DE1508820A1 - Verfahren zur Herstellung dichter oder auch gleichmaessig poroeser Folien und Baender,Rohre und Profilteile aus Metallen,Legierungen oder metallischen bzw. Metall-Glas-Uerbundwerkstoffen durch Fluessigziehen und/oder -walzen - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung dichter oder auch gleichmäßig poröser Folien und Bänder, Rohre und Profilteile aus Metallen, Legierungen oder metallischen bzw. Metall-Glas-Verbundwerkstoffen durch Flüssigziehen und/oder -walzen

Es ist bekannt, Metallfolien oder dünne Metallbänder bis herab zu etwa 5/* Stärke durch Kaltwalzen oder Paketwalzen als letzte Verformungsprozesse vorzugsweise auf Mehrfachwalzwerken mit übereinander angeordneten Arbeitswalzen herzustellen. Dabei sind verteuernde Zwischenglühbehandlungen zur Aufhebung der die Weiterverarbeitung erschwerenden oder gar unmöglich machenden Kaltverfestigung oder auch von unerwünschten Texturen notwendig. Viele Werkstoffe, insbesondere heterogene Legierungen, die zwei oder mehrere Phasen unterschiedlicher Härte und damit meist unterschiedlicher Verformbarkeit bei einundderselben Verformungstemperatur aufweisen, und ebenso Verbundwerkstoffe, die in einer metallischen Masse vorzugsweise nichtmetallische Einlagerungen (Dispersionen) enthalten, lassen sich nach diesem Verfahren überhaupt nicht oder nur unter erschwerenden Bedingungen, wie Einhaltung enger Walztemperaturbereiche oder kleiner Stichabnahmen, herstellen.

Es ist weiter bekannt, dünne metallische Filme durch Verfahren der Yakuumaufdampfung oder der Elektroabscheidung, durch chemische Reduktion oder auch durch thermischen Zerfall organometallischer Verbindungen auf erhitzten Substanzen sowie durch kathodische Zerstäubung herzustellen. Jedoch sind diese Verfahren noch mit diesen oder jenen Nachteilen behaftet, welche die universelle Einsatzmöglichkeit

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der so hergestellten Folien für technische Belange mitunter erheblich beeinträchtigen. Angeführt seien hier nur die insbesondere bei sehr dünnen Filmen unvermeidbare ungleichmäßige Porosität, ungleiche Folienstärke, hohe innere Spannungen, durch das Herstellungsverfahren bedingte Ungleichmäßigkeiten der Legierungszusammensetzung, große Oberflächenrauhigkeit, teuere Herstellungstechnik mit kostspieligem Kontrollverfahren.

All diese Nachteile können aber praktisch vermieden werden, wenn man erfindungsgemäß solche Folien und Bänder über die schmelzflüssige Phase herstellt, in Abwandlung des seit Jahrzehnten bekannten, aber auf die Herstellung dünner Metallfäden beschränkten Flüssigziehverfahrens nach G.F. Taylor, bei dem das flüssige Metall in einer zähen Umhüllung aus Glas, Quarzglas oder Borax auf ein Vielfaches seiner Auegangslänge gezogen und nach Erkalten durch Abätzen oder Auflösen der Hülle freigelegt wird. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Bündel solcher Drähte nach diesem oder einem abgewandelten Verfahren gleichzeitig zu ziehen und auf diesem Wege ι» -starke Drähte hoher Festigkeit zu erzeugen.

Die Erfindung geht nun weiter aus von der Erkenntnis, «daß die Erzielung von Optimalwerten der Festigkeit dünner Drähte praktisch durch einen Drahtdurchraesser von 1 ... 2jb begrenzt wird, weil nur solche Drähte gerade noch experimentell bzw. fertigungsmäßig zu beherrschen sind, daß aber dünne Bänder oder Folien mit der gleichen oder sogar mit noch höherer Festigkeit hergestellt werden können als querschnittsgleiche Fäden und daß man bei diesen die Bandstärke bzw. Folienstärke gegenüber dem Drahtdurchmesser noch erheblich herabsetzen kann bei gleicher oder besserer Handhabbarkeit, sofern man diese Folien und Bänder mit einer Arbeitsleiste wesentlich höherer Wandstärke versieht und jene zum Schluß abtrennt.

Die Schwierigkeiten, welche werkstoff-, verfahrene- und kostenmäßig dem Taylor-Verfahren entgegenstanden, haben dazu geführt, daß es etwa 30 Jahre hindurch fertigungsmäßig nicht benutzt wurde und auch in den letzten

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sieben Jahren eret wieder angewendet wurde, ale man dünne Drähte als Analogo η zu Whiakern herzustellen versuchte. Die Erkenntnis, dab die Abwandlung dieses Verfahrens auch für die Herstellung von Folien und Bändern einen wesentlichen technischen Fortschritt bedeuten könnte, lag bisher offenbar schon deshalb nicht vor, weil der Erzeugungsbereich dünner Folien und Bänder in Bereich unter 12/ bereits, wie oben angeführt, durch relativ wirtschaftliche Verfahren, wie die Kaltwalzung mit Hehrrollenwalzwerken, das Paketwalzen, das Schlagen von Goldfolien von ca. 0,1^i* Stärke, andererseits ie Angstrom- und ^t_x -Bereich- aber auch durch die Auf dampf verfahren überdeckt war, während für extrem dünne Drähte im Bereich von 1 bis 1OA kein Austauschverfahren, z.B. durch Abätzen dickerer Drähte, technisch gleich günstig erschien.

Die Abwandlung des relativ teueren Taylor-Verfahrens auf dünne Bänder und Folien mit der Inkaufnahme weiterer Herstellungsschwierigkeiten mußte also die Oberwindung eineβ Vorurteile bedeuten, sofern ein Werkstoff- oder Verfahrensfachnann außer dem Erfinder überhaupt an eine solche Möglichkeit gedacht hätte. Den Erfinder führte aber erst die jahrelange Beschäftigung mit dem Flüasigdrahfziehverfahren nach Taylor und andererseits die Kenntnis des Bedarfs an Bändern, Folien und Rohrabechnitten, insbesondere auch solcher mit gewünschtem Porositätsgrad und aus schwer verformbaren Legierungen, speziell für hochfeste Bewehrungen, für Brennstoffzellen und Mikrosiebe und allgemein für elektronische und magnetische Spezialzwecke, schließlich zu der Erkenntnis der in der Abwandlung des Taylor-Verfahrens von Fäden auf Bänder und Folien steckenden Möglichkeiten. Hinzu kam, daß eine Reihe anderer Erfindungsgedanken in dieser Richtung nicht nur den möglichen überraschend großen technischen Fortschritt sondern auch die wirtschaftliche Durchführbarkeit des so erzielten Kombinationeverfahrens erkennen ließen. Insbesondere ergab sich dabei auch der Gesichtspunkt, daß das FHsslgzieh- und -walzverfahren gemäß Erfindung durch die Einbeziehung von Rohren und Profilteilen, ja sogar massiven Strängen einerseits, seine Anwendbarkeit auf normalerweise spröde homogene oder heterogene Legierungen und Verbundwerkstoffe andererseits nunmehr auch für grö-

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sere Werkstoffabmessungen stets dann Interessant wurde, wenn eine hohe Wandstärkenabnahme in einem Arbeitsgang ausgenutzt werden konnte oder eine gerichtete Erstarrung erzielt werden Bollte.

Die möglichen Ausführungeformen der Erfindung sind so vielseitig, daß es zweckmäßig erscheint, nur einige Prinzipskizzen für das Verfahren zu geben, um den Anwendungsberich nicht unnötig einzuengen. In den Abb.1 und 2 ist das Verfahren in Auf- und Seitenriß dargestellt. Der Verbundkörper 1 ist ein flacher Glas- oder Quarzhohlquader 2 mit einer Metallfüllung 5 und einem evakuierbaren bzw. mit Gras gefülltem Hohlraum 4· Er kann von einer Absenkvorrichtung 5 langsam nach unten bewegt werden. Er durchläuft dabei eine Vorwärmzone 6 und wird anschließend in der Schmelz-Erweichungszone 7 so weit erhitzt ι daß der Metallkern verflüssigt, die Glashülle aber soweit erweicht wird, daß sie ins Fließen kommt. Sie Fließgeschwindigkeit wird von der Ziehtrommel Θ, auf die sioh ein Ziehband 9 aufwickelt bzw. von den gegebenenfalls vorhandenen Kalibrierungswalzen 10 aus gesteuert. Das Ziehband aus Quarz- oder Glasgewebe wird vorab duroh Anschmelzen an der Unterkante des Verbundkörpers 1 befestigt. Mit 3' ist das verformte metallische Gut bezeichnet. Die Kalibrierungswalzen bestehen vorzugsweise aus hitzebeständigem Chrom-Nickel-Stahl wie bei der Tafelglasherstellung üblich. Sie können frei rotieren oder angedrückt werden, insbesondere auch durch andere Walzen gestützt werden. Ihr Walzenabstand ist kontinuierlich verstellbar und gegebenenfalls zur Regelung der Metallband- bzw. Folienstärke elektronisch steuerbar. Ebenso kann in Verbindung mit der Dickenkalibrierung der Folien und Bänder rückwärts die Umlaufgeschwindigkeit der Zieh- bzw. Aufwickeltrommel und die Energiezufuhr zur Schmelz-Erweichungszone elektronisch gesteuert werden« Anstelle der Waisen oder zusätzlich kann auch eine flache, sick vorzugsweise nach unten verjüngende Führungsdüse verwendet werden. Führungewalzen und -düse können gleichzeitig zur Kühlung des verformten Verbundmaterials dienen* Zusätzlich können dafür Anblas- oder Spritzvorrichtungen vorgesehen werden.

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-Für die Füllung des Verbundkörpers haben sich das Einsaugen von flüssigem Metall und/oder das Einlegen bzw. Einführen von vorgeschmolzenen und vorgeformten Metallplatten wegen der guten Raumerfüllung besondere bewährt. Jedoch können auch Metall- oder Legierungspulver, Metallsalze, Fäden, Drähte, Folien, Bänder, Profile oder Mischungen aus solchen, insbesondere auch metallische Whisker orientiert oder nichtorientiert in den Hohlraum kontinuierlich oder diskontinuierlich eingebracht werden, ebenso Zusätze von nichtmetallischen Pulvern, speziell anorganischen Vhiskern, wobei jedoch in Anbetracht der schmalen Sohmelzzone für eine gute vorherige Durchmischung Sorge zu tragen ist.

Der zur Aufnahme der Füllkörper dienende Hohlraum kann im übrigen beliebig durch eingelegte und mit dem Glas- oder Quarzhohlquader vorzugsweise verschmolzene oder verklebte Abstandshalter oder Profilstäbe unterteilt sein, z.B. für die gleichzeitige Herstellung mehrerer Bander, gegebenenfalls auch aus verschiedenen metallischen Werkstoffen. Ebenso brauchen die begrenzenden Glas- oder Quarzplatten nioht eben oder gleich dick zu sein, sondern sie können etwa profilierte Nuten oder Rippen in der vorgesehenen Ziehrichtung aufweisen. Andererseits ist es auoh möglich, von Verbundkörpern auszugehen, die durch innere Begrenzungsplatten gleicher oder verschiedener Stärke so unterteilt sind, daß eine Sandwichkonstruktion entsteht. Oft ist es vorteilhaft, für die inneren Begrenzungsplatten und Stege eine Glasplatte mit niedrigerem Erweiohungsintervall zu wählen, als die außenliegenden Platten haben.

Bei einer anderen sehr wichtigen Ausfuhrungsform der Erfindung, der Herstellung von rohrförmigen Körpern, besteht der Hohlglas- bzw. Quarzkörper nicht aus einem Quader sondern aus einem doppelwandigen zylinderförmigen Körper, dessen Begrenzungewände oben und unten miteinander durch angeschmolzene Kreieringe verbunden sind. Dabei ist für spezielle Anwendungsgebiete, z.B. für die Herstellung von Brennstoffzellen, eine Anordnung besonders interessant, bei der der innere Zylinder exzentrisch zu dem aus-

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seren steht, so daß der sich bildende metallische Ziehkörper eine kontinuierlich ab-und wieder zunehmende Wandstärke längs des Kreisumfange s aufweist. Die Kalibrierung des gezogenen rohrförmigen Glas-Metall-Verbundkörpers erfolgt mit Hilfe einer sich in Ziehrichtung verjüngenden, vorzugsweise drehbaren oder schwingenden Pührungsdüse mit runder oder ovaler Öffnung, die den Strang noch im Erweichungsintervall von außen formt, und/oder mit Hilfe eines vorzugsweise drehbaren oder schwingenden Doms, der von oben frei durch die Schmelz- und Erweichungszone des Ausgangsverbundkörpers hindurchgeführt wird und zumindest in diesem Bereich aus einem hochwarmfesten keramischen oder metallischen Werkstoff besteht, der sich dann im Ziehbereich konzentrisch oder asymmetrisch verbreitert und zur Führung und Formung des Rohrstranges von innen her dient. Mit Hilfe von Dorn und Düse ist gleichzeitig, z.B. auf kapazitivem Wege, eine kontinuierliche Messung der Stärke des ausgezogenen Metallrohres möglich, damit eine Regelung der Ziehgeschwindigkeit auf elektronischem Wege einerseits, aber auch, sofern Dorn und Düse an ihren gegenüberliegenden Arbeitsflächen verschieden konisch und in Ziehrichtung gegeneinander verschiebbar angeordnet sind, vorzugsweise über dem kleinsten Abstand eine unmittelbare Steuerung von Rohrdurchmesser und Wandstärke.

Zum Umfang der Erfindung gehört auch die Aufweitung des gezogenen Verbundrohres gegenüber den Abmessungen des Ausgangskörpers auf ein vorgegebenes Maß durch Anwendung des Dorne ohne Düse und die Herstellung von in sich konischen Rohrabschnitten durch seitliche Verschiebung des Doms nach einem vorgegebenen Programm. Der Dorn kann durchbohrt sein und eine oder mehrere Kühlleitungen zu seiner eigenen Kühlung vie auch zur Innenkühlung des gezogenen Verbundrohres und damit zur Abschreckung des auf eine dünnere Wandstärke gezogenen Metallrohres enthalten. Er kann, wenn er eine rotationssymmetrische Form aufweist und mittig angeordnet ist, kontinuierlich über die gesamte Innenfläche dea gezogenen Verbundrohres gleiten; bei außermittiger Anordnung als Ixzenterscheibe

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und/oder unsymmetrischer Form des Dorne berührt dieser bei genügend schneller Drehung um eine parallel zur Ziehrichtung liegende Achse das gezogene Verbundrohr nur auf einer Schraubenlinie t>i»» iihunn- oder Schraubenfläche.

Entsprechend kann auch die Düse zur Außenkühlung Bohrungen aufweisen und ihrerseits Drehungen nicht nur um die Symmetrieachse des gezogenen Verbundrohres sondern als Exzenterring auoh um eine parallel dazu liegende Achse ausführen und somit über die gesamte äußere Rohrfläche symmetrisch gleiten oder sie nur längs eine Schraubenlinie oder Schraubenfläche berühren. Vorzugsweise sollen Exzenterring und -Scheibe in gleioher Höhenlage arbeiten und getrennt von außen und ώ von innen angetrieben werden.

Ebenso vie beim Flüssigflachziehen von Bändern, Folien und Profilen gehört auch beim Flüssigrohrziehen das Einlegen von vorzugsweise bei niedrigeren Temperaturen erweichenden Abstandshaltern und Profilleisten wie die Verwendung mit Nuten oder Rippen versehener zylindrischer Außen- und Innenkörper aus gleichen oder verschiedenen Glassorten zum Umfang der Erfindung. Dadurch kann auch gleichzeitig eine grössere Anzahl von Drähten mit beliebigem Querschnitt gezogen werden. Andererseits ist es möglich, so durch entsprechende Gestaltung der Hohlräume massive oder glasgefüllte metallische Arbeitsleisten für einzelne oder mehrere der herzustellenden Bänder, Folien oder Profilleisten und Rohre vorzusehen, die besondere bei sehr dünnen Wandstärken der \ Enderzeugnisse zu deren Halterung oder leichteren Handhabung dienen und gegebenenfalls nachträglich abgearbeitet werden oder die insbesondere als Stromzuführungen daran verbleiben.

Für die Herstellung von Verbunderzeugnissen ist speziell die Einbringung sehr dünner, vorzugsweise geschlitzter oder gelochter Glaszwischenprofile oder -platten vorgesehen, die sich beim Zieh- und VaIzprozeß vorzugsweise mit der übrigen Glasmasse vereinigen, aber das Ver-

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schweißen beiderseits der Profile als feste Körper eingebrachter verschiedener Metalle oder Legierungen zulassen.

Ss hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Zusammensetzungen der verschiedenen Glasplatten und -profile der Zusammensetzung der zu ziehenden Metalle und Legierungen so anzupassen, daß Erweichungs- und Schmelzintervalle in etva beieinander liegen, derart, daß die Viskosität der äußeren Begrenzungeplatten oder -rohre größer oder gleich der Viskosität der gegebenenfalls vorhandenen inneren Begrenzungsplatten, Rohre oder Profile aus Glas bzw. Quarzglas, auf jeden Fall aber grosser als die Viskosität der flüssigen oder teigigen metallischen Phase mit oder ohne feste Verkstoffanteile ist. Jedoch ist es auch möglich, ^ besonders hoch schmelzende Metalle, wie z.B. Niob, Tantal, Zirkon und deren Legierungen, nach dem Verfahren gemäß Erfindung zu verarbeiten, indem durch entsprechend geregelte und schnelle Energiezufuhr die metallischen Anteile bis über ihren Schmelzpunkt auf weit höhere Temperaturen als die umgebenden Glasmassen erhitzt werden. Insbesondere hat es sich dabei gezeigt, daß es durch sehr schnelle Erhitzung und schnelle Abkühlung beim Flüssigziehen und -walzen gelingt, Reaktionen zwischen Metall und Glas, insbesondere eine Siliziumaufnahme aus tUrfr . Glas, zu vermeiden. Wichtig ist hierfür, daß die zwischen Glas und Metall im Ausgangsverbundkörper verbliebenen Hohlräume vor dem Schmelzbeginn und gegebenenfalls laufend während des Flüssigziehens evakuiert werden.

ψ Die Erhitzung bis zum Fließen dee Verbundkörpers kann beliebig erfolgen, durch Wärmestrahlung oder induktive Beheizung oder auch durch Elektronen-, Plasma- oder Laserstrahlung bzw. durch gleichzeitige Anwendung mehrerer Erhitzungsarten. Die gewünschte Wandstärkenabnahme kann in einem oder in mehreren Arbeitsschritten nach ein- bzw. mehrmaliger Erhitzung

des Verbundkörpers oder der Zwischenerzeugnisse erfolgen. Sehr große Stichabnahmen, z.B. im Verhältnis 1000t1, sind für sehr dünne und lang· Folien und Bänder vorteilhaft, z.B. eine Verringerung der metallischen Wandstärke von 1 mm auf Ii₁ , wenn die Folien bzw. Bänder auf die Ziehtrommel aufgewickelt werden. Sagegen wird man sich bei der Herstellung

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von Rohren und insbesondere konischen Rohrabschnitten größeren Durchmessers wie auch z.B. von Folien und Bändern mit etwa 50/i bis 1 mm Wandstärke aus spröden Legierungen mit kürzeren Arbeitslängen und entsprechend kleineren Stichabnahmen begnügen und mit kleineren Ziehgeschwindigkeiten arbeiten. Aus diesen Angaben geht bereits der mögliche Leistungsumfang einer einzigen Flüssigzieh- und -walzanlage hervor, der sich durch verhältnismäßig einfache Umbauten und Veränderungen der Einstellungen erzielen läßt.

Es gehört weiterhin zu den Merkmalen der Erfindung! die ausgezogenen oder ausgewalzten Verbundfolien, -bänder, -rohre oder -profile unmittelbar naoh dem Verformungsvorgang mit einer derartigen Geschwindigkeit von hohen Temperaturen durch Anblasen oder Anspritzen abzukühlen, daß je nach der Zu- % sammensetzung der metallischen Verkstoffanteile diejenigen Gleichgewichtb- oder unterkühlten Zustände erhalten werden, die für die Erzielung besonders günstiger chemischer oder physikalischer Eigenschaften ohne oder mit einer nachgeschalteten Wärmebehandlung erforderlich sind. Auch kann der Zieh- bzw. Walzvorgang mit anschließendem Abkühlungsvorgang gegebenenfalls in seinen letzten Phasen so geführt werden, daß noch eine Teilverformung der metallischen bzw. metallisch-keramischen Phasen im festen Zustande erfolgt und diese dadurch gegebenenfalls eine Textur erhalten. Es ist sogar möglich, daß die Schlußverformung bei so tiefen Temperaturen des metallischen Gutes erfolgt, daß bei diesem gegebenenfalls eine Kaltverfestigung eintritt.

Speziell hat es sich auch ale zweckmäßig erwiesen, erfindungsgemäß hergestellte Verbundröhre gegebenenfalls weiterhin zwecks Herstellung von Folien und Sandern unmittelbar im Anschluß an den Ziehvorgang in Längsrichtung zu schlitzen und anschließend flach auszuwalzen.

Die beschriebenen Verfahrenseohritte werden vorzugsweise in vertikaler oder schräger Arbeitsriohtung durchgeführt! es ist jedoch oftmals günstig, naoh der größten Querschnittsabnahme des zähflüssiggezogenen Gutes eine Umlenkwalze oder Führungen in dl· waagerechte Arbeitsrichtung bei gegebenenfalls zusätzlicher Beheizung des Ziehgutte vorzusehen.

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Das gemäß der Erfindung erhaltene Zieh- und Walzgut kann unmittelbar bzw. nach seiner Unterteilung als Verbundwerkstoff mit anhaftenden bzw. dazwischenliegenden Glasschichten, z.B. für Kondensatoren und Rasierklingen, verwendet werden, diese Schichten können aber auch ein- oder allseitig abgelöst werden. Die vollständige oder teilweise Ablösung erfolgt in an sich bekannter Weise auf mechanischem Wege z.B. durch Abschneiden, Abschleifen, Absprengen oder Abstrahlen, unter dem Einfluß von Wärmespannungen oder auf chemischem Wege, z.B. in Flußsäure bzw. einem entsprechend der Glaszusammensetzung ausgewählten Bad, speziell einem Salzbad oder durch eine Kombination dieser Verfahren. Es kann zweckmäßig sein, wenn im Endzustand Metallteile mit einseitigem Glasüberzug gewünscht werden, beim Ziehvorgang von Glas-Metall-Verbundkörfc pern mit einseitig besonders starken Glasplatten auszugehen und den schließlich erhaltenen Verbundwerkstoff dann nur so weit abzuätzen, daß noch einseitig eine Glas- bzw. Quarzschicht auf dem metallischen Gut verbleibt. Eine spezielle Ausführungsart bei der Herstellung von Rohrfolien sieht vor, zugleich mit dem durch den durchbohrten Dorn zugeführten flüssigen oder gasförmigen Kühlmedium metallische oder keramische Pulver zur stärkeren Kühlung bzw. zur unmittelbaren Herstellung von Verbunderzeugnissen einzuführen, gegebenenfalls auch Chemikalien, welche die innere Glashaut angreifen.

Nach den bisher beschriebenen Verfahrensschritten liegt der metallische Werkstoff erfahrungsgemäß wegen seiner Herstellung über den flüssigen Aggregatzustand im allgemeinen in Form von dichten Folien, Bändern, Rohren ™ oder Profilteilen vor, es sei denn, daß sich bei ihm aufgrund seiner Zusammensetzung nach den Gesetzen des heterogenen Gleichgewichte nach der Erstarrung bereits eine gasförmige Phase gebildet und ausgeschieden und diese ihrerseits besonders bei sehr dünnen Wandstärken schon eine Porosität bewirkt hat. Andernfalls bestehen bei den gemäß der Erfindung hergestellten Folien und Rohren über die als technische Hilfsmittel bekannten Verfahren des mechanischen Lochens, Schützens, der elektroerosiven Bearbeitung mit dem Funken, dem Elektronenstrahl, des Plasmastrahl oder dem Laserstrahl hinaus insbesondere die Möglichkeiten des chemischen oder

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elektrochemischen Herauslösens einer in der metallischen Grundmasse feinverteilten metallischen oder nichtmetallischen Phase, lie entstandenen Löcher können noch nachträglich auf mechanischem Wege, z.B. durch Walzen oder Ziehen, wie z.B. bei sogen. Streckmetall, geweitet oder z.B. durch Kaltpressen oder auch durch Aufdampfen bzw. zusätzliche elektrolytische oder chemische Abscheidungen verengt werden·

Auch kann die Anwendung mehrerer dieser Verfahren nebeneinander erfindungsgemäß einen außerordentlichen technischen Fortschritt bedeuten.

Eine spezielle Ausführungsform zur Herstellung von metallischen Kapillarfiltern sei nachstehend beschrieben: Man baut den Ausgangs-Glas-Metall-Verbundkörper so auf, daß außen, wie vorbeschrieben, stärkere Glas- oder Quarzplatten bzw. ein entsprechendes Rohr angeordnet, in den Hohlraum aber in der vorgesehenen Ziehrichtung ein System von Glasstäben, die durch die metallischen Ausgangswerkstoffe voneinander getrennt dind, eingebracht wird. Nach Durchführung des Ziehprozesses werden die erhaltenen Stränge auf die gewünschte Kapillarlänge, z.B. mit einem Mikrotom, geschnitten und die Glasmasse ab- bzw. herausgeätzt. Es ist oft zweckmäßig, zuvor die erhaltenen Stränge nur von der äußeren Glasmasse zu befreien, sie in geeigneten Längen miteinander dicht zu verschweißen oder zu verlöten, dann erst die größeren Querschnitte mit dem Mikrotom zu schneiden und die Ätzung erst jetzt auszuführen, fixe eris g haltenen Filter sind besonders geeignet als Elektroden für Brennstoffzellen; die Schweißverbindungen dienen in diesem Fall vorzugsweise als Stromleiter, soweit nicht von vornherein im Ausgangs-Glas-Hetall-Verbundkörper größere metallische glasfreie Bereiche für die Stromleitung vorgesehen waren.

Man kann jedoch auch in den: vorbeschriebenen Hohlraum ein System von Glas- bzw. Quarzrohren einbringen, die Zwischenräume mit flas-

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fritte, die Rohre selbst aber mit Metall zu füllen und nach dem Ziehverfahren sowie dem Mikrotomschnitt das Metall herauslösen und so Glasfilter gleichmäßiger Porösität herstellen.

Eine andere Ausführungsform für Brennstoffzellelektroden erhält man, wenn man in den Hohlraum des Ausgangsquarzhohlquaders bzw. -Zylinders z.B. eine Mischung von Platinpulver mit feinem Magnesiumoxid einbringt, das auf eineji möglichst gleichmäßige Korngröße abgesiebt ist und insbesondere kein Überkorn enthält. Durch Flüssigziehen bei Temperaturen des metallischen Gutes von etwa I.9OO C wird eine Folie bzw. Rohrfolie hergestellt von einer der Korngröße des Magnesiumoxids entsprechenden Stärke. Die Magnesiumoxidkörner sind dann weitgehend gleichmäßig, je nach vorheriger Durchmischung, in der Platinfolie verteilt und reichen beiderseits bis in die Begrenzungsflächen hinein. Durch Abätzen der Quarzglashaut und Herausätzen der Magnesiumoxidkörner erhält man relativ gleichmäßig poröse Platinfolien.

Natürlich ist es möglich, durch Aufeinanderpressen solcher Folien mit verschieden großen Porendurchmessern auch Doppel- oder Mehrschichtelektroden herzustellen, die sich durch ein besonders gerin» ges Gewicht auszeichnen.

Beiderseits dünn glasisolierte Metallfolien eignen sich z.B. für Rasierklingen. Dabei dient die Metallfolie als zäher Trägerkörper, der längs der Ziehrichtung überstehende Glasrand aber als Schneide· Vorteilhaft arbeitet man für die Herstellung glasisolierter folien gegebenenfalls nach einem entsprechend abgewandelten Flüssigpaketzieh- oder -walzverfahren, bei dem der Hohlraum des Ausgangskörpere durch eine größere Anzahl von parallelen Glasplatten aufgeteilt ist. Abwechselnd zwischen diese Glasplatten werden Metallplatten oder Pulver von dem vorgesehenen Folienmetall und einem vorzugsweise niedrigschmelzenden Hilfsmetall bzw. einer Legierung anderer

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Zusammensetzung so eingebracht, daß diese Metalle nicht miteinander in Berührung kommen. Nach Entfernen der äußeren Glashaut lassen sich beiderseits dünn glasisolierte Metallfolien leicht durch Aufschmelzen oder chemische oder elektrolytische Auflösung des Hilfsmetalls gewinnen.

Erfindungsgemäß hergestellte Metallfolien unterscheiden sich von den nach den bekannten Verfahren, z.B. durch Aufdampfen, hergestellten Folien insbesondere durch ihre größere Gleichmäßigkeit der Oberfläche, ihre weitgehende Spannungsfreiheit, aber auch durch die gleichmäßigere Gitterstruktur. Es ist so zum Beispiel möglich, auch metallische Einkristallfolien oder MeSf Folienkombinationen herzustellen, bei denen auch dieYSinkristallcharakter haben. Hervorgehoben sei hier vor allem auch die Möglichkeit, nach dem Verfahren gemäß der Erfindung magnetische Folien in Stärken von etwa einigen Hundert Angström herzustellen, die bei elektronischen Speichergeräten im Nanosekundenbereich ansprechen.

Ohne Anspruch auf Vollständigkeit aei hier eine Reihe von weiteren möglichen Anwendungsgebieten für erfindungsgemäß hergestellte Gegenstände angeführt: Ausgegangen sei von durch Pressen oder Schockwellen-(Explosiv-)-Verformung kompaktierten homogenen, heterogenen oder Verbundwerkstoffen, insbesondere beschichteten Werkstoffen und/oder Gegenständen mit Folienstruktur als hochwarmfeste Teile an Stelle von Faserwerkstoffen. Hierfür können oftmals auch Teile mit dünnen Glas- und Quarzeinlagen vorteilhaft verwendet werden, besonders wenn sie von vornherein als Mehrschichtwerkstoffe hergestellt wurden und durchbrochene Glaszwischenplattenp-m Ausgangsverbundkörper von vornherein örtliche Verbindungsrippen zwischen den Metallschichten entstehen ließen. Je nach Folienstärke können Einzelfolien und Verbundkörper, insbesondere auch verflochtene, verdrillte und verwebte Bänder als hochfeste Metalleinlagen für Bewehrungszwecke dienen« Erfindungsgemäß hergestellte Gegen-

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stände eignen sich ferner gut als Katalysatoren und Katalysatorträger, für Zahnersatzteile, Lotformteile, für die Herstellung von gedruckten Schaltungen, als Selenschichten für elektrostatische Kopiereinrichtungen, für supraleitende Spulen, stromleitende Aufhängungen, für Thermoelemente und - säulen, als Bimetalle, Kondensatoren, Kontakte, Hochohmwiderstände, Zählrohre, Schalt- und Speicherelemente, Planartransistoren, allgemein für aktive und passive elektronische Bauelemente. Das beschriebene Verfahren gestattet ferner die Herstellung neuartiger magnetischer Spezialwerkstoffe, besonders mit Folienstärken im Bereich einiger Hundert und Tausend Angström mit Glas- bzw. Quarzfolie als Antimagnetikura, aber auch von massiven Dauermagnetsträngen mit Kristallorientierung in Ziehrichtung, von Zusatzwerkstoffen für Tejrtilien oder für die Metallisierung, aber auch die billige Herstellung von Plattierwerkstoffen, z.B. Blattgold. Nicht zu vergessen sind ferner die Anwendungsmöglicftkeiten für optische und elektrooptische Zwecke, für Spiegel, Reflektoren, Lichtteiler, Graufilter und Strahlungsschutzbeläge, Fotozellen, Gleichrichter, großflächige Sonnenzellen, großflächige Leuchten (Tapeten) mit hoher Energieausbeute, polarisierbare Oberflächen, Fenster für weiche Röntgenstrahlen und Elektronenstrahlen, Targets. Es würde zu weit führen, in allen Fällen den mit der neuen Technik gemäß Erfindung erzielten und erzielbaren Fortschritt jeweils nachweisen zu wollen.

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Claims (16)

1. L

   i. Verfahren zur Herstellung dichter oaer auch gleichmäßig poröser Folien, Bänder, Rohre und Profilteile aus Metallen, Legierungen und/oder metallischen oder Metall-Glas-Verbundwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß flüssige Metalle oder vorzugsweise vorgeschmolzene und/oder vorgeformte Metallprofile, Pulver, Fäden,Drähte, Folien, Bänder, Whisker oder Mischungen von solchen mit nichtmetallischen Pulvern, insbesondere auch mit nichtmetallischen Whiskern und/oder Metallsalzen oder letztere allein in den oder die Hohlräume zwischen zwei oder mehreren glatten oder profilierten Glas- oder Quarzglasplatten, -rohren eingebracht werden, die an den Außenkanten und Enden bzw. zumindest über den größten Teil der äusseren Begrenzungslinien, aber gegebenenfalls auch mit eingelegten Abstandshaltern oder Profiläbäben aus dem gleichen oder einem ähnlichen Material vorzugsweise durch Anschmelzen oder Kleben verbunden sind oder gleichzeitig bzw. anschließend verbunden werden und deren Zusammensetzung so gewählt ist, daß beim Aufschmelzen der metallischen Anteile der Anordnung und bei deren Erhitzung auf Temperaturen oberhalb dieser Aufschmelztemperatur stets die Viskosität der äusseren Begrenzungsplatten oder -rohre größer oder gleich der Viskosität der gegebenenfalls vorhandenen inneren Begrenzungsplatten, Rohre oder Profile aus Glas bzw. Quarzglas, auf jeden Fall aber größer als die Viskosität der flüssigen oder teigigen metallischen Phase/n mit oder ohne feste Werkstoffanteile ist, daß diese Metall-Glas-Verbundkörper vorzugsweise nach oder während der Evakuierung des verbliebenen Hohlraumes durch Wärmestrahlung oder induktive Beheizung oder auch durch Elektronen-, Plasma- oder Laserstrahlung bzw. gleichzeitige Anwendung mehrerer Erhitzungsarten ein- oder mehrmals soweit erhitzt werden, bis ein plastisches Fließen der Körper in ihrer Gesamtheit möglich wird, daß dabei vorzugsweise auch von einer derartig schnellen! selektiven Energiezufuhr Gebrauch gemacht widd, daß die metallischen Anteile auf höhere Arbeitstemperaturen kommen als die umhüllende Glasmasse, daß diese plastischen Metall-Glas-Verbundkörper dann jeweils durch Ziehen und/oder Warmwalzen in einer

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   oder mehreren in einer Ebene liegenden Verformungsrichtungen gestreckt bzw. gebreitet werden, daß die ausgezogenen oder ausgewalzten Folien, Bänder, Rohre und Profile mit einer derartigen Geschwindigkeit von hohen Temperaturen abgekühlt werden, daß je nach der Zusammensetzung der metallischen Werkstoffanteile diejenigen Gleichgewichts- oder unterkühlten Zustände erhalten werden, die ohne oder mit einer nachgeschalteten Wärmebehandlung für die Erzielung besonders günstiger chemischer oder physikalischer Eigenschaften erforderlich sind, und/oder daß der Ziehbzw, Walzvorgang mit anschliessendem Abkühlungsvorgang gegebenen— falls in seinen letzten Phasen so geführt wird, daß die herzustellenden Folien, Bänder, Rohre oder Profilteile auch noch im festen Zustande eine Querschnittsabnahme erfahren, möglicherweise dabei sogar eine festigkeitssteigernde Kaltverformung erleiden, daß anschliessend gegebenenfalls durch vollständiges oder teilveises Abtrennen und/oder Ablösen der glasigen Bestandteile auf mechanischem Wege, durch Wärmespannungen oder in Flußsäure bzw. einem entsprechend ausgewählten Bad bzw. einer Kombination dieser Hilfsmittel die dichten metallischen Folien, Bänder,mArnx Rohre oder Profile freigelegt werden, daß schließlich gegebenenfalls eine gewüschte Porigkeit der Folien Bänder, Rohre oder Profile durch mechanisches Lochen, Schlitzen, durch elektroerosive Bearbeitung, insbesondere mit dem Elektronenstrahl, dem Plasmastrahl oder dem Laserstrahl/ oder aber auch auf chemischem oder elektrochemischem Wege durch Herauslösen einer metallischen oder nichtmetallischen in der metallischen Grundmasse feinverteilten Phase bewirkt wird und daß gegebenenfalls die entstandenen Löcher noch nachträglich auf mechanischem Wege gelängt, geweitet oder verengt werden.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialfluß beim Ziehen oder Walzen Vorzugsweise von oben nach unten erfolgt und erst nach der größten Querschnittsabnahme gegebenenfalls die restlichen Arbeitsprozesse in einer im wesentlichen waagerecht angeordneten Fertigungsstraße durchgeführt werden.

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3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige oder teigige Metallgut innerhalb der schützenden Umhüllung durch freies Ziehen mit geregelter Geschwindigkeit ohne Anwendung einer kalibrierenden Düse auf ein Vielfaches seiner Ausgwngslänge gelängt wird.
4. 4. Verfahren gemäß gen Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige oder teigige Metallgut innerhalb der schützenden Umhüllung durch Warmwalten der Glas-Metall-Verbundkörper, insbesondere Paketwalzen, Profil-r oder Kaliberwalzen,auf ein Vielfaches seiner Ausgangalange bereits bei einem Walzendurchgang gestreckt wird, wobei vorzugsweise der Walzenabstand elektronisch entsprechend der zu erzielenden Folien- oder Bandstärke eingestellt wird.
5. 5· Verfahren gemäß den Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dickenkalibrierung der herzustellenden Folien und Bänder über einen Führungsspalt oder ein Führungswalzenpaar erfolgt, von dem aus zugleich elektronisch die Umlaufgeschwindigkeit einer mit der Abzugsvorrichtung gekoppelten Zieh- bzw. Aufwikkeltrommel und gegebenenfalls die Energiezufuhr bei der Erhitmung der Glas-Metall-Ausgangskörper gesteuert wird.
6. 6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, daß beim Ziehen von Rohren und Hohlprofilen die äussere und innere Kalibrierung durch ein System bestehend aus Exzenterring und Exzenterscheibe bewirkt wird, die vorzugsweise in gleicher Höhenlage arbeiten und getrennt von außen und von innen angeirLeben werden.
7. 7· Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur kontinuierlichen, elektronischen Einstellung der Energiezufuhr bei der Erhitzung und der Ziehgeschwindigkeit beim Ziehen von Bohren und Hohlprofilen der kleinste auftretende Abstand zwischen Extenterring und Exzenterscheibe als Eingabewert ausgenutzt wird.

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8. 8. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß Exzenterring und Exzenterscheibe als zylinderförmiger Hohlkörper (Düse) mit konischer Innenbohrung und zylinderförmiger Innenkörper (Dorn) mit konischer Außenfläche ausgebildet und zur Einstellung der Y/andstärke bei der Herstellung von Rohren und Hohlprofilen in Richtung ihrer Symmtrieachsen gegeneinander verschoben werden.
9. 9. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3_f dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkühlung durch Ziehen fax hergestellter Verbundrohre im unmittelbaren Anschluß an den Ziehvorgang über eingeblasene metallische odeiikeramische Pulver bzw. durch gleichzeitig die

   W Glashaut angreifende Chemikalien erfolgt.
10. 10. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gezogenen Verbundrdre zwecks Herstellung von Folien und Bändern unmittelbar im Anschluß an den Ziehvorgang in Längsrichtung geschlitzt und anschließend flach ausgewalzt werden.
11. 11. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung sehr dünner Folien, Bänder, Rohre oder Profilteile bereits bei den Ausgangsverbundkörpem gegenüber den anderen Profilabmessungen verstärkte metallische Arbeitsleisten gleichender anderer Zusammensetzung vorgesehen werden, welche die Handhabung der Fertigprodukte insbesondere beim Ätzen erleichtern, und daß diese anschließend gegebenenfalls abgearbeitet werden.
12. 12. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Formgebung der Abstandshalter oder Profilstäbe oder durch eingebrachte Glas- bzw. Quarzrohre zwischen den äusseren Begrenzungsplatten im Ausgangszustand vor dem Ziehen kreisförmige bzw. elliptische Hohlräume naixjnkn für das zu ziehende Metall vorhanden sind und durch den Ziehvorgang parallel zueinander feine metallische Drähte gleicher oder verschiedener

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    Zusammensetzung hergestellt und durch Herauslösen der Glasbzw. Quarzmasse isoliert werden oder daß umgekehrt nach Abtrennen senkrecht zur Ziehrichtung und Herauslösen der metallischen Anteile Glas- bzw. Quarzfilter hergestellt werden.
13. 13. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Verbundprofilen zwischen mit verschiedenen Metallen oder Legierungen gefüllten Hohlräumen extrem dünne und gegebenenfalls durchbrochener;Zwischenleisten aus Glaa vorgesehen werden, die sich beim Zieh- bzw. Walzprozeß mit der übrigen Glasmasse vereinigen.
14. 14-. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, A daß die Ausgangsverbundkörper mit verschieden starken äusseren Begrenzungsplatten ausgerüstet werden, so daß beim Ätzen später auf einfache Weise eine Teilablösung der Glashaut nur auf einer Seite durch entsprechende Einregulierung der Ätzzeit möglich wird.
15. 15· Verfahren gemäß den Ansprüchen 1-3 und 6-9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von konischen Rohrabschnitten Dorn bzw. Exzenterscheibe und/oder Exzenterring nach einem vorgegebenen Programm seitlich verschoben werden»
16. 16. Anwendung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis i|^insbe-

    sondere für die Herstellung von hochfesten Metalleinlagen für \ Bewehrungszwecke, von Rasierklingen, von Diffusionszellen, von Filtern und Mikrosieben, von Elektroden für Brennstoffzellen, von Katalysatoren, von Zahnersatzteilen, von Lotformteilen, von gedruckten Schaltungen, von supraleitenden Spulen, von stromleitenden Aufhängungen, Magnetischen Spezialwerkstoffen, von Zusatzwerkstoffen für Textilien oder für die Metallisierung, von Thermoelementen und -säulen, von Bimetallen, Anwendung für optische Zwecke, insbesondere für Bpiegel, Reflektoren, Lichtteiler, Graufilter und Strahlungsschutzbeläge, für Kondensatoren, Kontakte, Zählrohre, Hochohmwiderstäde, Fotozellen und Gleichrichter, Sonnenzellen,Leuchten, polarisierbafe Oberflächen, Fen-

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    ster für weiche Höntgenstrahlen und Elektronenstrahlen, Targets, Sehalt- und Speicherelemente, allgemein für aktive und passive, elektronische Bauelemente, als Korrosionsschutz durch Plattieren

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