SPRITZGIESSEN

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Granulat aus mindestens einer Komponente, ausgewählt aus einem Refraktärmetall, einer Keramik und einem KohlenstoffWerkstoff, und mindestens eine Komponente, ausgewählt aus Cu, Ag, AI und Au. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des Granulats zur Herstellung von Verbundbauteilen, insbesondere von

Wärmesenken, durch Spritzgießen sowie ein Verfahren zur

Beschichtung von Bauteilen und Verbundbauteilen, insbesondere einer Wärmesenke, mit dem Granulat durch Verfahren des

thermischen Spritzens, insbesondere des Kaltgasspritzens .

STAND DER TECHNIK Ein wichtiges Anwendungsgebiet für Wärmesenken, so genannte „heat sinks", ist die Wärmeabfuhr von elektronischen oder anderweitig thermisch hochbelasteten Bauteilen. Die Anforderungen für Wärmesenken lassen sich wie . folgt zusammenfassen :

- thermischer Ausdehnungskoeffizient (CTE) einstellbar im Bereich 4-8 ppm/K

- hohe Wärmeleitfähigkeit

- lötbare Oberfläche

- moderate Materialkosten

- hoher E-Modul zur Minimierung der Durchbiegung beim Löten des DCB („Direct Copper Bonding" ) -Substrats

- hohe Bruchfestigkeit für robustes Handling

- geringe Dichte für mobile Anwendungen.

Verbundwerkstoffe, bei denen ein Material mit geringem

Ausdehnungskoeffizienten, z.B. ein Refraktärmetall , und ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit miteinander verbunden werden, haben sich für die Herstellung von Wärmesenken als geeignet erwiesen. Ein Beispiel für solche Verbundwerkstoffe sind die

metallischen Verbundwerkstoffe, die so genannten MMC'c (metal matrix composites) . Hierbei werden in der Regel die

Refraktärmetalle Molybdän oder Wolfram mit dem Metall Kupfer kombiniert. Dazu werden entweder durch Pressen und Sintern poröse Formkörper aus den Refraktärmetallen hergestellt und mit schmelzflüssigem Kupfer infiltriert, oder die Metallpulver werden gemischt und zu Formkörpern durch Pressen oder MIM · (metal injection molding) verarbeitet und anschließend

oberhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gesintert

( Flüssigphasensinterung) .

Als weitere Verbundwerkstoffe für die Anwendung als

Wärmesenken sind Al-SiC-Verbundmaterialien bekannt. Im

Vergleich zu den Verbundmaterialien aus Mo-Cu und W-Cu weisen die aus Al-SiC den Vorteil einer wesentlich geringeren Dichte auf .

Neuere Entwicklungen beschreiben faserverstärkte und

partikelverstärkte Verbundwerkstoffe als Materialien, die für die Anwendung als Wärmesenken geeignet sind. Ein Beispiel für die faserverstärkten Verbundwerkstoffe sind die Kupfer- Kohlenstoff-Faser Verbundwerkstoffe zu nennen. Im

pulvermetallurgischen Herstellungsprozess wird gewöhnlich eine Mischung aus kurzen Kohlenstoff-Fasern und Kupferpulver heißgepresst . Der Volumenanteil an Kohlenstoff-Fasern liegt je nach gewünschtem Ausdehnungskoeffizienten zwischen 40 und 45 Vol . % . Bei den partikelverstärkten Verbundwerkstoffen werden Cu- oder Ag-Matrices mit z.B. SiC und/oder Diamantpartikeln kombiniert. Solche Verbundwerkstoffe sind beispielsweise beschrieben in US 5,783,316, EP 0 859, 408 AI, WO 99/12866 und WO 02/42249 A2. Neben dem oben erwähnter Herstellverfahren über Spritzgießen oder Pressen/Sintern lassen sich ^' Wärmesenken aufgrund ihrer flächigen Natur auch besonders gut über thermische

Spitzverfahren herstellen. Jedoch ist dabei darauf zu achten, dass der verwendete, pulverförmige Wärmesenkenwerkstoff beim thermischen Spritzen nicht oxidiert. Dies gelingt am besten über Verfahren, bei denen kein Aufschmelzen des

Beschichtungswerkstoffs durch die thermische Energie der

Prozessgase erfolgt und die Haftung der Partikel in Folge ihrer hohen kinetischen Energie erfolgt. Zu diesen Verfahren zählt u.a. das sogenannte Kaltgasspritzen, bei denen die

Prozessgastemperatur bei maximal ca. 1200 °C aber unterhalb der Schmelztemperatur des Beschichtungswerkstoffes liegt. Die im Prozessgas vorgewärmten Pulverpartikel prallen mit hoher kinetischer Energie auf das Substrat auf, wobei die aus der auftretenden plastischen Verformung resultierende

Wärmeentwicklung zur Anbindung der Partikel auf der

Bauteiloberfläche sowie untereinander führt. Bedingt durch den Wärmeleitungskontakt zum Substrat tritt ein ebenso schnelles Abkühlen auf. Hierdurch wird die Oxidation wirksam verhindert. Gerade für die duktilen Metalle Aluminium, Kupfer und Silber ist daher das Kaltgasverfahren sehr geeignet.

Aus dem Stand dör Technik sind jedoch keine Arbeiten bekannt, die eine Herstellung von Pulvern aus den oben genannten

Verbundpulvern beschreiben, die aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften den Besonderheiten des Kaltgasspritzens Rechnung tragen. Insbesondere sind keine Pulver bekannt, die

hinsichtlich ihrer Auftragseigenschaften für das

Kaltgasspritzen optimiert wurden. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Pulvermischungen aus einem Refraktärmetall und einem Material mit hoher Leitfähigkeit eine schlechte Einbindung des Refraktärmetalls und ungleichmäßige Auftragung zeigt .

Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung pulverförmigen Materials für die Herstellung eines Verbundbauteils, insbesondere einer Wärmesenke, wobei das Material speziell für das Kaltgasspritzen geeignet sein soll. Die Aufgabe wird durch ein Granulat gelöst, wobei das Granulat folgende Komponenten umfasst: mindestens . eine Komponente, ausgewählt, aus einem Refraktärmetall, einer Keramik und einem

Kohlenstoffwerkstoff, und

mindestens eine Komponente, ausgewählt aus Cu, Ag, AI und Au,

wobei das Granulat frei von organischen Bindemitteln ist.

Unter frei von organischen Bindemitteln ist zu verstehen, dass das Granulat organische Bindemittel höchstens in einer Menge enthält, die derart klein ist, dass eine effektive bindende Wirkung nicht erzielt wird.

Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Granulat, bestehend aus

mindestens einer Komponente, ausgewählt aus einem Refraktärmetall, einer Keramik und einem

Kohlenstoffwerkstoff, und

mindestens einer Komponente, ausgewählt aus Cu, Ag, AI und Au.

Der Gegenstand der Erfindung ist auch ein Granulat, umfassend mindestens eine Komponente, ausgewählt aus einem

Refraktärmetall, einer Keramik und einem Kohlenstoffwerkstoff, und mindestens eine Komponente, ausgewählt aus Cu, Ag, AI und Au, wobei das Granulat bis zu 0,5 Gewichts .%, insbesondere bis zu 0,05 Gewichts. % an organischen Bindemitteln enthält.

Weiterhin ist der Gegenstand der Efindung ein Granulat, bestehend aus mindestens einer Komponente, ausgewählt aus einem Refraktärmetall, einer Keramik und einem

Kohlenstoffwerkstoff, und mindestens einer Komponente ausgewählt aus Cu, Ag, AI und Au, und höchstens bis zu 0,5 Gewichts. % an organischen Bindemitteln.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung des Granulats der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von

Verbundbauteilen, insbesondere einer Wärmesenke, durch

Spritzgießen oder durch das Kaltgasspritzen.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils, insbesondere einer

Wärmesenke, durch Spritzgießen des Granulats oder durch

Kaltgasspritzen gemäß der vorliegenden Erfindung.

Kurze Beschreibung der Figuren, durch die die Erfindung der vorliegenden Anmeldung veranschaulicht wird:

Figur 1 zeigt Diamanten mit einer Teilchengröße von ca. 25 μπι;

Figur 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines einzelnen

Granulatkorns gemäß der vorliegenden Erfindung;

Figur 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines einzelnen

Granulatkorns gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem in der Hülle neben Kupfer feine Diamanten eingebracht sind; ,

Figur 4 zeigt den Aufbau eines Granulatkorns gemäß der vorliegenden Erfindung, das im Beispiel 3 erhalten wird;

Figur 5 zeigt den Aufbau eines Granulatkorns gemäß der vorliegenden Erfindung, das im. Beispiel 4 erhalten wird;

Figur 6 zeigt eine Abbildung von Carbon-Nano-Tubes (CNT) ; und

Figur 7 zeigt den Aufbau eines Granulatkorns gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem CNT als eine Komponente enthalten ist und gemäß Beispiel 5 hergestellt wird; Figur 8 zeigt ein REM-Bild eines Pulvers gemäß der

vorliegenden Erfindung, das im Beispiel 3 erhalten wird;

Das Granulat der vorliegenden Erfindung enthält eine

Komponente, ausgewählt aus der Gruppe von Cu, Ag, AI und Au oder Mischungen davon, wobei Cu und AI sind bevorzugt sind. Ferner ist es auch möglich, deren leicht reduzierbare Oxide, z.B. CuO, einzusetzen. In diesem Fall ist dann eine Reduktion zum Metall erforderlich.

Weiterhin enthält das Granulat der vorliegenden Erfindung eine Komponente, ausgewählt aus einem Refraktärmetall, einer

Keramik und einem KohlenstoffWerkstoff oder Mischungen davon. Als Refraktärmetalle können hochschmelzende Metalle der vierten Nebengruppe, fünftem Nebengruppe und -sechsten

Nebengruppe eingesetzt werden. Bevorzugt sind Mo und W. Als geeignete Keramik-Komponenten zur Herstellung des Granulats der vorliegenden Erfindung können beispielsweise Boride, wie Titanborid, Oxide, wie z.B. Nioboxid, Titanoxid und

Aluminiumoxid, Nitride, z.B. Aluminiumnitrid und

Siliciumnitrid, Carbide und Silizide genannt werden, wobei jedoch auch andere Keramik-Komponenten möglich sind. Die

Keramik-Komponente kann einen einzelnen Bestandteil, aber auch beliebige Gemische verschiedener Bestandteile umfassen.

Beispiele für den KohlenstoffWerkstoff sind Graphit, Diamant, Kohlefaser und Carbon-Nano-Tubes (CNT) .

Besonders bevorzugte Kombinationen der oben genannten

Komponenten sind W-Cu, Mo-Cu und Al-SiC.

Die oben genannten Komponenten werden in einem

Granulationsverfahren zu einem Granulat verarbeitet. Dazu kann jegliches bekannte Granulationsverfahren angewendet werden, beispielsweise Sprüh- und Wirbelschichtgranulation oder

Verfahren bei denen Kugelmühlen eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist folgendes Granulationsverfahren: die pulverförmigen Komponenten werden in einer Flüssigkeit

dispergiert, gegebenenfalls werden organische, filmbildende organische Bindemittel in die Flüssigkeit eingebracht.

Geeignete organische Bindemittel sind dem Fachmann geläufug. Es kann sich beispielsweise um Polyvinylalkohole,

Polymethyl (meth) acrylate, Polyethylenglykole, Polyurethane, Zellulosederivate oder andere makromolekulare oder

längerkettige organische Substanzen, wie Polyethylen oder Paraffine handeln. Die Dispersion wird anschließend

sprühgetrocknet, um Granalien zu erhalten. Diese können den

Prozess auch mehrfach durchlaufen, um eine Schichtstruktur zu erhalten. Sie werden dann thermisch behandelt, um organische Bindemittel zu entfernen. Ganz besonders geeignet ist aber eine Aufbaugranulation um einen Kern, der beispielsweise durch einen Diamanten oder ein SiC-Partikel gebildet werden kann. Auch hier erfolgt eine anschließende thermische

Bindemittelentfernung.

Die Komponente, ausgewählt aus Cu, Ag, AI und Au, wird in dem Granulationsverfahren als Pulver eingesetzt, wobei eine

Partikelgröße im Bereich von 1 bis 20 μπι bevorzugt ist.

Die zweite Komponente wird im Fall von z.B. Diamant und

Graphit als Pulver eingesetzt. Im Fall von Kohlefaser oder Carbon-Nano-Tubes werden faser-förmige Ausgangstoffe bei der Granulatherstellung verwendet. Wenn die zweite Komponente als Pulver eingesetzt wird, weist es bevorzugt eine Partikelgröße im Bereich von 1 bis 20μπι auf. Im Fall von Fasern ist die Faserlänge vorzugsweise im Bereich von 5 bis 100 μπι und der Faserdurchmesser im Bereich von 1 bis 10 m.

In dem Granulationsverfahren wird ein Granulat erhalten, bei dem die Granulatkörner beide Komponenten enthalten, wobei die Komponente, ausgewählt aus Cu, Ag, AI und Au, die Matrix bildet und die zweite Komponente eine nicht perkolierte zweite Phase. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, dass die beiden Komponenten zwei sich durchdringende Gefüge bilden. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Granulatkörner eine Kern-Hülle- Struktur aufweisen. Dabei können sowohl die Komponente, ausgewählt aus Cu, Äg, AI und Au, als auch die zweite

Komponente entweder den Kern oder die Hülle bilden. Es ist auch möglich, dass eine Mischung aus beiden Komponenten in Hülle und/oder Kern vorliegt.

Das in dem Granulationsverfahren erhaltene Granulat weist einen gradierten schichtweisen Aufbau auf bzw. ein- oder mehrere Kerne auf, die von einer Zweitphase umgeben sind.

Durch den gradierten oder schichtweisen Aufbau des Granulats wird erreicht, dass sich die Verarbeitungseigenschaften (z.B. höhere Auftragsrate beim Kaltgasspritzen) gegenüber dem pulverförmigen Ausgangszustand oder bereits bekannten

Verbundpulvervarianten verbessern. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass die Oberfläche des Granulates mit der duktilen Metallkomponente bedeckt ist, was die

Haftwahrscheinlichkeit beim Aufprall auf das Substrat erhöht.

Die in dem Granulationsverfahren erhaltenen Granulatkörner weisen einen mittleren Durchmesser von etwa 5 bis 100 pm auf. Besonders bevorzugt ist ein mittlerer Durchmesser im Bereich von 10 bis 75 pm. Noch bevorzugter ist es, dass die

Granulatkörner der vorliegenden Erfindung einen mittleren

Durchmesser von 10 bis 45 pm und ganz besonders bevorzugt 10 bis 30 pm aufweisen..

Das Volumenverhältnis der beiden Komponenten in dem Granulat ist nicht speziell limitiert und wird entsprechend der funktionellen Eigenschaften, wie Wärmeleitfähigkeit und

Ausdehnungskoeffizient, ausgewählt. So erhöht der Anteil an Cu, Ag oder AI. die spezifische Wärmeleitfähigkeit, während der Anteil an Refraktärmetallen, keramischer Phase oder

Kohlenstoff den Elastizitätsmodul erhöht und den

Ausdehnungskoeffizienten reduziert. Im Fall von keramischen oder Kohlenstoff-basierten Bestandteilen wird zusätzlich die Dichte reduziert.

Das Verbundgranulat der vorliegenden Erfindung wird verwendet zur Herstellung von Schichten, insbesondere Wärmesenken, mittels Kaltspritzen. Das Verbundgranulat der vorliegenden Erfindung ist für das Kaltspritzen besonders gut geeignet, weil es möglich ist, dass das duktile Metall die Oberfläche des Granulates bedeckt. Die so erhaltenen Schichten zeichnen sich aus durch eine perkolierende, netzwerkartige Metallphase, was für die Wärmeleitung eine notwendige Voraussetzung ist.

Darüber hinaus lassen sich durch das Verbundgranulat der vorliegenden Erfindung Schichten erzeugen, die neben einem Netzwerk aus einer duktilen Matrix auch ein (teilweise) zusammenhängendes Netzwerk aus der zweiten Phase enthalten. Dadurch lässt sich der Ausdehnungskoeffizient wirkungsvoll verringern. Für die Verarbeitung des Granulates mittels Spritzgießen oder Thermischem Spritzen sind möglichst geringe Gehalte an

organischem Kohlenstoff unabdingbar. Daher muss die Entfernung des eventuell verwendeten organischen Bindemittels möglichst vollständig sein um die besten Resultate zu erzielen. Nicht optimale aber noch immer gute Resultate lassen sich auch erzielen, wenn der Gehalt an Bindemitteln im Granulat bis zu 0,5 Gewichts. %, bevorzugt bis zu 0,25 Gewichts. %, besonders bevorzugt bis zu 0,1 Gewichts. %, insbesondere bevorzugt bis zu 0,05 Gewichts. % beträgt. Dieser Gehalt kann bestimmt werden, indem das erfindungsgemäße Granulat mit einem geeigneten

Lösemittel, z.B in Wasser, Alkohol oder in Wasser-Alkohol- Gemisch gewaschen wird, und der Gehalt des organischen

Bindemittels in der Waschflüssigkeit bestimmt wird. Im

Allgemeinen ist jedoch nach dem thermischen Entbindern des Sprühgranulates kein Rest von organischem Bindemittel mehr nachweisbar. BEISPIELE

Beispiel 1: Kern-Hülle-Granulat (Kern: Diamant, Hülle: Cu) Diamanten (Figur 1) mit einer Teilchengröße von ca. 25 μιη werden mit feinem CuO-Pulver (Teilchengröße ca. 1 μπι)

beschichtet. Diese Beschichtung erfolgt in einem

Wirbelbettreaktor, der als Vorlage die Diamantpartikel

enthält. Durch einen warmen Luftstrom (ca. 120 °C) erfolgt die Fluidisierung dieser Partikel. In die sich bewegenden

Diamantpartikel wird eine Suspension eingesprüht, die aus CuO- Partikeln (60 wt-%) , Wasser (37 wt-%) und Polyvinylalkohol (3 wt-%) besteht. Das gleichzeitige Eindüsen und Trocknen führt zu einem Schichtaufbau, wobei die Dicke auf ca. 20 pm

eingestellt wird. Nach der Entnahme des Granulates erfolgt die Reduktion des CuO in einem Wasserstoffström. Dazu wird zuerst die Pulverschüttung mit 2 K/min von Raumtemperatur auf 600 °C aufgeheizt, um den Binderanteil rückstandslos zu entfernen. Danach wird die Temperatur mit 5 K/min von 600 °C auf 850 °C erhöht. Diese Temperatur wird für 30 min konstant gehalten. Während dieser isothermen Phase erfolgt eine Sinterung der frisch reduzierten Cu-Teilchen zu einer Schicht. Dabei

reduziert sich die Schichtdicke auf ca. 10 μιη. Nach der

Abkühlung auf Raumtemperatur erfolgen die Entnahme unter inerter Atmosphäre (z.B. Argon), die Deagglomeration und das Absieben auf eine Fraktion +36 μπι/ - 45 μπι. Der prinzipielle Aufbau eines einzelnen Kornes ist in Figur 2 schematisch dargestellt . Beispiel 2: Kern-Hülle-Granulat (Kern: Diamant, Hülle': Kupfer, Diamant )

Die Herstellung erfolgt in Analogie zu Beispiel 1. Im

Unterschied zu Beispiel 1 besteht die Suspension (Tabelle 1) aus CuO (45,7 wt-%), Diamanten (14,4 wt-%), Wasser (36,9 wt-%) und PVA (3 wt-%). Die Diamanten haben eine mittlere

Teilchengröße von ca. 3 μπι. Es wird eine CuO-Diamant-Schicht von ca 20 pm auf eine Diamantkörnung von 25 pm aufgetragen. Die Berechnung ist so vorgenommen worden, dass nach der

Reduktion des CuO zu Cu im Wasserstoff (unter Bedingungen wie im Beispiel 1 beschrieben) jeweils 50 Vol-% in der Schicht Cu- Teilchen und Diamantkörner sind. Die Gewinnung der Fraktion + 36 pm/ - 45 pm für das Kaltgasspritzen erfolgt in analoger Weise wie in Beispiel 1 beschrieben. Figur 3 zeigt schematisch das beschichtete Granulatkorn, bei dem in der Hülle neben Kupfer feine Diamanten eingebracht sind.

Tabelle 1: Berechnung Suspension für Beispiel 2

Beispiel 3: Granulat (Kupfer, Mo)

Eine Mischung (Tabelle 2) aus 3 pm-Molybdänpulver (48,0 wt-%) und 2 pm-Kupferpulver (41,9 wt-%) sowie n-Hexan (7,1 wt-%), in welchem zuvor 3 wt-% Paraffin (Schmelzpunkt ca. 28 °C) (siehe Berechnung) aufgelöst wurden, wird intensiv homogenisiert und in einem 5 1-Eirich-Intensivmischer so lange gemischt,

zerschlagen und rolliert, bis ein trockenes Granulat

entstanden ist. Dieses wird über ein Sieb der Maschenweite 45 pm klassiert. Der Feinanteil wird dann weiter behandelt, der Grobanteil (> 45 pm) wird nicht weiter verwendet.

Cu Mo n- Paraffin

Hexan

Dichte [g/cm3] 8,9 10,2 1 ^' 1

Masse-% (berechnet) ^' [wt-%] 41,9 48,0 7,1 3,0 Volumen nach Entbinderung und 50, 0 50, 0

Reduktion [Vol-%]

Tabelle 2: Berechnung der Zusammensetzung der Suspension von Beispiel 3. - Zur Entfernung des Paraffins und zur Erhöhung der Festigkeit des Granulates wird der Feinanteil unter Wasserstoff mit 2 K/min von Raumtemperatur auf 600 °C aufgeheizt, um den

Binderanteil vollständig zu entfernen. Danach wird die

Temperatur mit 5 K/min von 600 °C auf 1000 °C erhöht. Diese Temperatur wird für 30 min konstant gehalten. Während dieser isothermen Phase erfolgt eine Verdichtung des Granulates in Folge der Sinterung der Cu-Teilchen. Dabei reduziert sich die mittlere Partikelgröße auf ca. 30 pm. Nach der Abkühlung auf Raumtemperatur erfolgen die Entnahme unter inerter Atmosphäre (z.B. Argon), die Deagglomeration und das Absieben auf eine Fraktion + 25 - 36 μπι. Das so erhaltene Korn (Figuren 4 und 8) kann direkt für das Kaltgasspritzen eingesetzt werden. Die hohe Festigkeit des Granulates führt zu einer hohen

Auftragsrate. Das gewählte Mo-Cu-Verhältnis führt dazu, dass eine Schicht entsteht, die jeweils zu 50 Vol-% aus Mo bzw. Cu besteht.

Beispiel 4 : Kern-Hülle-Granulat (Kern: Kupfer, Mo, Hülle:

Kupfer)

Das im vorherigen Beispiel erzeugte Granulat (+ 25 pm/ - 36 μτ ) dient als Ausgangs körnung (Startkorn) für eine

Beschichtung in einem Wirbelbett (analog zu Beispiel 1) . Durch einen warmen Luftstrom (ca. 120 °C) erfolgt die Fluidisierung dieser Partikel. In die sich bewegenden Mo-Cu-Verbundteilchen (Figur 4) wird eine Suspension eingesprüht, die aus GuO- Partikeln (60 wt-%), Wasser (37 wt-%) und Polyvinylalkohol (3 wt-%) besteht. Das gleichzeitige Eindüsen und trocknen führt zu einem Schichtaufbau, dessen Dicke auf ca. 15 im eingestellt wird. Nach der Entnahme des Granulates erfolgt die Reduktion des CuO in einem Wasserstoffström. Dazu wird zuerst die

Pulverschüttung mit 2 K/min von Raumtemperatur auf 600 °C aufgeheizt, um den Binderanteil vollständig zu entfernen.

Danach wird die Temperatur mit 5 K/min von 600 °C auf 850 °C erhöht. Diese Temperatur wird für 30 min konstant gehalten. Während dieser isothermen Phase erfolgt eine Sinterung der frisch reduzierten Cu-Teilchen zu einer Schicht. Dabei

reduziert sich die Schichtdicke auf ca. 10 μπι. Nach der

Abkühlung auf Raumtemperatur erfolgen die Entnahme unter inerter Atmosphäre (z.B. Argon), die Deagglomeration und das

Absieben auf eine Fraktion + 36 μπι / - 45 μπι. Der prinzipielle Aufbau eines einzelnen Kornes ist als Figur 5 dargestellt.

Beispiel 5: Cu-CNT-Verbundpulver

Die Herstellung eines Cu-CNT-Verbundpulvers erfolgt durch Granulation in einem Intensivmischer in Analogie zu Beispiel 3. Dazu werden gemäß Tabelle 3 56,0 wt-% CuO und 11,9 wt-% CNT (Figur 6) gemeinsam mit 27,5 wt-% Hexan und 4,6 wt-% Paraffin in einem beheizbaren und gasdichten 51-Eirich-Intensivmischer bei einer Temperatur von 40 °C gemischt und anschließend getrocknet und granuliert. Die Berechnung einer Suspension erfolgte so, dass nach der Trocknung und Reduktion im

Werkstoff 50 Vol-% Cu und 50 Vol-% CNT' s verbleiben.

Nach der Abkühlung auf Raumtemperatur erfolgt die Entnahme unter inerter Atmosphäre (z.B. Argon). Durch Absieben wird eine Fraktion + 53 μιτι / - 63 μιη erhalten.

Zur Entfernung des Paraffins und zur Reduktion des CuO zu Cu sowie zur Erhöhung der Festigkeit wird die erzeugte Fraktion unter CO mit 2 K/min von Raumtemperatur auf 600 °C aufgeheizt, um den Binderanteil vollständig zu entfernen und um den Beginn der Reduktion des CuO einzuleiten. Danach wird die Temperatur mit 5 K/min von 600 °C auf 1000 °C erhöht. Diese Temperatur wird für 30 min konstant gehalten. Während dieser isothermen Phase erfolgen die vollständige Reduktion des CuO zum Cu und eine Verdichtung des Granulates in Folge der Sinterung der Cu- Teilchen. Dabei verringert sich die mittlere Partikelgröße auf ca. 50 μηι. Nach der Abkühlung auf Raumtemperatur erfolgen die Entnahme unter inerter Atmosphäre (z.B. Argon), die

Deagglomeration und das Absieben auf eine Fraktion + 25 \im / - 45 μι ^η . In Fig. 7 ist schematisch - aber nicht maßstäblich - ein Schnitt durch ein Granulatteilchen dargestellt. Die gute Verformbarkeit bei gleichzeitig hoher Granulatfestigkeit erlaubt eine hohe Auftragsrate beim Kaltgasspritzen. Das gewählte Cu-CNT-Verhältnis führt zu einer Schicht mit jeweils 50 Vol-% Cu und 50 Vol-% CNT .

Tabelle 3: Berechnung der Zusammensetzung der Suspension von Beispiel 5.