DE2817592A1

DE2817592A1 - Metallabguss mit verfestigter oberflaechenschicht und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2817592A1
Application number: DE19782817592
Authority: DE
Inventors: Gennadij S Achmetov; Anatolij M Michailov; Michail K Sarlin
Original assignee: NI KT I TRAKTORNYCH I KAMBAJNO
Current assignee: NI KT I TRAKTORNYCH I KAMBAJNO
Priority date: 1977-04-21
Filing date: 1978-04-21
Publication date: 1978-10-26
Also published as: SU753526A1; FR2387712A1; DE2817592C2; JPS53146928A; FR2387712B1; CA1111673A

Description

2817532
3-

Nautschno-Issledovatelskij Konstruktorsko-Technologitscheskij Institut Traktornyh i Kombajnovych Dvigatelej

Vladimir/UdSSR _{p ?q o93}__m_₆₁

21. April 1978
L/Br

ELTALIABGUSS MIT TEUi¹ESTlGI)ER OBEitFLÄUHEiviSCHICHT U&D VER-FAHREi¹J ZU. DESSEN HERSTELLUNG

Die Erfindung bezieht sich auf die Metallurgie, ins-

darstellende Gußstücke

besondere auf Metallabgüsse⁷ mit verfestigter Oberflächenschicht und auf Verfahren zu deren Herstellung.
Besonders effektiv . kann die vorliegende Erfindung bei
der Herstellung von Einzelteilen und baugruppen von metallurgischen und Gießereiausrüstungen, die in -Berührung mit

-9

flüssigem v/ietall', z. B. in Kokillen zum Gießen von Blöcken aus verschiedenen Metallen und Legierungen^betrieben, werden^ angewendet werden·

Die ' Erfindung läßt sich mit nicht geringerem Ei'folg auch bei der Herstellung von Einzelteilen und Baugruppen von Ausrüstungen, die unter Yerschleißbedingunßen

in beliebigen aggressiven Medien betrieben
werden, anwenden·

Bekannt ist, daß während des Betriebs von metallurgi-

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scher Ausrüstung deren Tt.ile infolge Verschleißes an Stellen, wo der flüssige Metallstrahl auftrifft, sowie infolge Berührung mit aggressiveniMedium oft

wirksam ausfallen. In diesen Fällen ist es besonders . ; und in wirtschaftlicher Hinsicht zweckmäßig . die Lebensdauerwoii Abgüssen^/durch Erzeugung an den Arbeitsflächen ^iner verfestigten Oberflächenschicht^zu verländern.

bekannt sind Metallabgüsse mit verfestigter Oberflächenschicht, ζ. Β. bimetallische Abgüsse sowie Abgüsse mit metallkeramischen und oberflächenlegierten Schichten.

Birnetalli3che Abgüsse werden hergestellt, indem man ein Metall auf ein anderes aufschmilzt sowie durch AufstellenJin_eino__Gießformj eines Einsatzstückes aus einem Metall /und Ausgießen demselben mit einem anderen Metall, wodurch es zu einem Verschmelzen der Metalle untereinander kommt und das Metall des Linsatzstückes eine verfestigte Oberflächenschicht erhöht.

Bimetallische Abgüsse weisaa. eine erhöhte Viskosität und chemische Beständigkeit auf, jedoch entstehen bei ihrem Betrieb an der Grenze der Metalle hohe innere Spannungen, die zum Bersten, Abschälen oder Abplatzen eines Metalls von dem anderen führen, welche durch ein hohes Konzentrationsgefälle in der Zusammensetzung einer der Länge nach relativ kleinen Ubergangszone bedingt sind_e Die verfestigte Schicht kann überdies in einem bi-

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-J-

• S-

metallischen Abguß(keinen ausreichenden Widerständlern auf sie einwirkenden Strahl flüssigen Metalls oder dem Verschleiß/leisten.

Abgüsse mit metallkeramischer verfertigter Schicht erhält man durch Aufbringen auf die überfläche der Gießform^einer Schicht Paste oder Farbe aus vermischten sinterfähigen Pulvern^und durch darauffolgendes Vergießen der Gießform mit Gießmetall. Infolge der Berührung des flüssigen Metalls mit der Schicht Paste oder

farbe erfolgt eine Sinterung dieser Schicht und die Schicht verbindet sich mit der Oberfläche dös Metalls des Abgusses«

Bekannt ist, z. B. eine Farbe, die aus einem Gemisch feuerfester Komponenten besteht, und zwar aus Korund, Bentonit und Asbest mit Wasserglas als Bindemittel. Diese Farbe sintert auf der Arbeitsfläche einer Gußeisenkokille bei deren Herstellung gut.

Die Metallkeramik erhöht die chemische Beständigkeit von Kokillen, jedoch weist die metallkeramikehe Schicht wegen ihrer geringen Dicke C0,5-2,0 mm) gegen Auswaschung bzw. Krosion /geringe Festigkeitjauf, was eine geringe Standzeit ^der kokillen, bedingt.

Außerdem besitzt eine metallkeramische Schicht eine relativ niedrige i'euerbeständigkeit und Festigkeit gegen Ausbrennen und Auswaschen durch flüssiges Metall. Dies er-

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• G-

klärt sich dadurch, daß in der genannten Farbe als feuerfeste Komponenten eine Mischung von ihrer toatur nach ver—

oviuriji.j.-ei. ein ui i.cl.en Veibindungen verwendet wird, den
die bei hohen Temperaturen beim Vergießen von Metallen nicht nur miteinander sondern auch mib den Oxyden des zu vergießenden Metalls unter Bildung von leichtschmelzbaren Verbindungen, die eine schnelle Zerstörung der Metallkeramik verursachen, zusammenwirken.

Bekannt sind ferner Metallabgüsse mit verfestigter Oberflächenschicht in Form einer Legierung des Gieflnetalls mit Legierungsbescandteilen.

Bei den bekannten Abgüssen aus Fe-Metallen verwendet man als Legierungsbestandteile meist Ferrolegierungen.

Das Verfahren zur Herstellung solcher Abgüsse sieht Aufbereitung einer Gußpaste durch Vermischen von pulver— förmi^en Legierungabt standteilen mit einem Bindemittel, Auftragen einer Schicht dieser Paste auf die Oberfläche der Gießform, Trocknung dieser Schicht und darauffolgende

ie
Füllung der Gießform mit dem G ßmetall vor»

Im Prozeß der Füllung der Gießform mit Gieß metall erfolgt die Zusammenwirkung des Metalls mit der Schicht der Gußpaste, wodurch auf dem Guß eine verfestigte Oberflächenschicht gebildet wird.

Der wachteil metallischer Abgüsse mit solcher verfestigten Oberflächenschicht ist ihre relativ niedrige

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.1-

thermische und chemische Beständigkeit, da sie, wie auch die metallkeramische Oberflächenschicht ziemlich schnell von einem strahl flüssigen Metalls ausgewaschen wird₀

üs gelingt auch nicht, die Verschleißfestigkeit solcher Ablasse zu erhöhen, weil die Erhöhung der .anzahl fester und verschleißfester Karbideinschlüsse von Legie— rungsbes t andt eilen, zu euner Erhöhung von Sprödigkeit der verfestigten Oberflächenschicht und zu deren Abschälen führt.

weiter

Es ist zu beachten, daß bei Verwendung von schwerschmelzbaren Ferrolegierungen als Legxerungsbestandteilea die Herstellung von Abgüssen mit verfestigter Oberflächen-

s ehr
schicht praktisch erschwert ist.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nachteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, metal-

dnrstellcnde Gußstücke

lischen Äbgußf mit verfestigter Oberflächenschicht und ein Verfahren für de r en Herstellung zu schaffen, die es gestat-

die

teten, thermische und chemische Beständigkeit der verfestigten Oberflächenschicht der .abgüsse bei deren Zusammenwirkung mit dem flüssigen Metall sowie die Verschleißfestigkeit dieser Schicht beim Verschleiß in beliebigen aggressiven Medien zu erhöhen, was die Langlebigkeit im ganzen bedeutend erhöht.

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bei

Diese Aufgabe wird dadurch, gelöst, daß einem metallischen Abguß mit verfestigter Oberflächenschicht in Form einer Legierung des Abgußmetalis mit Legierüngselementen die verfestigte Oberflächenschicht gemäß der Erfindung gleichmäßig verteilte Einschlüsse eines feuerfesten Füllstoffes enthält, und als Legierungselemente solche EIe-

derartige

mente verwendet werden, die der Legierung Viskositätseigenschaften verleihen, daß die genannten Einschlüsse darin festgehalten werden .

Das Vorhandensein eines feuerfesten Füllstoffes in der verfestigten Uberflachenschicht erhöht die thermische und die chemische Beständigkeit dieser Schicht, wodurch jdie

Standzeit erhöht wird· üabei hält die

viskose Legierung die Einschlüsse des feuerfesten Füllstoffes fest.

.Ls ist zweckmäßig, in einem Gußeisenteil als

zu
feuerfesten Füllstoff Korund verwende, wobei die

ve ι festigte Oberflächenschicht als Legierungselement Nickel enthält.

ni

Es ist bekannt, daß Korund (kristallisches Aluminiumoxyd) eine hohe chemische Beständigkeit, Feuerfestigkeit (sein Schmelzpunkt beträgt 2200⁰C) und Festigkeit besitzt, da er der Härte nur dem Diamant nachsteht. Das Vorhandensein von Einschlüssen aus Korund in der verfestigten Oberflächenschicht des Abgusses erhöht dessen Verschleiß-

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festigkeit und die Festigkeit gegen das Auswaschen durch flüssiges Metall.

Das Vorhandensein von nickel in der verfestigten Oberflächenschicht des Gußeisenteiles erhöht sowohl die Viskosität dieser Schicht, was zum Festhaltender Korundeinschlüsse beiträgt, als auch die Festigkeit und die chemische Beständigkeit der verfestigten Qberflächen-

E
schicht, was letzten ndes eine beträchtliche Erhöhung der Standzeit von Gußeisenteilen, die im Kontakt mit flüssigen Metall sowie unter Belastungen und Verschleiß in aggressiven Medien arbeiten, gewährleistet.

Außerdem benetzt das nickel besser als andere Legierungsei erneute feuerfeste Werkstoffe; aus diesem Grund bildet mit Nickel legiertem Gußeisen am besten die verfestigte Schicht mit Korund als feuerfesten Füllstoff und häl<-t besser die Einschlüsse fest.

Bei Kombination diener Mgen-

int en m'ip-lih

schäften von -wickel und Korund auf Gußeisenteilei/eine verfestigte Oberflächenschicht mit guten Betriebseigenschaften auch bei Kontakt mit flüssigem Metall und bei erhöhtem Verschleiß zu erhalten, wodurch oine bedeutende Erhöhung der Standzeit der .. , gußeisernen Teile gewährleistet wird.

vorteilhaft

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren

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• 40-

zur Herstellung von Metallabguß gelöst, bei dem eine Gußpaste durch Vermischen von pulverförmigen Legierungselementen mit einem Bindemittel aufbereitet , eine schicht dieser raste auf die Oberfläche der Gießform aufgetragen, diese ochicht getrocknet und anschließend die Gießform mit dem flüssigen (-"Smetall gefüllt wird, wobei gemäß der Lrfindung in die Gußpaste ein pulverförmiger feuerfester Füllstoff in Verbindung mit einem Flußmittel eingeführt wird, nach der irocknung der auf die Oberfläche der Gießform aufgetragenen Gußpastenschicht diese dann mit einer Lösung von demselben Flußmittel bedeckt und

und
wiederum getrocknet wird die nachfolgende Füllung der

Gießform mit flüssigem Metall bei Überhitzung

vorgenommen wird, wodurch das flüssige Metall in die Schicht der Gußpaste eindringt.

Dia Einführung deo Flußmittels in die Gußpaute und das Auftragen einer üchicht desselben auf die Oberfläche der Gußpaste nach dessen Irocknung verbessert die Benetzung der in der Gußpaste vorhandenen. Einschlüsse aus feuerfester Füllstoff mit dem Metall des Abgusses bedeutend, was dessen

en
Sindringung in ganzer Tiefe der Schicht

der porösen Gußpaste, die durch die Äärme des überhitzten Metall erwärmt wurde, gewährleistet.

Ein solches Herstellungsverfahren von Abguß mit verfestigter Oberflächenschicht gestattet es, die Dicke dieser

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■ ΛΑ-

Schicht bedeutend zu erhöhen und die Qualität derselben zu verbessern·

Es ist zweckmäßig, daß bei der Herstellung _Voa

eine mit metallischen* Abguß aus Gußeisen Gußpaste .Nickel als

und -sowie

Legierungselement Korund als feuerfesten Füllstoff Wasserglas als Bindemittel und ein Gemisch aus Metallsalzen als Flußmittel, die in folgenden Verhältnissen genommen werden (in Gew.^), ²^ verwenden.

natriumchlorid (WaCl) 35-40

Kaliumchlorid (KGl) 35-40 Zinkchlorid (ZnGJ.₂) 8-10 Zäsiumfluorid (CsF) 8-10 Natriumfluoborat (HaBF₄) 5- 9

wobei alle Bestandteile der Paste in folgenden Verhältnissen (in Gew.%) genommen werden können» Nickel 20-70

Korund 20-60

Flußmittel 0,1-2,0 'Wasserglas 3- 8

Die Zusammensetzung des Flußmittels wurde auf Grund folgender Überlegung gewählt. Die Grundlage des Flußmittels bilden Natriumchlorid und Kaliumchlorid und sie bestimmen dessen Schmelzbarkeit und Viskosität* Zinkchlorid vermindert die Schmelztemperatur des Flußmittels und gewährleistet ein raffinierendes gasförmiges Medium,

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; Zäsiumfluorid gilt dem Gußeisen gegenüber als oberflächenaktives Mittel und löst Aluminiumoxid (Korund) tsufc auf· Watriumfluoborat ist; ein aktiver Zuschlag zu Aluminiumoxid, der mit chemisch zusammenwirken kann_o

Alle oben genannten Eigenschaften des Flußmittels tragen zur Bildung auf der Oberfläche der Korundeinschlüsse feiner Schicht aus einem Stoff, der mit flüssigem Gußeisen benetzt wird^ bei.
Wachstehend

worden Ausführungsvarianten der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen bonchriebon. Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen metallischen

Abguß in Form einer Kokille aus Gußeisen mit verfestigter

in Oberflächenschicht, gemäß der Erfindung Draufsieht j

Fig. 2 einen Schnitt nach II-II in Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt durch die Oberflächenschicht

in

der Kokille nach III-I1I in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab ;

Fi₅-. 4 in graphischer Darstellung die Veränderung des üandwinkels der Benetzung erfindungsgemäßen Guß* paste mit Kokillengußeisen in. Abhängigkeit von dem Gehalt an Natriumfluobo<cat (KaBF^) im Flußmittel;

Fig. 5 in graphischer Darstellung die Veränderung des fiandwinkels der Benetzung und erfindungsgemäß en Gußpaste

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mit Kokillengußeisen in Abhängigkeit von dem Gehalt an Zäsiumfluorid (CsP) im Flußmittel;

Fig. 6 in graphischer Darstellung die Abhängigkeit der Zerfließdauer eines Gußeisentropfens auf der Oberfläche der Gußpaste in Abhängigkeit von der Flußmittelzusammensetzung«

Als Beispiel eines Metallabgusses mit verfestigter Oberflächenschicht sei hier eine Kokille zur Herstellung von Anoden aus Mckellegierungen angeführt.

Bekannt ist, daß Kokillen beträchtlichem Temperaturgefalle bei gleichzeitiger hydrodynamic, scher Einwirkung des Strahles der flüssigen Legierung

ausgesetzt sind.

In cHenom ' Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der

Körper 1 (^ig. 1 und 2) der Kokille aus Gußeisen hergestellt und er weist einen Hohlraum 2 zum Vex'gießen einer flüssigen Legierung auf.

Der Boden dieses Hohlraumes hat eine verfestigte Oberflächenschicht 3 in Form einer Legierung aus Gußeisen und Legierungselement·

Gemäß der Erfindung enthält die verfest ig ce Oberflächenschicht 3 der Kokille gleichmäßig darin verteilte Einschlüsse eines feuerfesten Füllstoffes. Als Füllstoff dient hier Korund (Aluminiumoxid Al₂Ox) in Form von Körnern 4· (-"ig· 3)· Als Legierungselement wurde in der verfestigten

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/lit-

Oberflächenschicht 3 Nickel verwendet,

welches der Legierung mit dem Gußeisen des Kokillenkör-

sie pers 1 eine Viskosität verleiht, wie zum Festhalte

von Korundkörnern 4- erforderlich ist.

bs wurde festgestellt, daß es besonders zweckmäßig ist, als Legierungselement in der verfestigten Oberflächenschicht 3 der Kokille ^ei-ⁿ Metall zu verwenden, das sich

einzu
in der füllenden Legierung befindet. Deswegen ist in der Kokille ζίγ Herstellung von Anoden aus Nickellegierungen als Legierung^element nickel verwendet worden, welches mit dem nickel, das in den in die Kokille zu vergießenden Legierungen enthalten ist, nicht zusammenwirkt, . wodurch die chemische Beständigkeit der verfestigten Schicht 3 der Kokille erhöht wird.

Die Konzentration von Nickel in der verfestigten Oberflächenschicht 3 nimmt ^allmählich ab^>von der Außenfläche

zum Inneren des Kokillenkörpers 1 hin, wie dies schematisch in l⁽¹ig. 3 abgebildet ist, wo die ^ickeleinschlüsse schematisch durch kleine Punkte angedeutet sind. Infolge— des sea entstehen an der Grenze des Kokillenkörpers 1 und der verfestigten Oberflächenschicht 3 keine wesentlichen inneren Spannungen, wodurch deren feste Verbindung gewährleistet wird.

Die Berührung der Oberflächenschicht 3 eier Kokille mit

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. AS.

der Nickellegierung wahrend des Eingusses, der nachfolgenden Kristallisation und Erstarrung erfolgt hauptsächlich durch, die Körundkörner 4, die eine bestimmte Holle im Prozeß der Zusammenwirkung zwischen dem Abguß und der Kokille spielen, indem sie in der Masse der verfestigten Oberflä-

von
chenschicht 3 mehr als 50% deren Volumen einnehmen und eine bedeutende Größe (Durchmesser der Korundkörner 4 beiträgt 0,2-3fO mm) und benötigte Eigenschaften haben} die Korundkörner 4 nehmen die hydrodynamische Einwirkung de3 Strahles der flüssigen Legierung auf, tragen Korrekturen in die Wärmemasseübetragung und Wärmeableitung ein, und schützen das Metall der Kol-cille gegen Anschweißen an den Abguß und gegen "Verschleiß,

j£ -γ auf
Beim Auftreffen der verfestigten Oberflächenschicht

3 der Kokille mit den darauf hervortretenden Korundkörnem, 4,^ eines Strahls flüssiger Legierung^wird der turbulente Charakter der Strahlströmung gestört.* und es entsteht in den Zwischenräumen zwischen den Korundkörnern 4 eine Laminarschicht der flüssigen Legierung, die eine' Art der i'ufferschicht darstellt und die Fallkraft des Strahles der flüssigen Legierung aufnimmt und hierdurch die verfestigte Oberflächenschicht 3 der Kokille gegen dessen thermische, mechanische und chemische Einwirkung schützt» Bei Korundköimern 4, deren Größe unter 0,2 mm liegt, bringen die Korundeinschlüsse keinen bemerkbaren Effekt,

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während Korundeinschlüsse, deren Größe über 3 ium liegt, der mechanischen Einwirkung nicht widerstehen. und bei Aufschlägen ausbrechen.

Dadurch, daß der auftreffende ^btrahl des flüssigen Metalls nicht auf der Oberfläche 3 der Kokille sondern auf der laminaren Metallschicht aufschlägt und auf dieser

fließt, verändern sich die Prozesse der Wärme jib erstark tragung, der Auflösung und der chemischen Einwirkung, Dies ist in einem großen Maße durch eine beträchtliche Größe der Korundkörner 3 bedingt, da die Prozeßse der Auflösung und der Wärmeübertragung in der Laminarschicht des flüssigen Metalls von dem Größenfaktor in der zweiten Potenz abhängig sind.

Die Wärmeübertragung von einem erstarrten Gußblock erfolgt von dessen Oberfläche zu der verfestigten Oberflächenschicht 3 der Kokille zwischen den Korundkörnern 4-durch Strahlung, und durch die Korundkörner 4- durch Wärmeleitung. Bei Strahlung hängt die Wärmeübertragung ebenfalls in zweiter Potenz von dem Abstand zwischen dem ausstrahlenden und dem absorbierenden Körper, d.h. vom Durchmesser der Korundkörner 4, ab. Die Korundeinschlüsse leisten der Wärmeableitung einen großen Widerstand und sie tragen zu einer gleichmäßigen Durühwärmung der Kokille bei.

Die reinen, keine Mineralbeimengungen enthaltenden Korundkörner 4, die sich durch hohe Feuerfestigkeit und chemische Neutralität gegenüber dem Metall auszeichnen, verleihen somit der verfestigten Oberflächenschicht 3 eier

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-νί- .AT-.

Kokille eine hohe Festigkeit und Beständigkeit gegen die Zerstörung durch hydrodynamische Einwirkung des Strahls des flüssigen Metalls, und die hochlegierte Grundlage der Oberflächenschicht J gewährleistet deren Beständigkeit gegen thermische und chemische Einwirkung.

Es sei bemerkt , daß solche Kokillen auch zum Gie-

wobei ßen anderer Legierungen verwendet werden können_/ sie

keine geringere Beständigkeit haben, da das Anodennickel im Vergleich zu anderen LegiaxMi^eii oil. höheres spezifisches Gewicht und eine hohe Auflösun^sfähigkeit für Sauerstoff (bis zu 2%) besitzt. So können, z. B. bei der Herstellung von Kokillen zum Gießen von Gußstücken aus Eisenmetallen und Legierungen außer Korund auch billigere Füllstoffe wie Chromit und Magnesit als feuerfeste Füllstoffe verwendet werden, die in ihren anderen Eigenschaften dem Korund wenig ..nachstehen, und Mangan und Chrom können als Legierungselemente verwendet werden, die die Viskos!täts- und Festigkeifcsexgenschaften der Me— tallgrundlage der verfestigten Oberflächenschicht der Kokillen verbessern.

Das Verfahren zur Herstellung von Gußeisenkokillen mit verfestigter Oberflächenschicht 3 sieht gemäß der Erfindung die Aufbereitung einer Gußpaste durch Vermischen eines pulverförmigen Legierungselementes - Nickel - mit Bindemittel Wasserglas, das Auftragen einer Schicht

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-ά-

-Ai-

dieser Paste auf die Überfläche der Gießform (nicht dargestellt) die Trocknung dieser Schicht und die darauffolgende Füllung der Gießform mit flüssigem Gußeisen vor·

Bei der Aufbereitung der Gußpaste führt man in sie neben den aufgezählten Komponenten gemäß der Erfindung auch einen pulverförmigen feuerfesten Füllstoff - Korund in Verbindung mit einem Flußmittel ein, das aus einem Gemisch aus Metallsalzen (-Natrium, Kalium, Zink und Zäsium) besteht, die in folgenden Verhältnissen genommen werden ( in Gew. %) :

Natriumchlorid (WaCl) 35-4-0 Kaliumchlorid (K(Jl) 55-4-0 Zinkchlurid (ZnCL,) 8-10 Zäsiumfluorid (CsF) 8-10 Watriumfluoborat (WaBF₄) 5- 9

Sämtliche Bestandteile der Gußpaste werden gemäß der Erfindung in folgenden Verhältnissen (in Gew.%) verwendet:

Nickel 20-70

Korund 20-60

Flußmittel 0,1-2,0

Wasserglas 3-8,

Wach der Trocknung der auf die Oberfläche der Gießform aufgetragenen Gußpastenschicht wird diese Schicht dann mit einer Lösung von demselben Flußmittel bedeckt und wiederum getrocknet.

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Oas Flußmittel mit der obengenannten Zusammensetzung gestattet es, die iMatur der Zusammenwirkung des flüssigen Gußeisens bei dessen Vergießen in die Gießform mit den Einschlüssen des Korundes, der als Bestandteil der Gußpaste dient,zu ändern. Das sich auf die Oberfläche der Korundkörner verteilende Flußmittel bildet einen Film ftus aktivem Stoff, der zur Benetzung der Oberfläche mit tlix,- -sigem Gußeisen und folglich zu einem Eindringen in die Poren der Gußpaste zwischen den Korundkörnern 4

bei gleichzeitiger Zusammenwirkung mit .Wickel beiträgt, einer Weiterbildung

Gemäß/ der lirfindung wird die Gießform mit flüssigem Gußeisen bei überhitzung gefüllt, die eine Durchwärmung der Gußpastenschicht und ein besseres Durchtränken derselben mit Gußeisen gewährleistet. Die Uberhitzungsgröße des Gußeisens wird in Abhängigkeit von der Ldcke dos Gußstückes und der Dicke der Gußpastentichicht gewählt.

Nach dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Gußeisenkokille»iwird eine verfestigte Oberflächenschicht 3 in Form einer zähflüssigen Legierung von Gußeisen und nickel mix; gleichmäßig darin verteilten Korund einschluss en erzeugt.

Die .Anw-eiiduiig des oben beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von IVietallabgüssen gemäß der Erfindung gestattet es, auf deren Oberfläche eine verfestigte Oberflächenschicht

das -fache 2 zu erzeugen, deren Dicke 0,05-D_s2 der Dicke des Gußkör-

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purs aufmacht, wa3 die Dicke ⁽ⁱ⁽^' Schicht, die- bei bekannten Verfahren erzeugt wird, bedeutend, übertrifft.

Bei der Herstellung von Gußeisenkokillen wurde praktisch auf diesen eine bis zu 15 mm dicke verfestigte Oberflächenschicht 3 erzeugt.

Außerdem gestattet es das erfindungsgemäße Verfahren den technologischen Prozeß der Herstellung von Abgüssen mit verfestigter Oberflächenschicht bedeutend zu vereinfachen, deren Anwendung zu erweitern und die Qualität derselben zu verbessern.

So ist. die -kest.uidigkeit der verfestigten Oberflächenschicht j> bei Gußeisenkokillen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind, gegen das Auswaschen mit flüssiger nickellegierung dreimal so hoch, und die Verschleißfestigkeit in einem aggressiven Medium bedeutend höher, als bei den bekannten oberflächenlegierten

Zum besseren Verständnis des erfiiidungsgemäßen

Gußstücke bildenden

Vc-rf ahrens zur Herstellung von/Met al lab guss en mit verfestigter Oberflächenschicht wird nachstehend an einem Beispiel der Fertigungsablauf bei der Herstellung einer Gußeisenkokille zum Gießen von Anoden aus Nickellegierungen beschriebene

Zuerst wird die Gußpaste aus einem Gemisch von liickelpulver (Korngröße 0,006J mm) und Korundpulver (Korngröße 0,1 - 2,0 mm) unter Verwendung von Wasserglas als Binde-

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folgendem
mittel bei Verhältnis der Bestandteile (in Gew.%) aufbereitet*

Wickel 55
Korund 40
Wasserglas 5·

Wach sorgfältigem Durchmischen wird die -Paste mit einem Flußmittel in Form eines feindispersen Pulvers, das in einer Menge von 0,5 his 1% in Abhängigkeit von der Korundkorngröße genommen wird, behandelt.

Als Flußmittel verwendet man ein Gemisch aus Metallsalzen (Natrium, Kalium, Zink und Zäsium), die in folgenden Verhältnissen genommen werden (in Gew.%):

Natriumchlorid (NaGl) 40 Kaliumchlorid (KGl) 35 Zinkchlorid (ZnCl₂) 10 Zäsiumfluorid (CsF) 10 Natriumfluoborät (XJaBF₄) 5.

Nach nochmaligem durchmischen trägt man die Gußpaste auf die Oberfläche der Gießform in einer Dicke von 8 mm auf und trocknet bei 150-20O⁰G. !Mach der Irocknung bedeckt man die heiße Paste mit 2O5i>iger Lösung desselben Flußmittels und trocknet dann wieder bei 50-15O⁰C₀

Nach Zusammenbau der Gießform wird diese mit flüssigem Gußeisen bei einer Überhitzung auf 1390-14QO⁰C gefüllt, Nach dem Erstarren des Gußeisens entsteht auf der Arbeits-

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fläche der Kokille eine verfestigte metallkeramische Oberflächenschicht mit einer Dicke von 10 mm, die aus hochlegiertem "ickelgußeisen mit darin gleichmäßig verteilten

Korundeinschlussen besteht, dessen Körner in der Gesamt-

yon.

masse der Oberflächenschicht über 50/k deren Volumen einnehmen,

l^achtehend wird eine tabelle angeführt, die die Haltbarkeit von Gußeisenkokillen in Abhängigkeit von der Gußpas tenzusammensetsung veranschaulicht.

Lfd. Bestandteile der Gußpaste £ir« (in Gew./^)

Haltbarkeit der Kokillen

Korund Mckel Fluß- Binde- Anzahl % zu den (Pulver) (Pulver) mittel mittel von Ein- nicht Verfasserfüllunfestigten glas) gen Kokillen

50

III 70

74,7 0,8

0₉8

24,7

0,8

4,5

120

300

106

58
156

50

«,ualität der Arbeitsflä che von Kokillen

metallische Oberfläche

reine ebene metallische Oberfläche

es gibt Stellen, mit nicht assimilierter Paste

«»ie aus der Tabelle ersichtlich.

wird bei einem

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Gehalt an Korund von weniger 20^L/o keine Erhöhung der Beständigkeit der verfestigten Oberflächenschicht der Kokillen

bei gegen das Auswaschen mit flüssiger Legierung erzielt, und einem Gehalt an Korund von 70% ist die Bildung dieser Schicht erschwert.

Bei Untersuchungen von verschiedenen zur Behandlung von korundhaltigen Gußpasten bestimmten Flußmitteln wurde als Flußmittelgrundlage ein Gemisch der Salze des .Natriumchlorids (NaOl) und des Kaliumchlorid CKCl) in einem Ge·» wichtsverhältnis von 1:1 , die die Schmelzbarkeit und die Zähflüssigkeit des Flußmittels bestimmen, und 10/" Zinkchlorids (ZnCL·,) zur Senkung der Schmelztemperatur dos Flußmittels verwendet.

Als Aktivierungszuschlage wurden Hatriumfluoborat (JNaBF^) und Zäsiumfluorid (CsF) verwendet.

Die Ergebnisse der Einwirkung der genannten Zuschläge auf den Kandwinkel "^" der Benetzung der Gußpaste werden in zwei graphischen Darstellungen (Fig. 4 und 5) gezeigt, auf denen auf der Ordinatenachse die Werte des .Randwinkels "^" der Benetzung der Gußpaste aufgetragen sind. Auf der Abszissenachse in Fig. 4 ist der prozentuale Anteil an Natriumfluoborat (NaBF^) im Flußmittel und in Fig. 5 der prozentuale Anteil an Cäsiumfluorid (CsF) ix Flußmittel aufgetragen.

Die Kurven A (Fig. 4) und 3 (Fig. 5) zeigen, daß der

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- Ά-

optimale prozentuale Anteil an Zuschlägen (schraffierte Bereiche)» die die Benetzbarkeit der korundhaltigen Gußpaste verbessern, in einem Bereich von 5 his 8% für Natriumfluoborat (HaBF^) und von 8 bis 10% für Cäsiumfluorid (CbF) liegt.

Ein hoher Anteil an Zuschlägen vermindert stark die !.Qualität der verfestigten Oberflächenschicht der Abgüsse wegen einer beträchtlichen Ausscheidung von BF^ bei Zersetzung von NaBF^ oder ist wenig wirksam, was aus der graphischen Darstellung in Fig. 5 für CsF zu ersehen ist.

Eine gemeinsame Wirkung der Zuschläge NaBF^ und CsF, die in Fig. 6 durch die Kurve ¹¹E" angedeutet ist, gewährleistet ein gutes zeitbezogenes Zerfließen (Winkel 0°) (t_) von heißen Gußeisentropfen auf der Oberfläche der korundhaltigen Gußpaste gemäß der Erfindung, was aufgrund der Abschlackung der Oberfläche der Korundeinschlüsse mit dem Flußmittel erfolgt.

Zum Vergleich der Benetzbarkeitswerte sind in Fig.6 die Kurve ¹¹C" für eine Gußpaste ohne Flußmittel und die Kurve "D" für eine Gußpaste ohne Aktivierungszuschlage angeführt.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

für Gußstücke
1· Metallabguß/mit verfestigter Oberflächenschicht in

Form einer Legierung des Gießmetalls mit Legierungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß die verfestigte Oberflächenschicht (J) gleichmäßig verteilte Einschlüsse (4) eines feuerfesten Füllstoffes enthält und als Legierung^elemente solche üilemente verwende C werden, die der Legierung eine Viskosität zum Festhalten der genannten Einschlüsse. (4) verleihen,,

2, Metallabguß aus Gußeisen nach Anspruch 1, d a durch gekennzeichnet, daß Korund als feuerfester Füllstoff dient, und die verfe:.tigte Oberflächenschicht Nickel als Legierungselement O) enthält.

3.Verfahren zur Herstellung von Metallabguß nach Anspruch 1, welches die Aufbereitung einer Gußpaste durch Vermischen von pulverförmigen Legierungselementen mit einem Bindemittel, das Auftragen einer Schicht dieser Gußpaste auf die Oberfläche der Gießform, die Trocknung dieser Schicht und die darauffolgende Füllung der Gießform mit dem flüssigen G !metall vorsieht, dadurch g e kennze ichne t , daß in die Gußpaste ein pulverförmiger feuerfester Füllstoff in Verbindung mit einem Flußmittel eingeführt wird, nach der Trocknung der auf die Oberfläche, ".der Gießform aufgetragenen Gußpas tens chi cat

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ORIGINAL INSPECTED

. a.

diese dann mit einer Lösung von demselben Flußmittel bedeckt und wiederum getrocknet wird, und die nachfolgende füllung der Gießform mit flüssigem Metall bei

überhitzung vorgenommen wird, wodurch es in die Schicht der Gußpaste eindringt.

4. Verfahren zur Herstellung von Metallabguß aus Gußeisen nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet , daß die Gußpaste Mckel als Legierungsund

element, Korund als feuex'festeit Füllstoff Wasserglas als

woboi.
Bindemittel enthält ein Gemisch von Metallsalzen als Flußmittel dient, die in folgenden Verhältnissen genommen werden (in Gew.>&):

Natriumchlorid (^aCl) 35-40 Kaliumchlorid (KGl) 35-40 Zinkchlorid (ZnGl₂) 8-10

Cäsiumfluorid (GsI) '8-10 und N ti triumfluoborat (I¹IaBBV) 5-9» und wobei alle Bestandteile der Gußpaste in folgenden nissen (in Gew.%) genommen werden:

Wickel 20-70

Korund 20-60

Flußmittel 0,1-2,0

Wasserglas 3-8.

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