DE1001483B

DE1001483B - Verfahren zum gas- und fluessigkeitsdichten Verbinden von organischen plastischen Kunststoffteilen mit Metallteilen

Info

Publication number: DE1001483B
Application number: DEV5904A
Authority: DE
Inventors: Dr H C Hans Vogt
Original assignee: Hans Vogt Dr H C
Current assignee: Hans Vogt Dr H C
Priority date: 1953-06-11
Filing date: 1953-06-11
Publication date: 1957-01-24

Description

Verfahren zum gas- und flüssigkeitsdichten Verbinden von organischen plastischen Kunststoffteilen mit Metallteilen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum gas- und flüssigkeitsdichten Verbinden von organischen plastischen Kunststoffteilen mit Metallteilen.
Es ist bereits bekannt, :beim Verbinden von Kunststoffteilen mit Metallteilen die Metalloberfläche zur Erhöhung der Haftfähigkeit mechanisch oder chemisch aufzurauhen. Auf verschiedenen Gebieten der Technik ergibt sich jedoch die Aufgabe, darüber hinaus Kunststoffteile mit Metallteilen auch gas- und flüssigkeitsdicht zu verbinden. Dies. ist z. B. der Fall, wenn Gehäuse von Akkumulatoren gasdicht verschlossen werden sollen. Dabei kommt es darauf an, jeden Austritt von Lauge bzw. Säure, auch bei einem Druckanstieg im Gehäuse, an den Durchdringungsstellen der Stromdurchführungen und an den Abschlußstellen des Gehäuses, z. B. am Deckel, zu verhindern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf das Metallteil durch Aufsintern oder Aufspritzen eine hochporöse Metallschicht aufgebracht und zur Verbindung zwischen dem so vorbereiteten Metallteil und dem Kunststoffteil ein als Lot bzw. Verbindungsschicht zwischen beiden dienender Kunststoff von gleichem oder niedrigerem Schmelzpunkt eingeschmolzen wird. Der eingeschmolzene Kunststoff bindet als Lot eine Verbindungsschicht zwischen dem Metallteil und dem Kunststoffteil, das in bekannter Weise im Spritzverfahren, Preßverfahren, durch Warmgießen, Schweißen od. dgl,. hergestellt und spaltlos mit dieser Schicht verbunden wird.
Vorteilhaft ist es, bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung den die Verbindungs schicht bildenden Kunststoff als Dispersion auf die poröse Schicht des Metallteiles aufzutragen und das Einschmelzen dieser aufgetragenen Schicht nach dem Verdampfen des Lösungsmittels der Dispersion warmplastisch, insbesondere durch Oberflächenbestrahlung, vorzunehmen.. Für die Verwirklichung dieses Verfahrens eignet sich in günstiger Weise Polyäthylen als Verbindungsschicht, das in Xylol gelöst auf die metallische Oberfläche, bevorzugt in mehreren Schichten, aufgetragen wird. Xylol als Lösungsmittel kann leicht verdampft werden, und es kann das Ein,-schmelzen des Polyäthylens in die Poren: der Metalloberfläche bei etwa 160° erfolgen. Dabei kommt die dem Polyäthylen eigene Elastizität günstig zur Wirkung, und es werden :dadurch Beanspruchungen, wie sie infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen zwischen dem Metall und dem Kunststoff vorhanden sind, von dem in die Poren :eingeschmolzenen Kunststoff ausgeglichen. Die erreichbare Dichte der Verbindung zwischen dem Metallteil und :dem Kunststoffteil ist damit eine besonders gute. Bei dem Verfahren nach der Erfindung ist die Erkenntnis verwirklicht, daß es zur Erzielung dichter Verbindungen zwischen Metallteilen und Kunststoffteilen erforderlich ist, genau wie beim Lötverfahren die Vereinigung der zu verbindenden Teile durch Einschmelzen von Lot in die Poren der Verbindungsfläche :des Metallteiles zu erreichen, wobei ein möglichst tiefes Eindringen des Lots in die metallische Oberfläche anzustreben ist. Das Lot besteht erfindungsgemäß aus einem schmelzbaren Kunststoff, der sich auf Grund seiner guten Fließeigenschaft, Haftfähigkeit, Elastizität usw. mit der hochporösen Metallschicht innig verbindet.
In der Zeichnung sind einige Beispiele zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 die Verbindung einer Metallplatte mit einem Kunststoffteil im Querschnitt, Fig.2 eine Stromdurchführung durch ein Akkumulatorengehäuse im Querschnitt und Fig.3 im vergrößerten Maßstab die Einbettung des geschmolzenen Kunststoffes in die hochporöse Metallschicht ebenfalls im Querschnitt.
Die Metallplatte 1 gemäß der Fig. 1 ist durch Rufsintern von kugeligen Metallpulverteilchen mit einer hochporösen Sinterschicht 2 versehen. Auf dieser hochporösen Schicht 2 ist die als Dispersion aufgetragene und in die Poren der Schicht 2 eingedrungene Zwischenschicht 3 angeordnet. Mit 4 ist das einen Kunststoffteil bildende Material angedeutet, das in bekannter Weise, z. B. durch Spritzgießen, warmplastisches Verformen, Verschweißen od. dgl., mit der Zwischenschicht 3 eine innige Verbindung bildet. Als Material für die Zwischenschicht 3 und das Kunststoffteil4 ist Polyäthylen angenommen.
Fig. 2 zeigt die Anwendung des: Verfahrens, drem Erfindung für die laugen- und gasd@ich@e Verbindung zwischen dem Kunststoffteil 5 eines. Akkumulatorengehäuses und dem die Stromdurchführung durch dieses Teil bildenden Metallbolzen 6. Auch in diesem Fall ist der Bolzen 6 an seiner Oberfläche im Bereich der mit dem Gehäuse 5 herzustellenden Verbindung mit einer hochporösen Sinterschicht 7 versehen, in deren Poren Kunststoff als Lot eingeschmolzen ist. Durch die von diesem Lot gebildete Zwischenschicht ist auch in. diesem. Fahle die gewünschte dichte Verbindung mit dem Kunststoffmaterial des Gehäuseteiles 5 gegeben.
Die hochporöse Schicht aus: aufgesinterten kugeligen Metallteilchen oder unregelmäßigen Metall= teilchen in vergrößertem Maßstab ist aus Fig. 3 erkennbar. Dabei ist mit 8 das Metallteil angedeutet, auf dessen Oberfläche die von kugeligen Metallpulverteilchen gebildete Schicht 9 oder von unregelmäßigen. Pulverteilchen gebildete Schicht 10 aufgesintert ist. In die vorhandenen Oberflächenporen dieser Sinterschichten greift das die Verbindungsschicht bildende Kunststofflot 11 ein, und es ist erkennbar, daß dieses Kunststofflot durch das Einschmelzen in die Oberflächenporen der Sinterschicht durch eine große Anzahl von Einzelverbindungen mit dieser Schicht verzahnt oder verkrallt ist. Da bekanntlich Sinterschichten mit Metallunterlagen absolut feste Verbindung eingehen, ist durch das Einschmelzen des Kunststofflots in die Poren der Sinterschicht eine absolut flüssigkeits- und sogar auch gasdichte Verbindung - erziel=t.
Eine feste und auch dichte Verbindung kann, auch erzielt werden, wenn bei Fortlassen der Kunststoffzwischenschicht der das Kunststoffteil bildende dünnflüssige Kunststoff direkt auf die Sinterschicht der Metalloberfläche aufgespritzt wird Die Oberflächenspannung des flüssigen Kunststoffes verhindert ein Eindringen in die normalerweise an metallischen Oberflächen vorhandenen Poren. Die Sinterschicht weist jedoch wesentlich vergrößerte Oberflächenporen auf, in die das flüssige Material (Kunststoff) beim Aufspritzen sich. mit dieser Schicht verfestigend eindringt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum gas- und flüssigkeitsdichten Verbinden von organischen plastischen Kunststoffteilen mit Metallteilen, dadurch gekennzeichnet, daß auf das. Metallteil durch Aufsintern oder Aufspritzen eine hochporöse Metallschicht aufgebracht und zur Verbindung zwischen dem so vorbereiteten Metallteil und dem Kunststoffteil ein als Lot bzw. Verbindungsschicht zwischen beiden dienender Kunststoff von gleichem oder niedrigerem Schmelzpunkt eingeschmolzen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Verbindungsschicht bildende Kunststoff als Dispersion auf die poröse Schicht des Metallteiles aufgetragen und nach dem Verdampfen des Lösungsmittels, z. B. durch Bestrahlung, eingeschmolzen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Metallteil aufgeschmolzene Verbindungsschicht mit dem den Kunststoffteil bildenden Werkstoff umspritzt, um,-gossen oder umpreßt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsschicht die Sehmetze des im Spritzgußverfahren hergestellten Kunststoffteiles dient.-In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 867 748; British Plastics, 1953, Mai-Heft, S.160.