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 WerkstoffInfo
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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.
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE19900182A1 (de) |
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- 1999-01-07 DE DE1999100182 patent/DE19900182A1/de not_active Withdrawn
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