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Auskleidungsmasse für Tiegel zum Schmelzen von Aluminium Bei Verwendung
von Tiegeln und Werkzeugen für metallische Schmelzen oder Salzschmelzen tritt oft
der Nachteil hervor, daß der Tiegel bzw. das Werkzeugmaterial von der Schmelze angegriffen
und zerstört wird, wodurch diese verunreinigt werden oder verlorengehen kann. Ferner
kommt es nicht selten vor, daß Tiegel aus Gußeisen, Graphit oder keramischem Werkstoff
so porös sind, daß sie nicht ohne weiteres für Schmelzen, insbesondere Salzschmelzen,
verwendet werden können. Um die genannten Nachteile zu vermeiden, hat man die Tiegel
oder die Werkzeuge bisher mit an den Flächen haftenden Belägen aus festen Substanzen
versehen. Die Lebensdauer dieser Beläge ist jedoch im allgemeinen sehr beschränkt
infolge der Schwierigkeit, einen solchen Belag mit derselben Wärmeausdehnungszahl
wie der darunterliegende Werkstoff herzustellen. Bei verschiedenen Wärmeausdehnungszahlen
des Tiegel- bzw. des Werkstoffes und des Schutzbelags entstehen Risse im Belag,
sobald der Gegenstand großen Temperaturveränderungen ausgesetzt wird.
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Es ist auch eine Auskleidungsmasse für Schmelztiegel aus Metall bekannt,
die aber zum größten Teil aus Calciumhydroxyd besteht, wobei der Masse kleinere
Mengen anderer, für die Anbringung der Masse als Bindemittel dienende Stoffe zugesetzt
sind, insbesondere Melasse, die leicht wegbrennt, während andere Bindemittel während
der Einbrennung der Tiegelauskleidung infolge der Zusammensetzung der Mischung mit
vorherrschendemÜberfluß von Ca0 erhärten. Das Bestreben geht dort sogar dahin, die
Masse durch Zusatz von Boro-Silicat-Email steinhart zu machen, wobei auch hier die
eingangs geschilderten Nachteile auftreten.
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Man hat weiterhin auch bei der Herstellung von Schmelztiegeln zum
Schmelzen von Nichteisemnetallen vorgeschlagen, einer feuerfesten Grundmasse eine
große Menge pulverisierten Glases beizufügen, um den Stoff bei der Schmelztemperatur
zähflüssig zu machen, damit sich die Poren der Grundmasse infolge Ausbildung einer
Kruste auf der Innenseite des Tiegels schließen. Hierbei handelt es sich aber nicht
um eine Auskleidungsmasse von Tiegeln, sondern um die Herstellung von Tiegeln selbst.
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Die- vorliegende Erfindung, durch welche die dem Bekannten anhaftenden
Nachteile beseitigt werden, besteht dagegen aus einer Auskleidungsmasse für Tiegel
zum Schmelzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen, bei der das Wesen der Neuheit
in der Hauptsache darin zu erblicken ist, daß die Masse aus Stoffen besteht, die,
wie z. B. Borsäure, Boroxyd, Borate, Phosphorsäureanhydrid und Phosphate, annähernd
dasselbe spezifische Gewicht wie Aluminium haben und bei der Temperatur der geschmolzenen
Masse in den zähflüssigen Zustand übergehen.
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Die Auskleidungsmasse ist dabei zusammengesetzt aus etwa roo7Gewichtsteilen
Borax, 5o Gewichtsteilen fester Borsäure und 5o Gewichtsteilen pulverförmigem Graphit
und kann eine aus Pulver, Körnern oder Platten
aus festem, wärmebeständigem
Werkstoff bestehende Außenschicht tragen, die auf dem zähflüssigen Tiegelbelag angebracht
ist.
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Der Belag kann aufgebracht werden, indem der Gegenstand in eine Schmelze
geeigneter Zusammensetzung getaucht wird. Die Anbringung kann auch dadurch erfolgen,
daß der Stoff, aus dem der Belag bestehen soll, in Pulverform auf den erhitzten
Gegenstand gestreut wird.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des neuen Verfahrens
wird in die Belagmasse ein pulverförmiger wärmebeständiger Stoff, z. B. Graphit
oder Asbest, eingemengt, was der Masse, wenn diese plastisch ist, eine breiförmige
Beschaffenheit verleiht.
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Die Masse kann sowohl in dickflüssigem als in breiförmigem Zustande
auf den Gegenstand wie eine Farbe, z. B. mit einem Pinsel, gestrichen werden.
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Da der Belag bei Glühtemperatur zähflüssig oder plastisch ist, würde
er in gewissen Fällen von der Schmelze verdrängt werden können, was dadurch verhindert
wird, daß man der Masse ein spezifisches Gewicht gibt, das mit dem spezifischen
Gewicht der Schmelze nahezu übereinstimmt. Diese Übereinstimmung kann durch geeignete
Wahl der zähen bzw. plastischen Stoffe, die in dem Belag enthalten sind, oder durch
Einmengung von geeignetem Füllstoff in die Belagmasse bewirkt werden.
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Da es von Bedeutung ist, daß die zähflüssige oder plastische Schicht
an der Fläche des zu schützenden Gegenstandes haftet, empfiehlt es sich, die Fläche
des Gegenstandes vor der Anbringung des Belages vorzubehandeln, so daß sie rauh,
schwammartig oder porig wird. Dies kann durch bekannte mechanische oder chemische
Verfahren, z. B. durch Sandgebläsverfahren, oder durch Beizen mit Chemikalien erfolgen.
Ein anderes Verfahren, der Fläche des Gegenstandes die gewünschte Eigenschaft zu
geben, besteht darin, den Ge= genstand auf der Oberfläche mit einem fremden Metall
zu legieren und dann den neuen Legierungsbestandteil aufzulösen oder abzudestillieren.
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Die Belagmasse muß von solcher Beschaffenheit sein, daß sie den Gegenstand
gegen chemische Einwirkung der geschmolzenen Masse schützt. Je nach der Art der
verwendeten Schmelzmasse hat man daher die Stoffe zu wählen, die in der Belagmasse
enthalten sein sollen, so daß diese Bedingung erfüllt wird.
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Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung, wenn es gilt, Tiegel zu
schützen, die Bäder von geschmolzenem Aluminium oder geschmolzener Aluminiumlegierung
aufnehmen sollen. Zu diesem Zwecke wird die Erfindung zweckmäßig wie folgt ausgeführt.
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Man stellt eine Masse, bestehend aus 5o Teilen pulverförmigem. Graphit,
5o Teilen Borsäure in fester Form und ioo Teilen Borax. her. Die Masse wird derart
erhitzt, daß sie eine zweckmäßige breiartige Beschaffenheit erhält, und wird dann
an die Innenseite des Tiegels gestrichen, wo sie als eine Schicht anhaftet. Zweckmäßig
ist der Tiegel dabei-etwas erhitzt. Wenn man dann das Metall oder die Metallegierung
einlegt und erhitzt, bis dieses bzw. diese geschmolzen ist, wird-der Tiegel durch
den Belag geschützt, der in plastischem Zustande die Innenseite des Tiegels überall
bedeckt. Die geschmolzene Masse kann den Belag, der im wesentlichen dasselbe spezifische
Gewicht hat, an keiner Stelle verdrängen. Infolge ihrer Beweglichkeit wird sich
die Belagmasse unter allen Umständen dicht auf jedem Punkt an die Tiegelfläche anschmiegen,
wobei der eingemengte Graphit gleichförmig verteilt bleibt, so daß die Masse überall
dieselben schützenden Eigenschaften hat. Wenn das geschmolzene Bad abgegossen und
der Tiegel kalt wird, erstarrt die Belagschicht, aber infolge ihrer Beweglichkeit
und breiartiger Beschaffenheit entstehen dabei keine Risse. Der Tiegel kann aufs
neue verwendet werden, wobei der Belag seine plastische Konsistenz zurückgewinnt.
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Wenn erwünscht, kann man auf dem zähflüssigen oder plastischen Belag
eine äußere Schicht festen, wärmebeständigen Stoffes in Form von Pulver, Körnern
oder Platten anbringen, wobei man einen solchen Stoff wählen muß"der durch die fragliche
geschmolzene Masse nicht chemisch angegriffen wird. Die bewegliche Zwischenschicht
verhindert dann durch ihre Beweglichkeit die Entstehung von Rissen in dem Belag
bei Temperaturveränderungen, auch wenn die Wärmeausdehnungszahl nicht dieselbe ist
wie diejenige des Gegenstandes.
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Die Erfindung kann in vielen Fällen auch für andere Gegenstände als
Tiegel und Werkzeuge Verwendung finden, beispielsweise um Schmelzöfen an der Innenseite
mit einem schützenden Überzug zu versehen.