DE743136C

DE743136C - Verwendung dicht sinternder Massen fuer Tiegel zum Schmelzen anorganischer aus dem Schmelzfluss kristallisierender Isolierstoffe

Info

Publication number: DE743136C
Application number: DEST61399D
Authority: DE
Inventors: Dr Gerhard Mueller
Original assignee: STAATLICHE PORZELLAN MANUFAKTU
Current assignee: STAATLICHE PORZELLAN MANUFAKTU
Priority date: 1941-12-30
Filing date: 1941-12-30
Publication date: 1943-12-18

Description

Verwendung dicht sinternder Massen für Tiegel zum Schmelzen anorganischer aus dem Schmelzfluß kristallisierender Isolierstoffe Zum Erschmelzen eines anorganischen Isolierstoffes aus Kaliumsilicofluorid, Magnesiumoxyd, Tonerde, Quarz und Na-Ca-Silicat wurden bisher Tiegel mit einem Gehalt von 70 °/a und mehr A12 0, verwendet, welche eine gute Standfestigkeit besitzen und von der Schmelze nur wenig angegriffen werden. Aber sie stören durch die Aussendung von Kristallkeimen die Kristallisation des Isolierstoffes. Außerdem ist die Fabrikation teuer, weil derartige Tiegel bei 160o bis - 285o ° dicht gebrannt werden müssen.
Nun wurde erkannt, daß sich im wesentlichen bekannte Massen mit -einem hohen Kieselsäuregehalt bedeutend günstiger für vorliegenden Zweck verhalten als solche mit hohem Tonerdegehalt. Tiegel mit mehr als 70 °/o Kieselsäure (für den Brand im Porzellanofen verwendet man vorzugsweise 76 bis 85 °/o Kieselsäure) haben eine stark glasige Struktur und geben keine Kristallkeime ab, die die Kristallisation des Isolierstoffes stören.
Es ist durchaus überraschend: daß Tiegel aus einer keramischen Masse mit mehr als 7004 Kieselsäure bei Temperaturen über 1300' dem chemischen Angriff von in der Hitze so aktiven Substanzen wie Kalium:-silicofluorid und Magnesiumoxyd widerstehen. Z. B. zeigt ein Tiegel aus einer Masse mit 82 % Si 02 nach Durchführung des Schmelzprozesses mit dem Isolierstoff nur einen Gewichtsverlust von 5 bis 7°/o des Tiegelgewichtes. Solche im Porzellanofen bei Segerkegel 16 bis 17 (145o bis 1.1;o'5) gar gebrannten Tiegel. enthalten neben 78 bis 850;'o S10. iz bis 200 ,l a A1_ O,3 und 2,o bis 4,o% K2 O. Die Kosten für ihre Herstellung sind u. a. wegen der niedrigeren Brenntemperatur erheblich geringer als die für die bisher benutzten Tiegel mit einem sehr hohen Tonerdegehalt. Die Oberfläche solcher Tiegel besteht vornehmlich aus glasigem Kaliumalumosilicat, während im Innern ein kleinerer Teil des Aluminiumoxydes in wahrscheinlich von glasigem Kaliumalumosilicat umschlossenen Mullitkristallen sich befindet. Der Mullit dient der Stabilisierung der Tiegeltnasse bei hohen Temperaturen. ` Das Kali bewirkt die Erzeugung eines zähen Glasflusses. Andere Glasbildner, wie @Tatriumoxyd, Calciumoxyd, Zinkoxyd, Titandioxyd us-tv., setzten die Zähigkeit der Tiegelmasse im Brand bei Segerkegel 16 bis 17 so stark herab, daß die Tiegel die Form verloren. Nur Baryumoxyd kann das Kalium-Oxyd ganz oder zum Teil ersetzen.
i\Tach vorliegender Erfindung lassen sich auch Schmelztiegel mit einer glasigen Oberfläche herstellen, die noch weniger als 5 bis 70/, der Tiegelmasse beim Schmelzen des Isolierstoffes abgeben und noch größere Standsicherheit bei hohen Temperaturen besitzen dadurch, daßa man den K.0-Gehalt der Ausgangsmaterialien herabsetzt und den Gehalt an Ale 0s oder an Si O. erhöht.
In diesem Falle muß man allerdings auf den Vorteil der niedrigeren Garbrandtemperatur verzichten, insofern mit fallendem Kaligehalt die Brenntemperatur zu steigern ist bis auf etwa 1700'.
Es läßt sich bei derartigen Gefäßen der Aluminiumoxvdgehalt bis auf 3oti/0 erhöhen und der Kieselsäuregehalt entsprechend bis auf 7o0/, herabsetzen oder umgekehrt der Kieselsäuregehalt über 850/, erhöhen und der Aluminiumoxydgehalt entsprechend herabsetzen. In beiden Fällen beträgt der Kaliumoxydgehalt o bis 20/,.
Zur Herstellung der Tiegelmasse bedient man sich der Segerformel. Die Masse für einen Brand von 145o bis 147o° Celsius entspricht der Segerformel K20 #3,75Al203#36Si02. Massen für höhere Temperaturen kann man unter entsprechender Erhöhung der Summe von A1203 -f- S102 aus den jeweils zur Verfiigung stehenden Rohstoffen aufbauen.
Auch die bei höheren Temperaturen ersinterten Schmelzgefäße von größerer Standfestigkeit in der Hitze besitzen eine glasige Oberfläche und geben keine eine uner-,viinschte Kristallisationsweise des Isolier-Stoffe: bedingenden Tonerdel;eime in die Schmelze ab.
Es sind bereits kieselsäurereiche Feldspatsteingutmassen mit 75 bis 8o0,1, S10_, 12 bis 2o0/, Ah 03 und etwa i1/0 Alkalioxyd bekannt, die bei Temperaturen von höchstens 1300' gebrannt «-orden sind. Sie haben im Gegensatz zu den bei Temperaturen von mindestens 145o bis 1470":' dichtgesinterten Mischungen nach vorliegender Erfindung einen porösen Scherben, wären also wegen des Eindringens der Isolierstoffschmelzen in den Scherben und der dadurch bedingten Zerstörung des Gefüges für vorliegenden Zweck völlig ungeeignet.
Die in den aus den neuartigen Massen bestehenden Tiegeln zu schmelzenden Isolierstoffe brauchen nicht genau aus den eingangs erwähnten Komponenten erschmolzen zu werden, müssen nur die entsprechenden Anionen und Kationen enthalten. Es können also beispielsweise statt Kaliumsilicatfluorid und Magnesiumoxyd Kaliumsilicat und Magnesiumfluorid, statt Magnesiumoxyd und Kieselsäure Magnesiumsilicat, statt Tonerde und Kieselsäure Kaolin Verwendung finden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Die Verwendung von Massen, die aus 76 bis 85°/o S102, i2 bis 2o01, A1203 und 2,o bis d.,00/, K20, das ganz oder zum Teil durch BaÖ ersetzt sein kann, bestehen und bei etwa 145o bis 1470' dicht sintern, für Tiegel zum Schmelzen von silicatischen, aus dem Schmelzfluß kristallisierenden Massen aus Kaliumsilicofluorid, Magnesiutnoxvd, Tonerde, Kieselsäure und 1Tatriumcalciuinsilicat bzw. aus Verbindungen. die die den vorgenannten entsprechenden Anionen und Kationen enthalten, für elektrische Isolierung.
2. Abänderung der nach Anspruch i für Tiegel von besonderer Standfestigkeit bei höheren Temperaturen zu verwendenden Massen, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminiumoxydgehalt von 2o auf 3011, erhöht, der Kieselsäuregehalt entsprechend bis auf 7o0/, erniedrigt ist, der Kaliumoxy dgehalt bzw. der von Bariumoxyd unter 20/, beträgt und die Dichtsinterung bei Temperaturen bis etwa 1700 ° erfolgt ist.
3. Abänderung der nach Anspruch i und 2 für Tiegel von besonderer Standfestigkeit bei hohen Temperaturen zu verwendenden Massen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kieselsäuregehalt bis auf 9211, gesteigert, der Tonerdegehalt entsprechend bis auf 8".', herabgesetzt ist und Kaliumoxyd bzw. Bariumoxyd überhaupt nicht oder in Mengen unter :z110 vorhanden ist. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Niederleuthner, Unbildsame Rohstoffe keramischer Massen (1928), S. 181, bes. Abb. 39; Berdel, Einfaches chemisches Praktikum (I922), Teil V und VI, S. 36.