DE4225672C1 - Ceramic coating on fibrous prefroms to be infiltrated with metal - has glaze coating to give ceramic air-tight and allow infiltration to occur by internal vacuum production - Google Patents
Ceramic coating on fibrous prefroms to be infiltrated with metal - has glaze coating to give ceramic air-tight and allow infiltration to occur by internal vacuum productionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten Anspruches angegebenen Art.The invention relates to a device in Preamble of the first claim specified type.
Es ist allgemein bekannt, Faserformkörper dadurch mit flüssigem Metall zu tränken, daß der Faserformkörper na hezu vollständig ummantelt wird. Er wird dann mit seinem nicht ummantelten Bereich in eine flüssige Metallschmelze getaucht. Durch einen kapillaren Druckabfall kann dann die Infiltration ohne äußeren Druck erfolgen. Dies ge schieht dadurch, daß durch Eintauchen des nicht ummantel ten Teils des Faserformkörpers in die Metallschmelze in der Schmelze zwei wesentliche Reaktionen ablaufen, da die Metallschmelze mit der in dem Faserformkörper enthaltenen Luft reagiert. Dadurch verringert sich das Gasvolumen in dem Faserformkörper, so daß dort ein Unterdruck entsteht, das sogenannte "self-generated vacuum". Dieser selbster zeugte Unterdruck hat zur Folge, daß die Metallschmelze regelrecht in den Faserformkörper hineingesaugt wird. So braucht der Faserformkörper beispielsweise nur zu einem Drittel in die Schmelze eingetaucht werden, um vollstän dig mit Schmelze gefüllt zu werden.It is generally known to use fiber molded articles to soak liquid metal that the fiber molding na is completely covered. He will then with his uncovered area in a molten metal melt submerged. A capillary pressure drop can then infiltration takes place without external pressure. This ge happens because by immersing the not sheathed th part of the fiber molded body in the molten metal in The melt has two major reactions because the Metal melt with that contained in the fiber molding Air reacts. This reduces the gas volume in the fiber molded body, so that there is a negative pressure, the so-called "self-generated vacuum". This self witnessed negative pressure has the consequence that the metal melt is literally sucked into the fiber molding. So For example, the fiber molding only needs one Thirds are immersed in the melt to complete dig to be filled with melt.
Es ist bereits versucht worden, den Faserformkörper zur Durchführung der drucklosen Infiltration in eine Stahlkokille einzuschweißen. Um das Eindringen der Schmelze in die Form zu ermöglichen, ist die Kokille mit einer Öffnung versehen.Attempts have already been made to use the fiber molding Implementation of pressureless infiltration in a Weld the steel mold. To penetrate the The mold is also used to allow melt into the mold an opening.
Nachteilig hierbei ist es, daß zur Erreichung der Vakuumdichtheit ein aufwendiger Formenbau notwendig ist. Nach der Infiltration kann die Stahlform nur durch spanende Bearbeitung entfernt werden.The disadvantage here is that to achieve the Vacuum tightness an elaborate mold construction is necessary. After infiltration, the steel mold can only pass through machining can be removed.
Weiterhin ist schon versucht worden, den Faserformkörper mit einer Keramikschicht zu ummanteln, wobei diese kera mische Schicht im Spritzgußverfahren oder durch Tauchen auf den Faserformkörper aufgebracht wird. Hierzu wird der Faserformkörper zuvor mit Wachs infiltriert, um zu ver hindern, daß die keramischen Massen in den Faserformkör per eindringen können. Das Wachs wird anschließend ausgebrannt.Furthermore, attempts have already been made to form the fiber body to coat with a ceramic layer, this kera mix layer by injection molding or by immersion is applied to the fiber molding. For this, the Molded fiber previously infiltrated with wax to ver prevent the ceramic masses in the fiber molding can penetrate. The wax is then burned out.
Ein Nachteil der so hergestellten keramischen Ummantelung ist die nicht ausreichende Gasdichtheit, so daß ein so ummantelter Faserformkörper nur dann vollständig mit Schmelze infiltriert werden kann, wenn er vollständig in das Schmelzebad getaucht wird. Ein vollständiges Eintau chen der Proben setzt aber eine große Menge an schmelz flüssigem Metall voraus und somit die Benutzung eines großen Schmelzeofens. Durch das vollständige Eintauchen der keramischen Ummantelung mit dem Faserformkörper in die Schmelze wird auch die keramische Ummantelung von der Schmelze eingehüllt. Das Entfernen der so mit Metall umhüllten Keramikhaut ist jedoch zeit- und arbeitsauf wendig.A disadvantage of the ceramic casing produced in this way is the insufficient gas tightness, so that such a only then completely coated with molded fiber body Melt can be infiltrated if it is completely in the melt bath is immersed. Complete thawing However, the sample sets a large amount of melt liquid metal ahead and thus the use of a large melting furnace. By completely submerging the ceramic casing with the fiber molded body in the melt also becomes the ceramic cladding of the Melt encased. Removing the so with metal encased ceramic skin is time consuming and labor intensive agile.
Hier setzt nun die Erfindung ein, die sich die Aufgabe gestellt hat, die Gasdichtheit einer keramischen Ummante lung eines Faserformkörpers zu erhöhen. This is where the invention begins, which is the task the gas tightness of a ceramic jacket to increase a fiber molded body.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Durch diese Lösung wird eine gasdichte keramische Ummantelung für einen Faserformkörper geschaffen, so daß der so um mantelte Faserformkörper zum Infiltrieren eines flüssigen Metalls nur teilweise in die Metallschmelze eingetaucht werden muß. Dadurch ist es möglich, einen relativ kleinen Schmelzofen und eine geringere Menge an Schmelzmaterial bereitzustellen, als bei den bisher verwendeten Ummante lungen. Weiterhin wird auch die Eintauchzeit erheblich verkürzt, so daß die Fasern des Faserformkörpers nur kurze Zeit mit der heißen Schmelze in Kontakt treten. Da durch wird eine wesentliche Verbesserung der Produktqua lität erzielt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß erfindungsgemäß beliebig geformte Faserformkörper umman telt werden können, wobei sich nach erfolgter Infiltra tion die Ummantelung einfach entfernen läßt, z. B. durch Zerschlagen mit einem Hammer, ohne daß der dabei infiltrierte Faserformkörper beschädigt wird. Dadurch können auch endkonturnahe Faserformkörper infiltriert werden.This object is inventively characterized by nenden features of the first claim solved. Through this Solution will be a gas-tight ceramic jacket for created a fiber molded body so that the order coated fiber molded body for infiltrating a liquid Metal only partially immersed in the molten metal must become. This makes it possible to have a relatively small one Melting furnace and a smaller amount of melting material to provide than with the previously used sheaths lungs. The immersion time also becomes significant shortened so that the fibers of the fiber molding only contact the hot melt for a short time. There is a significant improvement in product quality achieved. Another advantage is that According to the invention, shaped fiber bodies umman can be telt, whereby after the Infiltra tion can easily remove the sheath, z. B. by Smash with a hammer without it infiltrated fiber molded body is damaged. Thereby can also infiltrate near-net shape molded fiber bodies will.
Als geeignete Glasur hat sich eine Steingutglasur heraus gestellt.An earthenware glaze has emerged as a suitable glaze posed.
Die Ansprüche 3 bis 8 betreffen einen bevorzugten Aufbau der kera mischen Ummantelung bzw. deren Herstellung. Durch den Dreischichtaufbau wird eine sichere Ummantelung erzielt. Die hierbei vorgesehene innere Schicht, die als Trennschicht dient, hat den Vor teil, daß eine spanende Oberflächenbehandlung entfallen kann und damit ein hoher Verschleiß an Bearbeitungswerk zeugen.Claims 3 to 8 relate to a preferred structure of the kera mix sheathing or its manufacture. Due to the three-layer structure achieved a secure sheathing. The one provided here inner layer, which serves as a separating layer, has the intent partly that there is no cutting surface treatment can and thus a high wear on the processing plant testify.
Im folgenden wird als Beispiel der Aufbau einer kerami schen Ummantelung näher beschrieben. The following is an example of the construction of a kerami sheathing described in more detail.
Nachdem der Faserformkörper mit Paraffin behandelt worden ist, wird er in einen Schlicker getaucht. Dieser Schlic ker besteht aus Kieselsol als Bindemittel, dem ein feu erfestes Mehl (Mullit der Korngröße 1 bis 70 µm) beigemischt wird. Anschließend wird der mit Schlicker bedeckte Fa serformkörper mit Quarzsand der Korngröße 0,3 bis 0,5 µm besandet. Sodann wird der gesamte Vorgang nochmals wie derholt. Damit entsteht eine innere Schicht als Trenn schicht zwischen dem flüssigen Metall und dem übrigen Schichtaufbau.After the fiber molding has been treated with paraffin is immersed in a slip. This schlic ker consists of silica sol as a binder, to which a feu added flour (mullite with a grain size of 1 to 70 µm) added becomes. Then the slip-coated company Molded body with quartz sand with a grain size of 0.3 to 0.5 µm sanded. Then the whole process is like again repeats. This creates an inner layer as a separation layer between the liquid metal and the rest Layer structure.
Anschließend werden vier weitere Schichten aufgebracht, wobei jedes Mal der gleiche Schlicker wie für die innere Schicht verwendet wird, jedoch wird die jeweils anschlie ßende Besandung mit Schamotte mit der Korngröße 0,5 bis 1 Millimeter durchgeführt.Then four more layers are applied, the same slip every time as for the inner one Layer is used, however, the subsequent sanding with chamotte with a grain size of 0.5 to 1 Millimeter performed.
Der so ummantelte Faserformkörper wird dann ein letztes Mal in den Schlicker getaucht, ohne daß eine nachfolgende Besandung durchgeführt wird. Nachdem das Paraffin entfernt und die Keramik gebrannt ist, wird die Glasur aufgebracht und eingebrannt. Die Hauptbestandteile der Glasur sind Aluminium, Silizium, Zink, Cadmium, Calcium, Barium und Titan mit geringeren Mengen von Zink, Blei, Magnesium, Natrium, Stronzium, Eisen und Kupfer.The shaped fiber body thus coated then becomes a last one Dipped in the slip without a subsequent one Sanding is carried out. After the paraffin removed and the ceramic is fired, the glaze applied and baked. The main components of the Glaze are aluminum, silicon, zinc, cadmium, calcium, Barium and titanium with smaller amounts of zinc, lead, Magnesium, sodium, stronzium, iron and copper.
Der so ummantelte Faserformkörper kann dann mit seiner nicht ummantelten Seite in eine Metallschmelze, üblicher weise Magnesium, getaucht werden. Durch die vollkommen gasdichte Ummantelung reagiert die im Faserformkörper eingeschlossene Luft mit der Magnesiumschmelze unter Bil dung von Magnesiumoxid und Magnesiumnitrid. Dadurch ver ringert sich das im Faserformkörper eingeschlossene Gas volumen. Es entsteht ein Unterdruck mit der Folge, daß die Magnesiumschmelze regelrecht in den Faserformkörper hineingesaugt wird. The molded fiber body thus coated can then with its unsheathed side in a molten metal, more common wise magnesium, to be dipped. By the perfect The gas-tight casing reacts in the molded fiber body trapped air with the magnesium melt under bil formation of magnesium oxide and magnesium nitride. This ver the gas enclosed in the fiber molded body wriggles volume. There is a negative pressure with the result that the magnesium melt literally in the fiber molded body is sucked in.
Nach vollständigem Füllen des Faserformkörpers mit der Schmelze, wird er aus dem Schmelzebad entnommen und abgekühlt. Die Ummantelung wird durch Zerschlagen mit einem Hammer entfernt, ohne daß der Faserformkörper beschädigt wird.After the fiber molding has been completely filled with the Melt, it is removed from the melt bath and cooled down. The casing is broken up with a hammer removed without the fiber molded body is damaged.
Claims (8)
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DE19924225672 DE4225672C1 (en) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | Ceramic coating on fibrous prefroms to be infiltrated with metal - has glaze coating to give ceramic air-tight and allow infiltration to occur by internal vacuum production |
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1992
- 1992-08-04 DE DE19924225672 patent/DE4225672C1/en not_active Expired - Fee Related
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