DE853069C

DE853069C - Reaktionsthermisches Verfahren zur Herstellung von Metallagglomeraten

Info

Publication number: DE853069C
Application number: DEK7844A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr Krapf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-10-31
Filing date: 1950-10-31
Publication date: 1952-10-20

Description

Reaktionsthermisches Verfahren zur Herstellung von Metallagglomeraten Viele technische Probleme erfordern Materialien, die hochhitzebeständig und/oder chemisch beständig sind. Hierfür haben bis jetzt hochlegierte Stähle oder Sintermetalle oder keramische Werkstoffe zur Verfügung gestanden, die jedoch für viele Beanspruchungen nicht ausreichen oder die mit den zur Verfügung stehenden Mitteln nicht in die erforderliche Form gebracht werden konnten. Beispielsweise steigt der Wirkungsgrad einer Gasturbine mit der Gastemperatur beim Eingang in die Turbine an. Bei einer Temperatur von 60o° erhält man nur einen Wirkungsgrad von 24%, bei 95o° einen Wirkungsgrad von 350/0, während man bei i 50o° einen solchen von 45% erzielen könnte. Seither standen für diesen Zweck nur Materialien zur Verfügung, die eine Temperatur bis etwa i000° erlaubten. Es ibedeutetedaher 'beispielsweise für dieses Problem einen erheblichen Fortschritt, ein Material zu besitzen, das bei Temperaturen von i 50o° noch die Beanspruchung aushält, die eine Gasturbine verlangt.
Es wurde nun gefunden, daß man zu hochhitze-und/oder chemisch beständigen Werkstoffen kommt, wenn man ein zu exothermer Reaktion fähiges Gemisch von einem oder mehreren Metallen und/ oder Metallverbindungen pulverförmig auf eine Unterlage aufspritzt und durch Initialzündung zur Reaktion und Agglomeration bringt. Läßt man auf diese Weise Metalle und Metallverbindungen dosiert miteinander reagieren, dann erhält manAgglomerate, die durch Reaktion der Metalle und .Metallverbindungen untereinander bzw. mit zusätzlich zugeführten Gasen oder Kohlenstoff Körper bilden, die durch eine Adsorptionsbindung zusammengehalten werden. Der Elementarkomplex dieses Agglomerats ist bestimmend für die charakteristischen Eigenschaften .des Gesamtko@rnplexes. Man kann das Verfahren beispielsweise durch die allgemeine Reaktionsgleichung darstellen, worin A, B ... Metalle; a, ß ... andere Elemente (Gas usw.), a, b ... ganze Zahlen bedeuten und wobei die rechte Seite der Gleichung aussagen soll, daß die Reaktion exotherm verläuft und daß über die spezielle Struktur des Komplexes keine Aussage gemacht werden soll.
Das Verfahren wird beispielsweise so durchgeführt, daß man ein Metall mit einer Verbindung eines anderen Metalls, beispielsweise einem Metalloxyd, in einer Düse mischt und auf einen Zündpunkt spritzt, von wo die Reaktion eingeleitet wird und sich fortsetzt auf die weiter aufgespritzten Pulverteile. Eine weitere Fremdzündung ist nicht erforderlich, weil die Reaktion exotherm verläuft.
Die Durchführung desVerfahrens ist aus der Abbildung schematisch zu ersehen. i stellt eine Unterlage, beispielsweise Form, dar, auf der an der Stelle 2 ein Wärmezentrum als Initialzündung vorgesehen ist. Gegenüber der Form ist eine Düse 3 aufgestellt, in die das Pulvergemisch eingeführt oder in der das Pulver gemischt wird und aus der es in dünnem Strahl zunächst auf die Stelle 2 aufgespritzt wird. Sobald die Reaktion an dieser Stelle eingeleitet ist, setzt sie sich durch das in der Folgezeit auftreffende Pulver fort, so daß der Strahl nun weitergeführt werden kann. Es bildet sich auf der Unterlage um das Wärmezentrum herum ein Reaktionsprodukt, das nach und nach die Form in der gewünschten Dicke ausfüllt und die Geschwindigkeit der Fortbewegung des. Spritzstrahls mit bestimmt. Durch die Fortführung des Strahls kann die Überhitzung einzelner Stellen vermieden und die Reaktion gelenkt werden. Als Reaktionen kommen sowohl Oxydationen, Reduktionen, Zersetzungen in Betracht, die exotherm verlaufen. Ihre Intensität und ihr Verlauf sind für die Struktur des Komplexes von Bedeutung.
Man kann die Reaktion gegebenenfalls dadurch unterstützen oder leiten, daß man Katalysatoren zur Einleitung der Reaktion bei der Reaktion anwesend sein läßt, beispielsweise Katalysatoren mit dem Pulvergemisch verspritzt. Gegebenenfalls setzt man dem zuerst verspritzten Gemisch Katalysatoren zu, bis die Reaktion zur Einleitung gebracht ist und , spritzt dann katalysatorärmeres oder freies Gemisch weiter. Auch kann man die Art der Reaktion durch Zusätze während des Spritzvorganges beeinflussen und dadurch Schichten verschiedenen Charakters spritzen.
Das Verfahren sei an einem einfachen Beispiel erläutert.
i. Bringt man ein Gemisch von Aluminium und Chromoxyd pulverförmig, beispielsweise in äquivalenten Mengen, als dicken Spritzstrahl auf eine Unterlage auf, die in der Auftreffstelle so weit erhitzt ist, daß hierdurch die Reaktion eingeleitet wird, dann erhält man ein Metallagglomerat, das eine sehr hohe Hitzebeständigkeit von über igoo° besitzt und sich beispielsweise als Werkstoff für Schaufeln von Gasturbinen eignet.
2. Zur Herstellung eines auch in der Hitze säurebeständigen Werkstoffes spritzt man beispielsweise ein Gemisch von Zirkon und Sauerstoff auf eine Zündstelle auf. Man erhält ein Agglomerat, das beständig gegen saure und alkalische Stoffe bis zu höchsten Temperaturen ist.
Außer Gemischen von Metallen und Metallverbindungen, beispielsweise Oxyden, lassen sich auch Gemische von Metallen oder Metallverbindungen mit Kohlenstoff oder Silizium oder deren Verbindungen verwenden, vorausgesetzt, daß man Gemische ansetzt, die exotherm reagieren.
Sobald die Reaktion eingeleitet ist, kann die Initialzündung eingestellt werden, da sich die Reaktion mit Hilfe der Reaktionswärme weiter fortpflanzt.
In Fällen, in denen die Reaktionsgeschwindigkeit so niedrig ist, daß sich der Ablauf der Reaktion steuern läßt, ist es auch möglich, den herzustellenden Körper in Pulvergemisch vorzubilden, vorzugsweise in Form zu pressen, und an einer Stelle zu zünden, so daß sich die Reaktion langsam über den gesamten Körper fortsetzt und ihn zu einem Agglomerat umbildet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Metallagglomeraten, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu exothermer Reaktion fähiges pulverförmiges Gemisch aus einem oder mehreren Metallen und/oder l@1etallverbindungen durch Initialzündung zu gesteuerter Reaktion und Agglomeration gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch auf eine Unterlage gespritzt und durch Initialzündung zur Reaktion oder Agglomeration gebracht wird.
3. Verfahren nach -Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion und Agglomeration unter Anwesenheit von Gasen erfolgt, die an der Reaktion teilnehmen.
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dis Reaktion und Agglomeration unter Mitverwendungvon elementarem oder gebundenem Kohlenstoff erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Katalysatoren zurEinleitung der Reaktion bei der Reaktion und Agglomeration anwesend sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Katalysatoren mit dem Pulvergemisch verspritzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch i und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvergemisch geformt, beispielsweise in Formen gepreßt und der Körper an einer Stelle gezündet wird.