DE2549602B2

DE2549602B2 - Verfahren zur Herstellung von Metallfolien aus einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisenden Metallen

Info

Publication number: DE2549602B2
Application number: DE2549602A
Authority: DE
Inventors: Norman Laurence Beaver Lunn; Charles Jeffrey New Galilee Mccrea; Raymond David Norcross Ga. Prengaman; Lawrence Eduard New Kensington Pa. Turowski
Original assignee: St. Joe Minerals Corp., New York, N.Y. (V.St.A.)
Priority date: 1974-01-15
Filing date: 1975-01-13
Publication date: 1978-12-07
Also published as: DE2549602A1; CA1033632A; DE2501111A1; AR210730A1; AU7707875A; DE2501111B2; DE2549602C3; IT1030970B; LU71655A1; JPS50103429A; GB1481141A; FR2257701B1; FR2257701A1; NL7500202A; DE2501111C3

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren /ur Herstellung von Metallfolien aus einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisenden Metallen, wie Blei, Zink, Zinn, Cadmium, Aluminium und deren Legierungen, gemäß dem Schmelzen dieser Metalle auf eine nicht metallische poröse Unterluge geleitel, auf dieser verteilt werden und dann das Metall als Metallfolie von der beschichteten Unterlage abgelöst wird.

Derartige Metallfolien werden oft /u Isolier/wecken als Baumaterial bei Bauten verwendet.

Die Metallfolien können auch für beliebige andere Zwecke Verwendung finden.

Bei der Herstellung von Metallfolien ergibt sich das Problem, daß es nicht einfach ist, eine Metallbcschichliing von einer als Substrat dienenden Unterlage abzulösen, um eine Metallfolie zu erzielen, wobei diese Metallfolie eine gleichmäßige Dicke aufweisen soll und eine glatte Oberfläche haben soll.

l£s ist ein Verfahren zum Auftragen flächenmäßig begrenzter Mctallschichten auf dielektrikum- oder Isolationskörper bekannt (s. DIiPS 10 10 W5), das so vorgesehen ist, daß die zu beschichtenden Körper in einer Vakuumkammer eingebracht, die Kammer evakuiert, geschmolzenes Edelmetall oder eine Lösung eines reduzierbaren Metallsalzes auf die zu beschichtende Oberflächenteile aufgebracht und durch Steigerung des Luftdruckes in der Vakuumkammer bis auf Atmosphärendruck in die Unterlage eingepreßt wird, wobei als aufzubringendes Metall Edelmetall verwendet wird.

Ein derartiges Verfahren weist jedoch den Nachteil ^r>o auf, daß es kompliziert ist und daß, falls dickere Metallschichten aufgetragen werden sollen, ein zweimaliges Wiederholen des Auftraglingsvorganges erforderlich ist, wobei es nicht möglich ist, mit diesem Verfahren Metallfolien zu erzielen, da die aufgetragene Metall- ^r>^r< schicht von tier Unterlage nicht mehr abgelöst werden kann.

Es ist auch ein Verfahren zum Erstellen eines metallischen Erzeugnisses bekannt (s. US PS 50 ^r>i 768), gem.il) welchem in einem ersten Verfahrensschritt fein ·'" verleihe geschmolzene Metallpartikel durch Aufsprühen auf eine Unterlage aufgebracht und dann die aufgebrachte Schicht mit hohem Druck mittels (Hat lungsrollcn auf weniger als die ursprüngliche Dicke zusammengepreßt und gleichzeitig geglättet wird. '■ >

I in derartiges bekanntes Verfahren weist jedoch den N.u hteil auf, daß es kompliziert ist, und daß zur Dun hführung baulich komplizierte Einrichtungen benötigt werden.

Es ist auch ein Verfahren zur Erzielung von Metallfolien bekannt (DE-OS IS 08 910), bei welchem die Schmelze des Metalles aus einem beheizbaren Speisebehälter über eine siphonartige Nase in freiem Fluß auf eine metallische, glatte Unterlage geleitet wird, so daß sich die Schmelze frei über die glatte Oberfläche verteilt, auf der sie dann erstarrt und von der sie als Folie mittels eines Luftstrahles abgehoben wird.

Um die Folie von der Unterlage, auf der sie im flüssigen Zustand aufgebracht war, nach dem Erstarren ablösen zu können, muß die Metallschicht der Unterlage ein begrenztes Haftvermögen aufweisen, da sich sonst die Unterlage nicht ablösen läßt. Wird jedoch eine solche erforderliche Unterlage mit einer glatten Oberfläche mit begrenztem Haftvermögen verwendet, so ergibt sich der Nachteil, daß die Schicht der Schmelze noch vor dem Erhärten zur Bildung von Kügelchen auf einer derartigen, ein geringes Haftvermögen aufweisender Oberfläche der Unterlage neigt, wobei es des weiteren nachteilig ist, daß keine vollkommen glatte Oberfläche des frei erstarrenden Metalles erzielbar ist und somit Unebenheiten und eine porige Oberfläche in Kauf gekommen werden müsse, und sich auch der Nachteil ergibt, daß eine sich über die ganze Trommel erstreckende gleichmäßige Dicke der aufgetragenen Schmelze und somit auch der erstarrten Folie nicht erzielen läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein unkompliziertes Verfahren zur Erzielung von Mclallfolien aus Blei, Bleilegierungen, Zink, Zinklegierungen, Zinn, Zinnlegierungen, Cadmium, Cadmiiimlegierungen und Aluminium oder Aluminiumlegierungen /u schaffen, gemäß welchem die sich beim Auftragen der Schmelze auf eine metallische glatte Unterlage ergebenden Nachteile der Bildung von Kügelchen vermeiden lassen und wobei eine gleichmäßig glatte Oberfläche der zu erzielenden Folie erreichbar ist und eine gleichmäßige sich über die gesamte Breite der Folie erstreckende Dicke ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schmelze in eine auf einen beheizten Werkstückträger lagernde biegsame poröse Unterlage durch gleichmäßigen Walzenandruck unter Bildung eines Verbundkörper als Zwischenprodukt eingepreßt wird, wobei das Metall unmittelbar nach dem Walzenandruck zur Erstarrung gelangt, worauf die Metallfolie vom als Zwischenprodukt gebildeten Verbundkörper mechanisch abgelöst wird.

Bei dem eifindungsgemäßen Verfahren ergibt sich der Vorteil, daß bei der I lerstellting der Metallfolie·!] die Schmelze auf eine ein hohes Haftvermögen aufweisende Oberfläche eines Veibumlkörpers als Zwischenprodukt aufgetragen wird, so daß der bei bisher bekannten Verfahren auftretende Nachteil der Notwendigkeit der Verwendung einer Unterlage mit einer ein begrenztes Ilallvermögen aufweisenden Oberfläche und die (jefahr einer Bildung von Kügelchen vermieden werden kann, wobei gleichzeitig ein weiterer Vorteil erzielbar ist, der darin besieht, daß durch den Walzandruck eine glatte Oberfläche der erstarrten Metallschicht erzielbar ist und durch den Walzandruck eine gleichmäßige Kalibrierung der Dicke der zu erstellenden Folie über ihre gesamte Biene ermöglicht wird.

In der Zeichnung sind Aiisführiingsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

I·" i g. 1 eine schematise he Darstellung des für die Beschichtung des als Zwischenprodukt dienenden

Verbundkörpers verwendeten Verteilers;

F i g. 2 eine Draufsicht gemäß 1 i g. 1;

Fig.} ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 in Draufsicht.

Um dünne und dichte Metallfolien aus Biei. Zink, Zinn, Cadmium, Aluminium und deren Legierungen zu erzielen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das zu beschichtende Metall in geschmolzenem Zustand auf eine biegsame poröse Unterlage aufzutragen and, solange es noch schmelzflüssig ist, durch einen leichten Andruck bewirkende. Andruckrollen unter Bildung eines aus der aufzutragenden Metallfolie und der biegsamen porösen Unterlage bestehenden Verbundkörpers zu pressen. K-> ist hierbei wesentlich, daß sowohl die zu beschichtende Unterlage als auch die Angriffsfläche der Preßeinrichtung ein begrenztes Wärmeübertragungsvermögen aufweisen, um ein vorzeitiges Erstarren des geschmolzenen Metalles noch vor dem Zeitpunkt, in welchem das geschmolzene Metall gepreßt wird, zu verhindern. F'in Verhindern des Frslarreiis oder eine Begrenzung der Wärmeübertragung kann entweder erreicht werden dun.h die Auswahl eines eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Materials für die zu beschichtende Unteilage und/oder für das Preßweikzeug und/oder durch ausreichendes Vorwärmen der zu beschichtenden Unterlage und/oder des Preßwerkzeuges bis auf eine nahe dem Schmelzpunkt oder der Verflüssigungsteinperatur des Besch ich liingsmet alles bzw. der Beschichtungslegierung liegende Temperatur.

Mit dem Heziigszeichen 10 (v I ι g. I und 2) ist im ganzen ein Werkstückträger bezeichnet, der eine Krwärnuingscinrichlung zur Aiifrechterhalüing einer bestimmten, gering unter der .Schmelztemperatur des /u beschichtenden Metalles oder der Legierung liegenden Temperatur aufweist. Die Wärmeeinrichlung weist im Werkstücksträger 10 eingebettete und mit einer (nicht dargestellten) geeigneten steuerbaren Stromquelle verbundene Spulen 12 auf. Auf dem Werkstücksträger 10 ist zur Bildung eines Verbundkörpers als Zwischenprodukt eine zu beschichtende biegsame poröse Unterlage 14 gelagert und ein im ganzen mit dem Bezugs/eichen 16 bezeichneter, zum Verteilen des flüssigen Metalles dienender Vei teiler voi gesehen.

Der Verteiler If) zum Auftragen ti· r flüssigen Schmelze auf die biegsame poröse Unteikn'e für die Bildung des Verbunden pers .ils Zwischenprodukt weist einen aus feuerbeständigem Asbeslinaterial bestehender Vorratsbehälter 18 aiii, mi daß das von einer Speisungsqiielle 20 /ugcluhilc, geschmolzene Metall nicht zu schnell Wärme verlieren und im Vorratsbehälter 18 oder sofort nach dem Verteiler erstarren kann. Die .Seilenwände 22 und 24 des Vorratsbehälter 18 sind derart angeordnet, dall an deren unterem Lnde ein öffnungs- oder Verteilungsspalt 2b gebildet tvird Mit einer Spulihreile von 2-12 mm kann ein zufriedenstellendes Verteilen von beispielsweise Blei und Bleilegieriingen erzeugt werden. Der Vorratsbehälter 18 wird in der Nähe seines unteren Lndes von t^uertr igern 28 und 50 gestützt, in welchen eine vordere KoIIe 52 und eine rückwärtige KoIIe 14 drehbar gelagert sind. Diese Kollen, welche eine größere Länge .ils die Breite tier zur Bildung eines Veihiimlkörpers als Zwischenprodukt zu beschichtenden hlaltloi inigen, biegsamen porösen \ln lerlage 14 aufweisen, hililen eine rotierende Stutzern richtung fur den Verteiler lh liir die Fortbewegung desselben entlang der fur die Bildung des Vcihundkörpers als Zwischenprodukt /ii beschichtenden, biegsamen porösen Unterlage 14 in Richtung des Pfeiles A.

Die rückwärtige Rolle 34, welche mit dem aus dem Spalt 26 verteilt austretenden schmelzflüs^gen Material in Berührung kommt, ist desgleichen aus schwach wärmeleitendem Material gefertigt, um ein Erstarren des flüssigen Metalles zu verhindern, bevor dieses wahrend der Dauer eines einzigen Vorschubes des Verteilers 16 gerollt wird.

In Fig. 3 ist eine abgeänderte Ausführungsform des Verteilers 16' zum Beschichten und Verteilen der Schmelze auf der das Zwischenprodukt bildenden biegsamen porösen Unterlage dargestellt, wobei mit dem Uezugszeichen 10' ein Werkstuckträger bezeichnet ist, der als endloser, in Richtung des dargestellten Pfeiles verschiebbarer, biegsamer Träger ausgebildet ist, und

π der mit Hinrichtungen zur Aufrechterhaltung einer vorbestimmten, gering unter der Schmelz, oder Veiflüssigungslemperatur des aufzutragenden Beschichiungsmetalles oder -legierung dienenden Temperatur versehen ist. Der bewegliche Werkstücksträger

-Ό 10' trägt für die Bildung des Zwischenproduktes als biegsame poröse Unterlage dienendes zu beschichtendes Kraftpapier 14', wobei ein geeigneter Verteiler 16' zum Beschichten oder Verteilen vorgesehen ist.

Der Verteiler 16' weist einen aus feuerbeständigem

-'> Asbestmaterial gefertigten und beweglichen Vorratsbehälter 18' auf, so daß das aus der /uspeisungsquclle 20 eingefüllte geschmolzene Metall nicht sofort Warme verlieren und nicht bereits im Vorratsbehälter oder gleich hinter dem Vorratsbehälter noch vor dem

in Hinpressen erstarren kann. Die Seitenwände 22' und 24' des Vorratsbehälter 18' sind an ihren unteren, zur Verteilung dienenden Enden durch einen Verteilerboden 26' voneinander getrennt, der aus einer Bodenplatte besieht, in welcher eine Reihe von einen Durchmesser

!"> von ca. 6 mm aufweisenden Lochern angeordnet ist. die sich bei der Herstellung von Beschichiungen aus Blei und Bleilegierungen im gegenseitigen Abstand von ungefähr 25 mm über die ganze Breite dieses Verteilerbodens erstrecken. Am unteren Hnde des Vorratsbehäl

in ters 18' sind Querträger 28' und 30' angeordnet, in welchen eine erste Rolle 34' und eine /weite Rolle 32' drehbar gelagert sind. Die Rollen weisen eine größere Länge auf, als das zu beschichtende blattförmige Material und bedingen eine rollende Berührung

ti /wischen dem feststehenden Verteiler 16' und dem beweglichen Werkstücksträger 10'.

Die mit dem Schmelzfluß des durch die vielen Locher 25 verteilten flüssigen Metalles in Berührung kommende erste KoIIe 34' ist desgleichen aus schwach

■" wärmeleitendem Material gefertigt, um ein Erstarren des flüssigen Metalles, noch bevor dieses während der Dauer eines einzigen Vorschubes der zu beschichtenden blattförmigen Unterlage unter dem Verteiler gerollt wird,zu verhüten.

>"> Zufriedenstellende Ergebnisse sind erzielbar, wenn die Rollen 34 oder }4' aus Hartgummi gefertigt sind, wobei jedoch auch anderes, eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweisendes Material, wie beispielsweise Keramik verwenden läßt. Hs ist /weckmäßig, bei

'" iiiHinteibrochcnem Beschic htiingsvorgang für die rückwärtige Rolle Külileinrichtungen in Form von mit der oberen Fläche der Rolle zusammenwirkenden I.uftdü sen oder in Foi m von durih das Zentrum der Rolle geluhrten Kühlmedien zu verwenden. Bei Verwendung ■ von derartigen, in F'ig. 1 und .? dargestellten Vorrichtungen erzeugt das Eigengewicht oder auch die Masse des im Vorratsbehälter 18 enthaltenen geschmolzenen Metalles einen ausreichend großen Knilendruck, um das

geschmolzene Metall verdichtend und glättend auszurollen.

Hinsichtlich lies Kollcndruekes haben Versuche ergeben, dall ein genial! der Ausführung nach Ii g. 1 und 2 gestaltetei Verteiler mit einer Beschichlungsbrci te von 60 cm und einem fassungsvermögen an geschmolzenem Metall von 50 Pfund Blei und einem Gewicht von 100 Pfund das geschmolzene Metall wirkungsvoll verdichtend und glättend auszurollen vermag.

lür die [Erzielung von glatten, gleichmäßigen Beschichtungen muß die Temperatur der .Schmelze mindestens die Verflüssigungstemperatur der Legierung übersteigen; sie darf jedoch nicht zu hoch sein, da das Werkstück sonst verkohlt. Versuche haben ergeben, daß die Temperatur der Schmelze im Bereich von ca.

J40" bis Jb¹JC' zu guten Ergebnissen führt.

Nach dem Beschichten der biegsamen Unterlage unter Bildung eines aus dieser biegsamen, porösen Unterlage und der aufgetragenen Metallbeschichtung

Ί bestehenden Verbundkörper^ als Zwischenprodukt wird die biegsame Unterlage von der Metallfolie abgezogen, so daß eine Metallfolie mit glatter Oberfläche und über die ganze Breite gleichmäßiger Dicke auf einfache, bequeme Weise erzielt wird. Das

κι Abziehen dieser Metallfolie von der biegsamen porösen Unterlage, welche vorzugsweise aus einem Material von geringer Reißfestigkeit, wie beispielsweise aus Kraftpapier besteht, ist mechanisch leicht durchführbar, da ggf. in der Metallfolie eingebettete I asern der porösen

i'i Unterlage leicht durchtrennbar sind

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Metallteilen aus einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisenden Metallen, wie Blei, Zink, Zinn, Cadmium, Aluminium und s deren Legierungen, gemäß den Schmelzen dieser Metalle auf eine nichtmetallische poröse Unterlage geleitet, auf dieser verteilt werden und dann das Metall als Metallfolie von der beschichteten Unterlage abgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze in eine auf einem beheizten Werkstückträger lagernde biegsame poröse Unterlage durch gleichmäßigen Walzandruck unter Bildung eines Verbundkörpers als Zwischenprodukt eingepreßt wird, wobei das Metall unmittelbar nach dem Walzandruck zur Erstarrung gelangt.