View source for Edelmetallpulver und -präparate

==Edelmetallpulver==
Edelmetallpulver kommen als Ausgangsprodukte für zahlreiche technische Anwendungen
oder auch für medizinische und dekorative Zwecke zum Einsatz.
Dazu zählen z.B. die Herstellung von Silber-Verbundwerkstoffen für elektrische
Kontakte (Ag/Ni, Ag/Metalloxid, Ag/C, Ag/W u. a.), Katalysatoren, Elektroden
oder Dentalprodukte. Darüber hinaus sind Edelmetalle in Pulverform Grundbestandteile
für Präparate, Leitlacke und -klebstoffe.

Edelmetallpulver bestehen aus kleinen Partikeln von ca. 1 - 100 μm Durchmesser,
die durch Kornform, -größe und -größenverteilung charakterisiert sind.
Entsprechend dem gewählten Herstellungsverfahren weisen die Silber-Partikel
eine unterschiedliche Morphologie auf, z.B. kugelig, kristallin oder dentritisch.
Je kleiner der Partikeldurchmesser ist, um so größer ist die spezifische Oberfläche
der Pulver.

Die scheinbare Dichte (Schütt- und Klopfdichte) der Pulver ist aufgrund der
Zwischenräume zwischen den Partikeln niedrig, verglichen mit der Dichte
erschmolzener Edelmetalle. Sie variiert in einem weiten Bereich von ca.
0,5 - 6 g/cm<sup>3</sup>, abhängig von der Morphologie der Partikel und ihrer Neigung zur
Agglomeratbildung. Edelmetallpulver lassen sich pressen und sintern; ein
gewisser Porenanteil bleibt jedoch erhalten.

<figure id="fig:Different shapes of silver powders"> 
[[File:Different shapes of silver powders.jpg|right|thumb|Figure 1: Verschiedene Formen von Silber-Pulvern a) kugelig; b) abgerundete Kristallagglomerate]]
</figure>


Edelmetallpulver werden nach verschiedenen Verfahren, z.B. durch Elektrolyse,
Verdüsen aus der Schmelze, chemische Fällung oder durch Zementation mit
unedleren Metallen, hergestellt. Je nach Herstellungsverfahren weisen Silber-
Pulver unterschiedliche Eigenschaften auf (<xr id="tab:DifferentTypesofSilverPowders" /><!--(Tab. 8.1)--> und 
[[Werkstoffe_auf_Silber-Basis#label-tab:Qualitätsmerkmale_verschieden_hergestellter_Silber-Pulver|Qualitätsmerkmale verschieden hergestellter Silber-Pulver]]<!--(Tab. 2.12)-->). So erhält
man beim Verdüsen aus der Schmelze ein Pulver mit hoher Klopfdichte, das 
sich aus kugeligen Partikeln zusammensetzt. Durch Elektrolyse von Silbersalzlösungen
entstehen im allgemeinen unregelmäßige, dentritische bis kristalline
Formen.
Bei chemischen Prozessen können sehr feine Pulver mit großen spezifischen
Oberflächen erzeugt werden. <xr id="fig:Different shapes of silver powders"/><!--Fig. 8.1--> zeigt exemplarisch REM-Aufnahmen von
verdüstem Silber-Pulver mit kugeliger Kornform (a) und zementiertem Pulver aus
abgerundeten Kristallagglomeraten (b).


<figtable id="tab:DifferentTypesofSilverPowders">
<caption>'''<!--Table 8.1:-->verschiedene Typen von Silber-Pulvern'''</caption>
<table class="twocolortable">
<tr><th><p class="s6">Pulvertyp</p></th><th><p class="s6">GE</p></th><th><p class="s6">GN1</p></th><th><p class="s7">ES</p></th><th><p class="s6">V</p></th></tr><tr><td><p class="s6">Herstellung Process</p></td><td><p class="s6">chem.</p></td><td><p class="s6">chem.</p></td><td><p class="s7">elektrolytisch</p></td><td><p class="s6">verdüst</p></td></tr><tr><td><p class="s6">Kornform</p></td><td><p class="s6">agglomeriert</p></td><td><p class="s6">agglomeriert</p></td><td><p class="s7">dendritisch</p></td><td><p class="s6">kugelig</p></td></tr><tr><td><p class="s6">Mittl. Korndurchmesser</p><p class="s6">(median) [µm]</p></td><td><p class="s6">10 - 15</p></td><td><p class="s6">20 - 40</p></td><td><p class="s7">-</p></td><td><p class="s6">32 - 60</p></td></tr><tr><td><p class="s6">Mittl. Korndurchmesser</p><p class="s6">(FSS - Fisher Sub Sieve Size) [µm]</p></td><td><p class="s6">-</p></td><td><p class="s6">-</p></td><td><p class="s7">4.0 - 6.0</p></td><td><p class="s6">-</p></td></tr><tr><td><p class="s6">Klopfdichte nach </p><p class="s6">(DIN/ISO 3953) [g/cm<sup>3</sup>]</p></td><td><p class="s6">0.7 - 1.1</p></td><td><p class="s6">2.0 - 2.5</p></td><td><p class="s7">2.0 - 3.0</p></td><td><p class="s6">4.0 - 6.7</p></td></tr><tr><td><p class="s6">Spez. Oberfläche </p><p class="s6">nach B.E.T. [m<sup>2</sup>/g]</p></td><td><p class="s6">0.5 - 0.9</p></td><td><p class="s6">-</p></td><td><p class="s7">-</p></td><td><p class="s6">-</p></td></tr></table>
</figtable>

==Edelmetallpräparate==
<figure id="fig:Solar cell with print pattern of ARGONOR N920">
[[File:Solar cell with print pattern of ARGONOR N920.jpg|right|thumb|Figure 2: Solarzelle bedruckt mit Argonor N920]]
</figure>
Während früher Glas, Porzellan und Keramik vor allem für dekorative Zwecke mit Gold
oder Platin überzogen wurden, dienen Edelmetalle bereits seit Jahren in weit größerem
Masse dazu, verschiedene nichtmetallische Werkstoffe, wie Keramik, Glas oder
Kunststoff elektrisch leitend zu machen. Zur Aufbringung auf das Grundmaterial wird
das Edelmetall in feinpulveriger Form in einem organischen Träger dispergiert, der
Lackbindemittel und spezielle Lösungsmittel enthält. Solche Präparate können über
Siebdruck, Tampondruck, Spritztechnik, Tauchen oder mit einem Pinsel aufgetragen
werden.

===Edelmetall-Einbrennpräparate===

Die in flüssiger oder pastenartiger Form vorliegenden Einbrennpräparate haben in der
Elektrotechnik und Elektronik, insbesondere in der Dickschichttechnik ein breites
Anwendungsfeld gefunden (<xr id="tab:Liquid Silver Preparations for Firing Application (ARGONOR)"/><!--(Table 8.2)-->). Als edelmetallhaltiger Füllstoff wird wegen seiner
hohen elektrischen Leitfähigkeit meist Silber eingesetzt. Nach dem Einbrennen, das in
oxidierender Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 400°C bis 850°C erfolgt, entsteht
eine festhaftende, hochleitende Schicht.
Bei der Verarbeitung im Siebdruckverfahren können beliebige Leiterbahnen aufgebracht
werden (<xr id="fig:Solar cell with print pattern of ARGONOR N920"/><!--(Fig. 8.2)-->). Auf diese Weise entstehen Strompfade mit guten elektrischen
Eigenschaften und hoher Temperaturbeständigkeit.


<figtable id="tab:Liquid Silver Preparations for Firing Application (ARGONOR)">
<caption>'''<!--Table 8.2:-->Flüssige Silber-Präparate zum Einbrennen'''</caption>
<table class="twocolortable" style="width:80%">
<tr><th><p class="s6">Präparat</p></th><th><p class="s6">Material</p></th><th><p class="s6">Verarbeitung</p></th><th><p class="s6">Einbrenntemperatur [°C]</p></th><th><p class="s6">Eigenschaften</p></th><th><p class="s6">Silbergehalt<br />[Massen-%]</p></th></tr><tr><td><p class="s6">Argonor N92</p></td><td><p class="s6">Glas, Keramik</p></td><td><p class="s6">Pinsel Spritzpistole</p></td><td><p class="s6">530 - 650</p></td><td><p class="s6">Viskosität</p><p class="s6">500 – 1.000 mPa·s, gute Lötbarkeit</p></td><td><p class="s6">65</p></td></tr><tr><td><p class="s6">Argonor</p></td><td><p class="s6">Glas, Keramik</p></td><td><p class="s6">Siebdruck</p></td><td><p class="s6">530 - 650</p></td><td><p class="s6">Viskosität</p><p class="s6">10 – 15.000 mPa·s, gute Lötbarkeit</p></td><td><p class="s6">65</p></td></tr></table>
</figtable>

<figure id="fig:Flexible keyboard contact pattern printed with AUROMAL 170">
[[File:Flexible keyboard contact pattern printed with AUROMAL 170.jpg|right|thumb|Figure 3: Folientastatur mit AUROMAL170 bedruckt]]
</figure>

===Leitlacke und -klebstoffe===

Leitlacke sind i. allg. Edelmetallpräparate in flüssiger oder pastenartiger Form.
Sie enthalten den metallischen Füllstoff, feinkörniges Silberpulver als leitfähige
Pigmente mit teilweise plättchenförmiger Struktur, eine Lackkomponente auf
Kunstharzbasis und ein organisches Lösungsmittel (<xr id="tab:Silver Paints, Conductive Pastes, and Conductive Adhesives"/><!--(Table 8.3)-->). Beim Trocknen
an Luft oder Altern bei leicht erhöhten Temperaturen verdunstet das Lösungsmittel.
Dadurch kommt es zur metallischen Berührung der Pulverteilchen,
welche so die Stromleitung ermöglichen (<xr id="fig:Flexible keyboard contact pattern printed with AUROMAL 170"/><!--(Fig. 8.3)-->).

Leitklebstoffe werden vor allem zum wärmearmen Fügen metallischer Teile
eingesetzt. Als Klebstoffe eignen sich hochpolymere, organische Substanzen 
wie Epoxidharze oder Mischpolymerisate. Durch Beimengung von Füllstoffen,
z.B. in Form von plättchenförmigem Silberpulver (70 - 80 Massen-% Ag),
werden sie elektrisch leitend. Silber-Leitklebstoffe kommen sowohl als Einkomponenten-
als auch als Zweikomponentenkleber zum Einsatz. Beide Klebstofftypen
härten ohne Einwirkung von Druck aus.
<br style="clear:both;"/>



<figtable id="tab:Silver Paints, Conductive Pastes, and Conductive Adhesives">
<caption>'''<!--Table 8.3:-->Silber-Leitlacke, -Leitpasten und -Leitklebstoffe'''</caption>
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
|-
!Präparat 
!Trägermaterial
!Verarbeitung
!Trocknung<br />[°C]
!Eigenschaften
!Verbrauch<br />[g/100 cm<sup>2</sup>]
!Flächenwiderstand<br />[Ω/m<sup>2</sup>]
|-
|AROMAL 38
|Glas, Kunststoff
|Spritzen, Tauchen,<br />Pinsel
|RT,<br />30 min<br />100°C
|Harte, gut leitende Silberschicht<br />mit breitem Einsatzgebiet
|0.5 - 2
|< 0.1
|-
|AROMAL 50
|Glas, Wachs, Kunststoff
|Spritzen, Tauchen,<br />Pinsel
|10 min<br />RT
|Sehr ebene Oberfläche, besonders<br />zum galvanischen Verstärken
|0.5 - 2
|< 0.2
|-
|AROMAL 70T
|Kunststoff
|Tampondruck
|60 min<br />RT
|Harte, gut leitende Beschichtung
|
|< 0.1
|-
|AROMAL 141
|Kunststoff,<br />Hartpapier
|Siebdruck
|45 min<br />120°C
|Mechanisch<br />sehr feste Überzüge
|
|< 0.05
|-
|AROMAL 170
|Kunststoff
|Siebdruck
|30 min<br />100°C
|Flexible Schichten, besonders<br />für Folien geeignet
|
|< 0.05
|-
|AROMAL K 5 A+B
|metal, glass
|Dispenser,<br />Siebdruck
|24h RT,<br />3h<br />80°C
|Mechanisch sehr feste Verbindungen<br />als Alternative zum Weichlöten
|
|< 0.1
|-
|AROMAL K 20
|Metall, Kunststoff,<br />Keramik
|Dispenser,<br />Siebdruck
|15 min<br />150°C
|Flexible Verbindungen, die<br />thermische Spannungen abbauen helfen
|
|< 0.1
|-
|DOSILAC
|colspan="6" |Silber-Leitlack in Spraydose abgefüllt; als Spühlack verwendbar, mit ähnlichen Eigenschaften wie AUROMAL 50
|}
</figtable>

<figure id="fig:Shear force of an adhesive joint">
[[File:Shear force of an adhesive joint.jpg|right|thumb|Figure 4: Abscherkraft einer Klebverbindung (Silber-Leitkleber: AUROMAL K 20) in Abhängigkeit von der Aushärtetemperatur]]
</figure>



Leitlacke und -klebstoffe finden in der Elektrotechnik und Elektronik ein breites
Anwendungsfeld. Sie werden z.B. zur Kontaktierung von Schichtwiderständen,
Befestigung von Anschlussdrähten, Ableitung elektrostatischer Elektrizität oder
zur Kontaktierung von Bauelementen bei niedrigen Temperaturen eingesetzt.

Die Festigkeit der Klebverbindung hängt dabei von der gewählten Aushärtetemperatur
ab (<xr id="fig:Shear force of an adhesive joint"/><!--(Fig. 8.4)-->).

===Edelmetall-Flakes===

Zur Erzielung spezieller physikalischer Eigenschaften in Präparaten werden disperse
Edelmetalle in Form flacher, flockenartiger Partikel (Flakes) benötigt. Diese
werden durch Vermahlen feiner Pulver unter Zusatz von Mahlhilfsmitteln hergestellt.
Die Eigenschaften dieser Silber-Flakes (Dispergierbarkeit, Fließverhalten,
elektrische Leitfähigkeit) hängen stark von Kornform, -größe und vom Mahlhilfsmittel
ab. <xr id="fig:SEM photos of silver flakes a fine grain b large flat"/><!--Fig. 8.5--> zeigt REM-Aufnahmen eines feinen Silber-Flake-Typs
(mittlerer Partikeldurchmesser: 4 - 6 μm) (a) und eines Typs mit relativ großflächigen,
dünnen Flakes ( Partikeldurchmesser 8 - 11 μm) (b). Typische Handelsformen
von Silber-Flakes und ihre wesentlichen Eigenschaften sind in
<xr id="tab:Typical Commercial Silver Flake Types"/><!--(Tab. 8.4)--> zusammengefasst. Gold und Platinmetalle können ebenfalls zu Flakes
verarbeitet werden. Sie haben aber im Vergleich zu Silber-Flakes nur eine
geringe Bedeutung.
<figure id="fig:SEM photos of silver flakes a fine grain b large flat">
[[File:SEM photos of silver flakes a fine grain b large flat.jpg|left|thumb|Figure 5: REM Aufnahmen von Silber-Flakes (a) feinkörnig (b) großflächig]]
</figure>
















<figtable id="tab:Typical Commercial Silver Flake Types">
<caption>'''<!--Table 8.4:-->Typische Handelsformen von Silber-Flakes'''</caption>

{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px;width:80%"
|-
!Flake-Typ
!F56
!B190
!ES4
|-
|Charakteristische Merkmale
|geringe Klopfdichte
|sehr fein
|rein, breite Kornverteilung
|-
|Silbergehalt [Massen-%]
|> 99.0
|> 99.0
|> 99.7
|-
|Mittl. Korndurchmesser (50%-Median) [μm]
|3 - 8
|4 - 6
|9 - 13
|-
|Klopfdichte nach DIN/ISO 3953 [g/cm³]
|0.7 - 1.1
|2.1 - 2.7
|2.7 - 3.6
|-
|Spez. Oberfläche nach B.E.T. [m²/g]
|0.7 - 1.1
|0.3 - 0.7
|
|}
</figtable>

[[en:Precious_Metal_Powders_and_Preparations]]