DE2208241B2

DE2208241B2 - Verfahren zum Verfestigen keramischer Gegenstande

Info

Publication number: DE2208241B2
Application number: DE2208241A
Authority: DE
Inventors: Robert A. Chesterland Ohio Horton (V.St.A.)
Original assignee: Precision Metalsmiths Inc Cleveland Ohio (vsta)
Current assignee: Precision Metalsmiths Inc Cleveland Ohio (vsta)
Priority date: 1971-02-22
Filing date: 1972-02-22
Publication date: 1973-12-13
Also published as: CA962033A; FR2126240A1; NL7202291A; US3688832A; DE2208241A1; JPS528843B1; FR2126240B1; GB1337706A; DE2208241C3; CH589493A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung keramischer bzw. feuerfester Gegenstände, insbesondere Gießereikerne, und betrifft im besonderen das Verfestigen und Härten keramischer Gegenstände, insbesondere Gießereikerrie zur Verwendung in Metallgießverfahren, ganz besonders beim Präzisionsgießen.

Es werden beim Präzisionsgießen und in geringerem Maße bei anderen Gießverfahren vorgeformte keramische Kerne verbreitet verwendet, um in den Gußstücken Löcher, Durchgangsöffnungen bzw. Schlitze zu bilden. Die Kerne werden in verschiedener Weise zur Herstellung von Präzisionsgießformen verwendet. Oft wird der Kern innerhalb der Spritzform für das Modellmaterial angeordnet und geschmolzenes Wachs oder anderes Modellmaterial zur Bildung des Modells um den Kern gespritzt. Entfernbare Modelle aus Wachs oder anderem Material werden auch getrennt hergestellt, und die Kerne werden in öffnungen in den Modellen eingesetzt. In jedem Fall werden die Kerne in die Präzisionsgießformen, welche um die Modelle erzeugt werden, eingebaut. Der Kern wird an einer oder mehreren Stellen über das Modell hinaus

ίο sich erstrecken gelassen und an diesen Stellen in die Form eingebettet, so daß er fest in seiner Stellung gehaken wird, wenn das Modell aus der Form aus-

' geschmolzen wird. In anderen Gießverfahren werden die Kerne unmittelbar mit Formen zusammengebaut, beispielsweise bei Formen des Oberform- und Unterformtyps, welche mit geeigneten Kernaugen, in welche die Kerne eingesetzt werden, versehen sind.

Die Verwendung von keramischen kernen, wie es oben allgemein beschrieben ist, kann den Anwendungsbereich des Gießverfahrens erweitern, indem sie die Herstellung von Teilen, welche sonst nicht durchführbar wäre, gestattet und oft die Gießkosten durch Verminderung der Ausschußquoten und Vereinfachung der Formherstellungsarbeitsgänge herabsetzen kann. Trotz dieser Vorteile war die ausgedehnte Verwendung von keramischen Kernen wegen der Schwierigkeiten, die mit der Herstellung von Kernen, welche die hohe Festigkeit und Härte, die notwendig sind, um dem Brechen und/oder der Beschädigung während der Arbeitsgänge vor dem Gießen zu widerstehen, haben und keine übermäßige Festigkeit zur Zeit des Gießens aufweisen, verbunden sind, beschränkt.

Die Größe und Form der Kerne werden durch die erwünschten Formen der Gußstücke bestimmt. Häufig sind die Kerne verhältnismäßig dünn und haben eine komplizierte Gestalt, und in manchen Fällen sind herkömmliche keramische Kerne zerbrechlich. Es tritt bei der normalen Handhabung, bei der Lagerung, beim Transport und bei Herstellungsarbeitsgängen ein übermäßiges Brechen auf, beispielsweise wenn entfernbare Modelle um die Kerne spritzgegossen werden. Die Kerne werden in denselben Arbeitsgängen oft geritzt oder abgerieben, so daß ihre Oberflächenbeschaffenheit bzw. Oberflächengüte zerstört wird. In vielen Fällen ist es erwünscht, an den Kernen Bearbeitungsarbeitsgänge, wie das Bohren von Löchern, vorzunehmen. Die Fähigkeit, derartige Bearbeitungsarbeitsgänge mit Erfolg durchzuführen, wird durch die Zerbrechlichkeit bzw. Brüchigkeit der Kerne ernsthaft beeinträchtigt.

Während feuerfeste Kerne den während des Gießens der Formen auftretenden thermischen und mechanischen Beanspruchungen widerstehen müssen, ist die zum Gießen erforderliche Festigkeit im allgemeinen geringer als diejenige, welche erforderlich ist, um dem Brechen bei anderen Arbeitsgängen zu widerstehen. Kerne, welche während der Handhabung, des Transportes und anderer Arbeitsgänge vor dem Gießen leicht brechen, können eine für den eigentlichen Gießvorgang ausreichende Festigkeit haben. Es wurde sogar festgestellt, daß eine übermäßige Kernfestigkeit zur Zeit des Gießens vermieden werden soll und daß die Kerne keineswegs fester sein sollen, als es notwendig ist, um den auftretenden thermischen und mechanischen Beanspruchungen zu widerstehen.

Es wurden verschiedene Verfahren im Bestreben, die Festigkeit und Härte von feuerfesten Kernen so zu

'erbessern, duIi ihr Brechen und oder ihre Beschädigung während der Handhabung, des Transportes, der 3earbeitung und anderer Arbeitsgänge vor dem aicßen verhindert wird, befolgt. Ein derartiges Ver-'ahren des Standes der Technik war das Erhitzen der Kerne während deren Herstellung auf höhere Temperaturen, als welche benötigt werden, um die /um Gießen notwendige Festigkeit zu erzielen. Dies wird als »HochtemperaUirsintern« bezeichnet, was ein übermäßiges Erhitzen auf Temperaturen von im allgemeinen über 1260 C, beispielsweise im Falle von geschmolzenem Siliciumdioxyd als feuerfestem Material auf Temperaturen bis etwa 1480 C, beinhaltet. Diese Praxis ist aus einer Reihe von Gründen nicht erwünscht. Insbesondere kann eine übermäßige Festigkeit der Kerne zu Warmrissen in den Gußstücken führen und die leichte Entfernung der Kerne von den Gußstücken erschweren. Mich können durch dieses Verfahren eine Schrumpfung, eine Verformung und ein Brtcaen herbeigeführt werden, weil bei solchen Temperaturen das keramische Material zum übergang in eine kristalline Form mit dadurch bedingten Volumänderungen neigt.

Ein anderes Verfahren des Standes der Technik bestand in der Zugabe von niedrigschmelzenden anorganischen Materialien, wie Feldspat, zur Charge für die Kerne. Obwohl die Zugabe von solchen Materialien die Sinterungstemperatur erniedrigt, hat diese Praxis alle mit der Hochtemperatursinterung verbundene.! Nachteile. Darüber hinaus wurden die fertigen Kerne weniger feuerfest gemacht.

Keramische Kerne wurde, auch mit Modelhvachsen behandelt. Nach »Chemisch-s Zentralbaltt« 1937, 1, S. 3710, wird zur Vermeidung einer Oxydation die Oberfläche des Formenhohlraumes mit einer Lösung eines feinvcrteilten, gegen die Oxydation inerten Stoffes, beispielsweise eines chlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoffes in Wachs überzogen, wobei auch so gearbeitet werden kann, daß die Formenoberfläche zuerst mit dem Wachs überzogen wird und danach der inerte Stoff aufgestäubt wird. Wachse, einschließlich der in der USA.~Patentschrift 2 875 082 beschriebenen, haben eine Dichte unter 1 g/cm³ und weisen weder Hydroxygruppen auf noch haben sie cyclische Strukturen. So bestehen die in der USA.-Patentschrift 2 875 082 beschriebenen Mikrowachse im wesentlichen aus langkettigcn gesättigten Kohlenwasserstoffen, welche mit Paraffinvvachsen verwandt sind, haben jedoch höhere Molekulargewichte. Dieses Verfahren ergibt nicht die erwünschte Festigkeit jnd Härte, und die keramischen Gegenstände, wie Kerne, brechen dennoch leicht.

Ein weiteres Verfahren des Standes der Technik, wie es in der USA.-Patentschrift 3 256 574 beschrieben ist, bestand im Imprägnieren feuerfester Gegenstände, wie Gießereiformen und -kerne, mit verschiedenen hitzehärtbaren Harzen, d. h. solchen, welche durch Hitze ohne zu schmelzen unschmelzbar werden, wie Phenol/Formaldehyd-Harzen. Dieses hat jedoch den Nachteil, daß die hitzehärtbaren Harze von der Form nicht verdampft werden können, sondern zersetzt werden müssen und der kohlenstoffhaltige Rückstand oxydiert werden muß. Dies macht das Erhitzen der Formen und das Ausbrennen der Formhohlräumc zu einem schwer durchführbaren Arbeitsgang. Ferner sind die Harze und/oder Katalysatoren, welche bei diesem Verfahren verwendet wurden, oft giftig bzw. hautschädlich, überdies ist, wenn bei Raumtemperatur wirksame Härtungskatalysatoren verwendet «erden, die Harzcharge unbeständig und muli entweder innerhalb einer begrenzten Zeit verwendet oder verworfen werden. Weiterhin kann die höhere Wärmeausdehnung des Harzes im Vergleich zu der der Form und des Kernes das Auseinanderreißen des keramischen Materials herbeiführen.

Ferner ist aus der britischen Patentschiift 918 400 ein Verfahren zum überziehen von Sandformen und

ίο -kernen mit einer Schlichte, die eine Aufschlämmung von Hexachlorbenzol in einer Trägerflüssigkeit ist, bekannt. Da es sich dabei um eine Aufschlämmung handelt, erfolgt nur ein überziehen der Oberfläche der Formen bzw. Kerne und nicht ein Imprägnieren der Porenstruktur. Bei Verwendung einer Aufschlämmung von Hexachlorbenzol, in welcher im wesentlichen das ganze Hexachlorbenzol ungelöst ist. wird nämlich das Material an den Oberflächen der feuerfesten Gegenstände, wie Formen bzw. Kerne, einfach

jo herausfiltriert und nicht in der Porenstruktur abgeschieden. Das entspricht auch den Zielen des genannten bekannten Verfahrens. Es ist nämlich diesbezüglich angegeben, daß das Hexachlorbenzol eine Chlorquelle zur Verminderung der Bildung von Oxyden an den Oberflächen von geschmolzenen Aluminium- und Magnesiumlegierungen, die in die Form gegossen werden, ist ui.d im Falle von Gußeisen zur Verminderung der Oberflächenspannung und Erhöhung der Fließfähigkeit des geschmolzenen Metalls in der Weise, daß Chlor von diesem gelöst wird, dient; auch die Bildung eines gasförmigen Filmes bzw. einer gasförmigen Schicht an der Formoberfläche, welche als Wärmeisoliersperre wirkt, wird diskutiert. All dies wäre jedoch nicht möglich, wenn das Hexachlorbenzol in den Poren der Form sich verfestigend diese imprägnieren und nicht lediglich einen Oberflächenüberzug bilden würde. Dabei hat dieses bekannte Verfahren den erheblichen Nachteil, daß die Festigkeit der danach behandelten Gegenstände zu gering ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Behebung der mit den Verfahren des Standes der Technik verbundenen Nachteile und Schwierigkeiten keramische Gegenstände mit erhöhter Festigkeit und Härte, insbesondere keramische Kerne, welche die Festigkeit und Härte, die erforderlich sind, um dem Brechen und/oder der Beschädigung während der Arbeitsgänge vor dem Gießen zu widerstehen, haben und zur Zeit des Gießens für die heißen Formgase durchlässig sind und keine übermäßige Festigkeit aufweisen, vorzusehen.

Erfindungsgemäß werden feuerfeste Gegenstände, insbesondere vorgeformte feuerfeste Kerne, der gewünschten Form, welche unter Verwendung von herkömmlichen feuerfesten Materialien und Verfahren hergestellt worden sind, mit einer Schmelze von mindestens einer organischen Verbindung, die sich unter anderem durch einen Schmelzpunkt von mindestens 76,7° C sowie die Fähigkeit, ohne übermäßige Zersetzung zu einer Flüssigkeit mit einer zum Eindringen in die Poren der Gegenstände ausreichenden Fließfähigkeit geschmolzen werden zu können, und beim Kühlen zu einem harten, vorzugsweise kristallinen, Zustand wieder fest zu werden, auszeichnen imprägniert.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zuir Verfestigen keramischer Gegenstände, insbesondere Gießereikerne, durch Imprägnieren mit einer organi sehen Verbindung, welches dadurch gekennzeichnc

ist, dall als organische Verbindung eine solche, welche nichtcyclisch mit Hydroxygruppen oder cyclisch isl und einen Schmelzpunkt von mindestens 7d,7 C und eine Dichte von mindestens 1 g cm¹ hat. verwendet wird, der Gegenstand mit einer Schmelze der organischen Verbindung imprägniert wird und die flüssige organische Verbindung durch Kühlen in den Poren des Gegenstandes sich verfestigen gelassen wird.

Nach einer besonders bevorzugten Ausrührungsform der Erfindung wird als organische Verbindung eine solche, welche die Fähigkeit hat, durch Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb ihrer Schmelztemperatur sich zu verflüchtigen, zum Imprägnieren von Gießereikernen verwendet und die in den Poren des Kernes anschließend sich verfestigende Verbindung vor dem Eingießen des Metalls durch Erhitzen verflüchtigt, denn dadurch werden mit Gießereikernen die besten Ergebnisse und die zweckmäßigste Durchführung des Gießverfahrens erreicht.

Die Erfindung beinhaltet also das Härten und Verfestigen keramischer Gegenstände insbesondere Gießereikerne, durch Imprägnieren derselben mit einer Schmelze von mindestens einer organischen Verbindung, welche sich durch

1. einen Schmelzpunkt von mindestens 76,7° C,

2. eine Dicke von mindestens 1 g/cm³ und

3. die Fähigkeit, zu einer Flüssigkeit geschmolzen und durch Kühlen wieder zum Festwerden gebracht werden zu können, sowie vorzugsweise

4. die Fähigkeit, beim Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes sich zu verflüchtigen,

auszeichnet und der Klasse der nichtcyclischen oder anders ausgedrückt offene Ketten aufweisenden Verbindungen mit Hydroxygruppen bzw. der Klasse der cyclischen Verbindungen, d. h. cycloaliphatischen und substituierten und nichtsubstituierten aromatischen Verbindungen einschließlich Arene angehört. Formen, welche die imprägnierten Kerne enthalten, können vor dem Gießen von Metall in sie auf eine Temperatur, die ausreicht, um die Verbindung zu verflüchtigen, erhitzt werden.

Wenn die imprägnierten Gegenstände, wie Kerne, auf Raumtemperatur gekühlt werden, rufen die erfindungsgemäß verwendeten organischen Materialien eine gewaltige Erhöhung der Festigkeit und Härte hervor. Erfindungsgemäß hergestellte beispielhafte Kerne zeigen im Vergleich zu nicht imprägnierten Kirnen eine bis zu 12fache Erhöhung des Bruchmodu'.s. Die gehärteten und verfestigten Kerne können ohne Brechen und/oder Oberflächenbeschädigung auf schnellste Weise gehandhabt, gelagert, versandt und in der Erzeugung eingesetzt weiden. Die Festigkeit und Härte der Kerne gestattet die Durchführung von Bearbeitungsarbeitsgängen und ermöglicht die Verwendung der Kerne in Wachsspritzformen zur Herstellung von entfernbaren Modellen für das Präzisionsgießen. Wegen der Tatsache, daß die für die Imprägnierung verwendeten organischen Verbindungen Schmelzpunkte von mindestens 76,7⁰C haben, wird die Festigkeit der Kerne während Wachsspritzgießarbeksgänge, welche typischerweise bei Temperaturen von 60 bis 71°C durchgeführt werden, beibehalten.

Zum Nachweis der gegenüber dem Stand der Technik sehr ,-i.cl größeren Festigkeilserhöhung nach

der Erfindung wurden Vergleichsversuche durchgeführt. So wurde Hexachlorbenzol

a) als Schmelze nach der Erfindung und

b) in Form einer 20gewichtsprozentigen Aufschlämmung nach der britischen Patentschrift 918 4C10

zum Behandeln von keramischen Kernen verwendet, wobei weitere Kerne nicht behandelt wurden, überraschenderweise waren die mit einer Schmelze des

ίο Hexachlorbenzol imprägnierten Kerne wesentlich fester als die mit einer Aufschlämmung desselben behandelten, indem die Festigkeitserhöhung mit der Hexachlorbenzoischmelze gegenüber den nicht behandelten Kernen das 8,5fache der Festigkeitserhöhung

is mit der Mischung aus Hexachlorbenzol und Benzol gegenüber den nicht behandelten Kernen war. Wenn mit einer Mischung von 20 Gewichtsprozent Hexachlorbenzol mit Benzol keine zufriedenstellende Erhöhung der Festigkeit von keramischen Gegenständen zu erzielen ist, wie e:, durch die Vergleichsversuche nachgewiesen wurde, g^i dies erst recht für Mischungen mit einem Gehalt an weniger als 20 Gewichtsprozent Hexachlorbenzol, wie sie in den Beispielen der britischen Patentschrift 918 400 verwendet vvur-

25 den.

In weiteren Vergleichsversuchen wurde dieselbe erfindungsgemäß festgelegte \ erbindung (Mannit)

a) als Schmelze nach der Erfindung und

b) in Form einer Lösung, die weder unter die Erfindung fällt noch aus dem Stand der Technik bekannt ist,

zum Behandeln von keramischen Kernen verwendet, wobei weitere Kerne überhaupt nicht behandelt wurden. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß überraschenderweise die mit einer Schmelze des Mannites imprägnierten Kerne wesentlich fester als die mit einer Lösung desselben behandelten waren, nämlich 3mal so fest wie die letzteren. Es ist zu bemerken, daß, obwohl in den Vergleichsversuchen als Behandlungsmittelkonzentration in der Lösung die in der britischen Patentschrift 918 400 angegebene maximale Konzentration (20 Gewichtsprozent) verwendet wurde und ferner damit die Kerne während einer zur Sicherstellung einer vollständigen Sättigung ausreichenden Zeitdauer behandelt wurden, was in der britischen Patentschrift 918 400 ersichtlich nicht vorgesehen war, da sie nur das überziehen der Oberfläche betrifft und jegliches in den Poren der Form abgeschiedene Material nur hinsichtlich der überziehzwecke vergeudet würde, keine zufriedenstellende Erhöhung der Festigkeit mit einer Lösung der erfindungsgemäß festgelegten Verbindung erzielt wurde.

Die obigen Vergleichsversuche zeigen also ein-

ss deutig die außergewöhnliche Verbesserung der Festigkeit, welche nur mit einer Schmelze der erfindungsgemäP festgelegten Verbindungen, nicht jedoch mit einer Lösung erreicht werden kann.
In weiteren Vergleichsversuchen wurden auch bei

fto Raumtemperatur flüssige Substanzen als Vergleichssubstanzen zur Behandlung von Kernen verwendet. Das Ergebnis derselben ist, daß auch mit diesen die durch die Erfindung erzielte überraschende Verbesserung der Festigkeit nicht erreicht werden konnte, indem überhaupt keine Festigkeitserhöhung erhalten wurde.

In noch weiteren Verglcichsversuchen wurde es versucht, eine Lösung von Hexachlorbenzol nach der

Lehre der britischen Patentschrift 918 400 herzustellen, was jedoch mißlang, indem stets nur eine Aufschlämmung von Hexachlorbenzol in den betreffenden Flüssigkeiten erhalten wurde. Eine Aufschlämmung von Hexachlorbenzol kann wie bereits erwähnt wohl zur Erzielung eines Oberflächenüberzuges, wie es in der britischen Patentschrift 918 400 beschrieben ist und deren Ziel ist, verwendet werden, sie kann jedoch nicht zum Imprägnieren der Poren eines keramischen Gegenstandes, beispielsweise einer Form bzw. eines Kernes, wie es erfindungsgemäß geschieht, verwendet werden. So ist die mit dem Verfahren der britischen Patentschrift 918 400 erzielbare Festigkeit zu gering.

Es ist also festzustellen, daß mit den Mischungen der britischen Patentschrift 918 400 keine Imprägnierung von keramischen Gegenständen unter Erzielung der überraschenden sehr großen Festigkeitserhöhung möglich ist, was auch mit aus dem Stand der Technik nicht bekannten Lösungen von unter die erfindungsgemäßen Festlegungen fallenden Verbindungen nicht möglich ist, sondern nur mit Schmelzen solcher Verbindungen, wie es erfindungsgemäß festgelegt ist. Es kann auch mit ebenfalls nicht unter die erfindungsgemäßen Festlegungen fallenden Wachsen keine brauchbare Erhöhung der Festigkeit von keramischen Gegenständen erreicht werden. Dabei ist zu bemerken, daß ganz allgemein organische Materialien mit Schmelzpunkten von weniger als 76,7° C und Dichten von weniger als 1 g/cm³ keine ausreichend hohen Festigkeiten und Härten, wie sie bei Verwendung der erfindungsgemäß festgelegten Verbindungen erzielt werden, ergeben.

Die Erfindung ermöglicht es, die herkömmliche Hochtemperatursinterungspraxis und die mit ihr verbundenen Nachteile auszuschalten. Im Falle der Anwendung der Erfindung auf Gießereikerne müssen diese lediglich auf die Mindesttemperaturen, welche zur Ausbildung der während des Gießens erforderlichen Festigkeit notwendig sind, erhitzt und dann wie oben beschrieben imprägniert werden, um die höheren Festigkeiten, welche für die Arbeitsgänge vor dem Gießen erwünscht sind, hervorzubringen. In manchen Fällen kann die Notwendigkeit der Sinterung ganz wegfallen. Beispielsweise können die Kerne mit einem Bindemittel, welches die für das Gießen erforderliche Festigkeit liefert, hergestellt werden. Bei anderen Anwendungen können nicht erhitzte Kerne mit einem anorganischen Material, wie kolloidalem Siliciumdioxyd bzw. hydrolysiertem Äthylsilikat, welche die für das Gießen erforderliche Festigkeit und Härte verleihen, imprägniert und dann erfindungsgemäß behandelt werden, um die Festigkeit und Härte der Kerne zu erhöhen.

Präzisionsgießformen, welche unter Verwendung der imprägnierten Kerne hergestellt worden sind, können nach herkömmlichen Verfahren verarbeitet werden, um die entfernbaren Modelle auszuschmelzen und die Formen für das Gießen fertigzustellen. Da die erfindungsgemäß zum Imprägnieren verwendeten organischen Materialien beim Erhitzen ohne bedeutende Zersetzung zu einer Flüssigkeit schmelzen, haben sie keine Brüche herbeiführende Wirkung auf die keramischen Materialien der Formen und Kerne während des Erhitzens. Die bevorzugten Gruppen von Imprägniermitteln haben, wie bereits erwähnt, die weitere charakteristische Eigenschaft, daß sie beim Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes sich verflüchtigen. Diese Eigenschaft gestattet das leichte Verdampfen der Materialien von den Formen, wenn sie vor dem Gießen erhitzt werden. Zur Zeit des Gießens haben die Kerne die erwünschte Porosität und nicht mehr Festigkeit, als notwendig ist, den während des Gießens auftretenden thermischen und mechanischen Beanspruchungen zu widerstehen. Diese Ausführungsform der Erfindung ist daher von größter praktischer Bedeutung bei Gießereikernen.

Als nichtcyclische organische Verbindung mit Hydroxygruppen wird vorzugsweise eine feste aliphatische Verbindung verwendet. Besonders bevorzugt ist die Verwendung einer festen Säure bzw. eines festen Alkohols.

Spezielle Materialien, welche mit besonderem Erfolg verwendet wurden, sind vorzugsweise offene Ketten aufweisende aliphatische Verbindungen mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen und drei oder mehr Hydroxygruppen, insbesondere geradkettige mehrwertige Alkohole, ganz besonders Mannit, Dulcit, Sorbit und Erythrit. Mannit ist ein außerordentlich bevorzugtes Material, da es ausgezeichnete Ergebnisse liefert und wirtschaftlich ist.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der keramische Gegenstand vor dem Imprägnieren auf eine der Temperatur der flüssigen organischen Verbindung annähernd gleiche Temperatur erhitzt.

Die imprägnierung der Kerne und anderen keramischen Gegenstände nach der Erfindung kann schnell durchgerührt werden, beispielsweise durch Tauchen, und es ist nicht notwendig, an die Schmelze ein Vakuum anzulegen oder auf sie einen Druck auszuüben, um ein zufriedenstellendes Eindringen zu erzielen.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter besonderer Berücksichtigung der Herstellung von Gießereikernen, in bezug auf welche die Erfindung besonders hervorragende Wirkungen hervorruft, erläutert. Die Erfindung ist jedoch wie bereits erwähnt auch auf die Herstellung von anderen keramischen Gegenständen mit gutem Erfolg anwendbar. Beispiele hierfür sind Tiegel, elektrische Isolatoren und Werkzeughalter.

Die Erfindung kann in bezug auf vorgeformte poröse keramische Kerne, welche unter Verwendung von beliebigen gewünschten feuerfesten Massen und Kernherstellungsverfahren erzeugt worden sind, durchgeführt werden und ist nicht auf irgendwelche besonderen feuerfesten Materialien, feuerfesten Massen und Herstellungsverfahren beschränkt Typische feuerfeste Materialien, welche zur Herstellung von Kernen verwendet werden können, sind geschmolzenes SiIiciumdioxyd bzw. Hartfeuerporzellan, kristallines SiIiciumdioxyd, Zirkon bzw. Zirkonsilikat, Zirkondioxyd, Aluminiumoxyd, Calciumzirkonat und verschiedene Aluminiumsilikate. Nach herkömmlichen Verfahrensweisen werden Chargenmischen, bestehend im wesentlichen aus den gewählten feuerfesten Materialien und passenden Bindemitteln, durch wohlbekannte Arbeitsweisen, wie Spritzgießen, Gleitgießen, Trockenpressen und Preßspritzen, zu den gewünschten Gestalten geformt. Die geformten keramischen Kerne können erhitzt und/oder imprägniert werden, um die für das Gießen erwünschte Festigkeit zu erhalten.

Darauf folgt das Imprägnieren nach der Erfindung. Die Fähigkeit der erfindungsgemäß verwendeten Materialien, ohne übermäßige Zersetzung zu einer Flüssig-

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keit geschmolzen und durch Kühlen wieder zum Festwerden gebracht werden zu können, ermöglicht es, die Kerne durch Tauchen derselben in eine heiße Schmelze der Verbindung bzw. Verbindungen rasch zu imprägnieren. Derartige Verbindungen haben eine ausreichende Fließfähigkeit, um im erwünschten Maße in d«e Kerne einzudringen, und es ist daher wie bereits erwähnt nicht notwendig, an die Schmelze ein Vakuum anzulegen bzw. auf diese einen Druck auszuüben. Auf Grund der Tatsache, daß die erfindungsgemiiß bevorzugt verwendeten Materialien zum Unterschied von den Materialien des Standes der Technik, welche sich zersetzen, beim Erhitzen auf eine Temperatur über ihre Schmelzpunkte sich verflüchtigen, können sie von den Formen ohne Bildung eines kohlenstoffhaltigen Rückstandes in den Formhohlräumen leicht verdampft werden, wenn die Formen vor dem Gießen erhitzt werden. Die Verflüchtigung der Imprägniermittel hat die erwünschten Wirkungen der Wiederherstellung der Kernporosität und Verminderung der Kernfestigkeit auf diejenigen Werte, welche durch Erhitzen und/oder Imprägnieren der Kerne mit anderen Materialien während ihrer Herstellung erhalten werden.

Organische Verbindungen mit den obigen Eigenschaften, welche zum Imprägnieren von Kernen erfindungsgemäß verwendet werden, sind nichtcyclische Verbindungen sowohl mit verzweigten als auch mit g radkettigen Strukturen, für welche die Gegenwart der Hydroxygruppe (— OH) charakterisitsch ist, und cyclische Verbindungen. Die Gruppe der nichtcyclischen Verbindungen mit Hydroxygruppen umfaßt feste Säuren, vorzugsweise Carbonsäuren, und deren Derivate, wie Diglykolsäure (2,2-Oxydiessigsiiure) Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Glutarsäure bzw. Malonsäure, und feste Alkohole und deren Derivate, wie Trimethyloläthan, Pentaerythrit, Erythrit, 2 - Amino - 2 - (hydroxymethyl) -1,3 - propandiol, Dulcit, Mannit bzw. Sorbit.

Die Gruppe der cyclischen Verbindungen umfaßt cycloaliphatische und substituierte und nichtsubstituierte aromatische Verbindungen einschließlich Arene (substituierte und nichtsubstituierte Verbindungen mit aromatischen und gegebenenfalls aliphatischen Einheiten). Verbindungen dieser Gruppe, welche mit Erfolg verwendet wurden, umfassen Alkohole, Phenole, Ketone, Imide, Amide, Ketoamide, Anhydride, Aldehyde, Nitroverbindungen und Kohlenwasserstoffverbindungen. Beispiele Für brauchbare cycloaliphatische Verbindungen sind Cholesterin (5-Cholesten-3-,^-ol), Terpinhydrat, Succinimid bzw. Bernsteinsäureanhydrid. Beispiele für brauchbare aromatische Verbindungen sind Brenzcatechin (1,2-Dihydroxybenzol)₇ Resorcin (1,3-Dihydroxybenzol), Hydrochinon, Benzoin, Benzil, Phthalimid, Benzamid, Phthalsäureanhydrid, Terephthalaldehyd, m-Dinitrobenzol, Acetoacetanilid bzw. Anthracen.

Das Imprägnierverfahren wird durch Schmelzen des gewählten organischen Materials bzw. der gewählten organischen Materialien zu einer fließfähigen Konsistenz durchgeführt. Die Materialien sollen vorzugsweise nicht zum Sieden oder auf eine Temperatur, welche eine übermäßige Beeinträchtigung herbeiführen würde, erhitzt werden. Es ist bevorzugt, die Kerne vor dem Imprägnieren mit dem geschmolzenen Material zu erhitzen, obwohl dies nicht notwendig ist. Die Kerne werden in irgendeiner geeigneten Weise, wie durch Tauchen, imprägniert Beispielsweise können die Kerne in Metallkörbe mit ausreichend großen öffnungen gefüllt werden, um ein leichtes Abfließen zu gestatten, und die Körbe mit den Kernen können während der erwünschten Zeitdauer in das geschmolzene Bad gesenkt werden. Die Körbe mit den Kernen können dann entfernt und über dem Bad abtropfen gelassen werden, um Mitreißverluste am organischen Material auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

Die Zeitdauer, während welcher die Kerne im

ίο erhitzten Bad von geschmolzenem organischem Material gelassen werden bzw. die Menge des organischen Materials, welche zum Imprägnieren von Kernen durch andere Verfahrensweisen verwendet wird, kann weitgehend variiert werden. Die größte Erhöhung der Festigkeit wird dann erzielt, wenn gestattet wird, daß das Imprägniermittel alle Poren des keramischen Kernes füllt. Eine vollständige Imprägnierung ist jedoch nicht wesentlich. In Fällen, in welchen nur eine erhöhte Oberflächenhärte und Oberflächenfestigkeit von Bedeutung sind, ist es nur notwendig, daß Imprägniermittel etwa 0,8 mm in den Kern eindringen zu lassen. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Festigkeit der Oberfläche, die der des ganzen Gegenstandes nach der Verfestigung nach den

anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen entspricht, erreicht, was nach dem Stand der Technik einschließlich der britischen Patentschrift 918 400 nicht möglich ist, indem danach auch keine brauchbare Erhöhung selbst der Oberflächenfestigkeit erziel-

bar ist. Im allgemeinen ist es bevorzugt, die Kerne vor dem Imprägnieren vorzuerhitzen, wenn eine hohe Festigkeit erforderlich ist. Eine hohe Festigkeit kann auch ohne Vorerhitzen der Kerne erhalten werden, die zur Imprägnierung erforderliche Zeit ist jedoch

dann länger.

Die Gegenwart des Imprägniermittels auf den Oberflächen der Kerne ist nicht schädlich, zumal die Kerne anschließend erhitzt werden und die bevorzugt verwendeten Imprägniermittel von den Forn.en vor

dem Gießen sich verflüchtigen bzw. verdampfen. Das Aussehen der Kerne kann jedoch verbessert werden, wenn das auf den Kernoberflächen nach der Imprägnierung verbliebene überschüssige Material entfernt wird. Wenn Kerne einzeln imprägniert werden

wie es bei großen Kernen der Fall ist, kann der Γ herschuß oft einfach durch Rütteln der Kerne nach dei Entfernung derselben vom Imprägnierbad entfern! werden. Wenn die Kerne massenweise behandeln werden, wird im allgemeinen ein Spülverfahren ange

wandt.

Das Spülen wird am besten in zwei Stufen bewerk stelligt. Die erste Stufe umfaßt die Verwendung eine Flüssigkeit, in welcher das Imprägniermittel löslich ist und die zweite Stufe umfaßt die Verwendung eine

Flüssigkeit, welche die erste Flüssigkeit löst bzw entfernt, jedoch nur eine begrenzte Löslichkeit fü das Imprägniermittel hat. Beispielsweise sind viel· der brauchbaren Imprägniermittel in heißem Wasse löslich, in Alkoholen jedoch nur schlecht löslich. Ii

solchen Fällen kann heißes Wasser, vorzugsweis siedendes Wasser, für die erste Spülstufe und daraul folgend Isopropylalkohol für' die zweite Spülstaf verwendet werden. Im Falle, daß die organische; Verbindungen in Isopropylalkohol zu löslich sine

um dessen Verwendung für die zweite Spülstufe ζ gestatten, kann der Alkohol für die erste Spülstuf und eine Flüssigkeit wie Benzol bzw. Toluol für di zweite Spülstufe verwendet werden. Die Wasser Isc

propylalkohol-Spülfolge wird im allgemeinen bei Mannit, einem bevorzugten Imprägniermittel, angewandt.

Die Zeitdauer im ersten Spülbad soll auf einem Mindestmaß gehalten werden, um ein Auslaugen des Imprägniermittels vom Kern, welches die Oberflächenhärte vermindern kann, und ein Eindringen der Spül-Hüssigkei; in die Kernoberfläche zu vermeiden. Diese unerwünschten Bedingungen werden leicht vermieden, da nur ein oder zwei rasche Spülgänge vom »Ein-und-Austyp« im allgemeinen ausreichen.

Feuerfeste Kerne, weiche durch Imprägnierung nach der Erfindung verfestigt und gehärtet worden sind, können während der Erzeugung von Gußstücken auf schnellste Weise bearbeitet und behandelt weiden. Im Falle des Präzisionsgießens können die Kerne in der Spritzform einer Wachsspritzgießmaschine angeordnet werden, und es kann um die Kerne geschmolzenes Wachs oder anderes Modellmaterial unter Bildung von entfernbaren Modellen gespritzt werden. Die Temperaturen des Wachsspritzens betragen typischerweise etwa 60 bis 71,1°C, wobei die Höchsttemperatur im allgemeinen etwa 76,7⁰C beträgt. Wegen des verhältnismäßig hohen Schmelzpunktes, d.h. von mindestens 76,7°C, der als Imprägniermittel verwendeten organischen Verbindungen, wird die Festigkeit der imprägnierten Kerne während des ■Spritzgießverfahrens beibehalten. Es ist auch möglich, die imprägnierten Kerne in anderer Weise, wie durch Einsetzen derselben in öffnungen der Modelle, zu verwenden.

Präzisionsgießformen mit den imprägnierten Kernen können durch herkömmliche Verfahren entwachst werden. Beispielsweise können die Formen in einen bei erhöhter Temperatur, beispielsweise bei einer Temperatur von etwa 871 bis 982"C, betriebenen Ofen eingebracht werden. Ein anderes Entwachsverfahren ist das Aussetzen der Formen einer Atmosphäre von gesättigtem Dampf unter Druck in einem Autoklav.

Nach Entfernung der Modelle aus den Präzisionsgießformen ist es üblich, die Formen auf erhöhte Temperatur zu erhitzen, so daß sie während des Gießarbeitsganges heiß sind. Das Erhitzen der Formen während des Modellentfernungsarbeitsganges und/oder vor dem Gießen wirkt in der Weise, daß es die bevorzugt verwendeten organischen Imprägniermittel von den Formen ohne Zurücklassen eines kohlenstoffhaltigen Rückstandes in den Formhohlräumen verdampft. Das Verdampfen des Imprägniermittels von den Kernen stellt deren Porosität wieder her, so daß die Kerne für die heißen Formgase durchlässig sind, und vermindert die Kernfestigkeit, so daß sie zur Zeit des Gießens nicht übermäßig ist.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden nicht als Beschränkung aufzufassenden Beispiele näher erläutert, wobei die Prozente Gewichtsprozente sind, soweit nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Es wurden feuerfeste Kerne durch Trockenpressen der folgenden Masse hergestellt:

Gewichtsprozent

Paraffin mit niedrigem Schmelzpunkt.. 8
Geschmolzenes Siliciumdioxydpulver.. 37
Zirkonpulver (45% mit einer Teilchengröße über 0,044 mm) 45

Gewichtsprozent

Zirkonpulver (95% mit einer Teilchengröße unter 0,044 mm) 10

Eine Charge der obigen Zusammensetzung wurde in der Weise hergestellt, daß zuerst die feuerfesten Materialpulver miteinander vermischt und dann auf 93° C erhitzt wurden. Das Paraffin wurde getrennt geschmolzen, und alle Bestandteile wurden unter

ίο Verwendung eines Mischers mit einem Rührer des »Schlagtyps« vereinigt. Das gemischte Material wurde durch Leiten desselben im noch warmen Zustand durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 1,2 mm gekörnt, worauf die Körner auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wurden. Die gekörnte Charge für Kerne wurde in eine Stahlform und -presse unter einem Stempel von 22,7 t gefüllt, wodurch grüne Kerne mit einer Breite von 25,4 mm, einer Länge von 127,0 mm und einer Dicke von 6,35 mm erzeugt wurden.

Die grünen Kerne wurden in ein grobes gebranntes Aluminiumsilikat eingebettet und in einem Ofen 4 Stunden lang auf 1260⁰C, also eine unter dem Hochtemperatursintern liegende Temperatur erhitzt. Dann wurde der Ofen abgeschaltet und über Nacht abkühlen gelassen.

Die Hälfte der Kerne wurde auf 204⁰C vorerhitzt und 3 Minuten lang bei derselben Temperatur in geschmolzenem Mannit imprägniert. Nach der Imprägnierung wurden die Kerne kurz abtropfen gelassen, um den überschüssigen Mannit in das Bad zurücklaufen zu lassen. Die Kerne wurden dann noch heiß in siedendes Wasser eingetaucht und kurz bewegt. Im Anschluß an die Wasserspülstufe wurden die Kerne gründlich in Isopropylalkohol gespült, worauf sie durch Beschleunigungslufttrocknung getrocknet wurden.

Die imprägnierten und die unbehandelten Kerne wurden auf einer Spannweite von 103,2 mm mit zentraler Beladung gebrochen, um ihre Bruchfestigkeit bzw. Biegefestigkeit zu ermitteln. Fs wurde festgestellt, daß die nicht imprägnierten Kerne einen durchschnittlichen Bruchmodul von 12,3 kg cm² hatten. Die imprägnierten Kerne wiesen einen durchschnittlichen Bruchmodul von 127,8 kg cm² auf. Diese Ergebnisse zeigen, daß die Imprägnierung mit Mannit eine über lOfache Verbesserung der Festigkeit ergab. In diesem erfindungsgemäßen Beispiel sowie in allen anderen Beispielen waren die imprägnierten Kerne weiß und in ihrem Aussehen von den nicht imprägnierten Kernen nicht zu unterscheiden.

Beispiel 2

Es wurden feuerfeste Kerne von 3,2 χ 12,7 χ 90,5 mm durch Spritzgießen einer feuerfesten Masse, die 20 Gewichtsprozent organischen Kunststoff und Weichmacher und 80 Gewichtsprozent feuerfestes Materialpulver enthielt, hergestellt. Sie wurden zunächst der folgenden Niedertemperaturhitzebehandlungsfolge unterworfen :

etwa 12 Stunden bei 104° C,

etwa 12 Stunden bei 143° C,

etwa 24 Stunden bei 160⁰C,

etwa 24 Stunden bei 174° C,

etwa 24 Stunden bei 193° C und
etwa 48 Stunden bei 216° C.

Die obigen Temperaturen können je nach der speziellen Form der Kerne variiert werden. Danach wur-

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den die Kerne 2 Stunden lang auf 1204" C, also eine unter dem Hochtemperatursintern liegende Temperatur erhitzt und dann auf Raumtemperatur gekühlt. Es wurde festgestellt, daß die Kerne einen durchschnittlichen Bruchmodul von 30,1 kg/cm² hatten.

Es wurden in identischer Weise erzeugte Kerne auf 210⁰C vorerhitzt und 3 Minuten lang bei derselben Temperatur in einem geschmolzenen Mannitbad imprägniert. Die imprägnierten Kerne wurden einem ersten Spülen in siedendem Wasser und darauffolgend einem gründlicheren Spülen in Isopropylalkohol unterworfen. Der durchschnittliche Bruchmodul der imprägnierten Kerne wurde zu 341,2 kg/cm² ermittelt, was eine über 11 fache Erhöhung gegenüber dem Bruchniodul der nicht imprägnierten Kerne bedeutet. Darüber hinaus zeigten die imprägnierten Kerne eine große Zunahme der Härte.

Beispiel 3

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^Rs wurden wie im Beispiel 2 erzeugte imprägnierte und nicht imprägnierte Kerne in die Form einer Wachsspritzgießmaschine eingebracht, und es wurden Wachsmodelle um die Kerne gespritzt. Es wurden wie in der USA.-Reissue-Patentschrift 26 495 beschrieben um die Modelle keramische Schalengießformen unter Verwendung einer feuerfesten Materialaufschlämmung, die aus 3 Teilen Zirkonpulver und 2 Teilen geschmolzenem Siliciumdioxydpulver bzw. Hartfeuerporzellanpulver, welche in einer im wesentliehen aus einem kolloidalen Silicasol, eine·· geringen Menge eines organischen Filmbildners und geringen Mengen eines Netzmittels und Antischaummittels bestehenden Bindemittelflüssigkeit suspendiert waren, hergestellt wurde, erzeugt. Die ersten beiden überzüge jeder Form wurden mit körnigem Zirkon besandet und jeder der übrigen vier überzüge der Formen wurde mit einer gemahlenen groben Schamotte bzw. einem gemahlenen groben Feuerton besandet. Jeder Tauchüberzug wurde vor dem Aufbringen des nächsten Tauchüberzuges gründlich trocknen gelassen. Nach dem Aufbringen des sechsten und letzten Überzuges wurde jede Form über Nacht trocknen gelassen. Die endgültige Wanddicke der Formen war etwa 4,8 mm.

Die Wachsmodelle wurden von den Schalengießformen in einem Autoklav entfernt, und die Formen mit den Kernen wurden dann etwa 10 Minuten lang vor dem Gießen von Metall in die Formen auf eine Temperatur von etwa 982 C erhitzt. Nach dem Entfernen der Formen aus dem Ofen wurde beobachtet, daß alle Kerne weiß waren und es unmöglich war, die Kerne, wekhe imprägniert worden sind, von den Kernen, welche nicht imprägniert worden sind, zu unterscheiden. Die Formen wurden zur Erzeugung von Stahlgußstücken verwendet und die mit den behandelten Kernen hergestellten Gußstücke waren mit den mit den unbehandelten Kernen hergestellten Gußstücken vergleichbar.

Beispiel 4

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Es wurde Dulcit geschmolzen und auf etwa 210⁰C erhitzt. Es wurden keramische Kerne der im Beispiel 2 verwendeten Art auf dieselbe Temperatur vorerhitzt und durch 5 Minuten langes Tauchen in das geschmolzene Dulcitbad imprägniert. Nach der Imprägnierung wurden die Kerne in der ini Beispiel 2 beschriebenen Weise gespült. Der durchschnittliche" Bruchmodul der imprägnierten Kerne bctruj 361,8 kg/cm² im Vergleich zu einem durchschnitt liehen Bruchmodul von 30,1 kg/cm² bei den unbc handelten Kernen.

Beispiel 5

Es wurde 2-Amino-2-(hydroxymeihyl)-l,3-propandiol geschmolzen und auf 193° C erhitzt. Es wurden vorerhitzte Kerne der im Beispiel 2 verwendeten ArI durch 5 Minuten langes Tauchen imprägniert. Nacli dem Entfernen aus dem geschmolzenen Bad und Abtropfenlassen wurden die Kerne rasch in warmem Isopropylalkohol gespült und darauffolgend einem gründlichen Spülen in Benzol unterworfen. Die Kerne wurden auf Raumtemperatur gekühlt und bei Raumtemperatur getrocknet, und ihr durchschnittlicher Bruchmodul wurde zu 288 kg/cm² ermittelt.

Obwohl die Verbesserung der Kernfestigkeit ausgezeichnet war, ist die in diesem Beispiel verwendete Verbindung nicht bevorzugt, da es festgestellt wurde, daß sie vom Standpunkt des wiederholten Schmelzens und der Wiederverwendung nicht ganz so beständig ist wie andere Verbindungen. Wenn beispielsweise das Imprägniermittel erneut geschmolzen und in derselben Weise verwendet wurde, war die erhaltene Kernfestigkeit 197 kg/cm². Zwar war diese Festigkeit über 6mal so hoch wie die bei den unbehandelten Kernen erhaltene, sie war jedoch wesentlich geringer als die bei der ersten Verwendung des Materials erhaltene Festigkeit.

Beispiel 6

Es wurde Azelainsäure geschmolzen und auf 127"C erhitzt. Es wurden vorerhitzte Kerne der im Beispiel 2 verwendeten Art durch 3 Minuten langes Tauchen imprägniert. Im Anschluß an die Imprägnierung wurden die Kerne in heißem Wasser gespült. Nach dem Kühlen auf Raumtemperatur und Trocknen bei Raumtemperatur wurde der durchschnittliche Bruchmodul zu 231,3 kg/cm² ermittelt.

Beispiel 7

Es wurden den im Beispiel 2 verwendeten Kernen ähnliche Kerne 10 Minuten lang in geschmolzenem Resorcin bei 135"C imprägniert. Der durchsc' littliche Bruchmodul wurde zu 201,9 kg/cm² ermittelt, was einer über 6fachen Erhöhung gegenüber der Festigkeit von nicht imprägnierten Kernen entspricht.

Beispiel 8

Es wurde Hydrochinon geschmolzen und auf eine Temperatur von 177 bis 188° C erhitzt. Es wurden Kerne für einen typischen kleinen technischen Bauteil während eines Zeitraumes von 3 bis 14 Minuten mit der Schmelze imprägniert. Alle imprägnierten Kerne zeigten im Vergleich zu nicht imprägnierten Kernen eine wesentliche Erhöhung der Festigkeit und Härte. Die in diesem Beispiel verwendeten besonderen Kerne hatten einen Schaftteil mit einem Durchmesser von 14,7 mm und einer Länge von 50,8 mm. Vor der Imprägnierung wurden die Schaftteile der Kerne zwischen den Fingern leicht gebrochen. Die Schaftteile der imprägnierten Kerne konnten nicht gebrochen werden.

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Beispiel 9

Es wurden keramische Kerne der im Beispiel 2 verwendeten Art auf 182 C erhitzt und 3 bis 5 Minuten lang in geschmolzener Adipinsäure bei einer Temperatur von 182 bis 193"C imprägniert. Nach dem Abtropfenlassen wurden die Kerne in siedendem Wasser rasch gespült und auf Raumtemperatur gekühlt. Der durchschnittliche Bruchmodul betrug 192,1 kg/cm².

Beispiel 10

Es wurden Kerne der im Beispiel 2 beschriebenen Art mit verschiedenen organischen Verbindungen mit cyclischer Struktur, Schmelzpunkten von mehr als 76,7° C und Dichten von mehr als 1 g/cm³ imprägniert. In jedem Falle wurden die Kerne auf eine Temperatur nahe der Temperatur des geschmolzenen Imprägnier-

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mittels vorerhitzt. Das verwendete Material, die Imprägnierzeiten und -temperaturen und die entsprechenden Ergebnisse der Bruchmodulprüfungen sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1

Imprägniermitlei	Impriignier- temperatur ("C)	Imprägnier dauer (Minuten)	Bruchmodul der Kerne (kg/cm²)
Benzil Bernsteinsäure anhydrid Anthracen Benzamid Succinimid	126,7 193,3 260,0 165,6 148,9	5 3 3 3 bis 5 3 bis 5	241,1 233,4 312,5 268,4 186,5

Beispiel 11

Es wurden Bruchmodulvergleichsprüfungen an mit gnierten Kernen durchgeführt In der folgenden

cyclischen und nichtcyclischen Verbindungen mit Tabelle 2 sind die Imprägniermittel, deren Formeln,

Schmelzpunkten von über 76,7° C und denselben funk- 25 Schmelzpunkte, Dichten und die erhaltenen Festig-

tionellen Gruppen bzw. Substituentengruppen imprä- keiten zusammengestellt.

Tabelle 2

Art des Imprägniermittels	Chemische Bezeichnung des Imprägniermittels	Formel des Imprägniermittels	Schmelzpunkt des Imprägnier mittels (⁰C)	Dichte des Imprägnier mittels (g/cm³)	Bruchmodul der Kerne (kg/cm²)
		Q7H35
Nichtcyclisches Keton	Stearon	\ C = O / Q7H35	88	0,798	119
		O O Il Il
Cyclisches Keton	Benzil	Il Il ~i /~y*	95	1,23	229,2
		C C I I			V.
		Λ Λ
		ν Κ/
Nichtcyclisches Amid	Stearinsäureamid	O y Q7H35C NH₂	109	<l,0	104,3
		O /,
Nichtcyclisches Amid	Palmitinsäureamid	Q5H31 C NH₂	106	<l,0	96,6
		O
Nichtcyclisches Amid	Butyramid	C₃H₇-C NH₂	115	1,032	95,9

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An des Imprägniermittels

Cyclisches Amid

Chemische Bezeichnung des Imprägniermittels

Fortsetzung

Formel
des Imprägniermittels

40

Benzamid

Il

C-NH,

Schmelzpunkt
des Imprägniermittels

I Cl

126

Bruchmodul der Kerne

(kg/cm²)

241,8

Wie es sich aus der obigen Tabelle 2 ergibt, hängen die Festigkeiten der Kerne nicht von der speziellen funktioneilen Gruppe bzw. Substituentengruppe des Imprägniermittels ab. Jede der verwendeten cyclischen Verbindungen ergab eine stark erhöhte Festigkeit im Vergleich zu den nicht unter die erfindungsgemäßen Festlegungen fallenden nichtcyclischen Verbindungen mit denselben Gruppen.

Claims

2 208 24! Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verfestigen keramischer Gegenstände, insbesondere Gießereikerne, durch Imprägnieren mit einer organischen Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß man aTs organische Verbindung eine solche, welche nicht cyclisch mit Hydroxygruppen oder cyclisch ist und einen Schmelzpunkt von mindestens 76,7^;C und eine Dichte von mindestens 1 g cm³ hat. verwendet, den Gegenstand mit einer Schmelze der organischen Verbindung imprägniert und die flüssige organische Verbindung durch Kühlen in den Poren des Gegenstandes sich verfestigen läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als nicht cyclische organische Verbindung mit Hydroxygruppen eine feste Säure bzw. einen festen Alkohol verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als organische Verbindung eine solche mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen und drei oder mehr Hydroxygruppen verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als organische Verbindung eine feste aliphatische Verbindung verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als organische Verbindung einen geradkettigen mehrwertigen Alkohol verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als organische Verbindung Mannit, Dulcit, Sorbit bzw. Erythrit verwendet.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den keramischen Gegenstand vor dem Imprägnieren auf eine der Temperatur der flüssigen organischen Verbindung annähernd gleiche Temperatur erhitzt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als organische Verbindung eine solche, welche die Fähigkeit hat, durch Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb ihrer Schmelztemperatur sich zu verflüchtigen, zum Imprägnieren von Gießereikernen verwendet und die in den Poren des Kernes anschließend sich verfestigende Verbindung vor dem Eingießen des Metalls durch Erhitzen verflüchtigt.