DE1696622C3 - Process for the production of fiber-reinforced objects and device for applying a silicon carbide coating to board wire - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von fiberverstärkten Gegenständen, wobei eine Mehrzahl von Drähten in einen zweckmäßigen Matrixwerkstoff eingebettet wird, und, bevor der Gegenstand hergestellt wird, jeder einzelne Draht mit einem Überzug versehen wird, sowie eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Siliciumkarbidüberzuges auf Bordraht und zum anschließenden Überziehen mit einem dehnbaren spezifisch leichten Metall. Verfahren zur Herstellung von fiberverstärkten Gegenständen unter Verwendung von mit Siliciumkarbidüberzügen versehenen Bordrähten sind noch nicht vorbeschrieben worden. In der US-PS 30 11912 ist ein Verfahren zur Herstellung von Siliciumkarbid auf einem Substrat, wobei (a.a.O., Anspruch 2) Stahl als Substrat, (a.a.O., Anspruch 3) Quarz als Substrat und (a.a.O., Anspruch 4) Saphir als Substrat genannt wird, beschrieben. Gemäß den Angaben in der US-PS 31 57 541, Spalte 6, Zeilen 31—35, soll dort Siliciumkarbid auf Molybdän, Tantal, Graphit, gesintertem Siliciumkarbid, Silicium oder Siliciumdioxid abgeschieden werden. Hierbei kann (a.a.O., Spalte 6, Zeilen 36—40) das Siliciumkarbid zur Gewinnung von Molybdän oder Tantal leicht abgetrennt werden. Das abgeschiedene Siliciumcarbid (a.a.O., Spalte 6, Zeilen 40—43) haftet auf Graphit oder gesintertem Siliciumkarbid sehr fest, so daß porige Materialien porenfrei und damit gasdicht hergestellt werden können. Jedoch ist das Überziehen von Bordrähten mit Siliciumkarbid durch diese beiden US-PS nicht beschrieben oder nahegelegt worden. In dem Buch »Vapor-Plating« von Powell, Campbell und Gonser, John Wiley & Sons, Inc., New York 1955, Seite 10, ist eine Apparatur abgebildet, die zum Überziehen von durchlaufenden Drähten mit Metallen bestimmt ist. Dies ergibt sich aus der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung, da hierbei ein Schiffchen mit einer Füllung eines Metallhalogenids verwendet werden muß. Es ist dort jedoch nicht angegeben, daß diese Apparatur zum Überziehen von Bordrähten mit einem Siliciumkarbidüberzug dienen könnte.The invention relates to a method for producing fiber-reinforced articles, a plurality of which of wires is embedded in an appropriate matrix material, and, before the object is produced, each individual wire is provided with a coating, as well as a device for Applying a silicon carbide coating to board wire and then coating it with a ductile, specifically light metal. Process for the manufacture of fiber-reinforced articles under Use of coated with silicon carbide Borders have not yet been described. In US-PS 30 11912 is a method for Production of silicon carbide on a substrate, wherein (loc. Cit., Claim 2) steel as substrate, (loc. Cit., Claim 3) quartz as a substrate and (loc. Cit., Claim 4) sapphire is mentioned as the substrate. According to the information in US-PS 31 57 541, column 6, lines 31-35, there should be silicon carbide on molybdenum, tantalum, Graphite, sintered silicon carbide, silicon or silicon dioxide can be deposited. Here can (loc. cit., column 6, lines 36-40) the silicon carbide for Extraction of molybdenum or tantalum can easily be separated. The deposited silicon carbide (loc. cit., column 6, lines 40-43) adheres very firmly to graphite or sintered silicon carbide, so that porous Materials can be produced pore-free and thus gas-tight. However, plating is from Silicon carbide curb wires have not been described or suggested by these two U.S. patents. In the book "Vapor-Plating" by Powell, Campbell and Gonser, John Wiley & Sons, Inc., New York 1955, page 10, an apparatus is shown which can be used for covering continuous wires with Metals. This can be seen from the drawing and the associated description, since in this case a boat with a filling of a metal halide must be used. It is there, however not stated that this apparatus is used for coating board wires with a silicon carbide coating could serve.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der bereits erläuterten Art zur Verfügung zu stellen, um in wirtschaftlicher Weise fiberverstärkte Gegenstände und die dafür benötigten speziellen Drähte herstellen zu können, wobei die fiberverstärkten Gegenstände und die zur Herstellung dienenden speziellen Drähte nicht voraussehbare, technisch fortschrittliche Eigenschaften haben und in gleichmäßiger Qualität anfallen.The object of the present invention is to provide a method and a device of the already explained Kind to make available in order to economically fiber-reinforced objects and the for them required special wires to be able to produce, with the fiber-reinforced objects and the for Special wires used in manufacture have unpredictable, technically advanced properties and are of consistent quality.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von fiberverstärkten Gegenständen, wobei eine Mehrzahl von Drähten in einen zweckmäßigen Matrixwerkstoff eingebettet wird, und, bevor der Gegenstand hergestellt wird, jeder einzelne Draht mit einem Überzug versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst ein Siliciumkarbidüberzug auf BordrahtThe invention relates to a method for the production of fiber-reinforced articles, wherein a plurality of wires is embedded in a suitable matrix material, and, before the Object is manufactured, each individual wire is provided with a coating, characterized in that, that first a silicon carbide coating on board wire

aufgebracht wird und daß der so behandelte Draht anschließend mit einem dehnbaren, spezifisch leichten Metall, aus Aluminium, Magnesium oder Titan oder deren Legierungen, überzogen wird.is applied and that the wire so treated then with a flexible, specifically light metal, made of aluminum, magnesium or titanium or their alloys, is coated.

Eine Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet daß der Bordraht im wesentlichen aus amorphem Bor besteht, daß der überzug, welcher zuerst aufgebracht wird, aus im wesentlichen stöchiometrischem Siliciumkarbid besteht.One embodiment of the method is characterized in that the board wire consists essentially of amorphous boron is that the coating, which is applied first, consists of essentially stoichiometric silicon carbide.

Eine spezielle Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Überzuges, welcher an zweiter Stelle aufgebracht wird, ungefähr 10% der gesamten Schnittfläche senkrecht zur Achse des Drahtes beträgtA special embodiment of the method is characterized in that the wall thickness of the Coating, which is applied in the second place, approximately 10% of the total cut area perpendicular to the Axis of the wire is

Gegenstand der Erfindung ist schließlich eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Siliciumkarbidüberzuges auf Bordraht und zum anschließenden Überzieher·, mit einem dehnbaren spezifisch leichten Metall mit einem Abscheidereaktor für Siliciumkarbid und Geräten zum Überziehen mit leichtem Metall, die zur Verdeutlichung in F i g. 1 und F i g. 2 dargestellt ist und deren Aufbau und Funktion noch beschrieben wird.The invention finally relates to a device for applying a silicon carbide coating on board wire and to the subsequent overcoat ·, with a stretchable, specifically light metal with a deposition reactor for silicon carbide and devices for coating with light metal, which are used for Clarification in FIG. 1 and F i g. 2 and its structure and function will be described later.

Bei der Ausführung des Verfahrens der Erfindung werden Bordrähte, welche eine dünne Schutzschicht aus Siliciumkarbid haben und außerdem noch mit einem Überzug aus einem duktilen Matrix werkstoff versehen sind, verwendet. Die mit Siliciumkarbid überzogenen Bordrähte sind mit einem Überzug aus einem leichten Metall, so z. B. Aluminium, Magnesium, Titan und deren Legierungen versehen. Diese Drähte sind nicht nur weniger beschädigungs- und bruchanfällig als die zu Grunde liegenden Bor-Siliciumkarbid-Drähte, sondern sie haben in einigen Fällen völlig unerwartete Festigkeitszunahmen gezeigt, weiche nicht aufgrund der Charakteristika der einzelnen Werkstoff-Komponenten im voraus zu erwarten waren. Der unerwartete Effekt wird veranschaulicht in der Zugfestigkeitszunahme, welche sich von ungefähr 32 300 kp/cm² für den mit Siliciumkarbid überzogenen Bordraht auf ungefähr 36 000 kp/cm² für den mit Aluminium überzogenen Siliciumkarbid-Bordraht erhöht. Theoretische Betrachtungen würden eine Abnahme der Zugfestigkeit wegen der Aluminiumzugabe voraussagen. Vermutlich werden durch den duktilen Überzug lokale mechanische Spannungen und Wärmeeffekte über wesentliche Drahtflächen verteilt.When carrying out the method of the invention, border wires are used which have a thin protective layer made of silicon carbide and are also provided with a coating made of a ductile matrix material. The silicon carbide-coated board wires are coated with a light metal, e.g. B. aluminum, magnesium, titanium and their alloys. These wires are not only less susceptible to damage and breakage than the boron-silicon carbide wires on which they are based, but in some cases they have shown completely unexpected increases in strength which were not to be expected in advance based on the characteristics of the individual material components. The unexpected effect is illustrated in the increase in tensile strength, which increases from about ^{32,300 kgf / cm 2} for the silicon carbide clad board to about 36,000 kg / cm ² for the aluminum clad silicon carbide board. Theoretical considerations would predict a decrease in tensile strength due to the addition of aluminum. Presumably, the ductile coating distributes local mechanical stresses and thermal effects over essential wire surfaces.

Bei der Herstellung von fiberverstärkten Gegenständen ergibt der Matrixwerkstoffüberzug nicht nur gute Bindefestigkeit zwischen der Fiber und dem Matrixüberzug, sondern weist bessere Bindefestigkeit mit irgendeinem zusätzlich aufgebrachten Matrixwerkstoff, einschließlich der Harze, auf. Da die allgemeine Festigkeit des fiberverstärkten Gegenstandes abhängig ist von der Bindefestigkeit zwischen Draht und Matrixwerkstoff, ist die Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Endproduktes beachtlich.In the manufacture of fiber-reinforced objects, the matrix material coating not only gives good results Bond strength between the fiber and the matrix coating, but has better bond strength any additionally applied matrix material, including the resins. As the general Strength of the fiber-reinforced object depends on the strength of the bond between wire and Matrix material, the improvement in the physical properties of the end product is considerable.

Drahtförmiges Bor kann bekanntlich durch Abscheidung aus der Gasphase hergestellt werden, wobei das Bor auf chemischem Wege auf einem als Widerstand erhitzten Wolframdraht niedergeschlagen wird, der sich in einem beispielsweise aus Bortrichlorid und Wasserstoff bestehenden Reaktionsgas befindet (vgl. in J. A. Kohn, W. F. Nye, G. K. Gaule »Bor Synthesis, Structure and Properties«, Plenum Press Inc., New York 1960, S. 7 bis 14, G B- PS 10 51 883 und DT-OS 16 67 773).As is known, wiry boron can be deposited by deposition can be produced from the gas phase, with the boron chemically acting as a resistor heated tungsten wire is deposited, which is made up of, for example, boron trichloride and hydrogen existing reaction gas is (cf. in J. A. Kohn, W. F. Nye, G. K. Gaule »Bor Synthesis, Structure and Properties ", Plenum Press Inc., New York 1960, pp. 7 to 14, G B-PS 10 51 883 and DT-OS 16 67 773).

Vorhergehende eigene Untersuchungen haben schnell die potentielle Nützlichkeit dieser Fibern für die Herstellung von fiberverstärkten Gegenständen mit verbesserten physikalischen Eigenschaften aufgedeckt Um die guten Festigkeitseigenschaften des drahtförmigen Werkstoffs auszunützen, ist es nötig, die Fibern so anzuordnen, daß die daraufwirkende Last auf das ganze Fiberbündel verteilt ist Eine Möglichkeit dieses Resultat zu erreichen ist das Einbetten der Fibern in einem Matrixwerkstoff, der sich plastisch verformen läßtPrevious own research quickly identified the potential utility of these fibers for the Manufacture of fiber reinforced articles with improved physical properties uncovered In order to take advantage of the good strength properties of the wire-shaped material, it is necessary for the fibers to be to arrange that the load acting on it is distributed over the whole fiber bundle One possibility of this The result is to embed the fibers in a matrix material that is plastically deformed leaves

Die Reaktionsfähigkeit des Bors hat bisher nicht nurThe responsiveness of boron has so far not only been

ίο die Wahl der möglichen Matrixwerkstoffe begrenzt, sondern auch noch die Herstellung- und die Einsatztemperaturen der Gegenstände, in denen er verwendet wurde, zusätzlich begrenzt. Von der gleichen Anmelderin ist in der DT-OS 16 96 621 mit dem gleichen Anmeldetag ein Verfahren zur Herstellung von Überzügen und Drähten aus stöchiometrischem Siliciumkarbid angegeben worden.ίο limits the choice of possible matrix materials, but also the temperatures of manufacture and use of the objects in which it is used was additionally limited. The same applicant is in DT-OS 16 96 621 with the same Filing date a process for the production of coatings and wires from stoichiometric silicon carbide has been specified.

Bordrähte mit einem Siliciumkarbidüberzug sind mit verschiedenen vorzuziehenden Matrixwerkstoffe, einschließlich Aluminium, Magnesium, Titan und deren Legierungen verträglich. Eine der hauptsächlichen Schwierigkeiten, um große Festigkeiten sowie fiberverstärkte Gegenstände mit großem Modul herzustellen, brachte das beliebte Einbetten der Fibern in den Matrixwerkstoff, um so das gewünschte Endprodukt zu erzielen, mit sich. In den gebräuchlichsten Drahtgrößen ist der Bruch des Drahtes durch Verdrehen im Einsatz ein relativ üblicher Fall, besonders bei den kleinen Biege-Radien, die auftreten, wenn ein feiner Draht über einen anderen mit unterschiedlicher Richtung gelegt wird. Es ist sogar so, daß, selbst wenn die Bordrähte zur Zeit im Einsatz nicht zu Bruch gehen, die kleinen Biegeradien Brüche oder Spannungen im Siliciumkarbidüberzug bewirken und durch Zerstörung des Zusammenhalts das Borsubstrat durch eine für den Zerfall Substrat-Matrix-Wirkung anfällig machen.Silicon carbide-coated curb wires are preferred with various matrix materials, including Compatible with aluminum, magnesium, titanium and their alloys. One of the main ones Difficulties in producing high strengths and fiber-reinforced objects with high modulus, brought about the popular embedding of fibers in the matrix material in order to produce the desired end product achieve with yourself. In the most common wire sizes, the wire is broken by twisting it a relatively common case, especially with the small bending radii that occur when a fine wire is over another is placed with a different direction. In fact, even if the board wires are connected to the The small bending radii do not break or tensions in the silicon carbide coating cause and by destroying the cohesion of the boron substrate by one for the Decay susceptible to substrate-matrix action.

F i g. 1 stellt das Aggregat im Schnitt dar, welches zur Herstellung des Siliciumkarbidüberzuges auf dem Bordraht benützt wird;F i g. 1 shows the unit in section, which is used to produce the silicon carbide coating on the Board wire is used;

F i g. 2 zeigt den Schmelzofen im Schnitt, welcher zur Herstellung eines Aluminiumüberzuges auf den mit Siliciumkarbid überzogenen Bordraht verwendet wird.F i g. 2 shows the melting furnace in section, which is used to produce an aluminum coating on the with Silicon carbide coated board wire is used.

Aus Fig. 1 geht hervor, daß der Siliciumkarbidüberzug auf einen elektrisch erhitzten Bordraht 2 aufgebracht wird, welcher nach unten durch einen Reaktor 4 gezogen wird, der aus einem rohrförmigen Gefäß 6 besteht, welches zwei Gaseinlässe 8 und 10 am oberen Ende des Reaktors 4 hat und nur mit einem Auslaß 12 an dessen unteren Ende versehen ist. Der zum Kühlen benötigte Wasserstoff wird durch Einlaß 8 in den Reaktor gegeben, und zum Einlaß 10 wird die Reaktionsgasmischung, bestehend aus Methyldichlorsilan (CH₃SiHCl₂), Wasserstoff und Methan, eingegeben. Der Behälter kann aus Gerätehartglas (aus 80,5% SiO₂, 11,8% B2O3, 2,3% AI₂O₃,4,4O/o Na₂O, 0,26% K₂0,0,21 % CaO, 0,22% As₂O₃; mit geringem Ausdehnungskoeffizienten von 3,2 · 10~⁶ cm/°C. Es erträgt starke Temperaturgegensätze) bestehen, jedoch können auch andere Werkstoffe, wie Borsilikatglas (mit ca. 96% SiO₂, beständig gegen chemische Angriffe, hohem Schmelzpunkt sehr geringer Wärmeausdehnung) und Quarz zufriedenstellend eingesetzt werden. Die Gas-Einlässe 8 und 10 und der Auslaß 12 durchdringen die Außenwand und sind mit den metallischen Endverschlüssen des Behälters 14 und 16 elektrisch verbunden, welche ihrerseits zweckmäßigerweise dazu dienen, den Strom zum Draht zu bringen, der als Widerstand erhitzt wird.
Obwohl die jeweiligen Verschlüsse 14 und 16From Fig. 1 it can be seen that the silicon carbide coating is applied to an electrically heated board wire 2 which is drawn down through a reactor 4 which consists of a tubular vessel 6 which has two gas inlets 8 and 10 at the upper end of the reactor 4 and is provided with only one outlet 12 at the lower end thereof. The hydrogen required for cooling is fed into the reactor through inlet 8, and the reaction gas _{mixture, consisting of methyldichlorosilane (CH 3 SiHCl 2} ), hydrogen and methane, is fed into inlet 10. The container can be made of _{hard glass (80.5% SiO 2} , 11.8% B2O3, 2.3% Al ₂ O ₃ , 4.4O / o Na ₂ O, 0.26% K ₂ 0.0.21% CaO, 0.22% As ₂ O ₃ ; with a low expansion coefficient of 3.2 · 10 ~ ⁶ cm / ° C. It can withstand strong temperature differences), but other materials such as borosilicate glass (with approx. 96% SiO ₂ , resistant to chemical attack, high melting point, very low thermal expansion) and quartz can be used satisfactorily. The gas inlets 8 and 10 and the outlet 12 penetrate the outer wall and are electrically connected to the metal end closures of the container 14 and 16, which in turn conveniently serve to bring the current to the wire, which is heated as a resistor.
Although the respective shutters 14 and 16

verschieden ausgeführt sind, so haben doch alle eine Anzahl von Einzelheiten gemeinsam. Beide sind so geformt, daß eine Rille 20 und 22 eine zweckmäßige leitende Dichtung 24 enthalten kann, so z. B. Quecksilber, welches einen doppelten Zweck erfüllt, nämlich einerseits beim Eintritt in das Verschlußelement gasdicht rundum den Draht abzuschließen, und andererseits elektrischen Kontakt zwischen dem sich bewegenden Draht 2 und den entsprechenden Verschlußelementen 14 und 16 herzustellen, welche ihrerseits über die Rohre 8 und 12 und die Leitungen 26 und 28 an einer geeigneten Gleichstromquelle 30 angeschlossen sind. Ein Schiebewiderstand 32 gehört zum äußeren Schaltkreis, um den Strom, der an den Draht abgegeben wird, zu regein und so dessen Temperatur einzustellen. Das obere Verschlußelement 14 ist mit einer ringförmigen Vertiefung 34 versehen, welche mit der Quecksilberrinne 20 über die Bohrung 36 kommuniziert, um rundum das Verschlußelement abzudichten. Zwischen dem Verschlußelement 16 und dem Behälter 6 dichtet das sich in einer ringförmigen Rinne 38 befindende Quecksilber ab.are designed differently, they all have a number of details in common. Both are like that shaped so that a groove 20 and 22 may contain a suitable conductive seal 24, e.g. B. mercury, which fulfills a double purpose, namely on the one hand when entering the closure element gas-tight to complete all around the wire, and on the other hand electrical contact between the moving Wire 2 and the corresponding closure elements 14 and 16 to produce, which in turn via the Pipes 8 and 12 and lines 26 and 28 are connected to a suitable direct current source 30. A slide resistor 32 is part of the external circuit to reduce the current that is delivered to the wire, to rain and so adjust its temperature. The Upper closure element 14 is provided with an annular recess 34 which is connected to the mercury groove 20 communicates via the bore 36 in order to seal the closure element all around. Between the Closure element 16 and the container 6 seals that located in an annular channel 38 Mercury off.

Die Verschlußelemente 14 und 16 sind ebenfalls mit zentralen Bohrungen 40 und 42 versehen, welche groß genug sind, um das Quecksilber wegen der auftretenden Oberflächenspannungen in den entsprechenden Rinnen zurückzuhalten.The closure elements 14 and 16 are also provided with central bores 40 and 42 which are large are enough to remove the mercury because of the surface tension in the corresponding grooves hold back.

Wasserstoff tritt durch Einlaß 8 in die Reaktionskammer gleich neben der Drahteinführöffnung ein und dient primär dazu, das Verschlußelement 14 zu kühlen. Die Reaktionsgase treten in einem erweiterten Gefäßteil 50 in die Reaktionskammer ein, ändern darin ihre Strömungsrichtung und gelangen durch die öffnung 52 in das rohrförmige Element 6.Hydrogen enters the reaction chamber right next to the wire insertion opening through inlet 8 and is used primarily to cool the closure element 14. The reaction gases enter an enlarged vessel part 50 into the reaction chamber, change its direction of flow therein and pass through the opening 52 into the tubular element 6.

Anschließend an die Bildung der Siliciumkarbidschicht werden die Drähte mit einem Überzug aus einem Matrixwerkstoff von gewünschter Zusammensetzung versehen. Für Aluminium wird der Überzug hergestellt, indem man den Draht in Aggregaten, wie sie in Bild 2 dargestellt sind, behandelt. Ein Tiegel 60 aus Aluminiumoxid wird zweckmäßig in einen Ofen gesetzt, welcher mit feuerfesten Steinen 62 ausgekleidet und mit Heizwindungen 64 versehen ist. Der Tiegel hat eine öffnung 66, welche schmal genug ist, um das schmelzflüssige Aluminium 68 im Tiegelinnern zu halten, andererseits aber groß genug ist, um den Draht 2 frei durchzulassen. An den Tiegel gelangt man durch die öffnung 70 im Ofen. Ein Kamin 72 ist über dem Tiegel angebracht und als Schutzgas wird ein Argonstrom durch den Kamineinlaß 74 geleitet, um unerwünschte atmosphärische Einflüsse im schmelzflüssigen Aluminiumbad und im angefertigten Überzug auf dem Dran; zu verringern.Subsequent to the formation of the silicon carbide layer the wires are coated with a matrix material of the desired composition Mistake. For aluminum, the coating is made by putting the wire in aggregates like them shown in Figure 2. An alumina crucible 60 is conveniently placed in a furnace, which is lined with refractory bricks 62 and provided with heating coils 64. The crucible has one opening 66 which is narrow enough to accommodate the molten aluminum 68 inside the crucible hold, but on the other hand is large enough to allow the wire 2 to pass freely. The crucible is reached through the 70 opening in the oven. A chimney 72 is attached above the crucible and an argon stream is used as a protective gas passed through chimney inlet 74 to remove undesirable atmospheric influences in the molten aluminum bath and in the made coating on the tune; to reduce.

In verschiedenen Versuchen wurde der Draht sowohl aufwärts als auch abwärts gezogen und man fand, daß der gleichmäßigere Überzug dann hergestellt werden konnte, wenn der Draht nach oben gezogen wurde.In various experiments the wire was pulled both up and down and it was found that the more even coating could then be made by pulling the wire upwards.

Die Überzüge wurden auf verschiedene Weise aufgebracht, und eine Anzahl von verschiedenartigen Matrixwerkstoffen wurden verwendet, wie man in den folgenden Beispielen sehen wird.The coatings were applied in a number of different ways Matrix materials were used as will be seen in the following examples.

Beispiel 1example 1

Methan, 23,4 Molprozent Methyldichlorsilan und 61,3 Molprozent Wasserstoff ein Siliciumkarbidüberzug auf Bordrähte bei einer Drahtgeschwindigkeit von 232 m/h aufgebracht.Methane, 23.4 mole percent methyldichlorosilane, and 61.3 mole percent hydrogen have a silicon carbide coating Board wires applied at a wire speed of 232 m / h.

Die auf diese Weise hergestellten überzogenen Drähte wurden unter Argonatmosphäre durch ein Bad von geschmolzenem Aluminium gezogen, welches bei einer Temperatur von 1000°C gehalten wurde. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Draht nach obenThe coated wires thus prepared were passed through a bath under an argon atmosphere pulled by molten aluminum which was kept at a temperature of 1000 ° C. the Speed at which the wire goes up

ίο durch das Bad gezogen wurde, betrug 34,16 m/min. Ein kontinuierlicher Überzug von 5,08 μιτι Stärke wurde unter diesen Bedingungen auf 104,15 μιτι dicken Drähten aufgebracht.ίο was pulled through the bath was 34.16 m / min. A continuous coating of 5.08 μιτι thickness was under these conditions to 104.15 μιτι thick Wires applied.

,. Beispiel 2,. Example 2

Andere, mit Siliciumkarbid überzogene Bordrähte wurden durch eine Schmelze der Aluminiumlegierung 2024 (nominale Zusammensetzung 4,5% Kupfer, 1,5% Magnesium, 0,6% Mangan, Rest Aluminium) mit einer Geschwindigkeit von 15,9 m/min gezogen, wobei eine Badtemperatur von 900° C gemessen wurde. Der Vorgang verlief unter Argonschutzatmosphäre. Die Resultate waren ähnlich wie diejenigen, welche man mit dem Bad aus reinem Aluminium erhalten hatte.Other silicon carbide coated board wires were melted from the aluminum alloy 2024 (nominal composition 4.5% copper, 1.5% magnesium, 0.6% manganese, remainder aluminum) with a Pulled speed of 15.9 m / min, with a bath temperature of 900 ° C was measured. the The process took place under a protective argon atmosphere. The results were similar to what you could get with the bath made of pure aluminum.

Beispiel 3Example 3

Zufriedenstellende Überzüge aus Magnesium wurden auf mit Siliciumkarbid überzogene Bordrähte durch Eintauchen in ein Bad von Magnesium bei 720⁰C aufgebracht.Satisfactory coatings of magnesium were applied to coated with silicon carbide Bordrähte by immersion in a bath of magnesium at 720 ⁰ C.

Beispiel 4Example 4

Es wurde Titan auf Bordraht aufgebracht, welcher mit Siliciumkarbid überzogen worden war, wobei Titan sich aus Titanjodid auf einen heißen Draht von maximal 1100° C niederschlug. Gearbeitet wurde in einer Retorte bei einem Druck von ungefähr 5 mm Quecksilber. Der Teil der Retorte, in dem Titanjodid fest vorlag, war auf ungefähr 23O⁰C erhitzt.Titanium was applied to board wire which had been coated with silicon carbide, with titanium deposited from titanium iodide on a hot wire at a maximum of 1100 ° C. Work was carried out in a retort at a pressure of approximately 5 mm of mercury. The part of the test-tube, solid was present in the titanium iodide was heated to about 23O ⁰ C.

Die Resultate der verschiedenen Versuche, welche die Eigenschaften der Drähte feststellen sollten, sind im einzelnen in der folgenden Tafel angegeben.The results of the various tests which were to determine the properties of the wires are in the individually given in the following table.

Tafelblackboard

⁴⁵ Draht Durchmesser
(μπι) ⁴⁵ wire diameter
(μπι)

Zugfestigkeit (kp/cm*)Tensile strength (kp / cm *)

Mit Siliciumkarbid
überzogener Bordraht,
gemessene WerteWith silicon carbide
coated board wire,
measured values

Mit Siliciumkarbid
überzogener Bordraht
mit Titanüberzug,
gemessene WerteWith silicon carbide
coated board wire
with titanium coating,
measured values

Mit Siliciumkarbid
überzogener Bordraht
mit Titanüberzug,
theoretisch berechnete
WerteWith silicon carbide
coated board wire
with titanium coating,
theoretically calculated
values

Mit Siliciumkarbid
überzogener BordrahtWith silicon carbide
coated board wire

5555

6060

In einem Reaktor vom vorstehend beschriebenen Mit Siliciumkarbid Typ, in welchem ein 15,4 cm langer Reaktor aus 9 mm 65 überzogener Bordraht starkem Geräteglasrohr mit der schon angegebenen mit Magnesium-Zusammensetzung eingebaut war, wurde mit einer Überzug, gemessene Reaktionsgasmischung, bestehend aus 153 Molprozent WerteIn a reactor of the silicon carbide type described above, in which a 15.4 cm long reactor made of 9 mm 65-coated board wire strong device glass tube with the magnesium composition already specified was installed, was with a coating, measured reaction gas mixture consisting of 153 mole percent values

102,9102.9

116,9116.9

116,9116.9

111,8111.8

120120

34 80034 800

23 20023 200

27 40027 400

4010040100

2910029100

Fortsetzungcontinuation Durchmesserdiameter Zugfestigkeittensile strenght Drahtwire (μιη)(μιη) (kp/cm²)(kp / cm ² ) 120120 35 90035 900 Mit SiliciumkarbidWith silicon carbide überzogener Bordrahtcoated board wire mit Magnesiumüberzug,with magnesium coating, theoretisch berechnetetheoretically calculated Wertevalues 104104 32 44032 440 Mit SiliciumkarbidWith silicon carbide überzogener Bordraht,coated board wire, gemessene Wertemeasured values 106,7106.7 34 78034 780 Mit SiliciumkarbidWith silicon carbide 107,95107.95 39 14039 140 überzogener Bordrahtcoated board wire 109,2109.2 37 74037 740 mit Aluminiumüberzug,with aluminum coating, nono 32 23032 230 gemessene Wertemeasured values __ 30 90030 900 Mit SiliciumkarbidWith silicon carbide überzogener Bordrahtcoated board wire mit Aluminiumüberzug,with aluminum coating, theoretisch berechnetetheoretically calculated Wertevalues

In allen Verfahren, bei denen der Matrixüberzug aufgebracht wird, besteht die angewandte besondere Arbeitsweise darin, einen optimalen Überzug herzustellen, was die Qualität und die Stärke betrifft. Das gewählte Verfahren zeichnet sich durch gute Wiederholbarkeit und Gleichmäßigkeit des Endproduktes aus. Ferner soll es nicht vereinbar sein mit der Produktionsgeschwindigkeit des Trägerdrahtes, obwohl die letzte Bedingung nicht immer durchführbar ist. Die ParameterIn all processes in which the matrix coating is applied, there is the particular one used The way of working is to produce an optimal coating in terms of quality and strength. The The chosen process is characterized by good repeatability and uniformity of the end product. Furthermore, it should not be compatible with the production speed of the carrier wire, although the last one Condition is not always feasible. The parameters

ίο des Überzuges werden sich natürlich von Werkstoff zu Werkstoff als Funktion des Überzugsverfahrens ändern, wie Plattieren, Abscheiden aus Gas oder anderen konventionellen Verfahrensarten. Im allgemeinen aber wird die eingestellte Betriebstemperatur des Verfahrens notwendigerweise so geregelt sein müssen, daß keine ungünstige Beschädigung durch Zugkräfte im Bordraht auftritt, und die Temperatur des Drahtes wird auch normalerweise unterhalb des Erstarrungspunktes des Bors gehalten werden.ίο the coating will of course vary from material to Change material as a function of the coating process, such as plating, gas deposition or others conventional types of procedures. In general, however, the set operating temperature of the process necessarily have to be regulated in such a way that no unfavorable damage due to tensile forces in the board wire occurs, and the temperature of the wire is also normally below the freezing point of the Bors are held.

Die besondere Wandstärke des aufgebrachten Überzugs wird primär durch den Verwendungszweck des Drahtes vorgegeben werden. Im allgemeinen wird die minimale Dicke, welche einen genügend wirksamen Überzug darstellt, ungefähr 10% der Drahtschnittfläche senkrecht zur Achse, vorteilhaft betragen.The particular wall thickness of the applied coating is primarily determined by the intended use of the Wire can be specified. In general, the minimum thickness which is sufficiently effective Coating represents approximately 10% of the wire cut area perpendicular to the axis, advantageously.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von fiberverstärkten Gegenständen, wobei eine Mehrzahl von Drähten in einen zweckmäßigen Matrixwerkstoff eingebettet wird, und, bevor der Gegenstand hergestellt wird, jeder einzelne Draht mit einem Oberzug versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst ein Siliciumkarbidüberzug auf Bordraht aufgebracht to wird und daß der so behandelte Draht anschließend mit einem dehnbaren, spezifisch leichten Metall, aus Aluminium, Magnesium oder Titan und deren Legierungen, überzogen wird.1. A process for the manufacture of fiber-reinforced articles, wherein a plurality of wires in an appropriate matrix material is embedded, and, before the object is manufactured, each individual wire is provided with an upper pull, characterized in that first a silicon carbide coating applied to board wire to and that the wire treated in this way is then coated with an expandable, specifically light metal Aluminum, magnesium or titanium and their alloys, is coated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bordraht im wesentlichen aus amorphem Bor besteht, daß der Überzug, welcher zuerst aufgebracht wird, aus im wesentlichen stöchiometrischem Siliciumkarbid besteht2. The method according to claim 1, characterized in that that the board wire consists essentially of amorphous boron, that the coating, which is applied first, consists of essentially stoichiometric silicon carbide 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Überzuges, welcher an zweiter Stelle aufgebracht wird, ungefähr 10% der gesamten Schnittfläche senkrecht zur Achse des Drahtes beträgt.3. The method according to claim 2, characterized in that that the wall thickness of the coating, which is applied second, is approximately 10% of the total cut area perpendicular to the axis of the wire. 4. Vorrichtung zum Aufbringen eines Siliciumkarbidüberzuges auf Bordraht und zum anschließenden Überziehen mit einem dehnbaren spezifischen leichten Metall nach einem der Ansprüche 5 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß4. Device for applying a silicon carbide coating to board wire and for subsequent Coating with a ductile specific light metal according to any one of claims 5 to 3, characterized in that (a) die Vorrichtung zum Aufbringen des Siliciumkarbidüberzuges aus einem Abscheidereaktor (4) besteht, der als rohrförmiges Gefäß (6) ausgebildet ist, wobei in dem rohrförmigen Gefäß (6) am oberen Ende Gaseinlässe (8 und 10) sowie ein axialer Abscheidedraht (2) die Verschlußelemente (14 und 16) durchdringen und mit diesen elektrisch verbunden sind und wobei der Reaktor (4) nahe dem zentralen Teil ein gemeinsames Auslaßrohr (12) für die Reaktionsabgase enthält, wobei der Abscheidereaktor (4) senkrecht steht und wobei die jeweiligen Verschlußelemente (14 und 16) so ausgebildet sind, daß diese je einen Hohlraum (20 und 22) zur Aufnahme einer leitenden flüssigen Abdichtung (24) enthalten, die sowohl als gasdichter Verschluß für den axial durchtretenden Draht (2), als auch als elektrischer Kontakt zwischen diesem und den jeweiligen Verschlußelementen (14 und 16) ausgebildet ist, und wobei der Draht durch die Verschlußelemente (14 und 16) in zentralen Bohrungen (40, 42) hindurchgeführt wird, die so ausgebildet sind, daß einerseits der Durchtritt des sich axial nach unten bewegenden Drahtes (2) unbehindert erfolgt und andererseits die leitende Abdichtung (24) durch ihre Oberflächenspannung vor dem Durchtritt zurückgehalten wird, und(a) the device for applying the silicon carbide coating from a deposition reactor (4), which is designed as a tubular vessel (6), wherein in the tubular Vessel (6) at the upper end of the gas inlets (8 and 10) and an axial separating wire (2) Closure elements (14 and 16) penetrate and are electrically connected to these and the reactor (4) near the central part having a common outlet pipe (12) for the Contains reaction gases, wherein the separation reactor (4) is vertical and wherein the respective closure elements (14 and 16) are designed so that they each have a cavity (20 and 22) for receiving a conductive liquid seal (24) containing both as a gas-tight closure for the axially penetrating wire (2), as well as an electrical one Contact is formed between this and the respective closure elements (14 and 16), and wherein the wire through the closure elements (14 and 16) in central bores (40, 42) is passed, which are designed so that on the one hand the passage of the axially downward moving wire (2) takes place unhindered and on the other hand the conductive The surface tension of the seal (24) is held back from the passage, and (b) die Vorrichtung zum Aufbringen des Aluminiumüberzuges aus einem Tiegel (60) aus Aluminiumoxid besteht, der in einem Ofen eingesetzt ist, der mit feuerfesten Steinen (62) ausgemauert und mit Heizwindungen (64) versehen ist, und wobei der Tiegel (60) eine öffnung (66) aufweist, welche schmal genug ist, um das schmelzflüssige Aluminium (68) im Tiegelinnern zu halten und um den Draht (2) frei durchzulassen, wobei der Ofen eine öffnung(b) the device for applying the aluminum coating from a crucible (60) Aluminum oxide set in a furnace lined with refractory bricks (62) is lined and provided with heating coils (64), and wherein the crucible (60) a has opening (66) which is narrow enough to accommodate the molten aluminum (68) in the To hold the crucible inside and to let the wire (2) through freely, the furnace having an opening (70) für den Drahteintritt enthält und über den Tiegel (60) ein Kamin (72) angebracht ist, der mit einem Kamineinlaß (74) zur Einleitung von Argon versehen ist, und(70) contains for the wire entry and above the crucible (60) a chimney (72) is attached, the is provided with a chimney inlet (74) for introducing argon, and (c) die Vorrichtung zum Aufbringen von Titan aus einer evakuierbaren und erhitzbaren Retorte mit einer Füllung aus Titanjodid besteht(c) the device for applying titanium from an evacuable and heatable retort with a filling made of titanium iodide