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DE3905690A1 - Verfahren zum flussmittelfreien beschichten, traenken und loeten - Google Patents

Verfahren zum flussmittelfreien beschichten, traenken und loeten

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DE3905690A1
DE3905690A1 DE19893905690 DE3905690A DE3905690A1 DE 3905690 A1 DE3905690 A1 DE 3905690A1 DE 19893905690 DE19893905690 DE 19893905690 DE 3905690 A DE3905690 A DE 3905690A DE 3905690 A1 DE3905690 A1 DE 3905690A1
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DE
Germany
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wetted
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melt
benet
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DE19893905690
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Herbert Dipl Ing Haas
Manfred Fleischer
Heinz-Peter Schiffer
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Alma-Mechanik Metallteile 97877 Wertheim De GmbH
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Forschungszentrum Juelich GmbH
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/20Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum flußmittelfreien Beschichten, Tränken und Löten von metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen, von denen der eine ein zu benetzender Werkstoff und der andere ein benetzender Werkstoff ist, wobei zunächst der zu benetzende Werkstoff und der benetzende Werkstoff im Vakuum oder in reduzie­ render oder in inerter Atmosphäre aufgeheizt werden und anschließend der benetzende Werkstoff auf den zu benet­ zenden Werkstoff aufgebracht wird.
Die Benetzung von festen Werkstoffen und hier insbesonde­ re Metallen durch flüssige Phasen und hier insbesondere wieder Metalle ist eine Voraussetzung zur Herstellung von Lötverbindungen, zum Tränken von porösen Materialien und zur Erzeugung von Schichten durch Tauchen in eine Schmel­ ze.
Feste Metalle werden im allgemeinen nur dann von flüssi­ gen Phasen benetzt, wenn die auf dem festen Material haf­ tende Oxidschicht zuvor entfernt ist.
Bei einem bekannten Verfahren wird ein Flußmittel für die Benetzung bei niedrigen Temperaturen benutzt. Hierbei werden Reduktionsmittel an die zu benetzende Stelle ge­ bracht, die beim Kontakt mit dem flüssigen Metall die Oxidschicht des zu benetzenden Metalles aufbrechen und so eine Benetzung ermöglichen. Dieses Verfahren wird bei den gängigen Weichlötungen angewandt.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß in Spalten, Ecken oder Poren Flußmittel zurückbleiben kann, das die Korro­ sion fördert und das unerwünschte Gase und Dämpfe abgeben kann. Bei sehr stabilen Oxiden ist diese Methode sowieso nicht anwendbar, da die gängigen Reduktionsmittel bei niedrigen Temperaturen versagen.
Des weiteren ist ein Verfahren zum flußmittelfreien Hoch­ temperaturbenetzen, beispielsweise zum Hochtemperaturlö­ ten bekannt. Hierbei werden das zu benetzende Metall und das benetzende Metall in Vakuum oder in reduzierender At­ mosphäre gemeinsam so weit aufgeheizt, daß die Oxidschich­ ten des festen Materials instabil werden und die Benet­ zung ermöglichen. Je nach Materialpaarung werden Tempera­ turen von 600°C bis etwa 2000°C angewandt.
Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß auch der Metallpartner, der benetzen soll, auf die zum Redu­ zieren notwendige Temperaturen aufgeheizt werden muß. We­ gen der Gefahr der Entstehung von unerwünschten Metall­ dämpfen und wegen möglicher metallurgischer und chemi­ scher Reaktionen zwischen dem festen und dem flüssigen Werkstoff ist dieses Verfahren nur auf ausgewählte Mate­ rialpaarungen anwendbar. Da der feste Werkstoff und das benetzende Metall in Kontakt zueinander aufgeheizt wer­ den, wird die Benetzung von außen her anfangen. Dies kann zum unerwünschten Einschluß von Gasen, Dämpfen und Rest­ oxiden in Poren oder Spalten führen.
Bei nichtmetallischen Werkstoffen werden die Oberflächen ebenfalls dahingehend konditioniert, daß eine Benetzung möglich wird. Bei keramischen Bauteilen werden zum Bei­ spiel metallische Schichten durch Aufreiben, PVD (Physi­ cal Vapor Deposition), CVD (Chemical Vapor Deposition) oder Spritzen so hergestellt, daß anschließend ein norma­ ler Lötvorgang nach den beschriebenen Verfahren möglich wird. Die Nachteile dieses Verfahrens sind identisch mit denen, die vorstehend für reine Metallverbindungen oder Metallbenetzungen genannt worden sind.
Die Benetzung von keramischen Werkstoffen durch flüssige keramische Phasen wird zum Beispiel für die Verbindung von AL2O3-Bauteilen mit Hilfe von Glas als benetzenden Werkstoff genutzt. Beim gemeinsamen Aufheizen des festen Werkstoffes (z.B. AL2O3) und des benetzenden Werkstoffes (z.B. Glas) treten vergleichbare Probleme auf wie beim Hochtemperaturlöten: Es besteht unter anderem die Gefahr unerwünschter metallurgischer und chemischer Reaktionen. Zudem können wegen der Rücksicht auf die Eigenschaften der flüssigen Phase die Oberflächen des festen Werkstof­ fes nicht so behandelt und geglüht werden, wie es für ei­ ne optimale Benetzung erforderlich wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend genannten Art zu schaffen, mit dem es mög­ lich ist, den zu benetzenden Werkstoff so zu behandeln und zu glühen, wie es für eine optimale Benetzung erfor­ derlich ist, ohne Rücksicht auf das Verhalten und die Reaktionen des benetzenden Werkstoffes nehmen zu müssen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Desoxidation und die Oberflächenkonditionierung räum­ lich und zeitlich getrennt vom Benetzen durchgeführt wer­ den.
Auf diese Weise gelangt man zu einem mehrstufigen Verfah­ ren, das einen Ausweg aus den Schwierigkeiten und Be­ schränkungen bietet, die mit der Anwendung der gebräuch­ lichen Verfahren verbunden sind.
Zweckmäßig wird der Vorgang der Säuberung, der Desoxida­ tion, der Material- und Oberflächenkonditionierung sowie eventueller Oberflächenbeschichtungen räumlich und zeit­ lich vom Vorgang des Benetzens, Tränkens oder Lötens ge­ trennt durchgeführt.
Es ist somit nicht mehr erforderlich, auch den Metall­ partner, der benetzen soll, auf die zum Ruduzieren not­ wendige Temperaturen aufzuheizen.
Die Säuberung, die Desoxidation und die Oberflächenkondi­ tionierung des zu benetzenden Werkstoffes können auf dem­ jenigen Temperaturniveau und in derjenigen Atmosphäre er­ folgen, mit denen eine optimale Verfahrenssteuerung mög­ lich ist, und zwar ohne Rücksicht auf das Verhalten und die Reaktion des benetzenden Werkstoffes.
Bei diesem Verfahren können auch die physikalisch adsor­ bierten Oberflächenschichten und die Belegung von Poren und Spalten beeinflußt werden. Hierunter fällt auch die thermische und chemische Zerlegung von Verunreinigungen auf den zu benetzenden Flächen, insbesondere in schlecht zugänglichen Poren und Spalten.
Bei diesen Verfahren sind die Temperaturen und die Medien sowie auch die Zeitdauern der einzelnen Vorgänge frei wählbar.
Es empfiehlt sich, in einer ersten Heizzone die Behand­ lung des zu benetzenden Werkstoffes im Vakuum oder in re­ duzierender oder in inerter Atmosphäre und in einer zwei­ ten von der ersten Heizzone getrennten Heizzone die Be­ netzung des zu benetzenden Werkstoffes durch den benet­ zenden Werkstoff durchzuführen. - Dadurch lassen sich die Desoxidation und die Oberflächenkonditionierung sowie das Benetzen ohne weiteres räumlich und zeitlich getrennt durchführen.
Des weiteren können zusätzliche Vorgänge zur physikalisch chemischen Oberflächenbehandlung und Oberflächenumwand­ lung, PVD-, CVD- und Spritzbeschichtung sowie Abkühlvor­ gänge räumlich angegliedert und in den zeitlichen Ablauf integriert werden.
Außerdem können auch weitere, insbesondere mechanische Oberflächenbehandlungen in den zeitlichen Ablauf inte­ griert werden.
Die zu benetzenden Oberflächen können mit physikalischen und chemischen Methoden so verändert und aufgebaut wer­ den, daß den Bedürfnissen einer Benetzung durch das flüs­ sige Metall in optimaler Weise Rechnung getragen wird, ohne daß das flüssige Metall die gleiche Behandlung er­ fahren muß. Hierzu zählen auch die Methoden der Bedamp­ fung und Beschichtung.
Wegen der räumlichen Trennung der flüssigen Phase (benet­ zender Partner) von den zu benetzenden Werkstoffen läßt sich auch hier eine optimale Behandlung durchführen, in­ dem für den benetzenden Werkstoff eine Entschlackung, Entgasung und/oder chemische und physikalische Konditio­ nierung durchgeführt werden.
Das die flüssige Phase darstellende Schmelzbad wird zweckmäßig entschlackt, entgast oder gezielt mit Zusatz­ stoffen dotiert.
Zweckmäßig werden durch mechanische, pneumatische oder elektromagnetische Verwirbelung der Schmelze nicht misch­ bare feste oder flüssige Bestandteile in der Schwebe ge­ halten. Diese Partikel oder Flüssigkeiten werden beim Be­ netzen in die Benetzungszone gezielt und in vorgegebener Verteilungsform eingelagert.
Vorteilhafterweise werden nach der separaten und unabhän­ gigen Vorbereitung des festen Werkstoffes und der flüssi­ gen Phase die beiden Partner bei einstellbaren Temperatu­ ren, vorgegebenen Bewegungsprozeduren mit einer einstell­ baren Kontaktzeit und vorgegebenen Umgebungsmedien in Kontakt gebracht.
Die kontrollierten Bedingungen, nämlich die einstellbaren Temperaturen, die vorgegebenen Bewegungsprozeduren mit einer einstellbaren Kontaktzeit und die vorgegebenen Um­ gebungsmedien können den Erfordernissen der Benetzungs­ prozedur in optimaler Weise angepaßt werden. Die einzige Einschränkung besteht darin, daß die konditionierten Oberflächen und Materialien beim Kontaktierungsvorgang nicht unerwünscht verändert werden dürfen.
Für das Prinzip des beschriebenen Verfahrens macht es da­ bei keinen Unterschied, ob das zu benetzende Material oder das benetzende Material bewegt wird, um den Kontakt zwischen beiden Materialien herzustellen. Die flüssige Phase des benetzenden Materials kann zum Beispiel mit Hilfe eines Rohrleitungssystems dem zu benetzenden Mate­ rial zugeführt und von diesem auch wieder abgeführt wer­ den.
Mit Hilfe dieses Verfahrens können Werkstoffe mit Draht, Faser- oder Viskers-Einlagen hergestellt werden. Desglei­ chen können poröse Körper mit dem benetzenden Werkstoff getränkt werden.
Ebenfalls nach diesem Verfahren ist es möglich, Lötver­ bindungen zwischen gleichen oder ungleichen Metallen bzw. Lötverbindungen zwischen Metallen und Keramiken bzw. Verbindungen zwischen keramischen Körpern herzustellen.
Zweckmäßig enthält das benetzende Medium feste oder flüs­ sige Schwebstoffe. Die Schwebstoffe können aus schmier­ wirksamen oder verschleißhemmenden Substanzen bestehen. Die Schwebstoffe können auch aus nichtmischbaren Schmel­ zen oder aus Viskers oder Fasern bestehen.
Nach diesem Verfahren können metallische oder keramische Überzüge und Beschichtungen hergestellt und poröse Körper versiegelt werden.
Der zu benetzende Werkstoff kann in eine Schmelze einge­ taucht werden. Es ist jedoch auch umgekehrt möglich, daß nämlich eine Schmelze zu dem zu benetzenden Werkstoff ge­ führt wird und diesen umströmt.
Es empfiehlt sich, daß der zu benetzende Werkstoff beweg­ lich und positionierbar ist.
Es kann auch zweckmäßig sein, den benetzenden Werkstoff in flüssiger Form zu bewegen und zu transportieren.
Nachfolgend werden mehrere Apparaturen beschrieben, in denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Als Beispiel für die Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens wird anschließend das Tränken von gesin­ terten Nickel-Fasermatten mit einem Blei-Zinn-Weichlot beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Apparatur zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Apparatur,
Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 fortentwickelte Appara­ tur und
Fig. 4 eine nochmals abgewandelte Apparatur.
In Fig. 1 ist ein Behälter 1 dargestellt, der aus Wand­ teilen 2, 3 sowie aus einem Boden 4 und einem Deckel 5 be­ steht. Innerhalb des Behälters 1 ist eine erste obere Heizzone 6 und mit Abstand darunter auf dem Boden 4 eine zweite untere Heizzone 7 vorgesehen. Zwischen den beiden Heizzonen 6 und 7 ist eine thermische Abschirmung 8 vor­ gesehen, die einen zentralen Durchlaß 9 aufweist.
Zusätzlich sind beide Heizzonen 6 und 7 gemeinsam von ei­ ner weiteren thermischen Abschirmung 10 umgeben, die in ihrem oberen Bereich eine zentrale Durchtrittsöffnung 11 aufweist.
Der Innenraum 12 des Behälters 1 ist mit einer Leitung 13 verbunden, in der ein Ventil 14 angeordnet ist. Des wei­ teren steht der Innenraum 12 mit einer Leitung 15 in Ver­ bindung, die über ein Ventil 16 mit einer Pumpe 17 ver­ bunden ist.
Durch den Deckel 5 des Behälters 1 ist eine Hubvorrich­ tung 18 geführt, die in beiden Richtungen des Doppelpfei­ les 19 mittels des Antriebes 20 heb- und senkbar ist. Die Hubvorrichtung 18 ist von einem Metallkompensator 21 um­ geben, der am Deckel 5 des Behälters 1 befestigt ist. Am unteren Ende 22 der Hubvorrichtung 18 ist das zu benet­ zende Werkstück 23, im vorliegenden Falle eine Nickel-Fa­ sermatte 23 angeordnet.
In der unteren Heizzone 7 ist ein Tiegel 24 mit einer be­ netzenden Schmelze, im vorliegenden Fall mit einem Zinn- Blei-Lot 25 vorgesehen.
Der Behälter 1 ist vakuumdicht und druckfest ausgeführt, so daß sowohl mit Vakuum als auch mit Wasserstoff, und das im Wechsel ohne Luftzutritt, gearbeitet werden kann. Dazu dienen die Pumpe 17 und die Rohrleitungen 13 und 15.
In der in Fig. 1 dargestellten Apparatur ist das Tränken von gesinterten Nickel-Fasermatten mit einem Blei-Zinn- Weichlot nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich.
Nach den herkömmlichen Verfahren läßt sich dieser Ver­ bundwerkstoff flußmittelfrei überhaupt nicht herstellen; denn zur Reduktion des Nickeloxides werden auch in einer Wasserstoffatmosphäre Temperaturen benötigt, die weit über dem Schmelzpunkt des Weichlotes liegen. Die Redukti­ onszeiten sind zudem so lang, daß die dünnen Nickelfasern infolge metallurgischer Reaktionen in dem flüssigen Blei- Zinn-Lot aufgelöst werden. Selbst wenn die Materialkombi­ nation so gewählt wäre, daß keine derartige Reaktion zu­ stande käme, wäre der Werkstoff nach den herkömmlichen Verfahren nicht herstellbar, weil nach der Desoxidation der obersten Faserlagen sofort die Benetzung einsetzen würde, die dann wiederum die unteren Faserlagen von der Desoxidation und dem Eindringen von benetzender Flüssig­ keit abschirmen würde.
Zunächst wird der Behälter 1 evakuiert bis auf etwa 10-6 bis 10-7 mbar. Bei diesem Druck wird die Nickel-Fasermat­ te 23 auf etwa 600°C aufgeheizt. Bei gleichbleibender Temperatur wird das Nickeloxid auf den Fasern durch ein- oder mehrmaligen Wechsel zwischen Vakuum und Wasserstoff­ atmosphäre reduziert. Dabei dient das Vakuumpumpen dazu, die Schmutz- und Reaktionsprodukte aus dem Behälter 1 ab­ zuführen. Während dieser Desoxidationszeit, die sich je nach Dicke und Dichte des Fasermaterials über mehrere Stunden erstrecken kann, bleibt das Blei-Zinn-Lot 25 kalt, so daß keine merklichen Verdampfungen auftreten.
Erst gegen Ende der Desoxidationszeit wird das Blei-Zinn- Lot auf eine Temperatur von etwa 300°C aufgeheizt. Pa­ rallel dazu wird die Temperatur der Nickel-Fasermatte 23 auf etwa 400°C abgesenkt.
Bevor die Nickel-Fasermatte 23 in die Schmelze aus Blei- Zinn-Lot 25 getaucht wird, wird der Behälter 1 evakuiert, damit die in die Nickel-Fasermatte 23 eindringende Schmelze aus Zinn-Blei-Lot 25 nicht auf Gaseinschlüsse trifft, die sich im fertigen Werkstoff als Poren zeigen würden.
Das Eintauchen der Nickel-Fasermatte 23 in die Schmelze aus Zinn-Blei-Lot 25 erfolgt durch entsprechendes Absen­ ken des unteren Teiles 23 der Hubvorrichtung 18.
Der gewählte Vakuumdruck und die eingestellte Restgaszu­ sammensetzung innerhalb des Behälters 1 verhindern, daß sich die Oberflächen der Nickelfasern vom Zeitpunkt der letzten Wasserstoffglühung bis zum Kontakt mit der Schmelze 25 wieder mit einer Oxidschicht belegen. Die Kontaktzeit mit der Schmelze 25 ist so gewählt, daß die Schmelze 25 gerade Zeit genug hat, aufgrund der Kapillar­ wirkung die gesamte Fasermatte 23 zu benetzen und auszu­ füllen. Die dabei zwangsläufig auftretenden metallurgi­ schen Reaktionen zwischen Schmelze 25 und Nickelfasern beschränken sich wegen der kurzen Zeit nur auf Bruchteile eines Mikrometers, so daß die Faser zwar eine belastbare Verbindung mit dem Blei-Zinn-Lot 25 eingeht, aber in ih­ rem Querschnitt und damit in ihrer Festigkeit nicht be­ einträchtigt ist.
Im vorstehend beschriebenen Beispiel wurden versuchsweise die besten Resultate bei einer Kontaktzeit zwischen der Nickel-Fasermatte 23 und dem Zinn-Blei-Lot 25 von etwa 15 Sekunden erreicht.
In Fig. 2 ist eine Apparatur dargestellt, bei der die Heizzonen 6 und 7 durch einen Trennboden 26 voneinander getrennt sind, die zentral einen Schieber 27 aufweist. Durch den Trennboden 26 wird der Innenraum des Behälters 1 in einen oberen Gasraum 28 und einen unteren Gasraum 29 unterteilt.
Der obere Gasraum 28 steht mit einer Rohrleitung 30 und einem Ventil 31 sowie mit einer weiteren Rohrleitung 32 und einem Ventil 33 sowie mit einer Pumpe 34 in Verbin­ dung. In der gleichen Weise ist der untere Gasraum 29 mit einer Rohrleitung 35 verbunden, in der ein Ventil 36 an­ geordnet ist. Außerdem steht der untere Gasraum 29 über eine Leitung 37 und ein Ventil 38 mit einer Pumpe 39 in Verbindung. Hierdurch können die beiden Gasräume 28 und 29 evakuiert und mit Wasserstoff gefüllt werden.
Zum Tränken der Nickel-Fasermatte 23 muß der Schieber 27 geöffnet und die Nickel-Fasermatte 23 durch den geöffne­ ten Schieber 27 in die Schmelze aus Blei-Zinn-Weichlot 25 gesenkt werden.
Die Heizzonen 6 und 7 sind von thermischen Abschirmungen 40, 41 umgeben.
Fig. 3 zeigt eine Weiterentwicklung der in Fig. 2 dar­ gestellten Apparatur. In dem Behälter 1 sind zwei Zwi­ schenböden 42 und 43 vorgesehen, zwischen denen eine Schleusen- und Abkühlkammer 44 gebildet ist. In dem Zwi­ schenboden 42 ist ein Schieber 27 vorgesehen, der die Schleusenkammer 44 zum oberen Gasraum 28 hin abdichtet. Desgleichen ist in dem unteren Zwischenboden 43 ein Schieber 45 vorgesehen, der die Schleusenkammer 44 zum unteren Gasraum 29 hin abdichtet.
Ebenso wie der obere Gasraum 28 und der untere Gasraum 29 ist auch die Schleusenkammer 44 mit einem Gaseinlaßrohr 46 und einem Gasauslaßrohr 47 verbunden, wobei in den beiden Rohren 46 und 47 Ventile 48 und 49 angeordnet sind und das Gasauslaßrohr 47 mit einer Pumpe 50 in Verbindung steht.
Beim Absenken des Metallfilzes 23 wird die Schleusen- und Abkühlkammer 44 als Schleuse genutzt, damit keine Be­ standteile des oberen Gasraumes 28 in den unteren Gasraum 29 gelangen können. Beim Hochziehen des Metallfilzes 23 kann der getränkte Körper in der Schleusen- und Abkühl­ kammer mit Hilfe eines durchströmenden Kühlgases beliebig abgekühlt werden.
Die Trennung der beiden Gasräume 28 und 29 durch die Schleusen- und Abkühlkammer 44 erlaubt es, die Tempera­ tureinwirkung auf den getränkten Körper praktisch nach Belieben zu gestalten, den zu tränkenden Körper beim Ab­ senken für den Tauchvorgang rasch und sicher auf das für die Tränkprozedur notwendige Temperaturniveau zu bringen und die Gasräume sauber zu trennen.
Die Möglichkeiten, die sich so realisieren lassen, hängen nicht zuletzt von den Bewegungs- und Transportmechanismen 18, 51, 52 ab, welche die zu tränkende Probe in die ver­ schiedenen Positionen bringt. Da es hierfür keine natür­ lichen Beschränkungen gibt, bestimmt der Aufwand die kon­ struktive Ausführung.
In Fig. 4 ist ein Behälter 1 mit zwei Zwischenböden 53 und 54 dargestellt, wodurch eine obere Kammer 55, eine mittlere Kammer 56 und eine untere Kammer 57 gebildet sind. In der oberen Kammer 55 ist in einer Heizzone 58 ein Tiegel 59 mit einem benetzenden flüssigen Werkstoff 60. Die Heizzone 58 ist von einer thermischen Abschirmung 40 umgeben. Außerdem sind eine Gaszuleitung 61 und eine Gasableitung 62 sowie eine Pumpe 63 vorgesehen.
In der mittleren Kammer 56 ist ein Tiegel 64 mit einem zu benetzenden Werkstoff 65 in einer Heizzone 66 vorgesehen. Auch die mittlere Kammer 56 hat eine Gaszuleitung 67 und eine Gasableitung 68, die zu einer Pumpe 69 führt.
In der unteren Kammer 57 ist ein Tiegel 70 in der Heizzo­ ne 71 vorgesehen. Auch die untere Kammer 57 hat eine Gaszuführungsleitung 72 und eine Gasabführungsleitung 73, die zu einer Pumpe 74 führt.
Zwischen dem Tiegel 59 in der oberen Kammer 55 und dem Tiegel 64 mit dem zu benetzenden Werkstoff 65 in der mittleren Kammer 56 ist eine Rohrleitung 75 mit einem Ventil 76 angeordnet. Ähnlich ist zwischen dem Tiegel 64 in der mittleren Kammer 56 und dem Tiegel 70 in der unte­ ren Kammer 57 eine Rohrleitung 77 mit einem Ventil 78 vorgesehen.
Hierbei steht der zu tränkende Werkstoff 65 fest, und der benetzende flüssige Werkstoff 60 wird über die Rohr­ leitung 75 dem zu benetzenden Werkstoff zugeführt. Die Trennung des getränkten Werkstoffes 65 von dem benetzen­ den flüssigen Werkstoff 60 erfolgt über die Rohrleitung 77.
Für die Anordnung der Heizzonen und die Trennung der Gasräume gilt das gleiche, wie vorstehend zu den in Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Apparaturen be­ schrieben ist.

Claims (26)

1. Verfahren zum flußmittelfreien Beschichten, Tränken und Löten von metallischen und nichtmetallischen Werk­ stoffen, von denen der eine ein zu benetzender Werk­ stoff und der andere ein benetzender Werkstoff ist, wobei zunächst der zu benetzende Werkstoff und der benetzende Werkstoff im Vakuum oder in reduzierender oder in inerter Atmosphäre aufgeheizt werden und an­ schließend der benetzende Werkstoff auf den zu benet­ zenden Werkstoff aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Desoxidation und/oder die Oberflächenkonditio­ nierung räumlich und zeitlich getrennt vom Benetzen durchgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang der Säuberung, der Desoxidation, der Mate­ rial- und Oberflächenkonditionierung sowie eventueller Oberflächenbeschichtungen räumlich und zeitlich vom Vorgang des Benetzens, Tränkens oder Lötens getrennt durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Säuberung und/oder die Desoxidation und/oder die Oberflächenkonditionierung des zu benet­ zenden Werkstoffe auf dem Temperaturniveau und in der Atmosphäre erfolgen, mit denen eine optimale Verfah­ renssteuerung möglich ist.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Heizzone die Behandlung des zu benetzenden Werkstoffes im Vakuum oder in reduzierender oder in inerter Atmos­ phäre und in einer zweiten von der ersten Heizzone ge­ trennten Heizzone die Benetzung des zu benetzenden Werkstoffes durch den benetzenden Werkstoff durchge­ führt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Vorgänge zur physikalisch chemischen Oberflächenbe­ handlung und Oberflächenumwandlung, PVD-, CVD- und Spritzbeschichtung sowie Abkühlvorgänge räumlich an­ gegliedert und in den zeitlichen Ablauf integriert werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weitere, ins­ besondere mechanische Oberflächenbehandlungen in den zeitlichen Ablauf integriert werden.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu benet­ zenden Oberflächen mit physikalischen und chemischen Methoden so verändert und aufgebaut werden, daß den Bedürfnissen einer Benetzung durch das flüssige Me­ tall in optimaler Weise Rechnung getragen wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den benet­ zenden Werkstoff eine Entschlackung, Entgasung und/oder chemische und physikalische Konditionierung durchgeführt werden.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzbad entschlackt, entgast oder gezielt mit Zusatzstoffen dotiert wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch mecha­ nische, pneumatische oder elektromagnetische Verwir­ belung der Schmelze nicht mischbare feste oder flüs­ sige Bestandteile in der Schwebe gehalten werden.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der sepa­ raten und unabhängigen Vorbereitung des festen Werk­ stoffes und der flüssigen Phase die beiden Partner bei einstellbaren Temperaturen, vorgegebenen Bewe­ gungsprozeduren mit einer einstellbaren Kontaktzeit und vorgegebenen Umgebungsmedien in Kontakt gebracht werden.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Werkstoffe mit Draht, Faser- oder Viskers-Einlagen hergestellt wer­ den.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß poröse Körper mit dem benetzenden Werkstoff getränkt werden.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Lötverbindun­ gen zwischen gleichen oder ungleichen Metallen herge­ stellt werden.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Lötverbindun­ gen zwischen Metallen und Keramiken hergestellt wer­ den.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungen zwischen keramischen Körpern hergestellt werden.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das benetzende Medium feste oder flüssige Schwebstoffe enthält.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweb­ stoffe aus schmierwirksamen oder verschleißhemmenden Substanzen bestehen.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweb­ stoffe aus nichtmischbaren Schmelzen bestehen.
20. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweb­ stoffe aus Viskers oder Fasern bestehen.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß metallische oder keramische Überzüge und Beschichtungen herge­ stellt werden.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß poröse Körper versiegelt werden.
23. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zu benet­ zende Werkstoff in eine Schmelze eingetaucht wird.
24. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schmelze zu dem zu benetzenden Werkstoff geführt wird und die­ sen umströmt.
25. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zu benet­ zende Werkstoff beweglich und positionierbar ist.
26. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der benetzende Werkstoff in flüssiger Form bewegt und transportiert wird.
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