NO803751L - Krympe-fritt keramisk materiale, samt fremgangsmaate og middel til fremstilling derav - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen tilveiebringer et hårdt, sterkt keramisk legeme og et keramisk utgangsmateriale og en fremstillings-måte.ved hvilken legemet, etter å være formet av utgangsmaterialet til den ønskede form og størrelse, deretter kan brennes til en monolitisk struktur uten noe svinn eller forvridning under brenneoperasjonen. Utgangsmaterialet inneholder aluminiumoksyd, magnesiumoksyd, glassfritte og en silikonharpiks, hvilke bestanddeler foreligger i et sådant forhold at det monolitiske legeme som erholdes etter brenneoperas jonen, inneholder 70-95 vekt% krystallinsk materiale, resten utfyllende glass, hvor det krystallinske materiale over-veiende består av magnesiumaluminatspinell og aluminiumoksyd. Keramet og fremgangsmåten er særlig godt egnet for fremstilling av tannkroner og andre dentale innretninger hvor en nøyaktig pasning såvel som høy fasthet og slitemotstandsdyktighet er ønsket.

Description

Den•foreliggende oppfinnelse angår et tett, hårdt, brent keramisk legeme som kan fremstilles uten svinn (krympning, sammentrekning) under brenneoperasjonen, og et keramisk utgangsmateriale, samt en fremgangsmåte til fremstilling av sli-

ke svinnefrie legemer.

Teknikkens stand

Konvensjonelle keramiske legemer, typisk aluminiumoksud-keramer, fremstilles ved formning av et utgangsmateriale av de ønskede keramiske ingredienser i partikkelform (eksempel-

vis aluminiumoksyd) pluss et bindemiddel, idet utgangsmaterialet støpes eller på annen måte formes til et kompakt legeme, hvoretter dette brennes til et sintret eller forglasset keramisk legeme. Under brenningen skjer det en betydelig krympning, vanligvis 10-20 %, hvilket betyr at legemet før brenningen må være større enn det ønskede brente legeme. Da krympningen aldri er helt ensartet gjennom hele legemet, vil det alltid også gjøre seg gjeldende en vissvarping eller forvridning. Med god kvalitetskontroll er det mulig å holde varpin-

gen eller forvridningen innenfor normale toleransegrenser for mange typer av keramiske legemer; når imidlertid meget snev-

re toleranser må overholdes, er krympningen og den resulteren-

de varping eller forvridning et alvorlig problem.

Svinn eller krympning gjør seg gjeldende av en eller en kombinasjon av to grunner. For det første, selv om høyt trykk anvendes ved formningen av det pressede legeme, vil densite-

ten av dette ikke være så høy som teoretisk mulig - det vil alltid være en betydelig porøsitet, og en viss krympning vil inntreffe når legemet brennes til en ikke-porøs monolitt med høy densitet. Tilsetning av et organisk bindemiddel til utgangsmaterialet, hvilket er ønskelig for å bruke styrken av det "grønne" eller ubrente legeme, kan virke til å øke lege-

mets porøsitet ved at det organiske bindemiddel fordamper el-

ler brenner ut tidlig i brenneoperasjonen. For det annet,

når de keramiske ingredienser undergår kjemisk eller krystallinsk omdannelse under brenningen, hvis det dannede keram har høyere densitet og mindre volum enn de keramiske utgangsmaterialer, så. vil også dette bidra til krympningen.

Forskjellige svinnefrie keramer er blitt foreslått, som diskutert i en artikkel med tittelen "Porcelains Håving

Low-Firing Shrinkage", s.383, vol. 43, nr. 5 (1964) Ceramic

Bulletin of the American Ceramix Society. Videre beskriver US-patent 3 549 393 slike keramer. Ifølge dette patent inneholder de keramiske utgangsmaterialer kyanitt, som omdannes til mullitt og silika under brenningen, med en derav følgende volumøkning som motvirker krympningen. Men problemet med slike keramer har vært at de har forholdsvis liten fysisk styrke og slitemotstandsdyktighet, og de er derfor tilbøyelige til å forringes når de anvendes for formål hvor høy styrke og slitemotstandsdyktighet er viktige egenskaper. Som eksempel kan nevnes anvendelse for tannkroner eller lignende dentale formål, og i denne forbindelse vises til US-patentsøknad P-399 (inngitt av Ralph B. Sozio og Edwin J. Riley, og med tittelen DENTAL APPLIANCE AND METHOD OF MANUFACTURE). Nevnte patent-søknad angår kort sagt, en tannkrone, eller annen dental innretning, og en fremgangsmåte hvor et hovedtrekk går ut på at innretningen fremstilles av et svinnefritt keramisk materiale, hvorved det kan oppnås en praktisk talt perfekt pasning mellom nevnte innretning og den preparerte tann som innretningen skal festes på. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et forbedret svinnefritt keramisk materiale som ikke bare er svinnefritt, men som også oppviser øket styrke og slitemotstandsdyktighet og således er særlig godt egnet til bruk i henhold til ovennevnte patentsøknad inngitt av Ralph B.Sozio og Edwin J. Riley.

FORELIGGENDE OPPFINNELSE

Det keramiske utgangsmateriale ved den foreliggende oppfinnelse inneholder som vesentlige ingredienser minst 50 vekt% aluminiumoksyd, minst 5 vekt% magnesiumoksyd,

fra ca. 5 til ca. 25 vekt% glassfritte og fra ca. 10 til

15 vekt% silikonharpiks, fortrinnsvis også et SiO-innhold på

minst 50 vekt% av silikonet, hvor aluminiumoksydinnholdet i utgangsmaterialet utgjør minst to ganger det som støkiomet-risk er påkrevet for reaksjon med hele magnesiummengden i utgangsmaterialet under dannelse av magnesiumaluminatspinell. Da aluminiumoksyd og magnesiumoksyd reagerer mol for mol under dannelse av spinellen, betyr dette at antall mol aluminiumoksyd er minst det dobbelte av antall mol magnesiumoksyd.

Utgangsmaterialet formes, f.eks. ved hjelp av en form, til et selvbærende presset legeme med den ønskede form og størrelse, idet silikonharpiksen i legemet virker som et bindemiddel som gir legemet god styrke i grønn tilstand. Det pressede legeme blir så brent til et tett, hårdt monolittisk legeme uten svinn eller krympning under brenningen, slik at det brente legeme har en form og størrelse som praktisk talt er identisk med den form og størrelse som det pressede legeme hadde før brenning. De relative mengder av ingrediensene i utgangsmaterialet og brennetemperaturen og -programmet som anvendes ved brenningen, er slik at magnesiumoksydet, eller i det minste størsteparten av dette, under brenningen reagerer med

en del av aluminiumoksydet under dannelse av magnesiumaluminatspinell (MgA^O^), mens fritten sammen med silika fra silikonharpiksen reagerer under dannelse av en glassfase. Da magnesiumaluminatspinell opptar et større volum enn det magnesiumoksyd og det aluminiumoksyd som omsettes under dannelse av spinellen, oppnås som resultat en volumøkning som er tilstrekkelig til å kompensere for den volumreduksjon som ellers ville gjøre seg gjeldende under behandlingen av det relativt porøse pressede legeme frem til det hovedsakelig ikke-porøse brente monolittiske legeme. Det brente legeme inneholder krystallinsk materiale i en mengde fra ca. 70 til 95 vekt% av legemet, og resten et utfyllende glass, idet det krystallinske materiale utgjøres av minst ca. 70 vekt% aluminiumoksyd og magnesiumaluminatspinell, med en eventuell rest av krystallinsk aluminiumsilikat. Ved de foretrukne utførelses.former er glasset et jordalkali-alumino-silikatglass, og det krystallinske materiale innbefatter krystallinsk jordalkali-alumino-silikat. På grunn av det høye innhold av aluminiumoksyd og spinell i det krystallinske materiale, og på grunn av glassfasen som opptar i det vesentlige all plass mellom krystaller av det krystallinske materiale, er det brente legeme ikke bare praktisk talt ikke-porøst, men kjennetegnes ved høy hårdhet og slitemotstandsdyktighet og ved høy bøyningsfasthet og trykkfasthet. De brente legemer som fremstilles i henhold til de foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen, har en densitet på minst 2,7 g/cm , hvilket betyr minst 80 % av teoretisk densitet (den teoretisk høyeste densitet som er mulig for vedkommende keramiske materiale), hvilket betyr at legemene

er praktisk talt ikke-porøse; en hårdhet større enn 35 på

ockwell-45N-skalaen; en bøynincjsfasthet over 1050 kp/cm 2; en

trykkfasthet over 4200 kp/cm<2>og en lav termisk ekspansjo rs-koeffisient,under 8 x 10<6>°/C.

I de foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er glassfritten et jordalkali-alumino-silikat-glass; den kan, om det ønskes, være et annet glass eller frittet oksyd eller kombinasjon av oksyder som reagerer med silika under dannelse av glass. Ifølge den foretrukne utførelsesform tilsettes også en liten mengde av kaolin, ca. 3-5 vekt%, til utgangsmaterialet, hvorved det oppnås forbedrede flyteegenskaper ved formningen av det pressede legeme.

De ønskede egenskaper med hensyn til svinnefrihet og. høy fasthet såvel som slitemotstandsdyktighet oppnås best når ingrediensene i utgangsmaterialet anvendes i følgende.forhold: 7 vektdeler aluminiumoksyd, ca. 1 vektdel magnesiumoksyd,

1-2 vektdeler glassfritte og ca. 1,5 vektdeler av silikonharpiksen.

For oppnåelse av høy pressetetthet hos det forbrente pressede legeme foretrekker man at de partikkelformige keramiske ingredienser i utgangsmaterialet er av variert partikkelstørrel-se, fra størrelser under 1 pm til 200 mesh (Tyler), og at utgangsmaterialet dessuten inneholder en liten mengde av en eller flere organiske forbindelser som virker som smøremidler, hvorved partiklene lettere kan undergå gnideforskyvning i forhold til hverandre under formgivningen eller annen presseoperasjon.

Den ønskede reaksjon mellom magnesiumoksydet og aluminiumoksydet under dannelse av spinell, sammen med reaksjonen hvorved glassfasen dannes, oppnås best ved brenning til en temperatur på ca. 1300°C, idet brenningen i det minste opp til 650°C utføres i en oksyderende atmosfære og fortrinnsvis under anvendelse av en gradvis brenning etter et skjema som skal forklares nærmere nedenfor.

Spesielt når oppfinnelsen anvendes for fremstilling av dentale innretninger, foretrekker man at utgangsmaterialet presses eller på annen måte formes til små skiver til bruk ved formning av tannkroner eller andre innretninger ved overførings-formning, hvilket også skal forklares nærmere nedenfor.

Den beste måte til utførelse av oppfinnelsen Utgangsmaterialets sammensetning og behandling.

Det aluminiumoksyd som anvendes, er fortrinnsvis a-aluminiumoksyd og er fortrinnsvis av variert partikkelstørrelse.

En blanding av ca. en tredjedel plateformet aluminiumoksyd, størrelse mindre enn 325 mesh (Tyler) og to tredjedeler "Alcoa A-15" aluminiumoksyd med en partikkelstørrelse på

0,4-10 yr<a>(gjennomsnittlig 2,5 ym) er utmerket. Det magnesiumoksyd som anvendes, kan typisk ha en størrelse mindre enn 200 mesh (Tyler).

Som allerede nevnt har silikonharpiksen fortrinnsvis et SiO-innhold på minst 50 vekt%. Den silikonharpiks som markeds-føres av General Electric Company under betegnelsen "SR 350",

og som inneholder minst 60% SiO, er meget godt egnet til bruk ifølge oppfinnelsen.

Som glassfritten foretrekker vi å anvende en råalkali-alumino-silikat-fritte. Andre glass- eller frittede oksyder eller kombina-sjoner av oksyder som reagerer med silika under dannelse av glass, kan imidlertid anvendes. Eksempler er alkali-jordalkali-silikat-glass (eller de oksyder som reagerer med silika under dannelse av samme) og borsilikatglass (eller de borater som reagerer med silika under dannelse av samme). Når, hvilket foretrekkes, et jordalkali-alumino-silikat-glass anvendes, er barium det foretrukne jordalkalimetall for dette silikat. En partikkelstørrelse til-svarende 200 mesh (Tyler) for fritten er tilfredsstillende.

Hvis, som foretrukket, noe kaolin tilsettes utgangsmaterialet, er det selvsagt best at dette har høy plastisitet og renhet. "Edgar Plastic Kaolin" er utmerket.

Det organiske smøremiddel som anvendes i utgangsmaterialet, kan være hvilket som helst av de velkjente på keramikkens område, for eksempel stearinsyre og metallstearater, voks og oljer. Det organiske smøremiddel vil, i likhet med de organiske andeler av silikonharpiksen, fordampe eller brenne ut under brenneoperasjonen.

Ved opparbeidelsen av utgangsmaterialet foretrekkes at ingrediensene, bortsett fra silikonharpiksen, først tørrmales, for eksempel i en kulemølle, for fremstilling av en ensartet blanding, som deretter innblandes i en oppløsning av silikonharpiksen i en organisk væske, hvorved det dannes en homogen oppslemning. Opp-løsningsmidlet fjernes ved fordampning ved lav temperatur, og det tørre materiale blir enten samtidig eller deretter, redusert til små partikkelstørrelser. En foretrukken teknikk går ut på at

oppslemningen sprøytetørkes ved lav temperatur, eksempelvis romtemperatur (hvorved tverrbinding av silikonharpiksen unngås),

slik at det dannes en tørr, flytedyktig, partikkelformig blanding som er meget godt egnet for den videre behandling av utgangsmaterialet for fremstilling av pressede legemer.

Nedenfor følger en foretrukken sammensetning og behandlings-, måte for utgangsmaterialet:

Det vil sees at forholdet mellom hovedingrediensene, på vektbasis, ifølge denne foretrukne sammensetning er: 7 deler aluminiumoksyd, 1 del magnesiumoksyd, ca. 1,5 deler bariumalu-miniumsilikat-glassfritte og ca. 1,5 deler silikonharpiks.

Med unntagelse av silikonharpiksen blir samtlige andre ingredienser plassert i en kulemølle og tørrmales i denne i ca. 5 minutter for oppnåelse av en ensartet blanding. Silikonharpiksen oppløses i ca. 70 ml av et egnet organisk løsningsmiddel, for eksempel "Chlorothene Nu" (1,1,1 trikloretan), og den tørre blanding fra kulemøllen innblandes i og blandes godt med oppløsningen av silikonharpiksen inntil en homogen oppslemning oppnås. Oppselm-ningen blir så sprøytetørket ved romtemperatur, hvorved den ønskede tørre, flytedyktige pulverblanding erholdes.

Fremstilling av det pressede legeme.

Hvilken som helst av de forskjellige metoder som er kjent på keramikkens område, kan anvendes ved formningen av utgangsmaterialet til et selvbærende presset legeme med den form og stør-relse som ønskes. bet skal her bemerkes at silikonharpiksen til å begynne med mykner ved oppvarmning og er senere varmeherdnende. Eksempelvis mykner silikonharpiksen ifølge ovennevnte preparat ved ca. 30°C og herdner ved ca. 150°C. Følgelig kan det anvendes en teknikk som krever et termoplastisk bindemiddel eller en teknikk som krever et varmeherdnende bindemiddel. For formnings formål kan hele utgangsmaterialet ansees som en i høy grad fylt organisk . polymer, og da silikonharpiksen mykner før den herdner i varme-herdningstrinnet, kan den enten pressformes ved en temperatur som bevirker herdning, eller den kan in jeks jonsformes. ved en lavere temperatur ved hvilken den forblir termoplastisk, og senre herdes. Selv ved lavere temperatur har silikonharpiksen tilstrekkelige bindegenskaper til at utgangsmaterialet kan tørrpresses i sammen-hørende former til selvbærende legemer ved romtemperatur. Blant de andre metoder som kan anvendes, er isostatisk formning, som også er vel kjent på området, og som omfatter anvendelse av en elastomerform under anvendelse av hydraulisk eller lignende ytre trykk, for fremstilling av et selvbærende presset legeme av det keramiske utgangsmateriale. Den foretrukne formningsmetode for fremstilling av tannkroner eller andre dentale innretninger er imidlertid overføringsformning. Utgangsmaterialet blir da først formet til en for-form, fortrinnsvis til en skivelignende fasong, for eksempel ved tørrpressing i sammenhørende metallformer ved en temperatur som ikke overstiger silikonharpiksens mykningstemperatur, og det således erholdte for-formede legeme blir så overfø-ringsformet for dannelse- av tannkronen, eller annen dental innretning, til den nøyaktige form som ønskes. For overførings formningen blir for-formen oppvarmet til silikonharpiksens mykningstemperatur, hvorved det for-formede legeme blir flytedyktig, hvoretter trykk

anvendes til å presse den flytedyktige blanding i det for-formede'

legeme inn i formen, idet trykket opprettholdes, og formen oppvarmes tilstrekkelig til at silikonharpiks-bindemidlet varmeherd-nes.

Det vises nå til tegningen, som skjematisk viser et apparat for overføringsformning, i hvilket utgangsmaterialet formes til et presset legeme for fremstilling av en tannkrone. På tegningen, er form-hulrommet for dannelse av det tannkroneformede legeme be-tegnet med 1, og en innløpsåpning 2, strekker seg fra formhul-.rommet til et kammer 3, som mottar de skivelignede, for-formede legemer 4 av utgangsmaterialet, idet et stempel 5 er anordnet

til å utøve trykk på nevnte legemer etter at de er varmemyknet, hvorved det flytedyktige utgangsmateriale presses gjennom åpningen

og inn i formhulrommet. For overføringsformning av det ovenfor angitte foretrukne utgangsmateriale foretrekkes det at form-hulrommet, innløpsåpningen og kammeret forvarmes til ca. 150°C, hvoretter de for-formede legemer tilføres kammeret med stempelet oppå, og etter at det for-formede materiale er myknet, hvilket bare tar ca. 1 minutt ettersom materialet har liten størrelse, utøves et trykk på ca. 105 kp/cm på stempelet, hvorved det varmemyk-

nede materiale presses inn i formhulrommet. Luft unnviker fra hulrommet gjennom en ventil 6. Trykket på ca. 105 kp/cm<2>opprettholdes i ca. 5 minutter, hvorunder formhulrommets temperatur holdes ved ca. 150°C. Etter de nevnte 5 minutter er harpiksen tilstrekkelig herdnet, og formen kan demonteres og det formede legeme fjernes for brenning.

Uansett den måte som det pressede legeme formes på, foretrekkes det at det har en så høy densitet som praktisk oppnåelig.

I henhold til de foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er densiteten av det foretrukne pressede legeme omtrentlig den samme som.for det brente legeme, minst 2,7 g/cm . Når overføringsformning anvendes, bør det for-formede materiale selvsagt ha et samlet volum som i det minste overstiger det samlede volum av formhulrommet og innløpsåpningen.

Brenneoperas jonen.

For å sintre keramet til et tett, monlitisk legeme praktisk talt uten noe svinn, oppvarmes det pressede legeme til en temperatur som er tilstrekkelig til å bevirke reaksjon mellom magnesium--oksydet og en del av aluminiumoksydet under dannelse av magnesiumaluminatspinell og til å bevirke dannelse av det utfyllende glass. Brenningen utføres fortrinnsvis til en temperatur på ca. 1300°C,

og det foretrekkes at brenningen til denne temperatur skjer gradvis etter et skjema hvor temperaturstigningen fra romtemperatur til ca. 650°C ikke overstiger ca. 200°C pr. time, og med en eller flere væskebehandlinger på tilsammen minst 6 timers behandlingstid, ved en eller flere temperaturer i området fra ca. 400°C til 700°C.

I det følgende angis et spesielt, foretrukket brenneskjerna for

den ovenfor angitte sammensetning av utgangsmaterialet: fra romtemperatur til 500°C ca. 160°C pr. time; 500° C opprettholdes i 16 timer; fra 500°C til 650°C ca. 150°C pr. time; 650°C opprettholdes i 8 timer; fra 650°C til 1315°C ca. 420°C pr. time; brenningen er fullstendig og derfor avsluttet når 1315°C oppnås. Den beste brennetemperatur for keramet vil selvsagt avhenge av den

nøyaktige materialsammensetning, og 1315°C pluss eller minus 10°C er den beste brennetemperatur for den ovenfor angitte spesielle materialsammensetning.

I det minste under de første trinn ved brenningen, opp til

ca. 650°C, bør brenningen utføres i en oksyderende atmosfære for omdannelse av SiO til Si02; brenning gjennom hele brenningsskjemaet i omgivelsesatmosfære er tilfredsstillende. Under brenningen opp til ca. 650°C utbrennes eller fordampes de organiske stoffer i de organiske smøremidler, og den organiske del av silikonharpiksen utbrennes eller fordampes.Hensikten med den gradvise brenning og holdetiden har sammenheng med utbrenningen eller fordampningen av den organiske del av silikonharpiksen. Det vil si, hvis fordampningen skjer hurtig, kan en betydelig andel av SiO-gruppene i "silikonharpiksen medfølge fordampningen eller utbrenningen av den organiske andel av silikonharpiksen. Med hensyn til oppnåelse av den ønskede svinnfrihet med samtidig oppnåelse av et brent legeme som er spraktisk talt ikke-porøst, virker tapet av SiO-grupper under brenningen mot hensikten med silikonharpiksen med det høye SiO-innhold, hvilken hensikt er å tilveiebringe gode bindegenskaper og formbarhet før brenningen, dog med liten eller ingen virkning med hensyn til den effektive porøsitet i det pressede legeme før brenningen. Ved hjelp av den nevnte gradvise brenning og holdetiden minimeres unnvikelsen av SiO-grupper, slik at hovedsakelig hele SiO-innholdet i silikonharpiksen omdannes til Si02, som bibe-. holdes i det brente legeme.

Da den silikonharpiks som anvendes i henhold til ovennevnte foretrukne.utføreslesform, inneholder noe mer enn 60 vekt% SiO-grupper, og da SiO omdannes til Si02under den påfølgende brenning i en oksyderende atmosfære, vil de 28 g silikonharpiks med-føre dannelse av noe mer enn 23 g Si02i den keramiske blanding. Dette Si02, som er meget reaktivt, vil foreligge i det faste legeme som jordalkali-alumino-silikat, enten krystallinsk eller som glass.

Under den del av brenningsskjemaet som følger etter ca.

700°C, reagerer magnesiumoksydet med aluminiumoksyd, hvilket be-gynner ved ca. 900°C, og samtidig eller deretter reagerer det høyreaktive Si02som stammer fra silikonharpiksen, med glassfritten, og også med kaolinet og med en del av aluminiumoksydet og en del av magnesiumoksydet, under dannelse av silikaholdig galss, som dannes som en kontinuerlig utfyllende fase. Deretter,

sannsynligvis under kjølingen etter brenningen,, krystalliserer en del av glass-fasen ut som et krystallinsk aluminiumsilikat, - i henhold til den foretrukne utførelsesform som et jordalkali-alumino-silikat, som i sin helhet eller for størstedelen er blitt identifisert, ved den foretrukne utførelsesform, som et jordalkali-osumulitt, BaMg2Al3(SigAl303Q).

Sammensetning av og egenskaper hos det brente monolitiske legeme.

Ved anvendelse av det ovenfor nevnte, mest foretrukne utgangsmateriale og det ovenfor nevnte, mest foretrukne brenneskjerna viser analyse og petrografisk undersøkelse av det resulterende brente monolitiske legeme, at det inneholder krystallinsk materiale i en mengde over 90 vekt% av legemet, resten en utfyllende glassfase av jordalkali-alumino-silikat-glass, og hvor det krystallinske materiale består av ca. 40 vekt% a-aluminiumoksyd,

ca. 40 vekt% magnesiumaluminatspinell og ca. 20 vekt% bariumosu-mulitt. Dette foretrukne legeme har en. densitet på ca. 2,80 g/cm , en porøsitet på bare ca. 0,2%, en bøyningsfasthet på ca. 1210 kp/cm , en trykkfasthet på ca. 5000 kp/cm , en hårdhet på ca. 41 på Rockwell-45N-skalaen og en termisk utvidelseskoeffisient på

ca. 6,3 x 10 ^ °C, samt en størrelse og form som i det vesentlige er identisk med størrelsen og formen av det for-brente legeme.

I overensstemmelse med oppnåelse av den ønskede svinnfrihet gjelder at jo høyere summen av det prosentvise innhold av aluminiumoksyd og magnesiumaluminatspine.il i det krystallinske materiale ' er, desto bedre. Hvis mengden av magnesiumaluminatspinell sem dannes under brenningen, er for stor, kan imidlertid den utvidelse som resulterer derav, overstige den som er påkrevet for å kompensere for det svinn som ellers ville finne sted, med det resultat at det brente legeme vil bli større enn det for-brente legeme. Det er med sikte på oppnåelse av et brent legeme som har den ønskede gode fasthet og hårdhet, og som har hovedsakelig den samme størrelse som det for-brente legeme, at det ved de foretrukne utførelses-former anvendes en slik sammensetning av utgangsmaterialet og en slik brennetid at det brente legeme på vektbasis inneholder omtrent like meget magnesiumaluminatspinell som aluminiumoksyd i det krystallinske materiale, og hvor - hvilket er enda viktigere -

summen av de to utgjør minst ca. 70 vekt% av det samlede krystallinske materiale; Det vil imidlertid forståes at sammensetningen kan være slik at det dannes en større mengde eller en mindre mengde av spinellen under brenningen, og dette er ønskelig hvis det for-

brente legeme har en porøsitet som fordrer dannelse av en øket eller minsket mengde av spinellen for å kompensere for den grad av svinn som ellers ville finne sted. Den høye fasthet og hårdhet hos de brente legemer kommer av at legemene inneholder en prosentvis høy andel av krystallinsk materiale, og av at en høy prosentvis andel av det krystallinske materiale består av aluminiumoksyd og magnesiumaluminatspinell; fastheten og hårdheten synes imidlertid ikke å avhenge av det nøyaktige forhold mellom aluminiumoksydet og magnesiumaluminatspinellen, og det nøyaktige forhold kan derfor velges med henblikk på oppnåelse av den ønskede svinnfrihet heller enn med henblikk på ytterligere forbedring av fastheten og hårdheten.

Claims (16)

1. Brent, hovedsakelig ikke-porøst og svinnefritt keramisk legeme, karakterisert ved at det inneholder krystallinsk materiale i en mengde på fra ca. 70 til 95 vekt% av legemet, resten utfyllende glass, hvilket krystallinske materiale inneholder aluminiumoksyd og magnesiumaluminatspinell i en samlet mengde på minst ca. 70 vekt% av det krystallinske materiale, hvor magnesiumaluminatspinellen er dannet i situ under brenningen av det keramiske legeme, hvorved utvidelse bevirkes som kompenserer for det svinn som ellers ville finne sted.

2. Keramisk legeme ifølge krav 1, karakterisert ved at det har en densitet på minst 2,7 g/cm^, en bøynings-fasthet på minst 1050 kp/cm 2, en trykkfasthet på minst 4200 kp/cm 2 og en hårdhet på minst 35 på Rockwell-45N-skalaen.

3. Keramisk legeme ifølge krav 1, karakterisert ved. at glasset er et jordalkali-alumino-silikat-glass.

4. Keramisk legeme ifølge krav 1, karakterisert ved at aluminiumoksydet og magnesiumaluminatspinellen foreligger i omtrentlig like store mengder i det krystallinske materiale.

5. Keramisk legeme ifølge krav 1, karakterisert ved at det krystallinske materiale foreligger i en mengde på minst ca. 90 vekt% av det nevnte legeme og innbefatter et krystallinsk jordalkali-alumino-silikat, og hvor glasset er et jordalkali-alumino-silikat-glass.

6. Svinnefritt keramisk utgangsmateriale for dannelse av et formet rå-legeme og påfø lgende brenning til et brent legeme med hovedsakelig samme størrelse og form som rå-legemet, karakterisert ved at utgangsmaterialet i det vesentlige består av minst 50 vekt% partikkelfomnig aluminiumoksyd, minst 5 vekt%•partikkelformig magnesiumoksyd, fra ca. 5 til.25 vekt% glassfritte, og fra ca. 10 til 15 vekt% silikonharpiks, hvor mengden av aluminiumoksyd er minst 2 ganger den mengde som stø-kiometrisk er påkrevet for reaksjon med alt magnesiumoksyd under dannelse av magnesiumaluminatspinell in situ under brenningen.

7. Keramisk utgangsmateriale ifølge krav 6, karakterisert ved at silikonharpiksen inneholder minst 50 vekt% SiO.

8. Keramisk utgangsmateriale ifølge krav 7, karakterisert ved at glassfritten er et jordalkali-alumino-silikat-glass.

9. Keramisk utgangsmateriale ifølge krav 7, karakterisert ved at det dessuten inneholder fra ca. 3 til 5 vekt% kaolin.

10. Keramisk utgangsmateriale ifølge krav 7, karakterisert ved at det inneholder ca. 7 vektdeler aluminiumoksyd, ca. 1 vektdel magnesiumoksyd, 1-2 vektdeler glassfritte og ca.

1,5 vektdeler silikonharpiks inneholdende minst 60 vekt% SiO.

11. Fremgangsmåte til fremstilling av et keramisk legeme, karakterisert ved de følgende trinn: man'fremstiller et utgangsmateriale bestående i det vesentlige av minst 50 vekt% partikkelformig aluminiumoksyd, minst 5 vekt% partikkelformig magnesiumoksyd, fra ca. 5 til 25 vekt% glassfritte og fra ca. 10 til 15 vekt% silikonharpiks inneholdende minst 50 vekt% SiO, hvor mengden av aluminiumoksyd er minst 2 ganger den mengde som støkiometrisk er påkrevet for reaksjon med hele magnesiummengden under dannelse av magnesiumaluminatspinell, man former utgangsmaterialet til et selvbærende presset legeme med en form og størrelse i det vesentlige identisk med formen og størrelsen av det legeme som ønskes fremstilt, og man brenner det pressede legeme i en oksyderende atmosfære ved en temperatur som er tilstrekkelig til å spalte silikonharpiksen og å bevirke omdannelse av silikonharpiksens SiO til SiO^ , hvoretter man ytterligere brenner det pressede legeme ved en temperatur som er tilstrekkelig til å bevirke at i det minste størstedelen av magnesiumoksydet reagerer med noe av aluminiumoksydet under dannelse av magnesiumaluminatspinell, og å bevirke dannelse av.en utfyllende glassfase, idet dannelsen av nevnte magnesiumaluminatspinell under brenningen bevirker utvidelse som kompenserer for det svinn som ellers ville finne sted.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at utgangsmaterialet fremstilles ved at man først former en tørr ensartet blanding av nevnte aluminiumoksyd, magnesiumoksyd og glassfritte, idet man blander den tørre blanding med en oppløsning av silikonharpiksen under dannelse av en oppslemning, hvoretter man fjerner oppløsningsmidlet fra oppslemningen.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert v e d at utgangsmaterialet formes til et selvbærende presset legeme ved at man først former utgangsmaterialet til en presset for-form og deretter overføringsformer denne for-form.

14. Fremgansgmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at det pressede legeme brennes til en temperatur på ca.

1300° C.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at brenningen utføres i den oksyderende atmosfære i det minste opp til ca. 700°C og er etter et skjema i hvilket' temperaturstigningen fra romtemperatur til ca. 650°C ikke overstiger ca. 170°C pr. time, og hvor det anvendes en eller flere væskebehandlinger i tilsammen minst ca. 6 timer behandlingstid ved en eller flere temperaturer innenfor området fra ca. 400 til 700°C.

16. Presset, selvbærende keramisk rå-legeme som er hovedsakelig svinnefritt, til bruk som en for-form for overføringsformning og for påfølgende brenning til et brent legeme, karakterisert ved at rå-legemet hovedsakelig består av en ensartet blanding inneholdende minst 50 vekt% aluminiumoksyd, minst 5 vekt% magnesiumoksyd, fra ca. 5 til 25 vekt% glassfritte og fra ca. 10 til 15 vekt% silikonharpiks inneholdende minst 50 vekt% SiO, hvor mengden av aluminiumoksyd er minst 2 ganger den mengde som støkiometrisk er påkrevet for reaksjon med hele maghe-siumoksydmengden under dannelse av magnesiumaluminatspinell under brenningen, og hvor nevnte aluminiumoksyd, magnesiumoksyd og glassfritte er i partikkelform og bundet sammen ved hjelp av silikonharpiksen, og partikkelstørrelsesområdet for det samlede materiale av aluminiumoksyd, magnesiumoksyd og glassfritte er fra under 1 y til ca. 200 mesh (Tyler).