DE583003C

DE583003C - Verfahren zur Herstellung von Ausgangsstoffen fuer keramische Massen

Info

Publication number: DE583003C
Application number: DEA58600D
Authority: DE
Inventors: A H Fessler; Dr-Ing Hans Navratiel
Original assignee: AC Spark Plug Co
Current assignee: Delco Electronics LLC
Priority date: 1928-10-10
Filing date: 1929-07-28
Publication date: 1933-09-01

Description

Verfahren zur Herstellung von Ausgangsstoffen für keramische Massen Der Zweck der Erfindung ist die Herstellung von Ausgangsstoffen für keramische Massen, deren Erzeugnisse sich durch bedeutende mechanische Festigkeit, hohe Widerstandsfähigkeit gegen Hitze, niedrigen Ausdehnungskoeffizienten, hohe Wärmeleitfähigkeit, niedrige spezifische Wärme und hohe dielektrische Eigenschaften auszeichnen und daher u. a. für die Herstellung der Isolatoren für Funkenzünder, Pyrometerrohre, elektrische Hochspannungsisolatoren, chemische Retorten und Ofenbekleidungen geeignet sind.
Die Herstellung dieser Ausgangsstoffe erfolgt, wie üblich, durch Schmelzen von tonerdereichen und kieselsäurehaltigen Gemengen, zeichnet sich aber erfindungsgemäß dadurch aus, daß den Gemengen Lithium oder Lithiumverbindungen, gegebenenfalls zusammen mit anderen Flußmitteln, zugesetzt werden. Lithiumverbindungen sind zwar bereits in der Keramik verwendet worden, doch nicht für im Schmelzflußerzeugte Magermittel von keramischen Massen. Gemäß Erfindung werden das Lithium oder die Lithiumverbindungen der zu schmelzenden Masse zugesetzt, wobei der Zusatz von Litbium tiefgehende konstitutive Änderungen der anderen Massebestandteile hervorruft und u. a. bestimmend beim Schmelzen auf das Gefüge der Schmelzmasse einwirkt und zur Entstehung von Korundkristallen, hauptsächlich Betakorund, beiträgt.
Zwecks Ausführung der Erfindung wird ein tonerdereiches Gemisch von Tonerde (A1203), Ton (A1203 # 2 Si02 # -2H20) und Lithium oder Lithiumverbindungen hergestellt und zu Stäben geformt, welche z. B. in einem elektrischen Lichtbogenofen bis zum Zustande der vollkommen flüssigen Schmelze erhitzt werden. Wird die Schmelzmasse in üblicher Weise gekühlt, so entsteht ein grobkristallinisches Gefüge, was für einige Verwendungszwecke, wie feuerfeste Gegenstände, nicht hinderlich ist, während für die Herstellung von Porzellan kleinkristallinisches Gefüge vorteilhafter ist. Um die Größe der Kristalle zu verringern, wird erfindungsgemäß das rasche Kühlen des geschmolzenen Materials zu Hilfe genommen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man das geschmolzene Material in Form von Tropfen ins Wasser oder besser in eine fließende Strömung von kühlem Wasser oder anderen Flüssigkeiten fallen läßt. Der so hergestellte Ausgangsstoff besitzt teilweise kristallinische, teilweise kryptokristallinische -und teilweise amorphe Beschaffenheit.
Durch die Änderung der Prozentgehalte der Bestandteile werden auch die Eigenschaften des Enderzeugnisses beeinflußt. Wird der Satz aus etwa 9o % Tonerde, 5 0f, Ton und 5 % Lithiumoxyd (Li2 O) hergestellt, so enthält die Schmelzmasse, mikroskopisch untersucht, etwa 8o 0'/o plättchenartige Kristalle, welche eine Abart des Korunds bilden, während die Muttermasse Lithiumglas nebst einer kleinen Menge von Mullitkristallen darstellt. Die Versuche zeigten, daß die Bildung der Korundkristalle auf der Gegenwart von Lithium und eines Überschusses von Tonerde beruht. Es ist ferner gefunden worden, daß das beste Porzellan hergestellt wird, wenn der Tonerdeüberschuß das molekulare Verhältnis von Tonerde zu Kieselsäure im Mullit (3A1203 -:2 Si 0,) übersteigt, d. h. größer als 3 : 2 ist.
Die obengenannte Schmelzmasse mit 5 0/0 Tongehalt zeigt jedoch in einigen Fällen infolge der Wasserlöslichkeit des Lithiumglases die unerwünschte Eigenschaft, daß, wenn sie mit Wasser und Ton gemischt wird, das Lithium eine Entflockung von Ton bewirkt. Infolgedessen eignet sich die Schmelzmasse nicht für die Herstellung von Porzellan, bei welcher das Mischen des Rohsatzes nach dem nassen Verfahren erfolgt: Durch Verwendung eines größeren Prozentgehaltes an Ton läßt sich jedoch dieser Nachteil vermeiden und ein Lithiumglas erzeugen, welches entweder unlöslich oder so wenig löslich ist, daß es keine Entflockung des Tones verursachen kann. Zu diesem Zweck werden Gemische verwendet, die 35 070 oder mehr Ton unter entsprechender Verringerung des Tonerdegehaltes enthalten, beispielsweise 6o 0/0 Tonerde, 35 % Ton und 5 % Li20. Infolge des geringeren Tonerdegehaltes enthält das geschmolzene Erzeugnis auch eine relativ geringe Menge (etwa qo 1/o) der Korundkristalle. Das Lithium wird am zweckmäßigsten in Form eines Salzes hinzugefügt, z. B. als Kar-' bonat, oder in Form einer Sauerstoffverbindung; wie Oxyd oder Hydroxyd, oder schließlich in Form eines natürlichen Minerals, wie z. B. Lepidolit, Amblygonit, Spedumen usw. Die Mengen betragen bei Lithiumoxyd z. B. zwischen z und 5 % und bei Lithiumcarbonat zwischen el und Ir 010. In einigen Fällen empfiehlt sich, zusätzlich oder als teilweiser Ersatz der Lithiumverbindungen bestimmte Mengen anderer Flußmittel, wie Magnesiumoxyd, Zirkonoxyd oder Berylliumoxyd, zu verwenden, welche die Bildung des unlöslichen Glases fördern und gleichzeitig die thermischen und die dielektrischen Eigenschaften erhöhen. Um ein unlösliches Glas ohne Verwendung anderer Flußmittel als Lithium zu erzeugen, soll der Tongehalt nicht geringer als etwa 35 °lo sein.
Bei der Herstellung des Porzellans für Isolatoren, Zünder usw. wird die in obengenannter Weise erzeugte Masse als Magermittel für die Porzellanmasse benutzt, indem die Schmelzmasse- rasch gekühlt, fein gemahlen und mit Ton, vorzugsweise im Verhältnis von i : r, innig gemischt wird, worauf das Brennen in der Nachbarschaft der Segerkegel 17 bis z9 erfolgt: Die Isolatoren eignen sich besonders für Zünder der Brennkraftmaschinen, weil sie praktisch unzerbrechlich sind und eine sehr hohe Widerstandsfähigkeit gegen Hitze besitzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Herstellung von Ausgangsstoffen für keramische Massen durch Schmelzen von tonerdereichen und kieselsäurehaltigen Gemengen, dadurch gekennzeichnet, daß den Gemengen Lithium oder Lithiumverbindungen, gegebenenfalls zusammen mit anderen Flußmitteln, zugesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß Gemenge verwendet werden, in denen das molekulare Verhältnis von Tonerde zu Kieselsäure größer als 3zu2ist.
3. Verfahren nach den Ansprüchen z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze rasch abgekühlt wird.