DE4343315A1

DE4343315A1 - Verfahren zum Ausbilden eines oder mehrerer Hohlräume in oder unter einer Beschichtung eines Grundkörpers

Info

Publication number: DE4343315A1
Application number: DE19934343315
Authority: DE
Inventors: Karl-Hermann Dipl Phys Friese; Werner Dipl Phys Dr Gruenwald; La Prieta Claudio De; Gerhard Dipl Ing Schneider; Harald Dipl Ing Dr Neumann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-12-18
Filing date: 1993-12-18
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2013-12-19
Also published as: DE4343315C2; WO1995016646A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden eines oder mehrerer Hohlräume in oder unter einer Beschichtung eines Grundkörpers nach der Gattung des Hauptanspruchs. Derartige Verfahren sind grundsätzlich bekannt, beispielsweise zur Herstellung einer freitragenden Struktur für einen Blasendrucksensor, wie er in ISHM-Proceedings, Bournemouth 1987, Seite 421ff beschrieben ist. Als Hohlraumbildner ist bei diesem bekannten Verfahren Picein-Paste verwendet.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß Glaskohle erst bei relativ hohen Temperaturen im Bereich ab ca. 600°C ausbrennt. Bei dieser Temperatur hat sich aus der Paste bereits eine freitragende Keramikstruktur, beziehungsweise ein freitragender Körper gebildet und soweit verfestigt, daß keine Verschiebungen mehr erfolgen. Man erhält somit eine definierte Porosität oder eine definierte Blasenform.

Besonders bewährt hat sich das erfindungsgemäße Verfahren bei der Verwendung zur Bildung von Poren in einer Beschichtung aus einer keramischen Paste, insbesondere für die Herstellung planarer Sonden zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Gasgemischen. Der Korndurchmesser der Glaskohlepartikel bestimmt hierbei in besonders einfacher Weise die Größe der Poren, wobei die maximale Korngröße der Glaskohle sich nach der gewünschten Porengröße, beziehungsweise der Dicke der aufgebrachten Schicht richtet. Zur Vermeidung durchgehender Poren muß dabei der Korndurchmesser kleiner gewählt werden als die Schichtdicke.

Eine weitere vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt bei der Ausbildung blasenförmiger Hohlräume unter einer freitragenden Struktur, zum Beispiel für die Herstellung sogenannter Blasen-Drucksensoren, wobei ein einzelner größerer Hohlraum unter der Beschichtung erzeugt wird. Für diese Anwendung wird zweckmäßigerweise Glaskohle mit einem Korndurchmesser im Bereich zwischen 1 und 150 µm, vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 100 µm benutzt. Eine besonders einfache und vorteilhafte Verarbeitungsweise bei der Herstellung des Hohlraumes für einen derartigen Blasen-Drucksensor ergibt sich dadurch, daß die Glaskohlepartikel in einem organischen Träger dispergiert sind und mit diesem eine druckfähige Paste bilden, welche in Form der auszubildenden Blase aufgedruckt werden kann.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer porösen Beschichtung eines Grundkörpers und Fig. 2 eine Anordnung mit einem blasenförmigen Hohlraum zwischen einer Beschichtung und einem Grundkörper.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist mit 10 eine Beschichtung auf einem Grundkörper 11 bezeichnet, welche Poren 12 aufweist. Diese entstehen beim Erhitzen der Glaskohle-Partikel enthaltenden, schichtförmig aufgetragenen Paste auf eine Temperatur von ca. 600°C, bei welcher die Glaskohle sich nahezu rückstandslos verflüchtigt und die Poren 12 in der Beschichtung 10 hinterläßt.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der eine Glaskohle-Partikel enthaltende, sich insgesamt bei Erhitzung verflüchtigende Paste auf den Grundkörper 11 unterhalb einer Beschichtung 10 aufgetragen wurde. Nach dem Erhitzen auf eine Temperatur von ca. 600°C hat sich hier die die Glaskohle enthaltende Unterlage praktisch rückstandslos verflüchtigt und einen Hohlraum 13 unter einer frei tragenden Schicht 14 hinterlassen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, in besonders einfacher und wirtschaftlicher Weise einen oder mehrere Hohlräume in oder unter einer Beschichtung eines Grundkörpers zu erzeugen durch den Zusatz von Glaskohle-Partikeln zu Dickschichtpasten, beziehungsweise keramischen Formmassen, die in bekannter Weise auf einen Grundkörper aufgebracht werden. Während eines Sintervorgangs bei ca. 600°C brennt die Glaskohle aus und hinterläßt definierte Hohlräume. Derartige Hohlraumbildner werden zum Beispiel vorteilhaft angewendet für die Herstellung von Abgassensoren, dort zum Beispiel für die Ausbildung des Diffusionskanals, des Luftreferenzkanals oder einer porösen Abdeckung, oder alternativ zum Beispiel für die Herstellung von Drucksensoren in Blasentechnologie. Das beanspruchte Verfahren kann demzufolge sowohl benutzt werden zur Herstellung von freitragenden Dickschichtstrukturen wie auch zur Herstellung poröser Dickschichten und keramischer Formteile. Auch die Herstellung metallischer, poröser Sinterkörper erscheint mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich. Die verwendete Glaskohle ist grundsätzlich bekannt, zum Beispiel aus dem Artikel von R. Dübgen in "Plastverarbeiter" 41 (1990) 6, Seite 16 bis 21. Bei der verwendeten Glaskohle handelt es sich um eine durch Pyrolyse von Harzen gewonnene besondere Modifikation des Kohlenstoffes.

Bei der Ausbildung von Poren ist zu berücksichtigen, daß sich die endgültige Größe der Poren ergibt durch den Korndurchmesser der Glaskohle abzüglich der Schwindung während des Sinterprozesses. Die Partikelgröße der Glaskohle muß also entsprechend der Schwindung größer gewählt werden als die erwünschte Porengröße. Man erhält so eine definierte und reproduzierbare Porosität, welche sich besonders vorteilhaft herstellen läßt.

Claims

1. Verfahren zum Ausbilden eines oder mehrerer Hohlräume in oder unter einer Beschichtung eines Grundkörpers, insbesondere zum Ausbilden von Poren in einer Beschichtung oder eines blasenartigen Hohlraumes unter einer Beschichtung, vorzugsweise auf Keramikteilen, wobei der Beschichtungsmasse Teilchen beigemengt oder unterlegt werden, welche sich bei Erhitzung vorzugsweise rückstandsfrei verflüchtigen und die gewünschten Hohlräume hinterlassen, dadurch gekennzeichnet, daß als hohlraumbildende Substanz Glaskohle verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verflüchtigung der hohlraumbildenden Substanz durch Erhitzen auf eine Temperatur bei oder oberhalb von 600°C erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung zur Bildung von Poren (12) in einer Beschichtung (10) aus einer keramischen Paste (Fig. 1), insbesondere für die Herstellung planarer Sonden zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Gasgemischen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Korndurchmesser der Glaskohlepartikel kleiner als die Schichtdicke der aufgebrachten Schicht (10) ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung zur Ausbildung eines blasenförmigen Hohlraumes (13) unter einer freitragenden Schicht (14).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskohle einen Korndurchmesser von 1 bis 150 µm, vorzugsweise von 1 bis 100 µm aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskohlepartikel in einem organischen Träger dispergiert sind und mit diesem eine druckfähige Paste bilden.