DE2333422A1

DE2333422A1 - HARD MATERIAL AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURING

Info

Publication number: DE2333422A1
Application number: DE19732333422
Authority: DE
Inventors: Nils Gustav Schrewelius
Original assignee: GULLHOEGENS BRUK AB
Current assignee: GULLHOEGENS BRUK AB
Priority date: 1972-07-03
Filing date: 1973-06-30
Publication date: 1974-01-24
Also published as: FR2236809A1

Description

DR. KARL TH. HEGEL · DIPL.-ING. KLAUS DICKELDR. KARL TH. HEGEL DIPL.-ING. KLAUS DICKEL

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

Γ ~] 2OOO Hamburg SOΓ ~] 2OOO Hamburg SO

2 3 3 3 4 2 2 Große Bergstraße 2232 3 3 3 4 2 2 Große Bergstrasse 223

Postfach 5ΟΟ6Θ2 Telefon: (O4U) 3862SB Telcgramm-Adreese: Doellnerpatent P.O. Box 5ΟΟ6Θ2 Telephone: (O4U) 3862SB Telcgramm address : Doellnerpatent

Unser Zeichen: Datum Our mark: the date

Dr.He/Bo -H 2178 29. Juni 1973Dr He / Bo -H 2178 June 29, 1973

Aktiebolaget Gullhögens Bruk 54-1 o1 Skövde,SchwedenAktiebolaget Gullhögens Bruk 54-1 o1 Skovde, Sweden

Hartstoff und Verfahren zu seiner HerstellungHard material and process for its production

Die Erfindung bezieht sich auf Kunststoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to plastics and processes for their manufacture.

Ein künstlicher Körper gemäß der Erfindung besteht mindestens aus einem Hartstoff und mindestens einem Bindemittel. Er ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel in die Poren des harten Materials infiltriert ist, beispielsweise in das dreidimensionale Skelett des Hartmaterials. Der Ausdruck Hartmaterial, wie er hier benutzt wird, bezeichnet ein Material mit einer Härte nach der Mohs'sehen Skala von mindestens sechs. Vorzugsweise soll die Mohs'sehe Härte mindestens sieben betragen,und zur Erzielung der besten Ergebnisse liegt die Mohs'sehe Härte bei acht oder oberhalb acht.An artificial body according to the invention consists at least made of a hard material and at least one binding agent. It is essentially characterized in that the binder is infiltrated into the pores of the hard material, for example into the three-dimensional skeleton of the hard material. Of the The term hard material, as it is used here, denotes a material with a hardness according to the Mohs's scale of at least six. Preferably the Mohs'sehe hardness should be be at least seven, and for the best results the Mohs'sehe hardness is eight or above eight.

Das Hartmaterial kann aus Korund, Bauxit, Siliciumcarbid und/ oder anderen Hartstoffen bestehen. Anfänglich soll das Hartmaterial in fein verteilter Form vorliegen.The hard material can consist of corundum, bauxite, silicon carbide and / or other hard materials. Initially, the hard material should are in finely divided form.

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I'ontHc-hc-c-kkomo: Hamburg 2Θ122Ο · Bank: Dresdner Bank AG. Kto.-Nr. 3813897 I'ontHc-hc-c-kkomo: Hamburg 2Θ122Ο · Bank: Dresdner Bank AG. Account no. 3813897

Gemäß der Erfindung ist es besonders, vorteilhaft, ein Silicat, wie Glas, als Bindemittel au verwenden. Bei eineq/fcevorzugten Ausführungsform kann das Glas ganz oder teilweise entglast sein. Ein entglastes Material hat eine Mehrzahl von vorteilhaften Eigenschaften, die in Kombination mit dem gemäß der Erfindung verwendeten harten Material zu einer Gruppe neuer Stoffe führen, die bisher unbekannte Eigenschaften aufx^eisen.According to the invention, it is particularly advantageous to use a silicate, like glass, use it as a binding agent. With a q / fce preferred Embodiment, the glass can be completely or partially devitrified. A devitrified material has a number of advantageous properties, which in combination with the hard material used according to the invention lead to a group of new substances, the hitherto unknown properties.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf künstliche Stoffe,in denen das Bindemittel ein Ealsiumsilicatglas etwa folgender Zusammensetzung darstellt :The following description refers to artificial substances in which the binder is an Ealsiumsilicate glass approximately of the following composition represents:

69 Gew.-% ₂
25 Gew.-% öaO+HgO69% by weight ₂
25% by weight ÖaO + HgO

3 Gew.-# . Al_?0^3 wt .- #. Al _? 0 ^

3 Gew.-% Alkali und Eisenoxyde3% by weight alkali and iron oxides

Dieses Material hat verschiedene Vorteile. Sc ist es beispielsweise in großen Mengen zu geringen Preisen vorrätig. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses oxjdische Bindemittel beschränkt, sondern es sind verschiedene Abänderungen möglich, die aus der folgenden Beschreibung sich ergeben werden.This material has several advantages. For example, it is Sc In stock in large quantities at low prices. However, the invention is not limited to this oxide binder, rather, various modifications are possible, which will emerge from the following description.

Das oben genannte EalziuitsiliG&tglas erweicht "bereits bei etwa 13oo°0 und schmilzt bei etwa 15oo°G. Es wurde gefunden, daß die Glasschmelze rasch von den Poren des Hartmateriaikörpers absorbiert wird und daß das Bindemittel fast vollβ sandig die Poren ausfüllt. Der Ausdruck "absorbiert", wie er nier benutzt wird, bezeichnet ein ähnliches Verfahren, wie es stattfindet, wenn eine Flüssigkeit von Löschpapier aufgesaugt wird. Wenn der poröse Körper eine geeignete Seiloheügröße aufweist _t füllen sich all seine Poren,und infolgedessen ist der entstehende infiltrierteThe above-mentioned EalziuitsiliG & tglas "softens" already at about 1300 ° C and melts at about 1500 ° G. It has been found that the glass melt is rapidly absorbed by the pores of the hard material body and that the binding agent fills the pores almost completely sandy. The expression "absorbs ", as used Nier, refers to a similar process as it takes place when a liquid is absorbed by blotter paper. when the porous body has a suitable Seiloheügröße _t fill all its pores, and consequently the resulting infiltrated

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Körper, der praktisch die gleiche Größe wie der ursprüngliche poröse Körper aufweist; im wesentlichen frei von Poren.Body that is practically the same size as the original having porous bodies; essentially free of pores.

Nachdem die Infiltrierung stattgefunden hat und der Körper genügend abgekühlt ist, wird das Glas vorzugsweise einer Entglasungsbehandlung unterworfen. In dem hier betrachteten Fall kann die Entglasung bei etwa 115o°C innerhalb von 1o bis 3o Minuten beispielsweise erfolgen. Als Ergebnis werden nicht nur die !Festigkeit, sondern auch andere Eigenschaften, wie die Korrosionsbeständigkeit und die Abriebfestigkeit-, verbessert.After the infiltration has taken place and the body enough is cooled, the glass is preferably subjected to devitrification treatment. In the case considered here, the Devitrification at about 115o ° C within 10 to 30 minutes, for example take place. As a result, not only strength, but also other properties such as corrosion resistance and the abrasion resistance, improved.

Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Bindemittels kann auch beeinflusst werden. Es ist besonders vorteilhaft, den Wärmeausdehnungskoeffizienten in der Weise zu ändern, daß er demjenigen des Hartmaterials gleich wird, indem man dem Bindemittel geeignete Substanzen zusetzt und nach der Infiltrierung eine Heißbehandlung durchführt. Dieses bringt große Vorteile mit sich, beispielsweise im Hinblick auf die festigkeit des fertigen Produktes bei Temperaturänderungen.The thermal expansion coefficient of the binder can also to be influenced. It is particularly advantageous to adjust the coefficient of thermal expansion to change in such a way that it becomes the same as that of the hard material by adding suitable Adding substances and performing a heat treatment after the infiltration. This has great advantages, for example with regard to the strength of the finished product in the event of temperature changes.

Soweit es sich um bestimmte Hartstoffe, wie Siliciumcarbid, handelt, kann die Erklärung für eine gute Infiltrierung darin liegen, daß eine chemische Eeaktion zwischen dem Hartstoff und' dem geschmolzBnen Bindemittel in gewissem Ausmaß stattfindet, wobei Jedoch überflüssige Mengen von nicht erforderlichen Reaktionsprodukten nicht entstehen, wenn die Infiltrierungstemperatur unterhalb einer bestimmten Grenze gehalten wird. Bei Kalziumsilicatglas liegt diese Grenze bei etwa 155o bis 16oo°0. Die Infiltrierungstemperatur muss jedoch über der unteren Grenze liegen, damit die Viskosität der Schmelze nicht zu hoch wird, denn in diesem Fall kann die infiltrierung unvollständig, werden.As far as certain hard materials, such as silicon carbide, are concerned, the explanation for good infiltration can be found in them lie that a chemical reaction between the hard material and the molten binder takes place to a certain extent, However, unnecessary amounts of unnecessary reaction products do not arise if the infiltration temperature is kept below a certain limit. With calcium silicate glass this limit is around 155o to 160o ° 0. The infiltration temperature must, however, be above the lower limit so that the viscosity of the melt does not become too high, because in In this case the infiltration can become incomplete.

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Versuche haben gezeigt, daß eine Vorerhitzung der porpsen Hartstoff körper die Infiltrierung begünstigt. Der Grund hierfür ist nicht ganz klar. Eine mögliche Erklärung besteht darin, daß Rückstände von organischen Bindemitteln oder Verunreinigungen andernfalls einen störenden Einfluss auf die Vorerhitzung ausüben können, so daß gute Bedingungen für eine vollständige Absorption der Silicatschmelze lediglich als Ergebnis einer Vorerhitzung geschaffen werden.Experiments have shown that preheating of the porous hard material body favors infiltration. The reason for this is not entirely clear. One possible explanation is that Otherwise residues of organic binders or impurities would have a disruptive influence on the preheating so that good conditions for complete absorption of the silicate melt merely as a result of preheating be created.

Der Hartmaterialkörper kann vor der Infiltrierung in verschiedener Weise geformt werden. Ein billiges Verfahren ist eine Tablettierung des fein verteilten Hartmaterials, die in bekannter Weise mit Hilfe bekannter Vorrichtungen, wie sie in der Bergbau- und der Zementindustrie benutzt werden, durchgeführt werden kann. Die Tabletten können dta Form von Kugeln mit einem Durchmesser von 3 bis 15 Bim aufweisen. Sie sollen getrocknet und vorzugsweise vorerhitzt werden.Before the infiltration, the hard material body can be in various Way to be shaped. A cheap method is a tabletting of the finely divided hard material, which is known in Way with the help of known devices such as those in the Mining and cement industries. The tablets can be in the form of balls with a dta Have a diameter of 3 to 15 µm. They are supposed to be dried and preferably preheated.

Es wurde gefunden, daß ein poröser Hartmaterialkörper, der aus einer Masse von gepulvertem Hartmaterial hergestellt ist, welches unter dem Einfluss der Schwerkraft lose, zusammengeballt oder agglomeriert ist, vollständig gefüllt wird, wenn er in Gegenwart einer genügenden Menge von geschmolzenem Silicatglas auf die Infiltrierungstemperatur erhitzt wird. Infolgedessen braucht das Hartmaterial, aus dem die porösen Hartmaterialkörper herzustellen sind, nicht in einer Presse zusammengedrückt werden.It has been found that a porous hard material body made from a mass of powdered hard material, which is loose, balled or agglomerated under the influence of gravity, becomes completely filled when in In the presence of a sufficient amount of molten silicate glass is heated to the infiltration temperature. Consequently the hard material from which the porous hard material bodies are to be produced does not need to be compressed in a press will.

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Die Porosität der porösen Hartmaterialkörper schwankt natürlich mit der Größe deo? leuchen, mit dem für das Zusammenpressen der Körper verwendeten Druck, mit der Art des verwendeten Bindemittels usw. Als allgemeine Regel kann gesagt werden, daß die Porosität normalerweise in der Größenordnung von 15 his 55 % liegt, aher wenn bestimmte Hilfsmittel angewendet werden, die dem !Fachmann wohlbekannt sind, lässt sich der Porositätsgrad von 1o bis 9o % ausdehnen. Dieser Porositätsgrad entspricht dem volumetrischen Verhältnis des Bindemittels im fertigen Produkt, dessen Hartmaterialgehalt demnach zwischen 45 bis 85» vorzugsweise zwischen 6o bis 7° Vol.-% liegen kann.The porosity of the porous hard material body naturally varies with the size deo? light, with the pressure used to compress the bodies, with the type of binder used, etc. As a general rule, it can be said that the porosity is normally in the order of 15 to 55 % , rather when certain aids are used that are similar to the As are well known to those skilled in the art, the degree of porosity can be expanded from 10 to 90 % . This degree of porosity corresponds to the volumetric ratio of the binder in the finished product, the hard material content of which can accordingly be between 45 and 85%, preferably between 60 and 7% by volume.

Das Hartmaterial, aus dem die porösen Körper hergestellt werden, kann verschiedene Teilchengröße besitzen, beispielsweise 4- bis 5 mm oder weniger. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, ein Hartmaterial zu verwenden, welches eine leilchengröße besitzt, die von einer unteren Grenze von o,1 bis o,5 ma bis zu einer oberen Grenze von 1 bis 3 mm schwankt. Aus verschiedenen Gründen kann es günstig sein, eine wesentliche Menge des Hartmaterials in fein verteiltem Zustand oder in Staubform zuzusetzen« Wenn das Hartmaterial aus Siliciumcarbid besteht, können 1o bis 15 % davon aus Staub sein, der eine Seilchengröße von weniger als 5o Mikron besitzt. Dieses Material wird als ein anderweitig wertloses Nebenprodukt bei der Herstellung ύοώ. Siliciumcarbid erhalten. Es ist auch möglich, lediglieh derartigen Staub zu verwenden, wodurch die Kosten vermindert werden können, ohne die technologischen Vorteile zu opfern, die in erhöhter Harte und besserer Abriebfestigkeit bestehen.The hard material from which the porous bodies are made can have various particle sizes, for example 4 to 5 mm or less. In some cases it can be expedient to use a hard material which has a particle size which varies from a lower limit of 0.1 to 0.5 mA to an upper limit of 1 to 3 mm. For various reasons it may be beneficial to add a substantial amount of the hard material in a finely divided state or in the form of dust. If the hard material is silicon carbide, 10 to 15 % of it may be dust, which has a rope size of less than 50 microns. This material is considered an otherwise worthless by-product in the manufacture of ύοώ. Obtained silicon carbide. It is also possible to use just such dust, which can reduce costs without sacrificing the technological advantages of increased hardness and better abrasion resistance.

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Das Hartmaterial kann vorteilhaft mit einem' zeitweise wirkenden Binder, wie Leim, Sulfitablauge oder Teer,vermischt werden. Es ist auch möglich, eine geringe Menge des zu verwendenden oxydischen Bindemittels zuzusetzen oder auch Stoffe, die "beim Erhitzen in Oxyde übergehen, wie z.B. Tonsorten. Die Infiltrierung kann in einem Drehrohrofen der gleichen Art, wie er in der Ze-The hard material can advantageously with a 'temporarily acting Binder, such as glue, sulphite waste liquor or tar, are mixed. It is also possible to use a small amount of the oxidic Adding binders or substances that "transform into oxides when heated, such as types of clay. The infiltration can be used in a rotary kiln of the same type as in the Ze-

wiid
mentindustrie verwendet, vor sich gehen. Die Eohmaterialien für das Bindemittel werden dann dem oberen Ende des Ofens zugeführt, während das Hartmaterial in Tablettenform dem Abschnitt des Ofens zugeleitet wird, der die gewünschte,. Temperatur, beispielsweise 15oo°0,aufweist. Das aus dem Ofen entladene Material besteht aus infiltrierten Kügelchen und einem geringen Überschuss an Bindemittel. Die Kügelchen oder Kugelaggregate können durch Kühlen in Wasser oder mechanisches Mahlen voneinander getrennt werden,und wenn erwünscht oder erforderlich, können sie auch oberflächlich in einem rotierenden Gefäss gereinigt werden. Schließlich können sie zur Kristallisation des Bindewitteis erhitzt werden.wiid
ment industry used to go on. The raw materials for the binding agent are then fed to the upper end of the furnace, while the hard material in tablet form is fed to the section of the furnace which has the desired. Temperature, for example 15oo ° 0, has. The material discharged from the furnace consists of infiltrated spheres and a small excess of binder. The beads or ball aggregates can be separated from one another by cooling in water or mechanical grinding, and if desired or necessary, they can also be superficially cleaned in a rotating vessel. Finally, they can be heated to crystallize the binding white.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung künstlicher Körper gemäß der Erfindung besteht darin, Körper, und zwar beispielsweise runde, vorzugsweise kugelförmige, aus einer Masse mit niedrigem Schmelzpunkt herzustellen, die in eine Masse infiltriert wird, die einen höheren Schmelzpunkt aufweist. Bei derartigen Körpern kann es sich um Kügelenen handeln, die durch ein ansich bekanntes mechanisches Verfahren hergestellt werden können. Diese Kügelchen werden getrocknet oderA particularly advantageous method for the production of artificial bodies according to the invention consists in body, and although, for example, round, preferably spherical, made from a mass with a low melting point, which in a Mass is infiltrated, which has a higher melting point. Such bodies can be spheres, which can be produced by a mechanical process known per se. These beads are dried or

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MAL INSPEGTFDTIMES INSPEGTFD

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gebrannt, damit sie die für die folgende Behandlung erforderliche Festigkeit erhalten. Bas Formen der Pillen wird dann unter Verwendung von zugesetztem Hartmaterial in fein verteilter Form fortgesetzt, wobei vorzugsweise auch ein zeitweilig wirkendes Bindemittel für das Hartmaterial beigefügt wird. Das feinverteilte Hartmaterial, das den Bestandteil mit dem höheren Schmelzpunkt darstellt,und das zeitweilig wirkende Bindemittel bilden so eine Schicht oder Schale um jedes Teilchen des Bestandteils mit dem niedrigeren Schmelzpunkt. Die entstehenden Kügelchen werden dann nach einem etwa erforderlichen Trockenprozess auf eine Temperatur erhitzt, daß das innere Material schmilzt und^ie äußere Lage oder Schale infiltriert wird, die ihrerseits fest bleibt.fired to give them the strength required for the subsequent treatment. Bas forms of the pills is then taken under Use of added hard material continued in finely divided form, preferably also a temporary one Binder for the hard material is added. The finely divided Hard material, which is the component with the higher melting point, and which form the temporary binding agent such a layer or shell around each particle of the ingredient with the lower melting point. The resulting globules are then heated to a temperature, after any drying process that is required, that the inner material melts and ^ ie outer layer or shell is infiltrated, which in turn remains solid.

Wenn die Menge der beiden Bestandteile in geeigneter 'Weise ausgewählt wird, führt dieses Brennverfahren zu Hohlkörpern, deren Wände aus einem porösen Hartmaterial bestehen, dessen Poren mit dem Infiltrat gefüllt sind. Dieses Material hat ausgezeichnete Festigkeit und ist gasundurchlässig.When the amount of the two ingredients is appropriately selected this combustion process leads to hollow bodies, the walls of which are made of a porous hard material, the pores of which are also made the infiltrate are filled. This material has excellent strength and is impermeable to gas.

Die Anwendung des eben beschriebenen Verfahrens bringt verschiedene Vorteile mit sich, die am besten in dem Fall erläutert werden, in dem das Hartmaterial Siliciumcarbid^ SiC)und das Infiltrat ein Glas darstellen.The application of the method just described brings various Advantages with them, which are best explained in the case in which the hard material silicon carbide (SiC) and the Represent infiltrate a glass.

1. Während des Brennens bei hoher Temperatur kommt das Glas nicht mit den Wänden des Ofens in Berührung, wodurch eine Korrosion der Wände vermieden wird.1. While burning at high temperature, the glass comes out not in contact with the walls of the furnace, which prevents corrosion of the walls.

2. Den Kugeln kann ein ziemlich großer Durchmesser gegeben werden, was im Falle der Infiltration in einen festen, kugelförmigen Körper aus Hartmaterial nicht möglich erscheint.2. The balls can be given a fairly large diameter, which does not seem possible in the case of infiltration into a solid, spherical body made of hard material.

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-ß--ß-

3· Jeder Hohlkörper weist eine genau gemessene Menge an Glas auf, so daß -eine sehr gleichmäßige Produktion gesichert ist.3 · Each hollow body has a precisely measured amount of glass, so that a very even production is ensured.

4-. Die Infiltration findet unter der Wirkung eines inneren Gasdrucks statt, was zu einer Verbesserung der Infiltration führt.4-. The infiltration takes place under the action of an internal gas pressure instead, which leads to an improvement in the infiltration.

5. Das Verfahren verläuft schnell und kann kontinuierlich mit niedrigen Kosten durchgeführt werden.5. The process is quick and can be continuous with low cost.

6. Wenn das Hartmaterial gegen Oxydation empfindlich ist, kann es durch die rasche Infiltration eines oxydationsb es tändig en Infiltrats geschützt xferden.6. If the hard material is sensitive to oxidation, it can become resistant to oxidation due to the rapid infiltration of an oxidation resistance Infiltrate protected xferden.

Auch in diesem Fall erfolgt die Infiltration vorteilhaft durch Brennen in einem Drehrohrofen, d.h. einem solchen, wie er in der Zementindustrie verwendet wird. Die Körper werden auf diese Weise in rollender Bewegung gehalten und so auf ihrer ganzen Oberfläche mit der geschmolzenen Komponente in Berührung gebracht, so daß eine gleichmäßige und vollständige Infiltration erzielt wird. Das rasche Erhitzen in einem Drehrohrofen bietet auch den Vorteil, daß unerwünschte Oxydation des teuren Siliciumcarbids in dem EaIl vermieden wird, wenn das Hartmaterial aus Siliciumcarbid besteht, während, wenn das Hartmaterial aus Korund besteht, eine Reaktion zwischen dem Korund und dem Glas bei der Infiltration vermieden wird.In this case, too, the infiltration is advantageously carried out by firing in a rotary kiln, i.e. one as it is in the Cement industry is used. The bodies are made that way kept in rolling motion and thus brought into contact with the molten component over its entire surface, so that a uniform and complete infiltration is achieved. Rapid heating in a rotary kiln also offers that Advantage that undesired oxidation of the expensive silicon carbide in the EaIl is avoided if the hard material is made of silicon carbide exists, while if the hard material is made of corundum, a reaction between the corundum and the glass in the Infiltration is avoided.

Das oben beschriebene Verfahren ist nicht auf Massen beschränkt, die aus Siliciumcarbid und Glas oder Korund und Glas bestehen, sondern es ist auch auf andere zusammengesetzte Stoffe ebenso anwendbar. Wesentlich ist lediglich, daß das zusammengesetzteThe method described above is not limited to masses consisting of silicon carbide and glass or corundum and glass, but it is also applicable to other compound substances as well. It is only essential that the compound

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Material aus mindestens zwei Bestandteilen besteht, von denen, das äußere einen höheren Schmelzpunkt als das innere besitzt,und daß die Bestandteile den Erfordernissen entsprechen, die· der Sachmann als Toraussetzungen für eine Infiltration kennt.Material consists of at least two components, of which the outer has a higher melting point than the inner, and that the components meet the requirements that the expert knows as gate exposures for an infiltration.

Wie bekannt, sind Korund und Bauxit nicht so hart,wie Siliciumcarbid, dafür sind sie wesentlich billiger.As is known, corundum and bauxite are not as hard as silicon carbide, but they are much cheaper.

example 1

Ein Kalziumsilicatglas,bestehend aus 69 Gew.-% SIOq und 25 Gew.-$ OaO, während der Rest AIpO^ und Alkali darstellt, wird mit Zelluloseleim und Wasser gemischt und zu Kugeln von einem Durchmesser von 18,5 πηί geformt. Nachdem die Kugeln getrocknet sind, beträgt ihre Dichte 1,46 kg/cdm. Da die Dichte von Glas 2,3 kg/ edm beträgt, entspricht der angegebene Wert der Kugeldichte einer Porosität von 35 %· Man lässt nun die Kugeln in einem wässrigen Schlamm von Natriumalginat und Siliciumcarbid (SiG) rollen, wobei das letztere eine durchschnittliche Teilchengröße von 8 Mikron besitzt,und alle leuchen eine Größe unter 5o Mikron aufweisen. Die so aufgebrachte Siliciumcarbidschicht oder -Schale erhöht den Durchmesser der Kugeln auf 23 nua und steigert gleichzeitig ihr Gewicht von 4,8 g auf 11,6 g. Die Kugeln werden dann bei einer Temperatur von" 1525 C etwa 15 Minuten lang gebrannt, wobei hohle, kugelförmige Körper erhalten werden.A calcium silicate glass, consisting of 69 wt .-% SIOq and 25 wt .- $ OaO, while the remainder is AlpO ^ and alkali, is mixed with cellulose glue and water and formed into spheres with a diameter of 18.5 πηί. After the spheres have dried, their density is 1.46 kg / cdm. Since the density of glass is 2.3 kg / edm, the specified value of the ball density corresponds to a porosity of 35 %. The balls are now allowed to roll in an aqueous slurry of sodium alginate and silicon carbide (SiG), the latter having an average particle size of 8 microns, and all of them are less than 50 microns in size. The silicon carbide layer or shell applied in this way increases the diameter of the balls to 23 nua and at the same time increases their weight from 4.8 g to 11.6 g. The spheres are then fired at a temperature of 1525 ° C. for about 15 minutes, with hollow spherical bodies being obtained.

Die angegebenen Zahlen bedeuten, daß eine vollständige !füllung der Siliciumcarbidschicht stattgefunden hat, die vor der Infiltration eine Porosität von 4o% besass.The figures given mean that a complete filling the silicon carbide layer took place before the infiltration had a porosity of 40%.

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ITach dem Mahlen, ergibt sich, daß die kugelförmigen Körper einen Rückstand von geschmolzenem Glas aufweisen, der etwa 1/3 der ursprünglichen Glasmenge ausmacht. Die Oberfläche der kugelförmigen Körper zeigt eine Glasschicht von einer Dicke von etwa 5o Mikron.After grinding, it turns out that the spherical bodies have a Have molten glass residue about 1/3 of the original amount of glass. The surface of the spherical Body shows a layer of glass about 50 microns thick.

Zum Vergleich mag erwähnt werden, daß ein fester Körper, der lediglich aus Siliciumcarbid besteht, beim Brennen unter den gleichen Bedingungen eine vollständig oxydierte Oberflächenschicht einer Dicke von etwa 2 bis 3 hu& aufweist.For comparison, it may be mentioned that a solid body, which consists only of silicon carbide, under the firing under the same conditions a completely oxidized surface layer of a thickness of about 2 to 3 hours.

Die folgenden Beispiele verwenden Kalziumsilicatglas als Bindemittel. Dieses war zu einem Pulver gemahlen worden,das durch ein Sieb mit Maschenöffnungen von o,25 mm hindurchging. Das Pulver war mit 3 Gew.-% Bentonit gemischt und unter Zusatz von etwa 15 Gew.-% Wasser granuliert worden. Nach der Granulation wurden die Glaskügeichen getrocknet und nach ihrer Größe sortiert. I¹Ur die folgenden Versuche wurde ein Anteil von 8 bis 11,6 mm Durchmesser verwendet. Der durchschnittliche Durchmesser betrug 9,3 nun. Das durchschnittliche Gewicht lag bei o,56 g,und die Porosität betrug etwa 45 %> Die getrockneten Glaskugeln hatten eine genügende festigkeit.The following examples use calcium silicate glass as a binder. This had been ground to a powder which passed through a sieve with mesh openings of 0.25 mm. The powder was mixed with 3% by weight of bentonite and granulated with the addition of about 15% by weight of water. After the granulation, the glass spheres were dried and sorted according to their size. I ¹ A proportion of 8 to 11.6 mm in diameter was used for the following experiments. The average diameter was 9.3 now. The average weight was 0.56 g and the porosity was about 45 %. The dried glass spheres had sufficient strength.

Die Glaskügelchen wurden dann mit dem Hartmaterial überzogen, das mit 3 Gew.-% Natriumbentonit gemischt war, das zeitweilig als Bindemittel wirkte.The glass beads were then coated with the hard material mixed with 3% by weight sodium bentonite, temporarily acted as a binder.

Vor dem Brennen wurden die Kugelchen 1o Minugen lang auf 5oö°C vorerhitzt und dann bei 1ooo°C vorgebrannt. Das Brennen dauerte 15 Minuten.Before firing, the spheres were open for 10 minutes Preheated at 50 ° C and then prebaked at 100 ° C. It burned for 15 minutes.

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309884/1081 " OP.!S;_t ⁵iA.L309884/1081 "OP.! S; _t ⁵ iA.L

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EXAMPLE 2

Hartmaterial: Siliciumcarbid,Teilchengröße ο,Hard material: silicon carbide, particle size ο,

Verwendeter Biiidemittelanteil: . 1g bis 16 minUsed fluid content: . 1g to 16 min

Durchschnittlicher Durchmesser: 13»5 πώAverage diameter: 13 »5 πώ

Durchschnittliches Gewicht: 2,23 gAverage weight: 2.23 g

Schalendicke: . 2,5 nim Porosität der Schale: 36' %Shell thickness:. 2.5 nim porosity of the shell: 36%

Nach dem Brennen, das wie oben angegben durchgeführt würde, wurden die Kugeln auf 95o°C gekühlt, dabei ließ man das Kalziumsiüieatglas 15 Minuten lang auskristallisieren. Die Kugeln ließ man dann auf Raumtemperatur abkühlen.After firing, which would be carried out as indicated above, the spheres were cooled to 95o ° C. while the calcium silicate glass was left Crystallize for 15 minutes. The spheres were then allowed to cool to room temperature.

Nach dem Mahlen der Kugeln wurde gefunden, daß das Glas in die Poren der Hartmaterialschale eingedrungen war, und daß lediglich ein kleiner Rückstand nicht-infiltrierten Glases im Hohlraum der Kugeln zurückgeblieben war. Die Poren der Schale waren vollständig mit dem Bindemittel ausgefüllt.After grinding the balls, it was found that the glass had penetrated into the pores of the hard material shell, and that only a small residue of non-infiltrated glass in the cavity the bullets were left behind. The pores of the shell were completely filled with the binder.

Example 3

Hartmaterial: Siliciumcarbid,Teilchengröße o,25 mmHard material: silicon carbide, particle size 0.25 mm

Verwendeter Bindemittelanteil: . 12 bis 16 mmUsed binder content:. 12 to 16 mm

Durchschnittlicher Durchmesser: Ί 3 j 5 ™Average diameter: Ί 3 j 5 ™

Durchschnittliches Gewicht: 2,36 gAverage weight: 2.36 g

Schalendicke: 2,5 mmShell thickness: 2.5 mm

Porosität der Schale: etwa 3o % Shell porosity: about 3o %

.../12... / 12

dem Brennen wurden die Kugeln auf 1o5o°C gekühlt, dabei ließ man das Glas 15 Minuten lang auskristallisieren. Barauf wurden die Kugeln auf Zimmertemperatur abgekühlt.After firing, the spheres were cooled to 1050 ° C., while the glass was allowed to crystallize for 15 minutes. The spheres were then cooled to room temperature.

Das Glas war vollständig in das Hartmaterial der Schale eingedrungen und hatte die Poren der Schale ausgefüllt.The glass had penetrated completely into the hard material of the shell and had filled the pores of the shell.

Example 4

Hartmaterial : Siliciumcarbid,Teilchengröße o,o63 mmHard material: silicon carbide, particle size 0.063 mm

Porosität der Schale: etwa 2o % Shell porosity: about 2o %

Nach dem Brennen ließ man das Glas 15 Minuten lang bei 11oo°C auskristallisieren. Das Glas war praktisch vollständig in die Poren der Hartmaterialschale eingedrungen, lediglich ein kleiner Rückstand hatte sich im Inneren des Schal enhohlraum³, der sich bei der Infiltration gebildet hatte, angesammelt. Die Oberfläche der Kugeln war mit einer dünnen Glasschicht überzogen. After firing, the glass was allowed to crystallize out at 1100 ° C. for 15 minutes. The glass had penetrated practically completely into the pores of the hard material shell, only a small residue had accumulated inside the shell cavity ³ , which had formed during the infiltration. The surface of the balls was covered with a thin layer of glass.

Example 5

Hartmaterial: Bauxit, Teilchengröße o,25 mmHard material: bauxite, particle size 0.25 mm

Schalendicke: 2,5 nuaShell thickness: 2.5 nua

Durchschnittliches Gewicht: 2,64 gAverage weight: 2.64 g

Nach dem Brennen ließ man das Glas bei 115o°0 15 Minuten lang auskristallisieren.After firing, the glass was left at 1150 ° for 15 minutes crystallize.

Die Poren der Schale waren vollständig mit infiltriertem Glas gefüllt. Leiblich eine geringe Glasmenge war im inneren Hohlraum der Kugeln zurückgeblieben.The pores of the bowl were completely filled with infiltrated glass. Physically there was a small amount of glass in the inner cavity the bullets lagged behind.

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Example 6

Hartmaterial: Kalziniertes Aluminiumoxyd,Hard material: Calcined aluminum oxide,

Teilchengröße o,125 mmParticle size 0.125 mm

Schalendicke: ^ 2,8 mmShell thickness: ^ 2.8 mm

Durchschnittliches Gewicht: 1,66 gAverage weight: 1.66 g

Porosität der Schale: etwa 7o %Shell porosity: about 7o%

Die Gesamtmenge des Glases wurde in die Schale infiltriert.The entire amount of the glass was infiltrated into the dish.

In allen Fällen "bestanden die Erzeugnisse nach dem Brennen aus hohlen, kugelförmigen Körpern, die eine zusammengesetzte Schale aus Glas und Hartmaterial aufwiesen, mit einer Höhlung, die während der Infiltration des Glases in das umgehende Hart-' materialskelett gebildet war.In all cases "the products passed after firing of hollow, spherical bodies, which had a composite shell made of glass and hard material, with a cavity, which was formed during the infiltration of the glass into the surrounding hard 'material skeleton.

Wenn auch in den obigen Beispielen das Bindemittel als Glas bezeichnet worden ist, soll doch bemerkt werden, daß dieser Ausdruck nicht in allen Fällen vollständig zutrifft, da das Glas als Folge der Kristallisation in eine Glaskeramik, also entglastes Glas, umgewandelt wird.Although in the above examples the binder has been referred to as glass, it should be noted that this Expression does not fully apply in all cases, since the glass as a result of crystallization into a glass ceramic, ie devitrified glass, is transformed.

Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, besteht das gemäß der Erfindung erzeugte Material nach dem Brennen aus hohlen, vorzugsweise kugelförmigen Körpern. Diese Körper können als solche verwendet werden, sie können auch als Rohmaterial für verschiedene Verfahren dienen. Beispielsweise können die Körper gemahlen werden, um ein grobkörniges, fein verteiltes Material zu gewinnen, das in der Hauptsache aus Hartmaterial, wie Siliciumcarbid, besteht. Die Teilchen dieses Materials können eine erhebliche Größe besitzen, wie sie z.Zt. durch Mahlen mehr oder weniger reinen Siliciumcarbids nicht erzielt werden kann. Die Teilchengröße kann 5 bis 6 mm oder mehr betragen.As can be seen from the above description, the material produced according to the invention, after firing, consists of hollow, preferably spherical bodies. These bodies can be used as such, they can also be used as raw material for different procedures are used. For example, the bodies can be ground to a coarse-grained, finely divided material to win, which consists mainly of hard material such as silicon carbide. The particles of this material can be a have considerable size, as they are currently more or less pure silicon carbide cannot be obtained by grinding. the Particle size can be 5 to 6 mm or more.

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Die infiltrierten Körper können mit oder ohne Zusatzmittel miteinander verbunden werden, um Gegenstände zu bilden, die eine Anzahl künstlich erzeugter Körper gemäß der Erfindung aufweisen.The infiltrated bodies can be mixed with or without additives can be connected to form articles comprising a number of man-made bodies according to the invention.

Die gemäß der Erfindung hergestellten Körper können als abriebfeste Schichten in Straßen oder Fussböden verwandt werden. Bei dieser Anwendung besteht das Material aus Körnern oder Kugeln,die eine Schicht bilden und mit Hilfe von Zement oder Asphalt aneinander gebunden sind. Die entstehende Schicht hat erhöhte Festigkeit und Abriebbeständigkeit. Eine Bindung dieser Körper mit dein geschmolzenen, infiltrierten Glas ist besonders im Pail von Zement von erheblicher Festigkeit und die rauhen Oberflächen der Körper schaffen eine gute Verankerung.The body produced according to the invention can be used as an abrasion-resistant Layers are used in streets or floors. In this application, the material consists of grains or balls that Form a layer and attach to each other with the help of cement or asphalt are bound. The resulting layer has increased strength and abrasion resistance. A bond this body with your molten, infiltrated glass is especially in the pail of Cement of considerable strength and the rough surfaces of the bodies create good anchoring.

Die Körper gemäß der Erfindung können in vielen Fällen Anw'endung finden, in denen allgemeine Widerstandsfähigkeit, Korrosionsfestigkeit, chemische Beständigkeit, Abriebfestigkeit und Härte erforderlich sind. Der Grund hierfür liegt in der niedrigen Porosität und der !Tatsache, daß die zum Infiltrieren verwendeten Oxydverbindungen ebenfalls beständig sind und in vielen Fällen eine hohe Festigkeit aufweisen. Dieses ist besonders der Fall bei sogenannten Keramikglas, d.h. - entglast em oder kdsballisiertem Glas, wie es als Bindemittel verwendet wird.The bodies according to the invention can be used in many cases where general resistance, corrosion resistance, chemical resistance, abrasion resistance and hardness are required. The reason for this lies in the low Porosity and the fact that the oxide compounds used for infiltration are also persistent and in many cases have high strength. This is particularly the case with so-called ceramic glass, i.e. - devitrified or kdsballized Glass as it is used as a binder.

Die Körper gemäß der Erfindung können auch Anwendung finden als Brandziegel, Düsen zum Hindurchleiten verschiedener aggressiver Chemikalien, als Scheuermittel, als hitzebeständige Rohre oder Stäbe in verschiedenen elektrotechnischen Gebieten.The bodies according to the invention can also be used as fire bricks, nozzles for the passage of various more aggressive Chemicals, as abrasives, as heat-resistant pipes or rods in various electrotechnical fields.

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Schleifräder können hergestellt werden durch Pressen einer Mischung von fein verteiltem Silicat, Hartmaterialteilchen und porösen Aggregaten, die aus fein gemahlenem Hartmaterial bestehen. Während des Brennens werden die porös.en Aggregate infiltriert, während die gesonderten Hartmaterialteilchen nicht beeinflusst werden, abgesehen von der Tatsache, daß sie in den infiltrierten Aggregaten verankert werden. Das fein verteilte Silicat wird in die Hartmaterialaggregate infiltriert und hinterlässt in den Schleifrädern Poren. Auf diese Weise können Schleifräder erzielt werden, die eine besondere Poren- und Kornstruktur aufweisen.Grinding wheels can be made by pressing a mixture of finely divided silicate, hard material particles and porous aggregates made from finely ground hard material exist. During the firing, the porous aggregates are infiltrated, while the separate hard material particles apart from the fact that they become anchored in the infiltrated aggregates. That finely divided silicate is infiltrated into the hard material aggregates and leaves pores in the grinding wheels. on In this way, grinding wheels can be achieved which have a special pore and grain structure.

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Claims

1. Artificial body, consisting of at least one Hard material and at least one binder, characterized in that the binder enters the pores of the Hard material is infiltrated.

2. Artificial body according to claim 1, characterized in that that the hard material consists of finely divided silicon carbide.

3. Artificial body according to claim 1, characterized in that the hard material consists of corundum.

H-. Artificial body according to Claim 1, characterized in that the hard material consists of BauxLt.

5. Artificial body according to one of the preceding claims, characterized in that the binder consists of a silicate, preferably calcium silicate glass.

6. Artificial body according to one of the preceding claims, characterized in that the binder consists of calcium silicate glass approximately of the following composition:

69% SiOp
25 wt% OaOiMgO
3 wt% Al ₂ O ₃

3 wt. 56 alkali and iron oxides

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7 · Artificial body according to one of the preceding Claims, characterized in that it consists of hollow, round, for example spherical, porous bodies consists of hard material ", the pores between the hard material particles essentially completely are filled with the binder by infiltration from inside and outside.

8. Artificial body according to claim 7 »characterized in that the cavity of the hollow, porous body essentially a single contiguous opening represents inside the body.

9 «Process for the production of artificial bodies, which consist of at least one hard material and at least one There are binders, characterized in that initially porous bodies are made from hard material with subsequent infiltration of the binder in this porous body.

1o. Method according to claim 9, characterized in that that silicate glass is used as the binder, and that the infiltration takes place at a temperature below - 160 ° C, preferably at a temperature of

1500 ° C, is carried out.

11. The method according to claims 9 or 1o, characterized in that that the binder is devitrified or crystallized after the infiltration, preferably at a temperature of about 115o ° C and within egg A duration of 10 to 30 minutes.

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12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the porous bodies " made of hard material are pre-fired before infiltration.

13. Method according to one of claims 9 to 12 _1, characterized in that porous shaped bodies or spheres made of silicon carbide, corundum, bauxite or the like are used, the material being a temporary binding agent such as glue, sulphite waste liquor or Seer, or during the shaping process may contain a small additional amount of the oxidic binder to be infiltrated or substances that are converted into oxides when heated.

14. The method according to any one of claims 9 to 1 $, characterized. characterized in that silicon carbide is used as the hard material, of which 1o to 5% silicon carbide Show dust with a particle size of less than 5 microns.

15 · The method according to any one of claims 9 to 14, characterized characterized in that preferably round bodies from the binding agent, preferably by way of pill production, are fabricated, whereupon this body precautionary under further pill formation with an external Layer of particles of hard material coated and then the composite bodies at one temperature above the melting point of the inner

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-m--m-

Component that has a lower melting point can be fired, but below the melting point the outer component, which has the higher melting point, for a period of time which is sufficient for the infiltration of the inner component into the outer component "

16 »Method according to claim 15, characterized in that finely divided corundum (Al ^ CO as an external component is used.

17. The method according to claim 15 »characterized in that that silicon carbide (SiG) is used as an external component will.

18. The method according to claim 15, characterized in ', that bauxite is used as an external component -

19 · The method according to any one of claims 15 to 18, characterized marked that the burning of the composite Body is made in a rotary kiln.

2o. Method according to one of Claims 9 to 14, characterized in that spheres made of hard material, preferably in the form of spheres with a diameter of 3 to 15 mm, are introduced into a rotary kiln at a point at which the temperature is about 150 ° δ, with the temperature dropping towards the outlet end of the furnace, and discharging the infiltrated bodies or spheres from the furnace, then burning the discharged bodies from one another and applying a Jäafcglasungsbehandlurig to these bodies, preferably hot

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a temperature of 115o ° C for 10 to 30 minutes.

21. Verfa.hr s according to one of claims 9 to 2o, characterized characterized in that the infiltrated bodies result in a finely divided material of the desired particle size to be married.

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