[go: up one dir, main page]

DE19900182A1 - Verfahren zum Aufbringen von Metall aufweisendem Werkstoff durch thermisches Spritzen auf keramisches Substrat sowie auf keramisches Substrat aufgebrachte Beschichtung mit einer durch thermisches Spritzen erzeugten äußeren Schicht aus Metall aufweisendem Werkstoff - Google Patents

Verfahren zum Aufbringen von Metall aufweisendem Werkstoff durch thermisches Spritzen auf keramisches Substrat sowie auf keramisches Substrat aufgebrachte Beschichtung mit einer durch thermisches Spritzen erzeugten äußeren Schicht aus Metall aufweisendem Werkstoff

Info

Publication number
DE19900182A1
DE19900182A1 DE1999100182 DE19900182A DE19900182A1 DE 19900182 A1 DE19900182 A1 DE 19900182A1 DE 1999100182 DE1999100182 DE 1999100182 DE 19900182 A DE19900182 A DE 19900182A DE 19900182 A1 DE19900182 A1 DE 19900182A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
ceramic substrate
thermal spraying
metallic
adhesion promoter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1999100182
Other languages
English (en)
Inventor
Ruediger Schuelein
Joerg Vetter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Friction Systems Germany GmbH
Original Assignee
Euroflamm GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Euroflamm GmbH filed Critical Euroflamm GmbH
Priority to DE1999100182 priority Critical patent/DE19900182A1/de
Publication of DE19900182A1 publication Critical patent/DE19900182A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/52Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81Coating or impregnation
    • C04B41/89Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/90Electrical properties
    • C04B2111/94Electrically conducting materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von Metall aufweisendem Werkstoff durch thermisches Spritzen auf keramisches, insbesondere SiN aufweisendes Substrat, wobei zunächst im PVD-Verfahren ein metallischer Haftvermittler auf das Substrat und anschließend auf den Haftvermittler der Werkstoff durch thermisches Spritzen aufgebracht wird. Ferner betrifft die Erfindung eine auf keramisches, insbesondere SiN aufweisendes Substrat aufgebrachte Beschichtung mit einer durch thermisches Spritzen erzeugten äußeren Schicht aus Metall aufweisendem Werkstoff und ferner mit einer im PVD-Verfahren erzeugten metallischen Zwischenschicht, die als Haftvermittler zwischen dem Substrat und der äußeren Schicht liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von Metall aufweisendem Werkstoff durch thermisches Spritzen auf keramisches, insbesondere SiN auf­ weisendes Substrat. Ferner betrifft die Erfindung eine auf keramisches, insbesonde­ re SiN aufweisendes Substrat aufgebrachte Beschichtung mit einer durch thermi­ sches Spritzen erzeugten äußeren Schicht aus Metall aufweisendem Werkstoff.
Bei keramischen, insbesondere SiN aufweisenden Werkstoffen handelt es sich um elektrische Isolatoren mit zugleich sehr hoher Wärmeleitfähigkeit. Sie eignen sich daher beispielsweise für Heizelemente.
Jedoch sind keramische Materialien und insbesondere SiN chemisch träge Werk­ stoffe mit geringer Affinität zu bekannten Materialien. Dies gilt insbesondere auch für durch thermisches Spritzen aufzubringende Werkstoffe. Keramische Materialien und insbesondere SiN gehen jedoch keine hinreichende Verbindung mit solchen Werkstoffen ein; sie lösen sich.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Beschich­ tung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß durch thermisches Spritzen aufgebrachter Werkstoff sicher auf keramischem, insbesondere SiN auf­ weisendem Substrat hält.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zunächst im PVD-Verfahren ein metallischer Haftvermittler auf das Substrat und anschließend auf den Haftvermittler der Werkstoff durch thermisches Spritzen aufgebracht wird und somit eine Beschichtung der eingangs genannten Art eine im PVD-Verfahren erzeugte metallische Zwischenschicht aufweist, die als Haftvermittler zwischen dem Substrat und der äußeren Schicht liegt.
Das Besondere der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, auf kerami­ schem, insbesondere SiN aufweisendem Substrat eine Kombination aus einer PVD- Schicht als Haftvermittler und einer thermischen Spritzschicht als äußere Funk­ tionsschicht aufzubringen. Dabei wurde mit der Erfindung die Erkenntnis gewon­ nen, daß mit Hilfe des PVD-Verfahrens aufgedampfte Schichten ein hohes Haftver­ mögen auf keramischen Materialien, insbesondere SiN besitzen und thermische Spritzschichten wiederum gut auf PVD-Schichten haften.
Thermische Spritzschichten besitzen gute elektrische Eigenschaften und sind im Hinblick hierauf in weiten Bereichen veränderbar. Deshalb eignet sich die Erfindung beispielsweise vorteilhaft zur Herstellung von Heizplatten aus keramischem, ins­ besondere SiN aufweisendem Substrat, wobei zur Bildung von Heizleitern in einem entsprechenden Muster eine Beschichtung aus metallischen Werkstoffen durch thermisches Spritzen auf dem keramischen Substrat erzeugt wird, nachdem erfin­ dungsgemäß zunächst im PVD-Verfahren ein metallischer Haftvermittler als Zwi­ schenlage auf das keramische Substrat aufgebracht worden ist. Die Form und Dicke der durch thermisches Spritzen erzeugten äußeren Schicht aus Metall auf­ weisendem Werkstoff wird dabei in Abhängigkeit von den gewünschten elek­ trischen und thermischen Eigenschaften gewählt. Diese äußere Schicht stellt einen elektrischen Widerstand in Form eines flächigen Leiters dar, wobei der Metall aufweisende Werkstoff in der Regel so eingestellt ist, daß der spezifische elek­ trische Widerstand von 0,1 bis 1000 Ωmm2/m veränderbar ist. Für das thermische Spritzen werden üblicherweise Plasmaverfahren, HVOF oder Flammspritzen einge­ setzt.
Vorzugsweise weist der Haftvermittler Chrom auf oder besteht aus Chrom.
Die Dicke der aus dem Haftvermittler hergestellten Zwischenlage beträgt etwa 1 bis 10 µm. Bei der Verwendung von Chrom hat sich eine Dicke der Schicht von etwa 5 µm als vorteilhaft herausgestellt.
Bei dem Metall aufweisenden Werkstoff kann es sich vorzugsweise um einen metallischen Werkstoff, insbesondere einen metallischen Matrixwerkstoff handeln. Zweckmäßigerweise werden Beimengungen von Oxiden und/oder Karbiden in den Metall aufweisenden Werkstoff eingebracht.
Vorzugsweise besteht der Metall aufweisende Werkstoff aus FeCrAlY oder NiCrMo- FeTi.
Die Dicke der aus dem Metall aufweisenden Werkstoff hergestellten Schicht beträgt üblicherweise etwa 20 µm bis 1 mm. Im Falle von FeCrAlY hat sich eine Dicke von etwa 50 µm als vorteilhaft herausgestellt.
Weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Beispielen näher erläutert.
Das zu beschichtende Substrat bestand aus SiN. Mit Hilfe des PVD-Verfahrens wurde als metallischer Haftvermittler eine Schicht aus Chrom mit einer Dicke von etwa 5 µm aufgebracht. Anschließend wurde durch thermisches Spritzen eine äußere Schicht aus FeCrAlY (Cr: 19 bis 25%/Al: 4 bis 8%/Ni: O/Rest Fe, Spuren Y) mit einer Dicke von etwa 50 µm aufgetragen. Messungen haben ergeben, daß die äußere Schicht aus FeCrAlY bei 24°C einen spezifischen elektrischen Wider­ stand von 1,7 Ωmm2/m und bei 350°C einen spezifischen Widerstand von 2,7 Ωmm2/m, eine Spannungsfestigkeit von mehr als 400 V und eine Temperaturbestän­ digkeit von über 500°C hat.
Alternativ kann die äußere Schicht auch beispielsweise aus NiCrMoFeTi bestehen (Cr: 14 bis 18%/Mo: 14 bis 17%/Fe < 3%/Ti: 1%/Rest Ni).

Claims (17)

1. Verfahren zum Aufbringen von Metall aufweisendem Werkstoff durch thermisches Spritzen auf keramisches, insbesondere SiN aufweisendes Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst im PVD-Verfahren ein metallischer Haftver­ mittler auf das Substrat und anschließend auf den Haftvermittler der Werkstoff durch thermisches Spritzen aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler Chrom aufweist oder aus Chrom besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der aus dem Haftvermittler hergestellten Schicht etwa 1 bis 10 µm beträgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht etwa 5 µm beträgt.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Werkstoff um einen metallischen Werkstoff, insbesondere einen metallischen Matrixwerkstoff handelt.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff Beimengungen von Oxiden und/oder Karbiden aufweist.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff aus FeCrAlY besteht.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der aus dem Werkstoff hergestellten Schicht etwa 20 µm bis 1 mm beträgt.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht etwa 50 µm beträgt.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff aus NiCrMoFeTi besteht.
11. Auf keramisches, insbesondere SiN aufweisendes Substrat aufgebrachte Beschichtung mit einer durch thermisches Spritzen erzeugten äußeren Schicht aus Metall aufweisendem Werkstoff, gekennzeichnet durch eine im PVD-Verfahren erzeugte metallische Zwischen­ schicht, die als Haftvermittler zwischen dem Substrat und der äußeren Schicht liegt.
12. Beschichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht Chrom aufweist oder aus Chrom besteht.
13. Beschichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zwischenschicht etwa 1 bis 10 µm beträgt.
14. Beschichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zwischenschicht 5 µm beträgt.
15. Beschichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht aus einem metallischen Werkstoff, inbesondere einem metallischen Matrixwerkstoff besteht.
16. Beschichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht Beimengungen von Oxiden und/oder Karbiden aufweist.
17. Beschichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht aus FeCrAlY oder NiCrMoFeTi besteht.
DE1999100182 1999-01-07 1999-01-07 Verfahren zum Aufbringen von Metall aufweisendem Werkstoff durch thermisches Spritzen auf keramisches Substrat sowie auf keramisches Substrat aufgebrachte Beschichtung mit einer durch thermisches Spritzen erzeugten äußeren Schicht aus Metall aufweisendem Werkstoff Withdrawn DE19900182A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999100182 DE19900182A1 (de) 1999-01-07 1999-01-07 Verfahren zum Aufbringen von Metall aufweisendem Werkstoff durch thermisches Spritzen auf keramisches Substrat sowie auf keramisches Substrat aufgebrachte Beschichtung mit einer durch thermisches Spritzen erzeugten äußeren Schicht aus Metall aufweisendem Werkstoff

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999100182 DE19900182A1 (de) 1999-01-07 1999-01-07 Verfahren zum Aufbringen von Metall aufweisendem Werkstoff durch thermisches Spritzen auf keramisches Substrat sowie auf keramisches Substrat aufgebrachte Beschichtung mit einer durch thermisches Spritzen erzeugten äußeren Schicht aus Metall aufweisendem Werkstoff

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19900182A1 true DE19900182A1 (de) 2000-07-13

Family

ID=7893619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1999100182 Withdrawn DE19900182A1 (de) 1999-01-07 1999-01-07 Verfahren zum Aufbringen von Metall aufweisendem Werkstoff durch thermisches Spritzen auf keramisches Substrat sowie auf keramisches Substrat aufgebrachte Beschichtung mit einer durch thermisches Spritzen erzeugten äußeren Schicht aus Metall aufweisendem Werkstoff

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19900182A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10201940A1 (de) * 2002-01-19 2003-07-31 Daimler Chrysler Ag Saugrohr
DE10320379A1 (de) * 2003-05-06 2004-12-02 Leoni Ag Elektrisch beheizbares Element und Verfahren zum Herstellen eines elektrisch beheizbaren Elements
EP1479658A3 (de) * 2003-05-22 2005-08-17 United Technologies Corporation Haftschicht für siliziumhaltiges Substrat
CN112979351A (zh) * 2021-04-19 2021-06-18 清华大学 一种多层金属覆膜氮化硅陶瓷基板及制备方法
CN113149715A (zh) * 2021-04-19 2021-07-23 清华大学 一种多层金属覆膜高导热氮化铝陶瓷基板及制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2705568A1 (de) * 1977-02-10 1978-08-17 Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg Verfahren und vorrichtung zum aufbringen loetfaehiger schichten auf unterlagen
DE19701640A1 (de) * 1997-01-10 1998-07-16 Ego Elektro Geraetebau Gmbh Kontaktwärmeübertragendes Kochsystem mit einer Elektro-Kochplatte

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2705568A1 (de) * 1977-02-10 1978-08-17 Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg Verfahren und vorrichtung zum aufbringen loetfaehiger schichten auf unterlagen
DE19701640A1 (de) * 1997-01-10 1998-07-16 Ego Elektro Geraetebau Gmbh Kontaktwärmeübertragendes Kochsystem mit einer Elektro-Kochplatte

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10201940A1 (de) * 2002-01-19 2003-07-31 Daimler Chrysler Ag Saugrohr
DE10320379A1 (de) * 2003-05-06 2004-12-02 Leoni Ag Elektrisch beheizbares Element und Verfahren zum Herstellen eines elektrisch beheizbaren Elements
EP1479658A3 (de) * 2003-05-22 2005-08-17 United Technologies Corporation Haftschicht für siliziumhaltiges Substrat
CN112979351A (zh) * 2021-04-19 2021-06-18 清华大学 一种多层金属覆膜氮化硅陶瓷基板及制备方法
CN113149715A (zh) * 2021-04-19 2021-07-23 清华大学 一种多层金属覆膜高导热氮化铝陶瓷基板及制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3635369C2 (de)
DE69706643T2 (de) Verfahren zur herstellung von dünnen schichten eines nicht verdampfbaren gettermaterials auf einem träger
DE3785826T2 (de) Maske zum Niederschlag von Pastenmaterial.
DE68918196T2 (de) Mehrlagig keramisch beschichtete Metallplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung.
DE4209406A1 (de) Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einem eine Glanzwirkung hervorrufenden Material
EP2307588A1 (de) Verfahren zur herstellung eines schichtsystems auf einem substrat, sowie schichtsystem
WO1990012300A1 (de) Drucksensor
EP0798402B1 (de) Oxidationsschutzschicht
DE3631830A1 (de) Mehrstofflegierung fuer targets von kathodenzerstaeubungsanlagen und deren verwendung
DE19900182A1 (de) Verfahren zum Aufbringen von Metall aufweisendem Werkstoff durch thermisches Spritzen auf keramisches Substrat sowie auf keramisches Substrat aufgebrachte Beschichtung mit einer durch thermisches Spritzen erzeugten äußeren Schicht aus Metall aufweisendem Werkstoff
DE2448738A1 (de) Metallischer verbundwerkstoff und verfahren zu seiner herstellung
DE102005045350B4 (de) Druckschablone eines SMT-Prozesses
DE19505449C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Schichtsystems auf Substraten und das mit diesem Verfahren hergestellte Schichtsystem
DE69029059T2 (de) Substrat aus Verbundwerkstoff
DE2737227C2 (de) Poröser Formkörper aus Keramik mit einer porendichten Beschichtung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE3727279C2 (de) Schwarzsilberfarbige Beschichtung für Artikel, Verfahren zur Herstellung einer solchen Beschichtung und ihre Anwendung
EP3961170A1 (de) Temperatursensor und verfahren zur herstellung eines derartigen temperatursensors
EP0194701A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Oberflächenschutzschichten
DE2806927C2 (de)
EP0349925A1 (de) Verfahren zum Beschichten von Gegenständen aus hochschmelzenden Metallen
EP0427049B1 (de) Verfahren zum Aufbringen einer Leuchtstoffschicht
DE4002131C2 (de) Hochtemperaturbeständige Reflektorfolie
DE69003092T2 (de) Verfahren zur herstellung eines trägers zur bestückung mit elektrischen und/oder elektronischen bauelementen.
CH677498A5 (de)
DE102004002304A1 (de) Verfahren zum Beschichten eines Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffes

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8130 Withdrawal