DE1496634C3

DE1496634C3 - Verwendung eines aus Metallpulver und Farbstoff enthaltendem Glaspulver bestehenden, gesinterten Verbundwerk Stoffes als Baustoff und Verfahren zur Herstellung dieses gesinterten Verbund Werkstoffes

Info

Publication number: DE1496634C3
Application number: DE1496634A
Authority: DE
Inventors: Ernest Joseph West Grove Pa. Breton (V.St.A.)
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1963-06-10
Filing date: 1964-06-09
Publication date: 1973-11-15
Also published as: DE1496634A1; GB1064932A; DE1496634B2; US3165821A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines aus Metallpulver und Farbstoff enthaltendem Glaspulver bestehenden, gesinterten Verbundwerkstoffes als Baustoff sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses gesinterten Verbundwerkstoffes.

Unaufhörlich werden neue Baustoffe gesucht, wobei das Ziel nicht nur die Schaffung von Stoffen mit verbesserten physikalischen Eigenschaften, besonders zu -niedrigeren Kosten als denen der gegenwärtig verfügbaren Stoffe, sondern auch die Entwicklung von Baustoffen mit neuartigen Ziereffekten ist.

Die meisten Baustoffe, besonders diejenigen, die die erforderliche Festigkeit aufweisen, müssen mit Anstrichen, wie Farben, Glasuren od. dgl., versehen werden, um ihre Oberflächen zu schützen und eine Zier wirkung zu erreichen, mit Ausnahme von einigen wenigen Baustoffen, wie Stein, die schon im natürlichen Zustande eine verhältnismäßig hohe arteigene Wetterbeständigkeit und ein gefälliges Aussehen besitzen. Gewöhnlich treten ernsthafte Schwierigkeiten hinsichtlich der Haftfestigkeit der Überzüge auf, und wenn der Überzug erst einmal durchlöchert ist, ist das darunterliegende Material der Korrosion ausgesetzt. Außerdem sind die meisten organischen Schutzüberzüge kostspielig und müssen von Zeit zu Zeit erneuert

werden, nicht nur, um die Lebensdauer des Überzuges zu verlängern, sondern auch um das ursprüngliche Aussehen wieder herzustellen, da im Laufe der Zeit

' die Schützüberzüge selbst leiden oder vollständig ver-

wittern. Schließlich — und dies ist für Architekten und Baustoffhersteller von größter Bedeutung — sind die Möglichkeiten zur Erzielung von Ziereffekten von Schlitzüberzügen anscheinend bereits vollständig erschöpft, so daß ein Bedürfnis nach einem neuen Baustoff von stark selektiver Variationsfähigkeit im Aussehen besteht.

Aus den Auszügen deutscher Patentanmeldungen S. 75, M 159332 Via; S. 373, B 200374, der deutschen Patentschrift 930 234 und der Patentschrift Nr. 19502 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin sind Verbundwerkstoffe aus Metall und Glas (oder Email) bekannt, ohne daß jedoch diese Veröffentlichungen irgendwelche Hinweise über den Zusatz von Farbstoffen > zu derartigen Verbundwerkstoffen geben. Soweit Zusätze erwähnt werden, werden diese lediglich mit der Absicht vorgeschlagen, die Haftung der Körper an Substraten zu verbessern, aber nicht, um bestimmte, aus ästhetischen Gründen erwünschte Färbungen hervorzubringen.

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines aus Metallpulver und Farbstoff enthaltendem Glaspulver bestehenden, gesinterten Verbundwerkstoffes als Baustoff, wobei der Farbstoff bei der Erweichungstemperatur des Glases seine Farbechtheit beibehält und diese Erweichungstemperatur im Bereich von ± 100⁰C mit Bezug auf die Sinlertemperatur des Metalls, jedoch unter dem Schmelzpunkt des Metalls liegt, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses gesinterten Verbundwerkstoffes, das dadurch gekennzeichnet ist, daß nacheinander gemahlenes Glas, ein bei der Erweichungstemperatur des Glases farbecht bleibender Farbstoff und ein Metallpulver innig miteinander gemischt werden, wobei die Erweichungstemperatur des Glases im Bereich von 1-100⁰C mit Bezug auf die Sintertemperatur des Metalls, aber unter dem Schmelzpunkt des Metalls liegt, und daß das Gemisch aus Glas, Farbstoff und Metall unter Druck in an sich bekannter Weise zu einem selbsttragenden Körper verdichtet und dieser auf die Sintertemperatur des Metalls erhitzt wird.

Der neue Baustoff ist durch und durch gleichmäßig gefärbt und erneuert sich infolgedessen ständig, selbst wenn er verwittert, abgestoßen, abgeschliffen oder anderweitig in seiner Oberfläche zerbrochen wird. Infolge der sehr hohen Verwitterungsbeständigkeit dieser neuen Baustoffe stellt die Verwitterung kein ernstes Problem dar. Mit den neuen Verbundstoffen aus Metall und Glas läßt sich ein so weiter Bereich von verschiedenartigem Aussehen, physikalischen Eigenschaften und Bearbeitbarkeit erzielen, daß die Produkte mit einer Anzahl von Grundbaustoffen, wie Stein, Metall, mit Porzellan glasierten Metallen, Glas, Holz und Polymerisaten, in Wettbewerb treten können. Dies bedeutet aber nicht, daß die neuen Baustoffe in ihrem Aussehen Nachahmungen der bisher bekannten Baustoffe sein müssen, obwohl sie sich natürlich in Mustern herstellen lassen, die von den bekannten Baustoffen kaum zu unterscheiden sind. Am wichtigsten ist es vielmehr, daß sich mit ihnen völlig neue Effekte von hoher Zierwirkung erzielen lassen, die nur durch die Originalität des Gestalters beschränkt sind. Das gefällige Aussehen der neuen Baustoffe ist so vielseitig, daß ihre gewerbliche Verwertbarkeit sich auf Gebiete erstreckt, die den bisherigen'Baustoffen völlig fremd sind, wie z.B. die Herstellung von Möbeln, Eßgeschirr und sogar Schmuckstücken.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen.

F i g. 1 ' ist ein stark vergrößerter Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß hergestellten farbigen Verbundwerkstoff aus Metall und Glas, der an seiner äußeren Oberfläche angeätzt ist, und zeigt die Wirkungen des Ätzens auf das einfallende und das reflektierte Licht.
F i g. 2 ist eine graphische Darstellung der Festigkeit, Farbintensität und Bearbeitbarkeit von Verbundwerkstoffen aus Aluminium und Glas, die aus homogenen Gemischen aus Metallpulver mit Korngrößen bis 0,149 mm und Glaspulver mit Korngrößen bis 0,149 mm hergestellt sind. Kurve A bezieht sich auf die linke Ordinate, Kurve B auf die rechte Ordinate. Die neuen Verbundwerkstoffe aus Metall und Glas (F i g. 1) bestehen im Idealfalle aus zwei feinteiligen, im wesentlichen kontinuierlichen, innig ineinandergreifenden und wahrscheinlich auch aneinander gebundenen, hochgradig unregelmäßigen Massen aus Metall 10 und farbigem Glas 11. Eine typische mittlere Abmessung« kann 150 μ betragen, während eine mittlere Abmessung b 250 μ betragen kann, was etwa 40 Volumprozent Metall und 60 Volumprozent Glas entspricht. Unter diesen Umständen erhält man ein nahezu optimales Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Duktilität des Metalls und Korrosionsbeständigkeit sowie Farbstoffverteilung des Glases, so daß das Ganze ein fester, mit der Maschine bearbeitbarer Verbundwerkstoff aus Metall und Glas ist, der eine hohe Wetterbeständigkeit und einen gefälligen Farbeffekt aufweist. Der relative Gehalt an Metall- und Glasphase sowie auch die relativen Dicken einer jeden der beiden Massen können innerhalb weiter Grenzen variieren, so daß die Eigenschaften des einen der beiden Bestandteile je nach den Erfordernissen der Umgebung oder des Aussehens, die an die jeweiligen Erzeugnisse gestellt werden, überwiegen. Praktisch ist es jedoch immer wünschenswert, daß ejne kontinuierliehe Massenstruktur erhalten bleibt, wie sie sich für das Metall durch elektrische Leitfähigkeitsversuche und für das Glas durch Entfernen des ganzen Metalls aus den Verbundwerkstoffen durch längeres Ätzen nachweisen läßt.

Eine gewisse Variation in den Eigenschaften des Verbundwerkstoffes läßt sich auch durch gezielte Abstimmung der Eigenschaften der jeweiligen Metallkomponente auf die jeweilige Glaskomponente erzielen, da eine außerordentlich große Anzahl verschiedener Metalle und Glassorten zur Verfügung steht. Ferner haben die für jede Phase des ursprünglichen Gemisches ausgewählten Korngrößen einen starken Einfluß sowohl auf die Festigkeit als auch auf das Aussehen, und dies trifft auch auf die mechanische Behandlung zu, der das Material unterworfen wird, wie Strangpressen, Aufbau aus einer Vielzahl gesonderter Schichten aus verschiedenen Stoffen vor dem Verdichten und vor dem Sintern und viele weitere Abänderungsmöglichkeiten, die den Einfällen der mit den Verbundstoffen arbeitenden Personen überlassen bleiben. Im vorliegenden Zusammenhange sind unter »Glas« nicht nur die üblicherweise als Gläser betrachteten unterkühlten festen Lösungen, sondern auch Porzellanglasuren zu verstehen. Der Ausdruck »Metall« umfaßt auch Legierungen.

Typische Kombinationen von Metall und Glas, die sich für die Zwecke der Erfindung als äußerst geeignet erwiesen haben, sind die folgenden:

Metall	Zinklegierungen	Al	Al	660	660	500 bis 600	500 bis 600	Mg	Cu	C	1083	⁰C	27,3	27,3	72,7	Fe
		Schmelzpunkt	Erweichungspun	des Metalles, °	800 bis 1000	13,6	13,6	13,25
	475 bis 550	651	Typische Glaszusammensetzungen, Gewichtsprozent	2,2	2,2		1535
		et des Glases,		2,2	2,2
	400 bis 500	500 bis 600	18,1				800. bis 1100
		9,1
SiO₂	24,6		37,0	37,0		51,1
Na.,0	1,3	3,4			1,06	17,8
K₂O	22,9	41,3	13,4	13,4
Li₂O			4,3	4,3
B₂O₃	3,0	24,7				16
P₂O₅		2,4
PbO	48,2				13,0
AI₂O,		1,0	7,7
TiO₂
BaO
SnO₂
CaF₂		5,5
CaO		1,4

Die gegenwärtig zur Verfugung stehenden Glasfarbstoffe werden durch übermäßige Temperaturen zersetzt, und es ist daher gewöhnlich zweckmäßig, die Herstellung der farbigen Verbundwerkstoffe aus Metall und Glas bei möglichst niedrigen Temperaturen durchzuführen, wobei sich gleichzeitig in dem Material entwickelnden mechanischen Eigenschaften zu berücksichtigen sind. Technische Sinterverfahren haben gezeigt, daß die praktischen Sintertemperaturen von Metallen und Legierungen um so tiefer unter den Metallschmelzpunkten liegen, je höher die betreffenden Temperaturen sind, so daß die Sintertemperaturen von Zink, Magnesium, Aluminium und ihren Legierungen verhältnismäßig nahe an ihren Schmelzpunkten liegen, während Kupfer sich schon bei einer erheblich unter seinem Schmelzpunkt von 1083⁰C liegenden Temperatur sintern läßt und Eisen und die höher schmelzenden Metalle und Legierungen sich bei Temperaturen sintern lassen, die um Hunderte von Graden unter ihren Schmelzpunkten liegen. Dies ist vom Gesichtspunkt des Schutzes des Farbstoffes bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein günstiger Umstand, besonders wenn man sich der Sintermethode in Gegenwart einer flüssigen Phase bedient, nach welcher geringe Mengen von niedriger schmelzenden Metallen verwendet werden, um eine starke Bindung zwischen den hitzebeständigeren Metallteilchen zu erzielen. Infolgedessen sind Temperaturen innerhalb etwa 100⁰C von den technischen Sintertemperaturen, aber unterhalb des Metallschmelzpunktes, für die Zwecke der Erfindung gut geeignet, wobei jedoch zu beachten ist, daß die höchsten, praktisch anwendbaren Temperaturen gewöhnlich zur Entwicklung der besten mechanischen Eigenschaften der Verbundkörper führen. Ferner werden bessere Erzeugnisse erhalten, wenn die Erweichungstemperatur des Glases etwas unter der Sintertemperatur des Metalls liegt; diese Beziehung ist jedoch nicht besonders kritisch, und Abweichungen um ±100°C sind durchaus zulässig.

Im allgemeinen wird eine gute Sinterung von Metallen bei Temperaturen im Bereich von etwa 67 bis 95 "/0 d^er Schmelzpunkte der betreffenden Metalle erzielt, wobei die Sintertemperaturen bei den niedriger schmelzenden Metallen den Schmelzpunkten am nächsten liegen, während der Unterschied zwischen den beiden Temperaturen in der Richtung höherer Schmelzpunkte fortschreitend größer wird.

Es ist wesentlich, daß die Glaskomponente den Träger für den Farbstoff bildet. Die meisten Glassorten sind mit einer großen Vielfalt verschiedener Farbstoffe gut verträglich; jedoch muß der Farbstoff eine Farbechtheit besitzen, die die höchste Temperatur, der das Glas in seinem erweichten Zustande nach dem Zusatz des Farbstoffes unterworfen wird, überdauert. Typische Farbstoffe, die im Rahmen der Erfindung mit Erfolg verwendet werden können, sind CoO für Blau, Cr₂O₃ für Grün, FeA, für Braun, CdS für Gelb und ein Gemisch aus 40"/„ CdS und 60% CdSe für Rot. Man kann die Farben auch in an sich bekannter Weise durch Vermischen von Primärfarbstoffen herstellen, sofern zwischen den verschiedenen Farbstoffen nicht eine die Farbe zerstörende Reaktion stattfindet.

Die Farbstoffe können in dem Glas in Lösung, in Dispersion oder in beiden Zuständen vorliegen, obwohl natürlich die Farbwiedergabe, die, wie jede Farbwiedergabe, weitgehend subjektiv ist, in nennenswertem Ausmaße von diesem Umstand abhängt. Das Glas scheint dabei nicht nur die Rolle eines Trägers für den Farbstoff zu spielen, sondern, auch als Schutzmittel zu wirken, da die Verbundwerkstoffe nach der bevorzugten Herstellungsmethode scharfen Temperatur- und Bearbeitungsbedingungen unterworfen werden.

Die erfindungsgemäße Herstellung der farbigen Verbundwerkstoffe aus Metall und Glas beruht weitgehend auf den bekannten Verfahren der Pulvermetallurgie und wird daher hier mit Ausnahme einer besonderen Gruppe von Verbundwerkstoffen nicht im einzelnen beschrieben.

Diese Gruppe besteht im allgemeinen aus Aluminium als Metallkomponente mit pigmentierten oder unpigmentierten Fritten als Glaskomponente, wobei die Fritten die aus der USA.-Patentschrift 2 467 114 bekannten Zusammensetzungen haben. Die nichtgefärbte Frittengrundlage hat den folgenden Bereich von Zusammensetzungen:

7 , 8

Molprozent Die Zugfestigkeit steigt innerhalb des bevorzugten

Bleioxyd (PbO) 25 bis 55 Bereiches des Glasgehaltes von 15 bis 70% auf ein

Siiiciumdioxyd (SiO₂) 20 bis 50 Maximum, während gleichzeitig die Stoßfestigkeit

Titandioxyd (TiO₂) 1 bis 15 ziemlich scharf, jedoch nicht zu einem untragbaren

Alkalioxyd (z. B. Na₂O, K₂O, Li₂O) 10 bis 30 5 Ausmaße, für die obere Grenze des Glasgehaltes auf

ein annehmbares Minimum von 0,27 mkg abfällt. Die

Mit jedem der einzelnen obenerwähnten Farbstoffe maschinelle Bearbeitbarkeit ist innerhalb des ganzen werden Proben mit Farbstoffkonzentrationen im Bereiches »sehr gut« bis »gut«, während die Farb-Bereich von etwa 0 bis 40 Gewichtsprozent der Fritte intensität direkt proportional zu dem Glasgehalt zuhergestellt, wobei der Farbstoff im Verlaufe der Her- io nimmt. Das Gesamtergebnis ist eine ausgezeichnete stellung der Fritte selbst zur Schmelze oder aber als Abstimmung aller für Zierzwecke und Baustoffe erZusatz beim Mahlen beigegeben wird, in welchem wünschten Eigenschaften, besonders für solche Stoffe, letzteren Falle der Farbstoff und die neutrale Fritte die mit herkömmlichen Werkzeugen und nach hergesonderte Bestandteile darstellen. kömmlichen Methoden verformt werden sollen.

Nach dem letztgenannten Verfahren werden die 15 Mitunter ist es zweckmäßig, die Erzeugnisse durch neutrale Fritte und das Pigment zunächst so fein ge- leichtes Bearbeiten mit dem Sandstrahlgebläse, Abmahlen, daß sie durch ein Sieb mit 0,044 mm Maschen- schleifen oder Wälzen in Sand zu reinigen, um Verweite hindurchgehen. Dann werden die Stoffe in der . unreinigungen zu entfernen, die bei der Heißbe-Naßkugelmühle innig miteinander gemischt, wobei als arbeitung an der Oberfläche haften geblieben sind, typischer Mahlzusatz eine 10°/₀ige wäßrige Lösung 20 Einzelne Erzeugnisse oder beschränkte Anzahlen von von Na₂SiO₃ lediglich in solchen Mengen zugesetzt Erzeugnissen lassen sich leicht durch Naßabschleifen wird, daß die Bestandteile oberflächlich benetzt werden. mit Schmirgelpapier mit Feinheitsnummern von 400 Eine Mahldauer von beispielsweise 18 Stunden bei bis 600 reinigen. Nach einer solchen Reinigung ist die 50 U/Min, unter Verwendung von Kugeln von 19 mm Oberfläche sehr glatt und gefällig im Griff, und der Durchmesser reicht aus, um eine gleichmäßige Ver- 25 Griff wird wahrscheinlich dadurch verbessert, daß teilung des Pigmentes in der Fritte zu erzielen. diese Verbundwerkstoffe aus Metall und Glas eine

Nach dem Mahlen in der Kugelmühle wird das niedrigere Wärmeleitfähigkeit aufweisen als Metalle Gemisch durch Erhitzen auf etwa 60° C an der Luft für sich allein. In dieser Herstellungsstufe kann das getrocknet, worauf die Klumpen durch nochmaliges Aussehen als stumpf-matt oder vorwiegend metallleichtes Mahlen zu einer solchen Teilchengröße zer- 30 ähnlich bezeichnet werden; die Farben sind sichtbar, kleinert werden, daß das Material durch ein Sieb mit aber stumpf und gedämpft in der Tönung, was darauf 0,149 mm Maschenweite hindurchgeht. Dann wird beruht, daß das Metall anscheinend zu einem solchen Aluminiumpulver, welches zu lOO°/o durch ein Sieb Ausmaße auf dem Glas verschmiert ist, daß das farbige mit 0,149 mm Maschenweite hindurchgeht, zugesetzt Glas von dem Metall merklich verdeckt wird. Für und der ganze Ansatz 15 Minuten trockengemischt. 35 manche Anwendungszwecke ist es vorteilhaft, dieses In dieser Versuchsreihe werden Konzentrationen von Aussehen unverändert zu lassen; meist ist es jedoch pigmentierter Fritte von etwa 10 bis 65 Volumprozent zweckmäßig, den Metallüberzug durch Ätzen zu enthergestellt, wobei der niedrigste Prozentsatz noch eine fernen, und es wurde gefunden, daß bei richtiger Farbe aufweist, während der höchste Prozentsatz eine Auswahl des Ätzmittels, der Ätzdauer und mitunter genügende mechanische Festigkeit beibehält, um für 40 durch eine Nachbehandlung, wie Einwachsen, Polieren die meisten Zieranwendungszwecke geeignet zu sein. u. dgl., eine große Vielzahl verschiedener ästhetischer

Das innige Gemisch wird dann auf kaltem Wege bei Effekte erzielbar ist.

Drücken von etwa 350 bis 2110 kg/cm² zu Blöcken Durch eine leichte Ätzung wird der Metallüberzug verdichtet, die anschließend durch 45 Minuten langes von dem Glas entfernt, während die an die farbigen Erhitzen auf 500 bis 550°C gesintert werden. Hierauf 45 Glasflächen angrenzenden lichtreflektierenden Metallwerden die Blöcke unmittelbar nach dem Entfernen oberflächen erhalten bleiben, so daß Farben von aus dem Ofen in heißem Zustande stranggepreßt und metallischem Aussehen entstehen. Adererseits wird heiß geschmiedet, wodurch sie nicht nur in ihre end- durch längeres Ätzen so viel Metall aus dem Verbundgültige Form übergeführt werden, sondern auch die werkstoff entfernt, daß die Metallflächen unter Um-Dichte des Erzeugnisses bis auf den gewünschten Be- 50 ständen bis zu einer Tiefe von 25 μ zurücktreten, wie trag erhöht wird. Das Heißschmieden oder Strang- es z. B. in F i g. 1 dargestellt ist, so daß das von dem pressen ist aber für die Herstellung der Verbundwerk- Erzeugnis reflektierte Licht vorwiegend von den Außenstoffe nicht unbedingt erforderlich, obwohl diese flächen des Glases kommt, während der Rest des Verfahren zur Verdichtung beitragen und daher die Lichtes innerhalb der zahlreichen, Metallboden aufFestigkeit verbessern. 55 weisenden Hohlräume zerstreut wird. Man kann

Die erfindungsgemäß erzielbaren mechanischen also einen außerordentlich großen Bereich von unEigenschaften sind allgemein für aus Aluminium- gewöhnlichen und gefälligen Effekten erzielen. Gepulver mit Korngrößen bis 0,149 mm und Glas- wünschtenfalls kann man auch Flächen in Form von pulver mit Korngrößen bis 0,149 mm hergestellte Ziermustern, Buchstaben oder anderen Formen durch farbige Verbundwerkstoffe in F i g. 2 dargestellt. Für 60 Schablonen abdecken, so daß durch die selektive die meisten Anwendungszwecke, z. B. bei der Her- Ätzung eine deutlich sichtbare Wirkung zustande stellung von Bauwerken u. dgl., bei denen die Ver- kommt, was eine äußerst wertvolle und preiswerte bundwerkstoffe wahrscheinlich viel häufiger Stoßen Methode darstellt, Buchstaben, Tiefätzimitationen als Zugbeanspruchungen ausgesetzt sind, ist die Zug- od. dgl. darzustellen.

festigkeit (dargestellt durch die auf die linke Ordinate 65 Ein besonders wertvolles Ätzmittel für Verbundwerk-

bezogene Kurve A) von etwas geringerer Bedeutung stoffe aus Aluminium und Glas ist eine 5- bis 10%ige

als die Druck-Stoßfestigkeit (dargestellt durch die auf wäßrige Aufschlämmung von Calciumhydroxyd, die

die rechte Ordinate bezogene Kurve B). gegebenenfalls zur Beschleunigung der Ätzwirkung

und zur Entfernung etwaiger Kalkrückstände außerdem noch 2 bis 3% Natriumhydroxyd enthalten kann. Hierdurch kann das auf dem Glas verschmierte Aluminium ohne nennenswerten Angriff auf die Glaspjiase abgelöst werden, was vorteilhaft ist. Andere Ätzmittel sind die folgenden wäßrigen Lösungen (wobei sich die Prozentangaben auf Gewichtsmengen beziehen).

0,15°/o Na₂SiF₄ + 0,30% NH₄NO₃, 3% H₃PO₄ + 3% CrO₃,

0,01% K₂CrO₄ + 21% NH₄OH, 33% Na₂CrO₄ + 13% Na₂CO₃ + 13% NaOH.

Das Ätzen kann durch Auftragen des Ätzmittels mit der Bürste oder am zweckmäßigsten durch 10 bis 30 Minuten langes Eintauchen in das Ätzbad bei Raumtemperatur und anschließendes gründliches Waschen mit Wasser und Trocknen erfolgen. Das hier beschriebene Ätzverfahren wirkt auf Verbundwerkstoffe aus Metall und Glas anders als das übliche Ätzen von Metallen und Legierungen, indem es zum Unterschied von der von einer chemischen Reaktion herrührenden Farbbildung in der Unterlage im vorliegenden Falle die bereits in der Glaskorhponente enthaltene Farbe freilegt.

Durch dieses Ätzen werden einzigartige, besondere Wirkungen erzielt. So erzeugt die Ca(OH)₂-Aufschlämmung, die keine Natronlauge enthält, einen äußerst gefälligen Griff, der an eine seifenartige Oberfläche erinnert, und eine Farbwiedergabe, die sich pastellfarbenen Tönungen annähert. Wenn das Ätzmittel jedoch Natronlauge enthält, ändert sich der Griff zu einem scharfen körnigen Gefüge, während die Farben leuchtender werden und einen verhältnismäßig hohen Glanz annehmen. Die Wirkung des CaI-ciumhydroxyds als Ätzmittel verstärkt sich mit der Zeit, und zwar sowohl im Falle der Anwesenheit als auch im Falle der Abwesenheit von Natronlauge, und dies gilt im wesentlichen auch für viele andere Ätzmittel.

Im allgemeinen wirken Stoffe, wie Oxyde, der Gruppe II des Periodensystems (vgl. Lange, »Handbook of Chemistry«, 6. Auflage, 1946), mit Atomgewichten im Bereich von 24 bis 88 in wäßriger Lösung als Ätzmittel. Außerdem können diese Oxyde (und auch Bariumoxyd) mit Vorteil den Verbundwerkstoffen selbst zugesetzt werden, wie im Beispiel 12 beschrieben, wenn es darauf ankommt, das Aussehen unter Umständen, unter denen sich normalerweise Feuchtigkeit in der Atmosphäre oder in der Umgebung befindet, jederzeit wiederherstellen zu können.

Auf diese Weise stellt das Ätzen nicht nur ein einfaches Verfahren zur Herstellung des Materials im ursprünglichen Fabrikationszustande dar, sondern es kann auch zur vollkommenen Wiederherstellung der aus Metall und Glas bestehenden Verbunderzeugnisse dienen, wenn diese infolge der Hantierung od. dgl. ihre ursprüngliche Farbe oder ihr ursprüngliches Aussehen verloren haben, wie es bei Handgriffen und anderen Bauelementen an öffentlichen Gebäuden

5 od. ä. Einrichtungen vorkommt.

Da das Metall und das Glas jedes für sich ihre spezifischen Eigenschaften unabhängig von ihrer Zusammenfügung zu den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffen beibehalten, können die Erzeugnisse

ίο auch weiteren Behandlungen unterzogen werden, wie sie für die einzelnen Bestandteile an sich bereits bekannt sind. Wenn das Metall z. B. Aluminium ist, kann es, wie nachstehend im Beispiel 7 beschrieben, der Eloxierung (z. B. durch 10 bis 60 Minuten lange Elektrolyse in 15gewichtsprozentiger wäßriger Schwefelsäure mit einer Gleichstromspannung von 30 bis 100 V bei Temperaturen von 1 bis 30⁰C) unterworfen werden, um auf den frei liegenden Aluminiumflächen harte Oxydüberzüge auszubilden. Gleichzeitig mit der Eloxierung löst sich das aufgeschmierte, die farbige Glasphase verdeckende Metall auf, so daß in diesem Falle ein Ätzen unnötig ist.

Die Eloxierung der frei liegenden Aluminiumflächeri beeinträchtigt die mechanischen Eigenschaften nicht und trägt sogar zur Verbesserung der Abnutzungsbeständigkeit der Oberfläche infolge der erhöhten Härte des Äußeren der Metallphase bei. Der große Vorteil der Eloxierung liegt jedoch darin, daß dadurch das Metall in bekannter Weise porös und für organische Farbstoffe aufnahmefähig wird, wodurch noch eine weitere Möglichkeit zur Färbung der Verbundwerkstoffe gegeben ist, so daß die Metallphase und die Glasphase unabhängig voneinander gefärbt werden können.

35

Beispiel 1

Aluminiumpulver (Typ 1100 der Aluminium Association) mit Korngrößen unterhalb 0,149 mm wird in den in der nachstehenden Tabelle angegebenen Mengen-Verhältnissen mit gemahlenem Glas (welche zu 100% durch ein Sieb mit 0,149 mm Maschenweite hindurchgeht) der folgenden Zusammensetzung in Gewichtsprozent gemischt: 34,3 % PbO, 27,3 % SiO₂,2,2 % Li₂O, 13,6% Na₂O, 2,2% K₂O, 13,4% TiO₂, 2,7%Sb₂O₃, 4,3% BaO. Das Glaspulver ist vorher mit blauem Kobaltoxydpigment im Gewichtsverhältnis von 5 Teilen Glas zu 1 Teil Pigment gemischt worden. Das Gemisch wird unter einem Druck von 1050 kg/cm² zu Blöcken von 5 · 3,8 · 2,5 cm kalt gepreßt, die dann auf 56O°C erhitzt und zu ihrer endgültigen Form geschmiedet werden. Die Proben werden durch Abschleifen der Oberfläche mit Schmirgelpapier einer Feinheitsnummer von 600 gereinigt und dann 10 Minuten in eine 3,2%ige wäßrige Aufschlämmung von Ca(OH)₂, die 2% NaOH enthält, getaucht, dann gespült und getrocknet.

Probe, Volumprozent
AI + 10% pigmentiertes Glas Al + 20% pigmentiertes Glas Al + 30% pigmentiertes Glas Al + 40% pigmentiertes Glas Al -f 60% pigmentiertes Glas

Ergebnisse

Aussehen der Oberfläche

Hellblau, rauhe Oberfläche

Dunkleres Blau, weniger rauhe Oberfläche

Dunkelblau, glatte Oberfläche ·

Tiefblau, sehr glatte Oberfläche

Beispiel 2

Man arbeitet nach Beispiel 1, wobei jedoch die Blöcke nach dem Abschleifen 10 Minuten bei 93°C in eine Lösung, bestehend aus einem Gemisch aus 22,5 g K₂OrO₄ in 1 1 Wasser und 60 g Na₂CO₃ in 11 Wasser, getaucht, dann gespült und getrocknet werden..

Ergebnisse

Probe, Volumprozent
AI + 10% pigmentiertes Glas
Al.+ 20% pigmentiertes Glas
Al + 30% pigmentiertes Glas
Al + 40% pigmentiertes Glas
Al + 60% pigmentiertes Glas
*) Aussehen und Griff von poliertem Stein.

Beispiel 3

Aluminiumpulver mit Korngrößen unterhalb 0,149 mm wird mit 54 Volumprozent des im Beispiel 1 angegebenen gemahlenen Glases zusammen mit 6 Volumprozent rotem Pigment (40% CdS + 60% CdSe) gemischt. Das Gemisch wird unter einem Druck von 1050 kg/cm² zu einem Block von 5 · 3,8 · 2,5 cm kalt gepreßt, dann auf 550⁰C erhitzt und zu einem Block mit gekrümmtem Rand (6,35 · 5 · 1,27 cm) geschmiedet. Aus dem heiß geschmiedeten Block wird nach bekannten Verfahren durch spanabhebende Bearbeitung ein Schubladenhandgriff hergestellt. Auf die Außenfläche des Handgriffes wird Abdeckband in Form einer Wellenlinie aufgeklebt, worauf das Er-, zeugnis 3 Minuten bei 40°C in eine wäßrige Aufschlämmung von Ca(OH)₂, die 2% NaOH enthält, getaucht, dann gespült und getrocknet wird. Nach dem Entfernen des Bandes besitzt der Handgriff das Aussehen von kastanienrotem Stein mit einem eingelegten Metallstreifen in der äußeren Oberfläche.

Beispiel 4

Aus einem nach Beispiel 3 gewonnenen Block wird eine Platte hergestellt. Diese wird bei 82°C in einer Lösung von 22,5 g Alkalihydroxyd je Liter geätzt, wobei sie ein kastanienrotes, steinartiges Aussehen annimmt. Dann wird die Oberfläche etwa 1,6 mm tief ausgemeißelt, wodurch die Farbe, wahrscheinlich durch Verschmieren der Glasphase mit Metall, verdunkelt wird. Die kastanienrote Farbe wird in den Schrammen durch 30 Minuten lange Behandlung mit einer Lösung von 75 g Alkalihydroxyd je Liter Wasser bei Raumtemperatur wiederhergestellt. Durch diese Behandlung wird der zunächst durch die Schrammen erzeugte Farbkontrast beseitigt.

Beispiel 5

Aus Aluminiumpulver mit Korngrößen unter 0,149 mm und Glaspulver werden zwei Blöcke hergestellt, wobei der Gehalt an klarem Glas 60 Volumprozent beträgt. Für die erste Probe >wird Glas der Aussehen der Oberfläche
Hellblau-grau, sehr glatte Oberfläche
Blau-grau, sehr glatte Oberfläche
Blau-grau, sehr glatte Oberfläche
Blau-grau, sehr glatte Oberfläche
Dunkelblau, sehr glatte Oberfläche*)

im Beispiel 1 angegebenen Zusammensetzung verwendet. Der Block wird auf 550° C erhitzt und dann sofort geschmiedet. Für die zweite Probe wird Fensterglas mit der folgenden Zusammensetzung in Gewichtsprozent verwendet: 74,2% SiO₂, 17,7% Na₂O, 3,2% MgO und 4,3% CaO. Zwecks Verdichtung muß die zweite Probe bei 700°C geschmiedet werden. Die erste Probe läßt sich leicht und sauber mit einem 4,76 mm dicken Bohrer durchbohren, wobei eine Bohrung von ausgezeichneter Beschaffenheit entsteht, ohne daß eine nachteilige Wirkung auf den Bohrer auftritt. Im Gegensatz dazu läßt sich die mit Fensterglas hergestellte Probe nicht ohne beträchtliches Abspringen durchbohren. Außerdem wird beim Durchbohren der mit Fensterglas hergestellten Probe die Schneidkante des Bohrers zerstört.

Dieses Beispiel zeigt die Wirkung der schlechten Abstimmung zwischen dem Erweichungspunkt des Glases und der Sinterungstemperatur des Metalls, da das Fensterglas erst bei einer so hohen Temperatur erweicht, daß anscheinend die einzelnen Glasteilchen durch das umgebende Metall etwas voneinander isoliert werden. Das Ergebnis ist ein Gefüge, in welchem das Glas sich leicht in einzelnen Teilchen auseinanderziehen läßt, so daß es bei der Bearbeitung zerspringt, während die Entfernung von Metall und Glas bei dem ersten Verbundwerkstoff völlig glatt verläuft.

45

Beispiel 6

Verbundwerkstoffe aus Aluminium und Glas, die blaues CoO-Pigment in einer Menge von 20 Volumprozent der Glasphase enthalten, werden durch Heißschmieden (bei 550 bis 600°C) von kalt gepreßten Barren aus Gemischen der im Beispiel 1 angegebenen Aluminium- und Glaspulver hergestellt. Die deutlichsten Wirkungen der Erhöhung des Glasgehaltes bestehen in einer Erhöhung der Härte und einer Verminderung der Stoßfestigkeit. Die physikalischen Eigenschaften dieser Verbundwerkstoffe sind in Abhängigkeit von dem Glasgehalt in der nachstehenden Tabelle angegeben:

Prüfung	0% Glas	20% Glas	40% Glas	60% Glas
Zugfestigkeit, kg/cm² Biegefestigkeit, kg/cm^a Druckfestigkeit, kg/cm² Stoßfestigkeit nach Charpy (Bogenweite 5 cm; 7,62 mm- Probe), cm · kg	1040 1055	984 1568 2250 2,3	886 1153 2460 0,32	351,5 830 2600 0,14

(Fortsetzung der Tabelle)

Prüfung

0% Glas 20% Glas

40% Glas

60% Glas

Stoßfestigkeit nach Charpy
(Bogenweite 2,54 cm; 6,35 mm-Probe), cm · kg

Härte nach Brinell

Wärmeleitfähigkeit,

cal/cm7°C/sec/cm

Elektrischer Widerstand, Ohm/cm

15

0,52 '2,8 · 10-«

1,5
38

0,177
4,4 · ΙΟ-⁸

1,5
69

0,104
93 · 10-⁶

1,38
105

0,100
4950 · ΙΟ-⁸

Beispiel 7

Proben von nach Beispiel 1 hergestellten Verbundwerkstoffen aus Metall und Glas werden 20 Minuten bei 3°C unter Verwendung eines Bleibleches als Kathode in 15gewichtsprozentiger wäßriger Schwefelsäure bei einer Gleichstromspannung von 30 V eloxiert.

Die Proben werden 30 Minuten in heißem Wasser gespült und besitzen dann eine tief himmelblaue Farbe und eine sehr gute Abnutzungsbeständigkeit.

Beispiel 8

Ein ungewöhnlich gefälliger Verbundwerkstoff aus Metall und Glas mit einer zarten Leopardenfellmusterung von türkisfarbener Tönung wird folgendermaßen hergestellt:

Glas von der im Beispiel 1 beschriebenen Zusammensetzung wird mit 20 Gewichtsprozent blau-grünem Pigment, bestehend aus gesintertem Kobalt-Chrom-Spinell, in der Kugelmühle vermählen. Das Gemisch wird durch 30 Minuten langes Erhitzen auf 600⁰C gesintert und nochmals so fein vermählen, daß es durch ein Sieb mit 0,149 mm Maschenweite hindurchgeht. Des vermahlene Gut wird dann innig mit 50 Volumprozent Aluminiumpulver mit Korngrößen unterhalb 0,149 mm gemischt und bei 2810 kg/cm² zu Blöcken von 5 · 3,8 · 5 cm kalt gepreßt. Die Blöcke werden durch lstündiges Erhitzen bei 560⁰C gesintert und dann zerbrochen und auf eine solche Korngröße vermählen, daß das Material durch ein Sieb mit 2,38 mm Maschenweite hindurchgeht und auf einem Sieb mit 0,149 mm Maschenweite zurückgehalten wird.

Das Gut wird innig mit 50 Volumprozent Aluminiumpulver mit Korngrößen unterhalb 0,177 mm vermischt, bei 2810 kg/cm² kalt gepreßt, 1 Stunde bei 560⁰C gesintert und heiß geschmiedet.

Die so erhaltenen Verbundwerkstoffe werden mit Schmirgelpapier einer Feinheitsnummer von 240 poliert und durch 30 Minuten langes Eintauchen in eine gesättigte wäßrige Lösung von Ca(OH),, die 2 % NaOH enthält, geätzt.

Man erhält ein gefälliges Muster von türkisfarbenen Flecken, die in eine silberartige Masse eingebettet sind. Die Flecke besitzen eine etwas längliche, unregelmäßige Form von ganz gleichmäßiger Länge von 0,79375 mm und sind voneinander durch unregelmäßige Abstände getrennt, die von unmittelbarer Nachbarschaft bis etwa 1,5875 mm oder mitunter mehr variieren.

Andere Arbeilen mit ähnlichen Verbundwerkstoffen, bei denen dieser heiß stranggepreßt und geschmiedet werden, zeigen, daß es durchaus praktisch möglich ist, die farbige Glaskomponente in die langgestreckte Form sichtbarer Streifen mit Längen bis zum 50- oder Mehrfachen der Breite zu bringen, wobei eine typische Breitenabmessung 0,254 mm oder weniger beträgt, so daß man ein dem Mahagoniholz ähnliches Muster erhält.

Beispiel 9

Ein ungewöhnlicher Altgoldeffekt wird folgendermaßen erhalten: Aluminiumpulver mit Korngrößen unterhalb 0,149 mm wird mit 25 Volumprozent Glaspulver gemischt, welches mit Chromat gelbgefärbt ist, Korngrößen unterhalb 0,149 mm aufweist und die folgende Zusammensetzung in Molprozent hat: 13,3% PbO, 39,2% SiO₂, 6,4% Li₂O, 19,0% Na₂O, 2,0 % K₂0,14,5 % TiO₂,0,78 % Sb₂O₅ und 4,8 % CrO₃. Das Gemisch wird dann unter einem Druck von 2810 kg/cm² kalt verdichtet, durch lstündiges Erhitzen auf 560°C gesintert und schließlich geschmiedet.

Der gleiche Versuch wird mit dem Unterschied wiederholt, daß der Gehalt des Ausgangsgemisches an gefärbtem Glas auf 41 Volumprozent erhöht wird. Hierdurch vertieft sich die Farbe des Verbundwerkstoffs beträchtlich, und außerdem wird das Gefüge derart verbessert, daß das Erzeugnis im Vergleich zu der leichten Körnigkeit des Verbundwerkstoffs mit dem niedrigeren Glasgehalt einen sehr weichen Griff aufweist.

Beispiel 10

Ein farbiger Verbundwerkstoff aus Kupfer und Glas wird folgendermaßen hergestellt:

220 g Glas, ,welches in Gewichtsprozent die Zusammensetzung 74,2 % SiO₂,17,7 % Na₂0,3,2 % MgO und 4,3% CaO aufweist und eine Erweiterungstemperatur von etwa 800⁰C hat, werden mit 80 g blauem Kobaltoxyd (J. 757 der Firma Du Pont) naß gemischt, dann getrocknet und auf eine solche Korngröße vermählen, daß das Gut durch ein Sieb mit 0,149 mm Maschenweite hindurchgeht.

150 g dieses blauen Glaspulvers werden mit 450 g Kupferpulver mit Korngrößen unterhalb 0,149 mm zu einem Gemisch vermischt, welches 50 Volumprozent Glas enthält, und dieses Gemisch wird durch Kaltpressen bei einem Druck von 6330 kg/cm² zu einem Block von 5 · 3,8 · 2,5 cm verarbeitet. Der Block wird in Wasserstoff auf 900⁰C erhitzt, dann bis zu einer Dicke von 12,7 mm geschmiedet, an der Luft erkalten gelassen und mit Schmirgelpapier einer Feinheitsnummer von 240 poliert. An diesem Punkt des Verfahrens hat das Erzeugnis das Aussehen von mattem Kupfer mit einem schwachen lavendelfarbenen Anflug.

15 16

Der Block wird dann 20 Minuten in 10%ige SaI- wird, der nach dem gleichen Verfahren, jedoch unter

petersäure eingetaucht, wodurch die blaue Farbe der Verwendung eines mit Cr₂O₃ grün pigmentierten

Glasphase gegen den schwachen Kupferhintergrund Verbundwerkstoffes in Kombination mit einem mit

zur Geltung gebracht wird. Bei weiterem Ätzen mit TiO₂ weiß pigmentierten Verbundwerkstoff erzeugt ist. Salpetersäure vertieft sich die Farbe des Verbund- 5

werkstoffs von einem lavendelfarbenen Anflug bis zu . B e i s ρ i e 1 12 einem tiefen Blau.

. -I₁₁ Dieses Beispiel zeigt den unmittelbaren Zusatz des

Beispiel 11 Ätzmittels zu dem farbigen Verbundwerkstoff aus

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines io Metall und Glas.

Erzeugnisses aus zwei verschiedenen, verschieden ge- Eine Glaskomponente, bestehend aus 80 Volumfärbten Verbundwerkstoffen aus Metall und Glas, prozent Glaspulver mit Korngrößen unter 0,149 mm, welches aus abwechselnden Streifen verschiedener 15 Volumprozent blauem CoO-Pigment und 5 Volum-Farben besteht. prozent gepulvertem CaO, wird ¹J₂ Stunde in der

Das erste gefärbte Glas wird hergestellt, indem 15 Kugelmühle vermählen, bei 700 kg/cm² verdichtet 1000 g gemäß Beispiel 1 zusammengesetztes Glas- und 2 Stunden in Argon bei 600°C gesintert. Der gepulver mit Korngrößen unterhalb 0,044 mm mit 75 g sinterte Körper wird dann auf Korngrößen unterhalb eines Farbstoffbindemittels, bestehend aus 15,4% 0,177 mm vermählen und mit 50 Volumprozent Alu-Wasserglas, 35,4% KOH und 49,2% Borsäure, sowie miniumpulver mit Korngrößen unterhalb 0,149 mm mit 300 g weißem TiO₂-Pigment mit Korngrößen von 20 vermischt. Das Gemisch wird unter einem Druck von weniger als 1 μ in 400 g Wasser innig gemischt werden. 700 kg/cm² kalt gepreßt, 2 Stunden auf 540⁰C erhitzt

Das zweite gefärbte Glas wird in der gleichen Weise und heiß geschmiedet.

wie das erste hergestellt, wobei jedoch als Farbstoff Die Oberfläche des Erzeugnisses wird mit Schmirgel-

300 g Fe₂O₃ mit Teilchengrößen von weniger als 1 μ papier einer Feinheitsnummer von 80 abgerieben,

verwendet werden. 25 wobei eine schwache himmelblaue Farbe zutage tritt;

Jedes der beiden glashaltigen Gemische wird ge- die bei einer in ähnlicher Weise aus 50 Volumprozent

sondert filtriert, getrocknet und auf Korngrößen Aluminiumpulver und 50 Volumprozent blauem Glas-

unterhalb 0,149 mm vermählen, worauf jeder der pulver, jedoch ohne CaO, hergestellten Kontrollprobe

beiden Ansätze mit Aluminiumpulver mit Korn- nicht bemerkbar ist.

größen unterhalb 0,149 mm im Verhältnis von 2,6 Ge- 30 Nach 15 Stunden langem Eintauchen in Wasser wichtsteilen der glashaltigen Komponente je Gewichts- vertieft sich die Farbe der CaO-haltigen Probe merkteil Aluminium gemischt wird, so daß die fertigen lieh, während die Kontrollprobe unverändert bleibt. Gemische 65 Volumprozent Glas enthalten. Die Kontrollprobe wird später mit einer 5%igen

Dann werden abwechselnde 19 mm tiefe Schichten Aufschlämmung von Ca(OH)₂ in Wasser geätzt, wobei der beiden gefärbten Glas-Aluminiumpulver-Gemische 35 sie das gleiche Aussehen annimmt wie die mit CaO in einen Polymerisatzylinder mit 7,62 cm Durchmesser als Bestandteil hergestellte Probe, geschüttet, der als Form dient, und es wird eine ge- Aus den obigen Versuchen ergibt sich, daß farbige wisse Grenzflächendurchmischung durch einmaliges Verbundwerkstoffe aus Metall und Glas, die ein Ätzschwaches Umrühren mit einem Metallstab herbei- mittel, wie CaO, BaO oder SrO, enthalten, ihre urgeführt. Hierauf wird die Form in eine Presse einge- 4° sprüngliche Farbe und ihr ursprüngliches Aussehen setzt und das Gemisch hydrostatisch bei 2810 kg/cm² von selbst wieder annehmen, wenn sie gelegentlich zu einem selbsttragenden Block verdichtet, von dem befeuchtet werden, wie z. B. bei der Einwirkung des der Polymerisatmantel dann abgestreift wird. Dieser Wetters im Freien oder auch nur bei gelegentlichem Block wird 2 Stunden bei 580°C in einer Argonat- Abwaschen mit Wasser. Dies ist von besonderem mosphäre gesintert. Der gesinterte Block wird ge- 45 Vorteil für alle Erzeugnisse, die einer schonungskühlt und zu der Form eines Federhalterständers von losen Behandlung ausgesetzt sind, wie es bei im Freien halbkugelförmiger Gestalt mit einem Durchmesser befindlichen Bauelementen der Fall ist. von etwas mehr als 7,62 cm und einer ebenen Fläche . -I₁-J von 53,975 mm bearbeitet, die von links nach rechts Beispiel 13 von einer Uhrzeigerstellung von etwa 11,45 Uhr bis 50 Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines zu einer Uhrzeigerstellung von etwa 2 Uhr schräg ab- farbigen Verbundwerkstoffes aus Eisen und Glas, wärts verläuft. Trotz des verhältnismäßig hohen Glas- 50 Volumprozent reines Eisenpulver mit Korngehaltes dieses Verbundkörpers verläuft die maschi- größen unter 0,104 mm werden mit 50 Volumprozent nelle Bearbeitung glatt und leicht. braun gefärbtem Glaspulver mit Korngrößen unter-

Der Federhalterständer wird durch Eintauchen in 55 halb 0,044 mm gemischt, welches, bezogen auf die

eine wäßrige Lösung, die 5% Ca(OH)₂ enthält, bei Gewichtsmenge, aus 72,7% SiO₂, 13,25% Na₂O,

28° C über Nacht geätzt. Nach gründlichem Spülen mit 1,06 % Al₂O₃ und 13,0 % CaO besteht und außerdem

warmem Wasser zwecks Entfernung des überschüssigen 20 Volumprozent braunes Fe₂O₃-Pigment enthält.

Calciumhydroxyds von der Oberfläche besitzt das Der Erweichungspunkt des gefärbten Glases beträgt

Erzeugnis ein flaches und steinartiges Aussehen unter 60 etwa 800⁰C.

vollständiger Beibehaltung des zweifarbigen Effektes Das Glas und das Pigment werden vor dem Zusatz in Form von Streifen, und zwar selbst in Grenz- des Eisenpulvers zunächst 3 Stunden in der Kugelgebieten, wo ein beträchtliches federartiges Aus- mühle miteinander vermählen, worauf das Vermählen fransen des einen farbigen Verbundwerkstoffes in bezug in der Kugelmühle nach dem Zusatz des Eisenpulvers auf den anderen bemerkbar ist. Man erhält eine sehr 65 noch 10 bis 15 Minuten fortgesetzt wird. Das farbige gefällige Farbharmonie, und das gleiche trifft auch Gemisch aus Metall und Glas wird unter einem Druck auf ein anderes Beispiel zu, in welchem ein trichter- von 7000 kg/cm² zu einem Block von 5 · 3,8 · 1,9 cm förmigcr Lampenständer aus einem Block hergestellt kalt verdichtet, dann 20 Minuten in einem Ofen in

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einer Wasserstoffatmosphäre auf 850°C erhitzt und zugesetzt, bevor das Glaspulver mit dem Metallbei dieser Temperatur geschmiedet. pulver gemischt wird, da das Metallpulver sonst

Der geschmiedete Block wird an der Oberfläche ebenfalls leicht den Farbstoff binden kann, was zu mit einem Schleifriemen einer Feinheitsnummer von einer Verminderung der Farbintensität des Produktes 240 abgeschliffen und dann 3 bis 4 Minuten in 10%ig^{er 5} führt. Unter Umständen, wenn gedämpfte Farbeffekte Salpetersäure geätzt, wobei man einen tiefschoko- erwünscht sind, kann dies durch Zusatz des Farbladenbraun gefärbten Verbundkörper von äußerst stoffes zu dem Gemisch aus Metallpulver und Glasweichem und angenehmem Griff erhält. pulver erfolgen.

Die Beispiele zeigen die Vielseitigkeit der bei den

B e i s ρ i e 1 14 ¹⁰ erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoffen ge

mäß der Erfindung erzielbaren Muster und Farben,

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines die durch besondere Verarbeitung der einzelnen oder Verbundwerkstoffes aus Metall und Glas, der in einer kombinierten Pulver hervorgebracht werden können, gesinterten, nur aus Glas bestehenden Einbettungs- wobei die Pulver vor dem Sintern in abwechselnder masse verteilt ist. 15 Reihenfolge angeordnet werden können, oder die

Zunächst wird Glas der Zusammensetzung gemäß durch besondere Strangpreß- oder Schmiedevorgänge Beispiel 1 auf Korngrößen unterhalb 0,044 mm ver- hervorgebracht werden können, die ihre Wirkung auf mahlen und innig mit 10 Volumprozent handeis- die Verbundwerkstoffe nach der Vereinigung der üblichem, türkisfarbenem CoO — Cr₂O₃-Pigment Bestandteile ausüben. Ferner ist es möglich, zarte, (J. 750 der Firma Du Pont) mit Korngrößen unterhalb 20 brückenförmige Farbabstufungen bei solchen viel-0,044 mm gemischt, worauf das Gemisch unter einem farbigen Erzeugnissen durch Grenzflächenreaktionen Druck von 700 kg/cm² kalt verdichtet und dann bei zwischen benachbarten Glasphasen zu entwickeln. 580°C gesintert wird. Das gesinterte Produkt wird auf Durch diese Möglichkeiten werden die neuen Verbund-Korngrößen unterhalb 0,149 mm vermählen. werkstoffe zu einem interessanten neuen Werkstoff

Dieses gemahlene gefärbte Glas wird innig mit 25 für Bildhauer und andere Künstler, besonders in Aluminiumpulver mit Korngrößen unterhalb 0,149mm Anbetracht der Leichtigkeit ihrer Bearbeitung. Ferner gemischt und das Gemisch unter einem Druck von besitzen die Verbundstoffe aus Metall und Glas eine 700 kg/cm², kalt verdichtet und dann bei 58O°C ge- arteigene sehr hohe Widerstandskraft gegen Versintert. Dieser Sinterkörper wird wiederum vermählen, Witterung und Korrosion, die noch durch gewisse und zwar auf eine Teilchengröße von etwa 1,6 mm. 3° Zusätze, wie sie in der USA.-Patentanmeldung be-

Dieser aus Einzelteilchen bestehende Verbund- schrieben sind, erhöht werden kann,
werkstoff wird im Verhältnis von 50 Volumprozent Schließlich lassen sich die Verbundwerkstoffe auch

zu 50 Volumprozent klarem Glas der Zusammen- sehr leicht als Überzüge auf Metalle und andere Setzung gemäß Beispiel 1 mit Korngrößen unterhalb Unterlagen durch Heißauftragen mit der Spritzpistole 0,149 mm vermischt, worauf das Gemisch wiederum 35 oder durch Wirbelschichtabscheidung aufbringen, so unter einem Druck von 700 kg/cm² kalt verdichtet daß sie sich auch zur Herstellung von Zierüberzügen und bei 580° C gesintert wird. Der gesinterte Block eignen.

wird von einer Dicke von etwa 19 mm auf eine Dicke Die neuen Verbundwerkstoffe können schon in

von 6,35 mm heiß geschmiedet. Schließlich wird die Dicken von 1,6 mm hergestellt werden und stellen Oberfläche mit einem Sandschleifriemen einer Fein- 4° eine erhebliche Einsparung im Gewicht im Vergleich heitsnummer von 240 abgeschliffen, aber nicht geätzt. zu den schwereren Metallen dar, die sie ersetzen können.

Man erhält ein undurchsichtiges Material, welches So besitzen Verbundwerkstoffe aus 50 Volumprozent der gemäß Beispiel 8 hergestellten Probe etwas ähnelt, Aluminium und 50 Volumprozent Glas Dichten von jedoch mit dem Unterschied, daß die in der Glasmasse nur 2,5 g/cm³, wenn leichtes Borsilicatglas verwendet verteilten Teilchen etwas mehr abgerundet und in 45 wird, die bis auf etwa 3,4 g/cm³ steigen, wenn schweeinem zellenartigen Muster angeordnet sind, wodurch reres Glas verwendet wird. Im Vergleich dazu beeine unverhältnismäßig stark glänzende, lichtreflek- tragen die spezifischen Gewichte von Aluminium etwa tierende, metallartige Wirkung zustande kommt, die 2,7, von niedrigschmelzendem Glas 3,8, von hochwahrscheinlich auf das Verschmieren der Glasober- schmelzendem Glas 2,5, von kohlenstoffarmem Stahl flächen mit Metall zurückzuführen ist. Bei genauer 5° 7,8 und von Kupfer 8,9 g/cm³. Verbundwerkstoffe Besichtigung ist ein beträchtliches Irisieren bemerkbar, aus 50 Volumprozent Eisen und 50 Volumprozent Glas während das Erzeugnis, aus einem Abstand von 30 cm haben Dichten von etwa 5 g/cm³, während Verbundbetrachtet, ein fein gesprenkeltes Aussehen mit einer werkstoffe aus 50 Volumprozent Kupfer und 50 Volum-Vielzahl pastellartiger Farbtönung«! von grün-gelb prozent Glas Dichten von etwa 5,6 g/cm³ haben, so über rosa-bräunlich bis lavendelfarben aufweist. Das 55 daß durch Anwendung der Erfindung im Falle der allgemeine Aussehen ist äußerst gefällig und der Griff schwereren Metalle Einsparungen an Metallgewicht sehr schlüpfrig und glatt. in der Größenordnung von 30% oder mehr erzielt

Vorzugsweise wird der Farbstoff zu dem Glas werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung eines aus Metallpulver und Farbstoff enthaltendem Glaspulver bestehenden, gesinterten Verbundwerkstoffes als Baustoff, wobei der Farbstoff bei der Erweichungstemperatur des Glases seine Farbechtheit beibehält, und diese Erweichungstemperatur im Bereich von J^lOO⁰C mit Bezug auf die Sintertemperatur des Metalls, jedoch unter dem Schmelzpunkt des Metalls liegt.

2. Verwendung des Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1 mit einem Anteil des Glases von 15 bis 70 Volumprozent.

3. Verwendung des Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Anteil des Metalls von 30 bis 85 Volumprozent, wobei das Metall Zink, Aluminium, Magnesium, Kupfer, Eisen und/oder eine Legierung dieser Elemente ist.

4. Verwendung des Verbundstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit folgendem Farbstoff:

CoO für blaue Färbung,
Cr₂O₃ für grüne Färbung,
Fe₂O_:, für braune Färbung,
CdS für gelbe Färbung und/oder
CdS I- CdSe für rote Färbung.

5. Verwendung des Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei er in Form von Einzelteilchen in einer gesinterten, vollständig aus Metall bestehenden Einbettungsmasse verteilt ist und die Sintertemperatur des Metalls der Einbetturigsmasse den Schmelzpunkt der Metallkomponente des Verbundwerkstoffes nicht übersteigt.

6. Verwendung des Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei er in Form von Einzelteilchen in einer gesinterten, vollständig aus Glas bestehenden Einbettungsmasse verteilt ist und die Erweichungstemperatur des Glases der Einbettiingsmasse den Schmelzpunkt der Metallkomponente des Verbundwerkstoffes nicht übersteigt.

7. Verwendung des Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der außerdem ein Oxid eines Metalls der Gruppe II des Periodensystems der Elemente mit einem Atomgewicht von 24 bis 88 in Mengen bis zu etwa 5 Volumprozent enthält.

8. Verwendung des Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der ein eloxierbares Metall enthält.

9. Verwendung des Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bestehend aus zwei oder mehr verschiedenfarbigen Einzelverbundwerkstoffen aus Metall und Glas.

10. Verfahren zur Herstellung eines nach Anspruch 1 verwendeten, gesinterten Verbundwerkstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander gemahlenes Glas ein bei der Erweichungstemperatur des Glases farbecht bleibender Farbstoff und ein Metallpulver innig miteinander gemischt werden, wobei die Erweichungstemperatur des Glases im Bereich von ilOO°C mit Bezug auf die Sintertemperatur des Metalls, aber unter dem Schmelzpunkt des Metalls liegt, und daß das Gemisch aus Glas, Farbstoff und Metall unter Druck in an sich bekannter Weise zu einem selbst-

tragenden Körper verdichtet und dieser auf die Sintertemperatur des Metalls erhitzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff mit dem Glas vor dem Zumischen des Metalls innig vermischt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der verdichtete Körper, während er sich auf der Sintertemperatur des Metalls befindet, einer weitgehenden Heißbearbeitung durch Schmieden, Strangpressen oder einem anderen Verdichtungsvorgang unterzogen wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff oberflächlich mit einem Stoff geätzt wird, der die Bestandteile des Verbundwerkstoffes mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angreift.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche mit einer wäßrigen Lösung eines Oxides eines Metalls der Gruppell des Periodensystems mit einem Atomgewicht von 24 bis 88 geätzt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche mit einer wäßrigen Metalloxidlösung geätzt wird, die außerdem bis etwa 3% NaOH enthält.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere verschiedene und verschiedenfarbige Einzelverbundwerkstoffe aus Metall und Glas zu Einzelteilchen vermählen, in Form von Einzelteilchen nebeneinander in einem Muster angeordnet und dann bei der höchsten Sintertemperatur gebrannt werden, die den Metallen in den Einzelverbundwerkstoffen entspricht.