DE3033324A1 - Verfahren zum sintern eines rohrfoermigen keramikteils - Google Patents

Verfahren zum sintern eines rohrfoermigen keramikteils

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Description

VEEFAHREN ZUM SINTERN EINES ROHRFÖRMIGEN KERAMIKTEILS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sintern eines rohrförmigen Keramikteils. Bekanntlich erfahren Keramikteile beim Sintern eine Schrumpfung, die von der Zusammensetzung des Keramikwerkstoffs und von der Sintertemperatur abhängt. Durch diese Schrumpfung werden die Keramikteile häufig erheblich verformt.
Dieser Erscheinung sind zum Beispiel auch die rohrförmigen Teile aus alkalischem ß-Aluminiumoxid ausgesetzt, die als Feststoffelektrolyt in Natrium-Schwefel-Brennstoffzellen eingesetzt werden.
Nach ihrer Formung werden diese rohrförmigen Teile in einen Sinterbehälter gestellt, der seinerseits in einem Ofen einer Temperatur ausgesetzt wird, bei der die Röhren gesintert werden können.
Dabei stellt sich heraus, daß die derart gesinterten Teile manchmal erheblich verformt werden und dann in allen Fällen nachträglich zu bearbeiten sind, um die gewünschten Abmessungen zu erzielen. Es muß also eine große Menge Material entfernt werden. Diese nachträgliche Bearbeitung ist langwierig und teuer, da sie einen hohen Verbrauch an kostspieligen Diamantwerkzeugen wie Schleifscheiben, Läppwerkzeugen, Bohrer usw. bedingt.
1300U/1098
Mit der Erfindung läßt sich dieser Nachteil beheben. Sie betrifft ein einfach anwendbares Verfahren, das ein verformungsfreies Sintern von rohrförmigen Teilen gestattet.
Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren zum Sintern eines rohrförmigen Keramikteils in einem Sinterbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß
- beim Formen des Teils an einem der beiden Enden die Außenwandung verdickt wird,
- dann das rohrförmige Teil in eine Öffnung in einer im Behälter befindlichen Platte gehängt wird, wobei die Außenwandverdickung auf dem oberen Rand der Öffnung aufliegt,
- dann in das rohrförmige Teil ein massiver Stopfen eingesetzt wird, der eine Schulter aufweist, die auf dem Rand des verdickten Endes des rohrförmigen Teils aufliegt, und daß schließlich
- der Behälter auf Sintertemperatur erhitzt wird.
Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Unteransprüche verwiesen.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt
Fig. 1 einen gemäß der Erfindung beschickten Sinterbehälter und
Fig. 2 eine Aufsicht auf den Behälter gemäß Fig. 1, wobei der Deckel des Sinterbehälters abgenommen ist.
Ein Sinterbehälter 1 besteht aus einem auf einem Boden 3 ruhenden zylindrischen Körper 2, der oben durch einen Deckel 4 verschlossen wird. Die Innenwandung des Körpers 2 weist eine Schulter 5 auf. Auf dieser Schulter 5 ruht eine aus
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natriumhaltigem (i-Aluminiumoxid bestehende Platte 6 mit mehreren kreisförmigen Löchern 7, von denen jedes einen Durchmesser hat, der etwas größer als der Außendurchmesser der rohrförmigen zu sinternden Teile 8 ist, im vorliegenden Fall ein aus natriumhaltigem A -Aluminiumoxid gebildetes, an seinem unteren Ende geschlossenes Rohr. Dieses Rohr wird vorteilhafterweise mit Hilfe der Elektrophorese oder einer isostatischen Preßtechnik hergestellt.
Das obere offene Ende des rohrförmigen Teils 8 weist auf der Außenwandung eine leichte Verdickung 9 auf, die sich über eine Länge £ erstreckt. Die Verdickung ist derart, daß der Durchmesser des Endes etwas größer als der Durchmesser der Öffnung 7 ist. Ferner liegt das Verhältnis der Länge £ zur Gesamtlänge des rohrförmigen Teils zwischen etwa 0,1% und 5%.
Ein aus (X -Aluminiumoxid gefertigter massiver Stopfen 10 umfaßt einen Körper 11, dessen Länge in etwa gleich der Länge L ist; und eine Schulter 12, deren Durchmesser ungefähr gleich dem Durchmesser des offenen Endes des rohrförmigen Teils 8 ist.
Das zu sinternde Teil 8 wird in die Öffnung 7 gehängt, wobei die Verdickung 9 auf dem Rand der Öffnung 7 liegt.
Das Teil 8 ist somit im Behälter 1 aufgehängt, wobei sein unteres
3,
geschlossenes Ende mit dem Boden(des Behälters nicht in Berührung steht. Ferner ist zu sehen, daß der Stopfen 10 mit seiner Schulter 12 auf dem offenen Ende des Teils 8 aufliegt, wobei der Körper 11 des Stopfens 10 in das rohrförmige Teil 8 eingeführt ist.
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Beim Sintern schrumpft das Teil 8 mit Ausnahme des Stopfenbereichs.
Nach Beendigung des Sinterns werden die rohrförmigen Teile dem Behälter 1 entnommen. Ihr oberes Ende wird über eine Länge f abgetrennt.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gesinterten Teile weisen sehr gleichmäßige Abmessungen sowohl hinsichtlich ihrer Länge als auch ihres Durchmessers auf; sie sind vollkommen gerade und kreisrund. Dadurch wird die nachfolgende Bearbeitung erleichtert und beschleunigt und kann sogar ganz entfallen, wenn die Abmessungen der Rohlinge in Abhängigkeit von der Schrumpfung entsprechend gewählt werden.
Außerdem ist das erfindungsgemäße Verfahren einfach, zuverlässig und schnell, da das Füllen des Sinterbehälters rasch erfolgen kann.
Nachstehend folgt ein konkretes Beispiel zur Illust ration des erfindungsgemäßen Verfahrens :
Die Länge der Rohlinge 8 beträgt 500 mm, ihr Innendurchmesser 29,2 mm und ihr Außendurchmesser 33,8 mm.
Die an ihrem offenen Ende vorgesehene Verdickung weist einen Durchmesser von 36,4 mm über eine Länge i von 9 mm auf.
Der Körper 11 des Stopfens 10 besitzt einen Durchmesser von 29 mm. Die Öffnungen 7 der Platte 6 haben einen Durchmesser von 34,5 mm.
Nach dem Sintern weisen die entstehenden Teile eine Länge von 400 mm, einen Innendurchmesser von 24,7 mm und einen
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Außendurchmesser von 28 mm auf.
Die Erfindung wird vorteilhaft bei der Herstellung von Feststoffelektrolytröhren aus natriumhaltigem ρ -Aluminiumoxid für Natrium-Schwefel-Brennstoffzellen angewandt.
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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    1 - Verfahren zum Sintern eines rohrförmigen Keramikteils in einem Sinterbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß
    - beim Formen des Teils (81) an einem der beiden Enden die Außenwandung verdickt wird,
    - dann das rohrförmige Teil in eine Öffnung (7) in einer im Behälter (l) befindlichen Platte (6) gehängt wird, wobei die Außenwandverdickung (9) auf dem oberen Rand der Öffnung
    aufliegt, in
    - dann/das rohrförmige Teil ein massiver Stopfen (10) eingesetzt
    wird, der eine Schulter (12) aufweist, die auf dem Rand des verdickten Endes des rohrförmigen Teils aufliegt, und daß schließlich
    - der Behälter auf Sintertemperatur erhitzt wird.
    2 - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge (1) der Verdickung (9) zur Gesamtlänge des rohrförmigen Teils (8) zwischen 0,1% und 5% liegt.
    130014/1098
    ORIGINAL INSPECTED
    3 - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Körpers (11) des Stopfens (10) in etwa gleich der Länge der Verdickung (9) ist.
    4 - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Teil (8), die Platte (6) und der Stopfen (10) in etwa die gleiche Keramikzusammensetzung aufweisen.
    5 - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Teil (8) und die Platte (6) aus alkalischem Λ-Aluminiumoxid und der Stopfen (10) aus alkalischem «/-Aluminiumoxid bestehen.
    1300U/1098
    ORIGINAL INSPECTED ./.
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