DE4122662C2 - Hochtemperaturbeständige Reflexionskörper - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hochtemperaturbeständigen Reflexionskörper, bestehend aus einer Auflage aus Gold, Platin oder Rhodium auf einem keramischen Träger, wobei zur Stabilisierung der Edelmetallauflage auf dieser eine IR-durchlässige Metalloxidschicht vorgesehen ist, die im Falle einer Goldauflage aus SiO und im Falle einer Auflage aus Platin oder Rhodium aus Al₂O₃ besteht (nach Patent 40 02 131).

Reflexionskörper dieser Art werden für den Einsatz bei Temperaturen über 900°C und in Leichtbau-Wärmeisolation verwendet. Bei sehr hohen Temperaturen läßt je­ doch die Haftfestigkeit der Edelmetallschicht auf keramischer Oberfläche stark nach. Das Edelmetall zeigt eine starke Tendenz zur Agglomeratbildung. Dieser Verände­ rung der Reflexionsschicht wird gemäß dem Hauptpatent mit einer die Edelmetall­ schicht stabilisierenden Metalloxidschicht entgegenwirkt die IR-durchlässig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gegenstand der Haupt-Pa­ tentanmeldung weiter zu entwickeln.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 3 ge­ löst.

Gemäß dem Patentanspruch 1 sind Fasern als Reflexionskörper vorgesehen, die in mannigfaltiger Art zu einem dem Anwendungsfall entsprechend geformten Gebilde zusammengefügt werden können. Hierdurch läßt sich beispielsweise ein Wärme­ schutz geringen Gewichtes für die Raumfahrt herstellen.

Ähnliche Reflexionskörper können gemäß Anspruch 2 so hergestellt werden, daß zunächst eine aus Keramikfasern gebildete Struktur hergestellt und anschließend beschichtet wird, so daß bei der Beschichtung das Edelmetall bzw. das Metalloxid in die Struktur eindringt und die Fasern teilweise oder vollständig beschichtet werden.

Je nach Anwendung ist es auch möglich, einen kompakten, porösen oder flächigen Keramikkörper als keramischen Träger zu verwenden, bei dem mindestens eine Seite mit Edelmetall und Metalloxid beschichtet wird, die einseitig beschichteten Ke­ ramikfolien nach dem Hauptpatent ausgenommen.

Die erfindungsgemäßen Lösungen ermöglichen eine flexible Realisierung eines Hochtemperatur-Reflexionsgegenstandes für alle Anwendungsmöglichkeiten.

Die Edelmetallschicht kann aus einer Goldschicht bestehen. Bei Temperaturen oberhalb von 1000°C empfiehlt sich eine Platin- oder eine Rhodiumauflage.

Zur Verbesserung der Haftung der Edelmetallschicht am Keramikträger wird vor­ zugsweise ein Haftmittel verwendet, das im Falle einer Goldauflage SiO ist. Für Pla­ tin und/oder Rhodium können bekannte Haftmittel vorgesehen werden.

Optimal im Hinblick auf den Erhalt der Reflektivität bis zu Temperaturen von 1040°C hat sich eine Dicke von etwa 300 nm Gold in Verbindung mit einer nur 5 nm dünnen SiO-Stabilisierungsschicht erwiesen. Die Dicke der Haftschicht kann zwischen 4 und 10 nm liegen. Die Haftmittelschicht aus SiO trägt ferner auch zur Stabilisierung der Goldauflage bei. Auch für den Einsatz bei sehr hohen Temperaturen ist es möglich, die Schichtdicke der Platin- und Rhodiumauflage auf weniger als 100 nm und die der Stabilisierungsschicht auf 5 nm zu reduzieren.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung schematisch dar­ gestellt. Die Fig. 1 bis 4 zeigen je ein Ausführungsbeispiel, die jeweils aus einem keramischen Substrat bzw. Träger 10, 30, 40 bestehen, die mit einer Edelmetallauf­ lage 11, 31, 41 sowie einer äußeren Stabilisierungsschicht 12, 32, 42 beschichtet sind.

Der keramische Träger kann dazu jede Konfiguration haben. In Fig. 1 besteht der keramische Träger in einer Faser 10 aus keramischen Material, z. B. Aluminiumoxid, Mullit. Die Faser 10 ist mit der Edelmetallauflage 11 aus Platin, Rhodium oder Gold überzogen und nach außen hin durch die Stabilisierungsschicht 12 abgeschlossen, die im Falle einer Goldauflage 11 aus SiO und im Falle einer Auflage aus Platin oder Rhodium 11 aus Al₂O₃ besteht. Die Stabilisierungsschicht 12 ist durchlässig für Infra­ rot­ strahlen, womit das Reflexionsvermögen für IR-Strahlen der Edelmetalloberflä­ che nicht durch die Stabilisierungsschicht nennenswert beeinträchtigt wird. Die so gebildete Faser 14 ist in Fig. 1a im Längsschnitt und in Fig. 1b im Querschnitt gezeigt. Mit derartigen Fasern 14 können Reflexionskörper unterschiedlicher Geometrien hergestellt werden, wobei die Fasern regellos oder gezielt orientiert werden können.

In Fig. 2 ist ein durch die gestrichelten Linien 21 verdeutlichter quaderförmiger Reflexionskörper 24 gezeigt, der im wesentlichen aus Fasern 20 besteht. Die Fa­ sern 20 sind entweder Reflexionsfasern 14 gemäß Fig. 1, die anschließend zur Bil­ dung des Reflexionskörpers 24 zusammengesetzt wurden oder unbeschichtete Keramikfasern 20. Im letzten Fall wird der gesamte Körper 24 dem Beschichtungs­ verfahren unterzogen, wobei je nach Faserdichte und Beschichtungsverfahren die Fasern 20 mehr oder weniger vollständig mit der Edelmetallauflage und der Stabilisierungsschicht beschichtet werden. Bei entsprechend porösem Körper 24 ist es möglich, auch die innersten Fasern allseitig nahezu vollständig zu beschich­ ten. Bei manchen Anwendungsfällen wird es genügen, den Reflexionskörper 24 bzw. die Fasern 20 nur einseitig mit der Reflexions-und Stabilisierungsschicht zu versehen.

In Fig. 3 ist ein kompakter Träger 30 aus keramischem Material dargestellt, dessen Formgebung entsprechend der Anwendung gewählt wird und der einseitig mit der Edelmetallauflage 31 und der äußeren Stabilisierungsschicht 32 versehen ist. Der Träger 30 kann aus homogenem Material oder faserverstärkt ausgebildet sein und bei Bedarf eine geringere oder höhere Porosität aufweisen.

Schließlich ist in Fig. 4 ein flächiger Reflexionskörper 44 dargestellt, der aus einer Trägerfolie 40 besteht und der beidseitig mit je einer Edelmetallschicht 41 und ei­ ner Stabilisierungsschicht 42 versehen ist.

Wenn erforderlich, können die Edelmetallauflagen 11, 31, 41 mittels einer Haft­ schicht mit dem Keramikträger 10, 30, 40 verbunden sein. Hierzu werden bekann­ te Haftmittel verwendet. Im Falle einer Goldauflage ist eine Haftschicht aus SiO von Vorteil, die ebenfalls zur Stabilisierung der Goldauflage beiträgt. Die Haft­ schicht 33 ist beispielsweise in Fig. 3 gezeigt.

Claims (3)

1. Hochtemperaturbeständiger Reflexionskörper, bestehend aus einer hoch re­ flektierenden Auflage aus Gold, Platin oder Rhodium auf einem keramischen Träger, wobei auf der Edelmetallauflage eine IR-durchlässige Stabilisierungs­ schicht vorgesehen ist, die im Falle einer Goldauflage aus SiO und im Falle einer Auflage aus Platin oder Rhodium aus Al₂O₃ besteht, nach Patent 40 02 131, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Strang oder eine Fa­ ser (10), eine beidseitig mit der Edelmetallauflage (41) und der Stabilisie­ rungsschicht (42) beschichtete Folie (40) oder ein anderer Formkörper (30) aus keramischen Material ist.

2. Reflexionskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (24) aus keramischen Fasern (20) gebildet ist, die ganz oder teilweise mit der Edelmetallauflage und der Stabilisierungsschicht beschichtet sind.

3. Reflexionskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie oder der andere Formkörper aus einem faserverstärkten keramischen Material bestehen.