NO146134B - Fremgangsmaate til fremstilling av formede artikler av vermikulitt - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av optiske elementer av sinkoksyd.

Denne oppfinnelse angår fremstilling

av optiske elementer, som består av sinkoksyd. Ved den foreliggende oppfinnelse

er det skaffet en fremgangsmåte for fremstilling av et optisk element av sinkoksyd

som består i at man anbringer rent, mikrokrystallinsk sinkoksydpulver i en trykk -

form, utøver et trykk på mellom 2100 og

3150 kg/cm2 på sinkoksydpulveret, mens

dettes temperatur holdes innenfor gren-sene 600—750° C, i tilstrekkelig lang tid

til at det optiske elementet blir homogent,

hvoretter man avlaster trykket og avkjø-ler formen.

For fremstilling av et optisk element

av sinkoksyd, som f. eks. kan ha form av en

linse eller et vindu, plasseres rent, mikrokrystallinsk sinkoksydpulver i en trykkform, og trykkformen omgis med et va-kuum, eller med en inert atmosfære hvoretter det utøves et trykk på 2100—3150 kg/

cm2 på sinkoksydpulveret, ved 600—750°C,

i tilstrekkelig lang tid til at produktet danner et sinkoksyd-element hvis tetthet er

minst 99 pst. av sinkoksyds teoretiske tetthet, hvoretter trykket avlastes og formen

avkjøles.

Fremgangsmåten i henhold til opp-finnelsen belyses nærmere ved den føl-gende detaljerte beskrivelse i forbindelse

med tegningene, hvor:

fig. 1 er et oppriss, delvis i snitt av et

pressformeapparat;

fig. 2 er et oppriss,. delvis i snitt, av et

alternativt pressformeapparat hvor det anvendes høyfrekvensopphetning.

Den i fig. 1 viste apparatur omfatter en basisplate 16, en silikonpakning 23, en blokk 9, en varmeisolator 15, en blokk 13, en pressesylinder eller trykkform 12, et pressestempel 17 som har et hode 8 som er tilpasset til å bli forbundet med en driv-anordning, som ikke er vist, f. eks. sylinderen av en hydraulisk presse, for å bevege stempelet 17 vertikalt inn og ut av sylinderen 12 og derved presse magnesiumok-sydpulveret til et fast element 10.

Hodet 8 er forbundet med en styrering 18 ved hjelp av metallbelger 20, slik at det

øvre parti av stempelet 17 blir vakuum-tett innesluttet under sin bevegelse inn i og ut av sylinderen 12.

En sylinder 21 omslutter formesylinderen 12 og den lavere del av stempelet 17 og bæres på en blokk 7. En-oppvarmnings-enhet 14, omfattende et ildfast hus, er plasert rundt sylinderen 21 og bæres også av blokken 7 og inneholder elektriske opp-varmningsledninger 11 som tilføres strøm gjennom klemmer 27.

En sylinder 29 er plasert konsentrisk i forhold til sylinderen 21 og danner et vakuumkammer 30, hvis ender er lukket ved pakninger 23 og platen 16, resp. en pakning 26 og en topplate 19. Kjøleledninger 25 er

plasert i kontakt med den ytre overflate av sylinderen 29 og topplaten 19. En led-

ning 24 forbinder vakuumkammeret 30 med et egnet vakuumsystem, som ikke er vist.

Apparatet sammenholdes videre ved samvirkning mellom topplaten 19 og de gjengede staver 22 og basisplaten 16.

Temperaturen i blokken 13 og i formesylinderen 12 måles med termoelementene 28 og 31, som er plasert i kanaler i sylinderen 12 og blokken 13.

Blokken 9 og formesylinderen 12 kan bestå av molybden, en molybdenlegering, en nikkelkromlegering eller rustfritt stål. Blokken 13 og stempelet 17 kan bestå av en molybdenlegering eller en superlegering.

Et transparent polykrystallinsk optisk sinkoksydelement kan fremstilles ved å be-nytte den ovennevnte i fig. 1 viste appa-råtur på følgende måte: En sinkoksyd-pulvercharge innføres i formesylinderen 12 og bæres av blokken 13 under stempelet 17. Kammeret 30 evakueres gjennom rørledningen 24. Kjølevann sirku-leres gjennom kjøleslangen 25 og også gjennom de ikke viste trykkplater av den hydrauliske presse, og deretter tilføres elektrisk strøm til oppvarmningsledningene 11 gjennom klemmene 27. Formens temperatur kontrolleres ved hjelp av platina-rhodium termoelementene 28 og 31. Når temperaturen av termoelementet 28 blir 700° C drives hodet 8 og stempelet 17 ned- <1 >over ved hjelp av den hydrauliske, ikke viste, presse, og trykket økes på sinkoksyd-pulverchargen 10 til omtrent 3150 kg/cm2. Dette trykk opprettholdes på magnesium-oksydet i fra 10 til 40 min., mens tempera- t turen holdes på 700° C. Ved avslutningen r av denne pressperiode stanses trykktilfø- <1 >ringen, og trykket avlastes langsomt. Va- r kuumpumpen stenges og argon eller annen f inert gass føres langsomt inn i kammeret d 30. Formen avkjøles deretter til ca. 300° C under kontroll av termoelementene 28 og 31.

Stempelet 17 fjernes nå fra sylinderen 12 og det pressede element av polykrystallinsk transparent sinkoksyd avkjøles til t omtrent romtemperatur, og tas ut fra apparatet og anvendes på ønsket måte.

Fig. 2 viser en modifisert apparatur, i hvilken det benyttes høyfrekvensopphet- e ning, men stort sett ligner de i denne ap- r paratur anvendte deler de som blir anvendt r i fig. 1, og virker på omtrent samme måte.

Dette apparat omfatter en formesylin- p der eller trykkform 42, som inneholder b sinkoksydpulver, en formeblokk 43, en iso- f: lator 44 og bæreblokker 45 og 46. Blokken n 46 hviler på en basisplate 47. En grafitt- k hylse 60 eller opptager er plasert mellom induksjonsoppvarmningsspolen 64 og sylinderen 42 og blokken 43. På basisplaten 47 er det også plasert et sylindrisk kammer 63 hvorigjennom det strekker seg en va-kuumledning 65, en vakuumavlastnings-ledning 66 og en termoelementledning 71. En vannledning 70 forbinder kammeret 63 med en vannkilde, som ikke er vist. Et termoelement 67 er anbragt i blokken 43 med sine forbindelser gående gjennom led-ningen 71. En vannledning 70 forbinder kammeret 63 med en ikke vist vannkilde. En kvartssylinder 62 er plasert på kammeret 63 og adskilt fra dette ved en pakning 68. Sylindrene 62 og 63 danner således et vakuumkammer 73, hvis øvre del er lukket av en plate 57 som inneholder vann-avkjølingskanaler 56. En pakning 55 danner den øvre overflate av kanalene 56 og holdes på plass ved en klemplate 59. Det hele fastholdes ved hjelp av flere fasthold-ningsstaver 58 og samarbeidene vingemut-tere. Et vannførende rør 72 forbinder kanalene 56 med (den ikke viste) vanntil-førselen.

Formestempelet 48 strekker seg gjennom en innretningsåpning i platen 57, og bevegelsesfrihet for stempelet og en va-kuumforsegling oppnås ved hjelp av metallbelger 53, hvis ender er tett forbundet respektive med et hode 54 på stempelet 48 og med platen 57.

Formestempelet 48 omfatter tre sek-sjoner eller deler. Delen 49 fremstilles for-trinsvis av en nikkelkromlegering eller rustfritt stål, delen 50 av en nikkelkromlegering og delen 52 av molybden eller en molybdenlegering. Varmeisolatorer 51 er plasert mellom delene 49 og 50 og mellom Selene 50 og 52. De forskjellige stempel-seksjoner holdes sammen ved hjelp av ikke viste gjengede tapper.

Platene 57 og 59 samt basisplaten 47 lean bestå av aluminium. Sylinderen 42, Dlokken 43 og stempeldelen 52 består for-irinsvis av molybden eller en molybden-egering og blokken 45 av en nikkelkrom-egering og blokken 46 av rustfritt stål.

[solatorene 44 og 51 består av «transite» iller av annet lignende godt termisk isole-•ende materiale, som tåler de høye temperaturer og trykk som opptrer.

Da molybden ikke i tilstrekkelig grad )åvirkes av høyfrekvensfeltet, som frem-jringes av spolen 64, anvendes det en gra-itthylse 60, som passer tett omkring for-nesylinderen 42 og blokken 43. Høyfre-kvensfeltet påvirker hylsen 60 og oppheter grafitten, som selv oppheter formesylinderen ved termisk ledning.

Hvis det inntrer en situasjon hvor det er ønskelig å sløyfe hylsen 60 er det å fore-trekke å utføre stempeldelen 52, sylinderen 42 og blokken 43 av et materiale som påvir-kes effektivt av høyfrekvensfeltet. Til dette formål kan det f. eks. anvendes legeringer på nikkelbasis, som tåler høye temperaturer.

Det i fig. 2 viste apparat arbeider ved praktisk talt samme temperaturtrykk- og vakuumforhold som beskrevet ovenfor, i forbindelse med fig. 1, men på grunn av høyfrekvensopphetningen kan opphet-ningsperioden forkortes betydelig.

De foran beskrevne varmepresseopera-sjoner gir de beste resultater. Men tilfreds-stillende gjennomtrengelige, polykrystallinske optiske elementer av sinkoksyd er blitt fremstilt ved temperaturer mellom 600 og 750° C.

Trykkene er blitt variert fra ca. 2100 3150 kg/cm2. Trykk på under 2100 kg/cm2

kan resultere i at man får et element som ikke er blitt fullstendig presset til en ho-mogen masse, mens trykk på over 3150 kg/cm2 ikke synes å forbedre elementets kvalitet.

Pressetiden er blitt variert fra ca. 10 til 40 min. På kortere tid enn 5 min. kan elementer ikke presses ferdig. Det har videre vist seg at langvarigere opphetningstid resp. -pressetid kan nyttes på den måte at pressetemperaturen da kan nedsettes litt.

De varmepressingsbetingelser som kan anvendes er begrenset av hvilke presse-form-materialer man har adgang til. Stempelet 48, sylinderen 12 og blokken 13 må alle ha stor styrke ved høye temperaturer og være inerte like overfor sinkoksyd. En legering av molybden og titan kan anvendes ved pressing av sinkoksyd.

Det har vist seg at for at det skal oppnås gode resultater, er det av stor betyd-ning at sinkoksydet har stor renhetsgrad og har en partikkelstørrelse på under en mikron.

Et stort problem i varmepressingsar-beidet er den uønskede binding som kan opptre mellom sinkoksydet og formedelene. Noe knusing av sinkoksyd-elementer har opptrått på grunn av binding til molyb-denformdeler. Det er funnet effektivt å be-legge de deler av formen som kommer 1 kontakt med sinkoksydet med et tynt be-legg av grafitt. Dette hindrer vedheng og sprekking. Det kan også være nyttig å ut-føre formens hulrom med tynn folie av et materiale som f. eks. wolfram.

Sinkoksydpulveret plaseres i metall-ringer slik at man får vinduer som slipper igjennom infrarøde stråler og som er helt tett forseglet til metallet. Metallet kan benyttes som monteringsflate.

Sinkoksydpulver kan varmepresses ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse slik at man får elementer av forskjellige geometriske fasonger og størrelser. Det er blitt fremstilt sylindriske elementer med forskjellige diametre. Linser kan fremstilles i omhyggelig polerte former, som har nøyaktige krumningsradier, og det resulterende pressede element vil ha en optisk overflatefinish som ligger innenfor snevre toleransegrenser. Men frem-stilte linser kan også poleres optisk på van-lig måte. Størrelsen og fasongen av ele-mentene som fremstilles ved varmpressing

av sinkoksydpulver er bare avhengig av

hvilke apparater man har til forføyning

og hvor store elementer man ønsker å

fremstille. Små sinkoksydlinser kan formes

i form av klaser.

Polykrystallinske sinkoksydvinduer kan

anvendes i projektiler og på mange andre

områder. Det kan fremstilles kuleformede

kupler, linser, prismer og andre optiske elementer.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av

optiske elementer av sinkoksyd, karakterisert ved at man anbringer rent, mikrokrystallinsk sinkoksydpulver i en trykkform, utøver et trykk på mellom 2100 og 3150 kg/cms på sinkoksydpulveret, mens dettes temperatur holdes innenfor gren-sene 600—750° C.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at formetrykket utøves på det opphetede sinkoksydpulveret i mellom 10 og 40 minutter.

3. Fremgangsmåte ifølge en hvilken som helst av de foranstående påstander, karakterisert ved at sinkoksydpulveret plasseres i en metallring, som befin-ner seg inne i trykkformen. Anførte publikasjoner: