PL54879B1 - - Google Patents

Description

07.XII1962 Niemiecka Republika Federalna Opublikowano: 18.IV.1968 54879 KI. .21 g, 13/07 MKP H 01 j SIL U UKD *'3L!QTEKAJ Uri mpm Twórcawynalazku: Andreas Mayer Wlasciciel patentu: Siemens & Halske Aktiengesellschaft, Monachium (Niemiecka Republika Federalna) Sposób wytwarzania próznioszczelnych zlacz metalu z ceramika ***am Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia próznioszczelnych zlacz- metalu z ceramika, polegajacy na nanoszeniu na powierzchnie ele¬ mentu ceramicznego zawiesiny, proszku metalu z dodatkiem substancji niemetalicznych i- spiekaniu tej warstwy w atmosferze gazu ochronnego, spie¬ czona warstwa nadaje sie do lutowania.Wynalazek ma zastosowanie przy wytwarzaniu czesci elektronowych lamp wyladowczych, w któ¬ rych element ceramiczny wykonany jest z wolne¬ go od krzemianów lub ubogiego w krzemiany ko¬ rundu, o zawartosci A1203 co najmniej 98%. Wy¬ nalazek moze byc jednak stosowany takze i do wytwarzania zlacz z ceramika korundowa, w któ¬ rej zawartosc zanieczyszczen lub domieszek, prze¬ de wszystkim krzemianów jest wieksza niz 2°/o.Znany sposób wytwarzania próznioszczelnych zlacz miedzy elementami ceramicznymi zawiera¬ jacymi krzemiany a metalami w którym element ceramiczny poddaje sie wygrzewaniu w prózni, w trakcie którego warstwa powierzchniowa ele¬ mentu ceramicznego wzbogaca sie w krzemiany.Nastepnie na wygrzany element nanosi sie przez napylanie proszek wysokotopliwego nieszlachetne¬ go metalu i element ponownie poddaje sie wy¬ grzewaniu.Sposób ten jest jednak stosunkowo skompliko¬ wany. Powazna wada tego sposobu jest równiez zjawisko dyfundowania jonów metalu w glab ce- 15 20 25 ramiki w czasie drugiego wygrzewania co pogar¬ sza wlasnosci dielektryczne ceramiki. ~ . - Inny znany sposób wytwarzania zlacz metalu z ceramika, polega na naniesieniu metalu na ele¬ ment ceramiczny, uprzednio podgrzany do tem¬ peratury, bliskiej temperaturze topnienia metalu.Element ceramiczny pokrywa sie przed naniesie¬ niem metalu niemetaliczna warstwa typu szkliwa.Temperatura mieknienia tej warstwy lezy w po¬ blizu temperatury topnienia natryskiwanego me¬ talu, tak ze podczas natryskiwania metalu war¬ stwa ta jest w stanie zmiekczenia. Sposób ten ma te wade, ze niemetaliczna warstwa wytworzona na powierzchni ceramiki, jest bardzo krucha i sklonna do odpryskiwania.Równiez, podobnie, jak w uprzednio opisanym znanym sposobie, jony metalowe dyfunduja w glab ceramiki powodujac pogorszenie jej wlasno¬ sci dieelektrycznych.Inny sposób wytwarzania zlacz metalu z ele¬ mentami ceramicznymi, miedzy innymi ze szkla kwarcowego przewiduje nanoszenie warstwy pro¬ szku metalu lub kilku metali z dodatkiem srodka szklotwórczego w ilosci 0,1 do 4%, którym jest sproszkowany tlenek kwasowy, nie redukujacy sie w procesie wypalania jak tlenek boru, tlenek fosforu, tlenek cyrkonu a przede wszystkim krze¬ mionka. Element ceramiczny po naniesieniu war¬ stwy metalicznej wygrzewa sie w temperaturze, nizszej od temperatury topnienia zastosowanego 54879M87t 3 metalu. Niedogodnoscia tej metody jest slabe przy¬ leganie warstwy metalicznej, nawet przy duzym dodatku krzemionki.Ponadto stosowanie tlenku boru jako dodatku do metalu ma te niedogodnosc, ze szkliwa zawie¬ rajace tleftek boru pochlaniaja z biegiem czasu wode, przez co nastepuje zniszczenie zlacza.Wszystkie opisane pawyzej znane sposoby wy¬ konywania zlacz, zawodza w ptffctypaidkU ceramiki calkowicie wolnej od krzemianów lub ubogiej w krzemiany, gdyz nie uzyskuje sie wystarczajacego silnego Jfe-zylegfiflla Warstwy metalicznej i dosta¬ tecznej szczelnosci zlacza.Przy zastosowaniu mieszaniny Ifrolifeienowo- -manganowej jako proszku metalizacyjnego, w czasie procesu spiekania mangan, skoro tylko zo¬ stal utleniony, tworzy przez reagowanie z tl«n* kieni glinu ceramiki teze o strukturze spinelu, której wlasnosci dobrze wprawdzie odpowiadaja wlasnosciom ceramiki, która jednak ani dobrze nie wiaze czastek ceramicznych, ani czastek me¬ talowych tak, ze w przypadku wolnej od krze¬ mianów lub ubogiej w kraemaany ceramiki bra¬ kuje dobrze wiazacej masy wypelniajacej, aby wytworzyc dobrze przylegajace, szczelne zlacze.Takze zastosowania w innych, znanych sposo¬ bach warstwy szkliw sa nieodpowiednie, gdyz w tych przypadkach faza wiazaca nie wystepuje cal¬ kowicie równomiernie w warstwie metalizacyjnej.Jtte wystarcza na przyklad dla wolnej od krzemia¬ nów lub ubogiej w nie ceramiki, z zawartoscia A1203 ce najmniej 98%, domieszac krzemionki do proszku metalizacyjnego, czy tez takiego proszku zlozonego z mieszaniny molibdenu i manganu, przyjmujac, ze w warunkach spiekania utworzy m ftSynna totifc, M $rz$fc!a€ z tfenku mangattu MnO i Si02. &a¥ft&kt lefó tlenek manfeanii Mn© ^o^uje WtVdr4fenife *&? Spiftefci w wari&wie gfa- !fl£zn%3.Sposób w^eoiug wynalazku Umozliwia Wytworze¬ nie tóWze Wz^egaJAcych i ^czfeln^cn zAcz m%^ talu z erer^fnifea tiooi'4 w ferzemianf iuo file za¬ wierane^ kr^efttian^w.Sposób we ha te¥amik§ w znany sfcbstfb groszku w^TókotoSAi- wfegb miMu nteszk^n^thegó Jak woliraln, mó- iifeden, Zelazo lub nlkfei z tic&itkiem krzemlah&w o tem^raUirze t5£hi'enla, waszej od temperatur! lutowania ftfeteu tward^rn itfonn. Whótfzac^ tli w gre krzemiany sluza do wytworzenia wyftemia- fcza o okreslonej niskiej temperaturze topnienia, dzieki którernu t&if s^ekanhi tak fcz^stki metalu jak i ceramika zostaja lylkb ¥wttzbne, a Je&nofczre^ snie zostaja wypelnione pory warstwy spiekanego fftetalu. Bzi^ki zastosowaniu krleMiantiw, które nie W?a&ielaj4 zatfnych fatwo dyfen^ft%ych Jónow rhetali Unika sie C&ggftzfchlB dielektrycznych wla- Selwosci tej ceramiki. tfakd krzemiany stosuje MC kr£emlan£ z jjpa&f n&fcfa&ow Mg3—Al20^5iÓ2, iWn^—Al^^6r0z 1 ^C^-Al^^-SiOa o temperaturze topnienia nie nizszej niz ilWJ^C, tidzial \f®i klzemiaiiów w mieszaninie Wnosi cb Mjmnifej 2«% WagSWcft. gzCzfcgolMs kfcrz^stne jest zastosowani krzemia¬ no manganowego o przyblizonym okladzie #4% t MnO, 0% A1203 i 46% SiO» którego temperatura topnienia wynosi 1350°C» lub tez o przyblizonym skladzie 37,0% MnO, 12% A1203 i 5l% 8i02, którego temperatura topnienia wynosi 1290°C. Tempera- f tura ta jest dostatecznie wysoka, aby przekroczyc temperature lutowania zwyklym, twardym lutem, z drugiej zas stroiiy dostatecznie niska, aby ele¬ ment ceramiczny nie podlegal deformacji. Stosuje sie równiez kdteystnie krzemian magfteeu o przy¬ j- blizonym skladzie 26% MgO, 20% A1$Ó* i S4% Si02 lub krzemian zelaza o skladzie 48% FeO, 12% A1203 i 40% Sio** wszystko W stosunku wagowym.Dodatek do metalu omówionych wyzej krzemia¬ nów zapewnia silne zwiazanie metalu 2 powloka o wysokiej wytrzymalosci i dobrej przyczepnosci 15 do ceramiki bez wytworzenia wttrsfcwy p&stttiliiej.Spiekanie nalozonej na ceramike powloki prze- |2irowa zwlaszcza w wilgotnym gazie o skladzie 75% H2 i 25% N2 otrzymanym przez rozklad amoniaku. 20 Przyklad I. Metalizacja najczystszej cerami¬ ki marki SPK o zawartosci cial obcych: S102 30% kfSSmianu manganowego o skladzie 54% MnO i Ati% W&z. Pokrycie ceramiki pedzlem po szlamo- 25 waniu. Spiekanie w temperaturze 1350°C 30 minut w -attnosferze TO% H2 i 25% N2 o temperaturze rosy +20°C.Przyklad II. Metalizacja ceramiki marki Stemag o zawartosci cial obcych: Si02 = 0,4%; m Mf&=*,St%', ¥%2^=%,^*, 1» = %b% wagowych i 20% krzemianu o skladzie 37% MnO, 12% A1203 i 51% Si02. Pokrycie ceramiki pedzlem po szlamo¬ waniu. Spiekanie w temperaturze 1250°C, 30 mi¬ nut w gazie o skladzie l'5% H2 i 25% N2, którego 35 t^m^Sratttra ftft? wnosila ^fl5°G. £rz£kl&d ttl. J*etaliz%c» ceramiki matki Steniaf % ztfwaftesei ciii ofec^cn jak w ^rzffclfr- dzft ft. %0% Mo, 80% m£8w£ch MzemiaM o skm- to 9M% &% tóg&, INft 4i^ 1 &% w%g©w3?*ft «t% Pokrycie W&&& ^ sziamoWniu. ^%kMlie w temperaturze im*C, f& minut ^ gazie Jak ^w ftf^- kladzie II.Przyklad IV. Metaiffcówanie tfer^milci mdr- *5 ki &PK jak w ptzij4fcta«dzie L G&fo wagowirch F6 i 2l)^o i&2®ft\i»nH ó akladMe AW* wagow^cli FeO, i#to Al^ 1 *im mc%. pmfycte l^dargm io szir- fiAbwanitt, S^ieftanie w te^eratarze i250^€, W ..Jgmn w iaM§ ]« #fr%yfttada^h £ow^z%zycft. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. fi&os§b %^tWalzan^ Mteniosz%zMn^cn zlAez ^ fn§taiu z ^ralhikl 'poietajacy M hanieMeniu na celamlk^ w^bkotó^liw^go, hies"zlaene^e- feo nie%Mu, Jak wolfram, lnolife^en, zelazo, ni^ ktel z doaafeem MMi'etall \ sieczeniu tej 'wlr^twir w atmosferze gazii ^o oo*rbnn^to, fc&fetóeMy %m, z% m ^dSzku me¬ talu §€*&)% si^ krieniian^ gruijpy lrkladó1# MgO-Al205-Si02; Mn02-Si02; Mn02-A^%-SiiG2 f FeO-Al^-SiOi 0 t«m|^raturze tb^niehia nie M&zeS niz 1^°C. «s
2. 2. Sg*&ob w^dtug zlstr^ 1, itiftmtenny tym, zeMfTS 5 krzemiany wprowadza sie dc proszku metalu w ilosci 20°/o wagowych w stosunku do me¬ talu.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze 6 sipiekanie prowadzi sie w atmosferze slabo utleniajacej zwlaszcza w wilgotnym gazie o skladzie 75% H2 i 25^/0 N2 otrzymanym przez rozklad amoniaku. PL