DE577128C

DE577128C - Verfahren zur Befestigung von Metallteilen an keramischen Koerpern

Info

Publication number: DE577128C
Application number: DES92789D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1928-11-07
Filing date: 1929-07-13
Publication date: 1933-05-24

Description

Verfahren zur Befestigung von Metallteilen an keramischen Körpern Es ist bekannt, Körper aus Glas, Porzellan und anderen Stoffen mit einer farbigen Metallglasur zu überziehen. Die Metallglasur kann dabei auf einer keramischen Unterglasur eingebrannt werden. Derartige Verfahren werden im allgemeinen in der keramischen Industrie angewendet, um farbige Verzierungen auf dem Porzellankörper anzubringen. Man hat nun bereits vorgeschlagen, an den verhältnismäßig dünnen Metallüberzügen fremde Metallteile anzulöten oder anzuschweißen. Derartige Verbindungen haben sich jedoch bisher nicht bewährt. Dies ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß die Glasuren zu dünn waren und in ihrer Oberfläche nicht nur aus Metall bestanden, sondern auch keramische, z. B. glasartige Teilchen enthielten.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Befestigen metallischer Teile an keramischen Körpern, welches darin besteht, daß auf eine keramische Unterglasur des keramischen Körpers eine Metallglasur eingebrannt wird, daß mit der Metallglasur metallurgisch ein zweiter stärkerer Metallüberzug verbunden wird und daß an diesem äußeren Metallüberzug die zu verbindenden Teile auf metallurgischem Wege verbunden werden. Dabei können die Metallteile angeschweißt oder angelötet werden.
In an sich bekannter Weise wird also bei der Herstellung einer Verbindung zunächst auf den rohen keramischen Körper eine keramische Unterglasur aufgebracht. Als keramische Unterglasur eignet sich beispielsweise die bekannte Mahagoniglasur, die ungefähr 85 °/o geschwemmten Lehm (z. B. albany slip), 5 °/o Feldspat, 5 °/o Kieselsäure, 3 0/a Fe203 und .2 °/o Mg 02 enthält. Es können aber auch andere Glasuren mit gutem Ergebnis verwendet werden. Die Glasur wird auf den keramischen Körper gebracht und der Körper darauf gebrannt.
Wenn der Körper nach dem- Glasieren wieder auf die Raumtemperatur abgekühlt ist, so wird zur Herstellung der Metallglasur eine Metallbestandteile enthaltende flüssige Lösung, beispielsweise mit einem Pinsel, auf den Teil der keramischen Glasur gebracht, der überzogen werden soll.
Die Lösung soll möglichst einen Metallgehalt von' über 7 °% besitzen. Nach dem Auftragen dieser flüssigen Schicht wird der keramische Körper erneut einer Wärmebehandlung unterworfen: Er wird auf über 40o° C erhitzt, wobei jedoch die für die Beständigkeit der keramischen Unterglasur höchst zulässige Temperatur von etwa 8oo° C nicht überschritten werden darf. Durch das Brennen werden die flüchtigen Bestandteile ausgeschieden, und es wird ein festhaftender Metallüberzug in die keramische Glasur eingebrannt.
Als besonders günstig hat sich eine Metallglasur erwiesen, die außer den zur Lösung notwendigen ätherischen Ölen, z. B. Lavendel-oder Nelkenöl, über 7,8s °/o Metallbestandteile enthält, und zwar 4,3 °/a Platin in metallischer Form oder als Platinchlorid, 3 °% Wismut in der Form eines Chlorides oder als Metall und über z °% weitere unlösliche Rückstände. Eine besonders fest auf der Unterglasur haftende Metallglasur wird dann erzielt, wenn die zu glasierenden Körper schnell auf eine Höchsttemperatur von etwa 8oo° C gebracht und unmittelbar darauf langsam abgekühlt werden. Wenn ein derartiges Arbeitsverfahren nicht durchführbar ist, so empfiehlt es sich, mit einer niedrigeren Höchsttemperatur zu arbeiten. Das Ergebnis ist sowohl von der Temperatur als auch von der notwendigen Zeit abhängig.
Während der Anfangsstadien der Wärmebehandlung ist es wünschenswert, eine oxydierende Atmosphäre um die zu erhitzenden Körper bestehen zu lassen, insbesondere, wenn ein elektrischer Ofen verwendet wird. Die Gasfüllung des Ofens wird einem verhältnismäßig hohen Druck ausgesetzt und dieser Druck nach der notwendigen Dauer wieder abgeschwächt.
Beim Erhitzen dringt das Metall in die siliciumhaltige Glasur ein, die mit ihr eine im wesentlichen gleichförmige und feste Mischung bildet. Dieses Ergebnis wird nach den vorliegenden Versuchen mit Sicherheit erzielt, wenn die obenerwähnten Verfahrensschritte genau eingehalten werden. Man erhält dann eine metallische Glasur, die bis zu einer ausreichenden Tiefe in die Siliciumglasur eingedrungen ist und gleichzeitig auf ihrer Oberfläche eine Schicht von genügender Gleichförmigkeit und Dicke bildet. Die Verbindung zwischen der äußeren Metallschicht der Glasur und der innenliegenden Siliciumglasur ist ferner vollkommen gasdicht, und sie hat eine mechanische Festigkeit, welche die des keramischen Körpers unter Umständen weit übersteigt.
Der dritte Verfahrensschritt zur Herstellung einer Verbindung des keramischen Körpers mit einem Metallkörper besteht darin, daß mit der metallischen Glasur ein weiterer fest an dieser haftender Metallüberzug metallurgisch verbunden wird. In einfacher Weise kann z. B. diese Metallschicht auf die Metallglasur in der Weise aufgebracht werden, daß der Körper erhitzt und schnell in eine flüssige Lötmasse eingetaucht wird. Bei Versuchen hat sich eine Lötmasse von 58 °/o Zinn und 42 °/o Blei mit einem geeigneten Flußmittel neutralen Charakters, z. B. Ammoniumchlorid, Glycerin, Vaseline u. dgl., als günstig erwiesen. Die Lötmasse wird dabei auf eine Temperatur zwischen Zoo und 235° C gebracht.
An dem äußeren Metallüberzug wird nun der zu befestigende Metallteil angebracht. Die Verbindung kann durch Löten oder Schweißen erfolgen, beispielsweise mit Hilfe eines Lötkolbens. Der Kolben wird auf eine Temperatur gebracht, die ungefähr in der Nähe von Zoo bis 235° C liegt. Nachdem die beiden zu verlötenden Teile aneinander gehalten sind, fährt man mit dem Lötkolben schnell über die Stellen, die verlötet werden sollen.
Der durch die Erfindung erzielte Fortschritt besteht darin, daß infolge des metallurgischen Aufbringens einer Metallschicht auf die in eine keramische Unterglasur eingebrannte Metallglasur die Verbindung von Metallteilen mit keramischen Körpern ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen leicht vorgenommen werden kann. Durch die den keramischen Körper bedeckende kräftige äußere Metallschicht wird der Porzellankörper beim Schweißen oder Löten vor unzulässigen örtlichen Erwärmungen bewahrt, so daß Wärmespannungen, die den Porzellankörper sprengen könnten, nicht auftreten können. Infolgedessen kann die Verbindung von Metallteilen gemäß der Erfindung leicht durch ungeübte Arbeitskräfte an der Verwendungsstelle vorgenommen werden, wenn die ersten Verfahrensschritte bis zum Aufbringen der äußeren Metallschicht bereits vorher an geeigneter Stelle vorgenommen sind. Durch die Erfin- i dung wird also die Verbindung von Metallteilen mit keramischen Teilen sehr erheblich erleichtert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Befestigung von Metallteilen an keramischen Körpern, dadurch gekennzeichnet, daß auf den mit einer eingebrannten Unterglasur versehenen keramischen Körpern zunächst eine metallische Unterglasur eingebrannt und auf dieser Unterglasur metallurgisch eine Metallschicht aufgebracht wird und daß mit der Metallschicht die zu befestigenden Teile metallurgisch verbunden werden. .
2. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet; daß der Körper nach dem Aufbringen des Metallüberzuges und dem nachfolgenden Erhitzen in an sich bekannter Weise bei einer Temperatur von Zoo bis 225 ° mit einer Schicht Lötmasse, z. B'. aus je gleichen Teilen Zinn und Blei, überzogen und dann abgekühlt wird, wobei das Überziehen des Körpers mit Lötmasse während des Abkühlens von der vorausgegangenen stärkeren Erhitzung des ersten Metallüberzuges erfolgen kann.
3. Verfahren nach Anspruch r oder fol-, gendem, dadurch gekennzeichnet, daß der zu befestigende Körper auf der äußeren Metallschicht angelötet oder angeschweißt wird.