DE868274C - Keramischer Isolator - Google Patents

Description

• Keramischer Isolator Die Erfindung betrifft einen Isolator ,aus einer Massee, die neben M;agnesiumoxyd einen hohen Prozentsatz von Bierylliumoxyd enthält. Man hat schon Zündkerzenx.solatoren ,aus Berylli;umo.xyd hergestellt. Siolche sind sehr widerstandsfähig gegen TempZraturschwankungen. Sie besitzen hohe Wärmek.apazität und gute Leitungsfähigkeit für Wärme und .auch bei hohen Temperaturen hohen elektrischen Widerstand. Aber der Schmelzpunkt von Berylliumoxyd liegt bei etwa 2570'`, die Sinterun,gstemp,eratur bei. etwa 2oooJ. Diese Temperaturen sind erheblich höher ;als die sonst in der Industrie angewandten. Man kann sie nur schwierig und mit hohen Kosten, selbst mit Laboratoriumsapparaten, (erreichen. Sie erfordern besondere Brennstoffe und besondere Verbrennungsapparate. Die üblichen feuerfesten Baustoffe ertragen Temperaturen von dieser Höhe nicht.
• Kieselsäure gilt im allgemeinen als unerwünschter Bestaindteil von Zündkerzenisolatoren, insbesondere, wenn diesle der hohen Beanspruchung ausgesetzt werden, die bei ihrer Verwendung bei den neuesten Typen von Maschinen mit innerer Verbrennung, wie Kompressionsluftkraftmaschinen, in Frage kommt. Kieselsäure enthaltende Isolatoren brechen leicht bei den plötzlichen Temperaturschwankungen, die bei solchen Maschinenunvermeidlich sind. Überraschenderweise wurde aber gefunden, daß man durch Zusatz gewisser Mengen von Kieselsäure zu seinem Gemisch von Beryllium-oxyd und Magnesiumoxydeine Mässe erhält, die sich besonders gut zur Herstellung voll Isolatoren eignet.' Diese Masse enthält keine freie Klestelsäure. Die dem -Rohansatz zugesetzte KLesels.älure verbindet sich beim Sinberprozieß mit feinem Teil des Berylliumoxyds zu Berylliumsilicat. Aus diesem Ansatz entsteht beim Sintern leine dichte, undurchdringliche Masse, und .zwar bei, viel niedrigerer Temperatur als bei dar Verarbeitung von Berylliumoxyd allein. Beispielsweisse kommt man bei Zusatz von 21/2 % IGeselsäiume schon bei i785° zum Ziel, während für Berylliumoxyd :allein 2ooo° erforderlich sind. Nimmt man-5 % Klesiess:äune, so genügen 1475', nimmt man io%, so genügen schon 165o°.
• Schon i % Kieselsäure bewirkt eine beachtliche Herabsetzung der Sintertemperatur. Man erhält auch noch sehr ,gute Zündke:rzenits:ölatoren aus Mischun;gen mit 25% Kieselsäure. Dtie besten Ergebnisse terhält .man mit 2 bis 5()/o Kieselsäure.
• Man kann unter Verwendung .dieser Mischungen Zündkerzenisiolatoren herstellen, ;die zum größeren Teil ;aus Berylliumoxyd bestehen und die in hohem Maße ;auch bei stärkster Beanspruchung die guten physika fischen Eigenschaften von Isolatoren aus B,erylliumöxyd besitzen. Ihre Wärmeleitfähigkeit ist vijel größer :als. die der jetzt gebrauchten Porzellanisiolatoren. Die neuen Isolatoren übertreffen insofern alle bis jetzt laus ;gesinterten Oxyden hergestellten. Sie sind bauchsicher bei Wärmestößen, und ihr ;elektrischer Widerstarid bei hohen Temperaturen ist ;erheblich höher. Wegen des hohen Gehaltes an B-erylliuirrnoxyd ist auch die Wärmeausdehnung ;größter; si,e kommt ,der @ der Metallkapsel nahe; 1;n welcher der Isolator liegt, sot tdaß eine völlig drucksichere Zündkerze entsteht.
• Vorzugsweise verwendet man ein Gemisch aus 7 5 bis 98% B,erylliumoxyd (B,e 0 )., i i bis 2 5 0l0 Ydeselsäurie (Si 02), bis 15 % Magnesia (Mg 0).
• Die 'Oxyde müssen frei vorn Alkali sein. Man stellt den Ansatz so her, daß man Berylliumoxyd als: chemistch ;gefälltes, unverändertes oder aaleniertes Oxyd verwendet. Magnesia wird vorzugsweise ,aus Periclas aus dem elektrischen Ofen verwendet, man kann aber tauch Magnesit, gefälltes Garbonat, natürliches -oder künstlich erzeugtes Hydrat toller Silicat verwenden. Das Hydrat calciniert man am besten .zu Periclas. Kieselsäure verwendet man ;als tamarphe K;estelsäure, Quarz, Cristobaüt oder Tridymit Folder in Verbindungen mit Beryllium- Moder Magntesiumsiliäat.
• Die Rohstoffe werden zu: feinstem Pulver gemahlen. Vorzugsweise soll die Korngröße aller Bestandteile unter ¢3 Mikron liegen, und zwar beim größeren Teil des Gemisches unter 5 Mikron. Man mischt in feiner Kugelmühle.
• Die Isolatoren können aus dem Gemisch nach irgendeiner der bekannten Methoden geformt werden, idmch Gießzen, Pressen auf der Strangpresse und Glätten ider gepreßten Körper, durch trockenes Pressten. iodea- -durch Pressen in Gummiformen. Vürzwgswei,se wird wie folgt verfahren: Die unorganischen Stoffe werden mit einem vo -übergehend wirksamen Bindemittel, z. B. einem Phenolharz; und einem Gleitmittel gemischt. Das Gemisch wird dann ,granuliert und in die gewünschte Gestalt vorgeformt. Dite Formlinge werden auf deinem Zentrierzapfen in nie Stanzfarm gebracht und unter Diruck und Hitze in die endgültige Gestalt gepreßt. Unter Erstarren des Bindemittels entstehen feste Körper, die bei ,den folgenden Verfahrensstufen bei Massenproiduktion bequem zu behandeln sind. Die Formlinge werdan nun bei genügend hoher Temperatur gesinterte wobei das. Bindemittel zerstört wird und die Masse eine feinkörnige; dichte und undurchlässige Struktur erhält. Die Formlinge werden bei Ortonkegel 25 bis 30 (das sind Temperaturen von 165o bis i785°) fertig gebrannt.
• Die Hitzebtehandlüng dauert nur kurze Zeit; in einem geeigneten Ofen ungefähr ¢ Stunden lang. Dier Zusatz ,geringer Mengen bekannter FIIuarmttel oder Streckmittel liegt im Rahmen der Ausführung des offenbarten Erfindungsgedankens.
• Daß Berylliumoxyd mit Kieselsäure ein Silicat bildet, ist bekannt. Auch ist sein keramischer Werkstoff bekannt, der io bis 40% Berylloxyd und daneben Katelin 'und -25 bis 40% Speckstein enthält. Die Herstellung von Zündkerzen aus dieser Masse 'ist nicht vorgeschlagen worden.
• Weiter sind Massen aus Berylloxyd und vald.-nierter Magnesia beschrieben worden, die :aber keine Yd@eselsäureenthalten und erst bei i 80o° sintern-;Man hat fauch bereits vorgeschlagen, Isolatoren aus Gemischen Von 20 bis 98 Berylloxyd, seinem schwer .schmelzbaren Stoff und einem Sinternzittel herzustellen. Kieselsäure ist aber als Sintermittel nicht genannt worden. Ihre Verwendung als solches lag auch nacht nahe, nachdem. @es auch N i le d e r i e t h ne r , »Unbildsame Rohstoffe keramischer Massen«, 1928, S. 524, Abs. 5, bekannt war, daß von den üblichen Zusätzen die Kieselsäure den Schmelzpunkt von Berylloxyd am wenigsten erniedrigt.
• Die Regel, Zündkerzenisolatoren aus ,gesinterten Gemischen, die zum größten Teil aus B,eryllloxyd bestehen und daneben Magnesiumoxyd und Kiesel-Säure enthalten, herzustellen, war zur Zeit der Anmeldung neu. Die nach dieser Regel @erzielte- technische Wirkung, insbesondere in Hinsicht ,auf gute Wärmeleitfähigkeit, bringt einen erheblichen technischen Fortschritt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Keramischer Isolator, insbesondere für Zündkerzen, aus einer zu einem dichten, nicht porigen Körper sinternden, im wesentlichen aus Beryllium- und Magnesiumoxyd bestehenden Masse, gekennzeichnet durch einen Gehalt von i bis 25% Kieselsäure und bis zu i 5 % Magnesia, Rest Berylliumoxyd.
2. 2. Isolator mach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Kieselsäure von 2 bis 5 %.