DE2163476A1

DE2163476A1 - Verfahren zur erhoehung der mechanischen festigkeit von glas-metall-verschmelzungen durch aufkohlen von eisen und eisenlegierungen

Info

Publication number: DE2163476A1
Application number: DE19712163476
Authority: DE
Inventors: Hans Schreiner
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1971-12-21
Filing date: 1971-12-21
Publication date: 1973-07-12
Also published as: ATA957672A; FR2164736A1; AT325795B

Description

Verfahren zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit von Glas-Metall-Verschmelzungen durch Aufkohlen von Eisen und Eisenlegierungen

Bei der Herstellung von Glas-Metall-Verschmelzungen, vorzugsweise Druckglasverschmelzungen, tritt in steigendem Maße immer wieder die zu geringe Zugfestigkeit der üblicherweise verwendeten Stähle nachteilig in Erscheinung· Um nun einerseits gut bearbeitbare Stähle (z.B. beim Zerspanen, Fließpressen) verwenden zu können, andererseits aber sehr hohe Festigkeiten der Stähle und der Eisenlegierungen zu erzielen, kann nach der mechanischen Bearbeitung aufgekohlt werden. Die bisher bekannten Verfahren erwiesen sich als ungeeignet, da sie nicht auf das spezielle Problem der Glas-Metall-Verschmelzung übertragbar waren. Die Herstellung von Druckglasdurchführungen setzt nämlich die Verwendung von inerten bzw. leicht reduzierenden Schutzgasen (z.B. N_?) voraus. Bei der Anwendung der bisher bekannten Aufkohlungsverfahren für eine große Stückzahl von Kleinstteilen tritt jedoch eine große Ungleichmäßigkeit und Streuung der Aufkohlungswirkung auf. Derart aufgekohlte Teile zeigen für Glas-Metall-Verschmelzungen aufgrund von Rußbildung eine nicht ausreichende Benetzung zwischen Glas und Metall.

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Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, trotz der Verwendung eines inerten oder leicht reduzierenden Schutzgases leicht ankohlend zu arbeiten. Die Erhöhung der Festigkeit der Metallteile ist dabei durch Variation von Temperatur, Zeit und Gasdurchfluß steuerbar und somit den konstruktionsbedingten Erfordernissen anpaßbar. Auf diese Weise lassen sich vakuumdichte Druckglasverschmelzungen herstellen, deren konstruktionsbedingte Abmessungen bisher zu einer zu großen Zugbelastung führten und deshalb nicht herstellbar waren.

Im Gegensatz zu den in der Literatur allgemein als aufkohlende Blankglühgase genannten Schutzgasen wird erfindungsgemäß mit einem Inertgas, z.B. Stickstoff, als Trägergas gearbeitet. Diesem Trägergas wird durch Beimischung von Methanol, Äthanol, Propan und Butan oder dergl. P ein aufkohlendes Potential verliehen. Zur Beseitigung des bei diesem Verfahren entstehenden Rußes muß das angereicherte Schutzgas zusammen mit einem Katalysator auf 700 °C bis 1000 °G erhitzt werden, so daß alle rußförmigen Verbrennungsprodukte ausgefällt werden, bevor das Sohutzgas mit den aufzukohlenden Metallteilen in Berührung kommt· Um mitgeschleppten Plugruß zu beseitigen, wird eine Gaswäsche mit nachfolgender Gastrocknung vorgenommen. Auch andere fiasreinigunersverfahren wie Filtern, elektrostatische Abscheidung und ähnliche sind geeignet. Das Einbringen des AufkohlungsZusatzes kann z.B. anhand der folgenden zwei Verfahrensmöglichkeiten geschehen»

a) Anreicherung im Gasgenerator,

b) nachträgliche Anreicherung des Schutzgases.

Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele für die Herstellung eines Aufkohlungsgases gegebent

a) Anreicherung im Exo-Gasgenerator zur Aufkohlung von Stahl»

Die im Exo-Gasgenerator vorhandene Wärme wird hier dazu benutzt, das durch Befeuchtung, Misohung oder Einspritzung mit Kohlenwasserstoffen entstehende angereicherte Schutzgas aufzuheizen und den entstehenden Ruß zu fällen. Als Katalysator wirken hierbei b*ispielsweise eine Kohlefüllung des Gasvorglührohres, der an der Gasvorglührohrwandung befindliche Ruß und die Eisenteile. Nach der Gasvor-

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glülrang (ca. BOO θ) erfolgt eine Gaswäsche zur Rußentfernung. Die Gaswäsche dient außerdem der CO -Entfernung, indem eine wässrige Lösung so eingestellt ist, daß einerseits für CO und CH. die Sättigungskonzentration überschritten ist (0,053 $ und 0,56 fo "bei 0 C), andererseits C0„ noch aufgenommen werden kann (1,71 i° "bei 0 C). Diese Bedingungen lassen sich durch eine gesteuerte Erneuerung des Waschwassers einhalten. Statt einer Gaswäsche sind auch andere Gasreinigungsverfahren wie Filtern, elektrostatische Abscheidung u. dergl. geeignet.

b) Nachträgliche Anreicherung; des Schutzgases zur Aufkohlung von Stahl:

Das Schutzgas kann mit Hilfe eines Zusatzgerätes nachträglich zur Aufkohlung angereichert werden. Dazu wird das aus reinem Stickstoff "bestehende Schutzgas mit geeigneten Kohlenwasserstoffen gemischt, z.B. durch Anfeuchten mit Methanol, wobei in einem mit Kohle gefülltem Glührohr das Gas bis zu einer Temperatur von ca. 700 ⁰C - 1000 ⁰C erhitzt wird. Die Kohle dient hierbei als Katalysator für die Rußbildung. Die Flugrußbeseitigung kann, wie unter Beispiel a) beschrieben, erfolgen.

Nachstehend wird ein Verfahren für gleichzeitiges Aufkohlen und Schmelzen von Glas-Metall-Durchführungen beschrieben»

Ausführungsbeispiel:

Hit dem in Beispiel a und b beschriebenen Schutzgas ist es möglich, in einem Arbeitsgang Stahl und die Eisenlegierung einer Glas-Metall-Durchführung aufzukohlen und gleichzeitig mit Glas bei ca. 1000 C vakuumdicht zu verschmelzen. So hergestellte Glas-Metall-Durchführungen weisen gegenüber nicht aufgekohlten eine wesentlich höhere mechanische Festigkeit auf. Bei der Fertigung nach diesem Verfahren muß lediglich das normalerweise leicht reduzierende Schutzgas durch ein Gas gemäß Beispiel a + b ersetzt werden.

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Kur feel Kohlungspotentialen über oa. 0,15 # ist ein· Oberfläohen-Tergütung der aufzukohlenden Teile erforderlich, z.B. 5-10 /um Nickel« Dadurch wird erreicht, daß der EuB, der noch entstehen kann, mn Teilen de* Sohnelzofene, z.S. Kohlefor», Ofenaueaauerung und Stahlmuffel gebildet wird, während das Sohaelsgut Tollkommen blank bleibt.

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Claims

Patentansprücheι

1· Verfahren but Aufbereitung eines aufkohlenden Gases sum Aufkohlen von Stahl und anderen Eisenlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß einem inerten oder leicht reduzierenden Schutzgas Kohlenwasserstoffe beigemischt werden und der sich bildende Ruß durch Erhitzen des Gases auf etwa 700 - 1000 °G in Anwesenheit eines Katalysators gefällt und anschließend beseitigt wird.

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoffe Methanol, Äthanol, Propan, Butan, höhere Kohlenwasserstoffe oder Gemische derselben verwendet werden.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffe vor ihrer Zumischung zum Trägergas allein oder mit einem ger:
hitzt werden·

mit einem geringen Anteil vom Trägergas auf 700 bis 1000 G er-

4· Anwendung eines nach Ansprüchen 1-3 aufbereiteten Aufkohlungsgases zum Aufkohlen von Stahl und anderen Eisenlegierungen,

5· Anwendung nach Anspruch 4* dadurch gekennzeichnet, daß die Aufkohlung gleichseitig mit einem Einschmelzprozeß für Glas-Metall-Durohführungen vorgenommen wird·

6· Anwendung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung eines BußniederSchlages auf den aufzukohlenden Teilen diese vorher mit einer chemisch edleren Oberfläche versehen werden 'Uid die Aufkohlung in Gegenwart eines chemisch unedleren Materials durchgeführt wird, das als Katalysator für die Bußbildung wirkt.

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