AT142238B - Verfahren zur Herstellung hochfeuerfester Gegenstände aus Gemischen von Zirkonoxyd mit Zusätzen anderer feuerfester Stoffe. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung hochfeuerfester Gegenstände aus Gemisehen von Zirkonoxyd mit   Zusätzen   anderer feuerfester Stoffe. 



   Hochfeuerfeste Gegenstände aus Zirkonoxyd befinden sich, abgesehen von ganz kleinen Tiegeln, kaum im Handel, und die Preise der   erhältlichen Handelsgegenstände   sind ausserordentlich hoch. Dieser
Umstand darf wohl ohne weiteres darauf   zurückzuführen   sein, dass das Problem der Herstellung feuer- fester Gegenstände ein bisher noch nicht restlos gelöstes ist und somit noch erhebliche Schwierigkeiten in der Fabrikation in sich birgt. In der vorliegenden Literatur ist kein Anhalt dafür gegeben, dass man bei hohen Temperaturen einwandfreie Zirkongegenstände herstellen konnte. 



   Ein um lange Jahre zurückliegender Vorschlag Ruffs, der besagt, Formkörper aus Zirkonoxyd und einigen Prozenten Magnesia herzustellen und bei hohen Temperaturen, z. B.   2000-2400 .   zu brennen, schliesst den Nachteil in sich, dass sowohl die Formgebung grosse Schwierigkeiten bildet und neben unvermeidlichem Schwinden die Gegenstände bei Einwirkung gewisser Temperaturhöhen Fehlstellen im
Gefüge und Rissebildungen aufweisen. Der erwähnte   Zirkonoxydforscher   selbst gibt als Grenze, die ohne Auftreten einer Rissebildung bisher nicht erreicht werden konnte, die Temperatur von   18000 an   (vgl. Zeitschrift für allgemeine und anorganische Chemie   [1928],   Bd. 173, S. 375/6). 



   Es wurde nun gefunden, dass man rissefreie Gegenstände, die beim Brennen nicht schwinden und beim Verformen gut plastisch sind, erzielen kann, wenn man unter den feuerfesten Metalloxyden, die als Zusatzmittel zu Zirkonoxyd in Frage kommen, sich der beiden Vertreter Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd in Gemeinschaft miteinander bedient. 



   Es ist gelungen, mit Hilfe dieser beiden Oxyde gegen hohe Temperaturen, z. B. von 1900 bis 2100  und gegebenenfalls bis selbst zu   24000,   widerstandsfähige Gegenstände und Geräte herzustellen, wenn Zirkonoxyd unter Zusatz eines Gemisches von Magnesiumoxyd und Aluminiumoxyd, welches 5% nicht überschreitet, zur Verarbeitung gelangt. 



   Aluminiumoxydhaltige sowie magnesiumoxydhaltige Verbindungen oder Stoffe, wie z. B. Kaolin und Magnesit, können neben den vereinigten beiden Oxyden bestehen oder beide gegebenenfalls auch einzeln Aluminiumoxyd oder Magnesiumoxyd vertreten. In gleicher Weise können geringe Mengen feuerfester Stoffe anderer Art, wie z. B. Kieselsäure als Zusatz neben Aluminiumoxyd oder solches enthaltende Verbindungen, in Anwendung kommen. 



   Zur Verformung der Massen werden erfindungsgemäss hydrolysierbare Verbindungen zur Mitwirkung verwendet, u. zw. kommen hiefür z. B. die des Zirkons, Aluminiums und Magnesiums, zweckmässig als Halogenide, wie Zirkontetrachlorid, Aluminiumchlorid, Magnesiumehlorid u. dgl., in Frage. 



  Die Mengen des Zusatzes an hydrolysierbaren Verbindungen können dabei sehr geringe sein, sie werden sich im allgemeinen zwischen etwa   1-10%   bewegen. 



   Die Verarbeitung geschieht in an sich bekannter Weise, z. B. derart, dass das mit Flüssigkeit versetzte Gemisch durch Giessen, Drehen, Pressen, Stampfen od. dgl. in Form gegeben wird. Vorzugsweise bewirkt man die Verformung derart, dass man die hydrolysierenden Salze trocken mit der Masse aus Zirkonoxyd und dem Gemisch von Aluminium-und Magnesiumoxyd mischt, z. B. durch Vermahlen des Gesamtgemisches, und hierauf erst die erforderliche Flüssigkeitsmenge, z. B. Wasser oder verdünnte Lösungen von Säuren der Salze. alsdann zusetzt. 



   Die zuzusetzenden Oxyde von Aluminium und Magnesium kann man auch in der Masse selbst sich bilden lassen, indem man eine Mischung von Zirkonoxyd und solchen Mengen von Aluminiumsalzen und Magnesiumsalzen, z. B. Aluminiumchlorid und Magnesiumchlorid, herstellt, dass nach Zusatz von 

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 Flüssigkeit und erfolgter Hydrolyse eine Masse entsteht, die Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd in   5o   der Gesamtmischung nicht übersteigenden Mengen enthält. Als geeignete Gemische kommen solehe mit   95-98   Teilen Zirkonoxyd und 5-2 Teilen Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd in Frage. 



   Die Wahl der Brenntemperatur hat unter dem Gesichtspunkt zu erfolgen, dass bei hohen Temperaturen der Umlagerungsprozess eine Beschleunigung erfährt und die Brenndauer abgekürzt wird. 



  Als zweckmässig werden Temperaturen von etwa   1400Q und darüber   gewählt. 



   Es hat sich gezeigt, dass bei Anwendung von Zusätzen der genannten Art in den vorgeschriebenen Mengenbereichen   sowohl die Verformung ausserordentlich erleichtert   wird, da die Massen sehr gut plastisch werden, und dass die Gegenstände beim Brennen weder reissen noch Neigung zu Sprüngen zeigen, so dass gasdichte Oberflächen erzielt werden, vor allen Dingen aber, dass die Schwindung auf ein Mindestmass herabgedrückt ist. Gegebenenfalls kann man, um die Gefahr des Schwinden, sofern eine solche überhaupt noch besteht, noch weiter zu verringern, den Ausgangsstoffen in an sich bekannter Weise noch Magerungsmittel zusetzen, wodurch   Fertigstücke   von ganz vorzüglichen Eigenschaften erzielt werden. 



   Beispielsweise kann man bereits gebranntes, zerkleinertes Zirkonoxyd oder zerkleinerte Scherben dieses Ausgangsmaterials hiefür verwenden. Vorteilhaft wählt man Scherben, die unter Mitwirkung geringer Mengen Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd oder von   Aluminium-und/oder   Magnesiumoxyd bildenden Stoffen gebrannt worden sind. Der Prozentsatz an Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd wird dabei vorteilhaft zwischen   2-50"gewählt.   Die Gesamtmenge des vorgebrannten Materials 
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 wesentlich übersteigen. Im vorliegenden Fall haben sich Zusätze von 5 bis 10% bereits als ganz vorzüglich in ihrer Wirkung erwiesen.

   Ein besonders geeigneter Magerungszusatz besteht aus gebranntem und zerkleinertem Material, hergestellt aus einer innigen Mischung von 97 Teilen Zirkonoxyd, 3 Teilen Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd (etwa im Verhältnis von 1 : 2 bis   l :   10). 



   Die Verwendung von Aluminiumoxyd im Verein mit Magnesiumoxyd, wobei der Zusatz derselben 5% der Gesamtmischung mit Zirkonoxyd und gegebenenfalls anderen an sich bekannten Zusätzen nicht überschreitet, gestattet die Herstellung von insbesondere für hohe Ansprüche berechneten einwandfreien, vor allem gasdichten, feuerfesten Gegenständen, ohne die Nachteile erschwerter Verformung oder grosser Anfälle an Fehlmaterial u. dgl. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung hochfeuerfester Gegenstände aus Gemischen von Zirkonoxyd mit Zusätzen anderer feuerfester Stoffe, dadurch gekennzeichnet, dass Zirkonoxyd mit Zusätzen, bestehend aus Gemischen von Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd, gegebenenfalls eines oder beide dieser Oxyde in Form diese enthaltender Verbindungen in nicht wesentlich höherem Prozentsatz als   5%, zweckmässig   nach Vermischung mit hydrolysierbaren Substanzen, in plastischen Zustand übergeführt, verformt und gebrannt werden.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zuzusetzenden Oxyde ganz oder zum Teil während des Herstellungsprozesses gebildet werden, z. B. durch Verwendung der zur Bildung der erwünschten Oxydmenge erforderlichen Menge an Magnesiumehlorid und Aluminiumchlorid als hydrolysierende Salze.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch von Zirkonoxyd mit Aluminiumoxyd sowie mit Magnesiumoxyd oder solches bildende oder enthaltende Stoffe zunächst mit hydrolysierbaren Substanzen, z. B. durch Vermahlen, trocken vermischt und nach Zugabe von Flüssigkeit plastisch gemacht, verformt und gebrannt wird.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in zweckmässig geringen Mengen Magerungsmittel, vorzugsweise vorgebranntes Zirkonoxyd, gegebenenfalls mit einem Gehalt geringer Mengen anderer feuerfester Stoffe, vorteilhaft z. B. Magnesiumoxyd oder Aluminiumoxyd, EMI2.2