DE2012304A1

DE2012304A1 - Verfahren zum herstellen farbiger keramischer werkstoffe

Info

Publication number: DE2012304A1
Application number: DE19702012304
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dr. Phil. Nat. Bauer; Dieter Schiller; Emil Dr. Rer. Nat. Singer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-03-14
Filing date: 1970-03-14
Publication date: 1971-09-30
Also published as: DE2012304B2; DE2012304C3

Description

Verfahren zum Herstellen farbiger keramischer Werkstoffe Gemäß dem bekannten Verfahren zum Herstellen farbiger keramischer Werkstoffe werden keramische Ausgangsmaterialien, beispielsweise Kaolin, Ton, Tonerde, Erdalkalikarbonate, Feldspat, Sand u.dgl.
mit Schwermetalloxiden versetzt und dem weiteren üblichen Herstellungsgang für keramische Erzeugnisse, nämlich der Masseaufbereitung, der Formgebung, dem Brand und eventuellen Glasieren unterworfen. Ein besonderer Nachteil dieses Verfahrens ist, daß alle anderen keramischen Massen, die mit den gleichen Fertigungseinrichtungen in Kontakt kommen, verunreinigt werden. Auch sind nur bei größeren Ansätzen die üblichen Einrichtungen geeigne) und die erforderlichen Aufwendungen wirtschaftlich tragbar.
Es wurde nun gefunden, daß bei der Herstellung von farbigen keramischen Werkstoffen aus keramischen- Ausgangsmaterialien die geschilderten Mängel nicht auStreten, wenn nach der Masseaufbereitung und Formgebung, die nach den bekannten Verfahren erfolgen können, die einem Glühbrand unterworfenen Formkörper, die stark porös sind, in eine Lösung von mindestens einer löslichen farbigen anorganischen Verbindung getaucht werden, die-gegebenenfalls erhitzt wird. Nach dem Tränken und Trocknen erfolgt der Brand wie bei ungefärbter Keramik.
Der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche Glühbrand wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 800 bis 1400°C durchgeführt. Geeignet sind auch Formteile, die im Rahmen der-Pertigung bereits in direktem Anschluß an die Formgebung einer Verglühung unterworfen wurden. Eine solche Behandlung ist beispielsweise bei;kieinen Bauteilen, wie sie für die moderne Elektroniktechnik benötigt werden, üblich, um den Teilen für die Behandlung vor dem Brennen eine größere Stabilität zu verleihen.
Nach dem Glühbrand, der nur geringe Kosten verursacht, ist der Fornikörper im Gegensatz zu den frisch gepreßten Teilen stark porös.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine offene Porosität von 30-50 , erwiesen.
Durch die Zusätze nach dem erfindungsgeinäßen Verfahren wird die Sintertemperatur des keramischen Erzeugnisses herabgesetzt. Dies kann auch durch lösliche Zusätze erreicht werden, die den Parbton nicht beeinflussen.
Beim Tauchen der porösen Teile in die Lösung der farbigen Schwermetallverbindung können die Pormkörper oberflächlich, insbesondere aber auch in ihrer gesamten Masse mit der Lösung der Schwermetallverbindung, insbesondere der Schwermetallsalzlösung, getränkt und damit gefärbt werden. Die Ausfärbung ist homogen und von gleichmäßiger Farbtiefe, Zur Verstärkung der Wirkung kann die Lösung der Verb zldungen, insbesondere die Schwermetallsalzlösung erhitzt weiden, und es kann auch Vakuum angewendet werden. Wenn erforderlich, kann die Tränkung auch unter längerem Sieden der Lösung durchgeführt werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Keramiken in praktisch allen Farbtönen, insbesondere auch in Tiefschwarz herstellbar.
Mit den verfügbaren und im Handel erhältlichen löslichen anorganischen Verbindungen sind praktisch alle Farbtöne herstellbar.
Meist werden anorganische Schwermetalloxide und lösliche Verbindungen der Metalle der Nebengruppen des Periodischen Systems der Elemente, insbesondere der IV. bis VIII, Nebengruppe eingesetzt. Bevorzugt dienen handelsübliche Salze von Kobalt, Chrom, Mangan, Eisen und Titan in wäßriger Lösung.
Geeignete keramische Materialien sind Ton und Kaolin, beispielsweiae Kaolinit, Al2O32SiO22H2O und Xontmorillonit Al2O3.4SiO2.H2O, Tonerde Al2O3, Erdalkalikarbonate oder -oxide und Feldspat. Die Formgebung kann aus entweder einer feucht plastischen Masse, beispielsweise durch Abdrehen, Feuchtpressen, Naßpressen oder durch Trockenpressen erfolgen, auch Gießen unter Verwendung von Gießformen sowie Hubelbearbeitung kann durchgerührt werden, vor allen Dingen kann die Formgebung auch durch Strangpressen erfolgt sein.
Durch dieses neue Einarbeitungsverfahren von Farbstoff in keramische Werkstoffe ist lediglich während des Brennvorganges eine 3eeinträchtigung anderer keramischer Werkstücke mdglich. Dies läßt sich Jedoch, falls erforderlich, leicht beheben durch getrennte Brände oder durch Verwendung von Brennkapseln.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können die verschiedensten gefärbten keramischen Bauteile, insbesondere kleine Bauteile für die Elektroniktechnik hergestellt werden, vor allem Gehäuse für integrierte Schaltungen, Auch schwarze Gehäusedeckel für Flachgehäuse mit äußerst niedriger Lichtdurchlässigkeit sind einwandfrei herstellbar, wodurch oft erst der praktische Einsatz möglich ist.
Die nachstehenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.
Beispiel 1 Aluminiumoxidkeramik mit 97,5 % Al2O3 vorgeglüht bei 1000°C wurde in eine wäßrige Lösung getaucht, die auf 100 ml Wasser 6,6 g Eisenchlorid 0,4 g Chromsäureanhydrid 7,6 g Kobaltacetat u. 4,8 g Mangannitrat enthält. Nach dem Trocknen bei 1100C wurde der Formkörper bei 180000 in oxydierender bzw. neutraler Atmosphäre gebrannt. Die schwarz gefärbten Körper zeichneten sich durch eine hohe Feetigkeit aus.
Beispiel 2 Aluminiumoxidkeramik mit 97,5 % A1203 vorgeglüht bei 100000 wurde in eine Lösung getaucht, die auf 100 ml Wasser 5,9 g Eisenchlorid 0,4 g Chromsäureanbydrid 8,1 g Kobaltacetat 4,9 g Maigannitrat 1,1 g Titanylsulfat enthält. Nach dem Trocknen wurde der Formkörper gebrannt. Die schwarz gefärbten Körper zeichneten sich dadurch aus, daß infolge des Titangehaltes bei einem nachfolgenden Brand in reduzierender Atmosphäre bei 8500C die Schwarzfärbung noch verstärkt wurde.
Beispiel 3 Porzellan wurde bei 8000C verglüht und in eine 15-%Aige Kobaltnitratlösung getaucht. Nach dem Brand bei 1350 0C zeichnete sich diese Keramik durch intensiven Blaufarbton aus.
Beispiel 4 Steatit wurde bei 9000C verglüht und in eine Lösung getaucht, die auf 100 ml Wasser 13,5 g Eisenchlorid 2,5 g Chromsäureanhydrid 7,3 g Kobaltnitrat enthält. Nach dem Brand bei 1300DC zeichneten sich die Körper durch eine grünbraune Färbung aus.
5 Patentansprüche 0 Figuren

Claims

PatentansPrüche Verfahren zum Herstellen farbiger keramischer Werkstoffe, insbesondere für elektrische Bauteile, aus keramischem Ausgangsmaterial durch Masseaufbereitung, Formgebung, Trocknung und Brand, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Masseaufbereitung und Formgebung die einem Glühbrand unterworfenen Formkörper, die stark porös sind, in eine Lösung von mindestens einer löslichen, farbigen, anorganischen Verbindung getaucht werden, die gegebenenfalls erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur für den Glühbrand zwischen 800 und 14000C liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung längere Zeit bis zum Siedepunkt erhitzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchen bei Vakuum durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß lösliche Verbindungen der Metalle der Nebengruppen des Periodischen Systems der Elemente, insbesondere der IV. bis VIII.

Nebengruppe verwendet werden.