DE2718758A1

DE2718758A1 - Verfahren zum metallisieren von roehren aus keramik und vorrichtutung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2718758A1
Application number: DE19772718758
Authority: DE
Inventors: Kurt Ing Musger; Siegfried Syrowatka; Peter Wildoner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1977-04-27
Filing date: 1977-04-27
Publication date: 1978-11-02

Description

Verfahren zum Metallisieren von Röhren aus Keramik und Vorrich-
tung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Metallisieren von Röhren mit rechteckigem oder rundem Querschnitt aus keramischen Material, insbesondere von Flachrohren aus Bariumtitanat-Keramik, bei dem die Rohre in eine Suspension aus Silberpartikeln, Haftoxiden und Suspensionsmitteln eingetaucht und wieder herausgezogen werden und danach das Suspensionsmittel durch Trocknung entiernt und die Silbermetallisierung bei Temperaturen zwischen 5000 und 8000 C eingebrannt werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Das Aufbringen einer Metallisierung, insbesondere einer Silberschicht, auf die Oberfläche eines Keramikteiles bereitet wegen der Benetzungsschwierigkeiten einige Probleme. Sofern es nicht darauf ankommt, ob die Metallisierung zusammenhängend und möglichst gleichmäßig stark aufgetragen ist, kann die Benetzung durch Netzmittel, die der Metallisierungslösung zugesetzt werden oder mit denen der Keramikkörper vorher behandelt wird, so weit verbessert werden, daß eine ausreichende Metallisierung erfolgt.
Insbesondere, wenn es sich bei den Keramikkörpern um Rohre mit rundem oder rechteckförmigem Querschnitt handelt, die aus Bariumtitanat -Keramikbestehen und die später zu Kondensatordielektrika verarbeitet werden sollen, kommt es wesentlich darauf an, einen gleichmäßigen Silberbelag ohne Fehlstellen herzustellen.
Die hierfür in Handel befindlichen sogenannten "Silbertinkturenw sind Silbersuspensionen, bei denen feinteiliges metallisches Silber zusammen mit Haftoxiden in einem Suspensionsmittel aufgeschlänit sind. Aus verschiedenen Gründen, u.a. um die Viskosität der Suspension nicht zu verändern und um die Trocknungseigenschaften nicht nachteilig zu beeinflussen, ist es praktisch nicht sogleich, diese Silbersuspensionen mit Netzmitteln zu versehen oder mit Netzmittel behandelte Keratikteile in solche Sue~ peisionen einzutauchen.
Weil nach dem Trocknen der aufgetragenen Silbersuspension das Silber durch Teiperaturbehandlung bei 500 bis 8000 C mit der Keramikoberfläche durch einen Einbrennprozeß verbunden wird, bei des die Haftoxide u.a. auch für eine mechanisch feste Verbindung sorgen, werden solche Silbertinkturen oder Silbersuspensionen auch als wEinbrennsilberw bezeichnet. Es enthält 40 bis 60 Ge% Silber, 35 bis 55 Gew% organische Harze und Öle und 0,5 bis 12 Gew% eines hauptsächlich aus Silizium-, Blei- und Boroxiden bestehendes, unter 5000 C schmelzendes Glas. Organische Suspensionsmittel sind beispielsweise überwiegend Nitrozellulose, gelöst in Äthylenglykolmonoäthyläther. Der überwiegende Bestandteil nach dem Einbrennen ist Silber, während der Haftoxidanteil etwa nur bis 5% der Gesamtmenge beträgt.
Wenn man Keramikrohre für die Herstellung einer möglichst gleich.
mäßigen Metallisierung in eine solche Suspension eintaucht oder diese Suspension mittels Unterdruck in den Keramikrohren hochsaugt, ist nicht gewährleistet, daß eine ausreichende Benetzung erfolgt und daß auch ein gleichmäßiger Überzug entsteht.
In der DT-OS 22 31 908 ist ein Verfahren zum Anlöten von in Bohrungen eingesteckten Anschlußelementen an bekohlte oder metal- lisierte Trägerkörper von elektrischen Bauelementen, insbesondere an Widerstandskörpernbeschrieben, bei denen der aetallisierte Träerkörper in eine Metall- oderLegierungsschielze, in der sich ein Ultraschallstrahlerbefindet, eingetaucht und intensiv beschallt wird, wobei die von der Schmelze benetzten Oberflächen des Trägerkörpers mit einer haftfesten Metalls oder Legierungsschicht überzogen werdenund damit gleichzeitig die in den Bohrungen der Trägerkörper eingesteckten Anschlußel«sente fest angelötet werden.
Beidiesembekannten Verfahren wird von bereits metallisierten Körpern ausgegangen. Andererseits wird dort mittels Ultraschall der Lötvorgang in einer Metallschmelze eingeleitet.
Bei Rohren aus Keramik, die - später in einzelne Abschnitte zerteilt - als elektrische Kondensatoren verwendet werden sollen oder die auch als keramische Kaltleiter mit Bariumtitanat-Keramik als Material verwendet werden sollen, dient die Metallisierung in erster Linie, um bei Kondensatoren die Kapazität desselben festzulegen (gondensatorbelegungen) oder bei keramischen Kaltleitern den Widerstandswert festzulegen. FUr diese Zwecke muß die Metallisierung möglichst gleichmäßig, gut zusammenhängend und gut an der Keramik haftend ausgebildet sein.
Der Erfindungliegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem diese Gesichtspunkte berücksichtigt sind, und das es ermöglicht, die Metallisierung von Keramikrohrenschneller, unter Einsparungvon Silber und möglichst automatisierbar durchzuführen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Rohre in die Suspension mit einer Geschwindigkeit von 6 bis 10 cm/s eingetaucht werden, wonach die Suspension zu Schwingungen, insbesondere Ultraschallschwingungen, für etwa 15 Sekunden (s) angeregt wird und daß danach die keramischen Rohre aus der nicht mehr schwingenden Suspension mit einer Geschwin- digkeit von 1,0 bis 2,5 cm/s herausgeführt werden.
Bevorzugte Geschwindigkeiten für das Eintauchen bzw. Herausnehmen sind 6 cm/s bzw. 1,0 bis 2,0 cm/s. Lange Rohre (ca. 30 cm) werden mit einer Geschwindigkeit von ca. 15 cm/s und kurze Rohre (ca. 15 cm) werden mit einer Geschwindigkeit von ca. 2 cm/s herausgeführt. Bei hoher Viskosität der Einbrennsilbersuspension von ca. 60 cP sind die Rohre mit 1,0 cm/s und bei niedriger Viskosität von ca. 50 cP sind die Rohre mit einer Geschwindigkeit von 2,0 cm/s herauszuführen. Die Silbersuspension wird vorteilhafterweise mit einer Frequenz, abhängig vom Innenquerschnitt der Rohre, von 20 bis 60 Hz zu Schwingungen angeregt.
Bei großem Innenquerschnitt (ca. 0,08 cm2) werden niedrige Frequenzen von etwa 40 Hz und bei kleinem Innenquerschnitt (ca.
0,05 cm2) werden hohe Frequenzen von etwa 50 Hz angewendet.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Pneumatikzylinder zum Absenken und Herausheben der Keramikrohre, Mehrfachklemmen zum Halten der Keramikrohre, wenigstens einen Behälter zur Aufnahme der Silbersuspension, einen Hydraulikzylinder zum ruckfreien Bewegen der Keramikrohre, einen Vibrator zum Anregen der Schwingungen in der Silbersuspension, einen Sammelbehälter für die Silbersuspension, der mit dem Behälter zur Aufnahme von Silbersuspension mittels Rohrleitungen verbunden ist, und eine Umlaufpupe für die Silbersuspension aufweist.
Durch das Verfahren der Erfindung beträgt die Einsparung an Silber 20 bis 25 %, der Zeitaufwand wird auf die Hälfte verringert und es werden gleichmäßig starke Silberbeläge von 5,2 bis 6,4/um erzielt, während früher nur Schichtstärken von 7,5 bis 9,7 um Nindestschichtstärke erzielt werden konnten.
Anhand der Zeichnung wird das Verfahren und die Wirkungsweise der Vorrichtung nachfolgend näher erläutert.
In der Figur sind folgende Bezugszeichen verwendet: 1 = Pneumatikzylinder 2 = Klemme 3 = Keramikrohrstrang 4 = Silbersuspensionsbehälter 5 = Auflagebrett bzw. Einlegevorrichtung 6 = Hydraulikzylinder 7 = Vibrator 8 = Steuergerät 9 = Fußschalter zui Bin-und Abschalten der Vorrichtung 10 = Sanaelbehälter für*Silbersuspension 11 = U1aufpumpe für Silbersuspension 12 = Halterung für den Zylinder 13 = Verbindungsrohre zwischen Sammelbehälter 10 und Arbeitsbehälter 4.
Die Keramikrohre werden zunächst auf das Auflagebrett 5 aufgelegt und Justiert. Danach werden die Keramikrohre 3 mit einer der beiden Klemmen 2, die z.B. Je zehn Keramikrohre aufnehmen können, in die Zylinderhalterung 12 eingeschoben. Wird der Fußschalter 9 betätigt, fahren die Klemmen 2 mit den Keramikrohren in den mit Silbersuspension gefüllten Behälter 4 bis zur unteren Endlage, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 6 cm/s.
Erst wenn diese Lage der Keramikrohre 3 erreicht ist, wird der Vibrator 7 eingeschaltet. Dadurch wird die Oberflächenspannung der Silbersuspension herabgesetzt und somit ein Aufsteigen in das Innere der Rohre 3 ermöglicht. In dieser Lage verweilen die Keramikrohre etwa 15 Sekunden. Danach wird der Vibrator 7 ausgeschaltet und die Flachrohre werden fliteiner Geschwindigkeit von vorzugsweise 1,0 bis 2,0 cm/s herausgeführt. Die so versil- berten Flachrohre werden abgelegt und zur Weiterverarbeitung, insbesondere zum Einbrennen des Silbers geführt.
Die Auf- und Abbewegung der Keramikrohre 3 in die Behälter 4 wird mit dem Pneumatikzylinder 1 durchguführt. Der Hydraulikzylinder 6 stellt ein ruckfreies Bewegen der Keramikrohre sicher.
Die Silbersuspension wird, angetrieben durch die Umlaufpue 11, aus dem Behälter 10 durch die Rohre 13 in die Arbeitsbehälter 4 gefördert Mit dem Steuergerät 8 kann der Vorgang vollautomatisch durchgeführt werden. Auch das Einlegen und Justieren der Keramikrohre auf dem Auflagebrett 5 kann vollmechanisch durchgeführt werden.
3 Patentansprüche L e e r s e i t e

Claims

PatentansPrüche Ü. Verfahren zum Metallisieren von Rohren mit rechteckigem oder rundem Querschnitt aus Keramikmaterial, insbesondere von Flachrohren aus Bariumtitanat-Keramik, bei dem die Rohre in eine Suspension aus Silberpartikeln, Haftoxiden und Suspensionsmittel eingetaucht und wieder herausgezogen werden und danach das Suspensionsaittel durch Trocknung entfernt und die Silbermetallisierung bei Temperaturen zwischen 500 und 8000 C eingebrannt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die keramischen Rohre in die Suspension mit einer Geschwindigkeit von 6 bis 10 cm/s eingetaucht werden, wonach die Suspension zu Schwingungen, insbesondere Ultraschallschwingungen, für etwa 15 s angeregt wird und daß danach die keramischen Rohre aus der nicht mehr schwingenden Suspension mit einer Geschwindigkeit von 1,0 bis 2,5 cm/s herausgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchgeschwindigkeit 6 cm/s und die Herausführgeschwindigkeit 1,5 bis 2,0 cm/s (längenabhängig und abhängig von der Viskosität der Suspension) betragen und daß die Suspension mit einer Frequenz von 20 bis 60 Hz ( abhängig vom Innenquerschnitt der Rohre ) zu Schwingungen angeregt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Pneumatikzylinder (1) zum Absenken und Herausheben der Keramikrohre, Mehrfachklemmen (2) zum Halten der Keramikrohre (3), wenigstens einen Behälter (4) zur Aufnahme der Silbersuspension, einen Hydraulikzylinder (6) zum ruckfreien Bewegen der Keramikrohre, einen Vibrator (7) zum Anregen der Schwingungen in der Silbersuspension, einen Sammelbehälter (10) für die Silbersuspension, der mit dem Behälter (4) zur Aufnahme von Silbersuspension mittels Rohrleitungen (13) verbunden ist, und eine Umlaufpumpe (11) für die Silbersuspension aufweist.