DE2321366B2

DE2321366B2 - Verfahren zum Beschichten einer metallischen Unterlage mit Teilchen aus Metall oder anderem Material

Info

Publication number: DE2321366B2
Application number: DE2321366A
Authority: DE
Inventors: Angelo Cantaluppi; Bruno Rescaldina Ferrario; Paolo Montalenti; Paolo Della Fagiana Carimate Porta
Original assignee: SAES Getters SpA
Current assignee: SAES Getters SpA
Priority date: 1972-04-29
Filing date: 1973-04-27
Publication date: 1980-09-11
Also published as: IT960613B; JPS4947221A; DD108040A5; GB1426384A; CS225120B2; DE2321366C3; DE2321366A1; BE798858A; FR2183462A5; JPS5514872B2; NL178488C; NL7305776A; NL178488B; SU585801A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten einer metallischen Unterlage mit Teilchen aus Metall oiler anderem Material durch Einbringen der I iklion zwischen die metallische Unterlage und eine metallische Zwischenlage. Zusammenpressen von Unterlage. Zwischenlage und den dazwischen befindlichen Teilchen und Entfernen der Zwischenlage von der Unterlage und den darauf befindlichen Teilehen,

Bekannt sind Verfahren zum Herstellen von Unterlagcn, in die harte, metallische Partikel eingebettet sind {GB-PS 1139 135), Man war jedoch bisher der Auffassung, daß diese Verfahren nur dann angewendet werden können, wenn die Partikel härter sind als die Unterlage. Diese Verfahren haben zwar viele Vorteile, daß nämlich einerseits ein Binder angewendet wird, andererseits das Verfahren bei normaler Umgebungstemperatur durchführbar ist, daß ferner Walzen angewendet werden können, ohne daß diese eine Abnutzungerfahren, und daß die so hergestellte Struktur ein hohes Verhältnis von Oberfläche zur Masse hat, die Anwendung dieser Verfahren setzt jedoch voraus, daß die Partikel härter sind als die Unterlage (US-PS 3652317).

Bei dem Verfahren nach der zitierten US-PS wiesen alle Teilchen die gleiche Härte auf und waren härter als die Unterlage. Wenn in diesen Fällen ein weicheres Material, wie beispielsweise Silber, verwendet werden sollte, und zwar mit einer üblichen Unterlage, beispielsweise aus Eisen, werden die Teilchen während des Zusammenpressen zerquetscht, so daß eine kompakte Schicht ausgebildet wird, die verhindert werden sollte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil völlig auszuschalten.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß ein Gemisch von Innen und weichen Teilchen verwendet wird, wobei die harten Teilchen härter als die Unterlage und die Zwischenlage und die weichen Teilchen weicher als die Unterlage und die harten Teilchen sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteranspriiche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen unter Bezugnahme auf die Figure» der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt

Fig. I eine schematische Darstellung einer Vorrichtung /ur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 in einem vergrößerten Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. I eine mit dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte, mit Partikeln beschichtete Unterlage, wobei die angewendete Vergrößerung etwa das 30()fache des Durchmessers der beschichteten Unterlage ausmacht.

In Fig. I isl mit 10 eine zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignete Vorrichtung bezeichnet. Bei der Durchführung des Verfahrens werden Gemische H und 12 ;u:s harten und weichen Partikeln zwischen einer Unterlage 13 und einem oberen Zwischenkörper 14 und zwischen der Unterlage 13 und einem unteren Zwischenkörper 15 angeordnet. Im allgemeinen wird das Partikelgemisch 11 auf die Unterlage 13 aufgebracht, während das Partikelgemisch 12 auf den unteren Zwischenkörper 15 aufgebracht wird, um so eine zusammengesetzte Struktur zu bilden, die durch den Spalt zwischen zwei in Richtung der Pfeile 18 und 19 sich drehenden Walzen 16 und 17 geführt wird. Die Vorrichtung 10 isl mil Einrichtungen versehen, um den Abstand /wisehen ilen Walzen kleiner /\\ halten als die Ciesamldicke der Unterlage 13. dei Gemische 11 und 12 und der Zwischenkörper 14 und 15. Bei einer bevorzugten Ansführunj>sforni, beiiler dk- Zwischenkörper 14 und

IS bearbeithartbar sind, pressen die Walzen 16 und 17 die Zw;schenkörper 14 und 15 mit einer solchen Kraft zusammen, daß die Zwisehenkörper 14 _und 15 eine plastische Verformung erfahren, wobei zugleich eine Bearbeitungshärtung auftritt, während die harten Partikel in den Gemischen 11 und 12 wirksam gegen die Unterlage 13 gepreßt werden, ohne die Gesamtoberfläche der weichen Partikel in den Gemischen Il und 12 wesentlich zu verringern.

Die ganz-', zusammengesetzte Struktur verläßt dann den Spalt zwischen den Walzen 16 und 17 mit den Zwischenkörpern 14 und 15, die an den Gemischen Hund 12 hängen, weiche wiederum an der Unterlage 13 befestigt sind. Die Zwischenkörper 14 und 15 werden dann entfernt, so daß die beschichtete Unterlage 20 übrigbleibt. Dank des hier beschriebenen Verhältnisses der Härte zwischen den Partikeln in den Gemischen 11 und 12, der Unterlage 13 und den Zwischenkörpcm 14 und 15 haften sowohl die harten als auch die weichen Partikel in den Gemischen 11 und

12 im wesentlichen vollständig an der Unterlage 13 und weniger oder gar nicht an den Zwischenfcörpern 14 und 15. Das Verhältnis der Härten ist ίiir die erforderliche Durchführung des Verfahrens geniiß der Erfindung kritisch. Wenn beispielsweise die Zwisehenkörper 14 und 15 die gleiche Härte wie die Unterlage

13 haben, werden die harten Partikel in den Gemischen Il und 12 willkürlich in die Unterlage 13 und die Zwischenkörper 14 und 15 eingebettet. Wenn andererseits die Unterlage 13 härter ist als die Zwisehenkörper 14 und 15, betten sich die harten Partikel vorzugsweise in die Zwisehenkörper 14 und 15 ein.

In Fig. 2 ist eine Unterlage 13 dargestellt, in die harte Partikel 11' und kleinere weiche Partikel 11" eingebettet sind. Man erkennt, daß die zusammengesetzte Struktur äußerst porös ist. so daß die Gesamliiberfläche der weichen Partikel 11" gegenüber deren Oberfläche im Ux^-keren Gemisch kaum verringert ist. Diese Struktur ist für die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung unter Anwendung eines Zwisehenkörpers hergestellten Produkte charakteristisch. Die Unterseite der Unterlage 13 enthält ebenso harte Partikel 12' und weiche Partikel 12". Bei einer Ausfiihrungs-Γοπη der vorliegenden Erfindung sind die harten Partikel 11', 12' Aluminiumoxid, während die weichen Partikel 11", 12" Silber sind.

Die harten Partikel können sehr unterschiedliche Partikelgröße haben, im allgemeinen sind sie jedoch so groß, daß sie durch ein US-Standard-Sich mit IU Maschen/" (DIN-Sieb mit 2,0 mm Maschenweite) hindurchtrelen; vorzugsweise gehen diese Partikel durch ein US-Standard-Sieb mit K)O Maschen/" (DIN-Sieb mil 0,15 mm Maschenweite) und weiden auf einem Sieb mit W)O Maschen je Zoll festgehalten. Die weichen Partikel müssen durch ein US-Standard-Sieb mit 50 Maschen/" (DIN Sieh mit 0,30 mm Maschenweite) und vorzugsweise durch ein Sieb mit 100 Maschen/" (DIN-Sieb mit 0,15 mm Maschenweite) und im Idealfall durch ein Sk'h mit 200 Maschen/" (DIN-Sieb mit 0,075 mm Maschenweite) hindurchgehen. Die weichen Partikel sind jedoch im allgemeinen kleiner als die hallen Partikel. Ks gibl praktisch keine minimale Partikelgröße für die weichen Partikel. .Ie kleiuerdie Partikel sind, ilesin größer ist ihre Oberfläche. Dies ist besonders vorteilhafi. wenn die hergestellte Struktur als Katalysator \ei wendet werden soll. Im allgemeinen beträgt die Größe

weise V₁₁₁ bis ^l/_smH, der Größe der harten Partikel, Während der Zusammenpressung können dann die harten Partikel den Abstand zwischen dem Zwischenkörper und der Unterlage bewahren, so daß die weichen Partikel nicht zusammengequetseht und folglich ihr Oberflächenverhältnis nicht in unerwünschter Weise verringert wird.

In der folgenden Tabelle sind allgemeine und bevorzugte Bereiche für die Vickers-Härte des Zwischenkörpers, der Partikel und der Unterlage angegeben:

Vickers-Härte

Gegenstand

Allgemeiner

Bereich

(kg/mm²)

Bevorzugter

Bereich

(kg/mm²)

Zwischenkörper
Harte Partikel
Weiche Partikel
Unterlage

10-600

0,1-200
1-400

100-300

200-800

1-10(1

10-200

(.!erweichen Partikel j. doch

, und vor/ugs-Die in dieser Tabelle angeführten Werte sind nicht als Abgrenzung der Erfindung in dem Sinne zu verstehen, daß bestimmte Werte innerhalb der oben angegebei-en Bereiche gewählt werden müssen, während die hier beschriebenen Härte-Verhältnisse aufrechterhalten werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vickers-Härte des Zwisehenkörpers um wenigstens 50 und vorzugsweise wenigstens 100 kg/mnr niedriger als die der harten Partikel; die Vickers-Härte der Unterlage ist dabei um wenigstens 40 und vorzugsweise wenigstens SO kg/mm' geringer als die des Zwischenkörpers. Die weichen Partikel sind im allgemeinen nicht härter als die Unterlage und gewöhnlich weicher al.-, diese.

Die weichen Partikel können aus irgendeinem Metal! oder Material bestehen. Bei einer bevorzugten, als Katalysator dienenden Ausführungsform Gestehen die weichen Partikel aus einem Katalysatormetall. Selbstverständlich wählt man dieses Metall mit Bezug ai.i die chemische Reaktion aus, die katalytisch beeinflußt werden soll, d. h., aus chemischen Gesichtspunkten heraus, die nicht Gegenstand eier vorliegenden Erfindung sind. Typische Beispiele für Kalalysalormelalle sind jedoch u. a. Silber, GnIuT, Platin. Gemische und Legierungen dieser Metalle auch mit anderen Metallen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die harten Partikel entweder Metalle oder Nichtmetalle sein, die Nichtmetalle sind jedoch bevorzugt. Wenn das Verfahrensergebnis als Katalysator verwendet werden soll, dürfen die harten Partikel die chemische Rej'k'.ion nicht beeinträchtigen. Beispiele für geeignele Metalle sind u. a. Zircon, Vanadium, Tantal und Titan. Beispiele für geeignete Nichtmetalle sind u. a. Siliziumkarbid, Siliciumnitrid, Bornitrid, Kieselerde und Aluminiumoxid, das bevorzugt wird. Feuerfeste Metalloxide stellen eine bevorzugte Unterform d'.'r nichtmetallische,1 harten Partikel dar.

Das Gewichtsverhältnis der harten zu den weichen Partikeln kann in weitem Rahmen schwanken, solange die Vorteile der vorliegenden I 'fiiulLiig erzielt werden, dieses Gewichtsverhältnis licgl jedoch im allgemeinen/.wischen 1 : 20 und 4 : I und vorzugsweise/wischen 1:10 und Ί:Ι. Bei beträchtlich niedrigeren Verhältnissen sind nicht ausreichend harte Partikel vorhanden, um die Unterlage und den /wisehenkör-

23 21 36b

per im Abstain! voneinander zu hallen. Dies führ! /u einer unerwünsehten Abflachung oder Zusammcnquetschung der weichen Partikel, wodurch in unerwünschter Weise deren Gesamtoberfläche verringert svird. Eine weitere, unerwünschte Folge niedriger An- teilsverhältnisse der harten zu weichen Partikeln ist. daß die weichen Partikel schlecht an der Unterlage haften. Bei beträchtlich höheren Anteilsverhältnissen ist die Gesamtoberfläche der weichen Partikel einfach deshalb geringer, weil weniger weiche Partikel vor- in handcn sind.

Die Unterlage und die Zwischenkörper können aus irgendeinem Metall bestehen, das die hier beschriebenen Härteverhältnisse hat. Beispiele für solche Metalle sind u. a. Weicheisen, Stahl, Aluminium und ι* nichtrostender Stahl. Es sei jedtx'h betont, dall die ehemische Eigenart der Elemente, aus denen die Legierungen zur Herstellung der Unterlagen und Zwischenkörper bestehen, nicht kritisch ist. Tatsächlich ist die Verwendung von Legierungen mit gleicher ehe- > mischer Zusammensetzung für die Unterlage und die Zwisehenkörpcr denkbar, sofern diese nur unterschiedliche Härte haben. Ferner darf die Unterlage die katalytische Reaktion nicht beeinträchtigen. Der Fachmann weiß, daß unterschiedliche Härten durch :< herkömmliehe metallurgische Verfahren, wie etwa Wärmebehandlung. Kaltwalzen u. dgl., erreicht werden können.

Die Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele erläutert, in denen Teile und Prozentsätze im- '-" mer auf das Gewicht bezogen sind, sofern nichts anderes angegeben ist. Diese Beispiele dienen dazu, dem Fachmann die Grundsätze der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zu erläutern, ohne daß diese Beispiele im Sinne einer Abgrenzung des ;-Erfindungsgedankens zu verstehen wären.

B c i ·- ρ i e I I

Dieses Beispiel erläutert das Verfahren gemäß der Erfindung, wobei als Verl'ahrensergebnis ein Katalysator gewonnen wird. Gemäß der Darstellung in Fig. I wird ein Gemisch aus fein /erteilten Partikeln aus Aluminiumoxid und Silber in einem Gewichtsv erhältnis von } : 7 auf beide Seiten einer Aluminiumunterlage von (1.25 mm Dicke aufgebracht. Das Aluminiumoxid geht durch ein DIN-Sieb mit 0,15 min Viaschenweite um) wird auf einem Sieb mit 0.025 nun Maschenweile festgehalten. Das Silber geht durch ein Sieh mit 0.0.'W mm Maschenweite. Die Unterlage hat eine Härte von ¹H) kg mm . Zwei Zwischenkörper aus Eisen mit einer Vickers-Härte von ISO kg'mm und einer Dicke von 0,25 mm werden auf beide Seiten dei Metallpartikel aufgebracht, und der so gebildete zusammengesetzte Körper wird durch den Spalt /wischen zwei sieh drehenden Walzen hindurchgefühlt Der Zwischenkörper wird dann entfernt, und die harten Partikel bleiben in die Unterlage eingebettet, während die weichen Partikel an der Unterlage hängen oder haften.

Beispiel 2

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung des Katalysators gemäß der Erfindung. Der nach dem Beispiel 1 «,ewonnene Katalysator bewirkt in befriedigender Weise eine Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Äthylen und Sauerstoff zur Herstellung von Äthylenoxid.

Die Erfindung wurde hier mit Bezug auf einige bevorzugte Ausführungsheispiele detailliert dargestellt Es versteht sich jedoch, daß sie im Rahmen des Erfin dungsgedankens vielfältig abgewandelt und modifiziert werden kann.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

|. Verfahren zum Beschuhten einer metallischen Unterlage mit Teilchen nus Metali oder anderem Material durch Einbringen der Teilchen zwischen die metallische Unterlage und eine metallische Zwischenlage, Zusammenpressen von Unterlage, Zwischenlage und den dazwischen befindlichen Teilchen und Entfernen der Zwischenlage von der Unterlage und den darauf befindlichen Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von harten und weichen Teilchen verwendet wird, wobei die harten Teilchen härter als die Unterlage und die Zwischenlage und weichen Teilchen weicher als die Unterlage und die harten Teilchen sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anwendung einer weiteren metallischen Zwischenlage die metallische unterlage beidseitig beschichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenpressen von Unterlage und Zwischenlage («) mit den dazwischen befindlichen Teilchen im Spalt zweier Walzen durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Unterlagen einer Vickers-Härte von 10-200 kg/mnr, Zwischenlagcn eiiur Vickers-Härte von 100-300 kg/mm² und harte Teilchen einer Vickers-Härte von 200-X(M) kg/ mm² verv jndct werden.
5. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß deren Vickers-Härte um wenigstens 40 kg/mm² niedriger isl als die der Zwischenlagcn und Zwischenlagcn, deren Vickers-Härte um wenigstens 50 kg/mm² niedriger ist als die der harten Teilchen, verwendet werden.
ft. Verfahren nach Anspruch I ixlcr 2. dadurch gekennzeichnet, daß harte Teilchen, deren Größe derart ist, daß sie durch ein DIN-Sieb mil 2,0 mm Maschenweite hindurchgehen und weiche Teilchen, deren Größe '/, bis '/,„„„ der Größe der harten Teilchen beträgt, verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als harte Teilehen Siliziumkarbid, Siliciumnitrid, Bornitrid oder Metalloxide und als weiche Teilchen Kalalysatormetallc verwendet werden.

X. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß harte Teilchen aus Aluminiumoxid und weiche Teilchen aus Silber verwende! werden.