DD256151A1

DD256151A1 - Verfahren zur erzeugung von oberflaechenschichten

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.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

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.

Die Oberflächenschichten können mit sehr unterschiedlicher Morphologie, z. B. als fest haftende Schichten, aber auch als hochdisperse pulvrige Schichten aufgebracht werden.

Die Wahl der zu beschichtenden Materialien hängt allein davon ab, oh ihre Oberfläche genügend widerstandsfähig gegen die Flammentemperatur ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung als festhaftende Schicht

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.

Hinzu kommt, daß eine Reihe metallorganischer Verbindungen in gasförmigem Zustand an der Luft bzw. gegenüber Feuchtigkeit nicht stabil sind.

Ziel der Erfindung

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.

Darlegung des Wesens der Erfindung

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.

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.

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.

Im zweiten Fall werden die Komponenten Flüssiggas und metallorganische Verbindung kurz vor der Verbrennung oder in der Flamme zusammengeführt.

Durch die Veränderung des Mischungsverhältnisses während des Aufwachsens der Schicht können Schichtbereiche unterschiedlicher Schichttiefe mit unterschiedlichen Schichteigenschaften ausgestattet werden.

Für die Durchführung des Verfahrens kann als Flüssiggas vorzugsweise Butan, Gasolin oder Benzin verwendet werden.

Vorteilhaft ist die Verwendung Si-organischer Verbindungen, z. B. Tetraethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Triethoxymethylsilan, Tetramethoxysilan.

Mit dem gleichen Erfolg können aber auch Titan-oder Aluminumverbindungen eingesetzt werden.

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.

Voraussetzung ist nur die Anwendung eines Brennersystems, das die Einbringung des flüssigen Gemisches als Strahl in die Flamme garantiert.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auf der Oberfläche unterschiedlichster Materialien entweder feste glasartige Schichten oder alle Zwischenstadien bis zu pulvrigen Niederschlagen erzeugt werden.

Ausführungsbeispiel ·

Die beiden extremen Möglichkeiten, feste oder pulvrige Schichten sollen an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden.

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.

Wir der prozentuale Anteil des Tetraethoxysilans auf 5 bis 10% erhöht, entsteht auf der Materialoberfläche ein feindisperser Oxidniederschlag.

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung von Oberflächenschichten guter Haftfestigkeit oder hochdispersiver Struktur, dadurch gekennzeichnet, 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 hochdispersive Oxidschicht niedergeschlagen wird. >

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahl des Mischungsverhältnisses der beiden Komponenten Flüssiggas und metallorganische Verbindung zur Einstellung der Morphologie der entstehenden Schicht von einer festhaftenden bis zu einer hochdispersiven Schicht dient.

3. Verfahren nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorliegendes Gemisch aus Flüssiggas und metallorganischer Verbindung der Flamme zugeführt wird.

4. Verfahren nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten Flüssiggas und metallorganische Verbindung kurz vor der Verbrennung zusammengeführt werden.

5. Verfahren nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten Flüssiggas und metallorganische Verbindung in der Flamme zusammengeführt werden.

6. Verfahren nach Punkt 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Variation des Mischungsverhältnisses den beiden Komponenten Flüssiggas und metallorganische Verbindung eine morphologische Veränderung während des Aufwachsens der Schicht gewährleistet.

7. Verfahren nach Punkt 1 ,dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssiggas vorzugsweise Butan, Gasolin oder Benzin verwendet werden.

8. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallorganische Verbindung eine Si-organische Verbindung, wie z. b. Tetraethoxysilan oder Vinyltriethoxysilan ist.

9. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallorganische Verbindung eine Titanverbindung ist.

10. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallorganische Verbindung eine Aluminiumverbindung ist.