DE1210521B

DE1210521B - Container for holding molten glass

Info

Publication number: DE1210521B
Application number: DEE15760A
Authority: DE
Inventors: James Spencer Hill
Original assignee: Engelhard Industries Inc
Current assignee: Engelhard Industries Inc
Priority date: 1957-05-05
Filing date: 1958-04-23
Publication date: 1966-02-10

Description

Behälter zur Aufnahme von geschmolzenem Glas Die Plantinmetalle sind bei hohen Temperaturen, z. B. solchen von über etwa 900° C, im wesentlichen oxydations- und korrosionsbeständig.Container to hold molten glass The plantin metals are at high temperatures, e.g. B. those above about 900 ° C, essentially oxidative and corrosion resistant.

Für den Einsatz in der Glasindustrie, wo es ganz besonders darauf ankommt, die Verunreinigung der Glasschmelze zu verhindern, sind jedoch die Platinmetalle recht kostspielig, so daß die wirtschaftlicheren, aber entschieden unterlegenen unedlen Metalle oder Legierungen derselben verwendet werden.For use in the glass industry, where it is particularly important What matters to prevent the contamination of the molten glass, however, are the platinum metals quite expensive, so the more economical but decidedly inferior base metals or alloys thereof are used.

Bei bestimmten Anwendungszwecken ist der Austausch der Edelmetalle durch unedle Metalle nicht statthaft und kein auf wirtschaftlichen überlegungen beruhender Kompromiß möglich.For certain purposes, the exchange of precious metals Not allowed by base metals and not based on economic considerations based compromise possible.

Für den Einsatz bei niederen Temperaturen, z. B. solchen unterhalb 900° C, können zwar die Platinmetalle mit einer Unterlage aus unedlen Metallen oder Legierungen derselben versehen werden. Solche Verbundwerkstoffe sind aber für den Hochtemperatureinsatz in der Glasindustrie, d. h. für die Aufnahme der Glasschmelze, nicht recht geeignet, da bei diesen hohen Temperaturen das Unedelmetall in das Platinmetall eindiffundiert. Das wäre z. B. bei Schmelztiegeln, Speisevorrichtungen für die Glasschmelze und Auskleidungen für die Glasverarbeitung untragbar. Die Glasschmelze würde durch Unedelmetalle verunreinigt, was sich insbesondere bei der Herstellung von optischem Glas und Glasfasern verbietet. Außerdem ist dadurch die Lebenszeit der Platinmetallschichten stark herabgesetzt. Auf der anderen Seite würde natürlich eine Unedelmetallgrundlage, z. B. aus Nickel, den Einsatz des Platinmetalls wirtschaftlicher machen, da auf einer Nickelgrundlage eine viel dünnere Platinschicht verwendet werden kann. Eine Platinschicht allein besitzt unterhalb einer kritischen Dicke nicht die mechanische Festigkeit, die sie bei bestimmten Anwendungszwecken ausreichend formbeständig macht.For use at low temperatures, e.g. B. such below 900 ° C, although the platinum metals with a base made of base metal or Alloys of the same are provided. Such composite materials are for the High temperature use in the glass industry, d. H. for the reception of the molten glass, not quite suitable, since at these high temperatures the base metal is converted into the platinum metal diffused. That would be B. in crucibles, feeding devices for the glass melt and linings for glass processing unsustainable. The glass melt would through Contaminated base metals, which is particularly evident in the manufacture of optical Prohibits glass and fiber optics. It also increases the lifespan of the platinum metal layers greatly reduced. On the other hand, of course, a base metal base, z. B. made of nickel, make the use of platinum metal more economical, as on a much thinner layer of platinum can be used on a nickel base. One Platinum layer alone does not have the mechanical thickness below a critical thickness Strength that makes them sufficiently dimensionally stable for certain applications.

Diffusionsverhindernde oxydische Sperrschichten zwischen Edelmetall und Unedelmetall sind zwar bekannt, aber durch diese bekannten Verbundwerkstoffe ist die bestimmte Verwendung von verschmolzenem, d. 1i. aus der Schmelze aufgebrachtem Aluminiumoxyd oder Zirkoniumoxyd zwischen ineinandergesetzten becherförmigen Teilen, deren Innenteil ein Becher aus Platinmetall und deren Außenteil ein Becher aus Unedelmetall ist, für Behälter zur Aufnahme von geschmolzenem Glas nicht nahegelegt.Oxydic barrier layers preventing diffusion between precious metals and base metal are known, but through these known composite materials is the definite use of fused, i.e. 1i. applied from the melt Aluminum oxide or zirconium oxide between nested cup-shaped parts, whose inner part is a cup made of platinum metal and whose outer part is a cup made of base metal is not suggested for containers to hold molten glass.

Gegenstand der Erfindung ist ein Behälter zur Aufnahme von geschmolzenem Glas aus Schichten von Edelmetall und Unedelmetall mit Zwischenschichten aus schwer schmelzbarem Oxyd, der sich dadurch kennzeichnet, daß er eine Anzahl ineinandergesetzter becherförmiger Teile aufweist, die jeweils durch eine Sperrschicht aus verschmolzenem Aluminiumoxyd oder Zirkoniumoxyd voneinander getrennt sind, wobei der Innenteil aus Platinmetall und der Außenteil aus Unedelmetall besteht und der Verbundbecher in einen Hohlsockel aus feuerfestem Material über eine Zwischenschicht aus verschmolzenem Aluminiumoxyd und/oder Zirkoniumoxyd eingelassen ist.The invention relates to a container for holding molten material Glass made of layers of precious metal and base metal with intermediate layers of heavy fusible oxide, which is characterized by the fact that it contains a number of interlocking having cup-shaped parts, each fused by a barrier layer of Aluminum oxide or zirconium oxide are separated from each other, with the inner part made of platinum metal and the outer part made of base metal and the composite cup into a hollow base made of refractory material over an intermediate layer of fused Aluminum oxide and / or zirconium oxide is embedded.

In der Zeichnung zeigt F i g. 1 in perspektivischer Darstellung einen Verbundwerkstoff für einen Behälter gemäß der Erfindung, F i g. 2 im Schnitt einen Behälter gemäß der Erfindung, F i g. 3 im Schnitt einen weiteren Behälter gemäß der Erfindung und F i g. 4 eine Teilansicht von F i g. 3 in vergrößertem Maßstab.In the drawing, F i g. 1 in a perspective view Composite material for a container according to the invention, FIG. 2 in section one Container according to the invention, FIG. 3 shows a further container according to FIG of the invention and FIG. 4 is a partial view of FIG. 3 on an enlarged scale.

Der Verbundwerkstoff gemäß F i g. 1 besteht aus der Schicht 1 aus Platinmetall oder einer Platinmetallegierung, der Schicht 2 aus unedlem Metall, wie Nickel, Messing, rostfreiem Stahl, Chromnickel usw., sowie der zwischen beiden Schichten befindlichen Sperrschicht 3, die aus aus dem Schmelzzustand aufgebrachtem Aluminiumoxyd oder Zirkoniumoxyd besteht, die im wesentlichen von Siliciumverbindungen frei sind. Unter »im wesentlichen von Siliciumdioxydverbindungen frei<; ist zu verstehen, daß das feuerfeste Oxyd in dem geschmolzenen Zustand seiner Aufbringung weniger als l "/o Siliciumverbindungen, z. B. Siliciumdioxyd, enthält. Die Oxyde des Siliciums unterliegen in Anwesenheit von Platin bei hohen Temperaturen einer zumindest teilweisen Reduktion, wobei sich das Silicium mit dem Platin legiert und dessen Schmelzpunkt herabsetzt. Aluminiumoxyd und Zirkoniumoxyd können für sich allein oder im Gemisch mit weiteren Oxyden, wie Ca0 und SiO2, in einer Menge von weniger- als 111/o vom Gesamtgewicht des Oxydes verwendet werden. Auch andere schmelzbare feuerfeste Oxyde, welche die Feuerfestigkeitseigenschaften von Aluminium- und Zirkoniumoxyd besitzen, können verwendet werden.The composite material according to FIG. 1 consists of layer 1 Platinum metal or a platinum metal alloy, layer 2 of base metal, like nickel, brass, stainless steel, chrome-nickel, etc., as well as the one between the two Layers located barrier layer 3, which is made of applied from the melt state Aluminum oxide or zirconium oxide consists essentially of silicon compounds are free. Under "essentially free of silicon dioxide compounds"; is to to understand, that the refractory oxide is in the molten state its application less than 1 "/ o silicon compounds, e.g. silicon dioxide, contains. The oxides of silicon are subject to high in the presence of platinum Temperatures of an at least partial reduction, wherein the silicon with the Alloys platinum and lowers its melting point. Aluminum oxide and zirconium oxide can be used alone or in a mixture with other oxides, such as Ca0 and SiO2, in in an amount less than 111% of the total weight of the oxide. Also other fusible refractory oxides that have the refractory properties of aluminum and zirconium oxide can be used.

Zur Aufbringung der Oxyd-Sperrschicht wird vorzugsweise eine Oberfläche einer der Schichten 1 und 2 aufgerauht, z. B. im Sandstrahlgebläse, und das geschmolzene Oxyd unter der Wirkung eines Druckgases über die aufgerauhte Fläche gespritzt. Zum Beispiel wird gepulvertes Aluminiumoxyd in eine Sauerstoff-Acetylen- oder Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme geleitet, in welcher es schmilzt, und auf die aufgerauhte Metallfläche aufgespritzt. Vorzugsweise erfolgt das Spritzen unter einem solchen Druck, daß während des Überzugsvorganges das geschmolzene Oxyd mit wesentlicher Kraft auf die Metallfläche auftrifft. Wird keine aufgerauhte Metallfläche verwendet, so haftet der Überzug weniger fest am Metall, und es wird nicht der erwünschte, mit der Unterlage eine Einheit bildende Überzug bzw. keine ausreichende mechanische Verbindung des verfestigten geschmolzenen Oxydes mit der Metallfläche erhalten, um eine einheitliche Verbindung zu erzielen.A surface is preferably used to apply the oxide barrier layer one of the layers 1 and 2 roughened, e.g. B. in the sandblasting fan, and the melted Oxide sprayed over the roughened surface under the action of a pressurized gas. To the Example is powdered aluminum oxide in an oxygen-acetylene or oxygen-hydrogen flame in which it melts, and sprayed onto the roughened metal surface. The spraying is preferably carried out under such a pressure that during the coating process the molten oxide hits the metal surface with substantial force. Will If no roughened metal surface is used, the coating adheres less firmly to the Metal, and it is not the desired one, forming a unit with the substrate Coating or insufficient mechanical connection of the solidified molten material Oxydes obtained with the metal surface in order to achieve a uniform connection.

Hierauf kann gemäß F i g. 1 die Platinmetallschicht 1, die von der Schicht 2 getragen wird, in Form einer dünnen Schicht aufgebracht werden, die eine Dicke in der Größenordnung von Folien haben kann und von der Schicht 3 wirksam gegen Diffusion aus der Schicht 2 geschützt wird. Man kann jedoch mit Schichten aus Platinmetall und unedlem Metall von beliebiger Dicke arbeiten. Zum Beispiel kann die Dichte der Metallschichten etwa 0,25 bis 12,7 mm betragen und der Verbundwerkstoff insbesondere eine Platinmetallschicht von 0,51 mm Stärke, eine Oxydschicht von 0,25 mm Stärke und eine Schicht aus unedlem Metall von 0,51 mm Dicke aufweisen.According to FIG. 1 the platinum metal layer 1, which is from the Layer 2 is worn, be applied in the form of a thin layer, the one Thickness can be on the order of foils and effective against layer 3 Diffusion from the layer 2 is protected. However, one can use layers of platinum metal and base metal of any thickness. For example, the density of the Metal layers are about 0.25 to 12.7 mm and the composite material in particular a platinum metal layer 0.51 mm thick, an oxide layer 0.25 mm thick and a layer of base metal 0.51 mm thick.

F i g. 2 zeigt im Schnitt einen aus dem Verbundwerkstoff bestehenden Behälter. Der Behälter 4 wird vorteilhaft hergestellt, indem man eine dünne becherförmige Auskleidung 5 aus dem Platinmetall und ein anderes, entsprechend geformtes Teil 6 aus dem unedlen Metall herstellt, das solche Abmessungen hat, daß es die Auskleidung 5 mit einem sehr geringen Spiel aufnimmt. Nach Herstellung der beiden Becher 5 und 6 rauht man die Außenfläche des inneren Bechers 5 und/oder die Innenfläche des äußeren Bechers 6 auf, z. B. durch Sandstrahlbehandlung, und überzieht einen oder beide Becher in der für F i g. 1 beschriebenen Weise mit dem geschmolzenen Oxyd. Nach dem Überziehen werden die beiden Becher unter Festsitz ineinandergesetzt.F i g. 2 shows in section one made of the composite material Container. The container 4 is advantageously made by making a thin cup-shaped Lining 5 made of the platinum metal and another, correspondingly shaped part 6 made of the base metal, which has dimensions such that it is the lining 5 picks up with very little play. After making the two cups 5 and 6 roughening the outer surface of the inner cup 5 and / or the inner surface of the outer one Cup 6 on, for. By sandblasting, and coats one or both of them Cup in the for F i g. 1 with the molten oxide. To After covering, the two cups are inserted into one another with a tight fit.

Die F i g. 3 und 4 zeigen einen anderen Behälter gemäß der Erfindung. Der Behälter besteht vorzugsweise aus einer Wanne 7, die in einer Ausnehmung eines feuerfesten, z. B. Keramikkörpers 8 sitzt, dessen Ausnehmung der Form der Wanne 7 entspricht. Die Wanne 7 besteht aus dem Verbundwerkstoff, vorzugsweise einer dünnen Auskleidung 9 aus Platin, die in einen entsprechend geformten Support 10 aus Nickel eingesetzt ist, wobei sich zwischen der Auskleidung 9 und dem Support 10 eine Sperrschicht 11 aus dem geschmolzenen Oxyd und auf dem Nickelsupport 10, zwischen ihm und dem Keramikkörper 8, eine Schicht 12 aus dem geschmolzenen Oxyd befindet.The F i g. 3 and 4 show another container according to the invention. The container preferably consists of a trough 7, which is in a recess of a refractory, z. B. ceramic body 8 is seated, the recess of which corresponds to the shape of the tub 7. The tub 7 consists of the composite material, preferably a thin lining 9 made of platinum, which is inserted into a correspondingly shaped support 10 made of nickel, with a barrier layer 11 made of the molten oxide and on the nickel support 10 between the lining 9 and the support 10 , between it and the ceramic body 8, a layer 12 of the molten oxide is located.

Diese aus geschmolzenem Oxyd bestehenden Schichten 11, 12 werden in der für F i g. 3 beschriebenen Weise erhalten.These layers 11, 12 consisting of molten oxide are shown in for F i g. 3 obtained manner.

Die Erfindung ist vorstehend als Kombination einer Platinmetallschicht, einer Oxydschicht und einer Unedelmetallschicht beschrieben, umfaßt aber auch Behälter aus einer Anzahl von Platinmetallschichten, zwischen denen sich die verschmolzene Oxydschicht befindet. Zum Beispiel können die Schichten 2, 6 und 10 aus Platinmetall oder unedlem Metall bestehen und die Platinmetallschichten die identische Zusammensetzung aufweisen oder aus Kombinationen verschiedener Platinmetalle oder Legierungen derselben bestehen.The invention is described above as a combination of a platinum metal layer, an oxide layer and a base metal layer described, but also includes containers made up of a number of platinum metal layers between which the fused Oxide layer is located. For example, layers 2, 6 and 10 can be made of platinum metal or base metal and the platinum metal layers have the same composition or from combinations of different platinum metals or alloys thereof exist.

Claims

Claim: Container for holding molten glass from layers of precious metal and base metal with intermediate layers of hard-to-melt oxide, characterized in that it comprises a number of nested cup-shaped parts has, each fused by a barrier layer of. no aluminum oxide or zirconium oxide are separated from one another, the inner part being made of platinum metal and the outer part consists of base metal and the composite can in a hollow base made of refractory material over an intermediate layer of fused aluminum oxide and / or zirconium oxide is embedded. Publications considered: German Patent No. 401931; German patent applications H 4223 VI / 48b (published on January 14, 1954), p 30119 V1 / 48b D (published April 26, 1951); U.S. Patents No. 2,646,616, 2,707,691.