CH128404A - Keramisches Erzeugnis und Verfahren zur Herstellung desselben. - Google Patents

Description

      lieramisches    Erzeugnis und Verfahren zur     Herstellung    desselben.    Vorliegende Erfindung bezieht sich auf  ein keramisches Erzeugnis, sowie auf ein  Verfahren zur Herstellung desselben. Dieses  Erzeugnis verhält sich in seinen Eigenschaf  ten teils wie metallische, teils wie bekannte  keramische     Körper,    und seine Herstellung  ist den in der Keramik gebräuchlichen Ver  fahren ähnlich.  



  Als Ausgangsmaterial werden Metalle,  Legierungen oder Metallgemische in pulve  riger oder körniger Form     vermengt    mit kera  mischen Rohmaterialien. Aus den Mischun  gen werden Formkörper hergestellt durch  trockenes Pressen; enthalten sie indessen  genügend plastisches Material, so lassen sie  sich durch Anfeuchten mit Wasser oder 01  wie keramische Massen in die gewünschte  Gestalt bringen durch Formen,     Pressen    oder  durch Giessen in Breiform.

   Die Plastizität  der Massen kann, wenn nötig, erhöht werden  durch Klebmittel, wie Glukose, Stärke,     T'ra.-          gant        etc.    Die Erhärtung der geformten und  getrockneten Körper geschieht durch einen       Brennprozess,    wobei     gesinterte,    harte Produkt-,  entstehen,    Für das Verfahren eignen sich diejenigen  Metalle, Legierungen und     Metallgemische,     deren Schmelzpunkt hoch, das heisst nahe  an<B>1000</B>   oder darüber, liegt, wie Silicium,  Eisen, Nickel, Kupfer, Chrom, Mangan,  Wolfram usw., Legierungen, wie     Ferro-          silicium,        Ferrochrom,

          Ferromangan,        Ferro-          wolfram,    Chromsilicium,     Ferroaluminium        etc.     und Mischungen derartiger Metalle und Le  gierungen.

   Als keramische Rohmaterialien       eignen    sich natürliche Silikate, wie Ton,  Kaolin, Feldspat,     Steatit,    Quarz oder Kunst  produkte, wie Fritten, Gläser, geschmolzener  Quarz, Zement, ferner Oxyde, wie Magnesia,       Zirkonoxyd,    Tonerde, sowie Zusätze von  Borsäure,     Boraten,        Alkalisilikaten,        Erd-          alkalikarbonaten        etc.,    insbesondere jedoch  Mischungen solcher Materialien nach Art  der in der Keramik verwendeten Massen.  



  Die so hergestellten Erzeugnisse erweisen  sich als wertvoll in ihrem mechanischen,  thermischen und chemischen Verhalten.  Durch geeignete Auswahl und Kombination  der verschiedenen Rohstoffe können die  Eigenschaften innerhalb weiter Grenzen      variiert und die Produkte dem jeweiligen       Verwendungszwecke    angepasst werden.  



  Im Gegensatz zu keramischen Erzeug  nissen besitzen die Metalle eine weit höhere  Wärmeleitfähigkeit und zum Teil auch  grössere Zähigkeit. Durch Zufügen von Me  tallen zu keramischen Massen erhält man  Produkte mit höherer Wärmeleitfähigkeit  und zum Teil auch höherer Zähigkeit, als  sie den gewöhnlichen keramischen Erzeug  nissen eigen ist. Sie werden mit Vorteil da  verwendet, wo erwärmt oder gekühlt wird,  also für Kochgefässe, Kühler und dergleichen.  Diese metallkeramischen Erzeugnisse zeigen  neben der höheren Wärmeleitfähigkeit auch  eine bedeutend höhere Beständigkeit gegen  über raschem Temperaturwechsel im Ver  gleich zu gewöhnlichen keramischen Mate  rialien, wie Porzellan oder     ,Steinzeug,    die  bei raschem Erwärmen zerspringen.  



  Einige an sich hochfeuerfeste Produkte,  wie solche aus Magnesia. oder     Zirkonoxyd,     sind gegen raschen Temperaturwechsel ausser  ordentlich empfindlich. Dieser Übelstand  wird stark verringert, wenn solchen Massen  hochschmelzende Metalle, wie Wolfram,       Tantal    oder dergleichen, beigefügt werden.  



  Eine Anzahl von Legierungen und Ver  bindungen von Metallen untereinander, -wie       @;rolfram-Silicium    und     Chrom-Silicium,    von  der ungefähren Zusammensetzung     Cr-.Si,     zeichnen sich aus durch eine sehr grosse  Härte und bilden ein wertvolles Material  für Schleifscheiben. Sie werden auf eine       geeignete        Korngrösse        zerkleinert,    mit kera  mischem Material     gemischt    und die daraus  geformten     Scheiben    durch Erhitzen auf hohe  Temperatur erhärtet.  



  Aus Metallen oder Legierungen mit guten  magnetischen Eigenschaften werden in der  Weise Magnete hergestellt,     da.ss    man sie in  Pulverform mischt mit keramischem Mate  rial, formt und brennt. Ist in der Mischung  eine genügende Menge nichtleitendes Material  vorhanden, so     --ind    die so hergestellten Mag  nete elektrisch nichtleitend und frei von  Wirbelströmen.    Es gibt ferner eine grosse Anzahl Me  talle und Legierungen mit wertvollen Eigen  schaften, die aus dem feuerflüssigen Zu  stand grob kristallinisch erstarren und aus  denen man durch Giessen keine brauchbaren       Gussstücke    erhalten kann.

   Es ist dies bei  spielsweise der Fall für     Ferrosilicium    mit  hohem     Siliciumgehalt,        Ferrochrom    mit hohem  Chromgehalt und eine ganze Anzahl an  derer Legierungen. Diese lassen sich nutz  bringend verwerten, wenn sie gemäss dem  vorliegenden Verfahren in pulveriger Form  zu geformten Körpern verarbeitet werden.  



  Der     Brennprozess    gestaltet sich am ein  fachsten und kann in jedem keramischen       Brennofen    vorgenommen werden, wenn als  Metall Silicium oder eine     Siliciumlegierung     mit hohem     Siliciumgehalt    verwendet wird.  Diese sind gegen Oxydation in hohem Masse  widerstandsfähig, so dass die daraus her  gestellten Massen nach dem Brennen keiner  lei störende Oxydationserscheinungen auf  weisen.

   Dichte,     flüssigkeitsundurchlässige     Körper erhält man beispielsweise aus folgen  der Masse: 30 Gewichtsteile feingemahlenes  Silicium (oder     Ferrosilicium    mit 90 bis 95      lo          Si),    70 Gewichtsteile Ton bei einer Brenn  temperatur von 1250 bis<B>1350'.</B>  



  Neben seiner Beständigkeit gegen Oxy  dation, die für den     Brennprozess    sehr vor  teilhaft ist, besitzt Silicium und die damit  hergestellten Massen eine sehr hohe Säure  beständigkeit.     ,Siliciumhaltige    keramische  Massen eignen sich deshalb vorzüglich für  Geräte für die chemische     Industrie,    das  heisst für Apparate, in denen saure Flüssig  keiten aufbewahrt, erwärmt oder gekühlt  werden. An Stelle des im Beispiel genann  ten hochprozentigen     Ferrosiliciums    können  auch andere Sorten mit     niedrigem    Silicium  gehalt verwendet werden. Diese sind jedoch  gegen einzelne Säuren etwas weniger wider  standsfähig, anderseits aber beständiger ge  gen Alkalien.  



  Der     Brennprozess    erfordert besondere Be  dingungen, wenn Metalle verwendet werden,  die sich bei hoher Temperatur oxydieren.  Dies ist beispielsweise der Fall für Kupfer,      Eisen, Nickel, Chrom, Wolfram     etc.    und ent  sprechende Legierungen und Metallgemische.  Da die in der Keramik gebräuchlichen Öfen  während des Brennprozesses     neben    Feuer  gasen immer grössere oder kleinere Mengen  Luft enthalten, welche die Metalle oxydie  ren, nimmt man die Erhitzung im Vakuum  oder in Öfen, in denen eine reduzierende  oder     sonstwie        sauerstoffreie    Atmosphäre  aufrecht erhalten werden kann.

   Dies ist bei  spielsweise möglich in einem abgeschlosse  nen, durch Graphitstäbe oder andere Wider  stände elektrisch beheizten Ofen, aus dem  die Luft durch ein anderes Gas, wie Stick  stoff, Kohlensäure, Kohlenoxyd, Wasser  stoff oder einen Kohlenwasserstoff verdrängt  werden kann. Um     beispielsweise    einen eisen  haltigen Körper herzustellen, mischt man  70 Gewichtsteile Eisenpulver, 20 Gewichts  teile Ton, 5 Gewichtsteile Kaolin und 5     Ge-          zaichtsteile    Feldspat, feuchtet mit Wasser an,  formt, trocknet rasch und brennt in Wasser  stoffatmosphäre bei<B>1050</B> bis<B>1150'.</B>  



  Ob eine metallhaltige Masse im gewöhn  lichen Ofen gebrannt werden kann, oder ob  eine     sauerstoffreie    Atmosphäre erforderlich  ist,     lä.sst    sich leicht durch einen Versuch  entscheiden. Es hängt dies nicht nur von  der     Oxydierbarkeit    des betreffenden     Metalles     ab, sondern auch von den nichtmetallischen  Bestandteilen.

   Werden zum Beispiel in einer  sauerstoffhaltigen Atmosphäre Körper ge  brannt, welche geformt sind aus einem Ge  misch von 45     %igem        Ferrosilicium    und einer  1,     eramischen    Masse, welche erst bei hoher  Temperatur     sintert,    so wird das     Ferrosilicium     zu Eisenoxyd und Kieselsäure oxydiert. Es  sind hingegen unter denselben Bedingungen  kaum Spuren einer Oxydation bemerkbar,  wenn die Körper geformt werden aus einem  Gemisch von 45     %igem        Ferrosilicium    und  einer     keramischen    Masse, welche bei verhält  nismässig tiefer Temperatur sintert.

   Es er  klärt sich dies daraus, dass die leicht     sin-          ternde    keramische Masse beim Brennen kom  pakt wird unterhalb der     Temperatur,    bei  welcher sich das Metall oder die Legierung  oxydiert. Die metallischen Partikel sind dann    bei weiterem Ansteigen der Temperatur gegen  eindringenden Sauerstoff geschützt. Ein Mit  tel, um die Oxydation zu verhüten, besteht  deshalb darin, dass man als keramischen An  teil des metallhaltigen Gemisches eine kera  mische Masse verwendet, welche bei verhält  nismässig tiefer Temperatur sintert.

   Vielfach  sind die Körper während des Brandes ge  nügend geschützt, wenn man sie mit einer  Schicht eines Materials (zum Beispiel Gla  sur) überzieht, welches dicht sintert unter  halb der Temperatur, bei der sich der me  tallische Teil oxydiert. auch können die  Formkörper während des Brennprozesses in  mit Kohle gefüllten oder luftdicht schliessen  den Behältern eingeschlossen werden.  



  Die Höhe der Brenntemperatur richtet  sich nach der Beschaffenheit des Materials  und darnach, ob poröse oder dichte Erzeug  nisse hergestellt werden sollen; sie liegt je  doch stets unterhalb des Schmelzpunktes der  verwendeten Metalle.  



  Für das Mischungsverhältnis zwischen  keramischem Rohmaterial und Metall be  stehen keine Grenzen. Es ist deshalb mög  lich, Produkte herzustellen, bei denen die  metallischen Bestandteile     überwiegen    und  beispielsweise 90 % der gesamten Masse aus  machen. Das Verfahren kann dabei betrach  tet werden als eine Methode zur Herstellung  von metallischen Gegenständen. Auch in die  sem Falle geschieht. die Herstellung nach der  in der Keramik üblichen Arbeitsweise, das  heisst durch Formen von mehr oder weniger  plastischen Massen und nachfolgendes Bren  nen der so hergestellten Gegenstände. Die  so gewonnenen Produkte sind ungeachtet  ihres metallischen Charakters keramische Er  zeugnisse.

   Bei der Herstellung von Erzeug  rissen aus Massen mit sehr hohem Prozent  satz an metallischen Bestandteilen empfiehlt  sich eine Beimischung von leichtschmelzen  den Verbindungen oder     Flussmitteln,    ins  besondere von Stoffen ,welche Borsäure oder       Borate    enthalten.  



  Die metallhaltigen Gegenstände, die nach  dem vorliegenden Verfahren hergestellt wer  den., sind je nach ihrer Zusammensetzung und      Behandlung mehr oder weniger dunkel ge  färbt oder besitzen metallisches Aussehen.  Enthalten sie einen genügenden Prozentsatz  an weichem Metall, so lassen sie sich wie       Gussstücke        bearbeiten;    andernfalls sind sie  für Metallwerkzeuge kaum     angreifbar.    Sie       können    emailliert oder wie keramische Er  zeugnisse glasiert werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCEE I. Keramisches Erzeugnis, dadurch gekenn zeichnet, dass es metallische Bestandteile enthält und hergestellt ist aus einem Gemisch von metallischen Stoffen und keramischen Rohmaterialien. .I. Verfahren zur Herstellung eines kerami schen Erzeugnisses nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gemisch herstellt aus metallischen .Stof fen und keramischen Rohmaterialien und dieses Gemisch formt und brennt. UNTERANSPRÜCHE: 1. Säurefestes Gerät für die chemische In dustrie nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es metallisches Si licium enthält. 2.

   Säurefestes Gerät für die chemische In dustrie nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es Ferrosilicium enthält. Keramisches Erzeugnis nach Patent anspruch I, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Metallen. 4. Keramisches Erzeugnis nach Patent anspruch I, gekennzeichnet durch einen. Gehalt an Metallegierungen. 5. Keramisches Erzeugnis nach Patent- anspruch I, mit grosser Beständigkait gegen Temperaturwechsel, dadurch ge- kennzeichnet, dass es eine Eisenlegierung enthält. Keramisches Erzeugnis nach Patent anspruch I, mit grosser Bestän@liLkeit gegen Temperaturwechsel, dadurch ge kennzeichnet, dass es eine Chromlegierung enthält.

   Keramisches Erzeugnis nach Patent anspruch I, mit grosser Beständigkeit gegen Temperaturwechsel, dadurch ge kennzeichnet, dass es Ferrochrom ent hält. Verfahren nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, da.ss man ein Gemisch herstellt aus metallischem Si licium und keramischen Rohmaterialien und das Gemisch formt. und brennt. Verfahren nach Patentansprueh 1I, dadurch gekennzeichnet, dass' man ein Gemisch herstellt aus Ferrosilicium und keramischen Rohmaterialien und das Gemisch formt und brennt.

   Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gemisch herstellt aus metallischen Stof fen und einer borsäurehaltigen kerami schen Masse und das Gemisch formt und brennt. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass' man ein Gemisch herstellt aus metallischen Stof fen und einer keramischen Masse und das Gemisch formt und brennt, wobei die keramische Masse so beschaffen ist, dass sie dicht sintert unterhalb der Temperatur, bei welcher die verwendeten metallischen Stoffe oxydieren.