DE2016817C3

DE2016817C3 - Verfahren zur Herstellung von Oxidelektroden für MHD-Stromgeneratoren

Info

Publication number: DE2016817C3
Application number: DE2016817A
Authority: DE
Inventors: Yoshiteru Toyonaka Osaka Hamano (Japan)
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1969-04-08
Filing date: 1970-04-08
Publication date: 1975-07-17
Also published as: DE2016817B2; JPS4844164B1; US3897624A; DE2016817A1

Description

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Unter MHD-Generatoren versteht man magnetzeichnet, daß als leicht deformierbares Metall SiI- hydrodynamische Generatoren, d. h. Anlagen zur ber, rostfreier Stahl, Silber-Nickel-Legierung, Le- Umwandlung der kinetischen bzw. thermischen Energierungen auf Basis von Ni + Cr oder Ni + Cr 35 gie eines hocherhitzten strömenden elektrisch leit- + Fe, insbesondere bestehend aus 80% Ni + 20% fähigen Gases (oder Flüssigkeit) in elektrische Energie. Cr oder 60% Ni + 24% Fe + 16% Cr 4- 0,1 % C, Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung und oder Legierungen auf Basis von Ni + Cr + Fe Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

+ gegebenenfalls Co mit geringen Prozentsätzen F i g. 1 eine perspektivische, teilweise geschnittene

an Mo, Nb, Ta, Ti, Al, C, insbesondere bestehend 40 Ansiebt, welche einen durch Verbinden eines Keramikaus 78,5% Ni + 14% Cr + 6,5% Fe + 0,2% Cu teils mit einem Metallteü hergestellten Körper zeigt, + 0,25% Mn + 0,25% Si oder 48% Ni + 28,5% der als Oxidelektrode für einen MHD-Generator ver-Co + 14,8% Cr + 2,8% Mo + 2,9% Al + 2,2% wendet wird,

Ti + 0,6% Fe + Spurenmengen von Si, Mn, Cu, F i g. 2 eine Querschnittsansicht durch eine andere

C, verwendet wird. 45 Ausführungsform einer Oxidelektrode.

Wie aus diesen Figuren hervorgeht, wird bei der

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine

aus Glaspulver mit niedrigem Schmelzpunkt und mindestens einem Metallpulver bestehende Masse auf ein

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung 50 Keramikteil 1 aufgebrannt, wobei ein sehr dünner von Oxidelektroden für M HD-Stromgeneratoren durch Metallfilm 3 gebildet wird.

Verbinden von Keramikteilen mit Metallteilen. Das für die Bildung des Films 3 auf der Oberfläche

Derartige Oxidelektroden werden bei ihrem Einsatz des Keramikteils verwendbare Metallpulver wird in hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Auf die eine Seite Abhängigkeit von dem zu verbindenden Metallteü 2 dieser Elektroden wirken r.u't hoher Geschwindigkeit 55 ausgewählt. Wird beispielsweise Silber verwendet, Strömende Gase, die eine Temperatur von 25OO^CC be- dann wird Silber- und /oder Kupferpulver bevorzugt, litzen, ein, so daß es erforderlich ist, die Elektroden auf Chrom- und/oder Nickelpulver sind vorzuziehen, Ihrer entgegengesetzten Seite abzukühlen, um zu ver- wenn rostfreier Stahl, Legierungen auf der Basis hindern, daß die Oberflächentemperatur auf der Gas- Ni + Cr oder Ni + Cr + Fe, beispielsweise 80% •ehe zu stark ansteigt. Da eine erhebliche Temperatur- 60 Ni + 20% Cr oder 60% Ni + 24% Fe + 16% Cr differenz zwischen der einen Oberfläche und der gegen- + 0,1 % C, Legierungen auf der Basis Ni + Cr + Fe fiberliegenden Seite vorliegt, treten erhebliche thermi· + gegebenenfalls Co mit geringeren Prozentsätzen an iche Spannungen auf, welche im Falle der bekannten Mo, Nb, Ta, Ti, Al, C usw., beispielsweise 78,5% Elektroden oft eine Zerstörung verursachen. Es ist da- Ni + 14% Cr + 6,5% Fe + 0,2% Cu + 0,25% Mn her erforderlich, eine feste Bindung zwischen den 65 +0,25% Si oder 48% Ni +28,5% Co + 14,8% Keramikteilen und den Metallteilen bei der Herstellung · Cr + 2,8 %Mo + 2,9 % Al + 2,2 % Ti + 0,6 % Fe derartiger Oxidelektroden zu erzielen. + Spurenmengen an Si, Mn, Cu, C oder ähnliche

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein- Legierungen mit einem Keramikteil verbunden werden.

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Diese Masse aus Metallpulver und Glas, das einen punkt, wurde aul einen gesinterten Lanthanchromitaiedrigen Schmelzpunkt besitzt, wird auf die Ober- Körper, welcher hochhitzebeständige Eigenschaften fläche eines Keramikteils aufgetragen, das dann bei und hohe elektrische Leitfähigkeit besitzt, aufgetragen, einer Temperatur zwischen etwa 700 und 1400⁰C ge- diese wurde dann bei einer Temperatur von 1000⁰C brannt wird. Dabei wird ein metallischer Film mit 5 zur Bildung eines metallischen Filmes von 0,1 mm iiner Dicke von 0,05 bis 0,1 mm gebildet Da dieser Dicke gebrannt. Eine Masse aus 85% Ag-Pulver und Metailülm sehr dünn ist, löst er sich nicht von der 15% Cu-Pulver wurde auf diesen Film aufgetragen. Oberfläche des Keramikteils infolge von thermischen Diese Masse wurde ebenfalls auf eine Seite einer Silber-Spannungen bei hohen Temperaturen, und zwar auch platte aufgebracht. Eine Spirale von 1 mm Innendann nicht, wenn der thermische Ausdehnungskoefn- io durchmesser, hergestellt aus 0,5 mm Silberdraht, wurde zient des Films von demjenigen des Keramikteils ver- zwischen diesen Film und die Silberplatte eingesetzt, schieden ist. Sie wurden miteinander durch Brennen bei 930⁰C ver-

Der leicht verfonnbare Metallkörper 4 wird zwi- bunden.

sehen den Melallfilm 3 und das Metallteil 2 eingesetzt. Der so hergestellte Verbundkörper aus Lanthan-

Die Kontaktpunkte auf jeder Seite werden mit den i$ chrom« und Silber wurde durch thermische Spannung

entsprechenden Teilen durch Brennen verbunden. nicht zerstört, wenn er in einen elektrischen Ofen bei

Silber, rostfreier Stahl, die beiden bereits obenge- 1600" C gebracht wurde, während die Silberplatte mit

Bannten Legierungen auf der Basis von Ni + Cr bzw. einem wassergekühlten Kupfer hart verlötet war. Der

Ni + Cr + Fe und Ni + Cr + gegebenenfalls Co elektrische Widerstand auf der gebundenen Oberfläche

+ in geringer Menge vorliegende Bestandteile oder »o war sehr gering.
Silbei-Nickel-Legierungen sind für den Metallkörper 4

mit der leicht verformbaren Gestalt geeinget. In Fig. 1 Beispiel2
ist ein Metallkörper 4 gezeigt, der eine wellenförmige

Gestalt besitzt, während der durch F i g. 2 wiederge- Eine Masse, bestehend aus 40% Cr-Pulver, 40% gebene Metallkörper 4' eine Spiralform aufweist. 35 Ni-Pulver und 20 % Glaspulver mit niedrigem Schmelz-Jedoch ist die Gestalt nicht auf diese Formen begrenzt, punkt, wurde auf einen gesinterten Aluminiumoxidwesentlich ist lediglich, daß der Metallkörper leicht körper mit hochhitzebeständigen Eigenschaften und verformbar bleibt. Temperaturwechselbeständigkeit aufgebracht, diese

Wird ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde dann bei einer Temperatur von etwa 1400⁰C hergestellter Keramik-Metall-Verbundkörper als Oxid- 30 unter Bildung eines hitzebeständigen und oxydationseiektrode für einen MHD-Stromgenerator eingesetzt, festen metallischen Filmes von 0,1 mm Stärke gewobei seine Oberfläche der Einwirkung einer Tempe- branm. Eine Masse, bestehend aus Cr-Pulver und ratur von 250⁰C ausgesetzt wird, während der Metall- Ni Pulver, wurde auf diesen Film aufgetragen, auf den teil auf eine Temperatur unterhalb 100° C abgekühlt eine aus rostfreiem Stahldraht hergestellte Spirale anwird, dann springt der Keramikteil nicht von dem 35 geordnet wurde. Ferner wurde diese Masse aus Cr und Metallteil ab, und zwar auch dann nicht, wenn die Ni auf diese Spirale aufgetragen, auf welche eine Platte Ausdehnungskoeffizienten verschieden sind. Dies ist aus rostfreiem Stahl, die fest verbunden werden sollte, deshalb der Fall, da der leicht verformbare Metall- gelegt wurde. Diese wurden durch Brennen bei etwa körper die Ausdehnungskoeffizientenunterschiede un- 1400° C miteinander verbunden,
ter Deformation aufnimmt. Das Einsetzen eines 40 Der so hergestellte Verbundkörper aus Aluminiumderartigen verformbaren Metallkörpers garantiert oxid und Chromnickel konnte plötzlichen Temperaturferner die elektrische Verbindung der beiden Teile. änderungen oder einem großen Temperaturgradienten

Eine Erhöhung der Bindung wird dann erzielt, wenn widerstehen und wurde nicht zerstört, wenn er im

an den Stellen, an denen der leicht verk>rmbare Metall- Temperaturbereich bis zu etwa 1300⁰C verwendet

körper mit dem auf dem Keramikteil gebildeten Metall- 45 wurde.

film und mit dem weiteren Metallteil verbunden wird, Die gleichen Ergebnisse wurden erhalten, indem

eine Metallschicht mit einem niedrigeren Schmelzpunkt Spiralen aus Chromnickel, den zuvor genannten Legie-

vorgesehen wird. rungen auf Basis von Ni + Cr bzw. Ni -f Cr + Fe

Beispiel 1 ^Oiler N« + Cr + Fe + gegebenenfalls Co + geringe

50 Prozentsätze der anderen genannten Legierungs-

Eine Masse, bestehend aus 75% Ag-Pulver, 15% bestandteile, oder aus Silbernickellegierung an Stelle

Cu-Pulver und 10 % Glaspulver mit niedrigem Schmelz- der Spiralen aus rostfreiem Stahl verwendet wurden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

gangs geschilderte! Gattung dadurch gelöst, daß eine Patentansprüche· aus Glaspulver mit niedrigem Schmelzpunkt und min destens einem Metallpulver bestehende Masse auf der

1. Verfahren zur Herstellung von Oxidelektroden Oberfläche des Keramikteils unter Ausbildung eines for MHD-Stromgeneratoren durch Verbinden von 5 dünnes Metallfilms eingebrannt, ein leicht verform-KeramikteUen mit Metallteilen, dadurch ge- barer Metallkörper als Zwischenschicht zwischen die kennzeichnet, daß eine aus Glaspulver mit mit dem dünnen Metallfilm versehene Seite des niedrigem Schmelzpunkt und mindestens einem Keramikteils und das damit zu verbindende Metallteü Metallpulver bestehende Masse auf der Gberf äcfae eingesetzt wird u&d die Kontaktpunkte des leicht verdes Keramikteils unter Ausbildung emes dünnen io formbaren MetaUkörpers mit dem KeramikteU einer-Metallfilms eingebrannt, ein leicht verformbarer seits und dem Metallteü andererseits durch Brennen Metallkörper als Zwischenschicht zwischen die mit verbunden werden.

dem dünnen Metallfüm versehene Seite des Kera- Die Verwendung von leicht verformbaren Metallmikteils und das damit zu verbindende Metallteil körpern beim Verbinden von Keramikteilen mit Meeingesetzt wird und die Kontaktpunkte des leicht 15 tallteilen ist bereits bekannt (vgl. die DT-PS 860 979 verformbaren Metallkörpers mit dem Keramiicteil sowie die DT-AS 1004 989), jedoch nicht in Verbineinerseits und dem Metallteil andererseits durch dung mit der Aufbringung einer Masse aus einem Glas-Brennen verbunden werden. pulver mit niedrigem Schmelzpunkt und mindestens

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- einem Metallpulver auf der Oberfläche eines Keramikzeichnet, daß der metallische FUm durch Brennen ao teils bei der Herstellung von Oxidelektroden für einer aus Glaspulver mit niedrigem Schmelzpunkt MHD-Stromgeneratoren.

und mindestens einem Metallpulver der Metalle Es ist auch bereits bekannt, Metalle auf Aluminium-

Silber, Kupfer, Chrom oder Nicke! bestehenden oxidkeramikteile zur Herstellung von elektronischen Masse auf ein Keramikmaterial bei 700 bis 1400⁰C Bauelementen aufzusintern (vgl. den Aufsai.· von gebildet wird. as H. D r ο s c h a in »Metall«, 20. Jahrgang, März 1966,

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Heft 3, S. 212 bis 234). Jedoch beschreibt auch dieser zeichnet, daß an den Stellen, wo der leicht verform- Aufsatz nicht das feste Verbinden von Keramikteilen bare Metallkörper mit dem auf dem Keramikteil mit Metallteilen zur Herstellung von Oxidelektroden gebildeten Metallfilm und mit dem weiteren Metall- für MHD-Stromgeneratoren unter Einhaltung der vorteil verbunden wird, eine Metallschicht mit einem 30 stehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrensniedrigeren Schmelzpunkt vorgesehen wird weise.