DE2016734A1 - Verfahren zur Herstellung von mit Kohlenstoff Fasern verstärktem Metall - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von mit Kohlenstoff Fasern verstärktem Metall

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Emmanuel de Dr Oberrohrdorf; Perry Anthony James Nussbaumen; Beutler Hans Sulz; Lamotte (Schweiz). M
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Description

Aktiengesellschaft Brown, Boverl ft Cie<# Baden (Schweiz)
Verfahren zur Herstellung von mit Kohlenstoff-Fasern verstärktem Metall
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hersteilung von rait Kohlenstoff-Fasern verstärktem Metall.
Es wurden bereits verschiedene Versuche zur Einbringung von Kohlenstoff-Fasern in verschiedene Metalle gemacht, die jedoch meist nicht den erhofften JSrfolg brachten» Dies scheint eine Folge der Schwierigkeit zu sein, eine gute Benetzung zwischen der Metallschmelze und den Kohlenstoff-Fasern erzielen zu können. Zum Beispiel schlugen Versuche, reines Aluminium oder Kupfer um handelsüblich erhältliche Kohlenstoff-Fasern zu giessen, vollkoinmen fehl. Andere Verfahren wie z;B. dampfförmiges
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Auftragen verbunden mit Warmpressen sind viel koiaplizierter und teurer als die Schmelzinfiltration. Ferner führen solche Verfahren oft zur mechanischen, chemischen oder strukturellen Verschlechterung der Kohlenstoff-Fasern.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, welches diese Nachteile nicht aufweist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man Kohlenstoff-Fasern, deren Oberfläche vollständig mit Nickel überzogen ist, mit einer I.ietallschmelze, deren Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur von Nickel liegt, umgibt und zu einem Verbundkörper erstarren lässt.
Es ist zweckmässig, dass man beim Zusammenfügennnit den mit Nickel überzogenen Kohlenstoff-Fasern die erstere unter einem solchen Vakuum oder Schutzgas hält, dass keine Oxydation zwischen ü«jn einzelnen Komponenten auftritt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert.
Um Aluminium mit Kohlenstoff-Fasern zu verstärken, wurden die letzteren zur Erhöhung der Gleichmässigkeit der Fasernoberfläche und der elektrischen Leitfähigkeit der Fasern zuerst mit einer im Bereich von 20 bis 100 Ä dicken Kupferschicht versehen,
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anschliessend elektrolytisch mit einer im Bereich von O1I bis 1 Mikron
-4 dicken Nickelschicht Überzogen, dann unter einem Vakuum von 10 mm Hg in einem Schmelztiegel mit flüssigem Aluminium umgeben und das letztere erstarren gelassen. Der Schmelztiegel bestand aus Graphit und wurde induktiv beheizt.
Die Versuche ergeben, dass es auf diese Weise möglich ist, ein Metall mit Kohlenstoff-Fasern zu verstärken, ohne die guten Eigenschaften der letzteren zu verschlechtern, dass die so behandelten Kohlenstoff-Fasern sich gleichmässig in der Metallmatrix verteilen, und dass derart innerhalb einem weiten Bereich von si 3zifischen Temperaturen, Abkühlgeschwindigkeit und chemischer Zusammensetzung der Schmelzen mit verbesserten Eigenschaften versehene Verbundwerkstoffe hergestellt werden können.
Bei Verwendung von Metallschmelzen, die bei Erstarrung mit dem N?ikelüberzug der Kohlenstoff-Fasern ein sprödes Zwischengefüge ergeben, ist die Dicke des NickelÜberzuges so gering wie möglich anzustreben. Vorzugsweise verwendet man eine Metallschmelze mit solcher Zusammensetzung, dass sie mit der auf den Kohlenstoff-Fasern aufgebrachten Nickelschicht derart reagiert, dass die entstehenden Reaktionsprodukte die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes nicht beeinträchtigen.
Kohlenstoff-Fasern/ Aluminium-Verbundwerkstoffe können z.B.
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überall im Leichtbau, wo erhöhte spezifische Festigkeit verlangt wird, verwendet werden. Anwendungsbeispicle sind z.B. Zentrifugenrotoren, Turbinenschaufel!!, Kompressorschaufeln und Bewegt eile bei Webmaschinen.
Kohlenstoff-Fasern / Kupfer-Verbundwerkstoffe weisen gute elektrische Eigenschaften und erhöhte Festigkeit auf. Anwendungsbeispiele für einen solchen Werkstoff sind z.B. Lokomotivenpantographen, Fahrleitungsdrähte und flüssigkeitsgekUhlte Hohlleiter.
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Claims (11)

ff Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von mit Kohlenstoff-Fasern verstärktem Metall, dadurch gekennzeichnet, dass man Kohlenstoff-Fasern, deren Oberfläche vollständig mit Nickel überzogen ist, mit einer Metallschmelze, deren Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur von Nickel liegt, umgibt und zu einem Verbundkörper erstarren lässt. :
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die mit Nickel überzogenen Kohlenstoff-Fasern mit einer aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden Schmelze umgibt.
J5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die mit Nickel überzogenen Kohlenstoff-Fasern mit einer aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Schmelze umgibt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kohlenstoff-Fasern mit einer Nickelschicht überzieht deren Dicke geringer als 1 Mikron ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man beim Zusammenfügen der Schmelze mit den mit Nickel überzogenen Kohlenstoff-Fasern die erntero unter einem solchen Vakuum oder Schutzgas hält, dass koine Oxydation zwischen den einzelnen Komponenten auftritti Q QR 9 9 / Q 9 fi 7
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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
-4 man die Schmelze unter einem Vakuum von mindestens IO mm Hg.
7. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass
man die Nickelschicht elektrolitisch auf die Kohlenstoff-Pasern aufbringt.
8. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass
man eine Metallschmelze mit solcher Zusammensetzung verwendet, dass sie mit der auf den Kohlenstoff-Pasern aufgebrachten Hickelschicht derart reagiert, dass die entstehenden Reaktionsprodukte die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes nicht beeinträchtigen.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Kohlenstoff-Fasern verwendet, deren Ausgangsmaterial Polyakrylnitril ist.
10. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass man der Metallschmelze Legierungszusätze beifügt, welche die spezifische Oberflächenspannung der Schmelze gegenüber den Kohlenstoff-Fasern erniedrigen.
11. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass man
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die Kohlenstoff-Pasern vor dem Ueberziehen mit einer Nickelschicht mit einer 20 bis 100 Ä dicken Kupferschicht versieht.
Aktiengesellschaft. Brown, Boveri & Cie.
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DE19702016734 1970-01-07 1970-04-08 Verfahren zur Herstellung von mit Kohlenstoff Fasern verstärktem Metall Pending DE2016734A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3827129A (en) * 1972-01-06 1974-08-06 British Railways Board Methods of producing a metal and carbon fibre composite
DE3209575A1 (de) * 1981-03-20 1982-11-18 Honda Giken Kogyo K.K., Tokyo Verfahren zur herstellung eines maschinenteils aus einem faserverstaerkten verbundmaterial, der formkoerper und das maschinenteil

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1371041A (en) * 1970-09-10 1974-10-23 Nat Res Dev Manufacture of bearing elements
US3894677A (en) * 1971-03-24 1975-07-15 Nasa Method of preparing graphite reinforced aluminum composite
FR2167283B1 (de) * 1972-01-11 1974-06-21 Unelec
US3907514A (en) * 1972-10-19 1975-09-23 Pure Carbon Company Inc Aluminum carbon composite seal material
US3918141A (en) * 1974-04-12 1975-11-11 Fiber Materials Method of producing a graphite-fiber-reinforced metal composite
US4223075A (en) * 1977-01-21 1980-09-16 The Aerospace Corporation Graphite fiber, metal matrix composite
JPS5846059B2 (ja) * 1977-04-15 1983-10-14 株式会社日立製作所 半導体装置
US4341823A (en) * 1981-01-14 1982-07-27 Material Concepts, Inc. Method of fabricating a fiber reinforced metal composite
US4357985A (en) * 1981-03-26 1982-11-09 Material Concepts, Inc. Method of isothermally forming a copper base alloy fiber reinforced composite
DE3202957A1 (de) * 1982-01-29 1983-08-11 Material Concepts, Inc., Columbus, Ohio Verfahren zum behandeln einer graphit- oder keramikfaser
US4609449A (en) * 1982-03-16 1986-09-02 American Cyanamid Company Apparatus for the production of continuous yarns or tows comprising high strength metal coated fibers
DE3301669A1 (de) * 1983-01-20 1984-07-26 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Blitzschutzverbundmaterial
JPS59151084A (ja) * 1983-02-18 1984-08-29 株式会社日立製作所 核融合装置
US4685236A (en) * 1984-05-30 1987-08-11 Sam May Graphite/metal matrix gun barrel
US4817853A (en) * 1986-11-26 1989-04-04 Sundstrand Corporation Composite, method of forming a composite, and article of manufacture
JPS63312923A (ja) * 1987-06-17 1988-12-21 Agency Of Ind Science & Technol 炭素繊維強化アルミニウム合金用ワイヤプリフォーム
GB2219006A (en) * 1988-05-26 1989-11-29 Rolls Royce Plc Coated fibre for use in a metal matrix
US5244748A (en) * 1989-01-27 1993-09-14 Technical Research Associates, Inc. Metal matrix coated fiber composites and the methods of manufacturing such composites
FR2665383A1 (fr) * 1990-07-31 1992-02-07 Pechiney Recherche Procede d'obtention par moulage de pieces bimateriaux.
US5089356A (en) * 1990-09-17 1992-02-18 The Research Foundation Of State Univ. Of New York Carbon fiber reinforced tin-lead alloy as a low thermal expansion solder preform
US5678298A (en) * 1991-03-21 1997-10-21 Howmet Corporation Method of making composite castings using reinforcement insert cladding
EP0539011B1 (de) * 1991-10-23 1997-05-07 Inco Limited Mit Nickel überzogene Vorform aus Kohlenstoff
US5981083A (en) * 1993-01-08 1999-11-09 Howmet Corporation Method of making composite castings using reinforcement insert cladding
FR2704479B1 (fr) * 1993-04-30 1995-06-02 Thomson Csf Plaques composites à fibres de carbonne dans une matrice de cuivre et leurs procédés de fabrication.
US5803153A (en) * 1994-05-19 1998-09-08 Rohatgi; Pradeep K. Nonferrous cast metal matrix composites
DE10142093B4 (de) * 2000-08-31 2004-02-12 Yazaki Corp. Verfahren zum Infiltrieren eines strangförmigen Materials mit einem geschmolzenen Metall und Vorrichtung hierfür
DE10212486A1 (de) * 2002-03-21 2003-10-16 Sgl Carbon Ag Verbundwerkstoff mit Verstärkungsfasern aus Kohlenstoff
US9333578B2 (en) * 2014-06-30 2016-05-10 General Electric Company Fiber reinforced brazed components and methods

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1314603A (en) * 1919-09-02 Electrode coating
US3097931A (en) * 1956-10-29 1963-07-16 Gen Electric Co Ltd Methods of joining graphitic surfaces
US3384463A (en) * 1965-03-22 1968-05-21 Dow Chemical Co Graphite metal body composite
US3473900A (en) * 1967-02-21 1969-10-21 Union Carbide Corp Aluminum-carbon fiber composites
US3622283A (en) * 1967-05-17 1971-11-23 Union Carbide Corp Tin-carbon fiber composites
US3547180A (en) * 1968-08-26 1970-12-15 Aluminum Co Of America Production of reinforced composites

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3827129A (en) * 1972-01-06 1974-08-06 British Railways Board Methods of producing a metal and carbon fibre composite
DE3209575A1 (de) * 1981-03-20 1982-11-18 Honda Giken Kogyo K.K., Tokyo Verfahren zur herstellung eines maschinenteils aus einem faserverstaerkten verbundmaterial, der formkoerper und das maschinenteil

Also Published As

Publication number Publication date
CH516644A (de) 1971-12-15
GB1302331A (de) 1973-01-10
US3720257A (en) 1973-03-13
FR2075256A5 (de) 1971-10-08

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