DE4122662A1 - Hochtemperaturbestaendige reflexionskoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hochtemperaturbeständigen Reflexions­ körper, bestehend aus einer Edelmetallauflage auf einem keramischen Träger, wobei zur Stabilisierung der Edelmetallauflage auf dieser eine IR-durchlässige Metalloxidschicht vorgesehen ist (nach Patentanmeldung 40 02 131).

Reflexionskörper dieser Art werden für den Einsatz bei Temperaturen über 900° C und in Leichtbau-Wärmeisolation verwendet. Bei sehr hohen Temperaturen läßt jedoch die Haftfestigkeit der Edelmetallschicht auf keramischer Oberfläche stark nach. Das Edelmetall zeigt eine starke Tendenz zur Agglomeratbildung. Dieser Veränderung der Reflexionsschicht wird gemäß der Haupt-Patentanmeldung mit einer die Edelmetallschicht stabilisierenden Metalloxidschicht entgegengewirkt, die IR-durchlässig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gegenstand der Haupt­ patentanmeldung weiter zu entwickeln.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 4 gelöst.

Gemäß dem Patentanspruch 1 sind Fasern als Reflexionskörper vorgesehen, die in mannigfaltiger Art zu einem dem Anwendungsfall entsprechend geformten Ge­ bilde zusammengefügt werden können. Hierdurch läßt sich beispielsweise ein Wärmeschutz geringen Gewichtes für die Raumfahrt herstellen.

Ähnliche Reflexionskörper können gemäß Anspruch 2 so hergestellt werden, daß zunächst eine aus Keramikfasern gebildete Struktur hergestellt und anschließend beschichtet wird, so daß bei der Beschichtung das Edelmetall bzw. das Metalloxid in die Struktur eindringt und die Fasern teilweise oder vollständig beschichtet werden.

Je nach Anwendung ist es auch möglich, einen kompakten, porösen oder flächi­ gen Keramikkörper als keramischen Träger zu verwenden, bei dem mindestens eine Seite mit Edelmetall und Metalloxid beschichtet wird.

Die erfindungsgemäßen Lösungen ermöglichen eine flexible Realisierung eines Hochtemperatur-Reflexionsgegenstandes für alle Anwendungsmöglichkeiten.

Die Edelmetallschicht kann aus einer Goldschicht bestehen. Bei Temperaturen oberhalb von 1000° C empfiehlt sich eine Platin- oder einer Rhodiumauflage.

Zur Verbesserung der Haftung der Edelmetallschicht am Keramikträger wird vor­ zugsweise ein Haftmittel verwendet, das im Falle einer Goldauflage SiO ist. Für Platin und/oder Rhodium können bekannte Haftmittel vorgesehen werden.

Als Stabilisierungsschicht wird für die Goldauflage vorzugsweise eine SiO-Schicht und für Platin oder Rhodium eine Al₂O₃-Stabilisierungsschicht vorgeschlagen.

Optimal im Hinblick auf den Erhalt der Reflektivität bis zu Temperaturen von 1040° C hat sich eine Dicke von etwa 300 nm Gold in Verbindung mit einer nur 5 nm dünnen SiO-Stabilisierungsschicht erwiesen. Die Dicke der Haftschicht kann zwischen 4 und 10 nm liegen. Die Haftmittelschicht aus SiO trägt ferner auch zur Stabilisierung der Goldauflage bei. Auch für den Einsatz bei sehr hohen Tempera­ turen ist es möglich, die Schichtdicke der Platin- oder Rhodiumauflage auf weniger als 100 nm und die der Stabilisierungsschicht auf 5 nm zu reduzieren.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Die Fig. 1 bis 4 zeigen je ein Ausführungsbeispiel, die jeweils aus einem keramischen Substrat bzw. Träger 10, 30, 40 bestehen, die mit einer Edel­ metallauflage 11, 31, 41 sowie einer äußeren Stabilisierungsschicht 12, 32, 42 be­ schichtet sind.

Der keramische Träger kann dazu jede Konfiguration haben. In Fig. 1 besteht der keramische Träger in einer Faser 10 aus keramischem Material, z. B. Alumi­ niumoxid, Mullit. Die Faser 10 ist mit der Edelmetallauflage 11 aus Platin, Rhodi­ um oder Gold überzogen und nach außen hin durch die Stabiliserungsschicht 12 aus SiO - im Falle von einer Goldauflage 11 oder Al₂O₃ für Platin- oder Rhodium­ auflage abgeschlossen. Die Stabilisierungschicht 12 ist durchlässig für Infrarot­ strahlen, womit das Reflexionsvermögen für IR-Strahlen der Edelmetalloberflä­ che nicht durch die Stabilisierungsschicht nennenswert beeinträchtigt wird. Die so gebildete Faser 14 ist in Fig. 1a im Längsschnitt und in Fig. 1b im Querschnitt gezeigt. Mit derartigen Fasern 14 können Reflexionskörper unterschiedlicher Geometrien hergestellt werden, wobei die Fasern regellos oder gezielt orientiert werden können.

In Fig. 2 ist ein durch die gestrichelten Linien 21 verdeutlichter quaderförmiger Reflexionskörper 24 gezeigt, der im wesentlichen aus Fasern 20 besteht. Die Fa­ sern 20 sind entweder Reflexionsfasern 14 gemäß Fig. 1, die anschließend zur Bil­ dung des Reflexionskörpers 24 zusammengesetzt wurden oder unbeschichtete Keramikfasern 20. Im letzten Fall wird der gesamte Körper 24 dem Beschichtungs­ verfahren unterzogen, wobei je nach Faserdichte und Beschichtungsverfahren die Fasern 20 mehr oder weniger vollständig mit der Edelmetallauflage und der Stabilisierungsschicht beschichtet werden. Bei entsprechend porösem Körper 24 ist es möglich, auch die innersten Fasern allseitig nahezu vollständig zu beschich­ ten. Bei manchen Anwendungsfällen wird es genügen, den Reflexionskörper 24 bzw. die Fasern 20 nur einseitig mit der Reflexions-und Stabilisierungsschicht zu versehen.

In Fig. 3 ist ein kompakter Träger 30 aus keramischem Material dargestellt, dessen Formgebung entsprechend der Anwendung gewählt wird und der einseitig mit der Edelmetallauflage 31 und der äußeren Stabilisierungsschicht 32 versehen ist. Der Träger 30 kann aus homogenem Material oder faserverstärkt ausgebildet sein und bei Bedarf eine geringere oder höhere Porosität aufweisen.

Schließlich ist in Fig. 4 ein flächiger Reflexionskörper 44 dargestellt, der aus einer Trägerfolie 40 besteht und der beidseitig mit je einer Edelmetallschicht 41 und ei­ ner Stabilisierungsschicht 42 versehen ist.

Wenn erforderlich, können die Edelmetallauflagen 11, 31, 41 mittels einer Haft­ schicht mit dem Keramikträger 10, 30, 40 verbunden sein. Hierzu werden bekann­ te Haftmittel verwendet. Im Falle einer Goldauflage ist eine Haftschicht aus SiO von Vorteil, die ebenfalls zur Stabilisierung der Goldauflage beiträgt. Die Haft­ schicht 33 ist beispielsweise in Fig. 3 gezeigt.

Claims (9)

1. Hochtemperaturbeständiger Reflexionskörper, bestehend aus einer hochre­ flektierenden Auflage aus Edelmetall auf einem keramischen Träger, wobei auf der Edelmetallauflage eine IR-durchlässige Stabilisierungsschicht vorge­ sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Strang oder eine Fa­ ser (10) aus keramischem Material ist.

2. Hochtemperaturbeständiger Reflexionskörper, bestehend aus einer hochre­ flektierenden Auflage aus Edelmetall auf einem keramischen Träger, da­ durch gekennzeichnet, daß der Träger (24) aus keramischen Fasern (20) ge­ bildet ist, die ganz oder teilweise mit der Edelmetallauflage und der Stabili­ sierungsschicht beschichtet sind.

3. Hochtemperaturbeständiger Reflexionskörper aus einer hochreflektieren­ den Auflage aus Edelmetall auf einem keramischen Träger, wobei ei­ ne IR-durchlässige Stabilisierungsschicht vorgesehen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Träger ein geformter Körper aus einem keramischen oder faserverstärktem keramischen Material besteht, dessen Oberfläche minde­ stens teilweise mit der Edelmetallauflage (31) und der Stabilisierungsschicht (32) beschichtet ist.

4. Hochtemperaturbeständige Reflexionskörper, bestehend aus einer hochre­ flektierenden Auflage aus Edelmetall auf einem keramischen Träger, wobei auf der Edelmetallauflage eine IR-durchlässige Stabilisierungsschicht vorge­ sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Folie (40) aus einem keramischen oder faserverstärktem keramischen Material besteht, der ein­ seitig oder beidseitig mit der Edelmetallauflage (41) und der Stabilisierungs­ schicht (42) beschichtet ist.

5. Reflexionskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Edelmetallauflage (11, 31, 41) aus Gold, Platin oder Rhodium besteht.

6. Reflexionskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei einer Goldauflage (11, 31, 41) eine Stabilisierungs­ schicht (12, 32, 42) aus SiO vorgesehen ist.

7. Reflexionskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß bei einer Auflage (11, 31, 41) aus Platin oder Rhodium eine Stabili­ sierungsschicht (12, 32, 42) aus Al₂O₃ vorgesehen ist.

8. Reflexionskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem keramischen Träger (30) und der Edelme­ tallauflage (31) eine Haftschicht (33) vorgesehen ist.

9. Reflexionskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem keramischen Träger (10, 30, 40) und einer Goldauflage (11, 31, 41) eine Haftschicht (13, 33, 43) aus SiO vorgesehen ist.