EP3560627A1 - Separating layer, coating for its preparation, objects coated with the separating layer and method for treating metals - Google Patents

Separating layer, coating for its preparation, objects coated with the separating layer and method for treating metals Download PDF

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EP3560627A1
EP3560627A1 EP18168986.0A EP18168986A EP3560627A1 EP 3560627 A1 EP3560627 A1 EP 3560627A1 EP 18168986 A EP18168986 A EP 18168986A EP 3560627 A1 EP3560627 A1 EP 3560627A1
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EP
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size
weight
separating layer
particles
yttrium oxide
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EP18168986.0A
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EP3560627B1 (en
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Stefan Faber
Manuel HERZOG
Volker Hofmann
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Ceranovis GmbH
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Ceranovis GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns

Definitions

  • the present invention relates to a release layer for the processing of liquid metals, a composition for the production thereof, articles coated with the release layer, and a process for metal processing.
  • a release agent to the surfaces of tools, auxiliaries and in particular of molds which come into direct contact with the liquid materials.
  • a release agent which is referred to in the present application as a release layer, has the task of preventing the reaction of a melt with said surfaces.
  • the adhesion of the melt to these surfaces should be as low as possible both in the liquid and in the solid (cooled) state.
  • a metal or glass casting can be more easily released from a mold provided with a release layer.
  • a separating layer reduces the wear of the mold and has a correspondingly positive effect on its durability.
  • release liners should not adhere to the surfaces of castings and, if applied as a wearing finish, should not bond too tightly to the surfaces of the molds, tools or aids.
  • a release layer should be non-flammable and also environmentally friendly, which means in particular that should not outgas toxic substances at high temperatures.
  • release layers are produced in as even layer thicknesses as possible by brushing or spraying on a spreadable or sprayable composition. Such a composition for the production of release layers is also referred to as sizing.
  • Inorganic release layers are generally preferred in foundries because they do not thermally decompose on contact with liquid metal.
  • Commercially available inorganic release layers are usually based on the compounds graphite (C), molybdenum disulfide (MoS2) and hexagonal boron nitride (BN), which have anti-adhesion properties compared to metal melts. Separating layers based on these materials are characterized by their extremely low wettability by liquid metal. They have particularly low wettability compared with aluminum and magnesium melts and against melts of aluminum-magnesium alloys.
  • boron nitride While graphite in the air is already oxidized at temperatures of around 500 ° C and molybdenum disulfide even as low as 400 ° C, boron nitride is stable under the same conditions up to about 900 ° C. Accordingly, boron nitride is particularly suitable as a component of separating layers for high-temperature use.
  • a size which contains an organosiloxane and boron nitride in addition to the oxidic components aluminum titanate, zirconium dioxide and aluminum oxide is known. Release layers produced with the size are outstandingly suitable in particular for light metal casting.
  • the disadvantage is the presence of the organosiloxane. Release layers made using an organosiloxane typically contain SiO 2 , which can be reduced to undesirable Si by aggressive light metal melts (containing Mg, Ca, or Sr).
  • the role of boron nitride is increasingly being viewed critically. When applying a size, the surroundings of a casting mold regularly come into contact with the size. Due to its lubricating properties, the boron nitride contained in the sizing causes a slippery floor, increasing the likelihood of accidents at work.
  • the invention proposes the release layer with the features of claim 1 and the size with the features of claim 9. Also, the release-coated articles of claim 13 and the method of claim 14 are encompassed by the invention. Further developments of the invention are the subject of dependent claims.
  • the separation layer consists of these three components, but it is quite conceivable that in some other particularly preferred Embodiments still comprises one or more other components. More on that later.
  • the yttria-containing separating layer does not lag behind the known boron nitride-containing separating layers with regard to wettability by liquid metal.
  • the release layer of the invention is characterized by a pronounced long-term stability (chemical as well as physical resistance) especially against very aggressive, reductive light metal melts. Furthermore, it can be used without problems even at temperatures> 850 ° C.
  • the percentages here refer to the total layer, ie the total weight of all components of the layer.
  • the percentages of the components which make up the separating layer preferably add up to 100%.
  • the preferred particle sizes given are based on values determined by laser diffraction according to ISO 13320: 2009 for the starting materials from which the release layer is formed.
  • the particle sizes of the particulate yttrium oxide used usually do not change during the formation of the separating layer.
  • a filler with the said high density brings great advantages in the production of the release layer. This is done, as described in more detail below, preferably by spraying a suspension onto a surface.
  • the high densities cause a pulse increase during spraying.
  • particles with very small particle sizes which allows, for example, the production of finely structured sizing surfaces for the casting of visible parts. This is even more so, as well as yttria has a very high density.
  • material density yttria 5.01 g / cm 3 alumina 3.94 g / cm 3 aluminum titanate 3.68 g / cm 3 zirconia 5.7 - 6.1 g / cm 3 zircon 3.94 g / cm 3 barium sulfate 4.50 g / cm 3
  • the material boron nitride commonly used in release liners of the prior art has a density of only 2.25 g / cm 3
  • mica has a density of 2.77-2.88 g / cm 3
  • vermiculite phyllosilicate has a density of 2
  • 2 - 2.6 g / cm 3 and talc have a density of 2.58 - 2.83 g / cm 3 .
  • the preferred particle sizes given for the ceramic filler are based on the values determined by laser diffraction according to ISO 13320: 2009 for the starting materials from which the release layer is formed. Also, the particle sizes of the ceramic filler used do not change in the formation of the separation layer in the rule.
  • the under b. specified particle sizes are based on values which were determined by means of dynamic light scattering, in particular by means of dynamic light scattering according to ISO 22412: 2017 for the starting materials from which the release layer is formed (see also the corresponding statements in connection with the explanation of the size according to the invention).
  • the particle sizes of the binder particles used change during the formation of the separating layer. Most of the binder particles sinter in the formation of the separation layer and form bridges between the coarser yttria and filler particles. After hardening of the separating layer, it is generally no longer possible to detect any nanoscale particles having the corresponding output variables.
  • the particulate binder system preferably used here has the advantage that it binds comparatively little water chemically or physically.
  • high pH values > 12
  • the release layers produced without the use of water glass are characterized by a significantly better ductility and thermal shock resistance in comparison.
  • separating layers which contain Al 2 O 3 and Al 2 TiO 5 particles as filler and nanoscale Al 2 O 3 as binder are particularly preferred.
  • the separating layer according to the invention comprises Al 2 O 3 particles as filler and nanoscale Al 2 O 3 as binder.
  • the release layer according to the invention comprises zirconium mullite particles as filler and nanoscale Al 2 O 3 as binder.
  • prior art release liners often contain silica as a result of the use of organosiloxanes, particularly organopolysiloxanes, in their manufacture.
  • the omission of the organosiloxanes ensures that no unwanted SiO 2 forms during the production of the separating layer and the separating layer consequently also contains no SiO 2 .
  • organosiloxanes especially organopolysiloxanes
  • these compositions are sprayed onto the hot surfaces, especially in the form of an aerosol.
  • no components of the aerosol should lead to excessive gas and vapor development as a result of decomposition reactions and evaporation (CO 2 - and H 2 O formation).
  • the release layer may thus comprise a fourth component, the inorganic pigment. Due to the addition of pigment, the release layer can be dyed permanently and thus well distinguished from the underlying surface. This facilitates in the production of the release layer, for example, the visual control of the layer thickness and subsequently a wear control.
  • the pigment should not degrade on contact with liquid molten metals.
  • thermally stable pigments are the mentioned titanate pigments and spinel pigments, in particular the said CoAl 2 O 4 .
  • the under a. and b. given particle sizes are also based on values determined by dynamic light scattering.
  • the binder is particularly preferably used in the form of a suspension, in particular an aqueous suspension, of particles having the preferred particle sizes mentioned.
  • the stated particle sizes are preferably based on values determined for the suspension by means of dynamic light scattering in accordance with ISO 22412: 2017.
  • the specified particle sizes are thus preferably based on the hydrodynamic radii of the binder particles which can be determined according to ISO 22412: 2017.
  • the proportion of the suspending agent in the size is preferably in the range of 1 to 99 wt .-%, preferably from 20 to 90 wt .-%, particularly preferably in the range of 40 to 80 wt .-%, each based on the total weight of Sizing including all solid and liquid components.
  • the suspending agent is more preferably water.
  • the organic pigment is optionally the above-described pigment for coloring the release layer.
  • the sizing may include commercial additives such as thickeners, wetting agents and surfactants.
  • any article having a surface coated with a size or a release layer of the invention is encompassed by the present invention. More preferably, the article is a tool used in foundries that directly contacts liquid metal. In particular, molds, crucibles, casting tables and riser pipes are possible.
  • the size of the invention is applied to a surface of such an article, or the release layer is formed before a liquid metal comes into contact with the surface.
  • the formation of the release layer can basically done in a separate, the processing of the liquid metal upstream operation.
  • the size may be sprayed onto a hot mold so that the suspending agent escapes.
  • inventive size and the separating layer according to the invention are particularly well suited for processing light metal melts, that is to say, for example, liquid aluminum, liquid magnesium, liquid titanium, liquid calcium, liquid strontium or an alloy of the metals mentioned. Even liquid copper or liquid copper alloys (brass, bronzes) can be easily processed. Particularly preferred are aluminum, optionally with one or more alloying constituents from the group comprising silicon, calcium, strontium and magnesium, and also pure magnesium.
  • a sizing agent was formed from the components yttrium oxide, Al 2 O 3 and Al 2 TiO 5 as filler, an aqueous Al 2 O 3 suspension as binder, the adjusting agent Polyzucker and the dye CoAl 2 O 4 by dispersing in demineralized water , This was sprayed on a hot mold for casting aluminum. This resulted in an evaporation of the water contained in the sizing and to a decomposition of the actuating agent.
  • composition of the size and the separating layer formed can be found in the following table: component size composition Release layer composition
  • Filler Al 2 O 3 (d 50 0.40 ⁇ m) 7.20% by weight 42.06% by weight
  • Filler Al 2 TiO 5 (d50 3 ⁇ m) 1.00% by weight 11.68% by weight
  • composition of the size and the separating layer formed can be found in the following table: component size composition Release layer composition
  • Filler zircon mullite (d50 6,5 ⁇ m) 50.00% by weight 69.06% by weight

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

Eine Trennschicht enthält partikuläres Yttriumoxid, einen partikulären keramischen Füllstoff und einen anorganischen Binder, der die Yttriumoxid- und die Füllstoffpartikel miteinander verbindet. Die Trennschicht wird aus einer Schlichte hergestellt, die das Yttriumoxid, den Füllstoff und den Binder in suspendierter Form umfasst. Bei der Verarbeitung flüssiger Metalle kann die Schlichte auf eine Oberfläche eines Gegenstands aufgetragen werden, bevor diese mit flüssigem Metall in Kontakt tritt.A separating layer contains particulate yttrium oxide, a particulate ceramic filler and an inorganic binder that connects the yttrium oxide and filler particles to one another. The separation layer is made from a size comprising the yttrium oxide, the filler and the binder in suspended form. When processing liquid metals, the size can be applied to a surface of an object before it comes into contact with liquid metal.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trennschicht für die Verarbeitung flüssiger Metalle, eine Zusammensetzung zu ihrer Herstellung, mit der Trennschicht beschichtete Gegenstände und ein Verfahren zur Metallverarbeitung.The present invention relates to a release layer for the processing of liquid metals, a composition for the production thereof, articles coated with the release layer, and a process for metal processing.

Bei der Verarbeitung von Schmelzen anorganischer Werkstoffe, insbesondere von Metall- und Glasschmelzen, ist es üblich, die Oberflächen von Werkzeugen, Hilfsmitteln und insbesondere von Formen, die mit den flüssigen Werkstoffen unmittelbar in Kontakt kommen, mit einem Trennmittel zu versehen. Ein solches Trennmittel, das in der vorliegenden Anmeldung als Trennschicht bezeichnet wird, hat die Aufgabe, die Reaktion einer Schmelze mit den genannten Oberflächen zu verhindern. Die Haftung der Schmelze an diesen Oberflächen soll sowohl im flüssigen als auch im festen (abgekühlten) Zustand möglichst gering sein. So lässt sich beispielsweise ein Metall- oder Glasgussteil leichter aus einer Form herauslösen, die mit einer Trennschicht versehen ist. Eine Trennschicht reduziert den Verschleiß der Form und wirkt sich entsprechend positiv auch auf deren Haltbarkeit aus.In the processing of melts of inorganic materials, in particular of metal and glass melts, it is customary to provide a release agent to the surfaces of tools, auxiliaries and in particular of molds which come into direct contact with the liquid materials. Such a release agent, which is referred to in the present application as a release layer, has the task of preventing the reaction of a melt with said surfaces. The adhesion of the melt to these surfaces should be as low as possible both in the liquid and in the solid (cooled) state. For example, a metal or glass casting can be more easily released from a mold provided with a release layer. A separating layer reduces the wear of the mold and has a correspondingly positive effect on its durability.

Die Trennschichten sollten an den Oberflächen von Gussteilen nicht anhaften und, sofern sie als Verschleißschlichten aufgetragen werden, sich auch mit den Oberflächen der Formen, Werkzeuge oder Hilfsmittel nicht allzu fest verbinden. Darüber hinaus sollte eine Trennschicht nicht brennbar und zudem umweltverträglich sein, was insbesondere heißt, dass unter hohen Temperaturen keine toxischen Substanzen ausgasen sollten. In der Regel stellt man Trennschichten in möglichst gleichmäßigen Schichtdicken durch Aufstreichen oder Aufsprühen einer streich- bzw. sprühbaren Zusammensetzung her. Eine solche Zusammensetzung zur Herstellung von Trennschichten bezeichnet man auch als Schlichte.The release liners should not adhere to the surfaces of castings and, if applied as a wearing finish, should not bond too tightly to the surfaces of the molds, tools or aids. In addition, a release layer should be non-flammable and also environmentally friendly, which means in particular that should not outgas toxic substances at high temperatures. As a rule, release layers are produced in as even layer thicknesses as possible by brushing or spraying on a spreadable or sprayable composition. Such a composition for the production of release layers is also referred to as sizing.

Aus dem Stand der Technik sind sowohl rein organische als auch anorganische Trennschichten bekannt. Anorganische Trennschichten sind in Gießereien in der Regel bevorzugt, da sie sich im Kontakt mit flüssigem Metall nicht thermisch zersetzen. Kommerziell erhältliche anorganische Trennschichten basieren meist auf den Verbindungen Graphit (C), Molybdändisulfid (MoS2) und hexagonales Bornitrid (BN), die gegenüber Metallschmelzen Antihafteigenschaften aufweisen. Auf diesen Werkstoffen basierende Trennschichten zeichnen sich durch ihre außerordentlich geringe Benetzbarkeit durch flüssiges Metall aus. Besonders geringe Benetzbarkeit weisen sie gegenüber Aluminium- und Magnesium-Schmelzen sowie gegenüber Schmelzen aus Aluminium-Magnesium-Legierungen auf. Während allerdings Graphit an der Luft bereits bei Temperaturen um 500 °C, Molybdändisulfid sogar bereits ab 400 °C oxidiert wird, ist Bornitrid unter gleichen Bedingungen bis etwa 900 °C stabil. Entsprechend eignet sich Bornitrid insbesondere als Bestandteil von Trennschichten für den Hochtemperatureinsatz.Both purely organic and inorganic separating layers are known from the prior art. Inorganic release layers are generally preferred in foundries because they do not thermally decompose on contact with liquid metal. Commercially available inorganic release layers are usually based on the compounds graphite (C), molybdenum disulfide (MoS2) and hexagonal boron nitride (BN), which have anti-adhesion properties compared to metal melts. Separating layers based on these materials are characterized by their extremely low wettability by liquid metal. They have particularly low wettability compared with aluminum and magnesium melts and against melts of aluminum-magnesium alloys. While graphite in the air is already oxidized at temperatures of around 500 ° C and molybdenum disulfide even as low as 400 ° C, boron nitride is stable under the same conditions up to about 900 ° C. Accordingly, boron nitride is particularly suitable as a component of separating layers for high-temperature use.

Aus Beispiel 4 der WO 2007/031224 A2 ist eine Schlichte bekannt, die neben den oxidischen Komponenten Aluminiumtitanat, Zirkondioxid und Aluminiumoxid ein Organosiloxan und Bornitrid enthält. Mit der Schlichte hergestellte Trennschichten eignen sich hervorragend insbesondere für den Leichtmetallguss. Nachteilhaft ist allerdings die Präsenz des Organosiloxans. Unter Einsatz eines Organosiloxans hergestellte Trennschichten enthalten in der Regel SiO2, das von aggressiven Leichtmetallschmelzen (Mg, Ca oder Sr haltig) zu unerwünschtem Si reduziert werden kann. Darüber hinaus wird zunehmend auch die Rolle des Bornitrids kritisch gesehen. Beim Applizieren einer Schlichte kommt regelmäßig auch die Umgebung einer Gussform mit der Schlichte in Kontakt. Aufgrund seinen schmierenden Eigenschaften verursacht das in der Schlichte enthaltene Bornitrid einen glitschigen Boden und erhöht damit die Wahrscheinlichkeit von Arbeitsunfällen.From Example 4 of WO 2007/031224 A2 For example, a size which contains an organosiloxane and boron nitride in addition to the oxidic components aluminum titanate, zirconium dioxide and aluminum oxide is known. Release layers produced with the size are outstandingly suitable in particular for light metal casting. However, the disadvantage is the presence of the organosiloxane. Release layers made using an organosiloxane typically contain SiO 2 , which can be reduced to undesirable Si by aggressive light metal melts (containing Mg, Ca, or Sr). In addition, the role of boron nitride is increasingly being viewed critically. When applying a size, the surroundings of a casting mold regularly come into contact with the size. Due to its lubricating properties, the boron nitride contained in the sizing causes a slippery floor, increasing the likelihood of accidents at work.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Schlichte und eine Trennschicht bereitzustellen, die im Idealfall gänzlich frei von Bornitrid und dem Organosiloxan sind.It is an object of the present invention to provide a sizing agent and a release layer which, in the ideal case, are completely free from boron nitride and the organosiloxane.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung die Trennschicht mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Schlichte mit den Merkmalen des Anspruchs 9 vor. Auch mit der Trennschicht beschichtete Gegenstände gemäß Anspruch 13 und das Verfahren gemäß Anspruch 14 sind von der Erfindung umfasst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.To solve this problem, the invention proposes the release layer with the features of claim 1 and the size with the features of claim 9. Also, the release-coated articles of claim 13 and the method of claim 14 are encompassed by the invention. Further developments of the invention are the subject of dependent claims.

Die erfindungsgemäße Trennschicht eignet sich insbesondere für die Verarbeitung flüssiger Metalle und zeichnet sich durch eine Kombination der drei unmittelbar folgenden Merkmale a. bis c. aus:

  1. a. Sie enthält partikuläres Yttriumoxid, und
  2. b. neben dem Yttriumoxid einen partikulären keramischen Füllstoff, und
  3. c. einen anorganischen Binder, der die Yttriumoxid- und die Füllstoffpartikel miteinander verbindet.
The separating layer according to the invention is particularly suitable for the processing of liquid metals and is characterized by a combination of the three immediately following features a. to c. out:
  1. a. It contains particulate yttrium oxide, and
  2. b. in addition to the yttrium oxide, a particulate ceramic filler, and
  3. c. an inorganic binder that bonds the yttria and filler particles together.

In einigen besonders bevorzugten Ausführungsformen besteht die Trennschicht aus diesen drei Komponenten, es ist allerdings durchaus denkbar, dass sie in einigen weiteren besonders bevorzugten Ausführungsformen noch eine oder mehrere weitere Komponenten umfasst. Hierzu später noch mehr.In some particularly preferred embodiments, the separation layer consists of these three components, but it is quite conceivable that in some other particularly preferred Embodiments still comprises one or more other components. More on that later.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Yttriumoxid enthaltende Trennschicht hinsichtlich dem Aspekt Benetzbarkeit durch flüssiges Metall nicht hinter den bekannten Bornitrid enthaltenden Trennschichten zurücksteht. Darüber hinaus zeichnet sich die erfindungsgemäße Trennschicht durch eine ausgeprägte Langzeitstabilität (chemische wie auch physikalische Beständigkeit) insbesondere gegenüber sehr aggressiven, reduktiven Leichtmetallschmelzen aus. Weiterhin ist sie problemlos auch bei Temperaturen > 850 °C einsetzbar.It has surprisingly been found that the yttria-containing separating layer does not lag behind the known boron nitride-containing separating layers with regard to wettability by liquid metal. In addition, the release layer of the invention is characterized by a pronounced long-term stability (chemical as well as physical resistance) especially against very aggressive, reductive light metal melts. Furthermore, it can be used without problems even at temperatures> 850 ° C.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich die Trennschicht durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis c., besonders bevorzugt durch eine Kombination aller drei Merkmale, aus:

  1. a. Das Yttriumoxid ist in der Trennschicht in einem Anteil von 5 - 65 Gew.-%, bevorzugt von 10 - 60 Gew.-%, enthalten.
  2. b. Der keramische Füllstoff ist in der Trennschicht in einem Anteil von 30 - 85 Gew.-%, bevorzugt von 30 - 70 Gew.-%, enthalten.
  3. c. Der anorganische Binder ist in der Trennschicht in einem Anteil von 5 - 25 Gew.-%, bevorzugt von 10 - 20 Gew.-%, enthalten.
In a preferred embodiment of the invention, the separating layer is characterized by at least one of the immediately following features a. to c., particularly preferably by a combination of all three features, from:
  1. a. The yttrium oxide is contained in the release layer in an amount of 5 to 65% by weight, preferably 10 to 60% by weight.
  2. b. The ceramic filler is contained in the release layer in a proportion of 30-85 wt .-%, preferably from 30 to 70 wt .-%.
  3. c. The inorganic binder is contained in the release layer in an amount of 5 to 25 wt%, preferably 10 to 20 wt%.

Die Prozentangaben beziehen sich hierbei auf die Schicht insgesamt, also auf das Gesamtgewicht aller Bestandteile der Schicht. Die Prozentangaben der Komponenten, aus denen die Trennschicht besteht, addieren sich hierbei bevorzugt auf 100 %.The percentages here refer to the total layer, ie the total weight of all components of the layer. The percentages of the components which make up the separating layer preferably add up to 100%.

Das verwendete partikuläre Yttriumoxid zeichnet sich bevorzugt durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. und b., bevorzugt durch eine Kombination dieser Merkmale, aus:

  1. a. Es weist eine mittlere Partikelgröße (d50) im Bereich von 1 - 10 µm, bevorzugt von 1 - 9 µm, auf.
  2. b. Es weist eine maximale Partikelgröße (d100) von 30 µm, bevorzugt von 20 µm, besonders bevorzugt von 10 µm, auf.
The particulate yttrium oxide used is preferably characterized by at least one of the immediately following features a. and b., preferably by a combination of these features, of:
  1. a. It has an average particle size (d50) in the range from 1 to 10 μm, preferably from 1 to 9 μm.
  2. b. It has a maximum particle size (d100) of 30 μm, preferably 20 μm, particularly preferably 10 μm.

Die angegebenen bevorzugten Partikelgrößen basieren auf Werten, die gemäß ISO 13320:2009 mittels Laserbeugung für die Ausgangsmaterialien, aus denen die Trennschicht gebildet wird, bestimmt wurden. Die Partikelgrößen des verwendeten partikulären Yttriumoxids ändern sich bei der Bildung der Trennschicht in der Regel nicht.The preferred particle sizes given are based on values determined by laser diffraction according to ISO 13320: 2009 for the starting materials from which the release layer is formed. The particle sizes of the particulate yttrium oxide used usually do not change during the formation of the separating layer.

Der verwendete keramische Füllstoff zeichnet sich in bevorzugten Ausführungsformen durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis e., bevorzugt durch eine Kombination dieser Merkmale, gegebenenfalls aller dieser Merkmale, aus:

  1. a. Er umfasst, vorzugsweise ausschließlich, Partikel aus einem Material oder aus Materialien mit einer Dichte von mindestens 3,0 g/cm3, bevorzugt von mindestens 3,5 g/cm3.
  2. b. Er umfasst, vorzugsweise ausschließlich, Partikel aus einem der folgenden Materialien: Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumtitanat (Al2TiO5), Zirkoniumdioxid (ZrO2), Zirkonmullit und Bariumsulfat (BaSO4).
  3. c. Das Aluminiumoxid ist in der Trennschicht als Korund enthalten.
  4. d. Die Partikel des keramischen Füllstoffs zeichnen sich durch eine mittlere Partikelgröße (d50) im Bereich von 1 - 10 µm, bevorzugt von 1 - 9 µm, aus.
  5. e. Die Partikel des keramischen Füllstoffs zeichnen sich durch eine maximale Partikelgröße (d100) von 5 - 30 µm, bevorzugt von 20 µm, besonders bevorzugt von 10 µm, aus.
The ceramic filler used is characterized in preferred embodiments by at least one of the immediately following features a. to e., preferably by a combination of these features, if appropriate all of these features, from:
  1. a. It comprises, preferably exclusively, particles of a material or of materials having a density of at least 3.0 g / cm 3 , preferably of at least 3.5 g / cm 3 .
  2. b. It comprises, preferably exclusively, particles of one of the following materials: alumina (Al 2 O 3 ), aluminum titanate (Al 2 TiO 5 ), zirconia (ZrO 2 ), zirconium mullite and barium sulfate (BaSO 4 ).
  3. c. The aluminum oxide is contained in the separating layer as corundum.
  4. d. The particles of the ceramic filler are distinguished by an average particle size (d50) in the range from 1 to 10 μm, preferably from 1 to 9 μm.
  5. e. The particles of the ceramic filler are distinguished by a maximum particle size (d100) of 5 to 30 μm, preferably 20 μm, particularly preferably 10 μm.

Die Verwendung eines Füllstoffs mit der genannten hohen Dichte bringt große Vorteile bei der Herstellung der Trennschicht mit sich. Diese erfolgt, wie unten noch detaillierter beschrieben ist, bevorzugt durch Aufsprühen einer Suspension auf eine Oberfläche. Die hohen Dichten bewirken eine Impulserhöhung beim Sprühen. In der Folge ist es möglich, Partikel mit sehr geringen Partikelgrößen einzusetzen, was beispielsweise die Erzeugung fein strukturierter Schlichten-Oberflächen für den Guss von Sichtteilen ermöglicht. Dies gilt umso mehr, als auch Yttriumoxid eine sehr hohe Dichte aufweist.The use of a filler with the said high density brings great advantages in the production of the release layer. This is done, as described in more detail below, preferably by spraying a suspension onto a surface. The high densities cause a pulse increase during spraying. As a result, it is possible to use particles with very small particle sizes, which allows, for example, the production of finely structured sizing surfaces for the casting of visible parts. This is even more so, as well as yttria has a very high density.

Die Dichten von Yttriumoxid und einiger der bevorzugten als Füllstoff einsetzbaren Materialien sind im Folgenden angegeben: Material Dichte Yttriumoxid 5,01 g/cm3 Aluminiumoxid 3,94 g/cm3 Aluminiumtitanat 3,68 g/cm3 Zirkoniumdioxid 5,7 - 6,1 g/cm3 Zirkonmullit 3,94 g/cm3 Bariumsulfat 4,50 g/cm3 The densities of yttria and some of the preferred filler materials are shown below. material density yttria 5.01 g / cm 3 alumina 3.94 g / cm 3 aluminum titanate 3.68 g / cm 3 zirconia 5.7 - 6.1 g / cm 3 zircon 3.94 g / cm 3 barium sulfate 4.50 g / cm 3

Zum Vergleich: Das in Trennschichten des Standes der Technik häufig verwendete Material Bornitrid weist eine Dichte von lediglich 2,25 g/cm3 auf, Glimmer eine Dichte von 2,77-2,88 g/cm3, Vermiculit Schichtsilikat eine Dichte von 2,2 - 2,6 g/cm3 und Talkum eine Dichte von 2,58 - 2,83 g/cm3.For comparison, the material boron nitride commonly used in release liners of the prior art has a density of only 2.25 g / cm 3 , mica has a density of 2.77-2.88 g / cm 3 , and vermiculite phyllosilicate has a density of 2 , 2 - 2.6 g / cm 3 and talc have a density of 2.58 - 2.83 g / cm 3 .

Die unter dem Merkmal b. gelisteten, besonders bevorzugten keramischen Materialien können natürlich auch in Kombination miteinander eingesetzt werden. So können beispielsweise Al2O3-Partikel kombiniert mit Al2TiO5- Partikeln und/oder Zirkonmullit-Partikeln eingesetzt werden.The under the feature b. Of course, listed, particularly preferred ceramic materials can of course also be used in combination with one another. For example, Al 2 O 3 particles combined with Al 2 TiO 5 particles and / or zirconium mullite particles can be used.

Auch die für den keramischen Füllstoff angegebenen bevorzugten Partikelgrößen basieren auf den Werten, die gemäß ISO 13320:2009 mittels Laserbeugung für die Ausgangsmaterialien, aus denen die Trennschicht gebildet wird, bestimmt wurden. Auch die Partikelgrößen des verwendeten keramischen Füllstoffs ändern sich bei der Bildung der Trennschicht in der Regel nicht.Also, the preferred particle sizes given for the ceramic filler are based on the values determined by laser diffraction according to ISO 13320: 2009 for the starting materials from which the release layer is formed. Also, the particle sizes of the ceramic filler used do not change in the formation of the separation layer in the rule.

Der verwendete anorganische Binder zeichnet sich in bevorzugten Ausführungsformen durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis c., bevorzugt durch eine Kombination dieser Merkmale, gegebenenfalls aller dieser Merkmale, aus:

  1. a. Der anorganische Binder ist ein partikulärer Binder und umfasst, vorzugsweise ausschließlich, Partikel aus einem oxidischen Material, insbesondere aus einem der folgenden Materialien: Al2O3, ZrO2 und Yttriumoxid.
  2. b. Der anorganische Binder ist ein partikulärer Binder, wobei dieser Partikel umfasst, die sich durch eine Partikelgröße im Bereich von 100 - 200 nm auszeichnen.
The inorganic binder used in preferred embodiments is characterized by at least one of the immediately following features a. to c., preferably by a combination of these features, if appropriate all of these features, from:
  1. a. The inorganic binder is a particulate binder and comprises, preferably exclusively, particles of an oxidic material, in particular of one of the following materials: Al 2 O 3 , ZrO 2 and yttrium oxide.
  2. b. The inorganic binder is a particulate binder, which comprises particles that are characterized by a particle size in the range of 100-200 nm.

Die unter dem Merkmal a. gelisteten, besonders bevorzugten oxidischen Materialien können natürlich auch in Kombination miteinander eingesetzt werden. So können beispielsweise nanoskalige Al2O3-Partikel kombiniert mit nanoskaligen ZrO2-Partikeln eingesetzt werden.The under the feature a. Of course, listed, particularly preferred oxidic materials can of course also be used in combination with one another. For example, nanoscale Al 2 O 3 particles combined with nanoscale ZrO 2 particles can be used.

Die unter b. angegebenen Partikelgrößen basieren auf Werten, die mittels dynamischer Lichtstreuung, insbesondere mittels dynamischer Lichtstreuung gemäß ISO 22412:2017 für die Ausgangsmaterialien, aus denen die Trennschicht gebildet wird, bestimmt wurden (siehe hierzu auch die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit der Erläuterung der erfindungsgemäßen Schlichte). Die Partikelgrößen der verwendeten Binderpartikel ändern sich allerdings bei der Bildung der Trennschicht. Der Großteil der Binderpartikel sintert bei der Bildung der Trennschicht und bildet Brücken zwischen den gröberen Yttriumoxid- und Füllstoffpartikeln. Nach Aushärtung der Trennschicht lassen sich in der Regel keine nanoskaligen Partikel mit den entsprechenden Ausgangsgrößen mehr nachweisen.The under b. specified particle sizes are based on values which were determined by means of dynamic light scattering, in particular by means of dynamic light scattering according to ISO 22412: 2017 for the starting materials from which the release layer is formed (see also the corresponding statements in connection with the explanation of the size according to the invention). The particle sizes of the binder particles used, however, change during the formation of the separating layer. Most of the binder particles sinter in the formation of the separation layer and form bridges between the coarser yttria and filler particles. After hardening of the separating layer, it is generally no longer possible to detect any nanoscale particles having the corresponding output variables.

In Trennschichten des Standes der Technik werden als Binder häufig Wassergläser eingesetzt. Gegenüber diesen, hat das hier bevorzugt verwendete partikuläre Bindersystem den Vorteil, dass es vergleichsweise wenig Wasser chemisch oder physikalisch bindet. Zudem werden hohe pH Werte (> 12) vermieden, die bei alkalischen Wassergläsern immer auftreten. Dies kann vorteilhaft beim Arbeitsschutz bzw. bei Transport, Lagerung und Applikation sein. Weiterhin zeichnen sich die ohne Verwendung von Wasserglas hergestellten Trennschichten durch eine im Vergleich deutlich bessere Duktilität und Temperaturschockbeständigkeit aus.In separating layers of the prior art, water glasses are frequently used as binders. In contrast to these, the particulate binder system preferably used here has the advantage that it binds comparatively little water chemically or physically. In addition, high pH values (> 12) are avoided, which always occur with alkaline water glasses. This can be advantageous in occupational safety or during transport, storage and application. Furthermore, the release layers produced without the use of water glass are characterized by a significantly better ductility and thermal shock resistance in comparison.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen zeichnet sich die erfindungsgemäße Trennschicht durch die folgenden Merkmale aus:

  1. a. Der keramische Füllstoff umfasst Partikel aus einem der folgenden Materialien: Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumtitanat (Al2TiO5), Zirkoniumdioxid (ZrO2), Zirkonmullit und Bariumsulfat (BaSO4).
  2. b. Der anorganische Binder ist ein partikulärer Binder und umfasst Partikel aus einem der folgenden Materialien: Al2O3, ZrO2 und Yttriumoxid.
In particularly preferred embodiments, the separating layer according to the invention is characterized by the following features:
  1. a. The ceramic filler comprises particles of one of the following materials: alumina (Al 2 O 3 ), aluminum titanate (Al 2 TiO 5 ), zirconia (ZrO 2 ), zirconium mullite, and barium sulfate (BaSO 4 ).
  2. b. The inorganic binder is a particulate binder and comprises particles of one of the following materials: Al 2 O 3 , ZrO 2 and yttria.

Beispielsweise sind Trennschichten besonders bevorzugt, die Al2O3- und Al2TiO5-Partikel als Füllstoff und nanoskaliges Al2O3 als Binder enthalten. In einem anderen bevorzugten Fall umfasst die erfindungsgemäße Trennschicht Al2O3-Partikel als Füllstoff und nanoskaliges Al2O3 als Binder. In einem weiteren Fall umfasst die erfindungsgemäße Trennschicht Zirkonmullit-Partikel als Füllstoff und nanoskaliges Al2O3 als Binder.For example, separating layers which contain Al 2 O 3 and Al 2 TiO 5 particles as filler and nanoscale Al 2 O 3 as binder are particularly preferred. In another preferred case, the separating layer according to the invention comprises Al 2 O 3 particles as filler and nanoscale Al 2 O 3 as binder. In a further case, the release layer according to the invention comprises zirconium mullite particles as filler and nanoscale Al 2 O 3 as binder.

In bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung zeichnet sich die erfindungsgemäße Trennschicht durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis c., bevorzugt durch eine Kombination dieser Merkmale, gegebenenfalls aller dieser Merkmale, aus:

  • a. Die Trennschicht ist frei von Siliziumoxid.
  • b. Die Trennschicht ist frei von Bornitrid.
  • b. Die Trennschicht ist frei Kohlenstoff.
In preferred developments of the invention, the separating layer according to the invention is characterized by at least one of the immediately following features a. to c., preferably by a combination of these features, if appropriate all of these features, from:
  • a. The separating layer is free of silicon oxide.
  • b. The release layer is free of boron nitride.
  • b. The separating layer is free carbon.

Wie eingangs erläutert wurde, enthalten Trennschichten des Standes der Technik häufig Siliziumdioxid als Folge der Verwendung von Organosiloxanen, insbesondere Organopolysiloxanen, bei ihrer Herstellung. Der Verzicht auf die Organosiloxane gewährleistet, dass sich bei der Herstellung der Trennschicht kein unerwünschtes SiO2 bildet und die Trennschicht in der Folge auch kein SiO2 enthält.As discussed above, prior art release liners often contain silica as a result of the use of organosiloxanes, particularly organopolysiloxanes, in their manufacture. The omission of the organosiloxanes ensures that no unwanted SiO 2 forms during the production of the separating layer and the separating layer consequently also contains no SiO 2 .

Der Ausschluss von Organosiloxanen, insbesondere Organopolysiloxanen, begünstigt darüber hinaus die Applikation und Abscheidung von Zusammensetzungen zur Herstellung der Trennschicht auf sehr heißen Oberflächen (400 - 550 °C). In vielen Ausführungsformen werden diese Zusammensetzungen auf die heißen Oberflächen aufgesprüht, insbesondere in Form eines Aerosols. In dem genannten Temperaturbereich sollten möglichst keine Bestandteile des Aerosols zu einer übermäßigen Gas- und Dampfentwicklung infolge von Zersetzungsreaktionen und Verdampfung (CO2- und H2O-Bildung) führen.The exclusion of organosiloxanes, especially organopolysiloxanes, further favors the application and deposition of compositions for the production of the release layer on very hot surfaces (400 - 550 ° C). In many embodiments, these compositions are sprayed onto the hot surfaces, especially in the form of an aerosol. In the said temperature range as far as possible no components of the aerosol should lead to excessive gas and vapor development as a result of decomposition reactions and evaporation (CO 2 - and H 2 O formation).

Der vollständige Verzicht auf Bornitrid verringert die Wahrscheinlichkeit von Arbeitsunfällen bei der Herstellung der Trennschicht und reduziert die Oxidationsempfindlichkeit der Trennschicht bei Temperaturen > 800 °C, die bei Bornitrid einsatzbeschränkend wirkt.The complete elimination of boron nitride reduces the likelihood of accidents at work in the production of the release layer and reduces the oxidation sensitivity of the release layer at temperatures> 800 ° C, which has a limiting effect on boron nitride.

Der vollständige Verzicht auf kohlenstoffhaltige Materialien gewährleistet, dass aus der Trennschicht beim Kontakt mit flüssigen Metallen keine gasförmigen Zersetzungsprodukte austreten.The complete abandonment of carbonaceous materials ensures that emerge from the separating layer in contact with liquid metals no gaseous decomposition products.

In einigen besonders bevorzugten Ausführungsformen zeichnet sich die erfindungsgemäße Trennschicht durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis e., bevorzugt durch eine Kombination dieser Merkmale, gegebenenfalls aller dieser Merkmale, aus:

  1. a. Die Trennschicht enthält ein anorganisches Pigment.
  2. b. Das anorganische Pigment ist stabil bei Temperaturen von bis zu 1000 °C.
  3. c. Das anorganische Pigment ist ausgewählt aus der Gruppe mit Titanat-Pigmenten und SpinellPigmenten.
  4. d. Das anorganische Pigment ist ausgewählt aus der Gruppe mit Cobaltaluminat (CoAl2O4), Zinkaluminat (ZnAl2O4), farbigen Spinellpigmenten und Ferriten.
  5. e. Das anorganische Pigment ist in der Trennschicht in einem Anteil von bis zu 10 Gew.-%, bevorzugt in einem Anteil im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, insbesondere in einem Anteil im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-%, enthalten.
In some particularly preferred embodiments, the separating layer according to the invention is characterized by at least one of the immediately following features a. to e., preferably by a combination of these features, if appropriate all of these features, from:
  1. a. The release layer contains an inorganic pigment.
  2. b. The inorganic pigment is stable at temperatures of up to 1000 ° C.
  3. c. The inorganic pigment is selected from the group of titanate pigments and spinel pigments.
  4. d. The inorganic pigment is selected from the group consisting of cobalt aluminate (CoAl 2 O 4 ), zinc aluminate (ZnAl 2 O 4 ), colored spinel pigments and ferrites.
  5. e. The inorganic pigment is in the separation layer in a proportion of up to 10 wt .-%, preferably in a proportion in the range of 0.1 wt .-% to 10 wt .-%, in particular in a proportion in the range of 0.5 Wt .-% to 5 wt .-%, contained.

Neben den Komponenten Yttriumoxid, keramischer Füllstoff und Binder kann die Trennschicht also eine vierte Komponente, das anorganische Pigment, umfassen. Durch den Pigmentzusatz kann die Trennschicht dauerhaft eingefärbt und somit gut von der darunter liegenden Oberfläche unterschieden werden. Dies erleichtert bei der Herstellung der Trennschicht beispielsweise die visuelle Kontrolle der Schichtdicke sowie im Anschluss eine Verschleißkontrolle.In addition to the components yttrium oxide, ceramic filler and binder, the release layer may thus comprise a fourth component, the inorganic pigment. Due to the addition of pigment, the release layer can be dyed permanently and thus well distinguished from the underlying surface. This facilitates in the production of the release layer, for example, the visual control of the layer thickness and subsequently a wear control.

Idealerweise sollte sich das Pigment bei Kontakt mit flüssigen Metallschmelzen nicht zersetzen. Beispiele für thermisch stabile Pigmente sind die genannten Titanat-Pigmente und Spinell-Pigmente, insbesondere das genannte CoAl2O4.Ideally, the pigment should not degrade on contact with liquid molten metals. Examples of thermally stable pigments are the mentioned titanate pigments and spinel pigments, in particular the said CoAl 2 O 4 .

Die erfindungsgemäße Schlichte eignet sich insbesondere für die Herstellung der erfindungsgemäßen Trennschicht und zeichnet sich durch eine Kombination der vier unmittelbar folgenden Merkmale a. bis d. aus:

  1. a. Sie enthält partikuläres Yttriumoxid, und
  2. b. neben dem Yttriumoxid einen partikulären keramischen Füllstoff, und
  3. c. einen anorganischen Binder, um die Yttriumoxid- und die Füllstoffpartikel miteinander zu verbinden, und
  4. d. ein Suspensionsmittel.
The size according to the invention is particularly suitable for the production of the release layer according to the invention and is characterized by a combination of the four directly following features a. to d. out:
  1. a. It contains particulate yttrium oxide, and
  2. b. in addition to the yttrium oxide, a particulate ceramic filler, and
  3. c. an inorganic binder to bond the yttria and filler particles, and
  4. d. a suspending agent.

Betreffend bevorzugte Ausführungsformen der Schlichtekomponenten Yttriumoxid und partikulärer keramischer Füllstoff kann auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Trennschicht verwiesen werden, sowohl hinsichtlich ihrer bevorzugten stofflichen Beschaffenheit als auch hinsichtlich ihrer bevorzugten Partikelgrößenverteilungen.With regard to preferred embodiments of the sizing components yttrium oxide and particulate ceramic filler, reference may be made to the above statements in connection with the separating layer according to the invention, both in terms of its preferred material nature and in terms of its preferred particle size distributions.

Zur stofflichen Beschaffenheit des Binders bedürfen die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Trennschicht getroffenen Aussagen keiner Ergänzung, sehr wohl jedoch hinsichtlich der Partikelgrößen der Binderpartikel. Wie oben ausgeführt wurde, ändern sich diese ja bei der Bildung der Trennschicht.Regarding the material nature of the binder, the statements made in connection with the separating layer according to the invention do not require a supplement, but very well with regard to the particle sizes of the binder particles. As stated above, these change in the formation of the separation layer.

Besonders bevorzugt zeichnet sich der anorganische Binder in der Schlichte durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. und b., insbesondere durch eine Kombination der beiden Merkmale, aus:

  1. a. Der anorganische Binder ist ein partikulärer Binder, wobei die Partikel des anorganischen Binders sich durch eine mittlere Partikelgröße (d50) im Bereich von 80 - 100 nm auszeichnen.
  2. b. Der anorganische Binder ist ein partikulärer Binder, wobei die Partikel des anorganischen Binders sich durch eine maximale Partikelgröße (d100) von 150 nm, bevorzugt von 120 nm, auszeichnen.
Particularly preferably, the inorganic binder is characterized in the sizing by at least one of the immediately following features a. and b., in particular by a combination of the two features, of:
  1. a. The inorganic binder is a particulate binder, wherein the particles of the inorganic binder are characterized by an average particle size (d50) in the range of 80-100 nm.
  2. b. The inorganic binder is a particulate binder, wherein the particles of the inorganic binder are characterized by a maximum particle size (d100) of 150 nm, preferably 120 nm.

Die unter a. und b. angegebenen Partikelgrößen basieren ebenfalls auf Werten, die mittels dynamischer Lichtstreuung bestimmt wurden.The under a. and b. given particle sizes are also based on values determined by dynamic light scattering.

Besonders bevorzugt wird der Binder in Form einer Suspension, insbesondere einer wässrigen Suspension, von Partikeln mit den genannten bevorzugten Partikelgrößen eingesetzt. In diesem Fall beziehen sich die angegebenen Partikelgrößen bevorzugt auf mittels dynamischer Lichtstreuung gemäß ISO 22412:2017 für die Suspension ermittelte Werte. Die angegebenen Partikelgrößen beziehen sich somit bevorzugt auf die gemäß ISO 22412:2017 bestimmbaren hydrodynamischen Radien der Binderpartikel.The binder is particularly preferably used in the form of a suspension, in particular an aqueous suspension, of particles having the preferred particle sizes mentioned. In this case, the stated particle sizes are preferably based on values determined for the suspension by means of dynamic light scattering in accordance with ISO 22412: 2017. The specified particle sizes are thus preferably based on the hydrodynamic radii of the binder particles which can be determined according to ISO 22412: 2017.

Der Anteil an dem Suspensionsmittel in der Schlichte liegt bevorzugt im Bereich von 1 bis 99 Gew.-%, bevorzugt von 20 - 90 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 40 - 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Schlichte einschließlich aller festen und flüssigen Komponenten. Bei dem Suspensionsmittel handelt es sich besonders bevorzugt um Wasser.The proportion of the suspending agent in the size is preferably in the range of 1 to 99 wt .-%, preferably from 20 to 90 wt .-%, particularly preferably in the range of 40 to 80 wt .-%, each based on the total weight of Sizing including all solid and liquid components. The suspending agent is more preferably water.

Besonders bevorzugt zeichnet sich die Schlichte durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. und b., besonders bevorzugt durch eine Kombination der Merkmale a. und b., aus:

  1. a. Die Schlichte umfasst mindestens ein Additiv, das ihre Verarbeitungseigenschaften beeinflusst.
  2. b. Die Schlichte enthält ein anorganisches Pigment.
Particularly preferably, the size is characterized by at least one of the immediately following features a. and b., particularly preferably by a combination of the features a. and b., from:
  1. a. The sizing comprises at least one additive which influences its processing properties.
  2. b. The size contains an inorganic pigment.

Bei dem organischen Pigment handelt es sich gegebenenfalls um das oben beschriebene Pigment zur Einfärbung der Trennschicht.The organic pigment is optionally the above-described pigment for coloring the release layer.

Als Additiv kann die Schlichte handelsübliche Additive wie Verdicker, Netzmittel und Tenside umfassen.As an additive, the sizing may include commercial additives such as thickeners, wetting agents and surfactants.

In einer bevorzugten Weiterbildung zeichnet sich die Schlichte durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis e., besonders bevorzugt durch eine Kombination der Merkmale a. bis e., aus:

  1. a. Das Yttriumoxid ist in der Schlichte, bezogen auf deren Feststoffanteil, in einem Anteil von 1 - 40 Gew.-%, bevorzugt von 2 - 20 Gew.-%, enthalten.
  2. b. Der keramische Füllstoff ist in der Schlichte, bezogen auf deren Feststoffanteil, in einem Anteil von 10 - 50 Gew.-%, bevorzugt 20 - 40 Gew.-%, enthalten.
  3. c. Der anorganische Binder ist in der Schlichte, bezogen auf deren Feststoffanteil, in einem Anteil von 0,5 - 30 Gew.-%, bevorzugt von 0,5 - 20 Gew.-%, enthalten.
  4. d. Das mindestens eine Additiv ist in der Schlichte, bezogen auf deren Feststoffanteil, in einem Anteil von 0,5 - 15 Gew.-%, bevorzugt von 1 - 10 Gew.-%, enthalten.
  5. e. Das anorganische Pigment ist in der Schlichte, bezogen auf deren Feststoffanteil, in einem Anteil von 0,5 - 10 Gew.-%, bevorzugt von 0,5 - 5 Gew.-%, enthalten.
In a preferred embodiment, the sizing is characterized by at least one of the immediately following features a. to e., particularly preferably by a combination of the features a. to e., from:
  1. a. The yttrium oxide is present in the size, based on its solids content, in an amount of 1-40% by weight, preferably 2-20% by weight.
  2. b. The ceramic filler is present in the size, based on its solids content, in a proportion of 10 to 50% by weight, preferably 20 to 40% by weight.
  3. c. The inorganic binder is in the size, based on the solids content, in a proportion of 0.5 to 30 wt .-%, preferably from 0.5 to 20 wt .-%, included.
  4. d. The at least one additive is in the size, based on the solids content, in a proportion of 0.5 to 15 wt .-%, preferably from 1 to 10 wt .-%, contained.
  5. e. The inorganic pigment is present in the size, based on its solids content, in a proportion of 0.5-10% by weight, preferably 0.5-5% by weight.

Jeder Gegenstand mit einer Oberfläche, die mit einer erfindungsgemäßen Schlichte oder einer erfindungsgemäßen Trennschicht beschichtet ist, ist von der vorliegenden Erfindung umfasst. Besonders bevorzugt ist der Gegenstand ein in Gießereien verwendetes Werkzeug, das unmittelbar mit flüssigem Metall in Kontakt tritt. In Frage kommen insbesondere Formwerkzeuge, Tiegel, Gießtische und Steigrohre.Any article having a surface coated with a size or a release layer of the invention is encompassed by the present invention. More preferably, the article is a tool used in foundries that directly contacts liquid metal. In particular, molds, crucibles, casting tables and riser pipes are possible.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Metallverarbeitung wird auf eine Oberfläche eines solchen Gegenstands die erfindungsgemäße Schlichte aufgebracht oder die Trennschicht gebildet, bevor ein flüssiges Metall mit der Oberfläche in Kontakt tritt. Die Bildung der Trennschicht kann grundsätzlich in einem separaten, der Verarbeitung des flüssigen Metalls vorgeschalteten Arbeitsgang erfolgen. So kann die Schlichte beispielsweise auf eine heiße Form gesprüht werden, so dass das Suspensionsmittel entweicht.According to the metal processing method of the invention, the size of the invention is applied to a surface of such an article, or the release layer is formed before a liquid metal comes into contact with the surface. The formation of the release layer can basically done in a separate, the processing of the liquid metal upstream operation. For example, the size may be sprayed onto a hot mold so that the suspending agent escapes.

Besonders gut eigenen sich die erfindungsgemäße Schlichte und die erfindungsgemäße Trennschicht zur Verarbeitung von Leichtmetallschmelzen, also beispielsweise von flüssigem Aluminium, flüssigem Magnesium, flüssigem Titan, flüssigem Calcium, flüssigem Strontium oder einer Legierung der genannten Metalle. Auch flüssiges Kupfer oder flüssige Kupferlegierungen (Messing, Bronzen) können problemlos verarbeitet werden. Besonders bevorzugt sind Aluminium, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Legierungsbestandteilen aus der Gruppe mit Silizium, Calcium, Strontium und Magnesium, sowie reines Magnesium.The inventive size and the separating layer according to the invention are particularly well suited for processing light metal melts, that is to say, for example, liquid aluminum, liquid magnesium, liquid titanium, liquid calcium, liquid strontium or an alloy of the metals mentioned. Even liquid copper or liquid copper alloys (brass, bronzes) can be easily processed. Particularly preferred are aluminum, optionally with one or more alloying constituents from the group comprising silicon, calcium, strontium and magnesium, and also pure magnesium.

Weitere Merkmale der Erfindung sowie aus der Erfindung resultierende Vorteile ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, anhand derer die Erfindung erläutert wird. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen dienen lediglich zur Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung und sind in keiner Weise einschränkend zu verstehen.
(1) Aus den Komponenten Yttriumoxid, Al2O3 und Al2TiO5 als Füllstoff, einer wässrigen Al2O3-Suspension als Binder, dem Stellmittel Polyzucker und dem Farbstoff CoAl2O4 wurde durch Dispergieren in demineralisiertem Wasser eine Schlichte gebildet. Diese wurde auf ein heißes Formwerkzeug für den Aluminiumguss aufgesprüht. Hierbei kam es zu einer Verdunstung des in der Schlichte enthaltenen Wassers sowie zu einer Zersetzung des Stellmittels. Die Zusammensetzung der Schlichte und der gebildeten Trennschicht lassen sich der folgenden Tabelle entnehmen: Komponente Schlichtezusammensetzung Trennschichtzusammensetzung Füllstoff Al2O3 (d50=0.40 µm) 7,20 Gew.-% 42,06 Gew.-% Füllstoff Al2TiO5 (d50=3µm) 1,00 Gew.-% 11,68 Gew.-% Als Binder wässrige Al2O3-Suspension (d50=80nm, Feststoffgehalt 40 %) 3,60 Gew.-% 16,82 Gew.-% Stellmittel Polyzucker 5,00 Gew.-% Farbstoff CoAl2O4 blau 2,10 Gew.-% 4,91 Gew.-% Yttriumoxid (d50=4,5µm) 2,10 Gew.-% 24,53 Gew.-% Demineralisiertes Wasser 79,00 Gew.-% (2) Aus den Komponenten Yttriumoxid, Al2O3 als Füllstoff, einer wässrigen Al2O3-Suspension als Binder und dem Stellmittel Polyzucker wurde durch Dispergieren in demineralisiertem Wasser eine Schlichte gebildet. Diese wurde auf ein heißes Formwerkzeug für den Aluminiumguss aufgesprüht. Hierbei kam es zu einer Verdunstung des in der Schlichte enthaltenen Wassers sowie zu einer Zersetzung des Stellmittels. Die Zusammensetzung der Schlichte und der gebildeten Trennschicht lassen sich derfolgenden Tabelle entnehmen: Komponente Schlichtezusammensetzung Trennschichtzusammensetzung Füllstoff Al2O3 (d50=0.40 µm) 20,00 Gew.-% 35,97 Gew.-% Als Binder wässrige Al2O3-Suspension (d50=80nm, Feststoffgehalt 40 %) 7,00 Gew.-% 10,07 Gew.-% Stellmittel Polyzucker 5,00 Gew.-% Yttriumoxid (d50=4,5µm) 15,00 Gew.-% 53,96 Gew.-% Demineralisiertes Wasser 53,00 Gew.-% (3) Aus den Komponenten Yttriumoxid, Zirkonmullit als Füllstoff, einer wässrigen Al2O3-Suspension als Binder, dem Stellmittel Polyzucker und einem Konservierungsmittel wurde durch Dispergieren in demineralisiertem Wasser eine Schlichte gebildet. Diese wurde auf ein heißes Formwerkzeug für den Aluminiumguss aufgesprüht. Hierbei kam es zu einer Verdunstung des in der Schlichte enthaltenen Wassers sowie zu einer Zersetzung des Stellmittels. Die Zusammensetzung der Schlichte und der gebildeten Trennschicht lassen sich der folgenden Tabelle entnehmen: Komponente Schlichtezusammensetzung Trennschichtzusammensetzung Füllstoff Zirkonmullit (d50=6,5µm) 50,00 Gew.-% 69,06 Gew.-% Als Binder wässrige Al2O3-Suspension (d50=80nm, Feststoffgehalt 40 %) 30,00 Gew.-% 17,12 Gew.-% Stellmittel Polyzucker 8,50 Gew.-% Konservierungsmittel 0,20 Gew.-% Yttriumoxid (d50=4,5µm) 10,00 Gew.-% 13,82 Gew.-% Demineralisiertes Wasser 1,30 Gew.-% Further features of the invention and advantages resulting from the invention will become apparent from the following exemplary embodiments, on the basis of which the invention will be explained. The embodiments described below are merely illustrative and for a better understanding of the invention and are in no way limiting.
(1) A sizing agent was formed from the components yttrium oxide, Al 2 O 3 and Al 2 TiO 5 as filler, an aqueous Al 2 O 3 suspension as binder, the adjusting agent Polyzucker and the dye CoAl 2 O 4 by dispersing in demineralized water , This was sprayed on a hot mold for casting aluminum. This resulted in an evaporation of the water contained in the sizing and to a decomposition of the actuating agent. The composition of the size and the separating layer formed can be found in the following table: component size composition Release layer composition Filler Al 2 O 3 (d 50 = 0.40 μm) 7.20% by weight 42.06% by weight Filler Al 2 TiO 5 (d50 = 3 μm) 1.00% by weight 11.68% by weight As binder, aqueous Al 2 O 3 suspension (d 50 = 80 nm, solids content 40%) 3.60% by weight 16.82% by weight Adjusting agent Polyzucker 5.00% by weight Dye CoAl 2 O 4 blue 2.10% by weight 4.91% by weight Yttrium oxide (d50 = 4.5 μm) 2.10% by weight 24.53% by weight Demineralised water 79.00% by weight (2) From the components yttrium oxide, Al 2 O 3 as filler, an aqueous Al 2 O 3 suspension as binder and the adjusting agent Polyzucker was prepared by dispersing in demineralized water a sizing is formed. This was sprayed on a hot mold for casting aluminum. This resulted in an evaporation of the water contained in the sizing and to a decomposition of the actuating agent. The composition of the size and the separating layer formed can be found in the following table: component size composition Release layer composition Filler Al 2 O 3 (d 50 = 0.40 μm) 20.00% by weight 35.97% by weight As binder, aqueous Al 2 O 3 suspension (d 50 = 80 nm, solids content 40%) 7.00% by weight 10.07% by weight Adjusting agent Polyzucker 5.00% by weight Yttrium oxide (d50 = 4.5 μm) 15.00% by weight 53.96% by weight Demineralised water 53.00% by weight (3) A sizing agent was formed by dispersing in demineralized water from the components yttrium oxide, zirconium mullite as a filler, an aqueous Al 2 O 3 suspension as a binder, the adjusting agent Polyzucker and a preservative. This was sprayed on a hot mold for casting aluminum. This resulted in an evaporation of the water contained in the sizing and to a decomposition of the actuating agent. The composition of the size and the separating layer formed can be found in the following table: component size composition Release layer composition Filler zircon mullite (d50 = 6,5μm) 50.00% by weight 69.06% by weight As binder, aqueous Al 2 O 3 suspension (d 50 = 80 nm, solids content 40%) 30.00% by weight 17.12% by weight Adjusting agent Polyzucker 8.50% by weight preservative 0.20% by weight Yttrium oxide (d50 = 4.5 μm) 10.00% by weight 13.82% by weight Demineralised water 1.30% by weight

Claims (14)

Trennschicht für die Verarbeitung flüssiger Metalle mit den folgenden Merkmalen: a. Sie enthält partikuläresYttriumoxid, und b. neben dem Yttriumoxid einen partikulären keramischen Füllstoff, und c. einen anorganischen Binder, der die Yttriumoxid- und die Füllstoffpartikel miteinander verbindet. Separating layer for the processing of liquid metals with the following features: a. It contains particulate yttrium oxide, and b. in addition to the yttrium oxide, a particulate ceramic filler, and c. an inorganic binder that bonds the yttria and filler particles together. Trennschicht nach Anspruch 1 mit mindestens einem der folgenden Merkmale: a. Das Yttriumoxid ist in der Trennschicht in einem Anteil von 5 - 65 Gew.-%, bevorzugt von 10 - 60 Gew.-%, enthalten. b. Der keramische Füllstoff ist in der Trennschicht in einem Anteil von 30 - 85 Gew.-%, bevorzugt von 30 - 70 Gew.-%, enthalten. c. Der anorganische Binder ist in der Trennschicht in einem Anteil von 5 - 25 Gew.-%, bevorzugt von 10 - 20 Gew.-%, enthalten. Separating layer according to claim 1 with at least one of the following features: a. The yttrium oxide is contained in the release layer in an amount of 5 to 65% by weight, preferably 10 to 60% by weight. b. The ceramic filler is contained in the release layer in a proportion of 30-85 wt .-%, preferably from 30 to 70 wt .-%. c. The inorganic binder is contained in the release layer in an amount of 5 to 25 wt%, preferably 10 to 20 wt%. Trennschicht nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 mit mindestens einem der folgenden Merkmale: a. Das partikuläre Yttriumoxid weist eine mittlere Partikelgröße (d50) im Bereich von 1 - 10 µm auf. b. Das partikuläre Yttriumoxid weist eine maximale Partikelgröße (d100) von 30 µm, bevorzugt von 10 µm, auf. A release layer according to claim 1 or claim 2 having at least one of the following features: a. The particulate yttrium oxide has an average particle size (d50) in the range of 1-10 μm. b. The particulate yttrium oxide has a maximum particle size (d100) of 30 .mu.m, preferably of 10 .mu.m. Trennschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einem der folgenden Merkmale: a. Der keramische Füllstoff umfasst, vorzugsweise ausschließlich, Partikel aus einem Material oder aus Materialien mit einer Dichte von mindestens 3,0 g/cm3, bevorzugt von mindestens 3,5 g/cm3. b. Der keramische Füllstoff umfasst, vorzugsweise ausschließlich, Partikel aus einem der folgenden Materialien: Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumtitanat (Al2TiO5), Zirkoniumdioxid (ZrO2), Zirkonmullit und Bariumsulfat (BaSO4) c. Das Aluminiumoxid ist in der Trennschicht als Korund enthalten. d. Die Partikel des keramischen Füllstoffs zeichnen sich durch eine mittlere Partikelgröße (d50) im Bereich von 1 - 10 µm aus. e. Die Partikel des keramischen Füllstoffs zeichnen sich durch eine maximale Partikelgröße (d100) von 5 bis 30 µm, bevorzugt von 10 µm, aus. Separating layer according to one of the preceding claims, having at least one of the following features: a. The ceramic filler comprises, preferably exclusively, particles of a material or of materials having a density of at least 3.0 g / cm 3 , preferably of at least 3.5 g / cm 3 . b. The ceramic filler comprises, preferably exclusively, particles of one of the following materials: aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum titanate (Al 2 TiO 5 ), zirconium dioxide (ZrO 2 ), zirconium mullite and barium sulfate (BaSO 4 ) c. The aluminum oxide is contained in the separating layer as corundum. d. The particles of the ceramic filler are distinguished by an average particle size (d50) in the range from 1 to 10 μm. e. The particles of the ceramic filler are characterized by a maximum particle size (d100) of 5 to 30 .mu.m, preferably of 10 .mu.m. Trennschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einem der folgenden Merkmale: a. Der anorganische Binder ist ein partikulärer Binder und umfasst, vorzugsweise ausschließlich, Partikel aus einem oxidischen Material, insbesondere aus einem der folgenden Materialien: Al2O3, ZrO2 und Yttriumoxid. Separating layer according to one of the preceding claims, having at least one of the following features: a. The inorganic binder is a particulate binder and comprises, preferably exclusively, particles of an oxidic material, in particular of one of the following materials: Al 2 O 3 , ZrO 2 and yttrium oxide. Trennschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den folgenden Merkmalen: a. Der keramische Füllstoff umfasst Partikel aus einem der folgenden Materialien: Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumtitanat (Al2TiO5), Zirkoniumdioxid (ZrO2), Zirkonmullit und Bariumsulfat (BaSO4). b. Der anorganische Binder ist ein partikulärer Binder und umfasst Partikel aus einem der folgenden Materialien: Al2O3, ZrO2 und Yttriumoxid. Separating layer according to one of the preceding claims, having the following features: a. The ceramic filler comprises particles of one of the following materials: alumina (Al 2 O 3 ), aluminum titanate (Al 2 TiO 5 ), zirconia (ZrO 2 ), zirconium mullite, and barium sulfate (BaSO 4 ). b. The inorganic binder is a particulate binder and comprises particles of one of the following materials: Al 2 O 3 , ZrO 2 and yttria. Trennschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einem derfolgenden Merkmale: a. Die Trennschicht ist frei von Siliziumoxid. b. Die Trennschicht ist frei von Bornitrid. b. Die Trennschicht ist frei Kohlenstoff. Separating layer according to one of the preceding claims, having at least one of the following characteristics: a. The separating layer is free of silicon oxide. b. The release layer is free of boron nitride. b. The separating layer is free carbon. Trennschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einem derfolgenden Merkmale: a. Die Trennschicht enthält ein anorganisches Pigment. b. Das anorganische Pigment ist stabil bei Temperaturen von bis zu 1000 °C. c. Das anorganische Pigment ist ausgewählt aus der Gruppe mit Titanat-Pigmenten und Spinell-Pigmenten. d. Das anorganische Pigment ist ausgewählt aus der Gruppe mit Cobaltaluminat (CoAl2O4), Zinkaluminat (ZnAl2O4), farbigen Spinellpigmenten und Ferriten. e. Das anorganische Pigment ist in der Trennschicht in einem Anteil von bis zu 10 Gew.-%, bevorzugt in einem Anteil im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, insbesondere in einem Anteil im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-%, enthalten. Separating layer according to one of the preceding claims, having at least one of the following characteristics: a. The release layer contains an inorganic pigment. b. The inorganic pigment is stable at temperatures of up to 1000 ° C. c. The inorganic pigment is selected from the group of titanate pigments and spinel pigments. d. The inorganic pigment is selected from the group consisting of cobalt aluminate (CoAl 2 O 4 ), zinc aluminate (ZnAl 2 O 4 ), colored spinel pigments and ferrites. e. The inorganic pigment is in the separation layer in a proportion of up to 10 wt .-%, preferably in a proportion in the range of 0.1 wt .-% to 10 wt .-%, in particular in a proportion in the range of 0.5 Wt .-% to 5 wt .-%, contained. Schlichte zur Herstellung einer Trennschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den folgenden Merkmalen: a. Sie enthält partikuläres Yttriumoxid, und b. neben dem Yttriumoxid einen partikulären keramischen Füllstoff, und c. einen anorganischen Binder, um die Yttriumoxid- und die Füllstoffpartikel miteinander zu verbinden, und d. ein Suspensionsmittel. A sizing agent for the production of a release layer according to any one of the preceding claims, having the following features: a. It contains particulate yttrium oxide, and b. in addition to the yttrium oxide, a particulate ceramic filler, and c. an inorganic binder to bond the yttria and filler particles, and d. a suspending agent. Schlichte nach Anspruch 9 mit mindestens einem derfolgenden Merkmale: a. Der Anteil an dem Suspensionsmittel in der Schlichte liegt im Bereich von 20 - 90 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 40 - 80 Gew.-%. b. Das Suspensionsmittel ist Wasser. A size according to claim 9 having at least one of the following characteristics: a. The proportion of the suspending agent in the size is in the range from 20 to 90% by weight, preferably in the range from 40 to 80% by weight. b. The suspending agent is water. Schlichte nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einem der folgenden Merkmale: a. Die Schlichte umfasst mindestens ein Additiv, das ihre Verarbeitungseigenschaften beeinflusst. b. Die Schlichte enthält ein anorganisches Pigment. A size according to any one of the preceding claims having at least one of the following features: a. The sizing comprises at least one additive which influences its processing properties. b. The size contains an inorganic pigment. Schlichte nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einem der folgenden Merkmale: a. Das Yttriumoxid ist in der Schlichte, bezogen auf deren Feststoffanteil, in einem Anteil von 1 - 40 Gew.-%, bevorzugt von 2 - 20 Gew.-%, enthalten. b. Der keramische Füllstoff ist in der Schlichte, bezogen auf deren Feststoffanteil, in einem Anteil von 10 - 50 Gew.-%, bevorzugt 20 - 40 Gew.-%, enthalten. c. Der anorganische Binder ist in der Schlichte, bezogen auf deren Feststoffanteil, in einem Anteil von 0,5 - 30 Gew.-%, bevorzugt von 0,5 - 20 Gew.-%, enthalten. d. Das mindestens eine Additiv ist in der Schlichte, bezogen auf deren Feststoffanteil, in einem Anteil von 0,5 - 15 Gew.-%, bevorzugt von 1 - 10 Gew.-%, enthalten. e. Das anorganische Pigment ist in der Schlichte, bezogen auf deren Feststoffanteil, in einem Anteil von 0,5 - 10 Gew.-%, bevorzugt von 0,5 - 5 Gew.-%, enthalten. A size according to any one of the preceding claims having at least one of the following features: a. The yttrium oxide is present in the size, based on its solids content, in an amount of 1-40% by weight, preferably 2-20% by weight. b. The ceramic filler is present in the size, based on its solids content, in a proportion of 10 to 50% by weight, preferably 20 to 40% by weight. c. The inorganic binder is in the size, based on the solids content, in a proportion of 0.5 to 30 wt .-%, preferably from 0.5 to 20 wt .-%, included. d. The at least one additive is in the size, based on the solids content, in a proportion of 0.5 to 15 wt .-%, preferably from 1 to 10 wt .-%, contained. e. The inorganic pigment is present in the size, based on its solids content, in a proportion of 0.5-10% by weight, preferably 0.5-5% by weight. Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Oberfläche aufweist, die mit einer Schlichte oder einer Trennschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche beschichtet ist.An article, characterized in that it has a surface coated with a size or a release layer according to any one of the preceding claims. Verfahren zur Metallverarbeitung, bei dem ein flüssiges Metall mit der Oberfläche eines Gegenstands in Kontakt tritt, wobei auf die Oberfläche vor dem Kontakt mit dem flüssigen Metall eine Schlichte gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufgetragen wird oder auf der Oberfläche eine Trennschicht gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet wird.A method of metal processing in which a liquid metal contacts the surface of an article, wherein a surface according to any one of the preceding claims is applied to the surface prior to contact with the liquid metal or a release layer is formed on the surface according to any one of the preceding claims becomes.
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