DE2751918A1 - Composite insulation for vehicle exhaust pipe - consists of metal grid to which ceramic is applied as slurry before heating - Google Patents

Composite insulation for vehicle exhaust pipe - consists of metal grid to which ceramic is applied as slurry before heating

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Abstract

The composite panel for high temp. insulation, for a vehicle exhaust pipe comprises a metal grid, (6) embedded in the ceramic material (18) lining the inside of the pipe. The grid mesh size lies between o.4 and 3.5 mm, and the aperture total surface area ratio is between 30 and 80%. The ceramic material is applied to the metal as a slurry, and the whole is then heated to the temp. at which the ceramic soldifies.

Description

Metall-Keramik-Verbund. Bauteil für das Auspuffs.ystem einesMetal-ceramic composite. Component for the exhaust system of a

Brennkraftmotors sowie Verfahren zur Herstellung eines egen hohe Temeraturen isolierenden Metall-Keramik-Verbunds Die Erfindung betrifft einen Met all-Keramik-Verbund, einen Bauteil für das Auspuffsystem eines Brennkraftmotors sowie ein Verfahren zur Herstellung eines gegen hohe Temperaturen isolierenden Metall-Keramik-Verbunds.Internal combustion engine and a method for producing a high temperature insulating metal-ceramic composite The invention relates to a metal-ceramic composite, a component for the exhaust system of an internal combustion engine and a method for Manufacture of a metal-ceramic composite that insulates against high temperatures.

Es gibt zahlreiche Beispiele für die Notwendigkeit einer guten Wärmeisolierung, die aber vielfach mangelhaft ist, weil es kein wirtschaftlich praktikabeles Material gibt, das alle erforderlichen Charakteristiken und physikalischen Eigenschaften hat. Ein Beispiel dafür ist die einleuchtende Notwendigkeit, eine wärmeisolierende Verkleidung bei der Auspuffanlage eines Brennkraftmotors vorzusehen, die mit einem katalytischen Umsetzer bestückt ist. Das liegt daran, daß der Wirkungsgrad eines katalytischen Umsetzers zum Katalysieren unverbrannt er Kohlenwasserstoffe und von Kohlenmonoxid in Kohlendioxid und Wasser oder die Reduktion der Oxide von Stickstoff von der Temperatur des katalytischen Betts abhängt.There are numerous examples of the need for good thermal insulation, but which is often inadequate because it is not an economically feasible material gives all the required characteristics and physical properties Has. An example of this is the obvious need for a thermally insulating Covering the exhaust system to provide an internal combustion engine, which is equipped with a catalytic converter. That's because the efficiency a catalytic converter to catalyze unburned hydrocarbons and of carbon monoxide in carbon dioxide and water or the reduction of the oxides of Nitrogen depends on the temperature of the catalytic bed.

Folglich ist beim Anlassen des Motors dann, wenn das katalytische Bett kalt ist, der Wirkungsgrad gering, und je weniger Zeit benöticfflt wird, um das katalytische Bett auf eine hohe Temperatur aufzuheizen, desto höher ist der Wirkungsgrad des Systeffis. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, die Innenseiten des Auspuffsystems thermisch zu isolieren, das vom Motor zum katalytischen Umsetzer führt, so daß ein Maximum an Wärme in den Abgasen vom Rotor das katalytische Bett erreicht, um dessen Temperatur zu erhöhen und zu halten. Wegen der Abführung der Wärme vom rotor zum katalytischen Bett wird die Gesamttemperatur unter der IIotorhaube erheblich gesenkt, was den verschiedensten Bauteilen unter der Motorhaube zugute kommt. Jedes verwendete wärmeisolierende Material muß natürlich eine ausreichende Hitzebeständigkeit haben, um den hohen auftretenden Temperaturen standhalten zu können Das weist auf die Verwendung von Keramik hin, weil die meisten Keramiksorten eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Temperaturbeständigkeit haben. Eine Lösung könnte darin gesehen werden, die Innenflächen des Auspuffrohrs mit einem Keramikmaterial zu beschichten. Das führt jedoch wegen der erheblichen Unterschiede in den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Metall und Keramik zu keinen befriedigenden Ergebnissen, außerdem auch deshalb, weil Keramik in fester monolithischer Form relativ spröde oder unelastisch ist. Als Folge davon bricht das Keramikmaterial und löst sich von den Flächen des Auspuffrohrs. Wenn andererseits das verwendete Keramikmaterial kein festes monolithisches Gefüge hat, vielmehr ein faserartiges Gefüge, tritt das Brechen und Absplittern auf Grund der Tatsache auf, daß das faserartige Keramikmaterial keine ausreichende mechanische Festigkeit hat, um dem pulsierenden Strom der Abgase, der eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit hat, standzuhalten, und es verschlechtert sich deshalb in seinen Eigenschaften sehr schnell. Kurz, Keramikmaterial in faserartigem oder ähnlichem Gefüge zerbricht allmählich oder wird von den Flächen des Auspuffrohrs durch die Abgase abgeblasen.Consequently, when the engine is started, when the catalytic Bed is cold, the efficiency is low, and the less time is needed to to heat the catalytic bed to a high temperature, the higher the Efficiency of the system. For this purpose it is desirable to have the insides Thermally isolate the exhaust system from the engine to the catalytic converter Leads so that a maximum of heat in the exhaust gases from the rotor of the catalytic bed reached to raise and maintain its temperature. Because of the removal of the Heat from the rotor to the catalytic bed becomes the overall temperature under the hood significantly reduced, which benefits the various components under the bonnet comes. Any heat insulating material used must of course be sufficient Have heat resistance to withstand the high temperatures that occur That indicates the use of ceramics, because most types of ceramics have a relatively low thermal conductivity and a high temperature resistance. One solution could be seen in the inner surfaces of the exhaust pipe with a Coating ceramic material. However, that leads because of the substantial differences in the coefficient of thermal expansion of metal and ceramics to no satisfactory Results, also because ceramic in solid monolithic form is relatively is brittle or inelastic. As a result, the ceramic material breaks and loosens away from the surfaces of the exhaust pipe. If, on the other hand, the ceramic material used does not have a solid monolithic structure, rather a fiber-like structure, this occurs Breaking and chipping due to the fact that the fibrous ceramic material does not have sufficient mechanical strength to withstand the pulsating flow of exhaust gases, which has a relatively high flow velocity can withstand, and it deteriorates therefore very quickly in its properties. In short, ceramic material in fibrous or similar structure gradually breaks or is removed from the surfaces of the exhaust pipe blown off by the exhaust gases.

Es besteht also ein dringender Bedarf an relativ billigen wärmeisolierenden Materialien, die nicht nur gute Wärmeisolierun>;seigenschaften haben, sondern auch eine gute mechanische Festigkeit, Beständigkeit gegen schwere iißbildung oder andere Qualitatsminderungen durch Wärmewechselbelastung sowie eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, um einer Qualitätsminderung oder einer Abnutzung durch linwirken von durchströmenden und pulsierenden Heißgasen zu widerstehen. Die irfindung erfüllt diesen Bedarf und auch viele andere Erfordernisse.So there is an urgent need for relatively inexpensive heat insulating Materials that not only have good thermal insulation properties, but also also good mechanical strength, resistance to severe crevice or other quality reductions due to thermal cycling as well as sufficient mechanical strength, deterioration or wear to be resisted by the influence of flowing and pulsating hot gases. the irfindung fulfills this need and many too other requirements.

Beim Stand der Technik ist vorgeschlagen worden, hochschlagfeste Platten dadurch herzustellen, daß zwischen Werkzeugen aus Graphit oder dergleichen Kerarnikarten wie Aluminiumoxid heißgepreßt werden, wobei in diesen ein hochtemperaturbeständies Metallgitter eingebettet wird, um damit eine hochfeste und damit schlagfeste Platte herzustellen, die aus einem Verbund aus heißgepreßter und damit sehr dichter gesinterter Keramik und dem darin eingebetteten hochtemperaturbeständigen Metallgitter besteht. Die Schwierigkeiten, die sich dabei einstellen, sind jedoch vielfältig. Einmal wird durch das Erfordernis, heißzupressen, eine starke Beschränkung auf die Formen auferlegt, die hergestellt werden können. Zum anderen führt das Erfordernis, heißzupressen, Zu Herstellungskosten, die den entstehenden Verbund aus den meisten Märkten preislich ausschließen, beispielsweise jenen Markt für einen guten, hochtemperaturbeständigen Wärmeisolator. Zum dritten kann zwar die hohe Dichte eines solchen Verbunds von BedeutunEr sein, wenn die Schlagbeständigkeit das wichtigste ist, sie hat aber keine Bedeutung, kann sogar nachteils: sein, wenn andere E enschaften von Bedeutung sind, beispielsweise die Eigenschaften, die von einer effektiven hoch-temperaturbestindigen Warmeisoleerung verlangt werden.The prior art has proposed high impact panels by producing that between tools made of graphite or the like Kerarnikarten such as aluminum oxide are hot-pressed, in which a high temperature resistance Metal grid is embedded in order to make a high-strength and therefore impact-resistant plate to produce, which consists of a composite of hot-pressed and therefore very dense sintered Ceramic and the high-temperature-resistant metal mesh embedded therein. However, the difficulties that arise are manifold. Once will imposes a severe restriction on the shapes by the requirement to hot-press, that can be made. On the other hand, the requirement to hot-press, At manufacturing costs, the resulting composite is priced from most markets exclude, for example, that market for a good, high-temperature-resistant Heat insulator. Thirdly, the high density of such a composite of It matters when impact resistance is the most important thing, but it doesn't have any Significance, can even be disadvantageous: if other properties are important, for example the properties of an effective high-temperature resistant Thermal insulation are required.

Erfindungsgemäß ist ein Material vorgesehen, daß die genannte Kombination an Eigenschaften hat und bei dem es sich um einen Verbund handelt der dadurch hergestellt ist, daß ein Metallgitter mit einer Keramikschlämme beschichtet wird und dadurch eine Schicht der Keramik mit dem darin eingebetteten Metallgitter entsteht, und daß dann die Keramik bei oder unter gewöhnlichem atmosphärischen Druck auf eine Temperatur gebrannt wird, bei der die Keramik ein monolitisches Gefüge bildet.According to the invention, a material is provided that said combination of properties and which is a composite that is produced by it is that a metal mesh is coated with a ceramic slurry and thereby a layer of ceramic with the metal mesh embedded in it is created, and that then the ceramic at or under ordinary atmospheric pressure to a The temperature at which the ceramic forms a monolithic structure is fired.

Bei Abkuhlung befindet sich das Metallgitter unter Zug, und die Keramik befindet sich unter Druck, und zwar deswegen, weil das Gitter sich während des Brennens wegen seines hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten im ausgedehnten Zustand befindet. Besonders auf Grund der Tatsache, daß das Metallgitter vorgesehen ist hat der Verbund eine ausgezeichnete.mechanische Festigkeit, und weil die Keramik ein festes monolithisches Gefüge hat, kann der Verbund leicht dem pulsierenden Strom heißer Gase, der eine hohe Strömungsgeschwindigkeit hat, mit guter Langlebigkeit und Dauerhaftigkeit widerstehen. Auch wenn das Metallgitter und die Keramik verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, hat der Verbund außerdem eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Rißbildung oder andere Qualitätsminderungen durch Wärmewechselbelastung - deswegen, weil bei den meisten Betriebsbedingungen das Gitter zug- und die Keramik druckbelastet ist, und wegen der relativen Dünnwandigkeit der Keramik tritt ein geringes Temperaturgefälle auf, das die Rißbildung verringert oder umgekehrt die Wärmestcßbeständig keit erhöht. Weiter hat der Verbund, wie er nachstehend zu beschreiben sein wird, eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit in Richtung im rechten Winkel zur Ebene des Metallgitters, und folglich liefert der Verbund die ausgezeichneten Wärmeisolierungseigenschaften, die angestrebt werden.When it cools down, the metal grid is under tension and the ceramic is under pressure because the grille is under pressure while it is burning is in the expanded state because of its high coefficient of thermal expansion. Especially due to the fact that the metal grid is provided, the composite has excellent mechanical strength, and because the ceramic is a solid monolithic Structure, the composite can easily handle the pulsating stream of hot gases, the one has high flow velocity, with good longevity and resistance to durability. Even if the metal mesh and the ceramic have different coefficients of thermal expansion the composite also has excellent resistance to cracking or other quality reductions due to thermal cycling - because at under most operating conditions the grid is tensile and the ceramic is compressive, and because of the relatively thin walls of the ceramic, there is a slight temperature gradient which reduces cracking or, conversely, increases heat resistance. Furthermore, the association has to be described below be becomes, a very low thermal conductivity in the direction at right angles to the plane of the metal mesh, and consequently the composite provides the excellent thermal insulation properties, that are strived for.

Die Mechanismen, mittels derer der Verbund als eine Isolierung fungiert, sind sehr kompliziert, obgleich sie in der Wärmeaustausch- und Keramiktechnologie gut dokumentiert sind. Basierend auf einer Durchsicht der Wärmeaustauschtechnologie sind drei Faktoren, die zu den hervorragenden Isolierungscharakteristiken des erfindungsgemäßen Verbundgefüges beitragen, (1) die Reflexions- und Emissionscharakterstiken von Vielfachfläcilen, (2) stehende Gase - in Räumen zwischen Verbundschichtexi - und (3) die geringe Wärrneleitfähigkeit von Kerainik. Von diesen ist der erste der wichtigste.The mechanisms by which the composite acts as an insulation are very complex, albeit in heat exchange and ceramic technology are well documented. Based on a review of the heat exchange technology are three factors that contribute to the excellent insulation characteristics of the present invention Contribute to the composite structure, (1) the reflection and emission characteristics of multiple surfaces, (2) standing gases - in spaces between the composite layer - and (3) the low thermal conductivity from Kerainik. Of these, the first is the most important.

Die Netall-Keramik-Verbunde, die recht dünn sein können, haben eine ausgezeichnete, tatsächlich sogar ungewöhnliche Fähigkeit, als ein Hochternperaturstrahlungsschirm zu dienen. Es gibt natürlich viele Anwendungsbereiche für solche Abschirmungen, und dazu gehören alle Hochtemperatursysteme, bei denen wärme durch eine effektive \Järmeisolierung zu konservieren ist, oder ein Bereich, der gegen das Vorhandensein eines Hochtemperaturkörpers zu schützen ist. Alle Öfen und Brennvorrichtuben, einschließlich Autornobilauspuffanlagen, fallen unter diese Kategorie Die relative Neutralität von Metall-Keramik- Verbundteilen gegen extrem korrodierende Umgebungen und die Fähigkeit zur Beständigkeit gegen Temperaturen von mehr als 1100°C verleihen den Verbundteilen nach der Erfindung eine ungewöhnlich gute Fähigkeit zur Verwendung als Isolierung, bei der die Charakteristik des Strahlungstransfers und der Mehrfachabschirmung ausgenutzt werden kann.The Netall ceramic composites, which can be quite thin, have one excellent, indeed unusual, ability as a high temperature radiation screen to serve. There are of course many areas of application for such shielding, and this includes all high temperature systems where heat is effective \ Thermal insulation is to be preserved, or an area that is against the presence a high temperature body is to be protected. All ovens and burners, including Automobile exhaust systems, fall under this category Relative neutrality of metal-ceramic Composite parts against extremely corrosive environments and impart the ability to withstand temperatures in excess of 1100 ° C the composite parts of the invention have an unusually good ability to use as insulation, in which the characteristics of radiation transfer and multiple shielding can be exploited.

Weitere Merkmale des isolierenden Verbundmaterials sind die folgenden: Die Verbundteile haben gute strukturelle selbsttragende Charakteristiken. Sie können beispielsweise in ihren bevorzugten Zustand vorgeformt werden und im Anwendungsbereich leicht angebracht werden, ohne daß die Notwendigkei-t zusätzlicher Trägermaterialien besteht.Other characteristics of the insulating composite material are as follows: The composite parts have good structural self-supporting characteristics. You can for example, preformed in their preferred state and in the scope can be easily attached without the need for additional support materials consists.

Die Verbundteile können in die ewüxischte Form vorgeformt sind spangebend bearbeitet werden, und zwar mit einem ;4erinf;-st en Werkzeugaufwand. Um einen zylindrischen Behält er Als zur kleiden, kann eine Lage des Verbunds spiralförmit; übereinander bis zum Innendurchmesser des Zylinders vor dem t3rennen bei der erforderlichen temperatur gewickelt werden.The composite parts can be pre-formed into the permanent shape and are machined can be processed, with one; 4-rinf; -st tool effort. To a cylindrical If it is to be clad, one layer of the composite can be spiralförmit; on top of each other up to the inside diameter of the cylinder before the race at the required temperature to be wrapped.

Wegen der einfachen Konstruktion und des nachstehend beschriebenen Merstellungsverfahrens läßt sich der Isolierungsverbund wirtschaftlich herstellen. Die Art des Verbunds gestattet die Verwendung von billigeren Metallen in Zonen niedrigerer Temperatur für entsprechende Konstruktionsteile.Because of the simple construction and that described below The insulation composite can be produced economically by using the manufacturing process. The type of association allows the Use of cheaper metals in zones of lower temperature for corresponding structural parts.

er Verbund kann in eine orrn eingelegt und mit geschmolzenem Ifletall umgossen werden, lrodurch eine einfache Methode zum Isolieren von Gußteilen geschaffen wird.The composite can be inserted into an orrn and covered with melted ifetal be cast around, created by a simple method of isolating castings will.

Die Verbundteile haben sehr gute wärmeisolierende Charakteristiken mit einem Minimum an Raumbedarf, wie das nachstehend zu beschreiben und durch Tests in Anwendungsfällen für den Kraftf1irzeugbereich zu demonstrieren sein wird.The composite parts have very good heat-insulating characteristics with a minimum of space, as described below, and through testing will have to be demonstrated in use cases for the automotive sector.

Die Verbundteile haben eine gute Wärmestoßbeständigkeit. Die Verwendung der Verbundisolierung in einem Auspuffsystem eines Automobils, bei dem wärmestöße auftreten, hat die the thermische Widerstandsfähigkeit des Materials erwiesen. Bei Verwendung der Verbundteile gibt ess keine ernsthaften Wärmeausdehnungsprobleme, weil @ehrfachschichten sich unabhängig voneinander frei ausdehnen und zusammenziehen können.The composite parts have good thermal shock resistance. The usage the composite insulation in an exhaust system of an automobile, in which thermal shock occur, the thermal resistance of the material has been proven. at Using the composite parts there are no serious thermal expansion problems, because multiple layers expand and contract freely independently of one another can.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind: Fig. 1 eine Seitenansicht mit we@@ebrochenen Teilen eines Auspuffrohrs, das die erfindung beinhaltet, Fig. 2 ein Schnitt an der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 eine Einzelheit der Auskleidung des in Fig. 1 gezeigten Auspuffrohrs, wobei Teile weggebrochen sind, Fig. 4 eine Darstellung ähnlich der nach Fig. 1, wobei Jedoch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, Fig. 5 eine Ansicht aus der Ebene der Linie 5-5 der Fig. 4 und Fig. 6 eine Darstellung ähnlich der nach Fig. 3 wobei jedoch die Auskleidung des Rohrs nach Fig. 4 gezeigt ist.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. In the drawings: FIG. 1 is a side view with broken parts of a Exhaust pipe incorporating the invention, Fig. 2 is a section on line 2-2 1, 3 show a detail of the lining of that shown in FIG Exhaust pipe, with parts broken away, FIG. 4 shows a representation similar to that of FIG. 1, However, another embodiment of the invention is shown, Fig. 5 is a view from the plane of the line 5-5 of FIG. 4 and FIG. 6 is an illustration similar to that of FIG. 3, however, the lining of the pipe of FIG. 4 being shown is.

In Fig. 1 ist ein Teil eines Auspuffrohrs 2 gezeigt, das dazu dient, Abgase von der Auspuffsammelleitung eines Brennkraftmotors (nicht dargestellt) zu einem katalytischen Umsetzer (ebenfalls nicht dargestellt) zu leiten. Das Auspuffrohr 2 ist aus normalem Stahl oder einer Stahllegierung hergestellt, wie er oder sie üblicherweise für Auspuffrohre verwendet wird, und es hat eine rohrförmige Auskleidung 4, die als f?ärmeisolierung fungiert und die nach der Erfindung aufgebaut ist, was nachstehend beschrieben wird.In Fig. 1 a part of an exhaust pipe 2 is shown, which serves to Exhaust gases from the exhaust manifold of an internal combustion engine (not shown) to conduct a catalytic converter (also not shown). The exhaust pipe 2 is made of ordinary steel or a steel alloy, like him or her commonly used for exhaust pipes and it has a tubular liner 4, which acts as thermal insulation and which is constructed according to the invention, what will be described below.

Wie am besten aus Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, ist die Auskleidung 4 ein Verbund aus einem Metallgitter 6 und einer Keramikschicht 8, in der das Gitter eingebettet ist. Das Metallgitter befindet sich gewöhnlich unter Zugbelastung, die Keramik unter Druckbelastung. Weil Keramik in Druckbelastung stark ist, jedoch schwach in Zugbelastung, und weil Metall nicht nur stark bei Druck-, sondern auch bei Zugbelastung ist, ergänzt das Metall die Keramik zur Verbesserung ihrer mechanischen Eigenschaften, während die Keramik dazu dient, das Metall gegen Korrosion, Verschleiß usw. zu schützen. Mit der Erhöhung der Temperatur des Verbunds übt die größere Ausdehnung; des Metallgitters im Vergleich zu derjenigen der Keramik bei Betriebstemperatur keine Zugkraft auf die Keramik aus, sondern mindert lediglich einen Teil der Druckkraft. Das Endergebnis ist ein Verbund, der nicht nur die erforderliche Hitzebeständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Rißbildung der Keramik auf Grund von Wärmewechselbelastung hat, sondern auch eine viel höhere Zähigkeit und mechanische Festigkeit im Vergleich zu einer Konstruktion hat, die ganz aus Keramik besteht. In dem in Fig. 1 - 3 "ezeizten Ausführungsbeispiel hat das Hetallgitter die Form eines Metallrosts, d,h. verwebter Idetalldrähte. Das Metallgitter kann jedoch, wie nachstehend noch zu erläutern sein wird, andere Formen haben. Während in dem in Fig. 1 - 3 (,ezeie,ten Ausführungsbeispiel der Verbund außerdem nur eine einzige lae des Metallgitters enthält, liegt es im Rahmen der Dfindun ;, mehrere jagen des Verbundmaterials zu verwenden, was von Vorteil ist, wenn eine Isolierung geschaffen werden soll, die höhere Wärmeisolierungscharakteristiken haben soll. Rutin vollständiges Verständnis der Iletall-Keramik-Verbundkonstruktion erhält man aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Verfahrens zur Herstellung derselben.As best seen in Figures 2 and 3, the lining is 4 a composite of a metal grid 6 and a ceramic layer 8 in which the grid is embedded. The metal mesh is usually under tensile load, the Ceramic under pressure. Because ceramics are strong under pressure, but weak in tensile load, and because metal is not only strong in pressure, but also in tensile load is, added the metal used the ceramic to improve its mechanical Properties, while the ceramic serves to protect the metal against corrosion, wear and tear etc. to protect. As the temperature of the composite increases, the greater the expansion; of the metal mesh compared to that of the ceramic at operating temperature does not exert any tensile force on the ceramic, but only reduces part of the compressive force. The end result is a composite that not only has the required heat resistance and resistance to cracking of the ceramic due to thermal cycling but also has a much higher toughness and mechanical strength in comparison to a construction made entirely of ceramic. In the one shown in Fig. 1 - 3 " Embodiment, the metal grille has the shape of a metal grate, d, h. more interwoven Metal wires. However, the metal grid can still be explained as follows will have other shapes. While in the in Fig. 1 - 3 (, ezeie, th embodiment the composite also contains only a single layer of the metal grid, it lies in the Framework of the Dfindun; to use several hunts of the composite material, which is an advantage if insulation is to be provided, the higher thermal insulation characteristics should have. Rutin complete understanding of Iletall ceramic composite construction can be obtained from the description below of a preferred method of manufacture the same.

Ehe jedoch auf das Herstellungsverfahren eingegangen wird, ist es angebracht, die Erfordernisse zu diskutieren, die von jeder Komponente des Verbunds zu erfüllen sind.Before going into the manufacturing process, however, it is appropriate to discuss the needs imposed by each component of the consortium are to be fulfilled.

Bei der Wahl des Materials für das Metallgitter, das in der Verbundkonstruktion benutzt werden soll, müssen verschiedene essentielle Faktoren berücksichtigt werden. Das Metallgitter muß eine Schmelztemperatur über der Temperatur haben, die zum Brennen der Keramik in ein einheitliches Gefüge erforderlich ist, und es soll einen höheren liärrneausdehnun"skoeffizienten als der der Keramik haben. Allgemein gilt, daß je größer der - ärrneausdehnungskoeffizient des Metallgitters im Vergleich zu demjenigen der Keramik ist, desto größer ist die Druckbelastung der Keramik und desto größer ist der Widerstand gegen Bruch auf Grund von Suc,kräften bei Betriebstemperaturen unter derjenigen, mit der der Verbund gebrannt worden ist, während umgekehrt gilt, daß je geringer der Unterschied in den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metallgitters und der Keramik ist, desto größer ist der Widerstand des Verbunds "e-cn einen Keramikbruch bei Betriebstenperaturen über derjenie, mit der der Verbund gebrannt worden ist. Viele Keramikarten können natürlich Temperaturen widerstehen, die höher als diejenige sind, mit der sie während der Herstellung gebrannt worden sind.When choosing the material for the metal mesh that will be used in the composite structure are to be used, various essential factors must be taken into account. The metal grid must have a melting temperature above the temperature required for firing the ceramic is required in a uniform structure, and it should have a higher have higher expansion coefficients than those of ceramics greater the - thermal expansion coefficient of the metal mesh compared to that the ceramic, the greater the pressure load on the ceramic and the greater is the resistance to breakage due to suc, forces at operating temperatures under the one with which the composite was burned, while vice versa applies, that the smaller the difference in the coefficient of thermal expansion of the metal mesh and the ceramic, the greater the resistance of the composite "e-cn" to ceramic fracture at operating temperatures above that with which the composite was burned. Many types of ceramics can of course withstand temperatures higher than that with which they were burned during manufacture.

VorzuCsweise ist das Metall des Gitters auch chemisch inert in bezug auf die Keramikzusanimensetzung und, insbesondere dann, wenn die Keramik des Verbunds porös ist, auch in bezug auf die Atmosphäre, in der der Verbund verwendet werden soll. ilenn das Metall für das Gitter gewählt wird, ist es also wünschenswert, zu berücksichtilen, ob die Atmosphäre, in der der Verbund eingesetzt werden soll, oxidierend oder reduzierend, karburierend, sulforierend usw. ist. Natürlich kann hinsichtlich solcher Faktoren, wie sie vorstehend angegeben worden sind, ein Kompromiß in vielen Fällen erforderlich oder wflnschenswert sein, wobei der weitere Faktor der Kosten und der Verfügbarkeit des ifetalls berücksichtigt wird.The metal of the grid is preferably also chemically inert in relation to it on the ceramic composition and, in particular, if the ceramic of the composite is porous, also with respect to the atmosphere in which the composite is used target. Thus, when the metal is chosen for the grid, it is desirable to take into account whether the atmosphere in which the composite is to be used is oxidizing or reducing, carburizing, sulforating etc. is. Naturally may consider such factors as set out above Compromise may be necessary or desirable in many cases, with the further Factor of cost and availability of the ifetal is taken into account.

Zahlreiche kornrnerziell erhältliche Metalle und Legierungen sind für die erfindungsgemäße Anwendung gut geeignet. Für einen Einsatz in mäßig hohen bis hohen Temperaturbereichen sind einige der Nickellegierungen gut eeignet. Sie bieten eine hohe Festigkeit mit einem mittleren bis hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, gute Oxidations- und Korrosionsbeständikeit und hohe Zähigkeit. Bevorzugte marktgängige Nickellegierungen, die unter diese Kategorie fallen, sind die folgenden: Inconel 600 (1) Siehe Fußnote Inconel 601 () Ni-Chrom (2) iIas-telloy X ( ,) (4) Eine andere Gruppe von Metall-Legierungen, die gängi;en nichtrostenden Stähle, sind ebenfalls für viele Gebrauchszwecke der Verbundteile geeignet. Die ferritischen Edelstähle sind besonders gut geeignet, Sie sind preiswert, haben zufriedenstellende Wärmeausdehnungskoeffizienten, niedrig im Vergleich zu anderen Metallen wie den austenitischen Edelstählen,und deren Oxidationsbeständigkeit kann von gut bis hervorrangend reichen. Sie sind eine gute Wahl dann, wenn preisgünstige Verbundteile für Anwendungsbereiche mit relativ hohen Temperaturen benötigt werden.Numerous granularly available metals and alloys are well suited for the application according to the invention. For use in moderately high Some of the nickel alloys are well suited up to high temperature ranges. she offer high strength with a medium to high coefficient of thermal expansion, good oxidation and corrosion resistance and high toughness. Preferred marketable Nickel alloys that fall under this category are the following: Inconel 600 (1) See footnote Inconel 601 () Ni-Chromium (2) iIas-telloy X (,) (4) Another Group of metal alloys, the common stainless steels, are also suitable for many uses of the composite parts. The ferritic stainless steels are particularly suitable, they are inexpensive, have satisfactory coefficients of thermal expansion, low compared to others Metals like the austenitic ones Stainless steels and their resistance to oxidation can range from good to excellent. They are a good choice if you have inexpensive composite parts for applications with relatively high temperatures are required.

Die gängigen austenitischen Edelstähle sind stärker als die ferritischen Edelstähle bei hohen Temperaturen. Sie sind gewöhnlich teurer, bieten eine überlegene Korrosionsbeständigkeit und sind durch höhere Wärmeausdehnungskoeffizienten gekennzeichnet, etwa im gleichen Bereich wie die Nickellegierungen. Typische marktgängige Edelstahl zur Verwendung im Gitter im Rahmen der Erfindung sind: Ferritischer edelstahl Austenitischer Edelstahl l 1 (5) Siehe Fußnote T-304 (6) siehe Fußnote T-409 (6) T-316 (6) T-430 (6) T-321 (6) T-442 (6) T-347 (6) T-446 (6) T-309 (6) KANTHAL A (7) T-310 (6) KANTHAL DS (7) RA-330 (4) MULTIMET N-155 (3) Flir bestimmte Anwendungsfälle können andere Metalle wünschenswert sein. Für besondere Hochtemperatur-Anwendungsfälle zum Beispiel können feuerfeste Metalle und deren Legierungen benutzt werden. Beispiele für solche Metalle sind Zirkonium, Wolfram, Molybdän, Platin, Paladium und Tantal.The common austenitic stainless steels are stronger than the ferritic ones Stainless steels at high temperatures. They are usually more expensive and offer a superior one Corrosion resistance and are characterized by higher coefficients of thermal expansion, roughly in the same range as the nickel alloys. Typical stainless steel on the market for use in the grid within the scope of the invention are: ferritic stainless steel austenitic Stainless steel l 1 (5) See footnote T-304 (6) see footnote T-409 (6) T-316 (6) T-430 (6) T-321 (6) T-442 (6) T-347 (6) T-446 (6) T-309 (6) KANTHAL A (7) T-310 (6) KANTHAL DS (7) RA-330 (4) MULTIMET N-155 (3) For certain applications, others can Metals are desirable. For special high-temperature applications, for example Refractory metals and their alloys can be used will. Examples of such metals are zirconium, tungsten, molybdenum, platinum, and palladium and tantalum.

Das Metall oder die Metall-Legierung kann in die verschiedensten Formen gebracht werden, um das Gitter zu bilden, beispielsweise in die Form von Drahtrosten, gestrecktem Blech oder perforiertem Blech. Der Begriff "Rost" bedeutet eine Verwebung der Drähte des Metalls miteinander. Ein solcher Rost ist in Fig. 3 gezeigt. Gestrecktes Blech ist ein dünnes Blech, das mit Schlitzen vers hiedener Form und Anordnung über die ganze fläche hinweg versehen ist und das gleichzeitig oder danach in einer Richtung zum Öffnen der Schlitze Gestreckt wird, um dadurch ein zusammenhängendes Metallgitter mit darin befindlichen Löcheriwi entstehen zu lassen. imine solche Konstruktion ist in Wifr, G 6 gezeigt. Perforiertes Blech oder Lochblech bedeutet, daß ihr wendein Lochmuster in das Blech gestanzt ist, um ein Gitter entstehen zu lassen, das gleich oder ähnlich dem Blech ist, das durch das ;estreckte Blech entsteht.The metal or the metal alloy can be in various forms be brought to form the grid, for example in the form of wire grids, stretched sheet metal or perforated sheet metal. The term "rust" means an interweaving the wires of the metal to each other. Such a grate is shown in FIG. Stretched Sheet metal is a thin sheet of metal that has slits in different shapes and positions the entire surface is provided and that at the same time or afterwards in one direction to open the slots is stretched, thereby creating a cohesive metal grid with holes in it. imine such construction is shown in Wifr, G 6. Perforated sheet or perforated sheet means that you turn Hole pattern is punched into the sheet metal to create a grid that looks the same or similar to the sheet metal produced by the stretched sheet metal.

Zusätzliche Informationen bezüglich Herkunft und Bezeichnung der Legierungen: (1) The International Nickel Company, Huntington Alloys Products Division, Huntington, West Virginia; (2) Driver-Harris Company, Harrison, New Jersey; (3) Haynes Stellite Company, Kokomo, Indiana; (4) Rolled Alloys Oompany, Detroit, Michigan; (5) Allegheny-Ludlum Company, Pittsburg, Pennsylvania; (6) Die T-Z£1len der entsprechend bezeichneten Begierungen sind die AISI-Bezeichnungen (American Iron and Steel Institute); (7) Kanthal Corporation, Bethel, Connecticut.Additional information regarding the origin and designation of the alloys: (1) The International Nickel Company, Huntington Alloys Products Division, Huntington, West Virginia; (2) Driver-Harris Company, Harrison, New Jersey; (3) Haynes Stellite Company, Kokomo, Indiana; (4) Rolled Alloys Company, Detroit, Michigan; (5) Allegheny-Ludlum Company, Pittsburg, Pennsylvania; (6) The T-Z £ 1len accordingly Descriptions are the AISI designations (American Iron and Steel Institute); (7) Kanthal Corporation, Bethel, Connecticut.

Sowohl vom Standpunkt der einfachen Herstellung als auch vom Standpunkt des Erzeugens von Verbundteilen, die optimale physikalische Eigenschaften haben, haben bezüglich der genauen Konstruktion des Gitters die Öffnungen darin vorzugsweise im wesentlichen gleichförmige Gestalt und Größe, und dabei ist die Größe der Öffnungen in ihrer größten Abmessung nicht mehr als etwa 9,5 mm und nicht kleiner als 0,4 mm. (Wenn die Öffzungen beispielsweise quadratisch sind, ist die größte Abmessung die Diagonale, und dieses laß soll vorzugsweise nicht größer als 9,5 mm und nicht kleiner als 0,4 mm sein.) Ferner ist vorzugsweise das Verhältnis der Summe der Öffnungsflächen zur Summe der Metallflächen zwischen den Öffnungen derart, daß etwa 30 bis 82jo der Gesamtfläche des Gitters durch Öffnungen gebildet sind, während der Rest der Fläche Metall zwischen den Öffnungen ist.Both from the standpoint of ease of manufacture and from the standpoint creating composite parts that have optimal physical properties, preferably have the openings therein in terms of the precise construction of the grille substantially uniform shape and size, including the size of the openings in their largest dimension no more than about 9.5 mm and no less than 0.4 mm. (For example, if the openings are square, the largest dimension is the diagonal, and this should preferably not be larger than 9.5 mm and not be smaller than 0.4 mm.) Furthermore, the ratio of the sum of the opening areas is preferably to the sum of the metal surfaces between the openings such that about 30 to 82jo of the total area of the grid are formed by openings, while the rest of the Surface is metal between the openings.

Wie vorstehend angedeutet worden ist, ist es entscheidend, daß die Keramikrezeptur eine solche ist, daß ein Brennen in das endgültige einheitliche oder monolithische Gefüge bei einer Temperatur unter der Schmelztemperatur des Gitters ermöglicht wird. Wenn das für das Gitter verwendete Metall derart ist, daß es einer erheblichen Qualitätsminderung in Zugfestirl;d t oder anderen physikalischen bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt unterliegt, ist es wünschenswert, daß die Keramik eine solche ist, die in ihr ainheitliches oder monolithisches Gefüge bei einer niedrigeren Temperatur als der gebrann-t werden kann, bei der die Qualitätsminderung des Metalls auftritt. Ferner ist es entscheidend für die Erfindung, daß die Keramikschlämmenrezeptur, die zum Beschichten des Gitters verwendet wird, eine solche ist, daß die Schlämme sich am Gitter festklanmert und die Öffnungen darin füllt und dort nach dem Trocknen bleibt. Diese Ei-genschaft läßt sich am besten dadurch erreichen, daß ein Bindematerial in die Schlämmenrezeptur mit aufgenommen wird. Das Bindemittel kann eines oder mehrerer von zahlreichen anorganischen Mitteln seiW.und ist es vorzugsweise auch, von denen Beispiele nachstehend angegeben werden und die Bideeigenschaften, d.h. eine gute Naßbindefestigkeit, im Zustandvor dem Brennen der Keranlik nach dem rllrocknen haben, so daß für ein starkes einheitliches oder Inonolithisches Gefüge im endgültigen gebrannten Zustand gesorgt wird In diesem Zusaiiraenhang ist zu enjähnen, daß das anorganische Bindemittel in der Keramik während des Brennens bleibt und einen '£eil davon bildet, obgleich es allgemein oinerReaktion mit anderen der Kerarnikbestandtcile oder Umsetzungen während des Brennens unterlietts tun mindestens teilweise in anderer Form im gebrannten Keramikgefüge als in der Form zu erscheinen, in der es der Schlämme zugesetzt worden ist. Wenn das Bindemittel beispielsweise ein Silikat oder ein kolloidales Siliziumoxid ist, wie die nachstehenden Beispiele demonstrieren, kann eine Umsetzung, beispielsweise durch Reaktion mit anderen Bestandteilen der Keramikrezeptur, des Siliziumoxids in ein Silikat oder des Silikats in ein anderes Silikat erfolgen, beispielsweise Glas, wenn die Keramik abschließend gebrannt wird. Alternativ jedoch oder zusätzlich zur Verwendung eines anorganischen Bindemittels können organische Bindemittel in der Keramikachlämme benutzt werden, und in diesem Fall verdampft das organische Bindemittel oder brennt während des Brennens weg. Wenn das einzige Bindemittel, das benutzt wird, ein organisches ist, müssen also der oder die Keramikbestandteile der Schlämmerezeptur solche sein, daß während des Brennens die erforderliche Bindung entsteht, um für das einheitliche oder itinnolithische Keramikgefügg- zu sorgen. Typische Beispiele für organische Bindemittel sind Polyvinylalkohol, Dextrin und die wasser-emulgierbaren Wachse, die in der Keramiktechnik als temporäres Bindemittel bekannt sind, Zahlreiche Keramikrezepturen, die für däs Präzisionsgießen bekannt und im großen Umfange benutzt werden, eignen sich im iiahraen der Erfindung. Beispielsweise werden Schlämme, die aus den verschiedensten Keramiksorten einzeln oder zu mehreren, wie sie nachstehend angegeben sind, und aus geeigneten Bindemitteln zusammengesetzt sind, wie sie ebenfalls nachstehend angeführt sind, für die Herstellung von Keramikschalen in Form und in Investmentformen für das Gießen von komplizierten Formen und Hochtemperatur-Turbinenteilen benutzt.As indicated above, it is critical that the Ceramic recipe is such that one firing into the final uniform or monolithic structure at a temperature below the melting temperature of the lattice is made possible. If the metal used for the grid is such that it is a Significant reduction in quality in Zugfestirl; d t or other physical at a temperature below the melting point, it is desirable that ceramics is one that in its uniform or monolithic structure can be fired at a lower temperature than that at which the deterioration in quality of the metal occurs. It is also crucial for the invention that the ceramic slurry formulation, which is used to coat the grating is such that the slurry clings to the grid and fills the openings in it and there after drying remain. This property can best be achieved by using a binding material is included in the sludge recipe. The binder can be one or more and preferably is also of numerous inorganic agents Examples are given below and the image properties, i.e. good Wet bond strength, in the state before firing the Keranlik after drying, so that for a strong uniform or inonolithic structure in the final burned state is taken care of In this context, it should be noted that the Inorganic binder remains in the ceramic during firing and plays a part of it, although it generally reacts with other of the ceramic constituents or conversions during firing fail at least partially in others Form in the fired ceramic structure than to appear in the form in which it is the slurry has been added. For example, if the binder is a silicate or a colloidal As the examples below demonstrate, silicon oxide is can a conversion, for example by reacting with other components of the ceramic recipe, the silicon oxide in one silicate or the silicate in another silicate, for example glass, if the ceramic is finally fired. Alternatively, however or in addition to using an inorganic binder, organic Binders are used in the ceramic slurry, and in this case evaporates the organic binder or burns away during firing. If the only one The binder that is used is an organic one, so the ceramic component (s) must be used the slurry formulation must be such that the required bond is achieved during firing is created in order to ensure the uniform or itinnolithic ceramic structure. Typical examples of organic binders are polyvinyl alcohol, dextrin and the water-emulsifiable waxes used in ceramic technology as a temporary binder are known, Numerous ceramic recipes that are known for precision casting and used extensively are suitable within the scope of the invention. For example are sludges, which are made from the most varied types of ceramics individually or in groups, as given below, and composed of suitable binders are, as they are also listed below, for the production of ceramic bowls in form and investment forms for the casting of complex shapes and high temperature turbine parts used.

Typische Keramikmaterialien, die im Rahmen der Erfindung benutzbar sind, sind entweder allein oder in Kombination: Zirkon, Quarz oder verschmolzenes Siliziumoxid, i'llit, Spodumen, Magnesiumoxid, Forsterit, Nagnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell, Siliziwnkarbid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid (stabilisiert), Chromoxid (Cr2()3) und stöchiometrisches Cordierit oder zusammengesetzte Nodifikationen von Cordierit, wie das in der Technik bekannt ist. Es ist wünschenswert, daß das Keramikmaterial eine kleine Partikelgröße hat, vorzugsweise mit einer Siebgröße von unter 325.Typical ceramic materials that can be used in the context of the invention are, are either alone or in combination: zircon, quartz or fused Silicon oxide, i'llit, spodumene, magnesium oxide, forsterite, nagnesium oxide-aluminum oxide spinel, Silicon carbide, aluminum oxide, zirconium oxide (stabilized), chromium oxide (Cr2 () 3) and stoichiometric cordierite or composite modifications of cordierite, as is known in the art. It is desirable that the ceramic material has a small particle size, preferably with a sieve size below 325.

Obgleich außer Wasser auch andere Flüssigkeiten für die Schlämme benutzt werden können, wird vom Gesichtspunkt der Kosten her und vorn Gesichtspunkt der Zweckmäßigkeit her ebenso wie aus allen deren Gesichtspunkten her vorzugsweise Wasser verwendet. Folglich ist es wünschenswert, daß das Bindemittel entwercler wasserlöslich ist oder ein solches ist, daß es eine kolloidale Suspension mit Wasser bildet.Although other liquids besides water are used for the sludge will be from the point of view of cost and from the point of view of Expediency as well as from all their points of view preferably water used. Accordingly, it is desirable that the binder be water soluble in the designer is or is such that it forms a colloidal suspension with water.

Beispiele für anorganische Bindemittel, die sich im Rahmen der Erfindung ausgezeichnet einen, sie die folgenden: Kolloidales Aluminiumoxid, kolloidales Siliziumoxid, Natriumsilikat, Kaliumsilikat, Calciumaluminat und Kaolin oder ein anderer Ton. Ein Beispiel für ein orfanisch-anorganisches Bindemittel, das sich im Rahmen der Erfindung als geeignet erweist, ist Äthylsilikat.Examples of inorganic binders within the scope of the invention excellent one, they the following: colloidal alumina, colloidal silica, Sodium silicate, potassium silicate, calcium aluminate and kaolin or another clay. An example of an organic-inorganic binder that is used in the context of the Invention proves suitable is ethyl silicate.

Die erste Bindung von Keramikpartikeln mit den vorstehenden Bindemitteln erfordert gewöhnlich nur relativ niedrige Temperaturen; in vielen Fällen sorgt ein Trocknen bei Umgebungs-oder Raumtemperatur gewöhnlich für eine ausreichende Bindefestigkeit vor dem Brennen. Die volle Bindung entsteht jedoch nicht eher, bis das Gefüge der Temperatur ausgesetzt worden ist, bei der die Keramikrezeptur ein einheitliches oder monolithisches Gefüge bildet. Wenn der Verbund in einem Bereich verwendet werden soll, in dem eine hohe Betriebstemperatur auftritt, kann diese selbst dazu benutzt werden, die endgültige Bindung entstehen zu lassen, Die erforderliche Temperatur ändert sich natürlich, Je nach der genauen Rezeptur, wie das in der Keramiktechnik bekannt ist. Im Falle von ITatriumsilikat und Äluminiumoxid-Keramiksystemen, die als Beispiele nachstehend angeführt werden, scheint die endgültige Bindung dadurch zu erfolgen, daß das atriuriisilikat mindestens örtlich schmilzt, gefolgt von einer schnellen Diffusion in das und von einer mindestens teilweisen Reaktion mit dem Aluminiumoxid, um ein Gefüge hoher Bindung entstehen zu lassen. Die Bindung kann auch durch Bindemittel in Kollcidalpartikelform erfolgen, anscheinend auch durch feste Diffusion und durch mindestens teilweise Reaktion der Bestandteile miteinander bei der erforderlichen Temperatur, um das einheitliche oder monolithische Gefüge entstehen zu lassen. Das Gelieren der Bindemittel in Kolloidalform hat den Vorteil, eine gute Tockenbindefestigkeit vor dem Brennen zu schaffen.The first bond of ceramic particles with the above Binders usually only requires relatively low temperatures; in many cases one cares Drying at ambient or room temperature usually for adequate bond strength before burning. However, the full bond does not arise until the structure of the Temperature has been exposed at which the ceramic recipe has a uniform or forms a monolithic structure. When the composite can be used in a field in which a high operating temperature occurs, you can use it yourself to make the final bond, The required temperature changes of course, depending on the exact recipe, like that in ceramic technology is known. In the case of ITsodium silicate and alumina ceramic systems, the as examples given below, the ultimate bond appears thereby to take place that the atriuriisilicate melts at least locally, followed by a rapid diffusion into and from at least partial reaction with the Aluminum oxide to create a structure of high bonding. The bond can also take place through binders in collcidal particle form, apparently also through solid diffusion and by at least partial reaction of the constituents with one another at the required temperature to achieve the uniform or monolithic structure let develop. The gelling of the binders in colloidal form has the advantage of to create a good dry bond strength before firing.

Es ist nicht wichtig, daß die Keramik des gebrannten Verbunds eine extrem hohe Dichte hat, und für viele Anwendungsfälle, beispielsweise für die Wärmeisolierung, kann sogar eine Porosität von bis zu 10% oder höher wünschenswert sein. Indem Mehl, pulverförmigess Wachs, Holzmehl oder ein anderes pulverförmiges or;anisches Material der Schlämme in den gewünschten Anteilen und Partikelgrößen beiqemischt wird, kann das Maß an Porosität bestimmt werden, weil beim Brennen das verbrennbare Material ausbrennt und Poren zurückläßt.It is not important that the ceramic is the fired composite one has an extremely high density, and for many applications, for example for thermal insulation, even a porosity of up to 10% or higher may be desirable. By making flour, powdered wax, wood flour or some other powdery or; anic material is mixed into the slurry in the desired proportions and particle sizes The degree of porosity can be determined because when burning the combustible material burns out and leaves pores behind.

Die folgenden Beispiele sind spezielle Anwendungsbeispiele für Keramikschlämmen, die sich für einen Gebrauch im Rahmen der Erfindung eignen: Beispiel 1 112 g destilliertes Wasser wurden563 g t-Iatriumsilikat der Type RU in kommerzieller Qualität zugesetzt (SiO2 33,2%, Na2O 13,85@, H2O 52,95%), und das Ganze wurde mit einem elektrischen Rührer gerührt, um ein vollständiges Vermischen sicherzustellen. Dieser Lösung wurden 825 ; tabulares Aluminiumoxid in kommerzieller Qualität mit einer Party kelgröße von -325 zugesetzt. Die Zugabe des Aluminiumoxids erfolgte, während der elektrische Rührer die Lösung umrührte, um sicherzustellen, daß alle Partikel voll benetzt wurden und die Viskosität relativ konstant blieb. Die Schlämme war dann zur Beschichtung des Metallgitters fertig.The following examples are specific application examples for ceramic slurries, which are suitable for use in the context of the invention: Example 1 112 g of distilled Water was added to 563 grams of commercial grade RU t-sodium silicate (SiO2 33.2%, Na2O @ 13.85, H2O 52.95%), and the whole thing was done with an electric Stirrer stirred to ensure complete mixing. This solution was 825; Commercial grade tabular alumina of a party size of -325 added. The addition of the alumina was done during the electrical Stirrer stirred the solution to ensure that all particles were fully wetted and the viscosity remained relatively constant. The slurry was then ready for coating of the metal grille finished.

Beispiel 2 490 g pulverförmigen verschmolzenen Siliziumoxids (Nalcast P-1W) wurden 210 g kolloidalem Siliziumoxid (Nalcoag 1030) zugesetzt, und das Ganze wurde mit einem elektrischen Rührer gründlich gerührt. Das Vermischen wurde anderthalb Stunden lang fortgesetzt, um sicherzustellen, daß die Schlämme einen Gleichgewichtszustand erreichte - d.h. alle Partikel voll benetzt waren und die Viskosität relativ konstant blieb. Die Schlämme war dann zum Beschichten des Metallgitters fertig.Example 2 490 g of powdered fused silica (Nalcast P-1W) 210 g of colloidal silica (Nalcoag 1030) was added and the whole was added stirred thoroughly with an electric stirrer. Mixing became one and a half Continued for hours to ensure that the slurry was in equilibrium reached - i.e. all particles were fully wetted and the viscosity was relatively constant stayed. The slurry was then ready to coat the metal mesh.

Beispiel 2 62 g Wasser wurden 188 g wässrigen kolloidalen Siliziumoxids (3096 Feststoffe) zugesetzt, und das Ganze wurde gründlich gemischt. Ein vollständiges Rühren wurde fortgesetzt, um eine innige Lösung des Siliziumoxids und des Wassers sicherzustellen. Dieser Lösung wurden 750 g Zirkonpulver zugegeben, während ein Umrühren mit einem elektrischen Ruhrer erfolgte. Dieses Umrühren wurde zwei Stunden lang fortgesetzt, um ein vollständiges Benetzen aller Zirkonpartikel und eine gleichförmige Viskosität sicherzustellen. Die Schlämme war dann zum Beschichten des Metallgitters fertig.Example 2 62 g of water became 188 g of aqueous colloidal silica (3096 solids) was added and mixed thoroughly. A complete Stirring was continued to bring about an intimate solution of the silica and water to ensure. 750 g of zirconium powder were added to this solution during a Stirring with an electric stirrer was done. This stirring was two hours long continued to ensure complete wetting of all zirconium particles and uniform Ensure viscosity. The slurry was then used to coat the metal mesh done.

Der Verbund wird dadurch hergestellt, daß die viskose Keramik schlämme auf das Gitter aufgegeben wird, so daß die Schlämme alle Öffnungen im Gitter vollständig bedeckt und füllt, und danach wird das beschichtete Gitter getrocknet und dann gebrannt, Die Schlämme wird am besten auf das Gitter dadurch aufgetragen, daß das Gitter in die Schlämme eingetaucht wird. In vielen Fällen ist ein rnehrfaciies Tauchen wünschenswert. Nach einen ersten tauchen läßt man also die Schlämme, die dadurch auf das Gitter gelangt ist, trocken werden, und danach wird weitere Keramik durch ein nochmaliges Tauchen in die Schlämme auft,etra,-en. Weil die getrocknete Keramikschlämme gewöhnlich biegbar ist, ist es möglich, den Verbund umzuformen oder zu bearbeiten, ehe ein Brennen erfolgt, dalelit er eine zylindrische oder sonstige Gestalt erlangt, nachdem die Keramik auf das Gitter aufgegeben worden ist, Alternativ kann das Gitter zunächst in einen Zylinder oder in eine andere Form gebracht werden, und die Keramikschlämme wird dann auf das geformte Gitter aufgegeben.The composite is produced in that the viscous ceramic slurries is applied to the grid, so that the slurry is completely all openings in the grid covers and fills, and after that the coated grid is dried and then fired, The slurry is best applied to the grid by letting the grid in the slurry is immersed. In in many cases is an additional faciies Diving desirable. So after a first dive, the sludge is left as a result, the grid has gotten dry, and then further ceramic by diving into the sludge again, etra, -en. Because the dried Ceramic slurry is usually bendable, it is possible to reshape or reshape the composite to be worked on before firing, so that it is cylindrical or otherwise Acquired after the ceramic has been placed on the grid, alternatively the grid can first be brought into a cylinder or some other shape, and the ceramic slurry is then applied to the formed grid.

Jie angedeutet worden ist, wird nach dem Auftragen der Keramik auf das Metallgitter und nach deren Trocknen die Keramik mit dem eingebetteten Gitter bei einerTemperatur gebrannt, die ausreichend hoch ist, um die Keramik in eine einheitliche oder monolithische Form zu bringen. Bei der Brenntemperatur befindet sich das letallgitter wegen seines höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten in einen aus,;edehnten Zustand, und die Keramik hat ein starres monolithisches Gefüge, während sie sich auf der hohen Temperatur befindet, bei der sich das Metallgitter in seinen ausgedehnten Zustand befindet. Wenn also das Abkühlen beginnt und während sich das Abkühlen fortsetzt, zieht sich das Metallgitter aus seinem ausgedehnten Zustand zusammen, und dadurch wird das Metallgitter unter Zug gesetzt, während die starre Keramik unter Druck gesetzt wird. Mit Ende der Abkühlung ist die llerstellung abgeschlossen.Jie has been hinted at after the ceramic is applied the metal grid and, after it has dried, the ceramic with the embedded grid fired at a temperature high enough to transform the ceramic into a uniform or to bring monolithic form. The lethal grid is at the firing temperature due to its higher coefficient of thermal expansion in an expanded state, and the ceramic has a rigid monolithic structure while resting on the high temperature at which the metal grid is in its extended State. So when the cool down begins and while the cool down continues, the metal grid contracts from its expanded state, and thereby the metal grid is put under tension, while the rigid ceramic is under pressure is set. With the end of cooling the creation is finished.

Nachstehend in ein spezielles Beispiel für das Verfahren zur Herstellung eines Verbunds gemäß der Erfindung angegeben, wobei die verwendete Schlämme diejenige ist, die im Beispiel 1 vorstehend angegeben worden ist: Ein Metallgitter aus Inconel 600 wurde entfettet, indem es in Methanol gewaschen wurde, und bei niedriger Temperatur getrocknet. Um das Gitter mit der Schlainine zu belegen, wurde es in die Schlämme eingetaucht, damit die Schlämme an den Drähten des Gitters hängenblieb und alle Zwischenräume des Gitters füllte. Nach Herausziehen aus dem Behälter mit der Schlämme und einem Trocknen in Luft für die Dauer von 30 Nirnften (während der Anfangsphase des Trocknens wurde das belegte Gitter langsam in einer vertikalen Ebene gedreht, um einen Keramikaufbau an einem Ende als Folge der Schwerkraft zu verhindern) wurde der Verbund im Ofen unter Temperaturerhöhung in Schritten von 15 0C mit einer Venieilzeit von jeweils etwa 15 Blinuten bei jedem Temperaturschritt von 380C bis 2600C gebrannt. Die Temperatur wurde mit relativ geringer Geschwindigkeit erhöht, wie beschrieben, um eine bessere Gewähr dafür zu haben, daß sich keine Gasbläschen bildeten oder sich die Keramik löste.Below is a specific example of the manufacturing method of a composite according to the invention, the slurry used being that which has been given in Example 1 above: A metal mesh made of Inconel 600 was degreased by washing in methanol and at low temperature dried. In order to cover the grid with the loop, it was put in the mud submerged so that the sludge clung to the wires of the grid and all Filled the gaps in the grid. After pulling out of the container with the slurry and drying in air for 30 nights (during the initial phase during drying, the covered grid was slowly rotated in a vertical plane, to prevent ceramic build-up at one end as a result of gravity) the bond in the oven with temperature increase in steps of 15 0C with a Venieilzeit Fired for about 15 minutes at each temperature step from 380C to 2600C. The temperature was increased at a relatively slow rate as described, to have a better guarantee that no gas bubbles or the ceramic came loose.

Der Verbund wurde dann in Luft 30 Minuten lang bei rund 10000C bei normalem atmosphärischem Dnick gebrannt, und dann ließ man ihn auf Raumtemperatur abkühlen. Gegebenenfalls kann mit anderen Methoden des Brennens und Trocknens gearbeitet werden, beispielsweise unter Verwendung eines Vakuumofens oder eines Mikrowellen- oder Induktionsofens, um einen örtlichen inneren Gasaufbau und den claJnit einhergehenden Verlust des Zusammenhalts des Keramikträgergefüges zu verhindern.The composite was then left in air for 30 minutes at around 10,000C baked at normal atmospheric pressure and then allowed to return to room temperature cooling down. If necessary, other methods of firing and drying can be used will, for example using a vacuum oven or a microwave or induction oven, a local internal gas build-up and the associated loss of cohesion of the ceramic support structure impede.

In Fig. 4 bis 6 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erwindung gezeigt, bei dem mehrere Lagen des Verbunds vorgesehen sind, wobei die aufeinanderfol';enden Lagen im geringen Abstand zueinander angeordnet sind, um dünne Luft spalte zwischen den Lagen zu bilden. In Fig. 4 und 5 bezeichnen 10 ein Metallrohr und 12 einen rohrförmigen Mehrlagen-Verbund, der nach der Erfindung hergestellt ist und als eine Wärmeisolierung fungiert, uni Wärmeverluste von heißen Gasen oder anderen Medien zu verhindern, die durch das Ilohr strömen. die aus besten aus Fig. 5 zu erkennen ist, besteht der Verbund aus einem Gitter 14, das in Keramik lu ein;ebettet ist und das spiralförmig gewickelt ist, um damit ein Rohr zu bilden, das drei im wesentlichen parallele oder konzentrische Lagen 18, 20 und 22 hat, Wie arn besten aus iig, 6 zu erkennen ist, sorgen im Abstand an';eordnete, spiralförmig gewickelte hitzebeständige Drähte 24 und 26 zwischen den Lagen für den Abstand und folglich den Luft spalt zwischen aufeinanderfolgenden Lagen, wobei die Dicke des Luftspalts durch den Durchmesser der spiralförmig gewickelten Drähte bestimmt wird. Das Metallgitter des Ausfiüii'ungsbeispiels nach Fig. 4 bis 6 besteht nicht aus einem Rost aus miteinander verwobenen Drähten, sondern aus einem gestreckten Metallgitter. Eine konventionelle und billige Methode zur Herstellung eines solchen Gitters besteht darin, ein dünnes Blech mit gestaffelten parallelen Reihen Schlitzen vorzusehen und das Blech anschließend in einer Richtung quer zu den Schlitzen zu ziehen, so daß die karoförmigen Öffnungen gemäß der Darstellung entstehen. Das Metallgitter kann in der genauen Form benutzt werden, die durch das Ziehen entsteht, oder es kann anschließend durch Walzen geführt werden, um es in einen flachen Zustand zu bringen, wie er in Fig. 6 gezeigt ist. Ein Metallgitter mit dem gleichen Aufbau läßt sich dadurch herstellen, daß ein Blech gestanzt wird, um Öffnungen in ihm entstehen zu lassen, Das ist jedoch bei weitem teurer wegen der großen Menge an Metallabfall, der entsteht. Gestreckte Metallgitter sind bekannt, und es versteht sich, daß die genaue Herstellungsmethode für die Erfindung nicht wichtig ist, ebensowenig die Form der Öffnungen, solange das Gittergefüge derart ist, daß es nicht nur in einer Richtung unter Zug gesetzt werden kann, sondern auch in Richtungen im rechten Winkel zueinander.Referring to Figures 4 through 6, there is another embodiment of the invention shown, in which several layers of the composite are provided, the successive '; end Layers are closely spaced to create thin air gaps between to form the layers. In Figs. 4 and 5, 10 denotes a metal pipe and 12 a tubular one Multi-layer composite made according to the invention and used as thermal insulation acts to prevent heat loss from hot gases or other media, that flow through the Ilohr. which can best be seen from FIG. 5, consists the composite of a grid 14, which is embedded in ceramic lu; and is spiral-shaped is wound to form a tube that has three substantially parallel or has concentric positions 18, 20 and 22, as can best be seen from iig, 6, provide at a distance an '; arranged, spirally wound heat-resistant wires 24 and 26 between the layers for the spacing and consequently the air gap between successive ones Layers, the thickness of the air gap by the diameter of the spirally wound Wires is determined. The metal grid of the exemplary embodiment according to FIGS 6 does not consist of a grid of interwoven wires, but of one stretched metal grille. A conventional and cheap method to the Manufacture of such a grid consists in a thin sheet of metal with staggered parallel rows of slots and then the sheet metal in one direction to pull across the slots so that the diamond-shaped openings as shown develop. The metal grille can be used in the exact shape specified by the Pulling arises, or it can then be passed through rollers to get it in to bring it to a flat state as shown in FIG. A metal grille with the same structure can be produced in that a sheet is punched, to allow openings to arise in it, however, this is by far more expensive because of the large amount of metal waste that is generated. Stretched metal grids are known and it is to be understood that the exact method of manufacture does not apply to the invention The shape of the openings is just as important, as long as the lattice structure is that way is that it can be pulled not only in one direction, but also in directions at right angles to each other.

Um den Teil nach dem Ausführungsbeispiel gellaß Fig. 4 bis 6 herzustellen, wird ein rechteckiges Stück des Hetallgitters mit der Keramikschlämme beschichtet, wie das im Zusammenhang mit dem AusfUhnmgsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 beschrieben worden ist, und dann werden nach dem Trocknen im Abstand angeordnete parallele hitzebeständige Metalldrähte auf das keramikbeschichtete Metallgitter gelegt. Das Ganze wird dann spiralförmig in einer Richtung gewickelt, in der sich die IIetalldrähte erstrecken, so daß die spiralförmig gewickelte Gestalt entsteht, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist. Die entstehende rohrförmige konstruktion wird dann bei einer femperatur ebrannt, um die keramik in ein monolithisches Gefüge zu bringen, und danach erfol, t eine Abkühlung, um die T-Terstellen, abzuschlier',e-q.In order to produce the part according to the exemplary embodiment gellaß Fig. 4 to 6, a rectangular piece of the metal lattice is coated with the ceramic slurry, as described in connection with the exemplary embodiment according to FIGS and then after drying, spaced parallel heat-resistant Metal wires placed on the ceramic-coated metal grid. The whole thing will then spirally wound in a direction in which the metal wires extend so that the spirally wound shape arises as it is in the drawings is shown. The resulting tubular structure is then kept at a temperature fired to bring the ceramics into a monolithic structure, and then success, t a cooling to 'peel off' the T-points, e-q.

Andere mittel als die Drähte 24 und 26 können benutzt werden, um für den Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Lagen zu sorgen. Beispielsweise kann vor dem spiralförmigen Wickeln des keramikbeschichteten Metallgitters in eine Rohrform dessen Oberfläche Mit einer Vielzahl von relativ weit verstreuten und relativ großen Keramikkörnern oder anderem feuerfestem Vaterial vorsehen werden, wobei die Größe der Körner den Abstand zwischen aufeinanderfol enden Lanzen bestimmt, wenn diese Konstruktion spiralförmig gewickelt wird. Als weitere Alternative kann das Metallgitter selbst mit im Abstand liegenden Höckern versehen sein, uia für den erfordert hen Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Lagen zu sorgen. Ein dünner Luftspalt zwischen aufeinanderfolgenden Lagen sorgt für eine zusätzliche ärmeisolierung; es versteht sich jedoch, daß für bestimmte Anwendungsfälle zwar die Verwendung von Mehrfach-Lagen des Verbundmaterials wünschenswert sein kann, aber kein großer Abstand zwischen den Keramiklagen vorhanden zu sein braucht, in denen das Metallgitter cinjebettet ist. Um eine solche Konstruktion herzustellen, ist es lediglich erforderlich, die nitzebeständigen Netalldrähte oder die anderen Mittel zum Entstehenlassen des Spalts zwischen den Lagen entfallen zu lassen.Means other than wires 24 and 26 can be used for to ensure the spacing between successive layers. For example, before spiral wrapping the ceramic coated metal mesh into a tubular shape its surface with a large number of relatively widely scattered and relatively large Ceramic grains or other refractory material will be provided, with the size the grain determines the distance between successive lances when these Construction is wrapped in a spiral. As a further alternative, the metal grille even be provided with spaced-apart humps, uia requires hen To ensure spacing between successive layers. A thin air gap between successive layers provide additional insulation; it understands however, that for certain applications, the use of multiple layers of the composite material may be desirable, but not a large spacing between the ceramic layers need to be present in which the metal grid cinjebetted is. In order to produce such a construction, it is only necessary that nitz-resistant metal wires or the other means of creating them of To omit the gap between the layers.

Die Verbundteile nach der Erfindung eignen sich besonders für Rohrformen, wie sie in den Zeichnungen dargestellt sind; es versteht sich jedoch, daß zwar die beiden AusfuÄirun'm,sbeispiele Rohrform haben, aber Verbundteile nach der Erfindung andere Formen bilden können, beispielsweise eine flache und ebene Form Bezüglich Brennkraftmotoren liegt ein anderer Anwendungsfall fiir den Verbund nach der Erfindung in einer Wärmeisolierung für den Brennraum und den Motorkopf an den Abgasöffnungen, um damit den örtlichen Wärmefluß zum Motorkühlmittel zu regulieren. Das ist wünschenswert, weil darin, wenn der Wärmefluß zum Kühlmittel zu schnell erfolgt, das Kühlmittel an einer solchen Stelle verdampfen kann, um damit Gasblasen oder Taschen entstehen zu lassen, die den Wärmefluß behindern. Indem die Wärmeisolierung im Kopf oder am Motorblock an den Brennräumen benutzt wird, erhält man eine bessere Temperaturkontrolle und folglich eine verringerte Schadstoffemission und eine bessere Kraft st offausnut zung.The composite parts according to the invention are particularly suitable for pipe shapes, as shown in the drawings; it goes without saying, however, that the Both AusfuÄirun'm, sbeispiele have a tubular shape, but composite parts according to the invention may form other shapes, for example a flat and planar shape Regarding Internal combustion engines are another application for the composite according to the invention in a thermal insulation for the combustion chamber and the engine head at the exhaust openings, in order to regulate the local heat flow to the engine coolant. That is desirable because if the heat flow to the coolant is too fast, the coolant therein can evaporate at such a point, creating gas bubbles or pockets to let that impede the flow of heat. By the thermal insulation in the head or on the If the engine block is used on the combustion chambers, better temperature control is obtained and consequently reduced pollutant emissions and better fuel consumption tongue.

Der Keramik-Netallgitter-Verbund nach der Erfindung ist insbesondere auf seine Verwendung als Wärmeisolierung beschrieben worden, weil der Verbund so bemerkenswerte Wärmeisolierungseigenschaften zeigt.The ceramic-metal grid composite according to the invention is in particular on its use as thermal insulation has been described because the composite is so exhibits remarkable thermal insulation properties.

Eine Untersuchung der Isolierungseigenschaften von drei Lagen des -Verbundmaterials wurde in der folgenden Weise durchgeführt: Ein Zylinder mit einem Durchmesser von 114 mm aus Edelstahl in einer Länge von 17F? mm und einer Dicke von 1,3 Inm wurde mit drei konzentrischen zylindrischen beschnitten der Verbundisolierung ausgekleidet. Eine Schlämme aus tabularem Aluminiumoxid und @atriunsilikat, wie sie im Beispiel 2 vorstehend hergestellt worden ist, wurde angefertigt. Drei Zylinder aus Inconel-Rost wurden dadurch hergestellt, daß die Naht des einzelnen Zylinders durch Heftverschweißen verbunden wurde. Diese konzentrischen Zylinder wurden in Methanol entfettet und nach dem Trocknen in das Schlämmengemisch eingetaucht, um eine viskose Beschichtung entstehen zu lassen. Mach dem Trocknen der Schlämme in Luft wurden die Gefüge im Ofen schrittweise mit Temperaturerhöhungen von 15° getrocknet, beginnend mit 38°C. Nachdem 260°C erreicht wurden, wurden die Gefdüge dann bei 950°C in Luft bei normalerl atmosphärischen Druck gebrannt, um das Sintern abzuschließ en. Die Metallgitt er-Keramik-Verbund zylinder wurden dann konzentrisch in den edelstahlzylinder gesetzt, wobei deren Oberflächen durch im Abstand liegende, sich um den Umfang erstrekkende Drähte aus Inconel 600 getrennt wurden, um einen Spalt für stehende Luft zwischen aufeinanderfolgenden Zylindern zu bilden. Die Dicke jedes Zylinders betrug etwa 1,6 mm, und die Größe dCl' Zylinder war derart, daß der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Zylindern etwa 1,5 mm betrug. Thermoelemente (T4) wurden an der Außenfläche des Metallzylinders angeschweißt. Zusätzliche Thermoelemente (T1) wurden an der Innenfläche des innersten Verbuiidzylinders angebracht. Thermoelemente (T2) wurden zwischen den innersten und den in der Mitte liegenden Verbundzylinder gesetzt, ebenso Thermoelemente (T3) zwischen den in der Mitte liegenden und den äußersten Verbundzylinder. Die gesamte Einheit wurde auf Schamottestützen gesetzt, und eine Brennerdüse wurde in die oberen Öffnung mit der Spitze nach unten gesetzt. Der Brenner wurde ebenfalls durch Schamotteabstützungen gehalten und durch eine Asbestlage abdeckt, derart, daß alle Sekundärluft dem Brenner von außerhalb der Vorrichtung zugeführt wurde. Ein Gemisch aus Propan und Luft wurde bei verschiedenen Drosseleinstellungen verbrannt, und nachdem sich die Temperaturen stabilisiert hatten, wurden die Temperaturen aufgezeichnet, um Vergleichsdaten zu liefern, die den Isolierungseffekt Jeder sukzessiven Lage anzeigten. Tabelle I gibt die Ergebnisse des Tests an.An investigation into the insulation properties of three layers of Composite was performed in the following manner: A cylinder with a Diameter of 114mm made of stainless steel with a length of 17F? mm and a thickness The composite insulation was trimmed with three concentric cylindrical sections of 1.3 in lined. A slurry of tabular alumina and @atriunosilicate, like it was prepared in Example 2 above was made. Three cylinders Inconel grate were made by seaming the individual cylinder was joined by tack welding. These concentric cylinders were in Methanol degreased and, after drying, immersed in the sludge mixture in order to to create a viscous coating. Make the sludge dry in Air the structures were dried in the oven step by step with temperature increases of 15 °, starting at 38 ° C. After reaching 260 ° C, the structures were then at 950 ° C fired in air at normal atmospheric pressure to complete the sintering en. The metal mesh ceramic composite cylinders were then placed concentrically in the stainless steel cylinder set, the surfaces of which are spaced around the circumference Wires made from Inconel 600 were separated to leave a gap for stagnant air between to form successive cylinders. The thickness of each cylinder was about 1.6 mm, and the size dCl 'cylinder was such that the distance between successive Cylinders was about 1.5 mm. Thermocouples (T4) were attached to the outer surface of the Welded metal cylinder. Additional thermocouples (T1) were on the inner surface of innermost Verbuiidzylinders attached. Thermocouples (T2) were between the the innermost compound cylinder and the one in the middle, as well as thermocouples (T3) between the central and the outermost composite cylinders. the entire unit was placed on fireclay supports, and a burner nozzle was in set the top opening with the point down. The burner was too held by fireclay supports and covered by a layer of asbestos, in such a way that that all secondary air was supplied to the burner from outside the device. A mixture of propane and air was burned at different throttle settings, and after the temperatures stabilized, the temperatures were recorded, to provide comparative data showing the isolation effect of each successive location indicated. Table I gives the results of the test.

TABELLE I INNENTEMPERATUR °C TEMPERATUR °C TEMPERATUR °C TEMPERATUR °C (ri) (T2) (T3) (E4) 550 525 350 235 815 735 565 385 1040 910 710 525 Eine zweite Testapparatur wurde entsprechend der vorstehenden Vorrichtung eingerichtet, außer daß anstelle von tubularem Aluminiumoxid feuerfestes Zirkonmaterial benutzt wurde. Entsprechende Testmethoden wurden durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben. TABLE I INDOOR TEMPERATURE ° C TEMPERATURE ° C TEMPERATURE ° C TEMPERATURE ° C (ri) (T2) (T3) (E4) 550 525 350 235 815 735 565 385 1040 910 710 525 A second Test apparatus was set up according to the above apparatus except that instead of tubular aluminum oxide, zirconium refractory material was used. Appropriate test methods were carried out and the results are given in Table II.

TABELLE II ININ@@@LT @ATOR °C TEMPERATUR °C TEMPERATUR°C TEMPERATUR°C (T1) (T2) (T5) (T4) 540 465 315 220 815 715 540 355 1040 925 710 520 Diese Teste zeigen einen ausgeprästen Temperaturabfall durch etwa @@@m der Vorbundisolierung mit kleinen Luftspalten zwischen aufeinanderfolgenden Lagen. TABLE II ININ @@@ LT @ATOR ° C TEMPERATURE ° C TEMPERATURE ° C TEMPERATURE ° C (T1) (T2) (T5) (T4) 540 465 315 220 815 715 540 355 1040 925 710 520 These tests show a pronounced drop in temperature through about @@@ m of the pre-bundle insulation with small air gaps between successive layers.

In einem anderen Anwendungsfall wurde die Isolierung konzentrisch auf sich selbst gewickelt, um drei Lagen zu bilden, die ingesamt 4, zum dick waren und in einen zylindrischen Edelstahl-Behälter gesetzt wurden, der einen Durchmesser von 95 mm hette und 254 mm lang war. Ein im kraftfahrzeugbereich verwendeter reduzierender katalysator wurde dann in die Isolierung gegeben, und der Behälter wurde mit Zuleitungs- und Ableitungsrohren zugeschweißt, um Motorabgase durch den Katalysator zu leiten. Dieser Test zeigt einen ausgeprägten Temperaturabfall durch etwa 4,8 mm Isolierung mit minimalen Luftspalten zwischen den Lagen. Thermoelemente wurden in die Mitte des Katalysators und an der Oberfläche des Edelstahlbehälters gesetzt, dessen Metalldicke 1 mm betrug. Der Katalysatorkannister wurde an die Standard-Abgassammelleitung eines Plymouth-Motors der Type 318 CID-V8 eines unabhängigen Prüflabors angeschlossen, um eine Dynamometerprüfung vorzunehmen. Es wurde mit konstanten Lasten und Drosseleinstellungen gefahren, und nachdem sich die Temperaturen stabilisiert hatten, wurden die Gastemperaturen im Katalysator und Oberflächentemperaturen gemessen. Diese sind in Tabelle III angeführt, und sie zeigen den ausgeprägten Effekt der Isolierung auf die Temperaturverringerung.In another application, the insulation became concentric wrapped on itself to form three layers totaling 4 to be thick and placed in a cylindrical stainless steel container having a diameter of was 95 mm high and 254 mm long. A reducing agent used in the automotive sector catalyst was then placed in the insulation, and the container was and exhaust pipes welded shut to direct engine exhaust through the catalytic converter. This test shows a marked drop in temperature through approximately 4.8 mm of insulation with minimal air gaps between the layers. Thermocouples were in the middle of the catalyst and placed on the surface of the stainless steel container, its metal thickness 1 mm. The catalyst canister was to the standard exhaust manifold connected to a Plymouth engine type 318 CID-V8 from an independent test laboratory, to do a dynamometer test. It was made with constant loads and throttle settings driven, and after temperatures stabilized, the gas temperatures were measured in the catalytic converter and surface temperatures. These are listed in Table III, and they show the pronounced effect of insulation on temperature reduction.

X IJI Abgastemperatur °C Kanisteroberflächentemp. °C 480 127 575 141 615 170 665 205 730 225 785 260 Ein anderer jIest mit einem isolierten Katalysatorkanister und einer isolierten Auspuffsammelleitung, der entsprechend dem des vorstehenden stationären Dynamometertests durchgeführt wurde, wurde von einem unabhängigen Prüflabor durchgeführt. X IJI exhaust gas temperature ° C canister surface temp. 480 127 575 ° C 141 615 170 665 205 730 225 785 260 Another jIest with an insulated catalyst canister and an insulated exhaust manifold similar to that of the foregoing stationary dynamometer testing was carried out by an independent testing laboratory carried out.

Dieser Test wurde mit einem 1975er Plymouth-Fury-Automobil 318-CID-V8 mit eingebautem Katalysatorbehälter durchgeführt, und dabei erfolr,te eine Bestückung mit Thermoelementen, um die Gas- und Oberflächentemperaturen zu bestimmen. Das Automobil wurde auf ein Chansis-Rollen-Dynamometer gesetzt und entsprechend den EPA-Heißstart-CVS-missionstestvorschriften gefahren. Die Abgastemperaturen und die Kanister- und Agassammelleitungsoberflächentemperaturen wurden aufgezeichnet. Die Abgassammelleitung war isoliert. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV enthalten. Wie zu sehen ist, sind die Isolierungseigenschaften des Verbundmaterials hervorragend.This test was carried out on a 1975 Plymouth Fury automobile 318-CID-V8 carried out with a built-in catalyst container, and an assembly was carried out at the same time with thermocouples to determine gas and surface temperatures. The automobile became placed on a Chansis roller dynamometer and according to EPA hot start CVS mission test regulations drove. The exhaust temperatures and the canister and gas manifold surface temperatures were recorded. The exhaust manifold was insulated. The results are in Table IV included. As can be seen, these are the insulating properties of the composite material outstanding.

Tabelle IV Abgastemperatur °C Kanisteroberflächentemp. Oberflächentem-°C pertaur Auspuff-Sammleitung °C 860 210 257 700 240 257 715 250 265 750 260 262 745 295 320 Tabelle IV gibt Ergebnisse an, die etwas streuen, verglichen mit jenen der Tabelle III, und zwar werden der Art durch geführten Tests. Die Daten der Tabelle III wurden bei einem Dynamomentertest konstanten Laufbedingungen erzielt, während die Daten der Tabelle IV während eines ETA-Warmstart-CVS-Teste erzielt wurden, bei des die Motortemperaturen während des größten Teils in einem Über angszustand befindlich sind. Table IV Exhaust gas temperature ° C Canister surface temp. Surface temperature- ° C pertaur exhaust manifold ° C 860 210 257 700 240 257 715 250 265 750 260 262 745 295 320 Table IV gives results which are somewhat scattered compared to those of the Table III, namely the type of tests conducted. The data of the table III were achieved in a dynamometer test constant running conditions while the data in Table IV was obtained during an ETA hot start CVS test of which the engine temperatures are in an over angsstatus during most of the time are.

Es versteht sich, daß die Verbundteile nach der Erfindung viele andere Anwendungen finden können, beispielsweise als Bauteile, die eine hohe Hitzebeständi,-iceit erfordern. Zu erwähnen ist ferner, daß die Verbundteile nach der Erfindung, nicht nur ausgezeichnete Wärmeisolierungseigenschaften demonstrieren, sondern auch ausgezeichnete akustische Dämmeigenschaften. Das ist wichte beispielsweise dann, wenn die Verbundteile für die Auspuffanlagen von Kraftfahrzeugen benutzt werden, weil sie nicht nur für eine gute Wärmeisolierung sorgen, sondern auch akustische Dämmeigenschaften bieten, so daß der Geräuschpegel gesenkt wird, der normalerweise bei solchen Auspuffanlagen auftritt.It will be understood that the composite parts according to the invention many other Can find applications, for example, as components that have a high level of heat resistance require. It should also be mentioned that the composite parts according to the invention, not only demonstrate excellent thermal insulation properties, but also excellent acoustic insulation properties. This is important, for example, when the composite parts for the exhaust systems of motor vehicles because they are not only used for provide good thermal insulation, but also offer acoustic insulation properties, so that the noise level is reduced, which is normally found in such exhaust systems occurs.

Darüber hinaus gestatten die Verbundteile nach der Erfindung die Entwicklung von ,Jerkstoffen r.lit speziellen Eigenschaften, die mittels anderer i4ethoden nicht erreicht werden können, beispielsweise hitzebeständigen Katalysatorträgern. Eine solche Anwendung läßt sich unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel illustrieren, das im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 3 beschrieben worden ist. Dabei bildet der dargestellte Verbund die Auskleidung im Auspuffrohr, das vom Motor zu einem Katalysatorumsetzer eines Kraftfahrzeugs führt. Durch Katalysieren der Innenflächen der rohrförmigen Auskleidung dient die Auskleidung nicht nur als eine Wärmeisolierung und als eine akustische Dämmung, sondern auch als eine katalytische Vorrichtung zum Katalysieren der Oxidation unverbrannter und teilweise verbrannt er Kohlenwasseristoffe in den Abgasen in Kohlendioxid und Wasser oder alternativ zum Reduzieren der Oxide von Stickstoff in den Abgasen. Die katalytischen Materialien, die die katalytische Aktivität zur Durchführung solcher Funktionen zeigen, sind bekannt, beispielsweise Platin, Palladium, Kupfer und die Übergangsmetalle oder die Oxide dieser Metalle. Um einem solchen Katalysator in den Verbund einzubauen, kann das katalytische I;aterial in Pulverform beispielsweise auf die Oberfläche der Keramik vor dem Brennen aufgetragen werden, oder es kann alternativ direkt in die Keramik selbst eingefügt werden.In addition, the composite parts according to the invention allow development von, Jerkstoffen r.lit special properties that cannot be achieved using other methods can be achieved, for example, heat-resistant catalyst supports. One such an application can be illustrated with reference to the exemplary embodiment, which has been described in connection with FIGS. The shown forms Composite the liner in the exhaust pipe that goes from the engine to a catalytic converter of a motor vehicle. By catalyzing the inner surfaces of the tubular Liner, the liner serves not only as thermal insulation and as one acoustic insulation, but also as a catalytic device for catalyzing the oxidation of unburned and partially burned hydrocarbons in the Exhaust gases in carbon dioxide and water or, alternatively, to reduce the oxides of nitrogen in the exhaust. The catalytic materials that have catalytic activity Show performance of such functions are known, for example platinum, palladium, Copper and the transition metals or the oxides of these metals. To such a one The catalytic I; aterial in powder form can be incorporated into the composite for example applied to the surface of the ceramic before firing, or alternatively it can be inserted directly into the ceramic itself.

Claims (1)

Patentansprüche @etall-Keramik-Verbund als Hochtemperaturisolierung, gek e n n z e i c h n e t d u r c h eine starre Metallwand, eine monolithische lage aus Keramik, die sich an der Metallwand befindet und in der ein Metallgitter mit Öffnungen eingebettet ist, die im wesentlichen gleiche Größe und Form haben, wobei der Verbund durch Beschichtung des Metallgitters hergestellt ist, derart, daß die (iitteröffniuigen mit Koramikschlämme efüllt werden und eine Lage der Keramik geschaffen wird, in der das Motallgitter eingebettet ist, die Keramiklage mit dem darin befindlichen Metallgitter auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der die Keramik einen monolithischen Keramik körper bildet, und danach der Keramikkörper mit dem darin befindlichen Iletallgitter abgekühlt wird, wobei das Metallgitter eine Schmelztemperatur hat, die höher als die rflemperatur ist, bei der die Keramik den monolithischen Keramikkörper bildet, und wobei das Metallgitter einen höheren Wärineausdehnunr;skoef- Efizienten als die Keramik aht und die Gitteröffnungen eine Gröse von etwa 0,4 bis 1,5 haben und die Summe der Flächen der Öffnungen etwa 30, bis 0, der Gesamtfläche des Gitters ausmacht. Patent claims @ etall-ceramic composite as high-temperature insulation, a stiff metal wall, a monolithic layer made of ceramic, which is located on the metal wall and in which a metal grid with Openings is embedded that are substantially the same size and shape, wherein the composite is produced by coating the metal grid in such a way that the (Iitteropeniuigen are filled with Koramic sludge and a layer of the ceramic is created is, in which the Motallgitter is embedded, the ceramic layer with the one located in it Metal mesh is heated to a temperature at which the ceramic has a monolithic Ceramic body forms, and then the ceramic body with the Iletallgitter located therein is cooled, wherein the metal grid has a melting temperature that is higher than is the ambient temperature at which the ceramic forms the monolithic ceramic body, and wherein the metal grid has a higher thermal expansion; skoef- Efficient than the ceramic and the grid openings have a size of about 0.4 to 1.5 and the sum of the areas of the openings about 30 to 0 of the total area of the grid matters. 3. Metall-Keramik-Verbund nach Anspruch 1, d a d u r c h e k e n n z e i c h n e t, daß der Verbund mindestens zwei Lagen des, Metallgitter enthält, die durch die Keramik im Abstand voneinander liegen.3. Metal-ceramic composite according to claim 1, d a d u r c h e k e n n notices that the composite contains at least two layers of the metal grid, which are spaced apart by the ceramic. 3. Metall-Keramik-Verbund nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t, daß das Metallgitter ein gestrecktes Metallgitter ist, das aus Blech hergestellt ist.3. Metal-ceramic composite according to claim 1, d a d u r c h g e k e n z e i n e t that the metal mesh is an elongated metal mesh that consists of Sheet metal is made. 4. Metall-Keramik-Verbund nach Anspruch 1, d a d u r c h e e k lc e n n n c i c h n e t , daß das Metallgitter ein Metallrost ist.4. Metal-ceramic composite according to claim 1, d a d u r c h e e k lc e n n n c i c h n e t that the metal grille is a metal grate. 5. Metall-Keramik-Verbund nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,daß mehrere Lagen der Keramik vorgesehen sind, wobei in jeder ein Metallgitter eingebettet ist, und daß aufeinanderfolgende Lagen der Keramik im Abstand voneinander liegen.5. Metal-ceramic composite according to claim 1, d a d u r c h g e k e n It is noted that several layers of the ceramic are provided, in each of which a metal grid is embedded, and that successive layers of the ceramic lie at a distance from each other. 6. Metall-Keramik-Verbund nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Verbund Rohrform hat.6. Metal-ceramic composite according to claim 1, d a d u r c h g e k e n It is not indicated that the composite is in the form of a tube. 7. Metall-Keramik-Verbund nach Anspruch 6, d a d u r c h e e k e n n z e i c h n e t , daß der Verbund zylindrische Form hat.7. Metal-ceramic composite according to claim 6, d a d u r c h e It is not noted that the composite has a cylindrical shape. 8. Metall-Keramik-Verbund nach Anspruch 7, d a d ü r c h g e K e n n z e i c h n e t , daß der Verbund aus einer spiralförmig gewickelten Lage der Keramik mit darin eingebettetem Gitter gebildet ist, derart, daß eine Anzahl all,cj:lein konzentrischer lagen des Gitters vorgesehen sind, s in der lteramik eingebettet ist.8. Metal-ceramic composite according to claim 7, d a d ü r c h g e K e n n z e i c h n e t that the composite consists of a spiral wound layer of the Ceramic is formed with a grid embedded therein, such that a number all, cj: lein concentric positions of the grid are provided, s embedded in the lteramic is. 9. Metall-Keramik-Verbulld nach Anspruch 1, o. & d d u r c n p e k e n n z e i c h n e t , daß die Keramik Aluminiumoxid ist.9. Metal-ceramic connection according to claim 1, o. & D u r c n p It is not noted that the ceramic is alumina. 10. Bauteil für das Auspuffsystem eines Brennkraftmotors nach einem der Ansprllche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e xi xi -z e i c h n e t , daß er hohl ist und eine innere Auskleidung hat, die eine Isolierung, bildet, wobei die isolierende Auskleidung eine monolithische Lage aus Keramikamterial aufweist, in der ein Metallgitter mit öffnungen eingebettet ist, die durch das Keramikmaterial geschlossen sind.10. Component for the exhaust system of an internal combustion engine after a of claims 1 to 9, that it is hollow and has an inner liner that forms insulation, the insulating Lining has a monolithic layer of ceramic material in which a metal grid is embedded with openings that are closed by the ceramic material. 11. Bauteil für das Auspuffsystem eines Brennkraftmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h r e k e n xi -z e i c h n e t t daß er hohl ist und aus einem metallischen Material gefertigt ist und eine innere Auskleidung aufweist, die eine Wärmeisolierung bildet, wobei die wärmeisolierende Auskleidung eine monlithische Lage aus Keramikmaterial aufweist, in der ein Metallgitter mit öffnunüen eingebettet ist, die durch das Keramikmaterial geschlossen sind, 12. Brn.teil für das Auspuffsysterl eines Brennkraftmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß er hohl ist und aus einem metallischen ilaterial gefertigt ist und eine innere Auskleidung aufweist, die eine Wärmeisolierung bildet, wobei die wärmeisolierende Auskleidung ein Metallgitter und eine Lage aus Keramthnaterial aufweist, in der das gatter dadurch eingebettet ist, daß das Gitter mit einer Keramikschlämme beschichtet wird und anschließend die Keramikschlämme auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der die Schlämme einen monolithischen Keramikkörper bildet, wobei das Gitter Öffnungen hat, die durch das Keramikmaterial des monolithischen Keramikkörpers erschlossen sind, 15. Bauteil fiir das Auspuffsystem eines Brennkraftmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e -k e n xi z e i c h n e t , daß er hohl ist und eine innere Auskdeidung aufweist, die eine Isolierung bildet, wobei die wärmeisolierende Auskleidung ein Metallgitter und eine Lage aus Keramikmaterial aufweist, in der das Gitter dadurch eingebettet ist, daß das Gitter mit einer Keramikschlämme beschichtet wird und anschließend die Keramikschlämme auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der die Schlamme einen monolithischen Keranikicörper bildet, wobei das Metallgitter eine Schmelztemperatur hat, die höher als die Teinperatur ist, bei der die Schlämme den monolithischen Keramikkörper bildet, und wobei das Metallgitter einen höheren WärrneausdelLrlunfrskoeffizienten als das Keramikmaterial hat, derart, daß das Gitter unter Zug und der Keramikkörper unter Druck gesetzt werden, wenn die erhitzte Auskleidung abkühlt.11. Component for the exhaust system of an internal combustion engine after a of claims 1 to 9, d a d u r c h r e k e n xi -z e i c h n e t t that it is hollow and is made of a metallic material and has an inner liner has, which forms a thermal insulation, the heat-insulating lining has a monolithic layer of ceramic material, in which a metal grid with öffnunüen is embedded, which are closed by the ceramic material, 12. Brn.teil for the exhaust system of an internal combustion engine according to one of claims 1 to 9, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that it is hollow and made of a metallic material ilaterial is made and has an inner liner that provides thermal insulation forms, the heat-insulating lining from a metal grid and a layer Has Keramthnaterial in which the gate is embedded by the fact that the grid is coated with a ceramic slurry and then the ceramic slurry is heated to a temperature at which the slurry forms a monolithic ceramic body forms, wherein the grid has openings through the ceramic material of the monolithic Ceramic body are developed, 15. Component for the exhaust system of an internal combustion engine according to one of claims 1 to 9, d a d u r c h g e -k e n xi z e i c h n e t, that it is hollow and has an inner lining that forms insulation, wherein the heat insulating liner comprises a metal mesh and a sheet of ceramic material has, in which the grid is embedded in that the grid with a ceramic slurry is coated and then heated the ceramic slurry to a temperature becomes, in which the mud has a monolithic Kerani bodies forms, wherein the metal grid has a melting temperature that is higher than the Teinperatur in which the slurry forms the monolithic ceramic body, and where the Metal mesh has a higher thermal expansion coefficient than the ceramic material has, in such a way that the grid is put under tension and the ceramic body under pressure as the heated liner cools down. 14. Hohlzylindrischer Bauteil für das Auspuffsystem eines Brennkraftmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 9, g e -k e n n z e i c h n e t d u r c h eine innere Auskleidung, die für eine Wärmeisolierung desselben sorgt, wobei die wärmeisolierende Auskleidung ein Metallgitter aufweist, das in Spiralförm gewickelt ist, derart, daß mindestens zwei Giterlagen um den hohlzylindrischen Bauteil herwa entstehen, wobei die Auskleidung ein monolithisches Keramikmaterial aufeis-t, in dem das Dritter eingebettet ist, und das Gitter öffnung-en aufweist, die durch das Keramiknaterial geschlossen sind.14. Hollow cylindrical component for the exhaust system of an internal combustion engine according to one of claims 1 to 9, g e -k e n n z e i c h n e t d u r c h an inner one Lining that provides thermal insulation of the same, the thermal insulating Liner comprises a metal grid which is wound in a spiral shape, such that that at least two grid layers are created around the hollow cylindrical component, wherein the lining comprises a monolithic ceramic material in which the third is embedded, and the grid has openings through the ceramic material are closed. 15. Hohlzylindrischer Bauteil in metallischer Ausführtirit für das Auspuffsystem eines Brennkraftmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ç e k e n n z e i c nn e t d u r c h eine innere Auskleidung, die für eine Wärmeisolierung desselben sorgt, wobei die wärmeisolierende Auskleidung eine monolithische Lage aus Keramikmaterial aufweist, in der ein iletallgitter eingebettet ist, das öffnungen hat, die durch das Keramikmaterial eschlossen sind.15. Hollow cylindrical component in metallic design for the Exhaust system of an internal combustion engine according to one of claims 1 to 9, ç e k e n n z e i c nn e t d u r c h an inner liner that is used for thermal insulation of the same, the heat-insulating lining being a monolithic layer made of ceramic material, in which a metallic grille is embedded, the openings has that by the ceramic material are closed. 16. Verfahren zur Herstellung eines hochtemperatur-isolierenden Verbunds aus metall und Keramik nach ei nein der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß ein Metallgitter mit Keramikschlämme beschichtet wird und dadurch eine Lage der Keramik entsteht, in der das Netallitter eingebettet ist, die Lage aus Keramik mit dem darin befindlichen Metallgitter auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der die Kerar!lik einen jionolithischen Körper bildet, anschließend die keramik mit dem darin befindlichen Metallgitter abgekühlt wird, wobei das Metallgitter eine Schmelztemperatur hat, die höher als die Temperatur ist, bei der die Keramik den monolithischen Keramikkörper bildet, und das Metallgitter einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Keramik hat, und eine metallische Lage und die Keramiklage in eine La;e aneinander gebracht werden.16. Process for the production of a high-temperature insulating composite made of metal and ceramic according to one of claims 1 to 15, d a d u r c h g e k It is noted that a metal grid is coated with ceramic slurry and this creates a layer of ceramic in which the net lattice is embedded, the layer made of ceramic with the metal grid located therein to a temperature is heated, during which the Kerar! lik forms a Jionolithic body, then the ceramic with the metal grid located therein is cooled, the metal grid has a melting temperature that is higher than the temperature at which the ceramic the monolithic ceramic body forms, and the metal mesh has a higher coefficient of thermal expansion than the ceramic, and has a metallic layer and the ceramic layer in a la; e are brought together.
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