DE3144947C2 - Process for coating fibers with noble metal and using the coated fibers in a metal matrix - Google Patents
Process for coating fibers with noble metal and using the coated fibers in a metal matrixInfo
- Publication number
- DE3144947C2 DE3144947C2 DE3144947A DE3144947A DE3144947C2 DE 3144947 C2 DE3144947 C2 DE 3144947C2 DE 3144947 A DE3144947 A DE 3144947A DE 3144947 A DE3144947 A DE 3144947A DE 3144947 C2 DE3144947 C2 DE 3144947C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fibers
- metal
- matrix
- coated
- coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
- C03C25/10—Coating
- C03C25/42—Coatings containing inorganic materials
- C03C25/46—Metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/02—Pretreatment of the fibres or filaments
- C22C47/04—Pretreatment of the fibres or filaments by coating, e.g. with a protective or activated covering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/08—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by contacting the fibres or filaments with molten metal, e.g. by infiltrating the fibres or filaments placed in a mould
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
- C23C18/08—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of metallic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
Abstract
Glas- oder Keramikfasern oder andere Fasern, z.B. Graphitfasern, die in geeigneter Weise mit einem haftenden Keramik- oder Metallüberzug geschützt sind, werden in eine flüssige metallorganische Lösung, die als Hauptbestandteil eine Edelmetallverbindung enthält, getaucht, dann getrocknet und in Luft oder einer leicht oxidierenden Atmosphäre gebrannt, so daß auf den Fasern ein Edelmetallüberzug erzeugt wird. Die Fasern können Einzelfäden, Multifilgarne oder -kabel oder Gewebe sein. Die mit einem Edelmetall überzogenen Fasern werden dann in ein Metallmatrix-Grundmaterial eingebaut durch Eintauchen in ein Schmelzbad des erwünschten Matrixmetalls, Verbringen der Fasern in eine geeignete Form und Gießen der Matrixmetallschmelze um die Fasern, oder durch Anordnen der Fasern zwischen Feststoffbahnen von Matrixmetall und Verdichten durch Diffusionsverbinden.Glass or ceramic fibers or other fibers, e.g. graphite fibers, which are suitably protected with an adhesive ceramic or metal coating, are immersed in a liquid organometallic solution, which contains a noble metal compound as the main component, then dried and in air or a slightly oxidizing one Fired atmosphere, so that a noble metal coating is produced on the fibers. The fibers can be single filaments, multifilament yarns or cables or woven fabrics. The fibers coated with a noble metal are then incorporated into a metal matrix base material by immersion in a molten bath of the desired matrix metal, placing the fibers in a suitable form and pouring the matrix metal melt around the fibers, or by placing the fibers between solid webs of matrix metal and compacting through Diffusion bonding.
Description
a) Überziehen der Fasern mit einer edelmetallhaltigen, metallorganischen Lösung unda) Coating the fibers with a precious metal containing, organometallic solution and
b) Erwärmen der überzogenen Fasern auf eine Temperatur, bei der das Edelmetall aus der metallorganischen Lösung auf den Fasern abgeschieden wird.b) heating the coated fibers to a temperature at which the noble metal from the organometallic solution is deposited on the fibers.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine metallorganische Lösung mit Silber eingesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that an organometallic solution with silver is used.
3. Verwendung der mit Edelmetall beschichteten Fasern nach den Ansprüchen 1 oder 2 in einer Metallmatrix durch Eintauchen in eine Nichtedelmetallschmelze zur Herstellung eines Verbundmaterials. 3. Use of the noble metal coated fibers according to claims 1 or 2 in one Metal matrix by immersion in a base metal melt for the production of a composite material.
4. Verwendung der mit Edelmetall beschichteten Fasern nach den Ansprüchen 1 oder 2 in einer Metallmatrix durch Umgießen mit einer Nichtedelmetallschmelze zur Herstellung eines Verbundmate- jo rials.4. Use of the noble metal coated fibers according to claims 1 or 2 in one Metal matrix by pouring a base metal melt around it to produce a composite material rials.
5. Verwendung der mit Edelmetall beschichteten Fasern nach den Ansprüchen 1 oder 2 in einer Metallmatrix durch Diffusion, wobei die Fasern vorzugsweise zwischen Folien aus Nichtedelmetall J5 angeordnet werden, zur Herstellung eines Verbundmaterials. 5. Use of the noble metal coated fibers according to claims 1 or 2 in one Metal matrix by diffusion, the fibers preferably between foils made of base metal J5 are arranged to produce a composite material.
4040
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches I.The invention relates to a method according to the preamble of claim I.
Ein derartiges Verfahren wird vorzugsweise zur Weiterverarbeitung zu Metallmatrix-Verbundmaterial unter Verwendung eines andersartigen Metalles angewandt, um eine verstärkte Metallmatrix zu erhalten.Such a method is preferably used for further processing into metal matrix composite material using a different type of metal in order to obtain a reinforced metal matrix.
Metallmatrix-Verbundmaterialien, die typischerweise aus hochfesten nichtmetallischen Fasern, die einen hohen Ε-Modul aufweisen, in einer Metallmatrix bestehen, sind außerordentlich vielseitig für industrielle und militärische Zwecke einsetzbar, da sie die physikalischen Eigenschaften eines Metalls (z. B. elektrische und Wärmeleitfähigkeit, Korrosions- und Verschleißfestigkeit) sowie die mechanischen Eigenschaften der Fasern in sich vereinigen. Um optimale mechanische Eigenschaften des Verbundmaterials zu erreichen, muß zwischen der Faser und der Matrix eine gute Verbindung erfolgen. Die Bildung der Verbindung darf jedoch die Faser nicht merklieh angreifen, da sonst die so Faserfestigkeit und damit die Festigkeit des Verbundmaterials erheblich vermindert wird.Metal matrix composites, typically comprised of high strength non-metallic fibers that have a have a high Ε modulus, exist in a metal matrix, are extremely versatile for industrial applications and can be used for military purposes because they have the physical properties of a metal (e.g. electrical and thermal conductivity, corrosion and wear resistance) as well as the mechanical properties of the fibers unite. In order to achieve optimal mechanical properties of the composite material, must there is a good connection between the fiber and the matrix. The formation of the connection is allowed However, the fiber does not attack the fiber, otherwise it will do so Fiber strength and thus the strength of the composite material is significantly reduced.
Bei der Herstellung eines Mctallmatrix-Vcrbiindmaterials werden die Fasern und das Metall entweder durch Festkörper-Diffusionsverbindcn oder durch Ein- f>5 dringen einer Metallschmelze in eine Fasergruppe miteinander verbunden. Typischcrwei.se werden Festkörper-Verfahren für Fasern mit größerem Durchmesser (ca. 100 μπι) oder geschnittene Fasern angewandt, während die Flüssig-Infiltration bei Fasern mit kleinem Durchmesser (5—25 μπι), die normalerweise in Mehrfachgarnen vorliegen, zur Anwendung kommt. Flüssigmetall-Verfahren machen es erforderlich, daß zwischen der Faser und der Matrix eine Benetzung erfolgt. Dies erfolgt häufig nicht spontan, so daß auf die Fasern zuerst ein benetzbarer Überzug aufgebracht wird. Bisher verwendete Überzüge und Überzugsverfahren sind z. B. Titanboridüberzüge, die durch chemisches Bedampfen aufgebracht werden (vgl. die US-PS 38 60 443), Nickelüberzüge, die durch galvanische Metallabscheidung aufgebracht werden (vgL die US-PS 36 22 283). Gemäß US-PS 38 59 114 werden Glasfasern und dergleichen in einem flüssigen Natriumbad vorbehandelt, danach in eine Bleischmelze eingetaucht und wieder daraus entfernt. Das Natrium bewirkt dabei eine Benetzbarkeit der Glasoberfläche für das Blei, das beim anschließenden Abkühlen des Bleifilmes beziehungsweise der Bleischicht fest mit dem Glas verbunden wird. Zwar findet bei allen drei Überzugsverfahren eine Infiltration der Faserbündel mit geschmolzenen Metallen statt; die beiden erstgenannten Verfahren erfordern jedoch eine anspruchsvolle Apparatur und eine sehr genaue Kontrolle der Verfahrensparameter, während bei dem dritten Verfahren erhebliche Sicherheitsprobleme hinsichtlich der Handhabung der Natriumschmelze auftreten. Bei Festkörperverbindungsverfahren hängt die Faser-Metall-Verbindung von einer Reaktion zwischen den beiden Materialien ab. Wenn diese Reaktion nicht sehr genau kontrollierbar ist, kann eine Verminderung der Faserfestigkeit eintreten. Es ist daher hin und wieder vorteilhaft, die Fasern mit einem Zwischenmaterial zu überziehen, das sich sowohl mit der Faser als auch mit der Matrix verbindet, ohne daß während des Verbindungsvorgangs eine zu starke Reaktion mit beiden erfolgt.In the manufacture of a metal matrix bonding material the fibers and the metal either by solid-state diffusion connections or by Einf> 5 penetrate a molten metal in a group of fibers connected to one another. Solid-state processes are typical used for fibers with a larger diameter (approx. 100 μm) or cut fibers, while the liquid infiltration in the case of fibers with small Diameter (5—25 μm), usually found in multiple yarns are available, is used. Liquid metal process make it necessary for wetting to take place between the fiber and the matrix. this often does not occur spontaneously so that a wettable coating is first applied to the fibers. Until now Coatings and coating methods used are e.g. B. Titanium boride coatings by chemical vapor deposition are applied (see. The US-PS 38 60 443), nickel coatings, which by galvanic metal deposition are applied (see US Pat. No. 3,622,283). According to US-PS 38 59 114 glass fibers and the like are in pretreated in a liquid sodium bath, then immersed in a molten lead and removed from it again removed. The sodium causes the glass surface to be wetted by the lead, which in the subsequent Cooling of the lead film or the lead layer is firmly bonded to the glass. Though In all three coating processes, the fiber bundles are infiltrated with molten metals; the Both of the first-mentioned processes, however, require sophisticated equipment and a very precise one Control of the process parameters, while in the third process there are considerable safety problems with regard to handling of the sodium melt. In the case of solid-state joining methods, the Fiber-metal bond depends on a reaction between the two materials. If that reaction doesn't can be controlled very precisely, a reduction in fiber strength can occur. It is therefore every now and then advantageous to coat the fibers with an intermediate material that is compatible with both the fiber and with the matrix connects without too strong a reaction with both during the connection process he follows.
Aus der US-PS 38 90 690 ist ein Verfahren für die Herstellung einer verstärkten Metallmatrix bekannt, bei dem verschiedene Fasern zum Zwecke einer besseren Bindung mit der verstärkten Metallmatrix mit einem die Bindung zwischen Fasern und Matrix unterstützenden, chemisch abgeschiedenen Metallschicht versehen werden. From US-PS 38 90 690 is a method for Manufacture of a reinforced metal matrix known, in which different fibers for the purpose of a better Bonding with the reinforced metal matrix with a bonding agent that supports the bond between the fibers and the matrix, chemically deposited metal layer are provided.
Die US-PS 35 35 093 beschreibt die Beschichtung eines Bündels von Kohlefasern mit einer Aluminiummatrix, wobei die Kohlefasern eine Beschichtung aus Silber, Silberaluminiumverbindungen oder Mischungen dieser Werkstoffe aufweisen. Daddrch soll ein direkter Kontakt der Aluminiummatrix mit den Kohlefasern • erhindert werden, wohl um chemische Wechselwirkungen zu vermeiden.The US-PS 35 35 093 describes the coating of a bundle of carbon fibers with an aluminum matrix, wherein the carbon fibers have a coating of silver, silver aluminum compounds or mixtures of these materials. Daddrch should be a direct one Contact of the aluminum matrix with the carbon fibers • are prevented, probably by chemical interactions to avoid.
Dieses Verfahren unter Verwendung einer normalen silberhaltigen Lösung erfordert eine chemische Reduktion des Salzes zu Metall und bewirkt eine Beschichtung, deren Dicke schwer zu steuern ist. Das Aufbringen durch Elektrolyse oder chemische Reduktion ist umständlicher, ungenauer und erfordert zwangsläufig größere Schichtdicken. Die so erzeugten Schichten haften auch nicht besonders gut auf den Fasern, insbesondere auf anderen als Kohlefascrn, wie auf oxydiertem Metall oder Glas. Bei der Beschichtung sind auch metallurgische Probleme wie Reinheit der Beschichtung, Oberflächenvorbehandlung. Feuchtigkeitsgehalt der Beschichtung, Lösungsgeschwindigkeit und dergleichen zu berücksichtigen, was den Aufwand zusätzlich erhöht.This method using a normal silver-containing solution requires chemical reduction of the salt to metal, creating a coating that is difficult to control in thickness. The application electrolysis or chemical reduction is more cumbersome, less precise and inevitably requires greater layer thicknesses. The layers created in this way do not adhere particularly well to the fibers, especially on non-carbon fiber, such as oxidized metal or glass. When coating are also metallurgical problems such as purity of the coating, surface pretreatment. Moisture content the coating, speed of dissolution and the like to take into account what the effort additionally increased.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einThe invention is based on the object
Verfahren zum Beschichten von Fasern mit Edelmetall gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen und die Verwendung der beschichteten Fasern in einer Metallmatrix zu ermöglichen, bei dem auf einfache Weise eine dünnere, gleichmäßigere und haftfähigere Beschichtung mit Edelmetall erfolgtTo create a method for coating fibers with noble metal according to the preamble of claim 1 and to enable the coated fibers to be used in a metal matrix in a simple manner Way, a thinner, more even and more adhesive coating with precious metal takes place
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.The object is achieved according to the invention by the features of the characterizing part of claim 1. Further developments of the invention are set out in the subclaims.
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, die Fasern mit einer edelmetallhakigen metallorganischen Lösung zu überziehen und die so überzogenen Fasern anschließend auf eine Temperatur zu erwärmen, bei der das Edelmetall aus der metallorganischen Lösung auf die Fasern abgeschieden wird. Vorzugsweise wird eine metallorganische Lösung mit Silber eingesetztThe basic idea of the invention is that the fibers with a noble metal hooked organometallic To coat solution and then to heat the coated fibers to a temperature at which the precious metal from the organometallic solution is deposited onto the fibers. Preferably a organometallic solution with silver used
Sollen nicht Glas-, Keramik- oder Metallfasern selbst, sondern andere Fasern, beispielsweise Graphitfasern, beschichtet werdsa, so sind diese andersartigen Fasern vorher mit entsprechenden Oberzügen aus Glas, Keramik oder Metall zu versehen , und diese dann mit dem Edelmetall auf die beanspruchte Weise zu beschichten.Should not glass, ceramic or metal fibers themselves, but other fibers, for example graphite fibers, are coated, these are different fibers to be provided beforehand with corresponding upper layers made of glass, ceramic or metal, and then with to coat the precious metal in the claimed manner.
Der Edelmetallüberzug kann durch Tauchen der Fasern in eine flüssige metalloiganische Lösung aufgebracht werden, die als Hauptbestandteil eine Edelmetallverbindung enthält Eine bevorzugte Verwendung der nach diesem Verfahren mit Edelmetall überzogenen Fasern erfolgt in einer Metallmatrix zur Herstellung eines Metallmatrix-Verbundmateriales. Dies kann durch Eintaucten dt Fasern in eine Nichtedelmetallschmelze, durrh Umgießen mit einer Nichtedelmetallschmelze oder durch : iffusion geschehen, wobei die Fasern vorzugsweise zwischen Folien aus Nichtedelmetall angeordnet werden. Im letzteren Falle erfolgt eine Verdichtung durch Diffusionsverbinden.The precious metal coating can be obtained by dipping the fibers in a liquid metalloid solution which contains a noble metal compound as a main component. A preferred use the fibers coated with noble metal according to this process are carried out in a metal matrix Manufacture of a metal matrix composite material. This can be done by thawing the fibers in a Non-precious metal melt, by pouring around with a non-precious metal melt or by: iffusion happened, wherein the fibers are preferably arranged between foils made of base metal. In the latter case there is a compression by diffusion bonding.
Selbstverständlich müssen die Fasern aus einem Werkstoff bestehen, der seine strukturelle Integrität bei der Abscheidetemperatur beibehält.Of course, the fibers must be made of a material that maintains its structural integrity maintains the deposition temperature.
Wenn Keramik- oder Glasfaser oder mit einem Keramik- oder Metallüberzug beschichtete Graphitfasern mit einer edelmetallhaltigen metallorganischen Verbindung beschichtet und anschließend gebrannt (in Luft erhitzt) werden, wird ein kontinuierlicher haftender Edelmetallüberzug erhalten, der eine sehr gute Verbindung mit der später eingeführten Metallgrundmasse bzw. -matrix des Verbundmaterials eingeht. Silber ist ein bevorzugtes Edelmetall, jedoch können auch Gold-, Palladium- oder Platinüberzüge verwendet werden. Alle diese Überzüge sind kontinuierlich und haften an der Glas- oder Keramikfaser. Graphitfasern sind nur geeignet, wenn sie zuerst mit einem haftenden Keramikwerkstoff oder einem geeigneten Metall beschichtet werden. Von den für Graphitfasern geeigneten Metallüberzugsmaterialien sind Nickel, Aluminium, Titan, Magnesium und rostfreier Stahl gut geeignet.If ceramic or glass fiber or graphite fibers coated with a ceramic or metal coating coated with an organometallic compound containing precious metals and then fired (in Air), a continuous adhesive noble metal coating is obtained, which is a very good bond with the later introduced metal base mass or matrix of the composite material. Silver is a preferred noble metal, but gold, palladium or platinum coatings can also be used. All these coatings are continuous and adhere to the glass or ceramic fiber. Graphite fibers are only suitable if they are first treated with an adhesive ceramic material or a suitable metal be coated. Of the metal coating materials suitable for graphite fibers are nickel, Aluminum, titanium, magnesium and stainless steel work well.
Ein sehr gut brauchbares edelmetallhaltiges metallorganisches Material ist 2. B. in der US-PS 29 84 575 angegeben.An organometallic material containing noble metals that can be used very well is, for example, US Pat. No. 2,984,575 specified.
Die bei der Erfindung eingesetzten Keramik- und Glasfasern können z. B. aus Glas oder Quarzglas sein; sie können z. B. unter den polykristallinen Oxidfasern wie reinem Aluminiumoxid oder einem Gemisch aus Aluminiumoxid, Boroxid und Siliziumdioxid ausgewählt sein, oder es kann sich um irgendeine andere nichtmetallische Verbundfaser wie Siliziumkarbid iU-weder in Form eines homogenen Materials oder in Form eines Oberzugs auf einer Faser aus ungleichartigem Material handeln. Die Fasern sind in Form von Einzelfäden, Multifilgarnen oder Geweben einsetzbar.The ceramic and glass fibers used in the invention can, for. B. made of glass or quartz glass; you can z. B. among the polycrystalline oxide fibers such as pure aluminum oxide or a mixture of Alumina, boron oxide, and silicon dioxide may be selected, or any other non-metallic composite fiber such as silicon carbide iU-neither in the form of a homogeneous material or in the form of an overlay on a fiber of dissimilar material Trade material. The fibers can be used in the form of single threads, multifilament yarns or fabrics.
"> Die bei der Erfindung eingesetzten Grund- oder Matrixroetalle umfassen z. B. Aluminium und seine Legierungen, Blei und seine Legierungen oder Zinn und seine Legierungen. Das Einbringen der Fasern la die Metallmatrix erfolgt z. B. durch Eintauchen der Fasern"> Comprise base used in the invention or Matrixroetalle z. B. aluminum and its alloys, lead and its alloys, or tin and its alloys. The introduction of the fibers la for the metal matrix. For example, by immersing the fibers
in in ein Schmelzbad des Matrixmetalls, wonach die metallüberzogenen Fasern aus dem Bad entnommen werden, so daß das anhaftende Metall an der Luft erstarren kann; oder die Fasern werden in eine geeignet ausgebildete Gießform verbracht, und die Matrixmetallschmelze wird in die Form eingegossen, wobei bevorzugt ein Unterdruck zur Einwirkung gebracht wird, der das Ausfüllen der Zwischenräume zw-schen den Fasern unterstützt; oder die Fasern werden zwischen festen Folien des Matrixmetalls heißgepreßtin into a molten pool of the matrix metal, after which the metal-coated fibers are removed from the bath, so that the adhering metal in the air can freeze; or the fibers are placed in a suitably designed casting mold, and the matrix metal melt is poured into the mold, a negative pressure preferably being applied that helps fill the spaces between the fibers; or the fibers will hot pressed between solid foils of the matrix metal
_ dieses Verfahren eignet sich am besten für Einzelfäden mit relativ großem Durchmesser (ca. 100 μηι)._ This method is best suited for single threads with a relatively large diameter (approx. 100 μm).
In allen Fällen werden die Fasern zuerst vorbehandelt, indem sie in eine metallorganische oder Resinat-Lösung eines Edelmetalls (bevorzugt Silber) getaucht werden, die geeignete Binde- und Flußmittel enthält Die Lösung kann auf die Fasern auch durch Bürsten oder Sprühen aufgebracht werden. Die Fasern können entweder einzeln oder in Form von Bündeln einerIn all cases, the fibers are first pretreated by placing them in an organometallic or resinate solution a noble metal (preferably silver), which contains suitable binders and fluxes The solution can also be applied to the fibers by brushing or spraying. The fibers can either individually or in the form of a bundle
x> Größe, die für den Verbundmetallteii erwünscht ist,
behandelt werden. Nach der Behandlung in der metallorganischen Lösung werden die Fasern an der
Luft erhitzt nach Maßgabe der Anweisungen des Lösungs-Herstellers, so daß die organischen Bestandteils
Ie der Lösung verdampft werden und ein Edelmetallfilm auf den Faseroberflächen niedergeschlagen wird. Die so
behandelten Fasern werden dann in der erläuterten Weise in eine Metallmatrix eingebaut
Die folgenden Beispiele von Faser-Matrix-Zusammensetzungen dienen der Erläuterung der Erfindung.x> size desired for the composite metal part. After the treatment in the organometallic solution, the fibers are heated in air according to the instructions of the solution manufacturer, so that the organic constituents Ie of the solution are evaporated and a noble metal film is deposited on the fiber surfaces. The fibers treated in this way are then incorporated into a metal matrix in the manner explained
The following examples of fiber-matrix compositions serve to illustrate the invention.
Ein Bündel Glasfasern wurde in eine metallorganische Silberlösung eingetaucht. Die Tauchzeit betrug ca.A bundle of glass fibers was immersed in an organometallic silver solution. The diving time was approx.
2 s, wonach das Faserbündel aus der Lösung mit mittlerer Geschwindigkeit entnommen wurde. Dann wurden die Fasern in einen Trockenofen verbracht, wo sie bei 125°C während 10 min in der Luft getrocknet wurden. Anschließend wurden die Fasern durch Erhitzen auf 600°C in Luft, und zwar mit einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von ca. 50°C/ min, gebrannt, für 10 min auf 6000C gehalten und luftgekühlt. Die behandelten Fasern, die jeweils mit einer gleichmäßigen Silberschicht überzogen waren,2 seconds after which the fiber bundle was removed from the solution at medium speed. The fibers were then placed in a drying oven where they were air dried at 125 ° C for 10 minutes. Subsequently, the fibers by heating to 600 ° C in air were, specifically, fired at a temperature elevation rate of 50 ° C / min, held for 10 min at 600 0 C and air cooled. The treated fibers, each coated with an even layer of silver,
^ wurden dann in ein Bleischmelzbad bei 4500C in Luft für 10 s getaucht. Nachdem die Fasern aus dem Bleibad entnommen und an der Luft abgekühlt waren, ergab die Untersuchung, daß das Blei das Faserbündel überzogen hatte und in das Bündel eingedrungen war, so daß ein glasfaserverstärkter Bleiverbundstab gebildet war. ^ were then immersed in a molten lead bath at 450 0 C in air for 10 s. After the fibers were removed from the lead bath and cooled in the air, the examination revealed that the lead had coated the fiber bundle and penetrated into the bundle, so that a glass fiber reinforced lead composite rod was formed.
Ein aus Glasfasergewebe bestehendes Band mit einer Länge von 15,2 cm und einer Breite von 2,54 cm wurde in die in Beispiel 1 genannte metallorganische Silberlösung getaucht, luftgetrocknet und in Luft bei 600°C für 10 min wie in Beispiel I erhitzt. Das silberbeschichtete Band wurde in Luft für 10 s in ein Bleischmelzbad beiA fiberglass cloth tape 15.2 cm long and 2.54 cm wide was made immersed in the organometallic silver solution mentioned in Example 1, air-dried and in air at 600 ° C for Heated for 10 min as in Example I. The silver-coated tape was in a molten lead bath in air for 10 s
450° C getaucht. Das Band wurde aus dem Bleischmelzbad entnommen und luftgekühlt Das Blei hatte die Bindung des Bandes überzogen und war in diese eingedrungen, so daß ein Bleiverbundmaterial erhalten wurde, das in zwei Richtungen glasfaserverstärkt war. Der erhaltene Artikel war wesentlich steifer und stärker als ein gleichgroßes Stück nichtverstärktes BIeL450 ° C immersed. The tape was removed from the molten lead bath and air cooled. The lead had the Binding of the tape coated and had penetrated into this, so that a lead composite material was obtained which was glass fiber reinforced in two directions. The article obtained was much stiffer and stronger as an equal-sized piece of unreinforced BIeL
Ein Bündel von Oxidkeramikfasern wurde mit dem Verfahren entsprechend dem Beispiel 1 behandelt Bei der Untersuchung des Endprodukts ergab sich, daß das Blei das Faserbündel überzogen hatte und in das Bündel eingedrungen war, so daß ein mit Oxidkeramikfasern verstärktes Bleiverbundmaterial erhalten wurde.A bundle of oxide ceramic fibers was treated by the method according to Example 1 Examination of the final product revealed that the lead had coated the fiber bundle and into the bundle had penetrated, so that a lead composite material reinforced with oxide ceramic fibers was obtained.
Ein Bündel Quarzglasfasern wurde mit dem Verfahren entsprechend dem Beispiel 5 behandelt Bei der Untersuchung des Endprodukts ergab sich, daß das Blei die Quarzglasfasern überzogen halte und zwischen diese eingedrungen war; das erhaltene Prcviukt war ein mit Quarzglasfasern verstärktes BleiverbundmateriaLA bundle of quartz glass fibers was treated by the method according to Example 5 Examination of the final product showed that the lead kept the quartz glass fibers coated and between this had penetrated; the product obtained was a Lead composite material reinforced with quartz glass fibers
Ein Bündel Oxidkeramikfasern wurde mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 behandelt, wobei jedoch das Metallschmelzbad nicht aus Blei, sondern aus einer Zinn-Babbitt-Legierung bestand, die ca. 90% Zinn, Rest Kupfer und Antimon, enthielt Die Temperatur dieses Schmelzbads war 400°C Durch Eintauchen des behandelten Faserbündels in dieses Bad in Luft für 10 ζ wurde ein Metallüberzug sowie ein Eindringen in das Faserbündel erreichtA bundle of oxide ceramic fibers was treated with the same procedure as in Example 1, except that the molten metal bath consisted not of lead but of a tin-Babbitt alloy which contained approx. 90% tin, the remainder copper and antimony. The temperature of this molten bath was 400 ° C. By immersing the treated fiber bundle in this bath in air for 10 ζ , a metal coating and penetration into the fiber bundle was achieved
Ein Bündel von Siliziumkarbid-Endlosfasem deren jede einen Durchmesser von ca. 13 um hatte, wurde in die metallorganische Silberlösung nach Beispiel 1 eingetaucht, getrocknet und in Luft bei 600" C für 10 min wie in Beispiel 1 erhitzt Die so mit Silber überzogenen Fasern wurden in einen viereckigen Hohlraum einer Größe von 3,17 - 3,17 · 203.2 mm in eine Gipsform eingebracht; die Fasern bildeten ca. lOVoL-% dieses Hohlraums. Die Gipsform wies einen Anguß, einen Angußvirteiler für Metallschmelze und einen Anschnitt auf, so daß die Metallschmelze in den die Fasern enthaltenden Hohlraum eintreten konnte. Eine Legierung auf Aluminhimgnindlage (Legierung 20 1) wurde auf 8500C erwärmt i'ad in den Anguß der Gipsform gegossen; Unterdruck wurde angewandt, um das Füllen des Formhohlraums zu unterstützen. Nachdem das Metall in der Form erstarrt war, wurde der Stab mit einer Größe von 3,17 χ 3,17 χ 203,2 mm entnommen und untersucht Es zeigte sich, daß die Aluminiumlegierung das Faserbündel überzogen hatte und in dieses eingedrungen war und den Formhohlraum ausgefüllt hatte.A bundle of silicon carbide continuous fibers, each having a diameter of about 13 µm, was immersed in the organometallic silver solution according to Example 1, dried and heated in air at 600 ° C. for 10 minutes as in Example 1. The fibers thus coated with silver were The plaster mold had a sprue, a sprue divider for molten metal and a gate so that . could enter the molten metal in which the fibers cavity containing an alloy Aluminhimgnindlage (alloy 20 1) was heated to 850 0 C i'ad in the sprue of the gypsum mold cast; vacuum was applied to assist in filling the mold cavity after that. Metal had solidified in the mold, the rod with a size of 3.17 × 3.17 × 203.2 mm was removed and examined. It was found that the aluminum alloy coated the fiber bundle gen and had penetrated this and had filled the mold cavity.
führt, um einen faserverstärkten Rechteckstab zuleads to a fiber-reinforced rectangular rod erzeugen. Nachdem das Metall in der Form erstarrt warproduce. After the metal has solidified in the mold und der Stab entnommen worden war, zeigte sich beiand the rod had been removed showed up at der Oberprüfung, daß das Blei das Faserbündelchecking that the lead is the bundle of fibers
überzogen hatte, in dieses eingedrungen war und denhad coated, had penetrated into this and the
Ein Bündel Graphitfasern auf Pechbasis wurde in der metallorganischen Lösung nach Beispiel 1 behandeltA bundle of pitch-based graphite fibers was treated in the organometallic solution according to Example 1 und wie in Beispiel an der Luft getrocknet Während des Brennvorgangs bei erhöhter Temperatur (600° C) wurde jedoch beobachtet, daß die Fasern glühten, und nach der Entnahme aus dem Brennofen war ein großer Faseranteil verschwunden, vermutlich durch Oxidationand air-dried as in the example. During the firing process at an elevated temperature (600 ° C.) however observed that the fibers glowed, and after removal from the kiln there was a large one Fiber content disappeared, probably due to oxidation
Μ zu einem gasförmigen Reaktionsprodukt Es wurde versucht die Fasern dadurch zu erkalten, daß sie in einer Atmosphäre von nassem Argon anstatt in Luft erhitzt wurden. Die so behandelten Fasern zerfielen auch nicht, wie sie das in Luft getan hatte. Aber der SilberiiberzugΜ It became a gaseous reaction product attempts to cool the fibers by heating them in an atmosphere of wet argon instead of air became. The fibers treated in this way also did not disintegrate as they did in air. But the silver coating haftete nicht an den Fasern, und beim Eintauchen in ein Bleisuimelzbad erfolgte kein Eindringen des Bleis in das behandelte Faserbündel.did not adhere to the fibers, and no penetration of the lead into it when immersed in a lead molten bath treated fiber bundles.
Ein Bündel Graphitfasern auf Pechbasis entsprechend denjenigen nach Beispiele wurde durch galvanische Metallabscheidung mit Nickel beschichtet Die nickelüberzogenen Fasern wurden dann in der metallorganischen Lösung nach Beispiel 1 behandelt und wie inA bundle of pitch-based graphite fibers similar to those in Examples was electroplated Metal deposit coated with nickel The nickel-coated fibers were then treated in the organometallic solution according to Example 1 and as in Beispiel 1 in Luft getrocknet Danach wurden die nickelüberzogenen Fasern in Luft mit einer Temperatursteigerungsrate von ca. 50°C/min auf 600° C erhitzt, für 10 min auf 600° C gehalten und luftgekühlt Der Nickelüberzug auf den Fasern verhinderte einen ZerfallExample 1 dried in air The nickel-coated fibers were then heated in air at a rate of temperature increase of approx. 50 ° C / min to 600 ° C, held at 600 ° C. for 10 min and air-cooled. The nickel coating on the fibers prevented disintegration der Fasern bei der Behandlung bei dieser hohen Temperatur. Danach wurden die nunmehr sowohl mit Nickel als auch mit Silber überzogenen Fasern in ein Bleischmelzbad bei 400° C in Luft getaucht und zwar für 10 s. Nach der Entnahme der Fasern aus derof the fibers when treated at this high temperature. After that they were now both with Nickel and silver-coated fibers are immersed in a molten lead bath at 400 ° C in air for 10 p. After removing the fibers from the
eingedrungen war und ein graphitfaserverstärkteshad penetrated and a graphite fiber reinforced
Verbundmaterialien haben eine größere Steifigkeit und Festigkeit als des unverstärkte Eindring-Metall. Die Faserfestigkeiten in Axialrichtung der Fasern innerhalb des Verbundmateriais hängen von der Faserart ab, liefen aber typischerweise zwischen ca. 703 N/mm2 imComposite materials have greater rigidity and strength than unreinforced penetrating metal. The fiber strengths in the axial direction of the fibers within the composite material depend on the type of fiber, but typically ran between approx. 703 N / mm 2 im Fall der Glasfasern und ca 1757,5 N/mm2 im Fall der Siliziumkarbidfasern. Die Festigkeit des Vfrbundmaterials ist eine Funktion der vorhandenen Faserart und Fasermenge.Case of glass fibers and approx. 1757.5 N / mm 2 in the case of silicon carbide fibers. The strength of the composite material is a function of the type and amount of fiber present.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US20684680A | 1980-11-14 | 1980-11-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3144947A1 DE3144947A1 (en) | 1982-09-09 |
| DE3144947C2 true DE3144947C2 (en) | 1983-12-22 |
Family
ID=22768222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3144947A Expired DE3144947C2 (en) | 1980-11-14 | 1981-11-12 | Process for coating fibers with noble metal and using the coated fibers in a metal matrix |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS57112463A (en) |
| DE (1) | DE3144947C2 (en) |
| FR (1) | FR2494260A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012011264A1 (en) * | 2012-06-07 | 2013-12-12 | Technische Universität Dresden | Metal casting composite component has component main portion with which textile fiber reinforcement formed from fibers, threads, fiber bundles or metallic wires is embedded |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4485122A (en) * | 1983-03-23 | 1984-11-27 | International Telephone And Telegraph Corporation | Method of an arrangement for coating optical fibers with metallic materials |
| GB2156718B (en) * | 1984-04-05 | 1987-06-24 | Rolls Royce | A method of increasing the wettability of a surface by a molten metal |
| US4921822A (en) * | 1988-11-07 | 1990-05-01 | General Electric Company | Ceramic composite |
| US5162271A (en) * | 1991-03-13 | 1992-11-10 | Northrop Corporation | Method of forming a ductile fiber coating for toughening non-oxide ceramic matrix composites |
| DE19738880A1 (en) * | 1997-09-05 | 1999-03-11 | Alsthom Cge Alcatel | Method and apparatus for coating a substrate with a metal |
| DE19938932B4 (en) * | 1999-08-17 | 2004-07-15 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Process for coating fibers and composite material containing these fibers |
| CN110218449A (en) * | 2019-05-20 | 2019-09-10 | 陈朝明 | A kind of preparation method of heat conductive insulating composite material |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3553820A (en) * | 1967-02-21 | 1971-01-12 | Union Carbide Corp | Method of producing aluminum-carbon fiber composites |
| GB1249623A (en) * | 1967-05-24 | 1971-10-13 | Secr Defence | Improvements in or relating to metal coatings |
| US3535093A (en) * | 1968-05-09 | 1970-10-20 | Union Carbide Corp | Aluminum composite containing carbon fibers coated with silver |
| US3890690A (en) * | 1968-10-23 | 1975-06-24 | Chou H Li | Method of making reinforced metal matrix composites having improved load transfer characteristics and reduced mismatch stresses |
| US3571901A (en) * | 1969-06-13 | 1971-03-23 | Union Carbide Corp | Method of fabricating a carbon-fiber reinforced composite article |
| US3894677A (en) * | 1971-03-24 | 1975-07-15 | Nasa | Method of preparing graphite reinforced aluminum composite |
| JPS4945222A (en) * | 1972-09-05 | 1974-04-30 | ||
| JPS51145438A (en) * | 1975-03-01 | 1976-12-14 | Shoei Chemical Ind Co | Method of coating with metal |
| IL52404A0 (en) * | 1976-08-30 | 1977-08-31 | Hughes Aircraft Co | Metallic clad fiber optical waveguide for simultaneous optical and electrical signal transmission |
| DE2836957A1 (en) * | 1978-08-24 | 1980-03-13 | Kabel Metallwerke Ghh | HEAT-INSULATED PIPE |
-
1981
- 1981-11-07 JP JP56177844A patent/JPS57112463A/en active Pending
- 1981-11-12 DE DE3144947A patent/DE3144947C2/en not_active Expired
- 1981-11-13 FR FR8121282A patent/FR2494260A1/en active Granted
-
1985
- 1985-01-28 JP JP1272585A patent/JPS6134132A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012011264A1 (en) * | 2012-06-07 | 2013-12-12 | Technische Universität Dresden | Metal casting composite component has component main portion with which textile fiber reinforcement formed from fibers, threads, fiber bundles or metallic wires is embedded |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2494260B1 (en) | 1985-05-10 |
| FR2494260A1 (en) | 1982-05-21 |
| JPS57112463A (en) | 1982-07-13 |
| DE3144947A1 (en) | 1982-09-09 |
| JPS6134132A (en) | 1986-02-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3509931C2 (en) | ||
| DE2728555C2 (en) | Raw material for carbon fiber reinforced metals and process for their production | |
| DE2556679C2 (en) | Composite material and process for its manufacture | |
| US4223075A (en) | Graphite fiber, metal matrix composite | |
| DE3130140C2 (en) | Fiber reinforced composite | |
| DE2939225A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A FIBER REINFORCED METAL STRUCTURE | |
| DE2164568B2 (en) | Carbon fiber reinforced aluminum composite material | |
| DE3617055A1 (en) | FIBER MATERIAL FOR COMPOSITE MATERIALS, FIBER REINFORCED METALS MADE THEREOF AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| DE1912465A1 (en) | Article made from carbon fibers embedded in aluminum or an aluminum alloy and process for its manufacture | |
| DE3144947C2 (en) | Process for coating fibers with noble metal and using the coated fibers in a metal matrix | |
| US4831707A (en) | Method of preparing metal matrix composite materials using metallo-organic solutions for fiber pre-treatment | |
| DE4301927C2 (en) | Bonded metal-ceramic material, its use and process for its manufacture | |
| JPH0413412B2 (en) | ||
| EP3088556A1 (en) | Carbon fibre metal composite material | |
| DE4112693C2 (en) | ||
| CH682307A5 (en) | ||
| DE2043924A1 (en) | Carbon fibre reinforced metal - with fibres having transition metal carbide coating | |
| DE102006040120B3 (en) | Composite materials comprise ceramic or carbon fibers with a metal coating which are embedded in metal matrix whose melting point is lower than that of coating | |
| AT406837B (en) | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING METAL-MATRIX COMPOSITES | |
| DE10143015A1 (en) | Method of making composite from porous fiber-reinforced carbon preform and metal alloy forming carbides involves forming silicon carbide layer on the capillaries, holding metal alloy above melting point and detaching silicon carbide layers | |
| DE3202957A1 (en) | Process for the treatment of a graphite or ceramic fibre | |
| DE2501024C2 (en) | Composite body | |
| DE2334219C3 (en) | Process for the production of carbon fibers coated with metal carbide and their use | |
| DE1921211B2 (en) | PROCESS FOR MANUFACTURING HIGH STRENGTH MATERIALS FROM POLYCRYSTALLINE METAL WHISPER | |
| EP3456697A1 (en) | Method for coating a carbonaceous fibrous structure and method for producing a fibre reinforced material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: GODDARD, DAVID M., 43065 POWELL, OHIO, US SEXTON, RICHARD W., 43123 GROVE CITY, OHIO, US |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: FIBER MATERIALS, INC. (N.D.GES.D.STAATES MASSACHUS |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |