DE809337C

DE809337C - Glasschmelzbehaelter

Info

Publication number: DE809337C
Application number: DE1949P0034761
Authority: DE
Inventors: Edwin Clements Dr Rhodes
Original assignee: Mond Nickel Co Ltd
Current assignee: Mond Nickel Co Ltd
Priority date: 1948-02-23
Filing date: 1949-02-22
Publication date: 1951-07-30
Also published as: GB641299A; NL76052C; BE487510A; FR980694A

Description

Bei der Herstellung vieler Glassorten, insbesondere optischer Gläser, ist es oft erforderlich, das Glas längere Zeit in schmelzflüssigem Zustand zu halten. Dabei kann die Temperatur der Glasschmelze, z. B. bei optischen Gläsern, um 1400⁰ C oder höher, bei anderen Glassorten, z. B. bei Natriumsilicatglas, über 1200⁰ C, in der Regel um 1300⁰ C liegen. Im Gegensatz zu gewöhnlichem Glas müssen solche Sondergläser in der Schmelze gerührt werden, um sie homogen und blasenfrei zu machen.

Bei den genannten hohen Temperaturen lassen sich keramische Werkstoffe weder für das Rührgerät noch für den Tiegel verwenden, in dem die Glasschmelze behandelt wird. Keramische Werkstoffe bringen die Gefahr einer Verunreinigung des Glases mit sich und erweichen vielfach in so großer Hitze. Man pflegt daher das Rührgerät und die Tiegel für optische Gläser aus reinem Platin oder aus Legierungen von Platin mit Rhodium oder Palladium oder beiden herzustellen. Dabei hat es sich jedoch gezeigt, daß das Platin oder die Platinlegierungen bei der Temperatur der Glasschmelze nicht genügend Widerstand gegen Dehnung aufweisen. Bei einer Temperatur um 1200⁰C und der Beanspruchung des Rührens verformt sich eine Platinrührstange Ieioht infolge Kriechens des Metalls, während Platintiegel sich schon durch das Gewicht der Glasschmelze ausbauchen. Dieser Nachteil ließe sich zwar durch entsprechend höhere Wandstärke des Tiegels vermeiden, jedoch würden die Kosten des Tiegels in diesem Falle außerordentlich hoch werden.

Eine erheblich größere Lebensdauer weisen Geräte (Rührer, Tiegel usw.) auf, die aus einer starken, nicht kriechenden Grundplatte oder einem solchen Kern mit einer Deckschicht oder Umhüllung hohen Widerstandes gegen Oxydation und den Angriff geschmolzenen Glases bestehen. Der Kern gibt dem Verbundwerkstoff genügend mecha-

nische Festigkeit bei hoher Temperatur; er kann aus- Molybdän, Wolfram, einer Molybdän-Wolfram-Legierung oder sonstigen Metallen oder Metalllegierungen mit guten mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen und einem Erweichungspunkt von mindestens i2oo° C bestehen. Beispielsweise kann der Kern für ein bei 1300⁰ C zu behandelndes Glas aus einer Nickel-Chrom-Legierung, insbesondere einer solchen Legierung, die hohe Kriechfestigkeit besitzt, oder einer ähnlichen Kobalt-Chrom-Legierung bestehen. Die oxydatlons- und glasschmelzfeste Hülle läßt sich beispielsweise aus einem Metall der Platingruppe oder einer Legierung von zweien oder mehreren solcher Metalle herstellen. Am besten fertigt man die Deckschicht oder Hülle aus reinem Platin oder einer Legierung von Platin mit einer geringeren Menge Rhodium oder Palladium oder beider, da diese Werkstoffe allein bis zu ihrem Schmelzpunkt völlig oxydations-

ao fest bleiben.

Trotz ihrer längeren Lebensdauer gegenüber den allgemein gebräuchlichen Geräten versagen auch solche Verbundmetallgeräte nach einer gewissen Zeit infolge Korrosion. Das Versagen läßt sich auf

»5 eine Sauerstoffdiffusion durch den Hüllenwerkstoff zurückführen, da die Hülle mit steigender Temperatur zunehmend gasdurchlässig wird. Es ist aber auch oder außerdem möglich, daß eine gegenseitige Diffusion des Grund- und des Überzugsmetalls zu dem Versagen führt, weil dann die Außenfläche der Hülle nicht mehr aus reinem Platin oder einer reinen Platinlegierung besteht und die Korrosion das Grundmetall oder eine Legierung desselben mit dem Uberzugsmetall angreifen kann.

Erfindungsgemäß ist die Grundplatte oder der Kern von der Deckschicht oder Hülle durch eine Zwischenschicht aus inaktivem Werkstoff getrennt, die sowohl die Sauerstoffdiffusion durch die Deckschicht oder Hülle zur Grundplatte oder zum Kern als auch eine Legierung des Deckmetalls mit dem Grundmetall bei der Arbeitstemperatur verhindert. DieReaktionsträgheit des Zwischen schichtwerkstoff s muß dabei in seinem Widerstand gegen physikalische oder chemische Veränderungen, z. B. beginnende Verschmelzung, bei der Arbeitstemperatur sowie in seiner chemischen Indifferenz gegenüber dem Grund- und dem Deckmetall sowie gegenüber Sauerstoff bei dessen Diffusion durch das Deckmetall liegen.

Naturgemäß empfiehlt es sich aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, die Deckschicht oder Hülle so dünn wie möglich zu halten. Beim Fehlen einer Zwischenschicht vollzieht sich leicht eine gegenseitige Diffusion der Metalle bei hohen Temperaturen, welche die Wirkung einer dünnen Hülle zerstört. Die Zwischenschicht gemäß der Erfindung beseitigt diesen Nachteil. Für diesen Zweck genügt eine nicht die ganze Fläche des Kerns bedeckende Zwischenschicht.

Die Zwischenschicht kann beispielsweise aus einem Oxyd, wie Thorium-, Zirkon-, Calcium- oder Aluminiumoxyd, bestehen. Auch Berylliumoxyd hat sich als brauchbar erwiesen. Ferner können dafür einige Silicate, wieZirkonsilicat, verwendet werden. Zur Herstellung der Zwischenschicht empfiehlt es sich, den Kern mit einer Metallschicht zu überziehen und diese zu oxydieren. So kann beispielsweise Aluminium, dessen Oxyd guten Widerstand gegen Sauerstoffdiffusion bietet, galvanisch, im Schmelzfluß oder durch Spritzen aufgetragen werden. Auf gleiche Weise läßt sich auch ein Chromüberzug auftragen. Dabei muß der Überzug so dünn wie möglich gehalten werden, da Rückstände nicht oxydierten Metalls mit der Hülle oder dem Kern Legierungen niedrigeren Schmelzpunktes bilden oder selbst schmelzen und dadurch ein vorzeitiges Versagen des Verbundwerkstoffs herbeiführen könnten. Für den Überzug empfiehlt sich eine Stärke von etwa 0,0005 ^mm oder weniger, während die Hülle etwa 0,5 mm stark sein kann. Die Oxydation eines Metalls, wie Aluminium, muß sich schnell vollziehen, um eine Diffusion des Aluminiums in das Kernmetall vor seiner vollständigen Oxydation zu verhindern.

Eine nicht den ganzen Kern bedeckende Zwischenschicht läßt sich beispielsweise in plastischem Zustand mit Phenolformaldehydbindung auf den Kern aufbringen, worauf das Phenolformaldehyd abgeflammt und das Oxyd auf den Kern gefrittet wird. Dieses Verfahren läßt sich wiederholen, um mehrere übereinanderliegende Zwischenschichten mit entsprechend erhöhtem Widerstand gegen Sauerstoffdiffusion zu erzeugen.

Beispielsweise kann ein Molybdänkern mit einer inaktiven Oxydschicht dadurch überzogen werden,· ⁹^ daß man 10 Gewichtsteile Aluminiumoxyd mit ι Gewichtsteil eines Phenolformaldehydbindemittels und Aceton als Lösungsmittel zu einer dünnen Paste verrührt, die auf das Molybdän aufgetragen, an der Luft 1 Stunde lang getrocknet, bei einer Temperatur von 100 bis 150⁰ C 2 Stunden lang in einem Ofen aufgetrocknet und dann mit dem Kern in einen Brennofen gebracht wird, dessen Temperatur langsam bis auf 1200° C gesteigert wird. Dabei wird in dem Brennofen eine Wasserstoffatmosphäre aufrechterhalten. Die so entstehende Oxydschicht ist außerordentlich dünn; zweckmäßig wird eine zweite derartige Schicht auf gleiche Weise auf dem Molybdänkern erzeugt.

Eine derart hergestellte Rührstange mit einer Oxydzwischenschicht von etwa 0,025 ^mm Stärke wies eine mehr als achtfach größere Lebensdauer auf als eine unmittelbar mit Platin bedeckte Molybdänstange. Dieser Erfolg beruht wahrscheinlich auf der Unterbindung einer Diffusion 'des Molybdäns in das Platin und des Diffundierens von Sauerstoff nach innen zum Molybdän.

Eine weitere Möglichkeit zur Bildung der inaktiven Zwischenschicht besteht darin, die Oberfläche des Kerns selbst zu oxydieren. Wenn dieser ^lao beispielsweise aus einer Niokel-Chrom-Legierung besteht, ist durch Hochtemperaturoxydation eine reaktionsträge Oxydschicht zu erzeugen.

Bei der Herstellung beispielsweise einer Verbundstange zum Rühren von optischem Glas kann ein ^la5 Grundmetallkern mit der Oxvdschicht in eine

röhrenförmige Hülle aus Platin o. dgl. eingesetzt und das offene Ende der Hülle dann geschlossen werden. Die Stange läßt sich aber auch durch Ziehen eines Verbundwerkstoffes aus Kern-, Zwischenschicht- und Hüllwerkstoff herstellen.

Claims

Patentansprüche:

i. Glasschmelzbehälter oder -behandlungsgerät aus einer Grundplatte oder ejnem Kern aus einem Metall oder einer Metallegierung mit einem Erweichungspunkt von mindestens I2oo° C und einer Deckschicht oder Hülle aus einem Metall der Platingruppe oder einer Legierung von zweien oder mehreren solcher Metalle, gekennzeichnet durch eine Zwischenschicht aus inaktivem, sowohl die Diffusion von Sauerstoff durch die Deckschicht oder Hülle als auch die Legierung der Grundplatte oder des Kerns mit der Deckschicht oder Hülle ver- ao hinderndem Werkstoff.
2. Behälter oder Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte oder der Kern aus Molybdän oder Wolfram oder einer Legierung dieser Metalle und die Deck- as schicht oder Hülle aus Platin oder einer Legierung von Platin mit einer geringeren Menge Rhodium oder Palladium oder beider besteht.
3. Behälter oder Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einem Oxyd, z. B. Thorium-, Zirkon-, Calcium- oder Aluminiumoxyd, besteht.
4. Verfahren zur Herstellung eines Behälters oder Gerätes nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxyd in plastischem Zustand mittels eines Bindemittels auf die Grundplatte oder den Kern aufgebracht und das Bindemittel darauf durch Abflammen entfernt wird.

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