DE19758259A1 - Induction heated ceramic crucible for vacuum casting of precious metals in dentistry - Google Patents

Induction heated ceramic crucible for vacuum casting of precious metals in dentistry

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DE19758259A1
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Thomas Dr Ing Rettich
Matthias Dipl Ing Stadelmaier
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/10—Crucibles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • F27B14/061—Induction furnaces

Abstract

An induction heated ceramic crucible, having conductive ceramic regions, is new. Preferred Features: The crucible consists of a composite of insulating and conductive ceramic materials or consists of a ceramic base material (preferably aluminum nitride, silicon nitride or boron nitride) which has conductive regions formed by doping (preferably with tantalum nitride, tantalum carbide and/or molybdenum disulfide).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen keramischen Tiegel für die Erwärmung von Materialien mittels Induktionshei­ zung.The invention relates to a ceramic crucible for heating materials using induction heating tongue.

Derartige Tiegel werden beispielsweise zum Vakuumguß von Edelmetallen für die Herstellung von Zahnersatz einge­ setzt. Weitere Anwendungsgebiete sind die Herstellung von Legierungen, die Kristallzüchtung etc.Such crucibles are used, for example, for vacuum casting Precious metals used for the manufacture of dentures  puts. Other areas of application are the production of Alloys, crystal growing etc.

Bekannte Tiegel, von denen bei der Formulierung des Ober­ begriffs des Patentanspruchs 1 ausgegangen worden ist, und wie sie beispielsweise in zahntechnischen Labors in großem Umfange verwendet werden, bestehen aus einer Alu­ miniumoxid-Keramik.Well-known crucibles, of which in the formulation of the waiter concept of claim 1 has been assumed, and how, for example, in dental laboratories used to a large extent consist of an aluminum minium oxide ceramic.

Bei der Verarbeitung von gering koppelnden Schmelzen ist es bekannt, in den Tiegel aus Aluminiumoxid-Keramik einen zusätzlichen Einsatztiegel aus Graphit einzusetzen oder den Tiegel selbst aus Graphit herzustellen.When processing low coupling melts it is known in the crucible made of alumina ceramic one insert additional crucible made of graphite or to manufacture the crucible itself from graphite.

Trotz des Einsatzes im Vakuum hat die Verwendung von Gra­ phit den Nachteil, daß durch den Restsauerstoff in der Vakuumkammer der Tiegel abbrennt und damit nach ver­ gleichsweise kurzer Zeit ersetzt werden muß.Despite the use in vacuum, the use of Gra phit the disadvantage that the residual oxygen in the Vacuum chamber of the crucible burns off and thus ver equally short time must be replaced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tiegel für die Erwärmung von Materialien mittels Induktionshei­ zung, wie er beispielsweise beim Vakuumguß von Edelmetal­ len eingesetzt wird, derart weiterzubilden, daß auch bei schlecht koppelnden Schmelzen eine effiziente Erwärmung der Materialien möglich ist, ohne daß der Tiegel einem schnellen Verschleiß unterliegen würde.The invention has for its object a crucible for heating materials using induction heating tongue, such as that used for vacuum casting precious metals len is used to further develop such that poorly coupling melts efficient heating of the materials is possible without the crucible would be subject to rapid wear.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Pa­ tentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 ff. An inventive solution to this problem is in Pa Claim 1 indicated. Developments of the invention are the subject of claims 2 ff.  

Erfindungsgemäß weist der Tiegel leitende Bereiche auf, die von einer leitfähigen Keramik gebildet werden. Diese leitenden Bereiche werden durch die eingekoppelte Induk­ tionsleistung erwärmt und bilden somit Heizbereiche, durch die das Tiegelmaterial und damit auch das zu erwär­ mende Material zusätzlich erwärmt wird.According to the invention, the crucible has conductive areas which are formed by a conductive ceramic. This conductive areas are connected by the induct heat and thus form heating areas, through which the crucible material and thus also to be heated material is additionally heated.

Durch die Verwendung einer leitfähigen Keramik tritt kein Verschleiß des Tiegels durch Abbrand auf.By using a conductive ceramic there is no Crucible wear due to burning.

Der Tiegel kann dabei aus einem Verbundmaterial aus einer isolierenden oder einer leitfähigen Keramik bestehen, er kann aber auch aus einem Keramik-Grundmaterial bestehen, bei dem bestimmte Bereiche dotiert und damit leitfähig sind.The crucible can be made of a composite material from a insulating or a conductive ceramic, he can also consist of a ceramic base material, in which certain areas are doped and thus conductive are.

Durch die Dotierung ist es möglich, die Leitfähigkeit des Materials und die Geometrie der leitfähigen Bereiche so einzustellen, daß sich eine besonders effiziente Erwär­ mung des Tiegels an den Stellen, an denen eine Leistungs­ einkoppelung erforderlich ist, ergibt. Obwohl es möglich ist, den gesamten Tiegel aus leitfähigem Material herzu­ stellen, ist es bevorzugt, wenn nur bestimmte Bereiche leitend sind. Diese Bereiche können insbesondere in der Seitenwand und dem Boden des Tiegels vorgesehen sein.The doping makes it possible to reduce the conductivity of the Materials and the geometry of the conductive areas so adjust that a particularly efficient Erwär the crucible in the places where there is a power coupling is required. Although it is possible is to use the entire crucible made of conductive material it is preferred if only certain areas are leading. These areas can be particularly in the Side wall and the bottom of the crucible can be provided.

Typische Grundmaterialen sind Aluminiumnitrid, Silizium­ nitrid (Si3N4), oder Bornitrid, die mit Tantalnitrid (TaN), Tantalcarbid (TaC) und/oder Molybdändisilizid (Mo­ Si2) als Dotiermaterial dotiert werden. Diese Aufzählung ist nicht als abschließend zu verstehen.Typical base materials are aluminum nitride, silicon nitride (Si 3 N 4 ), or boron nitride, which are doped with tantalum nitride (TaN), tantalum carbide (TaC) and / or molybdenum disilicide (Mo Si 2 ) as doping material. This list is not meant to be exhaustive.

Bei der Verwendung dotierter Keramik erhält man Leitfä­ higkeiten im Bereich von 10-4 bis 10-1 Ωcm.Guidelines are obtained when using doped ceramics capabilities in the range of 10-4 to 10-1 Ωcm.

Bei einem Gußtiegel, der eine Gußöffnung bzw. einen Guß­ schnabel aufweist, ist es weiterhin bevorzugt, wenn auch oder gegebenenfalls auch ausschließlich im Bereich des Gußschnabels leitende Bereiche vorgesehen sind. Hierdurch wird verhindert, daß sich die Schmelze beim Gießen durch Kontakt mit kaltem Tiegelmaterial abkühlt. Der oder die leitenden Bereiche sind dabei bevorzugt lediglich in dem Teil des Gußschnabels vorgesehen, der beim Ausgießen mit Schmelze in Berührung kommt.In the case of a casting crucible which has a casting opening or a casting has beak, it is further preferred, though or possibly also exclusively in the area of Cast beak conductive areas are provided. Hereby prevents the melt from pouring through Cooling contact with cold crucible material. The or the conductive areas are preferably only in the Part of the pouring beak provided that with pouring Melt comes into contact.

Die Verwendung von dotierter Keramik als Grundmaterial hat in jedem Falle den Vorteil, daß in einfacher Weise Tiegel in der benötigten Form hergestellt werden können, wobei die Bereiche, die leitend sein sollen, durch Dotie­ ren leitend gemacht werden.The use of doped ceramics as the base material in any case has the advantage that in a simple manner Crucibles can be produced in the required form the areas that are to be conductive are dotted be made conductive.

Dennoch verhält sich der gesamte Tiegel bezüglich seiner mechanischen Eigenschaften homogen, so daß keine Probleme mit Wärmespannungen etc. auftreten.Nevertheless, the entire crucible behaves in relation to it mechanical properties homogeneous, so no problems with thermal stresses etc. occur.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, in der zeigen: The invention is based on an embodiment example with reference to the drawing be wrote in the show:  

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Tiegel. Fig. 1 shows a cross section through a crucible according to the invention.

Fig. 1 zeigt einen Tiegel 1, den eine Induktionsspule 2 umgibt, so daß das im Tiegel 1 befindliche Material 3 ge­ heizt wird. Fig. 1 shows a crucible 1 , which surrounds an induction coil 2 , so that the material 3 located in the crucible 1 is heated ge.

In der Seitenwand 11 des Tiegels 1 sind Bereiche 4 vorge­ sehen, die eine - durch die Dotierung in gewissem Rahmen einstellbare - Leitfähigkeit haben. Die Leitfähigkeit und die Anordnung der Bereiche 4 ist - dabei so gewählt, daß sowohl der Bereich des Tiegels, in dem sich das Material 3 befindet, als auch das Material 3 durch die Induktions­ leistung in der gewünschten Weise aufgeheizt wird.In the side wall 11 of the crucible 1 , areas 4 are provided which have a conductivity which can be adjusted to a certain extent by the doping. The conductivity and the arrangement of the areas 4 - is chosen so that both the area of the crucible in which the material 3 is located, and the material 3 is heated by the induction power in the desired manner.

Der erfindungsgemäße Tiegel ist damit unabhängig vom dem verwendeten Schmelzmetall einsetzbar, da auch bei schlecht koppelnden Materialien die Induktionsleistung dadurch aufgenommen wird, daß die leitfähigen Bereiche 4 des Tiegels 1 erwärmt werden.The crucible according to the invention can thus be used regardless of the molten metal used, since even with poorly coupling materials, the induction power is absorbed by heating the conductive regions 4 of the crucible 1 .

Aufgrund der Verwendung von Keramikmaterial, das insbe­ sondere im Falle der Verwendung von Aluminiumnitrid sehr hart ist, hat der Tiegel eine hohe Lebensdauer und es tritt keine Kontamination durch Abrieb auf. Darüber hin­ aus wird Abbrand, wie er beispielsweise bei Graphittie­ geln oder Graphiteinsätzen auftritt, sicher vermieden.Due to the use of ceramic material, the esp especially in the case of the use of aluminum nitride is hard, the crucible has a long life and it there is no contamination from abrasion. Beyond that burns off, as occurs, for example, in graphite gels or graphite inserts, safely avoided.

Claims (9)

1. Keramischer Tiegel für die Erwärmung von Materialien mittels Induktionsheizung, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegel leitende Berei­ che aufweist, die von einer leitfähigen Keramik gebil­ det werden.1. Ceramic crucible for the heating of materials by means of induction heating, characterized in that the crucible has conductive areas which are formed by a conductive ceramic. 2. Tiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegel aus einem Ver­ bundmaterial aus einer isolierenden und einer leitfä­ higen Keramik besteht.2. crucible according to claim 1, characterized in that the crucible from a ver bundle material from an insulating and a Leitfä ceramics. 3. Tiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegel aus einem Kera­ mik-Grundmaterial besteht, bei dem bestimmte Bereiche dotiert und damit leitfähig sind.3. crucible according to claim 1, characterized in that the crucible from a Kera mic base material exists in which certain areas are endowed and therefore conductive. 4. Tiegel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial Alumini­ umnitrid, Siliziumnitrid (Si3N4), oder Bornitrid ist.4. Crucible according to claim 3, characterized in that the base material is aluminum nitride, silicon nitride (Si 3 N 4 ), or boron nitride. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotiermaterial Tantal­ nitrid (TaN), Tantalcarbid (TaC) und/oder Molybdändi­ silizid (MoSi2) ist.5. The device according to claim 4, characterized in that the doping material is tantalum nitride (TaN), tantalum carbide (TaC) and / or molybdenum di silicide (MoSi 2 ). 6. Tiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Bereiche in der Seitenwand und/oder dem Boden des Tiegels vorgese­ hen sind.6. crucible according to one of claims 1 to 4, characterized in that the conductive areas in  the side wall and / or the bottom of the crucible hen are. 7. Tiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß in an sich bekannter Weise zum Vakuumgießen von Metallen ein Gußschnabel vorgese­ hen ist, und
daß im Bereich des Gußschnabels ein leitender Bereich angeordnet ist.7. crucible according to one of claims 1 to 5, characterized in
that in a manner known per se hen a casting beak is for casting metals, and
that a conductive area is arranged in the area of the cast beak. 8. Tiegel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Bereich le­ diglich in dem Teil des Gußschnabels vorgesehen ist, der beim Ausgießen mit Schmelze in Berührung kommt.8. crucible according to claim 7, characterized in that the conductive area le diglich is provided in the part of the cast beak, which comes into contact with the melt when pouring. 9. Tiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit der lei­ tenden Bereiche im Bereich von 10-4 bis 10-1 Ωcm liegt.9. crucible according to one of claims 1 to 8, characterized in that the conductivity of the lei ranges in the range of 10-4 to 10-1 Ωcm lies.
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