NL8202799A - Werkwijze voor het oppervlakkig behandelen van anorganische vezels ter versterking van titaan of nikkel. - Google Patents

Werkwijze voor het oppervlakkig behandelen van anorganische vezels ter versterking van titaan of nikkel. Download PDF

Info

Publication number
NL8202799A
NL8202799A NL8202799A NL8202799A NL8202799A NL 8202799 A NL8202799 A NL 8202799A NL 8202799 A NL8202799 A NL 8202799A NL 8202799 A NL8202799 A NL 8202799A NL 8202799 A NL8202799 A NL 8202799A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
fibers
nickel
titanium
inorganic
inorganic fibers
Prior art date
Application number
NL8202799A
Other languages
English (en)
Other versions
NL189210C (nl
NL189210B (nl
Original Assignee
Nippon Carbon Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP10772181A external-priority patent/JPS5813777A/ja
Priority claimed from JP18833881A external-priority patent/JPS5891870A/ja
Application filed by Nippon Carbon Co Ltd filed Critical Nippon Carbon Co Ltd
Publication of NL8202799A publication Critical patent/NL8202799A/nl
Publication of NL189210B publication Critical patent/NL189210B/nl
Application granted granted Critical
Publication of NL189210C publication Critical patent/NL189210C/nl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10Coating
    • C03C25/42Coatings containing inorganic materials
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D01F11/10Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
    • D01F11/12Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with inorganic substances ; Intercalation
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D01F11/10Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
    • D01F11/12Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with inorganic substances ; Intercalation
    • D01F11/123Oxides
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D01F11/10Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
    • D01F11/12Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with inorganic substances ; Intercalation
    • D01F11/124Boron, borides, boron nitrides
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12014All metal or with adjacent metals having metal particles
    • Y10T428/12028Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, etc.]
    • Y10T428/12035Fiber, asbestos, or cellulose in or next to particulate component
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12014All metal or with adjacent metals having metal particles
    • Y10T428/1216Continuous interengaged phases of plural metals, or oriented fiber containing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12014All metal or with adjacent metals having metal particles
    • Y10T428/1216Continuous interengaged phases of plural metals, or oriented fiber containing
    • Y10T428/12174Mo or W containing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Description

*· f' . i » I ' _· _ ________ j VO 3550
Werkwij ze voor het oppervlakkig behandelen van anorganische vezels ter .verst erking van titaan of nikkel
Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het oppervlak-kig behandelen van anorganische vezels ten gebruike voor het versterken van titaan. en nikkel en meer in het bijzonder op een werkwijze waardoor de grensvlakreactie tussen anorganische vezels en titaan of nikkel minimaal 5 wordt gemaakt met het doel daartussen een stevige binding tot stand te brengen en aldus met anorganische vezels versterkt titaan of nikkel te ver-• krijgen.
Een met vezels versterkt metaal (FRM) heeft de aandacht getrokken 10 als een materiaal dat. bestendiger is tegen hoge temperaturen dan een alge-meen toegepaste. gebruikelijke,. met vezels versterkte kunststof (FRP) waardoor de toepassing daarvan als een warmtebestendig. lichtgewicht. bouwmate— riaal in aanmerking komt; aldus heeft. men zieh ingespannen een dergelijk met vezels versterkt metaal te produceren dat voor praktische doeleinden 15 geschikt is. Aangezien in het bijsender met anorganische vezels versterkt titaan of nikkel een uitstekende warmteweerstand en corrosieweerstand be-zit, mag worden verwacht dat zij uitstekend bruikbaar zijn als materialen in de luchtvaart-, automobiel- en ruimtevaartIndustrie.
Tot dusver zijn deze met vezels versterkte metalen tegen de ver-20 wachting in nauwelijks praktisch toegepast. De oorzaak hiervan ligt in het bijzonder in de onvoldoende binding tussen de vezels en het metaal. Aangezien anders dan kunststoffen metalen geen bindingssterkte bezitten zoals een binding door middel van een vaterstofbinding, moet een binding tussen een metaal en vezels tot stand worden gebracht door diffusie, chemische 25 reacties of mechanisch samenpersen bij een boven een bepaald niveau ver-hoogde temperatuur. Er zijn verschillende methoden voor het produceren van vezelversterkte metalen voorgesteld die echter alle nadelen hebben omdat bij voorbeeld een hoge temperatuur nodig is, de grensvlakreactie aanzien-lijk is, de..behandeling wordt uitgevoerd bij lage rendementen of gemakke-30 lijk holtes of gaten worden gevormd. Bij de produktie van een gebruikelijk anorganisch vezelversterkt titaan of nikkel is de grensvlakreactie tussen de anorganische vezels en titaan of nikkel zeer aanzienlijk waardoor het bijna onmogelijk wordt genoemde gebruikelijke versterkte metalen in prak- 8202799 -2- ϊ % tische toepassing te brengen.
De uitvinding heeft ten doel de voornoemde problemen op te lossen en bet boofddoel ervan is te voorzien in een- werkwijze voor bet tot stand brengen van een stevige binding tussen de anorganiscbe vezels en titaan 5 of nikkel door de grensvlakreactie daartussen minimaal te maken.
Genoemd doel wordt bereikt. door de anorganiscbe vezels te onderwer-pen aan spec ifi eke oppervlaktebehandelingen alvorens de anorganiscbe vezels met titaan of nikkel worden vermengd en samengesteld. Meer in bet bijzonder omvat de werkwijze van de uitvinding het oppervlakkig bekleden van anorga-10 niscbe vezels met een oplossing van. een titaanzuurester (titanaat), boor-zuurester (boraat), tetra-alkylammoniumhydroxyde en zonodig dextrine in water of een anorganisch oplosmiddel, waarna de aldus beklede anorganiscbe vezels bij een temperatuur van 1300-1700°C worden behandeld in een inerte of niet-oxyderende atmosfeer, een 0,5-10 micron dikke aluminium film op 15 de aldus door verwarming bebandelde anorganiscbe vezels wordt gevormd en anorganiscbe vezels worden verkregen voor bet versterken van titaan of nikkel, of de werkwijze omvat bet oppervlakkig bekleden van anorganiscbe vezels met een oplossing van een titanaat, een boraat en een tetra-alkyl-ammoniumhydroxyde in water of een. organiscb oplosmiddel,. bet verhitten van 20 de aldus beklede anorganiscbe vezels tot.een temperatuur van 1300—1500°C in een inerte of niet-oxyderende atmosfeer en bet daarna ionisch of cbe-miscb galvaniseren van de aldus verbitte anorganische vezels met nikkel onder bet daarop vormen van een nikkelfilm waardoor anorganiscbe vezels voor· bet versterken van titaan wordt verkregen.
25 De anorganische vezels (bierna kortheidshalve als vezels aangeduid) die in de uitvinding worden toegepast, zijn bij voorbeeld koolstofvezels met inbegrip van grafietvezels, aluminavezels,. siliciumcarbidevezels, ka-liumtitanaatvezels, boriumvezels en wolframvezels, waarvan koolstofvezels, boriumvezels, aluminiumvezels en siliciumcarbidevezels uit bet oogpunt van 30 sterkte van de verkregen eindprodukten de voorkeur hebben.
In deze uitvinding worden anorganiscbe uitgangsvezels oppervlakkig bekleed met een waterige of organische oplosmiddeloplossing van een titanaat [Tx(0E)l, waarin R.een alkyl- of arylgroep is» een boraat[B(0Rf) (OH).
ο n, waarin R' een alkylgroep en n een gebeel getal van 1-3 is] en een tetra-35· alkylammoniumbydroxyde (RTrIT—OH.waarin R'f een alkylgroep is) waarna de warm-tebebandeling- in een. inerte of niet-oxyderende atmosfeer wordt uitgevoerd.
De genoemde waterige of organische oplosmiddeloplossing kan bij 8202799 " ......... ................. -3— .........· #· ·* voorbeeld in gewicht 1 deel titanaat, 1—5 delen van een boraat, 0,1-0,9 delen van een tetra^alkylammoniumhydroxyde en 0,7-2,7 delen water of een or-ganisch oplosmiddel bevatten.
Waterige of organisehe oplosmiddeloplos singen met een samenstelling 5 buiten die van de voornoemde oplossing van de uitvinding zijn niet geschikt voor de oppervlakkige bekleding van anorganische vezels aangezien zij te viskeus of anders te verdund zijn en zij tevens ongewenst zijn omdat zij bij voorbeeld na beeindiging van de warmtebehandeling geen titaam- en bo-riumverbindingen zullen opleveren. De toegepaste organisehe oplosmiddelen 10 omvatten-methanol, xyleen, aceton en petroleumether.
De bekledingsoplossing volgens de uitvinding kan bij voorkeur vor-den bereid door 1 gewichtsdeel van een titanaat en 1-5 gewichtsdelen van een boraat op 1-3 gewichtsdelen van een. 10-30 gew.#’s oplossing van een tatra—alkylarnmnninmhydrnxyde aan water of een.· organisehe oplosmiddel,. zo— 15-als methanol, toe te voegen en daarna het geheel te mengen.
Anorganische vezels worden ondergedompeld in of geleid door de al-dus bereide oplossing waarbij daarop een 0,05-3 micron dikke titanaat-boraat-bekleding of film wordt gevormd. De aldus beklede anorganische vezels worden zonodig na drogen verhit in een atmosfeer van een inert of 20 niet-oxyderend gas, zoals argon, helium of stikstof, waardoor op het tota-le oppervlaJc van de vezels titaan of borium, 'gedeeltelijk als oxyden..daar-van, en gedeeltelijk als de verbinding zelf, met een niet-stoechiometrische· titaan/borium samenstelling. wordt afgezet.
De verhittingstemperatuur ligt in het gebied van 1300-1700°C wan-25 neer de resulterende oppervlakkig behandelde vezels zonder· verdere behande-ling worden toegepast voor het versterken van titaan..of nikkel..
De toepassing van een waimtebehandelingstenrperatuur lager dan 1300°C leidt tot de vorming van een bekleding op de vezels met.een onvoldoende dik-te, terwijl bij een hogere temperatuur dan 27°C de vezels gaan ontleden.
30 Zodanig verhitte vezels zijn dan ook ongeschikt voor het versterken van titaan of nikkel.
De warmtebehandelingstijd volgens deze uitvinding kan in het korte traject.van ongeveer 10-60 seconden liggen.
Wanneer de warnrtebehandelde vezels op het oppervlak worden bekleed 35 met nikkel en toegepast voor het versterken van titaan, ligt de warmtebe-handelingstemperatuur in het gebied. van 1300-1500°C. Een lagere temperatuur dan 1300°C zal tot gevolg hebben dat de titaan- en boriumverbindingen zich 8202799
ί V
-ΰ niet bevredigend hechten, terwijl bij bogere temperaturen daa 1500°C de vezels op nadelige wijze zullen ontledea op bet moment dat de nikkelfilm wordt gevormd.. De warmtebebandelingstijd kaa in het korte traject van onge-veer 10-60 seconden liggen.
5 : Wamneer de aldus volgens de· uitvinding beklede en verbitte vezels ioaiscb of -cbemiscb met nikkel worden gegalvaniseerd ter vormiag van een oppervlakkige nikkelfilm, beeft bet de voorkeur· dat de resulterende nikkel- filrn eea zodanige dikte verkrijgt dat de totale dikte van de titaan- /bo- riumbekleding en de. nikkelfilm micron bedraagt. De ioniscbe of che- 10 miscbe galvanisering met-nikkel kan onder gebruikelijk omstandigheden wor- den uitgevoerd. De ioniscbe galvanisering kan bij voorbeeld vorden uitge- -2 -3 voerd onder eea vacuum, van 10 -10 Torr in eea Ar- en He-atmosfeer. De galvaniseringsoplossing die bij de· cbemiscbe galvanisering vordt toegepast kan een 'ctmmfeftiieel verkrijgbare zijn en is bij voorkeur een fosforvrije 15 galvaniseeroplossing-
De op de boveastaande vijze bebandelde vezels wordea daarna. samen-gesteld met titaan om eea vezel versterkt titaan met uitstekende sterkte te verkrijgen.
Het aan de· vezels door genoemde oppervlaktebebandeling gebechte 20 titaan en nikkel vormen op bet grensvlak een internetalliscbe titaan/nik-kelverbinding (li^Ni, Ti, Hi,. TiH^) waardoor op bet tijdstip dat de bebandelde vezels met nikkel worden samengesteld een duktiele laag wordt ge-vormd.
Verder kan een ioniscbe galvaaiseringsmethode (verdampingsafzettings-25 metbode), impregneringsmetbode en onderdompelingsmetbode worden toegepast om op bet oppervlak van de vezels een aluminiumfilm te vormen.
De impregneringsmetbode omvat bet onderdompelen van vezels in ge-smolten aluminium en bet onder druk brengen van de aldus ondergedompelde vezels. In deze metbode kan de temperatuur van bet gesmolten aluminium 30 700-T50°C en de druk. gewoonlijk 50-100 bar zijn. Wanneer een film van een laagsmeltend metaal op bet oppervlak van de vezels in bet gesmolten metaal wordt gevormd onder een verlaagde druk,.. is. de temperatuur van bet gesmolten metaal 700-750°C en de druk niet boger dan 1 Torr.
Het beeft de voorkeur dat de aluminiumfilm 0,5-10 micron dik is.
' 35 Wianneer een aluminiumfilm. wordt gevormd met een dergelijk dikte zullen bet • aluminium en .de. vezels geen carbide vormen^ De filmdikte wordt ingesteld door de temperatuur van bet gesmolten metaal te varieren en bij de verdam- 8202799 “ r % -5- pingsdepositiemethode wordt deze ingesteld door de hoeveelheid opgedampt metaal te varieren. Het is niet venselijk op de vezels een aluminiumfilm te vormea met een dikte kleiner dan 0,5 micron aangezien het metaal en de vezels dan met elkaar in reactie .treden. Het is tevens ongewenst een film 5 te vormen met een dikte groter dan 10 micron aangezien de film·, (aluminium-laag) de bindingssterkte tussen titaan en nikkel te veel doet verminderen..
Volgens een aspect van. deze uitvinding waarbij op de.' vezels een aluminiumfilm wordt gevormd reageren de behandelde vezels en het daarmee samen te .stellen titaan of nikkel niet met elkaar onder vorming van een 10 carbide- of siliciumverbinding van. het metaal, maar sullen de aluminium-film gevormd op het oppervlak van de vezels en het daarmee samen:,te stellen titaan of nikkel een intermetallische verbinding, zoals TiXAlY of NiMAlN vormen waarin X,. Y,. M en N elk een geheel getal van 1-3 zijn,. op het moment dat de vezels met het metaal worden samengesteld waardoor een sterke 15 binding tussen de vezels en het metaal tot stand wordt gebracht.
Het„hikkel of titaan. waarmee de behandelde vezels volgens deze uitvinding moeten vorden samengesteld ter vorming van een vezelversterkt metaal (FBM) heeft bij voorkeur de vorm van een folie (50-100 micron dik) of van deeltjes (deeltjesaitaeting ko micron of fi jner). De· behandelde vezels 20 en het folieachtige·' of fijnverdeelde metaal zullen bij voorkeur bij een verhittingstemperatuur van 800-1000°C en een druk van 100-1000 bar geduren-de 0,5-6 uren worden geperst.
De uitvinding zal nu verder. worden toegelicht door de volgende voor-beelden en vergelijkende voorbeelden waarin alle delen in gewicht zijn ten-25 zij anders aangeduid.
Voorbeeld I
Sen deel tetra-isopropyltitanaat' [(CH^gCEJ^iOk en 3 delen isopro- pvlboraat B[(QCH(CH-)_]0 werden toegepast aan 2 delen van een 20 gew.^'s 3 2 3 oplossing. van tetramethylammoniumhydroxyde in methanol en gemengd ter be-30 reiding van een oplossing.
Siliciumcarbidevezels· (onder de handelsnaam van Nikalon 500 filamen-ten, vezeldiameter 15 micron van Nippon Carbon Co.., Ltd.) werden onderge-dompeld in de aldus..bereide behandelingsoplossing om het oppervlak van de vezels daarmede te bekleden,. gedur.ende 30 aeconden in lucht bij 200°C ge-35 'droogd, daaraa. gedurende 15 seconden verhit tot 1k00°C in een stikstofat-mosfeer om op de vezels een bekleding. of film volgens deze uitvinding te vormen. De aldus gevormde bekleding. werd door een rontgenmicro-analysator 8202799........* ' ........... .................-6-"' " gemeten waarbij werd bevestigd dat borium. en titaan· in. de bekleding aanve-zig waren.
Voorbeeld II
Koolstofvezels (geproduceerd onder de handelsnaam. Carboron Z, 5 3000 filamenten, diameter van. de vezel 7 micron van.Nippon Carbon Co.,. Ltd) werden ondergedompeld in de behandelingsoplossing van voorbeeld X ter bekleding van bet oppervlak van de vezels,.gedurende ^0 seoonden bij 150°C in lucht gedroogd en daarna gedurende 20 seconden op 16Q0°C verhit in.een stikstofatmosfeer ter vorming van een bekleding volgens de uitvinding op 10 de vezels. De aldus gevormde bekleding werd volgens dezelfde methode als in voorbeeld I gemeten vaarbij de aanwezigheid van borium en titaan werd vastgesteld.
Voorbeeld III
l deel tetrabutyltitanaat Ti(0C^)^ en 2 delen triethylboraat 15 BCOCHgCH^)^ werden toegevoegd aan 3 delen van. een 30 gew„$’s oplossing van tetramethylammoniumhydroxyde in ethanol en met' elkaar gemengd waarna. 0,2 de— len dextrine werden ingevoerd: ter bereiding van een behandelingsoplossing.
Aluminavezels (200 filamenten,. diameter van de vezels 20 micron) werden ondergedompeld in de aldus bereide behandelingsoplossing ter bekle-20 ding van het oppervlak van de vezels, waarna de beklede vezels gedurende' 1*0 seconden bij 180°C werden gedroogd en daarna gedurende 50 seconden op 1500°C werden verhit ter vorming van een bekleding of film op de vezels.
De· aldus gevormde bekleding werd de methode van voorbeeld I gemeten waarbij bleek dat borium en titaan in de bekleding aanwezig waren.
• 25 Voorbeelden IV-IX
De vezels met daarop gevormd een bekleding volgens de uitvinding, verkregen volgens elk van de voorbeelden I-III, werden op de volgende wijze samengesteld met nikkel of titaan om een versterkt nikkel of titaan te verkrijgen. De eigenschappen van het aldus verkregen vezelversterkend me-30 taal worden. in tabel A aangegeven.
(1) Werkwijze voor het samenstellen met nikkel:
De behandelde vezels werden evenwijdig aan elkaar opgesteld, che-misch met nikkel gegalvaniseerd ter vorming van een nikkelbekleding op de vezels,. (de dikte van de nikkelbekleding bedroeg 3 micron voor de silicium-35 carbidevezels, 2 micron voor de koolstofvezels en 5 micron voor de alumina-vezels), op elkaar gestapeld onder toepassing van een polystyreenhars als bindmiddel en daarna gedurende 1 uur door middel van een hete pers op 800°C
8202799 . ...... .....·............... -7- bij een persdruk van 500 bar gehouden om een gelamineerd of samengesteld produkt te verkrijgen.
(2) Werkwijze voor bet samenstellen met titaan: * Titaandeeltj es (325 mesh of fijner) ( ) verden gedispergeerd in 5 een oplossing van polystyreen ter- bereiding van een dispersie van. titaan-deeltjes. De behandelde vezels verden ondergedompeld in de aldus bereide dispersie om de titaandeeltjes aan de vezels te hechten, die evenvijdig aan elkaar verden gerangschikt, op elkaar gestapeld en gedurende Uo minu-ten· onder toepassing van een hete-.pers op een temperatuur van 850°C bij 10 een persdruk van 700 bar verden gehouden vaarbij een gelamineerd of samen-gesteld produkt verd verkregen.
Vergeli.ikende voorbeelden 1-6
Dezelfde uitgangssiliciumcarbidevezels, koolstofvezels en alumina-vezels (zonder enige oppervlaitebekleding of bekledingen) als toegepast 15 in voorbeelden I-III verden samengesteld met nikkei of titaan op dezelfde vijze als in voorbeelden IV-IX om. resp. gelamineerde of samengestelde produkten te verkrijgen. De eigenschappen van de aldus verkregen produkten vorden veergegeven in tabel A.
8202799 .-8-
T A- B E. L A
Samengevoeg- Vezel- Trek- de metaal . volume- sterkte
Vezels verhouding. (kg/mm.2) 5 _'_{%) _
Voorbeeld IV SiC El 20 86 " · V Koolstof Ni 20 96 VI Alumina Ni 20 T6 ” VII SiC Ti ' 20 90 10 " VIII Koolstof Ti 20 100 " IX Alumina Ti . 30 80
Vergelijkend
voorbeeld 1 SiC Ni 20 kO
” 2 Koolstof Ni 20 35 " 3 Alumina Ni 20 U0 15 " ^ SiC Ti 20 k5
" 5 Koolstof Ti -20 kO
" 6 Alumina Ti 30 U5
Vergeli.ikende voorbeelden 7-8
Dezelfde uitgangssiliciumcarbidevezels als toegepast in voorbeeld I 20 werden in dezelfde behandelingsoplossing als toegepast in voorbeeld I on-dergedompeld om bet oppervlak van de vezels te bekleden, gedurende 30 se-conden bi«j 200°C gedroogd en daarna verhit in een stikstofatmosfeer bij een temperatuur en tijdsduur als weergegeven in tabel B onder vorming van een bekleding op de vezels* De aldus beklede vezels werden op dezelfde wijze 25 als in voorbeeld IV samengesteld met nikkel waarbij een vezelversterkt nik-kel verd verkregen. De resultaten zijn aangegeven in tabel B.
8202799 " -9- T A Β Ε L Β
Verhittings- Vezel- Trek- Algemene toestaad trap volume- sterkte
Bmp. Tijd I?rilou- (ke/m > 5 . $l:>ec.) *3,
Vergelijkend Grensvlakreactie voorbeeld 7 1200 50 25 69 ,r 8 1750 20 25 56 Vezels hadden oneffen oppervlak hoewel geen grensvlakreactie aan- * > 10 getroffen
Zoals uit bovenstaande blijkt’is de werkwijze van de uitvindingiin verhouding. eenvoudiger en geeft uitstekende opbrengsten en is industrieel zeer bruikbaar.
Vborbeeld X
15 Dezelfde aan een verhittingstrap onderworpen vezels met een bekle- ding als verkregen valgens voorbeeld I werden daarna chemisch gegalvani-seerd met nikkel (onder toepassing van een commercieel verkrijgbare nik-kel galvaniseringsoplossing bij 2Q°C gedurende. 5 minuten) ter vorming van. een 0,5 micron dikke nikkelbekleding op de vezels. De totale dikte van de 20 op de vezels gevonade bekledingen bedroeg 3 micron. Deze bekledingen werden gemeten door een rontgemnicro-analysator vaarbij bleek dat borium, ti-taan. en nikkel in genoemde bekledingen aanwezig waren.
De aan een verhittingstrap onderworpen siliciumcarbidevezels werden ondergedompeld in een polystyreenharsoplossing die daarin gedisper-25 geerde titaandeeltjes bevatte (325 mesh of fijner) ( ) om de titaandeeltjes aan de vezels te hechten. De vezels met daaraan gehechte deeltjes werden evenwijdig aan elkaar gerangschikt, op elkaar gestapeld en daarna onder toepassing van hete pers gedurende Uo minuten op een tan.-o 2 peratuur van 850°C bij een persdruk van 600 kg/cm gehouden om een sili-30 ciumcarbidevezel-versterkt titaan te verkrijgen waarvan de eigenschappen zijn weergegeven in tabel C,
Voorbeeld XI
E&t deel tetrabutyltitanaat Ti (OC^ff^) ^ en 2. delen triethylboraat (BiOCHgCHg)^ werden toegeyoegd aan 3 delen van een 30 gew.%' s tetramethyl-35 ammoniumhydroxyde in ethanol en gemengd ter bereiding van. een behandelings-oplossing* Koolstofvezels (onder de handelsnaam van Oarbolon Z, 300 fila- 8202799 ·" ’ -10- menten, vezeldiameter 7 micron door Nippon Carbon Co., Ltd.) werden onder-gedonrpeld in de aldus bereide bebandelingsoploss ing on bet oppervlak van de vezels daarmee te bekleden, gedurende 1*0 seconden bij 150°C in lucbt gedroogd ea daarna·. gedurende 30 seconden in een stikst ofatmosfeer op 5 1350°C verbit.. De aldus verbitte vezels werden. op dezelfde wijze als vol gens voorbeeld X cbemiscb gegalvaniseerd met nikkel onder vorming van een nikkelbekleding.. De totale dikte van de aldus op de gegalvaniseerde vezels gevormde bekledingen bedroeg 2,5 micron. Deze bekledingen werden gemeten door een rSntgenmicro-analysator vaarbij bleek dat borium, titaan en nikkel 10 in de bekledingen aanwezig waren.
De met nikkel gegalvaniseerde koolstofvezels werden op dezelfde wijze als volgens voorbeeld X samengesteld met titaan waarbij een koolstof-vezel-versterkt titaan werd verkregen waarna de eigensohappen zijn aange-geven. in tabel C.
15 Voorbeeld XII
Aluminavezels (200 filamenten, diameter van de vezels 20 micron) werden ondergedompeld in dezelfde bebandelingsoplossing als toegepast in 1 voorbeeld. X om bet oppervlak van de vezels daarmee te bekleden, gedurende bO seconden in 180°C gedroogd en daarna. gedurende 50 seconden in een be-20 liumatmosfeer bij 150.0°C. verbit. Verder werden de·. aldus verbitte vezels ioniscb gegalvaniseerd (10 Torr, 30 minuten) met nikkel om een nikkelbe-kleding te vormen.. De totale dikte van de bekledingen bedroeg 1 micron.
Deze bekledingen werden gemeten door een rontgenmicro-analysator waarbij bleek dat borium, titaan en nikkel in de bekledingen aanwezig waren.
25 De nikkelgegalvaniseerde aluminavezels werden samengesteld met ti- taaa op dezelfde wijze als volgens voorbeeld X waarbij een aluminavezel-versterkt titaan werd verkregen met de eigenschappen als aangegeven in tabel C.
Vergelijkende voorbeelden 9-11 30 Dezelfde uitgangssiliciumcarbidevezels, koolstofvezels en alumina vezels (geen bekleding gevormd en geen oppervlaktebehandeling' uitgevoerd) als toegepast in voorbeelden X-XII werden met titaan samengesteld op dezelfde wijze als in voorbeeld X waarbij een vezelversterkte titaansamen-stelling werd verkregen. De eigenscbappen van deze samenstellingen worden 35 in tabel C aangegeven.
8202799
-11-TABEL C
Voorbeeld en verge- Vezelvolume- Treksterkte lijkend voorbeeld Vezel verhouding (kg/mm2) _ _iiL·__ 5 Voorbeeld X SiC vezels 25 110 * Vergelijkend voorbeeld 9. SiC vezels 25 50
Voorbeeld XI Koolstofvezels 25 115
Vergelijkend voorbeeld 10 Koolstofvezels · 25 50 10 Voorbeeld XII Aluminavezels 30 35
Vergelijkend voorbeeld 11 Aluminavezels 30
Vergelijkende- voorbeelden 12-13
Dezelfde uitgangssiliciumcarbidevezels als toegepast volgens voorbeeld X verden ondergedompeld in dezelfde behandelingsoplossing van voor-15 beeld X ter bekleding van het oppervlak van de vezels; zij verden geduren— de 30 seconden in lucht bij 200°C gedroogd. en daarna. verhit bij temperatu-ren als aangegeven in tabel D in een stikstofatmosfeer. De aldus verhitte vezels werden met nikkel. gegalvaniseerd op dezelfde wijze· als volgens voorbeeld X.
20 De totale dikte van de op de siliciumcarhidevezels gevormde bekle- dingen (samengesteld uit titaan, borium en nikkel) is aangegeven in tabel D.
8202799 -12-
T A Β Ε L D
Tempe— Totale Vezel- Trek- Algemene toestand ratuur dikte volume- sterkte verhit- bekledin- verhou- (kg/mm^) 5 tings- gen ( ,u) ding trap ' {%) _(°o __--
Vergelijkend 19nn _ Grensvlakreactie voorbeeld 12 J ' 5
Vergelijkend 2 25 βθ 06611 Srensvlai:·" voorbeeld. 13 5 reactie maar vezels 10. hadden oneffen op- pervlak
Zoals blijkt uitthet voorafgaande zijn de effecten of voordelen die door de uitvinding worden bereikt de volgende.
(1) Het anorgaaische vezeloppervlak. behandeld volgens de uitvinding zal 15 hoogstens een minimale grensvlakreactie met bet daarmee samen te stellen titaan aaagaan,. waardoor een bevredigend samengesteld produkt wordt ver-kregen.
(2) De oppervlakkige behandeling volgens deze· uitvinding omvat het bekle-den van de anorgaaische vezels met een specifieke behandelingsoplossing, 20 het verhitten van de beklede vezels bij een vergelijkenderwij z e lage tern-peratuur- gedurende een korte tijdsperiode en zo nodig het verder aanbren-gen van een nikkelbekleding op de verhitte vezels . Aldus kan de onderhavi-ge werkwijze gemakkelijk worden uitgevoerd met behulp van een vereenvou-digde apparatuur waarbij geen gecorapliceerde bewerkingstrappen nodig zijn. 25 (3) De werkwijze van de uitvinding is bruikbaar voor het duktiel maken van het in de grensvlaklaag van de vezels aanwezig borium en verzwakt de vezels niet hoewel vooral titaan op het moment van de samenbrenger gemakkelijk kan reageren. met anorgaaische vezels, waardoor het oppervlak van de vezels zou- worden verruwd.
30 (¼) Hist titaan en nikkel dat in de oppervlaktelaag van de vezels als resul-taat van de oppervlaktebehandeling volgens deze uitvinding aanwezig zullen. ’ Eija zullen een.. intermetallische titaen/nikkel veibinding Ti, Hi,
TiH^) vormen op het grensvlak op het tijdstip dat de vezels met nikkel worden samengevoegd waardoor een duktiele laag wordt gevormd.
35 Het anorgaaische vezel-versterkte titaan. en nikkel die volgens de werkwijze' van deze uitvinding worden verkregen worden bij voorkeur toege- 8202799 -13- past als materialen in de ruimtevaart-, luchtvaart-, en aut omobi elindua-. trie vanvege hm. uitstekende sterkte en hitteveerstand.
8202799

Claims (4)

  1. 3. Werkvijze voor het oppervlakkig behandelen.van anorganische vezels 15 ter versterking van titaan,. met. het kenmerk, dat deze de volgende trappen. omvat: het oppervlak van de anorganische vezels vordt bekleed met een va-terige of anorganische· oplosmiddeloplossing die een titanaat, een boraat en een tetra-alkylammoniuxnhydroxyde bevat, 20 de aldus beklede. anorganische vezels vorden in een inerte of niet- oxyderende atmosfeer verhit tot 1300-1500°C, vaarna de aldus verhitte anorganische vezels ionisch of chemisch vorden gegalvaniseerd met nikkel om daarop een nikkelbekleding te vormen en aldus een oppervlaktebehandelde anorganische vezel ter versterking van titaan te 25 verkrijgen. k. Werkwijze voor de.oppervlakkige behandeling van anorganische vezels ter versterking van titaan of nikkel, met het kenmerk, dat op. de anorganische vezels een 0,5-10 micron dikke aluminiumbekleding vordt gevormd.
  2. 5. Werkvijze volgens een. van de conclusies 1—U, met het kenmerk, dat 30 de anorganische vezels koolstofvezels, boriumvezels, aluminavezels of silifiumcarbidevezels zijn.
  3. 6. Met anorganische vezels versterkt titaan of nikkel verkregen door titaan of nikkel in de vorm van een folie of in fijnverdeelde vorm in contract te houden. met de oppervlakkig behandelde anorganische vezels verkre- 35 gen volgens de verkvijze van een van de conclusies 1,2, Uen5* bij een 8202799 -15- •af ' ^ temperatuur van 800-1000°C en een persdruk van 100-1000 bar gedurende "· 0,5-6 uren om bet metaal en de vezels met elkaar samen te voegen tot bet anorganiscbe vezel-versterkt. titaan of nikkel.
  4. 7. Met anorganiscbe vezels versterkt titaan of nikkel verkregen door 5 titaan in de vorm.van een folie of in fijnverdeelde vora'in contact te bou-den met de oppervlakkig bebandelde anorganiscbe vezels' verkregen volgens ‘ de verkwijze van conc-luaie 3 bij een temperatuur van 800-1000°C en een persdruk van 100-1000 bar· gedurende 0,5-6 uren om bet metaal en deuvezels met elkaar samen te voegen tot. bet anorganiscbe vezel-versterkt titaan. 8202799
NLAANVRAGE8202799,A 1981-07-10 1982-07-09 Werkwijze voor het behandelen van het oppervlak van anorganische vezels. NL189210C (nl)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10772181A JPS5813777A (ja) 1981-07-10 1981-07-10 チタン並びにニツケル強化用無機繊維の表面コ−テイング方法
JP10772181 1981-07-10
JP18833881 1981-11-26
JP18833881A JPS5891870A (ja) 1981-11-26 1981-11-26 チタン強化用無機繊維の表面処理法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NL8202799A true NL8202799A (nl) 1983-02-01
NL189210B NL189210B (nl) 1992-09-01
NL189210C NL189210C (nl) 1993-02-01

Family

ID=26447732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NLAANVRAGE8202799,A NL189210C (nl) 1981-07-10 1982-07-09 Werkwijze voor het behandelen van het oppervlak van anorganische vezels.

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4440571A (nl)
DE (1) DE3225804A1 (nl)
FR (1) FR2509329B1 (nl)
GB (1) GB2106883B (nl)
NL (1) NL189210C (nl)
SE (1) SE461847B (nl)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4853294A (en) * 1988-06-28 1989-08-01 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Carbon fiber reinforced metal matrix composites
DE3827893A1 (de) * 1988-08-17 1990-03-01 Hoechst Ceram Tec Ag Verfahren zur stromlosen abscheidung von nickel
US5167943A (en) * 1989-06-06 1992-12-01 Norton Company Titanium nitride coated silicon carbide materials with an interlayer resistant to carbon-diffusivity
GB2531522B (en) * 2014-10-20 2018-05-09 Bae Systems Plc Strain sensing in composite materials

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3889348A (en) * 1969-03-27 1975-06-17 Jerome H Lemelson Fiber reinforced composite material and method of making same
US3556836A (en) * 1967-02-24 1971-01-19 United Aircraft Corp Composite boron filaments with matrix overcoat
US3821013A (en) * 1972-02-07 1974-06-28 Celanese Corp Surface modification of graphite fibers
US3807996A (en) * 1972-07-10 1974-04-30 Union Carbide Corp Carbon fiber reinforced nickel matrix composite having an intermediate layer of metal carbide
US4050997A (en) * 1972-12-18 1977-09-27 Maschinenfabrik Augsburg-Nurnberg Aktiengesellschaft Method of manufacturing a fiber reinforced composite material
US4104417A (en) * 1973-03-12 1978-08-01 Union Carbide Corporation Method of chemically bonding aluminum to carbon substrates via monocarbides
US4157409A (en) * 1978-08-28 1979-06-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method of making metal impregnated graphite fibers
US4341823A (en) * 1981-01-14 1982-07-27 Material Concepts, Inc. Method of fabricating a fiber reinforced metal composite

Also Published As

Publication number Publication date
US4440571A (en) 1984-04-03
FR2509329A1 (fr) 1983-01-14
GB2106883A (en) 1983-04-20
SE8204259L (sv) 1983-01-11
NL189210C (nl) 1993-02-01
NL189210B (nl) 1992-09-01
FR2509329B1 (fr) 1987-01-16
DE3225804A1 (de) 1983-02-03
SE8204259D0 (sv) 1982-07-09
SE461847B (sv) 1990-04-02
GB2106883B (en) 1985-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4338132A (en) Process for fabricating fiber-reinforced metal composite
US3860443A (en) Graphite composite
JP3488259B2 (ja) 研削輪用被覆研摩材の製造方法
US4376803A (en) Carbon-reinforced metal-matrix composites
Leon et al. Preparation of nickel-coated powders as precursors to reinforce MMCs
JP4230032B2 (ja) 金属マトリックス繊維複合体の形成方法
EP0249927A2 (en) Fibrous material for composite materials, fiber-reinforced composite materials produced therefrom, and processes for producing same
US4072516A (en) Graphite fiber/metal composites
JPH10508637A (ja) 保護用組成物とその製造方法
GB2068776A (en) Metal-resin composites and the production thereof
JPS6169448A (ja) 炭素繊維強化金属とその製造法
JP2001522923A5 (nl)
CN1118367A (zh) 粘合剂组合物及采用该组合物的铜箔和铜包层的层合制品
US5516595A (en) Production of ceramic and ceramic-metal composite articles with surface coatings
NL8202799A (nl) Werkwijze voor het oppervlakkig behandelen van anorganische vezels ter versterking van titaan of nikkel.
US4548774A (en) Method for preparing a SiC whisker-reinforced composite material
US4737382A (en) Carbide coatings for fabrication of carbon-fiber-reinforced metal matrix composites
CN1311046C (zh) 改性酚醛树脂胶黏剂的制备方法
JPH04120232A (ja) 亀裂発生傾向の低減した炭化ケイ素フィラメント強化アルミニウム化チタン母体複合材料
JPH05238856A (ja) 金属炭化物被膜の形成方法
JPS60221548A (ja) 繊維強化金属複合体及びその製造方法
JPS639077B2 (nl)
JPH0122331B2 (nl)
JPS6151619B2 (nl)
Everett Deposition technologies for MMC fabrication

Legal Events

Date Code Title Description
A85 Still pending on 85-01-01
BA A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BC A request for examination has been filed
V1 Lapsed because of non-payment of the annual fee