81,7% Blei, 17,3% Kadmium und 1% Zink zusammensetzt. L ötungen, die mit diesem Lot, das eine Schmelztemperatur von etwa 24.5° C besitzt, an auf scharf feuerglasiertem Hartporzellan eingebrannten Silberschichten ausgeführt wurden, ergaben völlig vakuumdichte und so haftfeste Lötungen, daß bei Zerreißversuchen in der Zerreißmaschine niemals die Lötstelle, sondern das Porzellan bzw. die Glasur zerrissen wurde. Es hatte sich hierbei als zweckmäßig erwiesen, die gegen Temperatursprünge empfindlichen Trägerstoffe vor dem Lötvorgang, vor allem, wenn hochschmelzende Lote verwendet werden, einer Vorwärmung zu unterziehen, um Zerstörungen durch die plötzliche Erwärmung vorzubeugen.
• Mit dem Lot nach der Erfindung gelingt es demnach, das bisher mit großen Schwierigkeiten und nur unter großen Vorsichtsmaßregeln von geschulten Kräften ausführbare Lötverfahren zu ersetzen, dieses Verfahren in wesentlich einfacherer und billigerer Weise durchführen zu können, Ausschuß fast vollständig zu vermeiden und im wesentlichen leicht erhältliche, billige Rohstoffe zu verwenden. Es ist zwar schon bekannt, Silberschichten mit einem silberhaltigen Lot zu löten. Ein solches Lot weist aber den Nachteil auf, daß es das wertvolle Edelmetall Silber enthält.
• Weiterhin ist es auch möglich, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Lotes eine Lötung im Wanderofen vorzunehmen, weil die zeitliche Einwirkung der Löttemperatur nicht mehr kritisch ist wie die der bisher bekannten Lote.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Lot zum Verlöten dünner auf Isolierstoffträgern, vorzugsweise auf glasierter oder unglasierter Keramik angebrachter Edelmetallschichten, insbesondere Silberschichten mit anderen Metallschichten oder Metallteilen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 81,7% Blei, 17,3% Kadmium und 10/a Zink besteht. z. Verwendung des Lotes nach Anspruch i bei mit Edelmetallschichten versehenen, vor dem Lötvorgang zur Sicherung gegen Temperatursprünge erwärmten keramischen Trägerstoffen. 3. Verwendung des Lotes nach Anspruch 1 bei Lötungen im Wanderofen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 663 897; USA.-Patentschriften Nr. 2 015 345, 2 22o 961; »Metall und Erz«, 1940, S. 477; Espe und K n o 11, »Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik«, 1936, S. 352 bis 354; Meyer, »Lehrbuch der mechanischen Technologie der Maschinenbaustoffe«, 1939 S. 329.