DD256151A1

DD256151A1 - PROCESS FOR PRODUCING SURFACE LAYERS

Info

Publication number: DD256151A1
Application number: DD26794584A
Authority: DD
Inventors: Roland Goebel; Hans-Juergen Tiller; Brigitte Magnus; Renate Sachse
Original assignee: Univ Schiller Jena
Priority date: 1984-10-03
Filing date: 1984-10-03
Publication date: 1988-04-27
Also published as: DD256151B5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Oberflaechen mittels einer Flamme. Sie ist zur Herstellung von Schichten mit sehr unterschiedlicher Morphologie, z. B. als fest haftende Schichten, aber auch hochdispers pulvrig geeignet. Das Verfahren ist in dieser Hinsicht leicht variierbar. Die Aufgabe der Erfindung, die Palette der Schichtbildungspartner zu erweitern, wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass einem Fluessiggas eine metallorganische Verbindung zugemischt wird, die zusammen mit dem Fluessiggas in einer Flamme zur Verbrennung gebracht wird und dabei auf einer diese Flamme begrenzenden Oberflaeche als Oxidschicht niedergeschlagen wird. Die gewuenschte Morphologie kann durch eine entsprechende Wahl des Mischungsverhaeltnisses beeinflusst werden. Das Gemisch kann vorbereitet der Flamme zugefuehrt werden oder die Mischung kann erst in der Flamme erfolgen.The invention relates to a method for coating surfaces by means of a flame. It is for the production of layers with very different morphology, eg. B. as firmly adhering layers, but also highly dispersed powdery suitable. The process is easily varied in this regard. The object of the invention to widen the range of the film forming partners is achieved according to the invention by adding to a liquid gas an organometallic compound which, together with the liquid gas, is incinerated in a flame while being deposited as an oxide layer on a surface delimiting this flame , The desired morphology can be influenced by a suitable choice of the mixing ratio. The mixture can be added to the flame prepared or the mixture can be made only in the flame.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen mittels einer Flamme. Sie bezieht sich auf die Herstellung von Oberflächenschichten, die z. B. optisch aktiv sein können, Korrosionsschutzaufgaben dienen oder Haftmittlereigenschaften aufweisen können.The invention relates to a method for coating surfaces by means of a flame. It refers to the production of surface layers, the z. B. may be optically active, serve corrosion protection tasks or may have adhesive properties.

Die Oberflächenschichten können mit sehr unterschiedlicher Morphologie, z. B. als fest haftende Schichten, aber auch als hochdisperse pulvrige Schichten aufgebracht werden.The surface layers can have very different morphologies, e.g. B. are applied as firmly adhering layers, but also as highly dispersed powdery layers.

Die Wahl der zu beschichtenden Materialien hängt allein davon ab, oh ihre Oberfläche genügend widerstandsfähig gegen die Flammentemperatur ist.The choice of the materials to be coated depends solely on whether their surface is sufficiently resistant to the flame temperature.

Characteristic of the known technical solution as a firmly adhering layer

Die Herstellung von SiO₂-Oberflächenschichten auf unterschiedlichen Oberflächen mittels pyrolytischer Verfahren ist bekannt (GEFFCKEN, W., Glastechnische Berichte, 24. Jahrgang, Juni 1951, Heft 6). Das gleiche gilt für die Herstellung feindisperser pulvriger Schichten (KLOEPFNER, H., Ger. Pats. 762,723; 830,786; 1942). Es wird dabei in einen Gasstrom, der aus einem im wesentlichen für die gute Verbrennung dienenden Trägergas besteht, ein zweiter Gasstrom gemischt, der eine Metallverbindung enthält, die bei der Verbrennung mit dem Sauerstoff der Flamme das entsprechende Oxid, z. B. als Niederschlag auf einer mit der Flamme in Berührung gebrachten Oberfläche liefert. Dieses Verfahren der Zumischung über eine Gasphase machen eine zum Teil sehr aufwendige apparative Verfahrenstechnik notwendig, da die Komponenten meist flüssig vorliegen und erst in die Gasphase überführt werden müssen. Damit wird eine Steuerung des Dampfdruckes erforderlich, weil darüber die Zusammensetzung des Gemisches in der Flamme bestimmt wird. Reproduzierbare Verhältnisse sind nur mit sehr aufwendigen Steuersystemen, auch hinsichtlich eventuell notwendiger Heiz- oder Kühleinrichtungen zur Einstellung des Dampfdruckes zu erreichen.The production of SiO ₂ surface layers on different surfaces by means of pyrolytic processes is known (GEFFCKEN, W., Glastechnische Berichte, 24th year, June 1951, No. 6). The same applies to the preparation of finely dispersed powdery layers (KLOEPFNER, H., Ger. Pats. 762,723, 830,786, 1942). It is mixed in a gas stream, which consists of a carrier gas serving essentially for the good combustion, a second gas stream containing a metal compound which, upon combustion with the oxygen of the flame, the corresponding oxide, for. B. provides as a precipitate on a surface brought into contact with the flame. This method of admixture via a gas phase make a sometimes very complicated apparatus process technology necessary because the components are usually liquid and must be converted into the gas phase. Thus, a control of the vapor pressure is required because it determines the composition of the mixture in the flame. Reproducible conditions can only be achieved with very expensive control systems, also with regard to any necessary heating or cooling devices for adjusting the vapor pressure.

Hinzu kommt, daß eine Reihe metallorganischer Verbindungen in gasförmigem Zustand an der Luft bzw. gegenüber Feuchtigkeit nicht stabil sind.In addition, a number of organometallic compounds in the gaseous state are not stable in air or moisture.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist ein einfach zu handhabendes und im Hinblick auf die Struktur des Ergebnisses leicht zu variierendes Verfahren zur Schichterzeugung auf der Oberfläche unterschiedlicher Materialien.The aim of the invention is an easy-to-handle method, which is easy to vary with regard to the structure of the result, for producing layers on the surface of different materials.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zur pyrolytischen Erzeugung von Oberflächenschichten denkbare Palette von Schichtbildungspartnern auf solche zu erweitern, die mit bekannten Verfahren aufgrund ihrer Luftempfindlichkeit nicht verarbeitbar sind und gleichzeitig die Abhängigkeit von deren Dampfdruck zu beseitigen.The invention has for its object to extend the conceivable for the pyrolytic generation of surface layers range of Schichtbildpartnern on those that are not processable with known methods due to their sensitivity to air and at the same time to eliminate the dependence on their vapor pressure.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Verfahren zur Erzeugung von Oberflächenschichten guter Haftfestigkeit oder hochdisperser Struktur erfindungsgemäß dadurch, daß einem Flüssiggas eine metallorganische Verbindung zugemischt wird, die zusammen mit dem Flüssiggas in einer Flamme zur Verbrennung gebracht wird und dabei auf einer diese Flamme begrenzenden Oberfläche als festhaftende oder hochdisperse Oxidschicht niedergeschlagen wird.The solution of this object is achieved with a method for producing surface layers of good adhesion or highly dispersed structure according to the invention characterized in that a liquid gas is mixed with an organometallic compound which is brought together with the liquefied gas in a flame for combustion and thereby on a surface bounding this flame firmly adhering or highly dispersed oxide layer is deposited.

Dabei kann vorteilhafterweise die Wahl des Mischungsverhältnisses der beiden Komponenten Flüssiggas und metallorganische Verbindung zur Einstellung der Morphologie der entstehenden Schicht von einer festhaftenden bis zu einer hochdispersen Schicht verwendet werden. Die Schichten können, was ihre Morphologie betrifft, nach einem statischen oder einem dynamischen Verfahren aufgebracht werden. Im ersten Fall liegt die Mischung von Flüssiggas und metallorganischer Verbindung bereits vor und wird, etwa aus einem Vorratsgefäß, der Flamme zugeführt.In this case, advantageously, the choice of the mixing ratio of the two components LPG and organometallic compound for adjusting the morphology of the resulting layer of a firmly adhering to a highly dispersed layer can be used. The layers can be applied by a static or a dynamic method as far as their morphology is concerned. In the first case, the mixture of liquid gas and organometallic compound is already present and, for example from a storage vessel, fed to the flame.

Im zweiten Fall werden die Komponenten Flüssiggas und metallorganische Verbindung kurz vor der Verbrennung oder in der Flamme zusammengeführt.In the second case, the components LPG and organometallic compound are combined shortly before combustion or in the flame.

Durch die Veränderung des Mischungsverhältnisses während des Aufwachsens der Schicht können Schichtbereiche unterschiedlicher Schichttiefe mit unterschiedlichen Schichteigenschaften ausgestattet werden.By changing the mixing ratio during the growth of the layer, layer regions of different layer depth can be provided with different layer properties.

Für die Durchführung des Verfahrens kann als Flüssiggas vorzugsweise Butan, Gasolin oder Benzin verwendet werden.Butane, gasoline or gasoline can preferably be used as liquid gas for carrying out the process.

Vorteilhaft ist die Verwendung Si-organischer Verbindungen, z. B. Tetraethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Triethoxymethylsilan, Tetramethoxysilan.Advantageously, the use of Si-organic compounds, for. For example, tetraethoxysilane, vinyltriethoxysilane, triethoxymethylsilane, tetramethoxysilane.

Mit dem gleichen Erfolg können aber auch Titan-oder Aluminumverbindungen eingesetzt werden.But titanium or aluminum compounds can also be used with the same success.

Eine Entmischung der Komponenten erfolgt nicht. Da die Mischung in flüssigem Zustand in die Flamme gebracht wird, fallen sogar Bedenken hinsichtlich sehr unterschiedlicher Dampfdruckwerte der beiden Komponenten weg.There is no segregation of the components. Since the mixture is brought into the flame in the liquid state, even concerns about very different vapor pressure values of the two components are eliminated.

Voraussetzung ist nur die Anwendung eines Brennersystems, das die Einbringung des flüssigen Gemisches als Strahl in die Flamme garantiert.The only requirement is the use of a burner system that guarantees the introduction of the liquid mixture as a jet into the flame.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auf der Oberfläche unterschiedlichster Materialien entweder feste glasartige Schichten oder alle Zwischenstadien bis zu pulvrigen Niederschlagen erzeugt werden.With the method according to the invention, either solid vitreous layers or all intermediate stages up to powdery precipitates can be produced on the surface of a wide variety of materials.

Ausführungsbeispiel ·Embodiment ·

Die beiden extremen Möglichkeiten, feste oder pulvrige Schichten sollen an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden.The two extreme possibilities, solid or powdery layers will be explained in two embodiments.

Mischt man zu der Flüssigkeit Katalyt bzw. Gasolin 2% Tetraethoxysilan und bringt dieses Gemisch zur Verbrennung, wobei die Flamme auf eine Materialoberfläche gerichtet wird, dann entsteht auf dieser Oberfläche eine sehr feste, gut haftende Oxidschicht.When the mixture is mixed with 2% tetraethoxysilane or catalytic gas or gasoline and the mixture is incinerated, with the flame being directed onto a material surface, a very strong, well-adhering oxide layer is formed on this surface.

Wir der prozentuale Anteil des Tetraethoxysilans auf 5 bis 10% erhöht, entsteht auf der Materialoberfläche ein feindisperser Oxidniederschlag.If the percentage of tetraethoxysilane is increased to 5 to 10%, a finely dispersed oxide precipitate forms on the material surface.

Claims

1. A process for the production of surface layers of good adhesion or highly dispersive structure, characterized in that a liquid organic compound is mixed with a liquid, which is brought together with the liquefied gas in a flame for combustion and thereby limiting this flame surface as a firmly adhering or highly dispersive oxide layer is knocked down. >

2. The method according to item 1, characterized in that the choice of the mixing ratio of the two components of liquefied petroleum gas and organometallic compound for adjusting the morphology of the resulting layer serves from a firmly adherent to a highly dispersive layer.

3. The method according to item 2, characterized in that a present mixture of liquid and organometallic compound of the flame is supplied.

4. The method according to item 2, characterized in that the components LPG and organometallic compound are brought together shortly before combustion.

5. The method according to item 2, characterized in that the components LPG and organometallic compound are brought together in the flame.

6. The method according to item 4 or 5, characterized in that the variation of the mixing ratio of the two components LPG and organometallic compound ensures a morphological change during the growth of the layer.

7. The method according to item 1, characterized in that preferably be used as a liquid gas butane, gasoline or gasoline.

8. The method according to item 1, characterized in that the organometallic compound is a Si-organic compound, such as. b. Tetraethoxysilane or vinyltriethoxysilane is.

9. The method according to item 1, characterized in that the organometallic compound is a titanium compound.

10. The method according to item 1, characterized in that the organometallic compound is an aluminum compound.