CH216634A - Verfahren zur Herstellung keramischer Gegenstände mit elektrisch leitenden, zugleich gut wärmeleitenden Oberflächenteilen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung keramischer Gegenstände mit elektrisch leitenden,  zugleich gut wärmeleitenden     Oberflächenteilen.       Es sind     zahlreiche    Verfahren bekannt, um  eine elektrisch leitende Schicht     auf    kera  mische Isolierkörper aufzubringen. Beispiels  weise wird hierzu das     1VI.etallspritzverfahren,     die     Kathodenzerstäubung,    die     thermische     Verdampfung von Metallen im Vakuum, das  nachträgliche     Einbrennen    von Metallschich  ten auf     vorgebrannten    keramischen Isolier  körpern usw. benutzt.

   Allen diesen Verfahren  haften Nachteile     insofern    an, als entweder  die Haftfähigkeit des     aufgebrachten    Metall  belages nicht genügt, oder ein nachträgliches  Erhitzen der Körper nach dem zur     Sinterung     führenden Brand erforderlich ist.     Eine    wie  derholte     Erwärmung    nach diesem Brand ist  mit beträchtlichen Kosten verbunden und be  reitet mitunter auch deshalb Schwierigkeiten,  weil manche gesinterte;

   grosse und     starkscher-          bige    keramische Erzeugnisse während des       Einbrennens    von     Metallschichten    in hohem  Masse     -der    Gefahr des     Zerspringens    und der       Rissbildung    ausgesetzt sind.    Diese     Nachteile    können durch     das    erfin  dungsgemässe Verfahren behoben werden.

    Nach diesem werden die Stellen,     an    denen der       keramische    Gegenstand eine leitende Ober  fläche haben soll, vor der     Sinterung    -des Ge  genstandes mit einem Überzug -versehen, der       metallisches    Silizium enthält.  



  Der Überzug kann dabei ganz- aus     me-          tallischem    Silizium bestehen, er kann aber  auch     zusammengesetzt    sein aus metallischem  Silizium,     einem    keramischen Material, z. B.  Ton und/oder Kaolin, und einem     Plussmittel,     das z. B.     Feldspat.        borathältige        Fritte    oder  ein anderer leicht     schmelzender    Stoff ist.

    Auch sonstige     keramische    Rohstoffe wie       Sand,    Speckstein, Tonerde, Erdalkalien, Blei  oxyd, Braunstein und andere können zur Re  gelung der     Schwindung,        Sinterung    und der       ZVärmedehnungszahl    der     Überzugsmass    e zu  gesetzt werden. Bei derartig zusammengesetz  ten, leitfähigen Massen wird der     Überzug    als  solcher in dem auch den     Trägerkörper    selbst           dichtsinternden    Brand dichtgesintert.

   Das       metallische    Silizium braucht nicht rein zu       .sein,    es können vielmehr auch     Silizi.umlegie-          rungen    wie     Ferrosilizium.    Aluminiumsilizium  5     usw.    verwendet werden. Es ist indessen not  wendig, dass der Gehalt.     .solcher    Legierungen  an     metallischem    Silizium sehr hoch - vor  zugsweise 80     bis    95 v. H. - gewählt wird,  damit der elektrisch     leitende    Überzug  möglichst     oxydationsbeständig    ist.

   Bei den  Temperaturen des     keramischen    Brandes  findet dann überhaupt     keine    Oxydation oder  nur in ganz unbedeutendem Masse statt.  Durch eine möglichst reduzierende     Brenn-          behandlung    kann man überdies auch jede  Oxydation der elektrisch leitenden Überzüge  vermeiden.  



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren kann  angewandt werden in allen solchen Fällen, in  denen ein     keramischer    Gegenstand elektrisch  leitende     Oberflächenteile    erhalten soll, bei  spielsweise an der     Befestigungsstelle    des Lei  tungsseils von rundfunkstörfreien Hochspan  nungsisolatoren, beim Anbringen von Kon  takten     und    Verbindungen an     Isolierkörpern,     beim Anbringen von Elektroden, beispiels  weise bei Zündkerzen und dergleichen.

   Auch  bei Geräten für die chemische Industrie las  sen sich Überzüge nach der Erfindung mit       Vorteil        ,anwenden.    Beispielsweise können       keramische    Schalen, die auf     offener    Flamme  erhitzt werden sollen, auf der der Flamme  zugekehrten Seite mit einem derartigen Über  z     uo-        n        verse        'hen        #sein,

          der        die        Wärme        gut        leitet     und so zu     einer    gleichmässigen Erhitzung der  gesamten Oberfläche beiträgt. Das gleiche  gilt zum Beispiel für feuerfeste keramische       Kochgeschirre    für den Haushalt. Die Höhe  des     elektrischen    Widerstandes kann durch  den     Anteil    an Silizium in der leitenden  Schicht dem Verwendungszweck entspre  chend abgestuft werden.

   Auch kann die Leit  fähigkeit -der Schicht an bestimmten Teilen,  zum Beispiel nach dem     Belagrande    zu, durch       Verringerung    des     Siliziumanteils    vermindert  werden.  



  In der beiliegenden Zeichnung sind bei  spielsweise einige     nach    dem     Verfahren    her-    gestellte keramische Gegenstände     ve:ranscha.u-          licht.     



  In den     Fig.    1 bis 4 sind beispielsweise  einige     Hochspannungsisolatoren        dargestellt,     die zur Vermeidung von     Rundfunkstörungen     durch Glimmentladungen und dergleichen an  den mit dem Leitungsseil oder metallischen  Ausrüstungsteilen in Berührung stehenden  Teilen ihrer Oberfläche mit     elektrisch    leiten  den, gegebenenfalls sog. halbleitenden Über  zügen versehen sind.  



       Fig.    1 zeigt zur     Hälfte    im     Mittelschnitt     und zur     Hälfte    in Ansicht einen     Delta-          Stützenisolator,    dessen Kopf mit einer elek  trisch leitenden     Schicht    10 aus metallischem  Silizium oder einer     Überzugsmasse    versehen  ist, die aus     metallischem    Silizium, Ton und/  oder Kaolin mit einem     Flussmittel    besteht.

    Diese Schicht 10 ist durch eine mehrere  Millimeter tiefe,     hohlkehlenartige    Rille 11  gegen die nichtleitende     Scharffeuerglasur    auf  dem übrigen Teil ,des     Isolators    abgegrenzt  und an der Grenzstelle mit der nicht leitenden  Glasur -des Isolators innig verbunden. Es ist  bei der     Herstellung    darauf zu achten, dass  der leitende Überzug 10 an den Stellen, an  denen er mit dem auf dem     Isolatorkopf    zu  befestigenden Leitungsseil in Berührung  kommt, auch vollkommen leitend ist, das heisst  an seiner Oberfläche keine Isolierschicht auf  weist, die durch eine Oxydation hervorgeru  fen sein könnte.

   Erforderlichenfalls ist daher ;  die Oberfläche des Überzuges durch     Absan-          den    zu entfernen.  



  Wie     bereits        bemerkt,    findet bei den Tem  peraturen des keramischen Brandes im all  gemeinen jedoch keine Oxydation der leiten-     t     den,     siliziumhaltigen    Überzüge     statt,    oder es  kann von vornherein durch eine möglichst  reduzierende     Brennbehandlung    jedwede Oxy  dation vermieden werden.  



       Fig.    2 stellt zur Hälfte im Mittelschnitt     S     und zur Hälfte in Ansicht einen     Weitschirm-          Stützenisolator    dar, dessen Kopf ebenfalls  mit einer Schicht 10 überzogen ist, deren  Begrenzung wiederum durch eine     mehrere          1llillimeter    tiefe,     hohlkehlenartige    Rille 11.8  gebildet wird.

        In     -Fig.    3 ist zur Hälfte im     Mittelschni,\l:     und zur     Hälfte    in Ansicht ein     Volikernisola-          tordargestellt,    dessen Enden 20 mit einer       elektrisch    leitenden     Siliziumschicht    21 über  zogen sind.

   Auf diese so überzogenen Enden  20     sind    die     metallischen    Kappen 22 des     Iso-          lators    aufgebracht, zum     Beispiel        aufbekittet:     Die Grenze des leitenden Belages' 21 am  obern Ende des - Isolators wird wiederum  durch eine     hohlkehlenartige    Rille 23 gebildet;  an die sich die nicht leitende Glasur des     Iso-          latorscherbens        ans,chliesst..     



       Fig.    4 stellt zur     Hälfte    im     Mittelschnitt     und zur Hälfte in     Ansicht    eine elektrische  Durchführung aus     keramischem    Material dar,  deren mittlere Fassungsstelle einen elektrisch  leitenden Belag<B>30</B> erhalten hat. Die mittlere       Fassungsstelle    des Durchführungskörpers ist  mit Wulsten 31 und 32 versehen, die mit  dem Durchführungskörper Hohlkehlen bil  den. .  



  Mehrrohr- oder     Kondensatordurchführun-          gen,    die aus mehreren ineinander um die     ge-          ineinsame        Längsachse        angeordneten    kera  mischen Rohren bestehen, können vorteilhaft  in der     'Weise    ausgeführt werden, dass     diese          keramischen    Rohre auf ihren Oberflächen zur       Spannungssteuerung    dienende, leitende Be  läge nach der     Erfindung    erhalten.  



  Der     erfindungsgemäss    aufgebrachte lei  tende Belag muss übrigens nicht bis an die  Aussenkante der in die     Isolatoren    gemäss       Fig.    1     bis    4     eingeformten,        hohlkehlenartigen     Rillen geführt sein, sondern kann auch gegen  diese Aussenkante einige Millimeter zurück  stehen.

   Auf jeden Fall muss aber vermieden  werden, dass der     leitende    Belag über die  äussere Kante dieser     hohlkehlenartigen    Ril  len in mehr oder weniger scharfen Rändern       hinausgeht,    weil sonst an     derartigen    Rändern  leicht Glimm- und Sprühentladungen auf  treten,     die    den Rundfunk stören.  



  Es ist ferner zur Vermeidung von     Glimm-          entladungen    zweckmässig, die     Glasur    12 des  Isolators über :den Rand des leitenden Be  iages 10 eine Strecke     hinwegzuführen,    wie  dies     zum    Beispiel in     Fig.    Ja und     1b    ange  deutet ist,

   so dass der Rand des leitenden    Belages     in-    Glasur eingebettet     ist.    Schliess  lich kann der leitende     Üheizüg    10 nur ein       Stückyin    die Rille 11     hereingezogen        und    diese       so-läiin        mit        keramischer    Masse<B>13</B>     äusbefüllt     und überglasiert werden, wie dies     Fig.        1e    und  2a zeigt.,

   Die keramische Masse     A"    verbindet       sich    im Brande des-     Isolators    dicht     mit    dem       Isolatorscherben    und dem     leitenden    Überzug  10, wobei der Rand     dieses'    Überzuges eben  falls     vollkommen'eingebettet        ist        und    keine  Randentladungen auftreten können:

         Auch    der zur Aufnahme 'der Isolator  stütze dienende     Hohlraum    in der     Isolator-          hülse        bezw.    -dem     Isolatorkopf    kann zur Ver  meidung von Glimmentladungen und der  gleichen einen leitenden     Überzug    14     (vergl.          Fig.    1 und 2) gemäss der     Erfindung    erhalten.  



       Fig.    5     zeigt    als weiteres Anwendungs  beispiel zur Hälfte in     Seitenansicht    und zur       Hälfte    im     Mittelschnitt    eine     Abdampfschale     40 für     chemische    Zwecke, die auf ihrer Unter  seite mit einer gut     wärmeleitenden    Schicht  41 aus     siliziumhaltiger    Masse versehen ist.  



       Fig.    6 gibt ebenfalls zur Hälfte in An  sicht und zur Hälfte im Mittelschnitt einen  keramischen Kochtopf 50 wieder, der auf       seiner    zweckmässig eben geschliffenen, äussern  Bodenfläche     einen        siliziumhaltigen    Überzug  51 hat.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung .keramischer Gegenstände mit elektrisch leitenden, zu gleich gut wärmeleitenden Oberflächenteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegen stände vor ihrer Sinterung an ,den dafür in Frage kommenden Stellen mit einem Über zug versehen werden, ,der metallisches Sili zium enthält. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man eine Über- zugsmasse verwendet, die metallisches Sili zium, keramisches Material und ein Fluss mittel enthält. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übexzugsmasse als keramisches Ma terial Ton enthält. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsmasse als keramisches Ma terial Kaolin enthält. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 1Tberzugsmasse als keramisches Ma terial Ton und Kaolin enthält. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Überzugs.@nasse verwendet, die eine Siliziumlegierung mit hohen Anteilen metallischen Siliziums enthält und auch bei den Temperaturen des keramischen Brandes oxydationsbeständig ist. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Brand zur Vermeidung jeder Oxydation des metallisches Silizium enthaltenden Überzuges reduzierend geführt wird.