DE1758826C3 - Verfahren zum Herstellen von Metallfaserteilen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Metallfaserteilen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum dieser Aufgabe besteht darin, daß die Metallsalz-
Herstellen von Metallfaserteilen, bei dem ein aus na- lösung des Verfahrens nach der Hauptanmeldung
türlicher Zellulose bestehendes Faseiteil mit einer erfindungsgemäß ein Nickel-, Eisen-, Kupfer- oder
Metallsalzlösung behandelt und die Fasern nach Kobaltsalz enthält und mehrere plattenförmige
einem Trocknen bei erhöhter Temperatur entfernt a5 Faserteile nach dem Sintern in Form eines Stapels
werden und die Metallsalzlösung ein thermisch zer- zu einer Platte für alkalische Batterien gepreßt
setzbares Metallsalz enthält und der Faden oder das und'oder gesintert werden.
flächige Faserteil mit dem absorbierten, Metallsalz Beim Herstellen der plattenförmigen Faserteile reduzierend gesintert wird, nach Patent 1 758 827. kann die Wärmebehandlung unter oxydierenden Be-Aus der deutschen Patentschrift 377 471 ist ein 30 dingungen stattfinden, um das organische Faserauf das Herstellen feinverteilter Metallegierungen material zu zerstören, woran sich jedoch ein redu- oder Metalle gerichtetes Verfahren bekannt; es ver- zierendes Glühen anschließt wenngleich sich bessere wendet als Träger für die Metallsalze oder -verbin- Ergebnisse erzielen lassen, wenn die Wärmebehanddungen ebenfalls Fasern und Gewebe. Diese werden lung aus einem einmaligen Glühen in reduzierender mit Metallsalzen oder -verbindungen echt gefärbt 35 Atmosphäre zum direkten Zersetzen des Salzes zu bzw. angefärbt was zur Voraussetzung hat daß die Metall bei gleichzeitigem Sintern des Metalls und Faser nicht indifferent ist und zwischen den Metall- Zerstörung der organischen Fasern besteht,
salzen oder -verbindungen und der Faser eine ehe- Soll sich das Salz direkt zu Metall zersetzen, dann mische Verwandtschaft besteht so daß es zu einem besteht das organische Fasermaterial vorzugsweise molekular-chemischen Bindungszustaud im Sinne der 4« aus Baumwolle.
üblichen Färbetheorien kommt und auf der aus- Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergefärbten Faser die einzelnen Metallmolekiile im gestellten Platten besitzen einen niedrigen elektri-Vergleich zu ihrer Größe weit voneinander getrennt sehen Widerstand und eine gute Biegefestigkeit. Ihre liegen. Die Folge davon ist ein Metallkörper, dessen Porosität hängt von der Natur des Ausgangsmaterials Metall molekular verteilt ist Bei dem bekannten 4ü und den Verfahrensbedingungen ab. Auch wenn die Verfahren handelt es sich um ein Beizfärben, bei Porosität der nach dem erfindungsgemäßen Verfahdem auf der Faser zunächst ein Beizmittel mit sau- ren hergestellten Platten nicht so groß ist wie bei ren oder basischen Gruppen fixiert wird, das sich pulvermetallurgisch hergestellten Platten, sind ihre anschließend mit einem basischen oder sauren Färb- elekHschm Eigenschaften bei der Verwendung als stoff beispielsweise als Komplexsalz verbindet. Dem- 5« Batterieplatten wesentlich besser,
nach stellt bei dem bekannten Verfahren das Auf- Selbstverständlich ist der elektrische Widerstand bringen von Substanzen mit sogenannten beizen- einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herziehenden Gruppen, mit denen das Metallsalz eine gestellten Platte geringer als der eines einzelnen ZuVerbindung eingeht bzw. die das Metallsalz an der Schnitts, wie er zum Aufbau der Platte benutzt wird. Faseroberfläche festhalten, einen wesentlichen Be- 5ü Nichtsdestoweniger steht der elektrische Widerstand standteil dar. Da das Fasermaterial nach dem Beizen der Platte in einem wesentlichen Zusammenhang mit und Ausfärben ausgewaschen wird, besteht ein wei- dem Widerstand des einzelnen Zuschnitts, so daß die teres wesentliches Merkmal des bekannten Vcrfah- Eignung eines Zuschnitts für die Plattenherstellung rens darin, daß die beizenziehenden Gruppen mit durch Messed ihres Widerstandes festgestellt werden dem Metallsalz eine schwerlösliche Verbindung ein- 6» kann.
gehen. Beim Herstellen der Platten werden die Zuschnitte
Bei einem weiteren, aus der am 22. November eines Stapels vorzugsweise miteinander versintert.
1956 bekanntgemachten deutschen Patentanmeldung Eine lediglich durch Pressen hergestellte Platte kann
M15 596 Vl/40b bekannten Verfahren werden Me- im Gebrauch zum Abblättern neigen, so daß der-
tallfasera in der Weise metallisiert, daß ein Metall 6» artige Batterieplatten einer besonderen Befestigung
so auf die Faseroberfläche gebracht wird, daß es bedürfen, um dieser Neigung entgegenzuwirken,
beispielsweise bei einem Gewebe mindestens einen Selbstverständlich kann der Stapel aber vor dem
Teil der Maschenöffnung einnimmt. Das Fasermatc- Sintern gepreßt werden.
Das erflndöngsgemSße Verfahren eignet sich besonders zum Herstellen von Nickelplatten. Versuche beben ergeben, daß Baumwolle die am besten geeignete Zuilulosefaser und Nickelchlorid das am besten geeignete Salz ist
Beim Herstellen positiver Batteriaplatten für alkalische Akkumulatoren kann die aktive Masse durch Tränken der Nickelplatten mit Nickelsalzlösungen und nachfolgendes Umwandeln in Hydroxyd durch Eintauchen in Atzkali mit oder ohne Elektrolyse eingebracht werden. Die Platten können jedoch auch sogleich mit aktivem Nickelhydroxyd gefüllt werden, wobei dieses entweder in die Platten eingepreßt oder diese mit einer Aufschlämmung von Nickelhydroxyd behandelt werden, die von den Poren der Platten aufgenommen wird. Beim Herstellen negativer Platte» kann Cadmiumhydroxyd in die Nickelplatten eingebracht werden.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. Bei allen Ausführongsbeispielen erfolgte das Glühen in einem 3 m langen Röhrenofen, durch den das imprägnierte und getrocknete Material auf einem Transportband hindurchbewegt wurde. In der Ofenmitte befand sich eine 30,5 cm lange heiße Zone, deren Temperatur thermostatisch eingestellt war. Die Ofenatmosphäre besteht aus gekracktem Ammoniak mit annähernd 75°/o Wasserstoff und 25°/o Stickstoff.
Beispiel 1
Ein trikotarti^es Baumwollgewebe wurde in eine Nickelchloridlösung mit 60 g NiCL, · 6 H2O in 100 cm3 Wasser eingetaucht. L»as auf diese Weise getränkte Gewebe wurde dzjin getrocknet und bei einer Geschwindigkeit von 25 inm/min und einer Verweilzeit von 12 Minuten kontinuierlich durch den Sinterofen geführt, in dessen heißer Zone eine Temperatur von 1000° C herrschte. Das Enderzeugnisi bestand aus einem festen und flexiblen Zuschnitt au« reinem Nickel. Die Dicke des Baumwollfadens betrug 0,25 bis 0,5 mm und die Maschenweite des Gewebes 1,5 bis 2,3 mm. Das Endprodukt glich dem ursprünglichen Gewebe und besaß eine Fadendicke von 0,05 bis 0,13 mm sowie eine Maschenweite von 0,76 bis 1,3 mm.
Sieben Sinterzuschnitte wurden Seite an Seite zwischen zwei keramische Platten gestapelt und unter den vorerwähnten Bedingungen nachgesintert. Auf diese Weise konnte eine feste Platte mit den Abmessungen 7,6 X 5,7 X 1,5 cm und einer Porosität von 95,4 B/e sowie einem elektrischen Widerstand von 1630 Mikroohm · cm erzeugt werden.
Beispiel 2
Ein Baumwollgewebe wurde in der im Beispiel 1 geschilderten Weise getränkt und bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 32 mm/min und einer Temperatur von 1050° C sowie einer Verweilzeit von 9,7 Minuten gesintert. Der Fadendurchmesser betrug 0,2 bis 0,25 mm und die Maschenweite des ursprünglichen Baumwollgewebes 0,18 bis 0,25 mm. Beim Enderzeugnis betrug die Fadendicke und die Maschenweite jeweils 0,05 bis 0,13 mm.
Dreizahn-Zuschnitte dieses Materials wurden gestapelt und unter denselben Bedingungen nachgesintert, wobei eine 1,5 mm dicke Platte mit einer Porosität von 89,9 Ve und einem elektrischen Widerstand von 398 Mikroohm ■ cm sowie eine Biege festigkeit von 47 kg/cm* bei zwei 19 mm voneinander entfernten Auflagen anfiel.
Ein Stapel von fünf Zuschnitten wurde unter einem Druck von 5 t/cm8 zu einer 0,13 rom dicken S Platte mit einer Porosität von 62,2% gepreßt.
Beispiel 3 Mehrere Löschpapierblätter mit den Abmessungen
to 30,5 X 15,2 X 0,048 cm wurden in eine Nickelchloridlösung mit 120 g NiCl2 · 6 H.O in 100 cm8 Wasser 5 Minuten eingetaucht, aus der Lösung genommen und 10 Minuten zum Entfernen des Lösungsüberschusses abgetropft sowie anschließend
30 Minuten bei 70° C getrocknet. Die getrockneten Zuschnitte wurden im Durchlaufofen bei einer Durcblaufgeschwindigkeit von 25 mm/min bei 1050° C gesintert, wobei sich ein Nickelzuschnitt mit einer Dicke von 0,165 mm und einer Porosität von
ao 81,80Zo sowie einer elektrischen Leuiähigkeit von 159 Mikroohm · cm ergab. Ein Stapel von sieben Zuschnitten wurde 1 Stunde bei 1150° C in Wasserstoff unter einer Belastung von 0,10 gern2 zu einer 0,9 mm dicken Platte mit einer Porosität von 72,8 °/o
as und einer Biegefestigkeit von 258 kg/cm2 gesintert.
Beispiel 4
Ein Baumwellgewebe mit 28 Kett- und 26 Schußfäden je Zentimeter wurde 10 Minuten lang bei
3" Raumtemperotur in eine Lösung von 80 g Ferrichlorid in 100 cm3 Wasser eingetaucht, bei 70° C in Luft getrocknet und mit einer Verweilzeit von 8 Minuten in der heißen Ofenzone bei 1050° C gesintert. Der den Ofen verlassende Zuschnitt besaß die Gestalt eines Eisensiebs mit einer Porosität von 96,9 0Io. Ein Stapel von zwölf Eisensieben konnte bei 1100° C zu einer einheitlichen Platte gesintert werden.
Beispiel 5
Das im Beispiel 4 beschriebene Gewebe wurde mit einer Lösung von 100 g Kupferchlorid (CuCl., ■ H2O) in 100 cm3 Wasser getränkt. Mit diesem Material konnte ein Kupfersieb mit einer Porosität von 95,6 %> hergestellt werden. Ein Stapel von zwölf Sieben
wurde bei 1000° C zu einer einheitlichen Platte versintert.
Beispiel 6
Drei Gewebe, d. h. ein Baumwollgewebe (A) mit
so 28 Kett- und 26 Schußfäden je Zentimeter, ein Baumwollgewebe (B) mit 24 Kett- und 16 Schußfäden je Zentimeter sowie ein Rayongewebe (C) wurden in der nachfolgenden Weise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt. Das Baumwollgewebe
wurde 10 Minuten in eine Nickelchloridlösung aus 120 g NiCl2 · 6 H2O und 100 cm» Wasser eingetaucht, bei 70" C an Luft getrocknet und mit einer Verweilzeit von 8 Minuten in der heißen Zone eines Durchlaufofens bei 1050° C gesintert. Das Rayongewebe
wurde 18 Stunden in eine Nickelchloridlösung aus 102,2 g NiCl2 · 6 H2O und 100 ml Wasser ein* getaucht, bei 70° C in Luft getrocknet und mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10° OTj in Luft auf 375° C erwärmt, 24 Stunden bei dieser Temperatur
gehalten, alsdann V1 Stunde bei 400° C unter Wasserstoff geglüht und die Temperatur mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 25° C/h auf 800° C gebracht, bei dieser Temperatur wurde es 30 Minuten gehalten.
Die technologischen Eigenschaften der auf diese Weise hergestellten Flachraaterialzuschnitte sind in der nachfolgenden Tabelle I zusammengestellt.
Tabelle I
A
B
C
Porosität
C'/o)
89,8
89,6
92,1
Elektrischer Widerstand
(Mikroohm-cm)
252,2 139,4 272^5
Biegefestigkeit (g/cm*)
807,2 870,9 620,8
10
Die bessere Leitfähigkeit der durch direkte Reduktion des Salzes hergestellten Zuschnitte A und B unter Verwendung von Baumwolle and damit auch der aus diesen durch Vereintem mehrerer Zuschnitte gewonnenen Platten ist bei einem Vergleich mit der Platte C auf Basis Rayon augenscheinlieh.
Die besseren Eigenschaften nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Platten im Vergleich zu aus gesintertem Nickelpulver hergestellten Platten ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle II. In dieser Tabelle sind vier Platten 1 bis 4 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einer durch Aufsintern von Nickelpulver auf beide Seiten einer gewebten Nickelmatte hergestellten Platte gegenübergestellt.
Die Platten, aus denen die Batterie-Platten 1 und 2 hergestellt wurden, wurden durch Sintern von Stapeln mit jeweils zehn Zuschnitten hergestellt, die ihrerseits nacit dem im Beispiel 6 geschilderten Verfuhren aus Stücken des Gewebes A hergestellt wurden. Das Sintern dauerte 1 Stunde und fand unter einer Belastung von 10 g/cm* bei 1150° C in Wasserstoff atmosphäre statt. Die Platten, aus denen die Batterie-Platten 3 und 4 hergestellt wurden, wurden in ähnlicher Weise durch Sintern von aus jeweils zwölf Zuschnitten bestehenden Stapeln erzeugt, deren Zuschnitte nach der im Beispiel 6 geschilderten Verfahrensweise aus Stücken des Baurawollgewebes B hergestellt wurden. Die Batterie-Platte 5 wurde durch Aufsintero von Nickelpulver auf beide Seiten einer gewebten Nickelmatte hergestellt. Die gesinterten Platten und die gesinterten Pulver wurden chemisch mit Nickelhydroxyd imprägniert nach einem üblichen Verfahren zum Herstellen derartiger Platten mit sieben Zyklen.
Aus der nachfolgenden ^abelle II ergeben sich die Porositäten, die Biegefestigkeiten, die elektrischen Widerstände und die Dicken der fünf Platten. Weiterhin zeigt die Tabelle die elektrischen Eigenschaften. Da die Plattendicke unterschiedlich war, en.'hält die Tabelle II weiterhin die auf eine Dicke von 1,1 mm für jeden Fall umgerechnete Kapazität, so daß ein Kapazitätsvergleich möglich ist.
Porosität Biegefestig
keit		 Elektrischer
Widerstand		 Tabelle II Kapazität (Ah/dm«) Ausnutzungs
faktor bei		 Kapazität in
Entladungs Entladungs 7,75 A/dm1 Ah/dm« bei
7,75 A/dm1
Platte Dicke strom strom (umgerechnet
(·/.) (kg/cm*) (Mikroohm-cm) 1,55 A. dm2 7,75 A/dm* (·/·) auf eine Dicke
80,5 108,0 71,7 2,68 2,02 54 von 1,1 mm)
80,5 108,0 71,7 (cm) 2,69 2,14 53 2,98
1 77,5 146,8 84,5 0,7 4,93 4,08 72 3,41
2 77,5 146,8 84,5 0,6 4,81 3,97 56 3,25
3 86,7 19,0 202,3 1,3 3,22 3,01 42 3,05
4 3,3 2,01
5 1,5
Bei einem nach dem erfindnagsgemäßen Verfahren zu behandelnden Gewebe können die Kett- und Schußfäden eine unterschiedliche Dicke besitzen. Auf diese Weise kann ein Metaligewebe hergestellt werden, dessen Kettfäden beispielsweise einen größeren Durchmesser besitzen als die Schußfäden. Bei einer aio derartigen Zuschnitten hergestellten Platte können die Zuschnitte vorteilhafterweise so orientiert werden, daß die Metallfäden mit dem größeren Durchmesser, d. h. die Kettfaden, in der für den Strom vorteilhaftesten Richtung verlaufen, da sie eine bessere Leitfähigkeit als die metallischen Schußfäden besitzen.
Beim Herstellen der Zuschnitte kann auch ein Ausgangsgewebe benutzt werden, dessen Kett- oder Schußfäden ganz oder teilweise aus Metalldraht bestehen, während der Rest aus organischen Fasern besteht. Beim Enderzeugnis besitzen dann die ursprünglichen Metalldrähte eine höhere Dichte und bessere Leitfähigkeit als die unter Beteilung der organischen Fasen) gesinterten Metallfaden.

Claims (1)

  1. rial wird alsdann dwreh Zersetzen, Ausschmelzen
    Patentanspruch: oder Lösen entfernt und das verbleibende Metali-
    » gerüst gesintert, um einen hochporösen metallischen
    Verfahren zum Herstellen von MetaBfaserteflen, Werkstoff zu erhalten.
    ßei dem ein aus natörlicher Zellulose besiehen- υ Schließlieh ist aus der deutschen Patentschrift
    des Fasertefl mit einer ein thermisch zersetobares 821424 auch ein Verfahren bekannt, bei dem die
    Metallsate enthaltenden Lösung behandelt, der Fasern metallisiert werden. Dabei wird ein Metall
    Faden oder das Faserteil mit dem absorbierten auf die Faseroberflache gebracht, so daß es beispiels-
    Metallsalz getrocknet und reduzierend gesintert weise bei einem Gewebe mindestens emen Teil der
    wird, nach Patent 1758827, dadurch ge- ι» Maschenöffnungenemnimrat
    kennzeichnet, daß flächige Faserteile nach Das Faserraaterial wird alsdann durch Zersetzen,
    dem Sintern in Form eines Stapels zu einer Platfci Ausschmelzen oder Lösen entfernt und das verblei-
    für alkalische Batterien gepreßt ond/oder gesintert bende Metallgerüst gesintert, um era hocbporoses
    werden. Metall herzustellen, bei dem sich das Metall dort
    %S befindet» wo sich ursprünglich keine organische Substanz befand.
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das
    Verfahren nach dem Hauptpatent 1758 827 auf
    die Herstellung von imprägnierbaren Metallplatten
    κ. für alkalische Batterien anzuwenden. Die Lösung
DE1758826A 1967-08-17 1968-08-16 Verfahren zum Herstellen von Metallfaserteilen Expired DE1758826C3 (de)

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DE1758827A DE1758827C3 (de) 1967-08-17 1968-08-16 Verfahren zum Herstellen von Metallfaserteilen

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DE1758826A1 DE1758826A1 (de) 1972-07-27
DE1758826B2 DE1758826B2 (de) 1974-01-24
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