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Das Problem der Herstellung feuerfester Gegenstände aus Zirkonoxyd hat bisher noch keine wirklich befriedigende Lösung finden können, wiewohl es schon seit langen Jahren Gegenstand sehr zahlreicher Vorschläge ist. Darunter ist z. B. der bekannte Vorschlag, geglühtes Material, z. B. bereits gebrannte Scherben, in Mischung mit unvorgegliihtem Frischmaterial zu brennen, ganz besonders zu erwähnen. Auch liegt ein Vorschlag des bekannten Zirkonoxydforschers Ruff vor, mit Wasser angefeuchtetes Zirkonoxyd unter Zusatz von etwas Stärke, Borax und einigen Prozenten Magnesia mittels einer Schlagpresse zu formen. Die so erhaltenen Formkörper sollen sodann bei hohen Temperaturen, z. B. 2000-2400 C gebrannt werden.
Die in der Zeitschrift für allgemeine und anorganische Chemie 1928, Band 173, S. 375/76 dargelegten Feststellungen Ruffs, in denen es heisst, dass es in keiner Weise gelingt,
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zu werden, bestätigen durchaus die in der Technik allgemein gemachten Erfahrungen, dass Gegenstände aus Zirkonoxyd unter anderem besonders den Nachteil aufweisen, bei Einwirkung gewisser Temperaturen, Fehlstellen im Gefüge aufzuweisen und dadurch für hohe Temperaturen unbrauchbar zu werden. Diese Beobachtung wurde bei Temperaturen oberhalb 1650 C mit bemerkenswerter Regelmässigkeit bei Herstellung von Zirkonoxydtiegeln nach bekanntem Verfahren gemacht. Nach dem im folgenden beschriebenen Verfahren kann man dagegen nunmehr auch Geräte und Gegenstände aus Zirkonoxyd herstellen, die erheblich höheren Temperaturen, wie z.
B. 1900-2100 C und nötigenfalls hinauf bis 24000 C gewachsen sind.
Auf Grund eingehender Versuche und Untersuchungen wurde festgestellt, dass unter den hochschmelzenden Metalloxyden, die als Zusatzstoffe für Zirkonoxyd in Betracht kommen, Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd eine Sonderstellung zukommt. Diese Erkenntnis hat erfindungsgemäss dazu geführt, z. B. derart zu verfahren, dass geringe Mengen von Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd dem zu verarbeitenden frischen Zirkonoxyd zugesetzt werden. Die Menge dieses Zuschlags beträgt vorzugsweise weniger als 5%. Das so erhaltene Material wird alsdann mit bereits vorgebranntem, zerkleinertem Material, z. B. gemahlenen Zirkonoxydseherben, dem Brennprozess unterworfen. Zusätze geringer Mengen hochsehmelzender Metalloxyde, wie z. B. Magnesiumoxyd, nach dem Vorschlag von Ruff, können gegeben werden.
Als besonderer Vorteil wurde erkannt, Scherben zuzusetzen, die unter Mitwirkung geringer Mengen von Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd, z. B. 2-5%, gebrannt sind. Es zeigt sich besonders, dass man Geräte von ausgezeichneten Eigenschaften, z. B. solche, die Temperaturen bis 2200 C und höher widerstanden ohne zu reissen, herstellen konnte und dabei weitgehend die Gefahr des Schwinden vermeiden konnte durch Zugabe verhälsnismässig geringer Mengen des vorgebrannten Magerungsmaterials zur Mischung von frischem Zirkonoxyd mit Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd, in Mengen von z. B. 5-10%.
Auch Aluminiumoxyd enthaltende Stoffe und Verbindungen lassen sieh an Stelle oder neben Aluminiumoxyd verwenden, wie z. B. Kaolin und analog auch Magnesiumoxyd enthaltende Stoffe oder Verbindungen an Stelle von Magnesiumoxyd, wie z. B. Magnesit. Gegebenenfalls können die genannten Verbindungen oder Stoffe, die Aluminiumoxyd oder Magnesiumoxyd enthalten, auch in Vereinigung mit kleinen Mengen anderer feuerfester Stoffe, z. B. Kieselsäure u. dgl. zur Anwendung gebracht werden.
Der Gehalt an Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd der Zirkonoxydmischung kann z. B. 2-4% betragen. Das Verhältnis von Aluminiumoxyd zu Magnesiumoxyd bewegt sich am besten in Grenzen zwischen 1 : 2 und 1 : 10. Die Scherben, die unter Mitverwendung von mit Magnesiumoxyd und Aluminiumoxyd
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vorgebranntem Zirkonoxyd hergestellt sind, können in ihrer Zusammensetzung gleich oder ähnlich wie das Frischmaterial sein. Neben der Verwendung von Scherben und Altmaterial als Zuschlag zum Frischmaterial, kann man, z. B. auch eine Mischung von frischem Zirkonoxyd mit Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd in gewünschtem Verhältnis, z. B. : 97Y4% Zirkonoxyd und z. B. % Aluminiumoxyd und 2Y2% Magnesiumoxyd oder z.
B. : 97Y2% Zirkonoxyd, Y2% Aluminiumoxyd und 2% Magnesiumoxyd oder z. B. : 97%% Zirkonoxyd und % % Aluminiumoxyd und 1 % % Magnesiumoxyd in Anwendung bringen, die durch Erhitzen auf hohe Temperaturen zum Sintern gebracht und vorgebrannt, wie oben beschrieben, dem Frischmaterial zugesetzt wird. Die Gesamtmenge des angewandten Magerungsmittels als Zuschlag zum Frischmaterial soll sich im allgemeinen zwischen 10% und 30% bewegen und nur in Ausnahmefällen auf 50% steigen.
Bezüglich der Verformung der Mischungen von Frisch-und Altmaterial, welche Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd enthalten, kann man derart verfahren, dass man den Massen einen Zusatz hydrolysierbarer Verbindungen, wie z. B. Aluminiumchlorid, Zirkontetrachlorid u. dgl. zur Verarbeitung zugibt.
Dieser Zusatz wird zweckmässig trocken zugegeben und die zur Erreichtung der Plastizität nötige Zusatzmenge von Flüssigkeit, z. B. Wasser, erst dann hinzugesetzt. Für die Verformung können übliche Methoden in Anwendung kommen.
Für den Brennprozess sind zweckmässig Temperaturen von etwa 1400 C und darüber anzuwenden.
Der Vorteil einer Abkürzung der Brenndauer kann durch die Erhöhung der Brenntemperatur erreicht werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von hoehfeuerfesten Gegenständen durch Brennen von Mischungen aus frischem und gebranntem Zirkonoxyd, dadurch gekennzeichnet, dass das frische Zirkonoxyd gemeinschaftlich mit geringen Mengen von Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd bzw. von Stoffen, die Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd enthalten, gegebenenfalls unter Mitwirkung hydrolysierbarer Verbindungen, wie z. B. Zirkontetrachlorid, Aluminiumchlorid u. dgl. zur Anwendung gebracht wird.