DE8431735U1

DE8431735U1 - MELTING POT FOR MELTING SMALL QUANTITIES OF A METAL OR METAL ALLOY

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Publication number: DE8431735U1
Application number: DE19848431735
Authority: DE
Original assignee: Linn Elektronik 8459 Hirschbach De GmbH
Current assignee: Linn Elektronik 8459 Hirschbach De GmbH
Priority date: 1984-10-30
Filing date: 1984-10-30
Publication date: 1985-02-07

Description

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PATENTANWÄLTE Dr. rer. nat. DIETER LOUIS PATENT LAWYERS Dr. rer. nat. DIETER LOUIS

Dipl.-Phys. CLAUS PDHLAU 24507-70/pfDipl.-Phys. CLAUS PDHLAU 24507-70 / pf

Dipl.-Ing. FRANZ LOHRENTZ Dipl.-Phys.VVCLFGANG SEGETh KESSLERPLATZ 1Dipl.-Ing. FRANZ LOHRENTZ Dipl.-Phys.VVCLFGANG SEGETh KESSLERPLATZ 1

8500 MORNBERG 2^r 8500 MORNBERG 2 ^r

Linn Elektronik GmbH Heinrich-Hertz-Platz 8459 Hirschbach 1Linn Elektronik GmbH Heinrich-Hertz-Platz 8459 Hirschbach 1

Schmelztiegel zum Schmelzen kleiner Mengen eines Metalles oder einer Metall-Legierung.Crucible for melting small amounts of a metal or a metal alloy.

Die Erfindung betrifft einen Schmelztiegel zum Schmelzen kleiner Mengen eines hochschmelzenden Metalls oder einer hochschmelzenden Metall-Legierung für zahntechnische oder metallurgische Anwendungen, mit einem temperaturbeständigen tiegelförmigen Trägerkörper, der auf der Innenfläche eine Beschichtung aufweist.The invention relates to a crucible for melting small amounts of a refractory metal or a Refractory metal alloy for dental or metallurgical applications, with a temperature-resistant Crucible-shaped carrier body which has a coating on the inner surface.

Ein derartiger Schmelztiegel ist aus dem DE-GM 84 06 bekannt. Bei diesem bekannten Schmelztiegel oesteht die Beschichtung aus dem zu schmelzenden oder aus einem höherschmelzenden Metall oder aus Oxiden oder Verbindungen dieser Metalle.Such a crucible is known from DE-GM 84 06. In this known crucible there is the Coating made from the metal to be melted or from a higher melting point metal or from oxides or compounds these metals.

Aus der DE-OS 32 48 104 ist ein Schmelztiegel zum Schmelzen und Gießen von D=jn'„allegierungen bekannt. Dieser bekannte Schmelztiegel besteht aus Aluminiumnitrid mit einem Bornitrid oder Boroxidzusatz. Ein derartiger Schmelztiegel ist zum Schmelzen und Gießen bei Temperaturen bis 1500⁰C geeignet, ohne daß eine wesentliche Aufnahme von Bestandteilen des Materials des Schmelz-From DE-OS 32 48 104 a crucible for melting and casting D = jn '"alloys is known. This known crucible consists of aluminum nitride with an addition of boron nitride or boron oxide. Such a crucible is suitable for melting and casting at temperatures up to 1500 ⁰ C, without a substantial absorption of components of the material of the melting

tiegels durch das schmelzflüssige Metall erfolgt. Außerdem weist ein derartiger bekannter Schmelztiegel eine ausreichende Temperaturwechselbständigkeit auf. Infolge seines Aufbaues ausschließlich aus Aluminiumnitrid mit Bornitrid- oder Boroxidzusatz ist ein solcher bekkannter Schmelztiegel jedoch sehr teuer.crucible through the molten metal. aside from that such a known crucible has sufficient resistance to temperature changes. As a result Its structure consists exclusively of aluminum nitride with the addition of boron nitride or boron oxide However, crucibles are very expensive.

Aus der DE-AS 17 58 159 ist ein Verfahren zur Herstellung eines oberflächenbeheizten Tiegels zur Aufnahme von Metallschmelzen bekannt, der aus einem gekühlten Gehäuse besteht, das mit einer Auskleidung von körnigem oder pulverförmigem feuerfeste/r. Lockermaterial versehen wird. Dort wird in das unverfestigte feuerfeste Lockermaterial die Metallmassel gelegt und geschmolzen. Das körnige Lockermaterial enthält bei diesem Tiegel mindestens eines der Nitride des Siliziums und Aluminiums. Bei diesem bekannten Schmelztiegel handelt es sich um einen Schmelztiegel zur großtechnischen Anwendung und nicht um einen Schmelztiegel der eingangs genannten Art zum Schmelzen kleiner Mengen eines Metalles oder einer Metall-Legierung, wie er in der Dentaltechnik, in der Schmuckindustrie, im industriellen Kleinteile-Feinguß o.dgl. zur Anwendung gelangt.From DE-AS 17 58 159 a method for producing a surface-heated crucible for receiving Known molten metal, which consists of a cooled housing with a lining of granular or powdery refractory. Loose material is provided. There is in the unconsolidated refractory loose material the metal peg laid and melted. The granular loose material in this crucible contains at least one the nitrides of silicon and aluminum. This known crucible is a crucible for large-scale use and not a crucible of the type mentioned for melting small amounts of a metal or a metal alloy, as used in dental technology, in the jewelry industry, in industrial small parts investment casting or the like. is applied.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schmelztiegel der eingangs genannten Art zu Schaffen, der sehr preisgünstig ist, und mit dem kleine Mengen eines Metalls oder einer Metall-Legierung geschmolzen werden können, ohne daß es zu Reaktionen zwischen dem geschmolzenen Metall oder der geschmolzenen Metall-Legierung und dem Schmelztiegel kommt.The present invention is based on the object of creating a crucible of the type mentioned at the beginning, which is very inexpensive, and melted with the small amount of a metal or metal alloy without causing any reactions between the molten metal or the molten metal alloy and the crucible comes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Beschichtung des Trägerkörpers aus Aluminiumnitrid besteht und eine Dicke zwischen 20|im und 2mrn, vorzugsweise zwischen 50um und 1mm aufweist.This object is achieved according to the invention in that the coating of the carrier body consists of aluminum nitride and has a thickness between 20 μm and 2 μm, preferably between 50um and 1mm.

Der Trägerkörper des erfindungsgemäßen Schmelztiegels kann dabei aus einem keramischen Material, aus Graphit, aus Bornitrid, aus Siliziumkarbid, aus Metall o.dgl. bestehen. Durch die Beschichtung des beispielsweise aus einem der zuletzt genannten Materialien bestehenden Trägerkörpers mit Aluminiumnitrid ergibt sich ein einfach aufgebauter, vergleichsweise äußerst preisgünstiger Schmelztiegel zum Schmelzen kleiner Metall- oder Metall-Legierungsmengen, der eine sehr gute Temperaturbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit aufweist und bei dem trotz des verwendeten Materials für den Trägerkörper eine Kontamination der Schmelze mit dem Material des Trägerkörpers des Schmelztiegels vermieden wird.The support body of the crucible according to the invention can be made of a ceramic material, graphite, boron nitride, silicon carbide, metal or the like. exist. By coating the material, for example, made of one of the last-mentioned materials Carrier body with aluminum nitride results in a simply constructed, comparatively extremely inexpensive Crucible for melting small amounts of metal or metal alloy with very good temperature resistance and has thermal shock resistance and in spite of the material used for the carrier body contamination of the melt with the material of the support body of the crucible is avoided.

Die Beschichtung des Trägerkörpers des erfindungsgemäßen Schmelztiegels kann je nach dem für den Trägerkörper verwendeten Material beispielsweise auf den ledsrha^rten Trägerkörper aufgebracht werden, wenn es sich um einen Trägerköper aus einem keramischen, nitridischen oder karbidischen Material handelt. Nach dem Aufbringen der Beschichtung auf einen solchen lederharten Trägerkörper wird der Trägerkörper gemeinsam mit der Beschichtung aus Aluminiumnitrid gesintert. Durch diese gemeinsame Sinterung des Trägerkörpers und der Beschichtung ergibt sich eine ausgezeichnete Haftfestigkeit der Beschichtung auf dem Trägerkörper des erfindungsgemäßen Schmelztiegels .The coating of the carrier body of the invention The crucible can, depending on the material used for the carrier body, for example, on the ledsrha ^ rten Carrier bodies are applied if it is a carrier body made of a ceramic, nitridic or carbide material. After the coating has been applied to such a leather-hard carrier body the carrier body is sintered together with the aluminum nitride coating. Through this common Sintering of the carrier body and the coating results in an excellent adhesive strength of the coating on the support body of the crucible according to the invention.

Es ist jedoch auch möglich, die Beschichtung auf den gesinterten Trägerkörper, bzw. auf einen Trägerkörper aus einem Metall aufzubringen, zu trocknen und anschlies-However, it is also possible to apply the coating on the sintered carrier body or on a carrier body to be applied from a metal, to be dried and then

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send zu sintern.send to sinter.

Unabhängig vom Zustand des Trägerkörpers, in dem die Beschichtung auf den Trägerkörper aufgebracht wird, wird die Beschichtung vorzugsweise in Form eines Schlickers auf den Trägerkörper aufgebracht. In Abhängigkeit von der Viskosität dieses Schlickers kann die Dicke der Be schichtung wahlweise eingestellt werden. Sie liegt bei einem erfindungsgemäßen Schmelztiegel je nach seinem Einsatzgebiet bzw. je nach dem mit ihm zu schmelzenden Metall oder der zu schmelzenden Metall-Legierung zwischen 20,um und 2mm, vorzugsweise zwischen 5 0um und 1mm.Regardless of the state of the carrier body in which the coating is applied to the carrier body, the coating is preferably applied to the carrier body in the form of a slip. In dependence of the viscosity of this slip, the thickness of the coating can optionally be adjusted. It rests with one crucible according to the invention depending on its field of application or depending on the metal to be melted with it or the metal alloy to be melted between 20 μm and 2mm, preferably between 50um and 1mm.

Die Beschichtung des Trägerkörpers kann mindestens 85 Gew.% Aluminiumnitrid und maximal 15 Gew.% oxidkeramischen und/ oder phosphatischen Binder aufweisen, was bedeutet, daß der Binder nicht nur rein oxidkeramisch oder phosphatisch zusammengesetzt sein, sondern auch aus entsprechenden Mischungen oxidkeramischer und phosphatischer Materialien bestehen kann. Durch den Zusatz eines oxidkeramischen oder phosphatischen Binders, beispielsweise eines Aluminiumphosphates, zum Aluminiumnitrid ergibt sich eine sehr gute Haftfestigkeit der Beschichtung auf dem tiegelförmigen Trägerkörper des erfindungsgemäßen Schmelztiegels, so daß derartige erfindungsgemäße Schmelztiegel in Hochfrequenz-Zentrifugalgußschleudern, in Vakuumdruckgußanlagen, in Lichtbogenanlagen, oder in Anlagen mit Elektronenstrahlbeheizung, in Anlagen mit Plasmabeheizung oder in Anlagen mit Flammenbeheizung gleich gut eingesetzt werden können. Selbstverständlich sind erfindungsgemäße Schmelztiegel infolge ihres vergleichweise sehr günstigen Preises auch als einfache Laborschmelztiegei verwendbar.The coating of the carrier body can be at least 85 wt.% Aluminum nitride and a maximum of 15 wt.% Oxide-ceramic and / or phosphatic binder, which means that the Binder should not only be composed of a purely oxide-ceramic or phosphatic composition, but also of appropriate mixtures oxide ceramic and phosphatic materials can exist. By adding an oxide ceramic or phosphatic Binder, for example an aluminum phosphate, to the aluminum nitride results in a very good adhesive strength the coating on the crucible-shaped support body of the crucible according to the invention, so that such crucibles according to the invention in high-frequency centrifugal casters, in vacuum pressure casting systems, in arc systems, or in systems with electron beam heating, can be used equally well in systems with plasma heating or in systems with flame heating. Of course are crucibles according to the invention due to their comparatively very low price also as simple ones Laboratory melting pot can be used.

Dabei können die erfindungsgemäßen Schmelztiegel beispielsweise mit einer zylindrischen oder konischen Wandung, mit oder ohne Ausgußnase, bzw. mit einem Ausgußring, in welchem mindestens eine Ausgußöffnung vorgesehen ist, ausgebildet sein.The crucibles according to the invention can for example with a cylindrical or conical wall, with or without a pouring nose, or with a pouring ring, in which at least one pouring opening is provided, be formed.

Das Aluminiumnitrid der Beschichtung des Trägerkörpers Weist vorzugsweise eine Körnung mit einer maximalen Korngröße von 300μΐπ auf. Die Korngröße des Aluminiumnitrids kann dabei im Körnungsbereich bis 300um schwanken oder in einer definierten Kornfraktion vorliegen.The aluminum nitride of the coating of the carrier body preferably has a grain size with a maximum Grain size of 300μΐπ. The grain size of the aluminum nitride can vary in the grain size range up to 300um or be present in a defined grain fraction.

Durch eine derartige Beschichtung des Trägerkörpers eines erfindungsgemäßen Schmelztiegels, die aus Aluminiumnitrid mit einem Binder der weiter oben beschriebenen Art besteht, wobei die Körnung des Aluminiumnitrids in einem Kornbereich bis maximal 300(im liegt, ergeben sich vergleichsweise preisgünstige Schmelztiegel mit einer sehr guten Korrosionsbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit und einer langen Lebensdauer .Such a coating of the support body of a crucible according to the invention, which is made of aluminum nitride with a binder of the type described above, the grain size of the aluminum nitride in one Grain range up to a maximum of 300 (im lies, results in a comparative inexpensive crucibles with very good corrosion resistance, temperature resistance, Resistance to temperature changes and a long service life.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Schmelztiegels. Es zeigen:Further details, features and advantages result from the following description of an embodiment example shown schematically in the drawing crucible according to the invention. Show it:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Schmelztiegel zum Schmelzen kleiner Mengen eines hochschmelzenden Metalls oder einer hochschmelzenden Metall-Legierung, undFig. 1 is a plan view of a crucible for Melting small amounts of a refractory metal or a refractory metal alloy, and

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Schmelztiegel entlang der Schnittlinie II-II aus Fig. 1.FIG. 2 shows a section through a crucible along the section line II-II from FIG. 1.

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Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Schmelztiegel 10 zinn _?; Schmelzen kleiner Mengen in der Größenordnung bis 2 kg | eines hochschmelzenden Metalls oder einer hochscnmelzen- f._} den Metall-Legierung für zahntechnische oder metallur- -· gische Anwendungen. Ein derartiger Schmelztiegel 10 wird beispielsweise in Kombination mit einer Induktionsheizeinrichtung, einer Lichtbogenschmelzeinrichtung, einer Plasmastrahlheizung, einer Elektronenstrahlheizung o.dgl. verwendet.1 and 2 show a crucible 10 tin _? ; Melting of small amounts in the order of magnitude of up to 2 kg | a refractory metal or a hochscnmelzen- _f} the metal alloy for dental or metallurgical -. · cal applications. Such a crucible 10 is used, for example, in combination with an induction heating device, an arc melting device, a plasma jet heater, an electron beam heater or the like. used.

Der Schmelztiegel 10 weist einen temperaturbeständigen Trägerkörper 12 auf, der auf der Innenfläche 14 mit einer Beschichtung 16 versehen ist. _t The melting crucible 10 has a temperature-resistant carrier body 12 which is provided with a coating 16 on the inner surface 14. _t

Die Gestalt des Trägerkörpers 12 ist selbstverständlich nicht auf die in den Fig. 1 und 2 dargestellte konische Form beschränkt. Der Trägerkörper 12 kann auch einfach zylindrisch ausgebildet sein. Desgleichen kann der Trägerkörper wenigstens eine Ausgußnase, oder einen Ausgußring mit mindestens einer Ausgußnase bzw. mit mindestens einer Ausgußöffnung aufweisen.The shape of the support body 12 is of course not the conical one shown in FIGS. 1 and 2 Form restricted. The carrier body 12 can also have a simple cylindrical shape. The carrier body can do the same at least one pouring nose, or one pouring ring with at least one pouring nose or with at least have a pouring opening.

Als Materialien für den Trägerkörper 12 des Schmelztiegels 10 kommen beispielsweise Graphit, Bornitrid, Siliziumkarbid, ein keramisches Material o.dgl. zur Anwendung.The materials used for the support body 12 of the crucible 10 include, for example, graphite, boron nitride, silicon carbide, a ceramic material or the like. to use.

Die Beschichtung 16 des Trägerkörpers 12 besteht beim erfindungsgemäßen Schmelztiegel 10 aus Aluminiumnitrid und sie weist eine Dicke zwischen 20u.m und 2mm auf. Die Beschichtung 16 des Trägerkörpers 12 weist mindestens 85 Gew.% Aluminiumnitrid und maximal 15 Gew.% oxidkeramischen und/oder phosphatischen Binder auf. Das Aluminium-The coating 16 of the carrier body 12 consists in the case of the invention Crucible 10 made of aluminum nitride and it has a thickness between 20 µm and 2 mm. the Coating 16 of the carrier body 12 comprises at least 85% by weight of aluminum nitride and a maximum of 15% by weight of oxide ceramic and / or phosphatic binders. The aluminum

nitrid der Beschichtung 16 weist eine Körnung mit einer maximalen Korngröße von 300μπι auf.nitride of the coating 1 6 has a grain size with a maximum grain size of 300μπι.

Eine derartige Beschichtung 16, die mit dem Trägerkörper 12 festhaftend verbunden ist, bildet in vorteilhafter Weise eine Sperre für das im schmelzflüssigen Zustand sehr aggressive Metall bzw. die aggressive Metalllegierung, so daß sowohl eine Kontamination de,p schmelzflüssigen Metalles durch das Material des Sohmelztiegels 10, als auch ein Abtrag des Materials des Trägerkörpers 12 des Schmelztiegels 10 durch das aggressive schmelzflüssige Metall verhindert wird. Auf diese Weise ergibt sich eine ausgezeichnete Standzeit und damit eine sehr lange Lebensdauer eines derartigen erfindungsgemäßen Schmelztiegels 10.Such a coating 16, which is connected to the carrier body 12 is firmly connected, advantageously forms a barrier to the molten state very aggressive metal or the aggressive metal alloy, so that both a contamination de, p molten Metal through the material of the Sohm melting crucible 10, as well as an erosion of the material of the carrier body 12 of the crucible 10 is prevented by the aggressive molten metal. That way results an excellent service life and thus a very long service life of such a device according to the invention Crucible 10.

Ein solcher Schmelztiegel 10 eignet sich in vorteilhafter Weise zum Schmelzen von hochschmelzendem Metall, beispielsweise von Titan, im Schwerkraftguß, im Vakuumguß, im Vakuumdruckguß, oder im Schleuderguß in Mengen bis 2 kg.Natürlich kann ein solcher Schmelztiegel auch für andere Einsatzgebiete, u.a. für die Verarbeitung von Dentallegierungen mit Schmelzpunkten um 1000⁰C verwendet werden.Such a crucible 10 is advantageously suitable for melting high-melting metal, for example titanium, in gravity casting, vacuum casting, vacuum pressure casting, or centrifugal casting in quantities of up to 2 kg Processing of dental alloys with melting points around 1000 ⁰ C can be used.

Claims

• ■ · · I · ■ PATENTANWÄLTE "Dr-tar.nat DIETER LOUIS Dlpt'Phys. CLAUS PDHLAU 24507-70 / pf Dipi.-lng. FRANZ LOHRENTZ Dlpl.-Phys.WOLFGANG SEGETH KESSLERPLATZ 1NÜRNBERG 20 Linn Elektronik GmbH Heinrich-Hertz -Platz Hirschbach claims;

1. Crucible for melting small amounts of a refractory metal or a refractory metal Metal alloy for dental or metallurgical applications, with a temperature-resistant title-shaped support body, which is on its inner surface has a coating, characterized in that the coating (16) of the carrier body (12) consists of There is aluminum nitride and a thickness between 20 μm and 2 mm, preferably between 50 μm and 1 mm having.

2. Melting crucible according to claim 1, characterized in that the coating (16) of the carrier body (12) at least 85% by weight of aluminum nitride and a maximum of 15% by weight of oxide-ceramic and / or phosphatic binders having.

3. Crucible according to claim 1 or 2, characterized in that the aluminum nitride of the coating (16) a grain size with a maximum grain size of 300μΐη having.