DE1954480C - Verfahren zum Niederschlagen eines Borüberzuges auf einer Kohlenstoffaser - Google Patents

Description

wurde das Volumenverhältnis zwischen Borhalogenid (Bortrichlorid) und Wasserstoff im oberen Bereich des Reaktors bei 1/2,5 und im unteren Bereich des Reaktors bei 1/1,6 gehalten.

Auf einer Kohlenstoffaser von 25,4 Mikron Stärke wird beispielsweise ein Borniederschlag von 15,24 Mikron erzeugt, so daß die Gesamtfaser eine Stärke von 55,88 Mikron erhält. Der Borniederschlag einer solchen Faser besitzt eine durchschnittliche Zugfestigkeit von über 42200 kg/cm* und die zusammengesetzte Faser eine durchschnittliche Zugfestigkeit von 31 600 kg/cm². Die Dichte der Bor-Kohlenstoffaser beträgt 2,25 g/cm³, der Elastizitätsmodul des Borniederschlages 4,22 · 10« kg/cm*.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 Patentansprüche: mäßiger, glatter Überzug ohne Faserbruch erzielt wird.

1. Verfahren zum kontinuierlichen Niederschla- Bei den der Erfindung zugrunde liegenden eingen eines amorphen Borüberzuges auf einer er- gehenden Untersuchungen konnte nämlich überhitzten Kohlenstoffaser in einer Gasatmosphäre, S räschenderweise festgestellt werden, daß die obenbestehend aus einem Gemisch von Borhalogenid erwähnten Unregelmäßigkeiten im Überzug von und Wasserstoff, dadurch gekennzeich- Brüchen der Kohlenstoffaser herrühren, die zu heißen net, daß die Kohlenstoffaser nur eine so kurze Punkten in der Faser führen und ungleichmäßige Zeit der Gasatmosphäre ausgesetzt wird, daß ein Wachstumserscheinungen (Expansionen) des Borgleichmäßiger, glatter Überzug ohne Faserbruch io Überzuges zur Folge haben. Diese Erkenntnis ermögerzielt wird. lichte den weiteren Erfindungsschritt, Faserbrüche

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- des Kohlenstoffes und die hierdurch bedingten Folgekennzeichnet, daß die Zeitdauer der Einwirkung erscheinungen dadurch zu vermeiden, daß die Kohlender Gasatmosphäre auf die Kohlenstoffaser maxi- stoffaser nur eine bestimmte, kurze Zeit der Gasmal 5 Sekunden beträgt. 15 atmosphäre ausgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Die Zeitdauer der Einwirkung der Gasatmosphäre kennzeichnet, daß die Kohlenstoffaser in an sich auf die Kohlenstoffaser beträgt vorzugsweise maxibekannter Weise durch elektrische Stromleitung mal 5 Sekunden. Die Kohlenstoffaser wird dabei durch die Faser erhitzt wird. zweckmäßig in an sich bekannter Weise durch elek-

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 trische Stromleitung durch die Faser erhitzt,
kennzeichnet, daß Kohlenstoffasern mit einem Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Durchmesser zwischen 12,7 und 50,8 Mikron ver- vorzugsweise Kohlenstoffasern mit einem Durchwendet werden, messer zwischen 12,7 und 50,8 Mikron verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Ihre Temperatur wird zwischen 1100 und 1300° C, kennzeichnet, daß die Temperatur der Kohlen- 25 vorzugsweise zwischen 1250 und 1275° C, gehalten, stoffaser zwischen 1100 und 1300⁰C, Vorzugs- Günstig sind Kohlenstoffasern mit kreisförmigem weise zwischen 1250 und 1275° C, gehalten wird. Querschnitt und einem Widerstand zwischen 197 und

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 985 Ohm/cm.

kennzeichnet, daß eine Kohlenstoffaser mit kreis- Ein Ausführungsbeispiel eines Reaktors zur Durch-

förmigem Querschnitt und einem Widerstand 30 führung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der

zwischen 197 und 985 Ohm/cm verwendet wird. Zeichnung veranschaulicht.

Der Reaktor 10 enthält ein rohrförmiges Gefäß 12

mit doppelten Gaseinlässen 14, 16 und 18, 20 an

beiden Enden des Gefäßes und einem gemeinsamen

35 Auslaß 22 in der Mitte des Gefäßes. Durch die Ein-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum konti- lasse 14 und 18 wird Wasserstoff und durch die Ein-

nuierlichen Niederschlagen eines amorphen Bcrüber- lasse 16, 20 Borhalogenid zugeführt. Das Gefäß 12

zuges auf einer erhitzten Kohlenstoffaser in einer besteht beispielsweise aus Quarz.

Gasatmosphäre, bestehend aus einem Gemisch von Die Gaseinlässe sind elektrisch leitend mit metalli-

Borhalogenid und Wasserstoff. 40 sehen Stopfen 24, 26 verbunden, die das Gefäß 12 an

Es ist bekannt, aus einer Borhalogenid-Wasser- den Enden abschließen und Strom der Kohlenstoffstoffatmosphäre einen Borüberzug auf einem erhitzten faser 50 zuführen. Die Stopfen 24, 26 enthalten Aus-Metalldraht, beispielsweise einem Wolframdraht, nehmungen 30, 32, die mit einem Dichtungsmedium niederzuschlagen. Auf diese Weise hergestellte Bor- 34, beispielsweise Quecksilber, gefüllt sind. Durch fasern zeichnen sich durch hohe Festigkeit, gute ela- 45 dieses Dichtungsmedium wird einerseits die Durchstische Eigenschaften und eine ausgezeichnete Tem- führung der Kohlenstoffaser 50 abgedichtet und anperaturbeständigkeit aus. Ihr Nachteil liegt in den dererseits der elektrische Kontakt mit der Kohlenverhältnismäßig hohen Kosten des Wolfram. stoffaser hergestellt. Leitungen 23, 25 verbinden die

In dem Bestreben, den Wolframdraht durch ein Stopfen 24, 26 mit einer Gleichstromquelle 36 unter billigeres Material zu ersetzen, hat man schon Bor 50 Zwischenschaltung eines Potentiometers 56.
aus einer Borhalogenid-Wasserstoffatmosphäre auf Die Stopfen 24, 26 sind ferner an ihrem Umfang einer erhitzten Kohlenstoffaser niedergeschlagen. Da- mit einer Rille 38 versehen, die mit der Ausnehmung bei ergaben sich jedoch unregelmäßige, bambusartige 30 bzw. 32 in Verbindung steht und gleichfalls mit Knoten aus Bor rund um die Kohlenstoffaser, die Dichtungsmedium 34 gefüllt ist. Hierdurch wird der die Eigenschaften des Endproduktes wesentlich be- 55 Spalt zwischen dem Stopfen 24 bzw. 26 und der einträchtigen. Trotz umfangreicher Versuche war es Wandung des Gefäßes 12 abgedichtet,
bis zum Anmeldetage unbekannt, worauf diese Bor- Die Stopfen 24, 26 enthalten eine zentrale öffnung knoten beruhten und wie man sie vermeiden könnte. 44 bzw. 46, die groß genug ist, um die Kohlenstoff-Interessanterweise treten nämlich diese Knoten bei faser 50 hindurchzuführen, die jedoch andererseits BorUberzUgcn von Metallfasern nicht auf. 60 klein genug ist, um das Dichtungsmedium 34 durch

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Oberflächenspannung in der Ausnehmung zu halten,

ein Verfahren zu entwickeln, das die kontinuierliche Die Kohlenstoffaser 50 wird von einer Rolle 52

Herstellung eines gleichmäßigen, knotenfreien Nieder- abgezogen, durch den Reaktor 10 hindurchgeführt

Schlages eines amorphen Borüberzuges auf einer er- und auf einer Rolle 54 wieder aufgewickelt. Beim

hitzten Kohlenstoffaser ermöglicht. 65 Durchgang durch den Reaktor 10 wird auf der er-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- hitzten Kohlenstoffaser ein amorpher Borüberzug

löst, daß die Kohlenstoffaser nur eine so kurze Zeit niedergeschlagen,

der Gasatmosphäre ausgesetzt wird, daß ein gleich- Zur Erzielung eines optimalen Niederschlages