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Zur Erzielung einer glatten Oberfläche und zur Verhinderung von Formstoffreaktionen
mit der Schmelze werden die üblicherweise aus Quarzsand und einem Bindemittel gefertigten
Kerne und Formen häufig mit einem Überzug versehen, d.h. geschlichtet. Die dazu
verwendeten Schlichten bestehen aus einer wäßrigen oder alkoholischen Dispersion
eines feingemahlenen, hitzebeständigen Pulvers und einem geeigneten Bindemittel
zur Schaffung einer guten Adhäsion der Schlichte auf der Sandoberfläche.
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Die Art des feuerfest9n Pulvers richtet sich vorwiegend nach dem-
zu vergießenden Metall sowie nach der Gußwandstärke. Üblicherweise verwendet man
als hochfeuerfeste Komponente feinstgemahlene Zirkonsilikat, Siliciumdioxid, Magnesiumoxid,
Chromit, Olivin, Aluminiumoxid u. dgl. Als Bindemittel dienen anorganische Stoffe
wie Bentonit oder Kaolinton, organische Stoffe wie Stärke, Dextrin und Alginate
sowie synthetisch hergstellle Kunstharze.
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Bisher hat man überwiegend die Meinung vertreten, daß Schlichten
einen möglichst hohen Sinterpunkt haben sollten, um wirksam zu sein (vgl. Gießereipraxis,
1965, Nr. 6, S. 85 ff., sowie Gießerei, 48, 1961, S. 385).
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Gerade in der letztgenannten Veröffentlichung, und zwar auf S. 378,
ist allerdings auch angedeutet, daß hochfeuerbeständige Stahlgußschlichten empfindlich
gegen Warmrisse sind, so daß das Metall die Oberfläche der Schlichte leicht durchdringen
kann.
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Hier sollen Schlichten, welche bei der Temperatur des flüssigen Stahls
schmelzen und einen flüssigen Schlackenfilm bilden, wirksamer sein. Allerdings treten
Schwierigkeiten insofern auf, als ihre Schmelztemperatur und Viskosität kritisch
sind. Auch für Grauguß scheinen ähnliche Überlegungen zu gelten (vgl.
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Gießerei, 56 [1969], S. 109).
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Wenn man dieser Arbeit folgt, so scheinen sich zwar Blattrippen auf
diesem Weg der Erniedrigung des Sinterpunktes in bestimmten Grenzen verhindern zu
lassen, allerdings nimmt infolge der mit steigender Temperatur abnehmenden Viskosität
der Schlackenschicht die Neigung zur Penetration, d. h. zum Eindringen von flüssigem
Metall in die Porenräume zwischen den einzelnen Sandkörnern beträchtlich zu.
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Bei metallischen Dauerformen, sogenannten Kokillen, die allerdings
keine Porenhohlräume aufweisen, ist die Verwendung von Emailüberzügen üblicher Zusammensetzung
zum Schutz der Kokillenoberfläche gegen die Metallschmelze bekannt. Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, die vorstehend geschilderten Nachteile zu vermeiden und Schlichten
für Sandformen und -kerne zu schaffen, die infolge Bildung zähflüssiger Schlacken
in Abhängigkeit von der angewandten Gießtemperatur der Blåttrippenbildung sicher
entgegenwirken, die außerdem nicht zum Penetrieren von Metall in das Sandgefüge
führen.
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Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß man den herkömmlichen
Schlichteansätzen feinstgemahlene lithiumoxidhaltige, polykristalline Emailfritten
zusetzt, welche die Eigenschaft haben, oberhalb ihres Erweichungspunktes infolge
von Kristallisationsvorgängen die Viskosität ihrer Schmelze stark zu erhöhen.
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Es handelt sich um sogenannte polykristalline Emailfritten, die sich
von üblichen Fritten für die Emaillierung von Metallen durch folgende Merkmale unterscheiden:
Emailfritten
für die Emaillierung von metallischen Werkstücken sind in ihrem Versatz so aufgebaut,
daß bei der angewendeten Einbrenntemperatur der Emailfritte, z. B. bei Stahlblechemails
780 bis 850"C, bei Gußeisenemails 700 bis 950"C, bei der Einbrenn temperatur die
jeweils niedrigste Viskosität erreicht wird, die ein Glattfließen der Emailschicht
ermöglicht.
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Eine hohe Viskosität >107Poise während des Einbrennvorgangs würde
einen glatten Emailüberzug auf metallischem Trägermaterial unmöglich machen.
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Völlig anders verhält sich die erfindungsgemäß beschriebene Emailfritte
auf Grund ihrer besonderen Zusammensetzung. Eine kristallisierende Emailfritte gemäß
der dargestellten Erfindung hat folgende Rahmenzusammensetzung, bezogen auf oxidische
Bestandteile: SiO2 ... .. . ...... . 40 bis 70% Al2O3 .... ..... ....... 10 bis
30% ZrO2........................ 3 bis 10% TiO2 . ..................... 5 bis 15%
BaO O bis 15 °/o 0bis150/0 Na2O ...................... 0 bis 5% Li2O .......................
15 bis 40% Als praktisches Beispiel, das die Erfindung keineswegs einschränken soll,
gilt folgende Zusammensetzung: SiO2......... ................ 47% Al2O3 ...........................
13% ZrO2 3 °/0 3010 TiO2 ............................ 10% BaO.............................
5% Na2O 1,501, LiO2 ............................ 20,5% Summe .........................
100,00% Nach dem Schmelzen der Rohmischung bei 135000 wird die Schmelze in Wasser
granuliert. Die so gewonnene Emailfritte befindet sich in einem glasigamorphen Zustand.
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Für die erfindungsgemäße Anwendung wird die so erhaltene Emailfritte
auf eine Kornfeinheit kleiner als 60 Mikron gemahlen. Die zur Schlichte zugesetzte
Menge beträgt 10 bis 90, vorzugsweise 20 bis 50 Gewichtsteile. Als Beispiel, welches
aber die Erfindung in keiner Weise einschränken soll, diene folgende Zusammensetzung:
50 Gewichtsteile Zirkonmehl 5 Gewichtsteile Bindeton 0,2 Gewichtsteile Dispergiermittel
25 Gewichtsteile Emailfritte 19,8 Gewichtsteile Quarzmehl Die Schlichten können
als Pulver oder als Pasten hergestellt und vor der Verwendung mit Wasser oder auch
organischen, vorzugsweise brennbaren Lösungsmitteln zur entsprechenden spritz-,
tauch- oder streichfähigen Konsistenz verdünnt werden.
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Beim Wiedererwärmen, dies ist beim Eingießen von flüssigem Metall
in die mit Schlichte behandelte Form gegeben, beginnt die der Schlichte erfindungsgemäß
zugesetzte Emailfritte völlig zu kristallisieren.
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Nach anfänglicher Erweichung, Transformationstemperatur 470"C, Erweichungstemperatur
536"C, beginnt die Fritte ab 750°C mit der Kristallisation. Das Maximum der Kristallisation
ist zwischen 950 und 1000° C erreicht (A b b. 1).
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Vorzugsweise werden folgende Kristalle gebildet: Lithiumtitansilikat,
Rutil, Bariumtitansilikat, Cristobalit.
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Im Erweichungsstadium, Ep. 536 bis 750"C, sinkt die Viskosität der
kristallisierenden Emailfritte, analog der glasig-amorphen Emailfritte (A b b. 2).
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Beide Emails befinden sich im obengenannten Temperaturbereich in
einer plastischen, teigig-amorphen Zustandsform. Mit dem Eintreten der Kristallisation
bei 730 bis 750"C steigt die Viskosität der kristallisierenden Emailfritte spontan
an, während die glasig-amorphe Emailfritte den gegebenen Gesetzmäßigkeiten folgend
weiter an Zähigkeit verliert.
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Die erfindungsgemäß gewollte spontane Steigerung der Viskosität nach
einem plastischen Anfangsstadium wirkt sich günstig auf den zäh-plastischen Oberflächenschutz
der mit Schlichte behandelten Kerne oder Gießformoberfläche aus.
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Patentansprüche: 1. Schlichte für Sandformen und -kerne für Gießereizwecke,
dadurch gekennzeic hn e t, daß die Schlichte einen Zusatz von 10 bis 90 Gewichtsprozent
einer lithiumoxidhaltigen polykristallinen Emailfritte enthält, welche die Eigenschaft
hat, infolge von Kristallisationsvorgängen
die Viskosität ihrer Schmelze oberhalb
des Erweichungspunktes stark zu erhöhen.
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2. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz
der Emailfritte 20 bis 50 Gewichtsprozent beträgt.
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3. Gegenstand nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die
verwendete Emailfritte auf das Gewicht bezogen 40 bis 700/o SiO2, 10 bis 30 % Al2O3,
3 bis 100/o ZrO2, 0 bis 15% BaO, 5 bis 15 °/o TiO2, 0 bis 5°/0 Na2O und 15 bis 40
°/0 Li2O enthält.
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4. Gegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Li2O
und Na2O-Anteil zusammen mindestens 20°/o beträgt.
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5. Gegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Emailfritte
erst oberhalb 750"C kristallisiert.