DE1229437B

DE1229437B - Verfahren zur Herstellung von sintertechnischen Werkstoffen

Info

Publication number: DE1229437B
Application number: DEV28116A
Authority: DE
Inventors: Hans Beer; Dipl-Ing Peter Dobras; Dipl-Phys Dr Ulf Heinecke; Karl Krahl; Dr Horst-Guido Mueller; Waldemar Schilling
Original assignee: HERMSDORF KERAMIK VEB; Keramische Werke Hermsdorf VEB
Current assignee: HERMSDORF KERAMIK VEB; Keramische Werke Hermsdorf VEB
Priority date: 1965-03-23
Filing date: 1965-03-23
Publication date: 1966-11-24

Description

Verfahren zur Herstellung von sintertechnischen Werkstoffen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von sintertechnischen Werkstoffen, insbesondere Ferriten, Titanaten und oxidischen Halbleitern, bei denen die Ausgangsstoffe nach bekannter keramischer Technologie aufbereitet werden.
Es ist bekannt, die reinen Oxide oder Hydroxide von ferritbildenden Metallen mit Eisenoxyd oder -hydroxid zeitlich aufeinanderfolgend zu mischen, zu sintern und zu mahlen oder die Rohstoffe in wäßriger Form als Salze zu lösen, auszufällen und aus den Niederschlägen die wasserlöslichen Beiprodukte vollkommen auszuwaschen und die Niederschläge dann unter oxydierenden Bedingungen auf ferritbildende Temperaturen zu erhitzen. Anschließend wird das vorgesinterte Gut gemahlen.
Es ist auch bekannt, die Ausgangsstoffe zu mischen und oxydierend einzuschmelzen. Das so gewonnene Ferritpulver wird dann gemahlen und erneut thermisch behandelt.
In a11 diesen Verfahren werden die Ausgangsstoffe mechanisch und chemisch gemischt, um ein reaktionsfähiges Gemenge zu erhalten. Diese Gemenge werden anschließend vorgesintert, um die Homogenität und die Dichte zu erhöhen und die Festkörperreaktion zur Erhöhung des Umsatzes einzuleiten. Ein wichtiges Moment zur Erhöhung der Reaktionsfähigkeit ist die Oberflächenvergrößerung, die durch intensives Mahlen erreicht wird.
Es ist aber auch ein Verfahren bekannt, bei dem verhältnismäßig grobkörnige Ausgangsstoffe verwendet werden. Die Wärmebehandlung erfolgt in Luft bei stetig oder stufenweise ansteigenden Temperaturen, und zwar derart, daß die Reaktion eingeleitet, kontrolliert, weitergeführt und während der Wärmebehandlung das Gemisch aufgelockert wird. Die Auflockerung erfolgt auf mechanischem Wege, z. B. durch Zerharken oder Aufwirbeln, wodurch die Ferritbildung günstig beeinflußt wird: Bei den bekannten Verfahren werden die Verfahrensstufen Mischen, Vorsintern und Mahlen zeitlich getrennt, im günstigsten Fall aufeinanderfolgend, durchgeführt.
Die Verfahren arbeiten zum größten Teil diskontinuierlich und benötigen zur Erreichung eines hohen Umsatzes die wiederholte Durchführung der Verfahrensschritte des Vorsinterns und Mahlens.
Zweck der Erfindung ist die Herstellung eines Pulvers, dessen Kristallite fast die gleiche Dichte ,aufweisen wie die Kristallite des Festkörpers, d. h., daß die Reaktion weitgehendst umgesetzt sein muß, wenn ein Pulver erhalten werden soll, das nach der Formgebung und dem Endsintern konstante mechanische, elektrische und magnetische Eigenschaften ergeben soll. Außerdem wird eine große spezifische Oberfläche des Pulvers angestrebt, um eine größere Reaktionsfähigkeit während des Sinterprozesses zu erreichen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das die Nachteile bekannter Verfahren vermeidet und es gestattet, den technologischen Prozeß bei der Herstellung sintertechnischer Werkstoffe so zu vereinfachen, daß die Reaktionsfähigkeit der Ausgangsstoffe erhöht und den Umsatz der Reaktionspartner intensiviert.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Verfahrensschritte Mischen, Vorsintern, Mahlen zu einem einheitlichen technologischen Vorgang vereinigt werden, indem sie zur gleichen Zeit in einer dafür geeigneten Vorrichtung ablaufen. Solche Vorrichtungen können beheizte Zerkleinerungsaggregate sein, die gleichzeitig mischen, sintern und mahlen.
Als besonders geeignet erscheinen beheizte Vibrationsrohrmühlen und Wirbelschichtmühlen.
Die Vorteile des Arbeitens mit einer Vibrationsrohrmühle bestehen im Vorhandensein einer großen Grenzfläche zwischen der festen Phase und der durch das Rohr strömenden Atmosphäre sowie in der intensiven Durchmischung. Stoffaustauschvorgänge, Festkörperreaktionen und Wärmeübertragung weisen daher trotz relativ kleinen Volumens der Vorrichtungen bei relativ niedrigen Reaktionstemperaturen große Geschwindigkeiten auf.
Der Abrieb von der Trommelwand in der beheizten Vibrationsrohrmühle ist bei den hohen Temperaturen nicht größer als bei Zimmertemperatur, da das keramische Rohrmaterial bei höheren Temperaturen zäher wird. Bei Verwendung einer kombinierten Zweirohrschwingmühle kann auf ein Vormischen der Ausgangsstoffe ganz verzichtet werden, da im ersten Rohr bei Zimmertemperatur eine intensive Mischung durchgeführt wird und anschließend im zweiten Rohr, das beheizt wird, die mechanochemische Reaktion, das Mahlen und Sintern, erfolgt. Der Vorteil der Durchführung des gleichzeitigen Mischens, Sinterns und Mahlens in einer Vorrichtung besteht darin, daß zur Herstellung sintertechnischer Werkstoffe ein kontinuierlicher Verfahrensablauf erreicht, die Produktivität gesteigert und die Kosten, besonders für Produktionsraum und Energie, eingespart werden. Es wird ein sintertechnischer Werkstoff von hoher Gleichmäßigkeit und Homogenität erhalten, der sich vor allem durch konstante mechanische, elektrische und magnetische Eigenschaften auszeichnet.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Die Rohstoffe a-Eisenoxyd, Mangancarbonat und Zinkoxyd, die sämtlich von großer Feinheit sein müssen (Korngröße < 5 #tm) werden trocken in einem Fluidmischer 1 oder einem anderen hochtourigen Mischwerk vorgemischt. Die Streuung der Einzelmessung einer Komponente soll < 2% betragen und wird mathematisch statistisch bestimmt. Anschließend gelangt das getrocknete Gemenge über die Förderschnecke 2 in eine Vibrationsrohrmühle 3, welche gleichzeitig die Aufgabe eines Rohrofens mit indirekter elektrischer Heizung, eines Mischers und eines Feinzerkleinerungsaggregates erfüllt. Die Vibrationsrohrmühle arbeitet kontinuierlich, die Temperatur beträgt 600 bis 1000° C und wird durch eine im Innern des Rohres befindliche Heizung erreicht.
Durch den Effekt der mechanischen Aktivierung werden große Reaktionsgeschwindigkeiten bei größerem Umsatz und teilweise verschobenem Reaktionsgleichgewichten erreicht.
Die Sättigungsmagnetisierung des Pulvers kann während des Reaktionsvorganges des Pulvers von 2,0 bis 7,0 elektromagnetischen Einheiten pro Gramm durch Variation der Durchsatzmenge, der Temperatur und des Sauerstoffpartialdruckes des durch das Rohr strömenden Gases (Stickstoff mit definiertem Sauerstoffanteil) gesteuert werden. Die Dichte des Pulvers kann dabei je nach dem Anteil an Sauerstoff [Anteil an spezifisch leichterem Mangan(III)-oxyd] unterschiedlich sein (4,4 bis 5,2 g/cms).
Die spezifische Oberfläche kann ebenfalls nach den Erfordernissen variiert werden. Sie liegt bei 2000 bis 10000 cm2/g (Bestimmung mittels Luftdurchlässigkeitsprüfer nach Blaine).
Über die Förderschnecke 2 gelangt der Werkstoff schließlich in eine Kühlfalle 4 und über das Förderband 5 in ein Granuliergerät. Die Weiterverarbeitung geschieht nach bekannter Verfahrensweise.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen: 1= Mischgerät, 2 = Förderschnecken, 3 = Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens z. B. beheizte Vibrationsrohrmühle, beheizte Wirbelschichtmühle, 4 = Kühlfalle, 5 = Förderband, 6 = Granuliergerät, Q = zugeführte Wärmemenge.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von sintertechnischen Werkstoffen, insbesondere von Ferriten, Titanaten und oxydischen Halbleitern, bei denen die Ausgangsstoffe nach bekannter keramischer Technologie aufbereitet werden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Ausgangsstoffe in einer Vorrichtung zur gleichen Zeit gemischt, gesintert und gemahlen werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung eine indirekt beheizte Vibrationsrohrmühle verwendet wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung eine Wirbelschichtmühle mit beheiztem Mahlraum verwendet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung eine kombinierte beheizte Zweirohrschwingmühle verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 226 347, 227 787, 227 788, 878 640, 872 203, 902 732; deutsche Auslegeschrift Nr. 1052 888; schweizerische Patentschrift Nr. 260 9,76; A. P a 1 a t z k i , Techn. Keramik, S.99, 129, 134/ 135, 138, 163 und 165; W. Scheibe, Verfahrenstechnik, 1962, H. 14, S. 391 bis 398; J. L. S n o e k, Neuentwicklung von ferromagnetischen Werkstoffen, S. 71, 74 und 87; TEFA 1009.