<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von überzügen aus Metall, allenfalls in Form von
Legierungen bzw. von Metalloxyden auf aus nichtmetallischem Material, vorzugsweise aus keramischen oder glasartigen Stoffen oder Kunststoffen bestehende Substratpartikel, durch Abscheiden des Metalls auf der
Oberfläche der Partikel und gegebenenfalls Oxydation der Metallschicht, allenfalls während ihrer Herstellung.
Hiebei sind unter dem Ausdruck "Partikel" geformte und ungeformte Materialstücke zu verstehen.
Herkömmliche Verfahren zur Abscheidung dünner metallischer überzüge auf Substraten bedingen die
Anwendung von Hochvakuum oder die Einwirkung einer Metallverbindung auf das Substrat und die Reduktion bzw. Zersetzung dieser Verbindung in situ. Das Hochvakuumverfahren ist ziemlich teuer und eignet sich nicht zum Überziehen von Partikeln im kontinuierlichen Arbeitsgang, während bei der chemischen Methode notwendigerweise Reaktionsprodukte anfallen, die entfernt und entweder verworfen oder aufgearbeitet werden müssen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, nach dem das Metall, aus welchem der überzug zu bilden ist, selbst als Ausgangsmaterial verwendet wird, so dass keine Rückstände oder unerwünschte Produkte entstehen, gleichwohl aber Hochvakuum-Bedingungen nicht erforderlich sind.
Es wurde gefunden, dass brauchbare überzüge aus festem Metall auf Substratpartikeln unter normalem
Atmosphärendruck durch Kondensieren von Metall aus der Dampfphase und/oder durch Verfestigung von geschmolzenem Metall in situ gebildet werden können, wenn das Metall in Form von Teilchen erhitzt wird, die mit den zu überziehenden Substratpartikeln vermischt sind. Das dampfförmige oder flüssige Metall verhält sich so, als wäre es in der Masse der zu metallisierenden Substratpartikeln gebildet worden.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Aufbringen von Überzügen aus Metall, allenfalls in Form von
Legierungen, bzw. von Metalloxyden auf aus nichtmetallischem Material, vorzugsweise aus keramischen oder glasartigen Stoffen oder Kunststoffen bestehende Substratpartikel, durch Abscheiden des Metalls auf der
Oberfläche der Partikel und gegebenenfalls Oxydation der Metallschicht, allenfalls während ihrer Herstellung ist demzufolge dadurch gekennzeichnet, dass man die Substratpartikel und Teilchen des Metalls mischt, das Metall mindestens teilweise schmilzt oder verdampft und das auf wenigstens einen Teil der Oberfläche der Partikel aufgetragene Metall auf den Substratpartikeln verfestigen lässt.
Das Überzugsmetall kann aus einem einzigen Element bestehen oder eine Legierung sein, deren
Zusammensetzung so auswählbar ist, dass der Schmelzpunkt der Legierung auf die beim Beschichten herrschenden Temperaturbedingungen abgestellt ist.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, aus mehreren Metallen bestehende Metallbeläge aus einer Mischung verschiedener Metalle herzustellen, indem die verschiedenen Metalle in Pulverform miteinander vermischt als Ausgangsmaterial eingesetzt werden, welches mit dem zu überziehenden Substratpartikeln vermischt wird.
Vorzugsweise werden die Metallteilchen bzw. die Substratpartikel der Mischung weitgehend in getrenntem oder zumindest sehr lockerem Zustand gehalten, indem durch die Mischung während des Erwärmens ein Gasstrom hindurchgeleitet wird.
Zur Erzielung bester Ergebnisse ist es wichtig, die Teilchen des überzugmetalles gründlich mit den Substratpartikeln zu vermischen, so dass sie praktisch gleichförmig über die gesamte Mischung verteilt sind und während des Erwärmens der Mischung so verteilt bleiben. Das Verhältnis zwischen Korngrösse und der Diche der Substratpartikel einerseits und der Teilchen des Überzugmetalls anderseits ist für dieses Ergebnis augenscheinlich wichtig. Wie weit die Korngrössen abweichen können, wenn eine gleichförmige Behandlung der Masse von Substratpartikeln erreicht werden soll, hängt teilweise von der physikalischen Form der Substratteilchen ab.
Eine allgemeine Regel ist, dass körnige Teilchen des überzugsmetalls vorzugsweise nicht weniger als 1/10 der Grösse der Substratpartikeln haben sollten, während bei flockenförmigen Teilchen des überzugsmetalls eine stärkere Grössenabweichung häufig toleriert werden kann. Metallflocken zeigen die Tendenz, an den Substratpartikeln anzuhaften, so dass deren Metallisierung dann wenigstens zum Teil durch Schmelzen von Metall und Verfestigen dieses Metalls in situ auf den zu beschichtenden Partikeln erfolgt.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich durchführen, indem eine Mischung von Metallpulver und Substratpartikeln beispielsweise in einer Flamme oder in einem heissen Gasstrom erwärmt wird. So kann die Mischung aus Metallteilchen und Substratpartikeln in eine Flammspritzpistole eingeführt werden. Ein geeigneter Typ derartiger Pistolen wird von der Firma Metco Incorporated, Westbury, LI., NY., USA, unter dem Namen Metco Thermospray 2 P mit Vibrationsbeschickungsvorrichtung erzeugt. Die Pistole kann mit Wasserstoff und Sauerstoff oder mit Acetylen und Sauerstoff betrieben werden. Statt dessen kann die Mischung auch in einen rohrförmigen Ofen eingebracht werden, innerhalb dessen sie sich in einen Strom von heissem Gas bewegt, welcher beispielsweise mit Gasbrennern auf der erforderlichen hohen Temperatur gehalten wird.
Eine andere Möglichkeit, die Mischung aus Teilchen des überzugsmetalls und Substratpartikeln zu erwärmen, besteht in der Verwendung eines Plasma-Brenners.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt, indem man eine Mischung aus Teilchen des überzugsmetalls und der Substratpartikeln kontinuierlich durch eine Heizzone leitet, in der die Ablagerung von Metall auf den Substratpartikeln stattfindet.
Das genannte Beschichtungsverfahren gestattet ein sehr schnelles überziehen der Substratpartikel, so dass
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
einem Plasmabrenner ist die Erwärmung und Beschichtung praktisch augenblicklich durchführbar. Das erfindungsgemässe Verfahren wird vorzugsweise bei Atmosphärendruck oder bei einem nur wenig darunterliegenden Druck durchgeführt, wie er beispielsweise in einem rohrförmigen Ofen auf Grund des natürlichen Zuges vorherrscht.
Die Erfindung kann zum Metallisieren von Substratpartikeln aus verschiedensten Materialien eingesetzt und die erhaltenen Produkte können für die verschiedensten Zwecke eingesetzt werden. Es seien nur einige Beispiele von Einsatzmöglichkeiten metallisierter Substratpartikel genannt : Sie können in chemischen Verfahren benutzt werden, bei denen das Überzugsmetall als Katalysator und die Substratpartikeln als Katalysatorträger dienen ; sie können zur Erstellung einer porösen, die Strahlungshitze reflektierenden Packung verwendet werden, welche erforderlichenfalls mit einem Kühlmittel, welches durch die Zwischenräume zwischen den Partikeln fliesst, gekühlt werden kann ; sie eignen sich als Füllstoffe für Kunststoffe zur Erzeugung eines Verbundproduktes, dessen elektrische, z.
B. antistatische Werte zum Teil durch die Metallbeläge auf den Füllstoffteilchen bestimmt werden ; sie kommen als Reflektoren für Mikrowellen in Betracht, um diesen einen geeigneten Brechungsindex entsprechend den einfallenden Mikrowellen zu erteilen ; sie können zur Bildung von gesinterten Werkstücken benutzt werden, usw. Die beabsichtigte Verwendung der metallisierten Partikel beeinflusst natürlich die Wahl der
Grösse, Form und Zusammensetzung der Partikel und des Überzugsmetalls.
Gemäss der Erfindung kann so vorgegangen werden, dass man den Metallanteil der Mischung und die
Erhitzungstemperatur der Mischung so einstellt, dass beim Erhitzen Metall auf den Substratpartikeln an einer
Mehrzahl von Stellen abgeschieden wird, die über die ganze Oberfläche der Partikel verteilt sind. Auf diese Weise kann das Metall an Dutzenden oder sogar Hunderten von Oberflächenpunkten oder-zonen der Substratpartikel abgeschieden werden, wobei die Ausdehnung dieser Stellen beispielsweise in der Grössenordnung von 2 bis 50 p. m in jeder Richtung längs der beschichteten Oberfläche liegen kann.
Ob die Partikel vollständig überzogen werden oder nicht, hängt hauptsächlich davon ab, wieviel Dampf zur
Kondensation auf den Partikeln bzw. wieviel schmelzflüssiges Metall verfügbar ist (mit andern Worten vom
Verhältnis der Menge der Metallteilchen zur Oberfläche der Substratpartikel in der Ausgangsmischung) und von der Temperatur, obgleich auch die Grösse der Teilchen des Überzugsmetalls Einfluss auf das Ergebnis hat. Mit steigender Arbeitstemperatur wird schmelzflüssiges Metall dünnflüssiger, so dass es sich leichter in dünnerer
Schicht auf den Substratpartikeln verteilt und bereits mit relativ geringen Mengen an Metallteilchen eine lückenlose oder bei noch geringeren Mengen an Metallteilchen eine punktweise Beschichtung der Substratteilchen erzielt werden kann.
Ferner spielt die Benetzbarkeit der Substratpartikel durch das Überzugsmetall bzw. die Grenzflächenspannung zwischen beiden eine Rolle. Geeignete Verfahrensbedingungen lassen sich durch Vorversuche bestimmen. Da, wie erwähnt, das Abscheiden von Metall auf den Substratpartikeln in äusserst kurzer Zeit, beispielsweise während der Verweilzeit der Substratteilchen und der Metallteilchen in einer offenen Flamme, abläuft, wird auf den Substratteilchen Metall durch Kondensation von Metalldampf auf den Teilchen nur in sehr geringer Menge und hauptsächlich durch Anschmelzen von Metallteilchen auf den Substratpartikeln abgeschieden.
Die auf den Substratpartikeln anhaftenden schmelzflüssigen Metallteilchen verteilen sich auf der Oberfläche der Substratpartikel je nach deren Benetzbarkeit durch schmelzflüssiges Metall mehr oder weniger weit, wobei es durchaus möglich ist, dass auf der Oberfläche der Substratpartikel zwischen den anhaftenden Metalltröpfchen ein durch Kondensation von Metalldampf entstandener Metallbelag entsteht, der jedoch im Hinblick auf die äusserst kurze Arbeitsdauer nur sehr dünn und damit kaum feststellbar ist. Mit zunehmender Menge an Metallteilchen, bezogen auf gleichbleibende Menge an Substratpartikeln, nimmt der Bedeckungsgrad der Substratpartikel zu, bis schliesslich die Substratpartikel zur Gänze mit Metall beschichtet werden.
Wenn geformte Substratpartikel, z. B. sphärische Perlen, aus lichtdurchlässigem Material, z. B. Glas, in der oben angegebenen Weise diskontinuierlich mit Metall beschichtet werden, haben die beschichteten Substratpartikel für einfallendes Licht ein Reflexionsvermögen, das ebensogut ist wie oder sogar besser als das von unbeschichteten Substratpartikeln und in einigen Fällen ebenso gut ist wie das Reflexionsvermögen von Substratpartikeln, die einen kontinuierlichen reflektierenden Überzug auf der Hälfte ihrer Oberfläche tragen. Dies ist praktisch wichtig für die Vereinfachung der Herstellung, da bei der Auftragung von diskontinuierlich bedeckten Perlen auf einen Körper zur Ausbildung einer Reflexionsfläche die Orientierung der Perlen unerheblich ist.
Eine diskontinuierliche Beschichtung der Substratpartikel ist bisweilen bei der Herstellung von Strahlungswärme reflektierenden Partikeln oder bei der Herstellung von Füllstoffen für Kunststoffe von Vorteil. Beispielsweise kann im Falle eines Füllstoffes aus metallisierten Glaspartikeln der Kunststoff wirksamer mit den Füllstoffteilchen verbunden werden, wenn Stellen vorhanden sind, an denen die Glaspartikel nicht mit Metall belegt sind. Eine sehr gute Bindung lässt sich bei verschiedenen Kunststoffen durch Silan-Haftvermittler erzielen.
<Desc/Clms Page number 3>
Ein weiteres Beispiel für die Verwendbarkeit von diskontinuierlich beschichteten Substratpartikeln ist die
Herstellung durchscheinender Körper, z. B. Lampenschirmen, indem diskontinuierlich beschichtete Teilchen gesintert oder miteinander verlötet werden.
Für die erfindungsgemässe Herstellung sowohl vollständig überzogener als auch punktbeschichteter Partikel können, wie erwähnt Substratpartikel aus eine sehr hohe Erweichungs- oder Schmelztemperatur besitzenden
Materialien wie Glas, z. B. entglastem Material, und Keramik aber auch solche aus verschiedenen Kunststoffen, z. B. Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Polyamiden, Polyacetalen, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymersiaten, ferner aus Cellulose bzw. Cellulosederivaten, fluorhaltigen Kunststoffen, Polycarbonaten, Polyäthylen,
Polypropylen, Polysulfonen, Polyphenylenoxyden, Polyvinylchlorid, Styrol-Acrylnitril-Copolymerisaten, Alkyd- und Epoxyharzen, Melamin- und Phenol-Formaldehyd-Harzen, Phenol- und Polyesterharzen, Silikonen,
Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, Polyurethanen und Polyestern, verwendet werden.
Die Substratpartikel brauchen bei den beim Beschichten eingehaltenen Temperaturen nicht vollständig unerweichbar oder unschmelzbar zu sein. Wenn die Substratpartikel bei diesen Temperaturen erweichen oder schmelzen, ist es möglich, von ungeformten Partikeln auszugehen und die Beschichtung so durchzuführen, dass diese Partikel oberflächlich erweichen oder anschmelzen und unter dem Einfluss der Oberflächenspannung die
Form abgerundeter Perlen annehmen und dass die Abscheidung des Metalls auf den Perlen in der gleichen
Verfahrensstufe erfolgt. Dieses Ergebnis ist beispielsweise möglich, wenn Glaspulver als Ausgangsmaterial verwendet wird.
Die Substratpartikel, auf denen das Metall abgeschieden wird, können über ihr ganzes Volumen gleichförmige Zusammensetzung haben. Es können aber auch Substratpartikel verwendet werden, deren äussere
Schicht eine andere Zusammensetzung aufweist als deren Kern. Eine derartige Aussenschicht kann darauf abgestellt sein, die Verankerung des anschliessend aufgebrachten Metalls zu fördern und/oder (bei Partikeln mit punktförmigem Belag) die Haftung der Partikel untereinander zu verstärken, wenn nach der Punktbeschichtung eine poröse Masse gebildet wird. Im Falle von punktbeschichteten Glasperlen für Reflexleuchtkörper kann die
Aufbringung einer derartigen Aussenschicht die Verwendung von Glas mit einem niedrigeren Brechungsindex ermöglichen als er sonst erforderlich wäre.
Als punktweise oder insgesamt zu überziehende Substratpartikel werden vorzugsweise Formkörper verwendet. Die Herstellung von geformten Partikeln oder Perlen ermöglicht die Erzeugung von Partikeln definierter durchschnittlicher Oberfläche, was für viele Zwecke von beträchtlicher Bedeutung ist.
Aus Gründen einer vielseitigen Anwendbarkeit und Leichtigkeit der Herstellung haben die zu überziehenden
Substratpartikel vorzugsweise eine abgerundete Form. Der Ausdruck "abgerundete Partikel" soll Perlen von sphärischer, kugeliger oder sonstiger Gestalt mit einer an allen Stellen konvex gekrümmten Oberfläche bezeichnen. Dieser Ausdruck umfasst somit auch Perlen, die eine rotationselipsoidische Form haben. In einigen
Fällen ist es vorteilhaft, dass die abgerundeten Partikel oder Perlen untereinander weitgehend gleiche Gestalt haben, da metallisierte Partikel, z. B. Perlen erhalten werden, die beim Zusammensintern Körper mit definierter Porosität und innerer Oberfläche ergeben. Eine regelmässige Gestalt der Perlen ist jedoch nicht unbedingt erforderlich.
Bei gewissen wichtigen Ausführungsarten haben die überzogenen Partikel sphärische oder im wesentlichen sphärische Gestalt. Eine solche kugelige Gestalt lässt sich leicht erzeugen und ist für eine automatische Handhabung der Perlen in industriellen Anlagen günstig.
Die verwendeten Substratpartikel können auch hohl, z. B. sogenannte Mikroballons aus Glas oder Kunststoff, sein.
Die mit Metall zu beschichtenden Partikel können eine Grösse bis zu 5 mm oder auch darüber haben.
Vorzugsweise werden jedoch Substratpartikel mit einer Korngrösse von weniger als 1 mm verwendet. Für viele Zwecke, u. a. das Füllen von Kunststoff, werden Partikel sehr kleiner Korngrösse, z. B. einer Korngrösse von 300 jim oder weniger, insbesondere kleiner als 100 um, verwendet.
Das Überzugsmetall ist entsprechend dem Verwendungszweck der beschichteten Partikel auszuwählen. Für punktbeschichtete Perlen mit reflektierendem Belag ist es zwecks Verstärkung der Reflexion zweckmässig, Silber, Zinn, Kupfer, Chrom, Aluminiumbronze oder Messing zu verwenden. Beispiele von Katalysatormetallen sind Silber, Gold, Nickel, Eisen, Cobalt, Rhodium, Platin, Palladium und Nickellegierungen. Als Metalle für das überziehen von Füllstoffteilchen für Kunststoffe zur Beeinflussung der elektrischen oder dielektrischen Eigenschaften sind beispielsweise Silber, Kupfer und Aluminium zu nennen. Wenn der Belag eine induktive Erwärmung des Produktes ermöglichen soll, werden ferromagnetische Metalle wie Eisen und Nickel bevorzugt, obwohl eine Hochfrequenzerwärmung auch mit andern Arten von Metallen möglich ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird im folgenden durch Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, deren Fig. l und 2 Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zeigen.
Beispiel l : Eine Flammspritzpistole, die eine Vibrations-Beschickungsvorrichtung besass und mit Wasserstoff und Sauerstoff betrieben wurde (Metco Thermospray 2P der Firma Metco Incorporated, Westbury, L. I., N. Y., USA) wurde mit einer Mischung von 90 Gew.-% Kalk-Soda-Glas in Form von Perlen mit einer
<Desc/Clms Page number 4>
Korngrösse von 300 bis 400 p. und 10 Gew.-% flockigem Aluminiumpulver (Type E 900 der Firma Eckart Werke, Fürth, Deutschland) beschickt. Die Flammeneinstellung entsprach einem Sauerstoffverbrauch von 0, 45 m3 und einem Wasserstoffverbrauch von 2, 1 m3/h.
Der Sprühstrahl wurde in einen Behälter für die beschichteten Perlen gerichtet. Es wurde gefunden, dass diese Perlen ihre kugelige Gestalt bewahrt hatten und dass jede Perle Hunderte von fleckenförmigen Aluminiumablagerungen trug, die in zufälliger Weise über die Oberfläche der Perlen verteilt waren. Das diese Flecken bildende Aluminium war teilweise durch Kondensation von Metalldampf auf den Glasperlen und teilweise durch Schmelzen und Verfestigen von Aluminium in Kontakt mit den Perlen abgeschieden worden. Die Abmessungen der Flecken lagen im Grössenbereich von 2 bis 50 ju. Die Haftfestigkeit der Metallflecken auf dem Glas war extrem gut. Das Aluminium konnte selbst mit einer hochkonzentrierten (6n) wässerigen Lösung von Kaliumhydroxyd nicht vollständig entfernt werden.
Die punktbeschichteten Perlen hatten ein gutes Reflexionsvermögen. Ferner kamen sie als Füllkörper für Kunststoff in Betracht.
EMI4.1
der Ausgangsmischung auf 40 Gew.-% erhöht wurde.
Die Prüfung der Beschichtungskammer entnommenen Glasperlen ergab, dass sie ihre kugelige Gestalt bewahrt hatten und dass jede Perle völlig mit Aluminium überzogen war. Die Haftfestigkeit des Aluminiums am
Glas war ebenso gut wie im Falle der nach Beispiel 1 beschichteten Perlen.
Beispiel 3 : Beispiel l wurde mit der einzigen Änderung wiederholt, dass an Stelle der kugeligen
Glasperlen gemahlenes Kalk-Soda-Glas mit einer Korngrösse von 300 bis 400 u eingesetzt wurde. Die
Glaskörner wurden in der Flamme oberflächlich angeschmolzen und durch Oberflächenspannungseffekte kugelig.
Das Endprodukt bestand aus punktbeschichteten kugeligen Perlen ähnlich denen, die nach Beispiel 1 erzeugt wurden.
Beispiel 4 : Beispiel 2 wurde mit der einzigen Änderung wiederholt, dass Perlen aus Bor-Silikat-Glas der Zusammensetzung: 64,7% SiO2; 14,5% B2O3; 19,9% Na2O; 0,14% CaO; 0,7% Al2O3 und Spuren MgO (Angaben in Gewichtsprozent) an Stelle der Perlen aus Kalk-Soda-Glas eingesetzt wurden. Die Perlen wurden in der gleichen Weise wie die Perlen nach Beispiel 2 zur Gänze mit Aluminium überzogen. Das Aluminium haftete auf dem Vor-Silikat-Glas ausgezeichnet.
Beispiele 5 bis 8 : Die Beispiele 1 bis 4 wurden wiederholt, wobei jedoch in jedem Fall die Korngrösse der Substratpartikel oder perlen unter 100 lag und an Stelle des Aluminiumpulvers Bronzepulver (Ecka AS 011 ; Schüttdichte 3, 5 g/cm3 ; Korngrösse 25 g) verwendet wurde. Der Anteil des Metallpulvers war in den Beispielen 5 und 7 ein wenig höher als in den entsprechenden Beispielen 1 und3, um der grösseren spezifischen Oberfläche des Glases Rechnung zu tragen. In jedem Fall bestand das Endprodukt wie in den Beispielen 1 bis 4 aus mit Bronze beschichteten kugeligen Glasperlen mit einer Korngrösse unter 100 jU.
Beispiele 9 bis 12 : Die Beispiele 5 bis 8 wurden mit der Änderung wiederholt, dass in jedem Fall Kupferpulver (Schüttdichte 1, 3 g/cm3 ; Korngrösse 30 ju) an Stelle des Bronzepulvers verwendet wurde. Das Endprodukt bestand in jedem Fall aus kugeligen Glasperlen, die wie in dem entsprechenden früheren Beispiel, jedoch mit Kupfer statt mit Bronze, beschichtet waren. Das Kupfer haftete auf dem Glas sehr gut.
Beispiel 13 : Eine Mischung aus 99 Gew.-% Kalk-Soda-Glas in Form von kugeligen Perlen mit einer Grösse von ungefähr 300 p. und 1 Gew.-% flockigem Aluminiumpulver (entsprechend Beispiel 1) wurde in einen gasbefeuerten Rohrofen-l-eingeführt, wie in Fig. l der Zeichnungen schematisch dargestellt ist. Das Gas wurde einem einzigen Brenner-2-zugeführt, der zentral im unteren Ende des Rohres angeordnet war. Die Flammentemperatur betrug annähernd 12000C. Die Temperatur des Abgases am Kopf des Rohres betrug annähernd 4000C. Die Mischung von Glasperlen und Aluminiumpulver wurde als kontinuierlicher Strom über eine Schüttrinne --3--, die von einem Förderband --4-- beschickt wurde, in die Brennerflamme eingespeist.
Die Teilchen wurden innerhalb des Ofens durch den aufsteigenden Strom von heissem Gas nach oben getragen, wobei die das obere Ende des Rohres--l--verlassenden Teilchen in einem dieses Rohr umgebenden Sammelbehälter --5-- aufgefangen wurden, aus dem sie über eine Leitung--6--abgezogen wurden. Die so gewonnenen Glasperlen wurden geprüft. Dabei zeigte sich, dass jede Perle an einer Mehrzahl von Flecken, die
EMI4.2
hauptsächlich aus der Dampfphase abgeschieden worden war.
Beispiel 14 : Beispiel 13 wurde wiederholt, jedoch wurde der Anteil des Aluminiumpulvers in der Ausgangsmischung auf 40 Gew.-% erhöht. Die aus dem Sammelbehälter --5-- entnommenen Glasperlen erwiesen sich als vollständig mit Aluminium beschichtet.
Beispiele 15 und 16 : Die Beispiele 13 und 14 wurden wiederholt, jedoch wurde gemahlenes Glas (Teilchengrösse ungefähr 300 u) an Stelle der geformten Glasperlen verwendet. im Ofen nahmen die Glasteilchen unter dem Einfluss der Oberflächenspannung kugelige Form an. Das Endprodukt bestand in jedem Fall aus punktweise oder vollständig überzogenen Perlen wie in dem entsprechenden früheren Beispiel.
Beispiele 17 bis 20 : Die Beispiele 13 bis 16 wurden wiederholt, jedoch wurden Glasperlen oder körner mit einer Korngrösse bis zu höchstens 100 ju an Stelle der grösseren Perlen oder Körner verwendet, die in
<Desc/Clms Page number 5>
den genannten vorhergehenden Beispielen eingesetzt worden waren. In den Beispielen 17 und 19 wurde ein etwas höherer Anteil Aluminiumpulver als in den entsprechenden Beispielen 13 und 15 verwendet wurde, um der höheren spezifischen Oberfläche des Glases Rechnung zu tragen. Das Endprodukt bestand in jedem Fall aus punktweise oder vollständig metallisierten Perlen wie in dem entsprechenden früheren Beispiel ; der einzige Unterschied lag in der Grösse der Perlen.
Beispiel 21 : Eine Mischung aus 95 Gew.-% Keramikteilchen (Porzellanperlen) mit einer Korngrösse von 3 bis 5 mm und 5 Gew.-% mit Silber überzogenen Kupferpulvers (mindestens 10% Ag ; Korngrösse 20 bis 50 ju) wurde am Kopf eines gasbefeuerten Rohrofens eingespeist. Die Feuerung des Ofens bestand aus einem Ring von Gasbrennern, die radial nach innen gerichtet waren. Das Temperaturgefälle reichte von 1200 bis 400 C. Während der Abwärtsbewegung der Mischung verdampft ein Teil des Metallpulvers. Die am Fuss des Rohrofens entnommenen Keramikteilchen wurden untersucht. Sie trugen oberflächlich Metallflecken an einer Mehrzahl von Stellen, die über die gesamte Oberfläche der Teilchen verteilt waren.
Diese Flecken waren durch Abscheidung von Metall aus der Dampfphase und/oder durch Schmelzen und Verfestigen von Metallteilchen in Kontakt mit den Keramikteilchen entstanden.
Beispiel 22 : Beispiel 21 wurde mit der Änderung wiederholt, dass der Anteil des mit Silber beschichteten Kupferpulvers in der Ausgangsmischung auf 50 Gew.-% gebracht wurde. Während der Abwärtsbewegung der Mischung im Rohrofen wurden die Keramikteilchen vollständig mit Metall überzogen.
Beispiel 23 : Beispiel 21 wurde wiederholt, jedoch wurden entglaste Glasperlen mit einer Korngrösse von 0, 8 bis 2 mm an Stelle der grösseren Porzellanperlen verwendet und das Gewichtsverhältnis zwischen Perlen
EMI5.1
bestehende Perlen einer an sich bekannten Wärmebehandlung unterworfen wurden. Die entglasten Perlen wurden während ihrer Abwärtsbewegung in dem Rohrofen mit Metall punktbeschichtet.
Beispiel 24 : Keramikteilchen mit einer Korngrösse von 0, 8 bis 1, 0 mm wurden auf ihrer gesamten Oberfläche mit einem boraxhaltigen Flussmittel (Flux Nr. 423 BI der Firma Oxhydrique Internationale, Brüssel) überzogen, worauf die so behandelten Teilchen mit dem gemäss den Beispielen 5 bis 8 verwendeten Bronzepulver im Gewichtsverhältnis 50 : 50 vermischt wurden. Die erhaltene Mischung wurde am Kopf des gemäss Beispiel 21 verwendeten gasbefeuerten Rohrofens aufgegeben. Die am Fuss des Ofens entnommenen Keramikteilchen waren vollständig mit Bronze überzogen, die durch die darunterliegende Flussmittelbeschichtung sehr fest an die Keramikteilchen gebunden war.
Beispiel 25 : Eine Mischung aus 90 Gew.-% Perlen, die aus Kalk-Soda-Glas bestanden und sämtlich eine Grösse unter 50 p. hatten, und 10 Gew.-% Kupferpulver mit einer Teilchengrösse bis hinauf zu 30 p. wurde in einen Plasmabrenner (Plasmacos Typ PJ 300 der Firma Arcos, Brüssel, Belgien) eingespeist. Der Brenner, der in Fig. 2 der Zeichnungen schematisch dargestellt ist, wies einen Zylinder--7--auf, durch den ein Stickstoffstrom in Pfeilrichtung mit einer Geschwindigkeit von 15 l/min geleitet wurde. Die zu erhitzende Mischung wurde über eine Beschickungsleitung-8-in einem Stickstoffstrom mit einer Fliessgeschwindigkeit von 5 1/min mitgenommen und in den Zylinder--7--getragen.
Die Brennerelektroden--9, 9'--waren unmittelbar nach jenem Punkt in Strömungsrichtung gesehen angeordnet, an welchem die Mischung in den Zylinder eintrat. Die Elektroden waren an eine Stromquelle von 250 A und 80 V angeschlossen. Zum Zünden des Lichtbogens wurde Argon mit einer Geschwindigkeit von 101/min durch den Zylinder geleitet. Sobald ein stabiler Lichtbogen entstanden war, wurde das Argon durch Stickstoff ersetzt und mit der Zufuhr der Mischung begonnen. Die aus dem Brenner austretenden Teilchen wurden geprüft, wobei gefunden wurde, dass die Glasperlen mit Kupferflecken bedeckt waren, die über die ganze Perlenoberfläche verteilt waren.
Beispiel 26 : Eine Mischung aus 70 Gew-Teilen Polytetrafluoräthylen-Teilchen (Teflon von Dupont) mit einer Korngrösse von 50 bis 100 t, und 30 Gew.-Teilen einer gepulverten Legierung aus 92% Zinn und 8% Antimon (Teilchengrösse 50 p.) wurde in einen beheizten Rohrofen eingespeist, in welchem die Teilchen durch einen aufwärtssteigenden Strom von heissem Gas nach oben getragen wurden. Das Temperaturgefälle im Ofen wurde auf 500 C abfallend auf 1500C eingestellt. Die vom Kopf des Ofens entnommenen Teilchen waren punktförmig mit der Legierung überzogen. Bei jedem Teilchen waren die aufgebrachten Punkte über die ganze Oberfläche verteilt.
Beispiel 27 : Polymethyl-methacrylat-Perlen von 2 mm Grösse wurden mit Aluminium punktbeschichtet, indem eine Mischung aus 90 Gew.-% Perlen und 10 Gew.-% flockigem Aluminiumpulver des in Beispiel 1 angegebenen Typs erwärmt wurde, um einen Teil des Aluminiums zu schmelzen bzw. zu verdampfen und auf die Kunststoffperlen zu übertragen oder dort zu kondensieren und anschliessend in situ zu verfestigen.
Während des Erwärmens der Mischung erweichten die Kunststoffperlen mit den anhaftenden Aluminiumflocken oberflächlich.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.