DE689424C - Verfahren zur Herstellung von wasserglashaltigen, pern fuer elektrotechnische Zwecke - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von wasserglashaltigen, elektrisch isolierenden Überzügen auf Metallkörpern für elektrotechnische Zwecke , Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung isolierender Überzüge auf Metallkörpern für elektrotechnische Zwecke, wie Dynamoblechen und elektrischen Leitern aus Kupfer oder Aluminium u. dgl. Es ist bekannt, auf Dynamoblechen isolierende Überzüge aus Wasserglas herzustellen. Ein solcher Überzug i'st jedoch nur dann befriedigend, wenn die zu überziehende Oberfläche metallisch rein ist, was sich in den meisten Fällen nicht erreichen läßt. Vor allem aber führt die e -ia-ch-e Wasserglasisolierung zu Schwierigin K Z> keiten, wenn die isolierten Metallkörper bei der Verarbeitung einer Glühbehandlung unterworfen werden. Eine solche Glühbehandlung ist insbesondere bei magnetischen Stoffen erforderlich, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Die bekannte Wasserglasisolierung führt auch zu Störungen bei Maschinen und Apparaten, die während des Betriebes einer Erhitzung ausgesetzt sind. Bei Erwärmen der Isolierung verdampft das Wasser. Infolgedessen schwindet die Isolierschicht, sie bekommt Risse und platzt stellenweise ab. Ein weiterer Mangel ergibt sich aus der Neigung der Wasserglasschicht, Wasser aufzunehmen und aufzuquellen. Ferner besteht die Gefahr, daß das Wasserglas Kohlensäure aus der Luft aufnimmt und dann Natriumcarbonat ausblüht. Man hat bereits vorgeschlagen, der zur Erzeugung von Isolierschichten dienenden Wasserglaslösung einen organischen Klebstoff zuzusetzen. Ein derartiger Zusatz verstärkt die Haftwirkung der Isolierschicht. Bei hohen thermischen Beanspruchungen, insbesondere beim Glühen der isolierten Metallkörper, aber verkohlt das organische Bindemittel, so daß sich die Isolierschicht von der Metallunterlage löst. Auch der Zusatz von Salzen unedlerer Metalle und von Füll- und Farbstoffen wurde bereits in Vorschlag gebracht. Brauchbare und beständige Überzüge konnten auf diese Weise aber nicht erhalten werden.
• Sämtliche obenerwähnten Schwierigkeiten können erfindungsgemäß dadurch beseitigt werden, daß man zur Herstellung des wasserglashaltigen Isolierüberzuges eine wäßrige Lösung verwendet, die außer einem organischen Bindemittel und gegebenenfalls einem Füll- und Farbstoff noch ein oder mehrere wasserlösliche Metallsalze enthält; die edler sind als das zu isolierende Metall.
• Mit derartigen Lösungen lassen sich außerordentlich festhaftende Isolierschichten erzeugen, die nach dem Trocknen hohen thermischen Beanspruchungen, und zwar auch Glühunken unterworfen werden können, ohne abzuplatzen, sich aufzublähen oder sonst ungünstig zu verändern. Für Eisenbleche haben sich beispielsweise wasserlösliche Salze von Nickel, Kupfer und Kobalt als brauchbar erwiesen. Beispielsweise kann man Nitrate oder Hydrate dieser Metalle, und zwar vorzugsweise ammoniakalische Lösungen benutzen: Auf die Güte der aus diesen Lösungen hergestellten überzüge bleibt das Glühen ohne schädlichen Einfluß. Unter Umständen kann sogar eine Verbesserung der Isolierfähigkeit festgestellt werden.
• Das günstige Ergebnis ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, däß durch das in der Lösung befindliche Metall bzw. eine beim Er-. hitzen entstehende Metallverbindung eine bessere Verankerung der Wasserglasschicht in der Oberfläche des Grundkörpers erzielt wird. Aus der Beobachtung, daß Salze von edleren Metallen besonders gute Ergebnisse bringen, kann geschlossen werden, daß bei der Trocknung der . aufgebrachten Lösung eine hydroxydische Ausfällung stattfindet und daß-beim Erhitzen des mit der Lösung. überzogenen Metallkörpers ein festhaftender Metallüberzug entsteht, der eine poröse oder schwammige Beschaffenheit hat und dadurch eine innige mechanische Bindung der Wasserglasschicht am Metallkörper zur Folge hat.
• Die Lösung wird durch Tauchen oder Spritzen-auf den zu überziehendenKörperaufgebracht und darauf kurzzeitig bei. erhöhter Temperatur (ioo bis i 2o° C) getrocknet, um das Wasser zu entfernen. Nachdem Trocknen ist @ die :Isolierschicht so beständig, daß der Körper weiterverarbeitet werden kann.
• Das- außer dem Wasserglas und der Metallverbindung in der Lösung vorhandene organische, Bindemittel hat bekanntlich die Wirkung; ein Aufblähen der Lösung beim Tr ocknen zu verhindern. . Es können nur solche Bindemittel verwendet werden, die mit dem Wasserglas nicht reagieren und es insbesondere nicht zum Gelatinieren bringen. Einige 3Biridemittel- machen die Lösung dickflüssig, so' daß das Überziehen der Metallflächen mit einer genügend dünnen Schicht erschwert ist. Es ist festgestellt worden, daß Zuckerlösung allen geschilderten Anforderungen am besten entspricht. Es empfiehlt sich im allgemeinen, der Lösung einen Füllstoff zuzusetzen. Auch für diese Stoffe gilt die Bedingung, daß sie nicht mit dem Wasserglas oder dem Metallsalz reagieren dürfen. Brauchbare Füllstoffe sind . u. a. Talkum, fein geschlämmter Ton, Ultramarinfarben, Chromoxyd, Titanweiß, einige Ockerfarben. Der Füllstoff verhindert das Aufblähen des Wasserglases beim Glühen. Er fördert beim Aufspritzen des Gemisches die Bildung einer gleichmäßig dicken Schicht und wirkt als Distanzhalter. Die meisten dieser Füllstoffe haben ferner eine Färbung der Lösung zur Folge, die es ermöglicht, die Dicke des flberzuges auf Grund der Helligkeit und Dichte der Farbe beurteilen zu können. Um diese Wirkung. zu erzielen oder zu verbessern, kann man auch in bekannter Weise andere lediglich zur Färbung dienende Stoffe hinzufügen: So läßt sich die Lösung bzw. der Füllstoff durch den Zusatz von Anilinfarben beliebig anfärben. Dieses Mittel ermöglicht es auch, Lösungen und Isolierschichten verschiedener Beschaffenheit ohne weiteres voneinander unterscheiden zu können.
• Zur Erläuterung der Erfindung ist in folgendem ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Zur Herstellung von Isolierüberzügen auf Dynamoblechen- kann in der nachfolgend beschriebenen Weise verfahren werden. Benötigt werden folgende Bestandteile: -i. Wasserglas: etwa ¢o bis 42°-B6, -2. Zuckerlösung: i Teil Zucker auf i Teil Wasser, 3. Füllstoff: go g Talkum, io g Titanweiß, ¢. Farbstofflösung: i Teil Kongorot, 5o Teile Wasser, 5. Salzlösung a) i o g Nickelnitrat wird in 3o ccm Wasser gelöst; dann wird 50 ccm Ammoniak zugesetzt. Nachdem die Lösung klar ist, wird mit Wasser auf ioo ccm aufgefüllt: b) io g Kupfernitrat wird in 3o ccm Wasser gelöst, dann wird 5o ccm Ammoniak zugesetzt. Nachdem die Lösung klar ist; wird mit Wasser auf ioo ccm aufgefüllt.
• Zum Gebrauch -werden 96 ccm Lösung a mit ¢ ccm Lösung b gemischt.
• Die Herstellung der Isolierflüssigkeit aus den oben angegebenen fünf Bestandteilen und das Aufbringen der Flüssigkeit auf die zu isolierenden Bleche kann wie folgt vorgenomf men werden.
• Gemischt werden 25o g Wasserglas, 5o bis 1 50 g Salzlösung, ioo g Wasser, 2o g Zuckerlösung, 20 g Farbstofflösung, 75 g Füllstoff.
• Dieses Gemisch wird zweckmäßig wie folgt aus den fünf Bestandteilen hergestellt.
• In das Wasserglas wird die Salzlösung langsam unter Umrühren eingegossen. Das Gemisch- muß klär bleiben. Darauf wird die Zuckerlösung zugemischt.
• Die angegebene Menge Füllstoff wird mit der Farbstofflösung durchtränkt. Der gefärbte Füllstoff wird in eine- Kugelmühle gegeben, das Wasserglas-Salz-Gemisch zugegossen und in der Mühle gründlich gemischt. Darauf wird das Gemisch durch ein Sieb gegossen; um etwaige grobe Verunreinigungen der Ausgangsstoffe zu entfernen.
• -Nunmehr ist däs Gemisch gebrauchsfertig. Es kann beispielsweise mit einer Spritzpistole auf die zu isolierenden Bleche gebracht werden. ' Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß das oben ausführlich behandelte Verfahren nur eines von zahlreichen Beispielen darstellt. Für Tauch- und Aufwalzverfahren werden z. B. Lösungen verwendet, die konzentrierter sind und gegebenenfalls auch mehr Füllstoffe enthalten. Wesentlich ist in erster Linie nur, daß die zur Erzeugung der Isolierschicht verwendete Wasserglaslösung außer den übrigen je nach Lage des Einzelfalles verschiedenen Zusatzstoffen ein oder mehrere wasserlösliche Salze solcher Metalle Metall. die edler sind als das zu isolierende lYletall.
• In folgendem sind einige weitere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung behandelt. Auf elektrischen Leitern aus Kupfer oder Aluminium erzeugt man thermisch hoch beanspruchbare Isolierungen im allgemeinen durch elektrolytische Verfahren. Auf dem Aluminium- oder einem zunächst mit Aluminium überzogenen Kupferleiter wird auf diese Weise eine Oxyd- oder Silicatschicht hergestellt. Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von thermisch hoch beanspruchbaren, festhaftenden Isolierüberzügen auf elektrischen Leitern, die in vielen Fällen an Stelle der elektrolytisch behandelten Leiter treten können. Die Leiter mit einer Isolierung gemäß der Erfindung sind im allgemeinen einfacher,und dadurch wirtschaftlicher herstellbar.
• Die Erfindung ist ferner vorteilhaft für thermisch stark beanspruchte Maschinen- und Apparatewicklungen. So werden beispiels%N,eise die Wicklungen von Bahnmotoren dauernd hohen Temperaturen ausgesetzt. Sie müssen ferner imstande sein, sich häufig abzukühlen und darauf wieder zu erhitzen, ohne daß die Isolierung Schaden leidet. Isolierungen nach der Erfindung sind diesen Beanspruchungen gewachsen. Sie behalten auch nach wiederholten Erhitzungen ihre günstigen Eigenschaften und werden nicht brüchig.' Ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung von Gitterstäben für elektrische Maschinen. Insbesondere ist die Erfindung vorteilhaft anwendbar für die Erzeugung von Isolierbändern für die Turborotoren von Ljundström-Turbinen.
• Bei Krarupleitern hat man versucht, die ferromagnetische Bespinnung der Kupferseele für sich zu isolieren. Das macht deswegen Schwierigkeiten, weil die hochpermeablen Nickel-Eisen-Legierungen und damit auch die Baraufsitzende Isolierung nach dem Fertigstellen des Krarupleiters einer Glühbehandlung unterworfen werden müssen, um die erstrebten magnetischen Eigenschaften der Legierung. hervorzurufen. Diesen hohen Beanspruchungen waren die bisher für diesen Zweck in Frage kommenden Isolierungen nicht gewachsen, während das Verfahren nach der Erfindung auch in diesem Falle brauchbare Ergebnisse liefert.

Claims (7)

1. PATLNTANSPRÜCHR: i. Verfahren zur Herstellung vonwassercglashaltigen elektrisch isolierenden Überzügen auf Metallkörpern für elektrotechnische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, daß die zu isolierenden Metallflächen mit einer wäßrigen Lösung überzogen werden, die außer Wasserglas und einem organischen Bindemittel ein oder mehrere wasserlösliche Salze solcher Metalle enthält, die edler sind als das zu isolierende Metall.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung verwendet wird, die ein oder mehreTe Kupfer-, Nickel- oder Kobaltsalze enthält.
3. 3. Lösung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zuckerhaltig und ammoniakalisch ist. q..
4. Lösung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie Füll- und bzw. oder Farbstoffe enthält. '
5. 5. Verfahren nach Anspruch i, insbesondere unter Verwendung von Lösungen gemäß Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Metallsalzlösung von der Wasserglas- oder gegebenenfalls auch von der Füllstofflösung getrennt fertiggestellt und erst kurz vor der Verwendung mit den übrigen Lösungen gemischt wird.
6. 6. Krarupleiter, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kupferseele umgebende Umspinnung aus einer hochpermeablen Nickel-Eisen-Legierung für sich. unter Anwendung von Verfahren nach den Ansprüchen i bis 5 isoliert und der fertig mit der isolierten Umspinnung versehene Leiter der zur Beeinflussung seiner magnetischen Eigenschaften dienenden Glühbehandlung unterworfen worden ist.
7. 7. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 5 zur Herstellung isolierter elektrischer Leiter, insbesondere elektrischer Leitungsdrähte aus Kupfer oder Aluminium. B. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 5 zur Isolierung von Eisenblechen für magnetische Zwecke, insbesondere von Dynamoblechen und Transformatorenblechen.