DE2065119C3

DE2065119C3 - Verfahren zur Herstellung von Magnesiumoxid-Faserskeletten. Ausscheidung aus: 2010841

Info

Publication number: DE2065119C3
Application number: DE19702065119
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Chem. Dr. Phil. Nat. Dannoehl; Walter Dr. Phil. Dannoehl
Original assignee: DANNOEHL WALTER DR PHIL 6233 KELKHEIM
Current assignee: DANNOEHL WALTER DR PHIL 6233 KELKHEIM
Priority date: 1970-03-07
Filing date: 1970-03-07
Publication date: 1974-04-25
Also published as: DE2065119A1; DE2065119B2

Description

als Leichtbauwerkstofie hoher Festigkeit bei geringer Dichte

für die. Raum- und Luftfahrttechnik,
für den Fahrzeugbau und Motorenteile,
für Behälter und für die Waffentechnik,
für Sportgerate,
für elektrische Kontakte,

als elektrische Leit- und Widerstandswerkstoffe,

als magnetische Werkstoffe,

als Reaktorwerkstoffe,

als K<;ramiklote,

als Katalysatoren und Katalysatorträger
für Ionenaustausch und Materialaustausch,

als Elektroden,

als Schweißzusatzwerkstoffe,

in der zahnärztlichen Prothetik,

für Schneidzwecke,

als hochwarmfeste Werkstoffe für Gasturbinen schaufel η,

für Düsen von Festbrennstoffraketen,

für Hitzeschilde,

für Lager und Filter,

für Plattierungen und Zwischenschichten,

als Viirstärkungsfasern und -matten

für Kunststoffe und plastische Massen sowie für Metalle und Legierungen.

Es ist bekannt, keramische Fasern auf Kohlenstoff-, Bor- oder Al₂O₃-Basis, ebenso metallische Drähte und Fäden, z. B. aus Wolfram, für Verstärkuni'szwecke in Kunststoffen, Metallen und Legierungen sjiwie in Keramiken einzusetzen. Jedoch ist deren Herstellung wegen der erforderlichen geringen Faden- und Faserdurchmesser sowie der hohen Brenntemperaturen außerordentlich kostspielig. Bei hohen Gebrauchstemperaturen eintretende Reaktionen zwischen Basiswerkstoff und den Fasern setzen überdies in manchen Fällen die Betriebsdauer sehr stark herab. Die Herstellung von Magncsiumoxidfasern bei hohen Temperaturen war z. B. an die Verformung von MgO-Teilchen in einer Wolframmatrix

ίο gebunden und daher sehr mühsam und teuer, in einer Gasatmosphäre aber wegen der Verdampfung von MgO undurchführbar.

Erfindungsgemäß wird nun ein neuer Weg beschritten, der bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen

durchführbar ist, indem aus nach Patentanmeldung P 20 10 841.2-24 hergestellten und gegebenenfalls verformten Magnesiumbasiswerkstoffen, bei denen schließlich die magnesiumreiche Phase selektiv vollständig oder teilweise oxidiert worden ist, die ver-

ao bliebenen metallischen Phasen herausgelöst werden. Letzteres kann z. B. chemisch durch Einwirkung von Salzsäure oder auch metallurgisch durch Ausschmelzen der metallischen Phasen, vorteilhaft in einer Magnesiumschmelze, erfolgen. Die verbliebenen Magne-

s5 siumoxidskelette können dann unmittelbar auf Fasern, Stränge, Pulver unterteilt oder zu beliebig geformten, porösen Körpern zusammengesetzt werden. Ihr Porositätsgrad und ihre Faserstärke sind von der Feinheit des Ausgangsgefüges und dessen Verformxngsgrad abhängig und beliebig einstellbar.

Die anfallenden Magnesiumoxid-Skelette können direkt als Verstärkungsfasern, z. B. für Kunststoffe, dienen, als Hochtemperaturfilter, als poröse Matten, Katalysatoren, Katalysatorträger, Träger keramischer oder metallischer Massen in der zahnärztlichen Prothetik, Substrate, die z. B. stromlos oder galvanisch, durch Aufdampfen, Aufspritzen, Tauchen oder Umpressen belegt oder mit Gläsern, Pasten, Halbleitern oder Metallsalzen gefüllt werden können, als Werkstoffe für Brennstoffzellen, Ionenaustausch. Materialaustausch oder mit metallischer Füllung als Elektroden, als Diffusionstrcnnschichten wie als Schweißzusatzwerkstoffe.

Man kann z. B. eine Tciltränkung odor Volltränkung mit Silber vornehmen und so zu Magnesiumoxid-Silber-Hitzeschilde ι kommen. Durch Tränkung der erhaltenen Oxidskelettc mit spezifisch leichten Metallen, wie Magnesium, Aluminium, Silizium, Natrium, Kalium, Lithium, Beryllium oder deren Legierungen lassen sich ihrerseits auch noch spanlos oder spanabhebend verformbare Leichtbauwerkstoffe für die Raum- und Luftfahrttechnik, für den Fahrzeugbau und Motorenteile, für Behälter und für die Waffentechnik, für Sportgeräte, aber auch Leichtbauwerksteile nut guten elektrischen und Wärmeleiteigenschaften, oder auch Leichtmetallager herstellen. Ein leichtes Magnesiumoxidgerüst verbessert die Kriecheigenschaften von Metallen höherer Dichte, wie Blei, Kupfer, Kobald, Nickel, Eisen, Zink, Germanium, auch von Edelmetallen, wie Silber, Gold und Metallen der Platingruppe oder deren Legierungen, und gestattet vor allem die Einsparung wesentlicher Metallmengen für Objekte vorgegebener Größe aus diesen metallischen Werkstoffen bei weitgehender Erhaltung oder sogar Verbesserung von deren Betriebseigenschaften. Anwendungsgebiete liegen insbesondere bei Turbinenwerkstoffen, Werkstoffen für Schneidzweckc. Verschleißstückc, auch für er-

höhte Temperaturbelastung, wie Düsen für Festbrennstoffraketen. Für die Herstellung verformbarer dichter Verbundkörper ist es dabei wichtig, daß der Tränkwerkstoff leicht in alle Hohlräume und beson-.ders Kapillarräume eingebracht werden kann, aus denen in den vorhergehenden Arbeitsgängen die hochschmelzende Metallphase des NiTi-Typs herausgelöst oder ausgeschmolzen wurde, daß er dabei gut benetzt und selbst die von der Erstarrung extrem dünner Fäden und Schichten bekannten erhöhten Festigkeitswerte im Vergleich zu massiven Werkstoffen der gleichen Zusammensetzung annimmt. Es ist dabei unerheblich, ob gegebenenfalls Teilchen der ursprünglichen, ausgeschmolzenen metallischen Phase örtlich im Oxidskelett eingeschlossen bleiben. Als Anwendungsbeispiele seien die Herstellung von thermoelektrischen, magnetischen und Widerstandswerkstoffen sowie von Keramikloten und Kontaktwerkstoffen, insbesondere von Magnesiumoxid-Silber-Tränkwerkstoffen für Grundplatten von Siliziumgleichrichtern an Stelle der schwereren und teureren Wolfram-Silber-Tränkwerkstoffe genannt.

Erfindungsgemäß hergestellte Oxidskelette können aber auch mit Uran, Plutonium oder Thorium und deren Legierungen getränkt werden und als Spalt- und Brutwerkstoffe bzw. Reflektorwerkstoffe dienen, nach Tränkung mit Beryllium als Moderatorwerkstoffe, mit Cadmium, Silber oder Indium oder deren

ίο Legierungen als Werkstoffe für Regelorgane, mit Blei als Werkstoffe für Abschirmungen.

Aus der Vielzahl der möglichen Metallkeramikkombinationen seien hier nur als besonders wirtschaftliche Beispiele ein Tränkwerkstoff aus 50 Volumprozent Magnesiumoxidfasera mit 50 Volumprozent Silber mit einer Dichte von nur 7,05 g/cm³ und aus 50 Volumprozent Magnesiumoxidfasern und 50 Volumprozent Magnesium mit einer Dichte von 2,67 g/cm³ genannt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Magnesiumoxid-Faserskeletten durch Weiterverarbeitung von Magnesiumbasiswerkstoffen mit Faserstruktur, nach Patentanmeldung P 20 10 841.2-24, dadurch gekennzeichnet, daß nach Oxidation der magnesiumreichen Phase die metallisch gebliebene(n) Phase(n) vollständig oder teilweise aus dem Werkstoffgefüge herausgelöst oder ausgeschmolzen werden.

2. Verwendung von Magnesiumoxid-Faserskeletten nach Anspruch 1 zur Gewinnung von Fasern, Strängen, feinen Pulvern und porösen Formkörpern beliebiger Abmessungen.

3. Verwendung von Magnesiumoxid-Faserskeletten¹ nach Anspruch 1 und 2, die nachträglich durch Tränken bzw. Einbringen von Metallen, Legierungen, Gläsern, Halbleitern, Pasten, Metallsalzen oder Kunststoffen gefüllt sind, als Metallkeramiken und Verbundwerkstoffe.

4. Verwendung \z..i Magnesiumoxid-Faserskeletten nach den Ansprüchen 1 bis 3, die stromlos oder galvanisch, durch Aufdampfen, Aufspritzen, Tauchen oder Umpressen mit einem Fremdüberzug versehen sind.

5. Verwendung von Magnesiumoxidfaserskeletten nach den Ansprüchen 1 bis &-,