DE1646934A1

DE1646934A1 - Verfahren zur Herstellung festhaftender Metallschichten auf Keramikflaechen

Info

Publication number: DE1646934A1
Application number: DE19651646934
Authority: DE
Inventors: Peter Bock
Original assignee: Rosenthal AG
Current assignee: Rosenthal AG
Priority date: 1965-07-23
Filing date: 1965-07-23
Publication date: 1971-08-05
Also published as: DE1646934B2

Description

Verfahren zur Herstellung festhaftender Metallschichten auf Keramikflächen -Bei der Herstellung von Metallkeramikverbindungen, insbesondere für die Konstruktion von Durchführungen, Verstärkerröhren und anderen Bauteilen der Mikrowellentechnik ist es notwendig, die Keramik-:mit dem Metall vakuumdicht zu-verbinden.-Als keramische Werkstoffe kommen hierfür beispielsweise technische Porzellane, Steatit, Forsterit, Berylliumoxyd und insbesondere Aluminiumoxyd in Frage,> - -Man hat schon in vielfacher Weise versucht, in jeder Hinsicht einwandfreie Metallkeramikverbindungen herzustellen, was bisher jedoöh-nicht ganz gelun gen ast. So ist es bekannt, Metallpulver, wie Wolfram- oder Silberpulver mittels eines Glasflusses mit der Keramikoberflache zu verbinden. Die im Glasfluß eingebetteten Metallteilchen bilden dann: -die Haftstellen für das aufzubringende Lot. - Nach einem anderen bekannten Verfahren wird die Keramikmetallverblndung mit Hilfe von Titan oder auch Zirkon hergestellt. Hierbei wird das pulverförmige Titan, dem auch noch andere Metalle zulegiert sein können:, auf die Keramikoberfläche aufgebracht und so hoch erhitzt, daß-sich eine festhaftende Schicht bildet. -Weiterhin ist ein Molybdän-Mangan=Verfahren bekannt, bei welchem die beiden Metalle in Pulverform auf die Keramikoberfläche aufgetragen und unter Wasserstoffatmosphäre bei.hohen Temperaturen eingesintert werden. Zur Verbesserung der Benetzungsfähigkeit der Zote kann die so erhaltene Molybdänschicht galvanisch verstärkt werden.
Es ist auch bereits ein Verfahren bekannt, bei welchem ein Schwermetalloxyd, wie die Oxyde des Kupfers, Kobalts, Molybdäns, Mangans, Silbers.-Nickels, Eisens, Tantals, Niobs oder Vanadins, auf die Keramikoberfläche aufgesintert und anschließend im Wasserstoffstrom reduziert wird. -,Alle diese bekannten Verfahren haben jedoch noch die verschiedensten Nachteile, weil, sie zu Spannungen zwischen Keramik und-Metallschicht bzwe Glasfluß führen, oder weil sie technologische Unsicherheiten aufweisen, so daß sie schlecht reproduzierbar sind, oder weil `sie mehrere, in ihrer Dosierung genau einzuhaltende Arbeitsgänge erfordern, oder weil die Haftung der aufgebrachten Metallschicht altert.
Es wurde nun gefunden, dar man die bisherigen; den bekannten Verfahren anhaftenden Mängel vermeiden und eine festhaftende, vakuumdichte Keramik-Metall-Verbindung ermöglichen kann, indem man auf_ den Keram ikkörper reduzierbare Metalloxyde oder deren Gemische aufbringt, glattbrennt, reduziert-und in die entsprechenden Metallnitride Überführt, worauf man so behandelte Keramikfläche in üblicher Weise galvanisch metallisieren kann" Eine -besonders festhaftende Schicht kann erfindungsgemä3 dadurch erzielt werden, daß man auf den zu beschichtenden Keramikkörper im rohen Zustand die -Metalloxyde, besonders Titandioxyd' aufbringt.. Hierdurch wird im keramischen Glattbrand bereits eine festhaftende, dichte Metalloxydschicht ausgebildet. Der so erhaltene Trägerkörper mit der keramisch gebundenen LTetalloxydschicht wird anschließend an den Glattbrand einer wasserstoffhaltigen und dann einer stickstoffhaltigen Atmosphäre bei ¢0O bis 11000C ausgesetzt. Die Reduktion- der Metalloxydschicht und die Metallnitridbildung kann erfindungsgemäß auch gleichzeitig durchgeführt werden, indem die Trägerkörperbei dem genannten Temperaturbereich einem Wasserstoff und Stickstoff enthaltenden Gasstrom ausgesetzt werden, wobei sich eine festhaftende Oberflächenschicht von Metalinit:bid bildet. Diese keramisch gebundene und elektrisch leitfähige Schicht, für die erfindungsgemäß Titannitrid besonders geeignet ist, kann dann mit gut lötfähigen Metallen, wie Kupfer oder Nickel,, galvanisch verstärkt werden.
Die auf diese Weise erhaltenen Metalloberflächen sind weich- oder hartlötfähig. Besonders vorteilhaft wirkt sich die bei diesem Verfahren erzielte hermetische Verbindung der aufgalvanisierten Metallschicht mit der durch chemische Reaktion gebildeten-Zwischenschicht des Metallnitrids, besonders des Titannitrids, aus, die bei feinster Verteilung der Nitride mit der darunterliegenden.Metalloxydschicht fest verzahnt ist. Diese Metalloxydschicht .st wiederum mit.dem Keramikkörper durch-das im Glattbrand gebildete Eutektikum verburdeno-Ganz oder teilweise können anstelle des besonders gut geeigneten Titandioxyds auch andere reduzierbare Metalloxyde, wie die Oxyde des Vänadins, Zinns, Eisens., Chroms, Nickels, Kobalts oder Kupfers oder auch deren Gemische verwendet werden, Zwecks besserer keramischer Bindung ist es vorteilhaft, den Metalloxyden solche Rohstoffe zuzumischen:, aus denen die zu beschichtende Keramikganz -oder teilweise besteht: Außer den Metalloxyden können auch Verbindungen dieser Metalle verwendet werden, aus denen sich die entsprechenden Oxyde beim Brennprozeß bilden. Zweckmäßig ist es, die Mischung der Metalloxyde bzw: -Verbindungen sehr fein, sozusagen-molekular aufzubereiten. Statt von roher Keramik. d. h: von dem aus den Roh-Stoffen 2u einer Masse aufbereiteten, geformten und = getrockneten Keramikkörper kann man auch von verglühter oder glattgebrannter Keramik ausgehen, auf die die Metalloxydschichten in gleicher Weise aufgebrannt werden; jedoch ist die Verzahnung der Schichten intensiver bei der Verwendung von roher Keramik.
Die nach diesem Verfahren erzielte-metallisierte Keramikoberfläche kann dann: mit anderer' Metallen, wie Kupfer, Silber, Nickel, Gold oder deren Legierungen gelötet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur für Keramikmetallverbindungen, sondern ganz allgemein für alle Fälle geeignet, in denen eine auf die Keramik aufgebrachte Metallschicht gebraucht wird. '

Claims

Patentansprüche 1 @ Verfahren zur Tierstellung festhaftender Metallschichten auf Keramikflächen unter Verwendung von reduzierbaren Metalloxyden,_ dadurch gekennzeichnet, daß auf den Keramikkörper die reduzierbaren Metalloxyde oder deren Gemische aufgebracht,: glättgebrannt, reduziert und in die entsprechenden Nitride übergeführt werden, worauf die so behandelte Keramikfläche in üblicher Weise galvanisch metallisiert. wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierbaren Metalloxyde oder deren Gemische auf den rohen weißtrockezen-oder auf den vorgeglühten Keramikkörper aufgebracht werden:
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion und 1itrdbildung gleich-- zeitig in einem aus Wasserstoff und Stickstoff bestehenden Gasstrom durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 -his 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzeitige Reduktion und Nitridbildung- bei 400 - 110000 durchgeführt wird. 5: Verfahren nach .
Anspruch 1 bis ¢, dadurch gekennzeichnet, daß als Metalloxyde Titanoxyd oder dessen Gemische mit anderen Metalloxyden verwendet werden. .
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis ä; dadurch gekennzeichnet, daß als Metalloxyde die Oxyde des Vanadins, Zinns, Eisens ,, Chroms, Nickels, Kobalts oder Kupfers oder deren Gemische verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Metalloxyde beim Brand Oxyde bildende Metallverbindungen verwendet werden.