DEV0006729MA

DEV0006729MA -

Info

Publication number: DEV0006729MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 9. Januar 1954 Bekanntgemacht am 17. Mai 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Für verschiedene technische Zwecke werden I Metallteile benötigt, die ein möglichst großes Wärmeabstrahlvermögen besitzen sollen und deren Oberfläche zu diesem Zweck mit einer Kohlenstoffschicht versehen wird.

Es sind bereits mehrere Verfahren zur Erreichung dieses Zieles bekanntgeworden.' So wurde z. B. vorgeschlagen, den Werkstoff vor Aufbringen der Kohlenstoffschicht zuerst zu oxydieren und dann bei erhöhter Temperatur einem Kohlenwasserstoffgas auszusetzen, das verdampften, C-reichen Kohlenwasserstoff, wie z. B. Petroläther, enthält. Nach dieser Behandlung wird der Werkstoff ebenfalls bei erhöhter Temperatur eine gewisse Zeit im Hochvakuum gehalten, um von allen Gasresten befreit zu werden.

Ein anderes Verfahren sieht ein Aufrauhen der Oberfläche des Werkstoffes vor, wobei die Haftfähigkeit des Kohlenstoffes an der Oberfläche gegebenenfalls noch durch eine Oxydation der auf- zo gerauhten Metalloberfläche verstärkt wird. Anschließend an diese Vorbehandlung findet eine Erhitzung des zu karbonisierenden, d. h. mit einer fest haftenden Kohlenstoffschicht zu versehenden Metallstreifens in einer kohlenstoffhaltigen Atmosphäre, beispielsweise Butan, statt. Auch Methoden, die nach einer oxydierenden Vorbehandlung eine reduzierende Behandlungsstufe einfügen, sind bekannt. Der so vorbereitete Werkstoff wird durch Acetylen, dem C-reiche Kohlen-Wasserstoffe, wie Butan, Gasolin u. dgl., beigemischt sind, bei erhöhter Temperatur karbonisiert. Da mit

6OJ 526/409

V6729 VI/48d

den nach diesem Verfahren aufgebrachten Kohlenstoffschichten keine befriedigenden Ergebnisse erzielt wurden, weil die aufgebrachten· Schichten nicht fest genug auf den zu karbonisierenden Metall-, 5 oberflächen hafteten, insbesondere den meistens notwendigen Preßverformungen nicht standhielten, wurden neue spezielle Behandlungsmethoden entwickelt. Es sind dies die Sinterverfahren.

Bei diesen Sinterverfahren werden im allgemeinen Metallpulver auf die Werkstoffe aufgesintert. Durch geeignete Behandlung können diese aufgesinterten Schichten noch besonders porös gemacht werden, um dadurch der aufzubringenden Kohlenstöffschicht einen möglichst festen Halt zu geben. ·.

Schließlich seien jioch Verfahren erwähnt, nach denen Karbide hochschmelzender Metalle, in pulverisierter Form mit einem Metallpulver niedrigeren Schmelzpunktes unter Zusatz von Bindemitteln zu einer Paste gemischt, aufgesintert bzw. aufgelötet werden- und die so erhaltene Schicht einen vorzugsweise porigen Überzug eines gasabsorbierenden Metalls, wie Zirkon od. dgl., erhält. Die zuletzt angegebenen Sinterverfahren erfordem jedoch einen verhältnismäßig großen Aufwand und sind gegenüber den eingangs genannten Methoden zur Aufbringung einer wirksamen Kohlenstoffschicht erheblich kostspieliger.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, nach dem in einfacher Weise eine gut haftende Kohlenstoffschicht auf Metallen, insbesondere auf Nickel' und Eisen, erzeugt wird, dabei aber die Herstellungskosten doch niedrig zu halten, so daß eine wirtschaftliche Fertigung ermöglicht wird.

Dieses geschieht, nach der vorliegenden Erfindung dadurch, daß die zu karbonisierenden Werkstoffe durch den reduzierenden Teil einer Gasflamme gezogen werden. Die Gasflamme wird vorzugsweise mit Leuchtgas, dem geringe Mengen Acetylen beigemischt sind, betrieben. Die Acetylenmenge beträgt höchstens io°/o der gesamten Gäsmenge. Hierbei wird bei einer Temperatur zwischen etwa 700 und iooo⁰ C das Acetylen nur teilweise verbrannt. Der Kohlenstoff setzt sich in dem reduzierenden Teil der Gasflamme fest auf die Oberfläche des zu behandelnden Werkstoffes und kann aus Sauerstoffmangel nicht abbrennen.

Die Gasflamme kann in eine Anzahl von Einzelflammen unterteilt sein. In diesem Falle werden die Einzelflammen innerhalb eines Ofens so angeordnet, daß sie von mehreren Seiten auf den zu behandelnden Werkstoff einwirken können, um eine gleichmäßige Kohlenstoff schicht auf seiner Oberfläche zu erzeugen. Beispielsweise befinden sich bei einem bandförmigen Werkstoff die Gasflammen sowohl oberhalb als unterhalb des Metallbandes. In diesem speziellen Falle wird das Metallband vorzugsweise mit seiner horizontal liegenden Fläche

durch den Öfen geführt. Bei der Behandlung von anders geformten Metallteilen, wie beispielsweise Drähten, Rohren, Drähtgeweben u. dgl., können die Gasflammen in beliebiger Weise um diese Gegenstände herum angeordnet werden, so daß eine gleichmäßige Kohlenstoffschicht auf den zu behandelnden Werkstoffen entsteht.

Bevor der Werkstoff dem reduzierenden Teil der Gasflamme zugeführt wird, wird er durch mechanische Behandlung aufgerauht oder zum selben Zwecke der Einwirkung von Bromdämpfen ausgesetzt. Durch dieses erfindungsgemäße Behandeln ergibt sich eine besonders gute Haftwirkung zwischen der aufgebrachten Kohlenstoffschicht und der ..Oberfläche des Werkstoffes.

Die vorzugsweise dünne Kohlenstoffschicht zeigt eine tiefschwarze Farbe und ist außerordentlich fest haftend. Bei der weiteren Formgebung der nach dem erfindungsigemäßen Verfahren behandelten Werkstoffe, z. B. durch Stanzen oder Pressen, wird die Kohlenstoffschicht nicht beschädigt, so daß beispielsweise für die Verwendung als Elektroden in Verstärkerröhren eine große Betriebssicherheit dieser Teile gewährleistet ist.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kohlenstoffschicht hat ein mattes Aussehen. Um eine besonders griffeste, glatte Kohlenstoffschicht zu erzeugen, kann der Werkstoff nach dem Karbonisieren in dem reduzierenden Teil der Flamme zwischen trockenen Filzplatten hindurchgezogen werden. Der Anpreßdruck dieser Filzplatten gegen den zu karbonisierenden Werkstoff ist einstellbar, so daß die Griffestigkeit der verbleibenden Kohlenstoffschicht in gewissen Grenzen variiert werden kann. Nach der Behandlung mit den Filzplatten kann der Werkstoff in Sonderfällen durch eine zusätzliche Säuberungsvorrichtung gezogen werden, z. B. durch eine mit Methanol getränkte Kissenanordnüng. Durch diese werden die noch lose aufliegenden staübförmigen Kohlenstoffreste entfernt.

Infolge der geringen Zeitdauer, die das Material den Bromdämpfen ausgesetzt werden muß, läßt sich das Verfahren als Durchlaufverfahren anwenden. Zu diesem Zwecke wird vorzugsweise ein Rohrofen benutzt. Wenn es sich beispielsweise um die Her- ¹QS stellung von Bändern handelt, wird das Glührohr des Ofens bis auf einen verstellbaren Schlitz, einseitig verschlossen, der so groß ist, um das Band bequem einzuführen. Auf diese Weise kann die Menge des in das Glührohr des Ofens eintretenden no Luftsauerstoffes auf einen solchen Betrag eingestellt werden, der gerade zum Entzünden des Gasgemisches und zur Aufrechterhaltung der Flamme ausreicht bzw. zur Erreichung des zum Karbonisieren günstigsten Gasgemisches erforderlieh ist. Das Gasgemisch wird zu beiden Seiten, insbesondere sowohl über als auch unter dem zu karbonisierenden Metallband, in das Glührohr eingeleitet und führt zu einer beiderseitigen gleichmäßigen Berußung. Der Rohrofen wird dabei durch: elektrische oder ändere Heizung auf etwa 700⁰ C angeheizt. Durch die im Innern des Rohrofens brennenden Gasflammen wird die Ofentemperatur noch etwas gesteigert, jedoch verhindert die reduzierende Atmosphäre ein Abbrennen des am Metallband niedergeschlagenen Kohlenstoffes. Die Durch-

526/409

V 6729 VI/43 d

laufgeschwindigkeit des Werkstoffes durch den Ofen bei Verwendung eines etwa 2 m langen Glührohres liegt etwa zwischen ι und io m/min.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die in der Beschreibung beispielsweise angegebene Ausbildung des Werkstoffes als Eisen- oder Nickelband ,beschränkt, sondern der Werkstoff kann grundsätzlich jede beliebige Form haben. Insbesondere werden Werkstoffe als Drähte, Rohre, Drahtgitter, Netze oder Profilteile nach dem angegebenen Verfahren behandelt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Verfahren zum Aufbringen von fest haftenden dünnen Schichten aus Kohlenstoff auf Metalloberflächen, insbesondere auf Nickel oder Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Werkstoff, nachdem er an seiner Oberfläche durch ein mechanisches oder chemisches Verfahren aufgerauht worden ist, in einem Heizofen bei mindestens 700⁰ C durch den reduzierenden Teil einer kohlenstoffhaltigen Gasflamme gezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Werkstoff vor dem Karbonisieren,durch eine Sand-Strahlbehandlung aufgerauht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Werkstoff vor dem Karbonisieren der Einwirkung von Bromdämpfert ausgesetzt wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, da- _; durch gekennzeichnet, daß die Gasflamme mit Leuchtgas gespeist wird, dem geringe Mengen leicht kohlenstoffabspaltender Gase, wie z. B.

Acetylen, beigemischt sind.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasflamme in eine Anzahl Einzelflammen unterteilt wird, die von einer oder mehreren Seiten auf den zu karbonisierenden Werkstoff einwirken.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasflammen innerhalb eines Heizofens, insbesondere eines Rohrofens, angeordnet werden.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Ofens zwischen etwa 700 und 1000⁰ C gehalten wird.
8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als Durchlaufverfahren ausgebildet wird.
9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkammer des Ofens so weit verschlossen wird, daß nur so viel Luftsauerstoff in den Ofen gelangt, als zum Entzünden des Gasgemisches und gerade zur Aufrechterhaltung der Flamme bzw. zur Erreichung des zum Karbonisieren günstigsten Gasgemisches erforderlich ist.
10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leuchtgas weniger als 10% der gesamten Gasmenge an Acetylen beigemischt werden.
11. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Durchlaufs zur Erreichung einer fest haftenden Kohlenstoffschicht optimaler Dicke entsprechend der jeweiligen Ofentemperatur und dem jeweils verwendeten Werkstoff geregelt wird.
12. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines etwa 2 m langen Glührohres die Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstoffes durch den reduzierenden Teil der Gasflamme vorwiegend zwischen 1 und 10 m/min eingestellt wird.
13. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff nach dem Karbonisieren in dem reduzierenden Teil der Flamme zum Zwecke der Herstellung einer besonders griffesten, glatten Kohlenstoffschicht zwischen trockenen Filzplatten mit einem passend gewählten Anpreßdruck und gegebenenfalls anschließend durch eine zusätzliche Säuberungsvorrichtung gezogen wird.
14. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die karbonisierende Flamme in einem hinreichend langen Rohrofen bei gleichzeitigem Durchlauf des zu karbonisierenden Werkstoffes unter geregelter, geringer Luftzufuhr so eingestellt wird, daß in der gesamten Durchlaufzone nur eine reduzierende Atmosphäre auftritt.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 29261.