In situ Sol‐Gel Oberflächenmodifikation von Aluminiumoxid zur besseren Benetzbarkeit durch Hartlotwerkstoffe. Issue 3 (17th March 2020)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Tillmann, W.; Pinho Ferreira, M.
• Is Part Of: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. Volume 51:Issue 3(2020:Mar.)
• Page Start: 313
• Page End: 323
• Publication Date: 2020-03-17
• Subjects: Aluminiumoxid -- Keramik -- Sol-Gel-Oberflächenmodifikation -- Löttechnik -- Benetzbarkeit; Alumina -- ceramic -- sol-gel-surface modification -- brazing technology -- wettability; Materials -- Periodicals; Materials -- Testing -- Periodicals; 620.1
• DOI: 10.1002/mawe.201700067
• Languages: English
• ISSNs: 0933-5137

Abstract

Translation abstract: Alumina is an important technical high‐performance material in the field of electronics and mechanical engineering. Therefore, it is often necessary to use these ceramics in combination with other materials such as metals. Brazing is a wide‐spread and economical method to realize bonded joints between alumina and metallic components. Unlike the joining of pure metallic materials, ceramics cannot be easily brazed due to the poor wettability by molten metals. Hence, ceramic surfaces are either metallized prior to the brazing process, or a corresponding basic filler metal with active elements is used. Because of partially disadvantageous aspects concerning the manageability and profitability, this research paper describes a novel approach in which the ceramic surface is rendered wettable by the application of a sol‐gel coating of semiconducting oxides. In order to make the surface modification economical and to avoid much additional expenditure, the drying of this sol‐gel material is integrated into the sintering process of the aluminium oxide ceramic. Abstract : Das Hartlöten von Aluminiumoxidkeramiken erfordert eine bestimmte Vorbehandlung der zu lötenden Oberfläche bzw. den Einsatz reaktiver Elemente im Lotwerkstoff, um das bei Keramiken sonst schlechte Benetzungsverhalten zu verbessern. Diese Publikation beschreibt ein neues Verfahren basierend auf Sol‐Gel‐Materialien, um das Benetzungsverhalten von Metallschmelzen auf Aluminiumoxid positiv zu beeinflussen. Abstract: Aluminiumoxid ist ein wichtiger technischer Hochleistungswerkstoff im Bereich der Elektronik und des Maschinenbaus. Aufgrund dessen ist es häufig nötig diese Keramiken im Verbund mit anderen Werkstoffen, wie zum Beispiel Metalle, zu verwenden. Eine weit verbreitete und wirtschaftliche Methode, stoffschlüssige Verbindungen zwischen Aluminiumoxid und metallischen Bauteilen zu realisieren ist das Hartlöten. Anders als beim Fügen von reinen metallischen Werkstoffen, ist das Hartlöten von Keramiken, aufgrund der schlechten Benetzbarkeit durch Metallschmelzen, nicht ohne weiteres möglich. Deswegen werden Keramikoberflächen entweder vor dem Lötprozess metallisiert oder es wird ein entsprechendes Basis‐Lot mit Aktivelementen genutzt. Aufgrund der teilweise nachteiligen Aspekte hinsichtlich der Handhabbarkeit und der Wirtschaftlichkeit wird in diesem Forschungspaper ein neuartiger Ansatz beschrieben, in dem durch die Applikation einer Sol‐Gel‐Beschichtung aus halbleitenden Oxiden die Keramikoberfläche benetzbar gemacht wird. Um die Oberflächenmodifikation wirtschaftlich und ohne viel Zusatzaufwand zu gestalten, wird das Einbrennen dieses Sol‐Gel‐Materials in den Sinterprozess der Aluminiumoxid‐Keramik integriert.