DE1043193B

DE1043193B - Verfahren zum Metallisieren eines keramischen Gegenstandes

Info

Publication number: DE1043193B
Application number: DEC12000A
Authority: DE
Inventors: Georges Louis Gallet
Original assignee: Compagnie General dElectro Ceramique SA
Current assignee: Compagnie General dElectro Ceramique SA
Priority date: 1955-07-26
Filing date: 1955-10-26
Publication date: 1958-11-06

Description

Verfahren zum Metallisieren eines keramischen Gegenstandes Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung der Verfahren zur Metallisierung von keramischen Gegenständen. Sie betrifft insbesondere Metallisierungen von Elektroden, Metallisiernngen an isolierenden und dichten Ausführungen an elektrischen und Hochfrequenzgeräten, wie Transformatoren oder Kondensatoren in Gehäusen, und gegebenenfalls vakuumdichte Metallisierungen.
Die Elektrotechnik und die Hochfrequenztechnik benutzen immer mehr keramische Werkstoffe, deren mechanische, thermische und elektrische Eigenschaften die Lösung auch der schwierigsten Probleme gestatten. Die allgemeine Verwendung von keramischen Stoffen stößt jedoch auf die Schwierigkeit, Keramik-Metall-Verbindungen zu erhalten, die robust und dicht sind und mit Legierungen mit hohem Schmelzpunkt geschweißt oder gelötet werden können.
Es sind bereits Metallisierungsverfahren bekannt, bei denen die zu behandelnden keramischen Bauelemente nach dem Brennen mit einer aus-. einem hitzebeständigen Metallpulver bestehenden Mischung oder einem Gemisch aus Mo, W, Fe, Ni usw. bestrichen werden. Das so behandelte Stück wird dann in einer Schutzatmosphäre oder in Vakuum bei einer Temperatur, die etwas niedriger als die Brenntemperatur (20 bis 100° C) der hierfür bestimmten Metalle ist, erhitzt. Dieses Verfahren wurde dadurch verbessert, daß den Metallpulvern der Mischung ein bestimmter Prozentsatz (10 bis 50(11,) von pulverförmigem Mn zugefügt wurde. Durch diesen Zusatz kann bei Temperaturen, die viel niedriger (200° C) als die Brenntemperaturen sind, eine gut haftende Metallisierung erhalten werden.
Es ist ferner ein Verfahren bekannt, das zum vakuumdichten Verbinden von Keramikteilen untereinander mit Hilfe eines Lotes und einer auf den Keramikteilen befindlichen Metallschicht dient. Zu diesem Zweck wird auf jedem der Keramikteile und an den Berührungsstellen ein Metallpulver aufgebracht, und zwar vorzugsweise aus Molybdän, Wolfram oder Rhenium, und aufgesintert, bis man ein poriges Gefüge erhält. Schließlich werden die Keramikteile mit einem hochschmelzenden Lot, vorzugsweise Silber, Kupfer oder Hartlot, das ohne Legierungsbildung das Metall des porigen Überzuges benetzt und von ihm schwammartig aufgesaugt wird, verbunden.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Metallisieren eines keramischen Gegenstandes, auf dem ein hitzebeständiges Metallpulver mit einer Schmelztemperatur von über 2500° C aufgebracht und eingebrannt wird, das jedoch mit wesentlich einfacheren Vorrichtungen durchgeführt werden kann.
Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß ; auf die zu überziehende Oberfläche eine Schicht aus einem hitzebeständigen Metallpulvergemisch in metallischem oder oxydiertem Zustand mit metallischem Chrom aufgetragen und der so mit einem Überzug versehene keramische Gegenstand im Brennofen in reduzierender Atmosphäre gebrannt wird.
Es wurde festgestellt, daß sich bei einem Verhältnis von weniger als 200/, Cr die Brenntemperatur, bei der sich die Metallschicht auf dem keramischen Stück aufbringen läßt, den für Metallisierungen bekannten üblichen Brenntemperaturen nähert. Bei einem Verhältnis von mehr als 50 °/o Cr haftet die erhaltene Metallschicht zwar sehr gut, leitet aber schlecht und kann schwer eine Lötverbindung mit anderen Metallen eingehen. Dieser Überzug wird vorzugsweise durch Auftragen einer Suspension von obenerwähnten Pulvern in einer inerten Flüssigkeit, z. B. Amylazetat oder Äthyloxalat, mit einem Pinsel oder im Spritzverfahren durchgeführt. Die so aufgetragene Schicht wird dann in reduzierender Atmosphäre, z. B. von Wasserstoff, bis zu einer ausreichenden Temperatur erhitzt. Diese Temperatur hängt ab: 1. vom Prozentsatz des Chroms, den das benutzte metallische Pulver enthält (je höher der Prozentsatz ist, desto höher ist die Temperatur), 2. von der Art der zu metallisierenden keramischen Stoffe.
Die so erhaltene Schicht haftet sehr gut an keramischen Stoffen und kann als Grundlage für eine dichte und lötbare Metallisierung dienen, die man mit Nickel, Kupfer usw. dann durch elektrolytische Behandlung erhält.
Die Vorteile dieses Metallisierungsverfahrens sind folgende Die Brenntemperatur für die Metallisierung ist niedriger als die der bekannten Verfahren.
Es ist möglich, eine weniger streng kontrollierte Atmosphäre als bei den bekannten Verfahren zu benutzen. Im Vergleich zur Metallisierung mit Mo, Mn ist eine viel genauere Abgrenzung der Reaktionszone des metallischen Anstriches auf dem keramischen Stoff möglich. Eine Anlauftemperaturstufe, die durch die Metallisierung von keramischen Stoffen gegen die niedrigen und hohen Temperaturen angewachsen ist, ermöglicht sehr hitzebeständige keramische Stoffe bei Temperaturen zu metallisieren, bei denen der Durchführung der Metallisierung von Mo und Mn Grenzen gesetzt sind.
Als nicht einschränkendes Beispiel kann eine tonerdehaltige Keramik mit einem Totalgehalt an Aluminiumoxyd zwischen 50 und 75 0/0, das bei ungefähr 1400° C gebrannt wird, mit dem erwähnten Verfahren unter folgenden Bedingungen metallisiert werden Die- metallisierende Suspension enthält 700/0 pulverisiertes Molybdän in Form von metallischem Pulver oder Molybdänoxyd und 30 0/0 pulverisiertes Chrom. Die aufgelegte Schicht wird während einer halben Stunde bei einer Temperatur zwischen 1100 und 1150° C in einer Wasserstoffatmosphäre gehalten.
Es wurde ferner festgestellt, daß man, wenn auf dieselbe Keramik eine Schicht aus reinem, unter denselben Temperatur- und Atmosphärenbedingungen gebranntem Cr aufgetragen wird, einen metallisch gefärbten Scherben erhält. Man hat sogar festgestellt, daß man beim Auftragen einer Schicht Molybdän oder Molybdänoxyd unter denselben Bedingungen auf dieselbe Keramik nach dem Brennen eine leitfähige Metallschicht erhält, die aber zerreibbar ist und nicht haftet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Metallisieren eines keramischen Gegenstandes, auf dem ein hitzebeständiges Metallpulver mit einer Schmelztemperatur von über 2500°C aufgebracht und eingebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, däß auf die zu überziehende Oberfläche eine Schicht aus einem hitzebeständigen Metallpulvergemisch in metallischem oder oxydiertem Zustand mit metallischem Chrom aufgetragen und der so mit einem Überzug versehene keramische Gegenstand im Brennofen in reduzierender Atmosphäre gebrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Molybdän als hitzebeständiges Metall.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Überzugsschicht, bei der sich das Verhältnis von Chrom zum hitzebeständigen Metall zwischen 20 bis 50% Chrom und 80 bis 50°/o hitzebeständigem Metall in metallischem oder oxydiertem Zustand bewegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch Bekennzeichnet, daß das pulverförmige Gemisch in Form einer Suspension in eine inerte Flüssigkeit, wie Amylazetat oder Äthyloxalat, gebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die zu überziehende Oberfläche aufgetragene Schicht in reduzierender Atmosphäre bei einer Temperatur, die niedriger ist als die Brenntemperatur des keramischen Stoffes, gebrannt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 872 767, 916 087, 923 560.