DE102015116901A1 - Method for producing an insulator plate, insulator plate and electrochemical measuring device - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Isolatorplatte (1), eine Keramikschicht (4) aufweist, die zwischen einer ersten Metallschicht (2) und einer zweiten Metallschicht (8) verklebt ist, wird in einem ersten Kleberbeschichtungsschritt die erste Metallschicht (2) an eine erste Oberfläche (3) der Keramikschicht (4) angedrückt und dadurch eine vorab dazwischen angeordnete erste Klebemittelmenge (5) flächig auf der ersten Metallschicht (2) und der ersten Oberfläche (3) verteilt, während einer ersten Aushärtedauer des Klebemittels die Keramikschicht (4) von der ersten Metallschicht (2) wieder getrennt, so dass die Klebemittelbeschichtungen (6, 7) der ersten Metallschicht (2) und der ersten Oberfläche (3) der Keramikschicht (4) jeweils antrocknen, und anschließend die erste Metallschicht (2) wieder auf die erste Oberfläche (3) der Keramikschicht (4) angedrückt wird. Anschließend wird in einem zweiten Kleberbeschichtungsschritt die zweite Metallschicht (8) in gleicher Weise mit einer der ersten Oberfläche (3) der Keramikschicht (4) gegenüberliegenden zweite Oberfläche (9) verklebt, und in einem nachfolgenden Auspressschritt die vorbereitete Isolatorplatte (1) während einer Auspressdauer des Klebemittels (5, 10) erwärmt und zusammengepresst, so dass zwischen der ersten Metallschicht (2) und der Keramikschicht (4) und zwischen der zweiten Metallschicht (8) und der Keramikschicht (4) jeweils ein Anteil der ersten Klebemittelmenge (5) und der zweiten Klebemittelmenge (10) herausgepresst wird und jeweils seitlich austritt, bevor das Klebemittel (5, 10) vollständig aushärtet.In a method for producing an insulator plate (1) comprising a ceramic layer (4) bonded between a first metal layer (2) and a second metal layer (8), in a first adhesive coating step, the first metal layer (2) is bonded to a first one Surface (3) of the ceramic layer (4) is pressed and thereby a pre-interposed first adhesive amount (5) on the first metal layer (2) and the first surface (3) distributed, during a first curing time of the adhesive, the ceramic layer (4) of the first metal layer (2) again separated, so that the adhesive coatings (6, 7) of the first metal layer (2) and the first surface (3) of the ceramic layer (4) each dry, and then the first metal layer (2) back to the first surface (3) of the ceramic layer (4) is pressed. Subsequently, in a second adhesive coating step, the second metal layer (8) is glued in the same way to a second surface (9) opposite the first surface (3) of the ceramic layer (4), and in a subsequent extrusion step, the prepared insulator plate (1) during a squeezing period the adhesive (5, 10) is heated and pressed so that between the first metal layer (2) and the ceramic layer (4) and between the second metal layer (8) and the ceramic layer (4) in each case a proportion of the first amount of adhesive (5) and the second amount of adhesive (10) is pressed out and exits laterally before the adhesive (5, 10) completely cures.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Isolatorplatte zur elektrischen Isolierung einer beheizbaren elektrochemischen Messprobe, wobei die Isolatorschicht eine Keramikschicht aufweist, die zwischen einer ersten Metallschicht und einer zweiten Metallschicht angeordnet ist, und wobei die beiden Metallschichten jeweils mit einem Klebemittel mit der dazwischen angeordneten Keramikschicht verklebt sind. The invention relates to a method for producing an insulator plate for the electrical insulation of a heatable electrochemical measurement sample, wherein the insulator layer has a ceramic layer which is arranged between a first metal layer and a second metal layer, and wherein the two metal layers each with an adhesive with the interposed ceramic layer are glued.
Es sind verschiedene elektrochemische Messvorrichtungen zur Ermittlung von elektrochemischen Eigenschaften einer elektrisch leitenden Messprobe bekannt, die beispielsweise im Bereich der Erforschung und Entwicklung neuartiger Kühlmittel für Industrieanlagen, Heizungs- und Kühleinrichtungen oder im Automobilbereich eingesetzt werden können. Mit geeigneten elektrochemischen Messvorrichtungen und Untersuchungen können chemische Wechselwirkungen eines Fluids mit angrenzenden Oberflächen einer Messprobe untersucht werden. Während der Untersuchungen sollen der Druck und die Temperatur des Fluids, bzw. der Messprobe sowie ein elektrisches Feld vorgegeben und innerhalb praxisrelevanter Messbereiche verändert werden können, um möglichst praxisnahe Versuchsbedingungen realisieren zu können. Various electrochemical measuring devices for determining electrochemical properties of an electrically conductive test sample are known, which can be used, for example, in the field of research and development of novel coolants for industrial plants, heating and cooling devices or in the automotive sector. With suitable electrochemical measuring devices and investigations chemical interactions of a fluid with adjacent surfaces of a sample can be investigated. During the investigations, the pressure and the temperature of the fluid, or of the test sample and an electric field should be specified and changed within practically relevant measuring ranges in order to be able to realize practical test conditions as practical as possible.
Zur Durchführung einer Messung wird ein gegebenenfalls druckbeaufschlagter Fluidstrom an einer Oberfläche der Messprobe entlanggeführt. Die Messprobe ist wärmeübertragend mit einer Heizeinrichtung verbunden, so dass die Messprobe erwärmt und abgekühlt werden kann. Die Messprobe wird üblicherweise als eine erste Elektrode verwendet und auf ein erstes elektrisches Potential gebracht. In einem Abstand von der Messprobe ist eine Gegenelektrode angeordnet, an der ein zweites elektrisches Potential und damit eine Potentialdifferenz zur Messprobe angelegt werden kann. To carry out a measurement, an optionally pressurized fluid flow is guided along a surface of the test sample. The sample is heat-transmitting connected to a heater, so that the sample can be heated and cooled. The measurement sample is usually used as a first electrode and brought to a first electrical potential. At a distance from the measurement sample, a counter electrode is arranged, at which a second electrical potential and thus a potential difference to the measurement sample can be applied.
Um während der Durchführung einer Messung sowohl ein elektrisches Feld, bzw. eine Potentialdifferenz zwischen der Messprobe und der Gegenelektrode vorgeben zu können und gleichzeitig die Temperatur der Messprobe vorgeben und gegebenenfalls verändern zu können ist es erforderlich, dass die Messprobe möglichst gut wärmeleitend mit der Heizvorrichtung verbunden ist und gleichzeitig elektrisch isoliert von der Heizeinrichtung und den angrenzenden Komponenten der Messeinrichtung in der Messeinrichtung angeordnet ist. Zu diesem Zweck wird die zwischen der Messprobe und der Heizeinrichtung eine Isolatorplatte angeordnet, die eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit und eine elektrisch isolierende Wirkung aufweist. Da die Messprobe an die Heizeinrichtung angedrückt werden muss, werden üblicherweise hohe Anpresskräfte auf die zwischen der Messprobe und der Heizeinrichtung angeordnete Isolatorplatte ausgeübt. In order to be able to specify both an electrical field or a potential difference between the test sample and the counterelectrode during the execution of a measurement and at the same time to be able to specify the temperature of the test sample and possibly modify it, it is necessary for the test sample to be connected to the heating device as well as possible is and at the same time electrically isolated from the heater and the adjacent components of the measuring device is arranged in the measuring device. For this purpose, an insulator plate is arranged between the test sample and the heater, which has the highest possible thermal conductivity and an electrically insulating effect. Since the test sample must be pressed against the heating device, high contact pressures are usually exerted on the insulator plate arranged between the test sample and the heating device.
Es hat sich gezeigt, dass verschiedene Keramikmaterialien vorteilhafte Eigenschaften aufweisen und eine hohe Wärmeleitfähigkeit mit einer ebenfalls hohen elektrischen Isolierungswirkung vereinen können. Allerdings sind die meisten Keramikmaterialien vergleichsweise spröde und wenig druckfest, so dass bei der Durchführung von Messungen die aus einem derartigen Keramikmaterial hergestellten Isolatorplatten oftmals beschädigt werden oder zerbrechen und dadurch die Messergebnisse beeinflusst und gegebenenfalls verfälscht werden können. Zudem ist der Kostenaufwand für einen häufigen Austausch der beschädigten Isolatorplatten sehr hoch. It has been found that various ceramic materials have advantageous properties and can combine a high thermal conductivity with a likewise high electrical insulation effect. However, most of the ceramic materials are comparatively brittle and not very pressure-resistant, so that when measurements are taken, the insulator plates made of such a ceramic material are often damaged or broken, thereby influencing and possibly distorting the measurement results. In addition, the cost of a frequent replacement of the damaged insulator plates is very high.
Aus der Praxis sind verschiedene Ausgestaltungen einer Isolatorplatte mit einer Keramikschicht bekannt, die zur Verbesserung der elektrischen oder thermischen Eigenschaften und insbesondere zur Verbesserung der mechanischen Stabilität der Isolatorplatte mit einer mit der Keramikschicht verbundenen Metallbeschichtung oder Metallplatte aufweisen. Various embodiments of an insulator plate with a ceramic layer are known in practice, which have for improving the electrical or thermal properties and in particular for improving the mechanical stability of the insulator plate with a metal coating or metal plate connected to the ceramic layer.
Bei einem beispielsweise in
Bei einem ebenfalls aus mehreren Schichten bestehenden Kompositmaterial, das beispielsweise in
Die aus dem Stand der Technik bekannten Isolatorplatten erfordern demzufolge entweder aufwendig hergestellte und teure Komponenten oder aber ein aufwendiges und kostenintensives Herstellungsverfahren. The insulator plates known from the prior art therefore require either elaborately manufactured and expensive components or else a complicated and expensive production process.
Es wird deshalb als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, ein Verfahren zur Herstellung einer Isolatorplatte so auszugestalten, dass nach Möglichkeit handelsübliche Komponenten mit geringem Kostenaufwand miteinander verbunden und dadurch eine Isolatorplatte mit guten elektrischen und thermischen Eigenschaften hergestellt werden kann. It is therefore considered to be an object of the present invention to provide a method for producing an insulator plate so that, if possible, commercially available components can be connected together at low cost and thereby an insulator plate with good electrical and thermal properties can be produced.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem ersten Kleberbeschichtungsschritt die erste Metallschicht an eine erste Oberfläche der Keramikschicht angedrückt und dadurch eine vorab dazwischen angeordnete erste Klebemittelmenge flächig auf die erste Metallschicht und der ersten Oberfläche verteilt wird, das während einer ersten Aushärtedauer des Klebemittels die Keramikschicht von der ersten Metallschicht wieder getrennt wird, so dass die Klebemittelbeschichtung der ersten Metallschicht und der ersten Oberfläche der Keramikschicht jeweils antrocknen, und anschließend die erste Metallschicht wieder auf die erste Oberfläche der Keramikschicht angedrückt wird, dass in einem zweiten Kleberbeschichtungsschritt die zweite Metallschicht an eine der ersten Oberfläche der Keramikschicht gegenüberliegenden zweiten Oberfläche angedrückt und dadurch eine vorab dazwischen angeordnete zweite Klebemittelmenge flächig auf der zweiten Metallschicht und der zweiten Oberfläche verteilt, das während einer zweiten Aushärtedauer des Klebemittels die Keramikschicht von der zweiten Metallschicht wieder getrennt wird, so dass die Klebemittelbeschichtungen der zweiten Metallschicht und der zweiten Oberfläche der Keramikschicht jeweils antrocknen, und anschließend die zweite Metallschicht wieder auf die zweite Oberfläche der Keramikschicht angedrückt wird, und das in einem nachfolgenden Auspressschritt die vorbereitete Isolatorplatte während einer zweiten Aushärtedauer des Klebemittels erwärmt und zusammengepresst wird, so dass zwischen der ersten Metallschicht und der Keramikschicht und zwischen der zweiten Metallschicht und der Keramikschicht jeweils ein Anteil der ersten Klebemittelmenge und der zweiten Klebemittelmenge herausgepresst wird und jeweils seitlich austritt bevor das Klebemittel vollständig aushärtet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die auf beiden Seiten der Keramikschicht angeordneten Metallschichten jeweils mit einer sehr dünnen Klebemittelschicht vollflächig und bruchfest miteinander verbunden werden. In dem ersten Kleberbeschichtungsschritt und dem zweiten Kleberbeschichtungsschritt werden die jeweils einander zugewandten Oberflächen der ersten Metallschicht und der Keramikschicht, bzw. der zweiten Metallschicht und der Keramikschicht vollflächig mit dem Klebemittel beschichtet. Durch die erneute Trennung der Schichten nach einer flächigen Verteilung der jeweils aufgebrachten Klebemittelmenge kann die vollflächige und lückenlose Verteilung des Klebemittels auf den Oberflächen überprüft werden. Zudem trocknen die offenliegenden Klebemittelbeschichtungen rasch aus, so dass nach einer kurzen ersten, bzw. zweiten Aushärtedauer die jeweils mit einer Klebemittelbeschichtung versehenen Metallschichten und die Keramikschicht in dem nachfolgenden Auspressschritt miteinander verbunden werden können. This object is achieved in that in a first adhesive coating step, the first metal layer is pressed against a first surface of the ceramic layer and thereby a pre-interposed first adhesive amount is distributed flat on the first metal layer and the first surface, during a first curing time of the adhesive Ceramic layer is separated from the first metal layer again, so that the adhesive coating of the first metal layer and the first surface of the ceramic layer respectively dry, and then the first metal layer is pressed back onto the first surface of the ceramic layer, that in a second adhesive coating step, the second metal layer to a pressed against the first surface of the ceramic layer opposite the second surface and thereby a pre-intermediate therebetween second adhesive amount surface on the second metal layer and the second O. over a second curing time of the adhesive, the ceramic layer is separated from the second metal layer, so that the adhesive coatings of the second metal layer and the second surface of the ceramic layer respectively dry, and then the second metal layer is pressed back onto the second surface of the ceramic layer and in a subsequent extrusion step, heating and preparing the prepared insulator plate during a second curing time of the adhesive such that a portion of the first adhesive amount and the second adhesive amount are pressed out between the first metal layer and the ceramic layer and between the second metal layer and the ceramic layer, respectively and each side exits before the adhesive cures completely. With the method according to the invention, the metal layers arranged on both sides of the ceramic layer can be connected to each other with a very thin adhesive layer over the entire surface and unbreakable. In the first adhesive coating step and the second adhesive coating step, the respective facing surfaces of the first metal layer and the ceramic layer, or the second metal layer and the ceramic layer are completely coated with the adhesive. By re-separation of the layers after a surface distribution of each applied adhesive amount, the full-area and gapless distribution of the adhesive can be checked on the surfaces. In addition, the exposed adhesive coatings dry out quickly, so that after a short first or second curing time, each of the provided with an adhesive coating metal layers and the ceramic layer can be interconnected in the subsequent extrusion step.
In dem Auspressschritt wird nicht nur eine hochfeste und mechanisch belastbare Verbindung der beiden Metallschichten mit der dazwischen angeordneten Keramikschicht hergestellt, sondern auch die Dicke der beiden Klebemittelschichten durch das Erwärmen und Auspressen des Klebemittels reduziert, bis die Klebemittelmenge und damit einhergehend eine Schichtdicke des Klebemittels zwischen den Metallschichten und der Keramikschicht jeweils auf ein Mindestmaß reduziert sind. Gleichzeitig werden eventuell während des Zusammendrückens der mit einer Klebemittelbeschichtung versehenen Metallschichten und der Keramikschicht unvermeidbar erzeugten Lufteinflüsse ebenfalls seitlich herausgepresst und ein sehr homogene und deshalb gut wärmeleitender Übergang zwischen der Keramikschicht und den außen anliegenden und der Keramikschicht verklebten Metallschichten bewirkt. In the extrusion step, not only is a high-strength and mechanically strong bond of the two metal layers with the interposed ceramic layer produced, but also reduces the thickness of the two adhesive layers by heating and pressing the adhesive until the amount of adhesive and, consequently, a layer thickness of the adhesive between the Metal layers and the ceramic layer are each reduced to a minimum. At the same time possibly during the compression of the provided with an adhesive coating metal layers and the ceramic layer inevitably produced air inlets are also laterally pressed out and causes a very homogeneous and therefore good heat conducting transition between the ceramic layer and the externally applied and the ceramic layer bonded metal layers.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass während des Auspressschritts die Isolatorplatte auf eine Auspresstemperatur von mehr als 120 Grad Celsius vorzugsweise von mehr als 160 Grad Celsius erwärmt wird und während der Auspressdauer die Auspresstemperatur nicht unterschritten wird. Es hat sich gezeigt, dass eine Auspresstemperatur zwischen 130 Grad Celsius und 180 Grad Celsius besonders vorteilhaft ist, um das während der ersten Aushärtedauer und der zweiten Aushärtedauer jeweils angetrocknete und in eine gummiartige Konsistenz überführte Klebemittel wieder ausreichend zu verflüssigen, um durch das Zusammenpressen der Isolatorplatte seitlich zwischen der Keramikschicht und den angrenzenden Metallschichten herausgepresst werden zu können. In Abhängigkeit von dem jeweils verwendeten Klebemittel können auch niedrigere oder höhere Auspresstemperaturen zweckmäßig sein. Es ist ebenfalls möglich, für die Verklebung der ersten Metallschicht mit der Keramikschicht ein anderes Klebemittel als für die Verklebung der Keramikschicht mit der zweiten Metallschicht zu verwenden. Die Metallschichten können ebenfalls aus gleichen oder unterschiedlichen Metallen oder metallhaltigen Zusammensetzungen, Legierungen oder Metallkunststoffverbindungen bestehen. According to a particularly advantageous embodiment of the inventive concept it is provided that during the Auspressschritts the insulator plate is heated to a Auspresstemperatur of more than 120 degrees Celsius, preferably of more than 160 degrees Celsius and during Auspressdauer the Auspresstemperatur is not exceeded. It has been found that a squeezing temperature of between 130 degrees Celsius and 180 degrees Celsius is particularly advantageous for sufficiently re-liquefying the adhesive which has dried and converted into a rubbery consistency during the first hardening time and the second hardening time in order to compress the insulator plate can be pressed out laterally between the ceramic layer and the adjacent metal layers. Depending on the adhesive used in each case lower or higher Auspresstemperaturen may be appropriate. It is also possible to use a different adhesive for bonding the first metal layer to the ceramic layer than for bonding the ceramic layer to the second metal layer. The metal layers may also consist of the same or different metals or metal-containing compositions, alloys or metal-plastic compounds.
Um zu erreichen, dass während des Auspressschritts eine ausreichende Menge des Klebemittels seitlich herausgepresst werden kann und anschließend eine ausreichende Verfestigung und Aushärtung des verbleibenden Klebemittels erfolgt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Auspressdauer mehr als zwei Stunden und vorzugsweise mehr als vier Stunden dauert. In order to achieve that during the Auspressschritts a sufficient amount of the adhesive can be pressed out laterally and then sufficient solidification and curing of the remaining adhesive, it is provided according to the invention that the Auspressdauer takes more than two hours and preferably more than four hours.
Untersuchungen haben ergeben, dass während des Auspressschritts ein Anpressdruck von mehr als 5 bar, vorzugsweise von mehr als 10 bar und besonders vorzugsweise von mehr als 15 bar auf die Isolatorplatte ausgeübt werden sollte. Durch einen besonders hohen Anpressdruck kann das Auspressen der nicht benötigten Klebemittelmengen beschleunigt werden. Gleichzeitig steigt das Risiko einer mechanischen Beschädigung der Isolatorplatte während des Auspressschritts. Zudem müssen die Auspresstemperatur und die Auspressdauer bei einem hohen Auspressdruck innerhalb eng definierter Bereiche vorgegeben und zuverlässig eingehalten werden, um die mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren angestrebten Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäßen Isolatorplatte bewirken zu können. Investigations have shown that during the Auspressschritts a contact pressure of more than 5 bar, preferably more than 10 bar and particularly preferably more than 15 bar on the insulator plate should be applied. By a particularly high contact pressure, the squeezing of the unnecessary amounts of adhesive can be accelerated. At the same time, the risk of mechanical damage to the insulator plate increases during the pressing-out step. In addition, the Auspresstemperatur and Auspressdauer must be specified at a high extrusion pressure within narrowly defined ranges and reliably maintained in order to effect the desired with the manufacturing method of the invention properties and advantages of the insulator plate according to the invention can.
Im Vergleich zu der Auspressdauer können die erste Aushärtedauer und die zweite Aushärtedauer relativ kurz vorgegeben sein und beispielsweise einige Minuten bis zehn oder fünfzehn Minuten betragen. Die erste Aushärtedauer und die zweite Aushärtedauer können identisch sein. Es werden unterschiedliche Klebemittel für die Verklebung der Erstmetallschicht und der Keramikschicht und für die Verklebung der zweiten Metallschicht mit der Keramikschicht verwendet, so dass auch unterschiedlich lange Aushärtedauern zweckmäßig sein können. Compared to the Auspressdauer the first curing time and the second curing time may be relatively short and be for example a few minutes to ten or fifteen minutes. The first curing time and the second curing time may be identical. Different adhesives are used for the bonding of the first metal layer and the ceramic layer and for the bonding of the second metal layer to the ceramic layer, so that also differently long curing times may be expedient.
Sofern eine längere Vorbereitungsdauer in Kauf genommen werden kann, muss die Keramikschicht während der ersten Aushärtedauer und der zweiten Aushärtedauer nicht von der jeweils zugeordneten Metallschicht getrennt werden, bis die betreffende Klebemittelbeschichtung angetrocknet ist. If a longer preparation time can be accepted, the ceramic layer need not be separated from the respectively associated metal layer during the first curing time and the second curing time until the adhesive coating in question has dried.
Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass vor dem ersten, bzw. dem zweiten Kleberbeschichtungsschritt die erste Metallschicht bzw. die zweite Metallschicht angeraut wird. Auf einer angerauten Oberfläche der Metallschichten haftet eine während des Kleberbeschichtungsschritts aufgebrachte Klebemittelbeschichtung besonders gut. Die Unebenheiten der angerauten Oberflächen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht können durch die Klebemittelbeschichtung ausgeglichen werden. Die angerauten Metallschichten bilden jeweils eine unebene und mit zahlreichen mikroskopisch kleinen Ausnehmungen und Vertiefungen versehene Oberfläche, die eine besonders hohe Haftwirkung mit der Klebemittelbeschichtung erreichen kann. According to an advantageous embodiment of the inventive idea, it is provided that the first metal layer or the second metal layer is roughened before the first or the second adhesive coating step. On a roughened surface of the metal layers, an adhesive coating applied during the adhesive coating step adheres particularly well. The unevenness of the roughened surfaces of the first metal layer and the second metal layer may be compensated by the adhesive coating. The roughened metal layers each form an uneven and provided with numerous microscopic recesses and depressions surface that can achieve a particularly high adhesion with the adhesive coating.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass nach dem vollständigen Aushärten eine Schichtdicke des Klebemittels zwischen der ersten Metallschicht und der Keramikschicht sowie zwischen der Keramikschicht und der zweiten Metallschicht jeweils kleiner als 0,1 Millimeter ist. Die Schichtdicke stellt dabei einen Mittelwert eines Abstands der jeweiligen Metallschicht zu der Keramikschicht dar. Die erste Metallschicht und die zweite Metallschicht können bei einer unebenen, bzw. angerauten Oberfläche die Keramikschicht der einzelnen Stellen berühren, so dass ein Abstand der Metallschichten zu der Keramikschicht durch diese Berührungspunkte vorgegeben ist. Durch eine derart dünne Schichtdicke des Klebemittels zwischen den Metallschichten und der Keramikschicht kann erreicht werden, dass ein Wärmeübergang durch die Klebemittelbeschichtung kaum, bzw. nicht nennenswert beeinträchtigt und verringert wird, während gleichzeitig eine hoch feste und mechanisch beanspruchbare Verbindung der Metallschichten mit der zwischen angeordneten Keramikschicht bewirkt wird. Die Keramikschicht wird durch die fest und dauerhaft mit der Keramikschicht verbundenen Metallschichten vor einer übermäßigen Beanspruchung geschützt, so dass ein Risiko einer Beschädigung oder eines Zerbrechens der Keramikschicht während der Vorbereitung und Durchführung von Messungen mit einer elektrochemischen Messvorrichtung ganz erheblich reduziert werden kann. It is preferably provided that, after complete curing, a layer thickness of the adhesive between the first metal layer and the ceramic layer and between the ceramic layer and the second metal layer is in each case less than 0.1 millimeter. In this case, the layer thickness represents an average value of a distance of the respective metal layer from the ceramic layer. The first metal layer and the second metal layer can touch the ceramic layer of the individual points in the case of an uneven or roughened surface, such that a distance of the metal layers from the ceramic layer through the latter Touch points is given. By means of such a thin layer thickness of the adhesive between the metal layers and the ceramic layer, it can be achieved that heat transfer through the adhesive coating is scarcely impaired and / or diminished, while at the same time a high-strength and mechanically stressable connection of the metal layers to the intermediate ceramic layer is effected. The ceramic layer is protected from excessive stress by the metal layers firmly and permanently bonded to the ceramic layer, so that a risk of damage or breakage of the ceramic layer during the preparation and performance of measurements with an electrochemical measuring device can be significantly reduced.
Einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass ein Epoxidharzklebstoff bzw. ein zunächst dünnflüssiger und heißhärtender sowie möglichst hitzebeständiger Klebstoff als Klebemittel verwendet wird. Es hat sich gezeigt, dass Klebemittel, die auch zur Befestigung von Dehnungsmessstreifen auf einer Metalloberfläche oder auf einem Verformungskörper verwendet werden, in vorteilhafter Weise auch zur Verklebung der Metallschichten mit der Keramikschicht verwendet werden können. Derartige Klebemittel, die auch als DMS-Kleber bezeichnet werden können, sind in verschiedenen Ausführungsvarianten handelsüblich und kostengünstig erhältlich. Die Eigenschaften dieser Klebemittel sind wegen der Verwendung zur Befestigung von Dehnungsmessstreifen umfangreich untersucht und präzise erforscht, bzw. bekannt. Es können auch zwei-Komponenten-Klebemittel oder beispielsweise durch Erwärmung, Bestrahlung oder auf andere Weise aktivierbare Klebemittel verwendet werden. According to a particularly advantageous embodiment of the inventive concept, it is provided that an epoxy resin adhesive or an initially thin-bodied and hot-curing adhesive which is as heat-resistant as possible is used as the adhesive. It has been found that adhesives which are also used for the attachment of strain gauges on a metal surface or on a deformation body, can also be advantageously used for bonding the metal layers to the ceramic layer. Such adhesives, which may also be referred to as DMS adhesives, are available commercially and inexpensively in various embodiments. The properties of these adhesives have been extensively studied and precisely researched because of their use in the attachment of strain gauges. Two-component adhesives or, for example, by heating, radiation or otherwise activatable adhesives may also be used.
Die Erfindung betrifft auch eine Isolatorplatte für eine elektrochemische Messvorrichtung zur Ermittlung von elektrochemischen Eigenschaften einer elektrisch leitenden Messprobe. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Isolatorplatte eine erste Metallschicht und eine zweite Metallschicht aufweist, die jeweils mit einer dazwischen angeordneten Keramikschicht verklebt sind, wobei eine Schichtdicke eines Klebemittels zwischen der ersten Metallschicht und der Keramikschicht sowie zwischen der Keramikschicht und der zweiten Metallschicht jeweils kleiner als 0,1 Millimeter ist. The invention also relates to an insulator plate for an electrochemical measuring device for determining electrochemical properties of an electrically conductive test sample. According to the invention, the insulator plate has a first metal layer and a second metal layer, each adhesively bonded to a ceramic layer therebetween, wherein a layer thickness of an adhesive between the first metal layer and the ceramic layer and between the ceramic layer and the second metal layer is respectively less than zero , 1 millimeter is.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das zwischen der ersten Metallschicht und der Keramikschicht und das zwischen der zweiten Metallschicht und der Keramikschicht angeordnete Klebemittel ein Epoxidharzklebstoff bzw. ein zunächst dünnflüssiger und heißhärtender sowie möglichst hitzebeständiger Klebstoff ist. Advantageously, it is provided that the adhesive arranged between the first metal layer and the ceramic layer and that between the second metal layer and the ceramic layer is an epoxy resin adhesive or an initially thin liquid and heat-curing and heat-resistant as possible adhesive.
Vorteilhafterweise ist die Isolatorplatte mit einem vorangehend beschriebenen Verfahren hergestellt worden. Advantageously, the insulator plate has been produced by a method described above.
Die Erfindung betrifft auch eine elektrochemische Messvorrichtung zur Ermittlung von elektrochemischen Eigenschaften einer elektrisch leitenden Messprobe und mit einer in einem Abstand zu der Messprobe angeordneten Gegenelektrode, wobei die Messprobe auf einer Isolatorplatte angeordnet und von einem Fluid beströmt werden kann, und wobei die Isolatorplatte an eine Heizeinrichtung angepresst ist, um mit der Heizeinrichtung die Isolatorplatte und die auf der Isolatorplatte angeordnete Messprobe beheizen zu können. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Isolatorplatte eine erste Metallschicht und eine zweite Metallschicht aufweisen, die jeweils mit einer dazwischen angeordneten Keramikschicht verklebt sind, wobei eine Schichtdicke eines Klebemittels zwischen der ersten Metallschicht und der Keramikschicht sowie zwischen der Keramikschicht und der zweiten Metallschicht jeweils kleiner als 0,1 Millimeter ist. Eine derartige Isolatorplatte ist vorteilhafterweise mit einem vorangehend beschriebenen Verfahren hergestellt worden. The invention also relates to an electrochemical measuring device for determining electrochemical properties of an electrically conductive test sample and having a counter electrode arranged at a distance to the test sample, wherein the test sample can be arranged on an insulator plate and flowed through by a fluid, and wherein the insulator plate is connected to a heating device is pressed in order to heat with the heater, the insulator plate and arranged on the insulator plate sample. According to the invention, the insulator plate has a first metal layer and a second metal layer, each adhesively bonded to a ceramic layer therebetween, wherein a layer thickness of an adhesive between the first metal layer and the ceramic layer and between the ceramic layer and the second metal layer is respectively less than zero , 1 millimeter is. Such an insulator plate has been advantageously produced by a method described above.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher erläutert, die exemplarisch in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt: Embodiments of the inventive concept will be explained in more detail below, which are shown by way of example in the drawing. It shows:
In
In einem nachfolgenden Arbeitsschritt, der alternativ auch zeitgleich mit dem vorausgehend beschriebenen ersten Kleberbeschichtungsschritt durchgeführt werden kann, wird in einem zweiten Kleberbeschichtungsschritt c) eine zweite Metallschicht
Abschließend wird die zweite Metallschicht
Zu diesem Zweck werden während einer Auspressdauer f) die beiden Metallschichten
Die auf diese Weise hergestellte und in f) schematisch dargestellte Isolatorplatte
In
In
An einer der Messprobe
Mit der elektrochemischen Messvorrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2011065157 A1 [0007] WO 2011065157 A1 [0007]
- EP 661916 A1 [0007] EP 661916 A1 [0007]
- DE 102005062181 A1 [0008] DE 102005062181 A1 [0008]
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Citations (3)
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EP0661916A1 (en) | 1993-07-06 | 1995-07-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Heat dissipating sheet |
DE102005062181A1 (en) | 2005-12-23 | 2007-07-05 | Electrovac Ag | Composite material, preferably multi-layered material, useful e.g. as printed circuit board, comprises two components, which are adjacent to each other and connected to a surface by an adhesive compound, which is a nano-fiber material |
WO2011065157A1 (en) | 2009-11-26 | 2011-06-03 | 株式会社ブリヂストン | Sealing film for solar cells, and solar cells |
-
2015
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