DE2000708A1 - Vorgeformte Kerne zum Giessen von UEbergangsmetallen der Gruppe IV des Periodensystems und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Vorgeformte Kerne zum Giessen von UEbergangsmetallen der Gruppe IV des Periodensystems und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE2000708A1
DE2000708A1 DE19702000708 DE2000708A DE2000708A1 DE 2000708 A1 DE2000708 A1 DE 2000708A1 DE 19702000708 DE19702000708 DE 19702000708 DE 2000708 A DE2000708 A DE 2000708A DE 2000708 A1 DE2000708 A1 DE 2000708A1
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DE
Germany
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core
carbon
oxide
group
transition metals
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Application number
DE19702000708
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English (en)
Inventor
Bick Francis Pelham
Kenneth Rose
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Doulton and Co Ltd
Original Assignee
Doulton and Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10Cores; Manufacture or installation of cores

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

Vorgeformte Kerne zum Gießen von Ubergangsmetallen der Gruppe IV des Periodensysteme und Verfahren zu ihrer Herstellung
Priorität: Großbritannien vom 8. Januar 1969 Nr. 1115/69
Die Erfindung betrifft auflösbare und nicht auflösbare Kerne zur Verwendung beim Gießen von Übergangsmetallen der Gruppe IV
des Periodensystems (Gruppe IVa des Mendelejew1sehen Perioden- " systems) und insbesondere beim Gießen von Titan und seinen Legierungen.
Solche Metalle und Legierungen werden gewöhnlich in Formen gegossen, die, beispielsweise, aus Kohlenstoff oder Graphit hergestellt wurden oder in auseinandernehmbare Formen, die nach dem Wachsausschmelzverfahren hergestellt wurden.
009830/1264
Die betreff eitlen Hc-tiHe und Legierungen haben besonders hohe Schmelzpunkte, z. B. IGOO° und höher, und sie sind sehr etnrke Reduktionsmittel, wenn ihre Schmelzen mit Oxyden oder anderen feuerfesten Materialien in Kontakt sind.
So kann die Reaktion:
MxOy + ν Ti Γ oder Zr, oder Hf)' - V TiO0 + xM
oder ZrO2 oder HfO2
''wenn MxCy ein Hotalloxyd ist) leicht zur Zerstörung der hergestellten Gußstücke führen.
Obwohl so die in den britischen Patentschriften 1 013 936 und 1 070 302 beschriebene keramischen Kerne im allgemeinen ausreichend feuerfest sind, um den betreffenden Schmelztemperaturen zu widerstehen, können chemische Reaktionen auftreten, wenn ubergangsmetalle der Gruppe IV und auf diese aufgebaute Legierungen um sie gegossen werden.
Ea winde run gefunden, daß falls Kohlenetoff oder Graphit in K.ernzuearrji.ev.aetzunt^n eingebracht wird, die auf Aluminium oxyd, Mt £^5 ium oxy ei oder Zirkoniumoxyd aufgebaut sind, diese Reaktionen auf ein Minimum herabzugesetst oder ausgeschlossen werden können.
Gemäß der Erfindung iimfaßt ein keramischer Kern zur Verwendung beim Gießen von übergangsmetallen der Gruppe IV des Perioden systems 98 - p0 Gew.% von einem oder mehreren aus Aluminiumoxyd, Magcesiumoxyd und Zirkoniumoxyd ausgewählten Oxyden und 2-30 Gew.% fein zerteilter Kohlenstoff, vorzugsweise in graphitischer Form.
009830/^281
BAD
Vorzugsweise wird der fein zerteilte Kohlenstoff gleichmäßig in dem keramischen Kern verteilt.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren sur Herstellung eines keramischen Kernes zur Anwendung beim Gießen von Ubergangemetallen der Gruppe IV dee Periodensysteme, welches folgende Stufen umfaßt:
a) Formen und Brennen eines Oxydkerne β, der Aluminiumoxyd, Magnesiumoxid und Zirkoniumoxyd alleine oder in Mischung enthält und
b) Behandeln dieses Kernes, so daß in Beinen inneren und/oder äußeren Oberflächenschichten von 2 - 50 % bezogen auf das ä Gesamtgewicht an fein zerteiltem Kohlenstoff oder Graphit zurückbleibt.
Veiter umfaßt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einee keramischen Kernes zur Verwendung beim Gießen von Übergangsmetallen der Gruppe IV des Periodensystems, welches die Stufen umfaßt:
Formen einer keramischen Mischung, welche eine oder mehrere der Oxyde Aluminiumoxyd, Magneßiunoxyd oder Zirkoniumoxyd und eine oder mehrere, kohlenstoffhaltige organische Materialien oder fein zerteiltem Kohlenstoff oder Graphit umfaßt, wobei
die organischen Materialien oder der Kohlenstoff in einer ^
Menge vorliegen, so daß von 2-50 Gew.% elementarer Kohlen- ™ stoff im gebrannten Produkt vorliegt, Formen der Mischung zur Ausbildung des Kernes, Brennen des geformten Kernes unter nichtoxydierenden oder reduzierenden Bedingungen, bo daß von 2-50 Gew.% elementarer Kohlenstoff in den gebrannten Kern zurückbleiben.
BAD ORIGINAL
009830/1264
Der Einbau des Kohlenstoß fiuaterials in den Kernaufbau kann bewerkstelligt werden, indem :
1. ein oxydkeramischer. Kern geformt und gebrannt wird und anschließend die innere/n und/oder äußere/n Fläche/n «it Kohlenstoff oder Graphit beschichtet werden, z. B.
a) indem der Kern in einer Dispersion von fein zerteilten Kohlenstoff oder Graphit in einer geeigneten yiüseigkeit eingetaucht und anschließend getrocknet wird} oder
"b) indem solche Kerne einer Atmosphäre einea pyrolysierenden Gases ausgesetzt werden, wodurch Kohlenstoff auß einer gasförmigen Phase abgeschieden wird; oder
c) indem solche keramischen Kerne in eine organische Flüssigkeit oder eine Lösung eines organischen Materials eingetaucht werden, so daß eie hiervon durchdrungen werden können, gefolgt von dem Trocknen und der Umwandlung dos organischen Materials in Kohlenstoff.
2. Kohlenstoff- oder Graphitpulver der keramischen Anfange- -icchung zugesetzt wird. Nach dem Formen werden die Kerne dann unter nichtoxydierenden oder reduzierenden Bedingungen gebrannt.
3. Organische Materialien der keramischen Anfangemischung zugesetzt werden, das Verformen und dann die Karbonisierung eis Teil dos Brennvorganges durchgeführt werden. Letztere Verfahrensweise ist offensichtlich am besten geeignet, wenn "plastische" Verformungsarbeitsweisen angewandt werden, z. B. Press-Spritzverfahren, Spritzgußverfahren oder Strangpressen, da das organische Material das für dae Verformen notwendige organische Bindemittel bei geeigneter Auewahl sein krcnn.
Falls Kohlenetoff verwendet oder anschließend auegebildet wird, kann diecer natürlich in Graphit umgewandelt werden, z. B. durch Erhitzen auf hohe Temperaturen in einef nichtoxydierenden Atmosphäre.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert:
Beispiel 1
Ein mit trockenem Kalk etabiliaiertee Zirkoniueoxydpulver mit einer Teilchengröße geringer als 53M Maaohenweite ( - 300 B.8.6.) wurde isostatisch zu Rohzylindern bei 4-70 kg/cm (3 ton/in ) gepreßt, und dieee wurden in Luft bei 1200° C gebrannt und anschließend zur Herstellung von Zylindern mit einer Länge von 12,7 cm (5 inch) und einem Durchmesser von 1,27 ca (0,5 inch) geschliffen. Biese Zylinder wurden in eine Flüssigkeit eingetaucht, die aus 2 Vol.TIn Orthophosphorsäure und 50 Vol.TIn Furfurylalkohol bestand, bis das Aufsteigen von Luftbläschen " abgeschlossen war, dann wurden sie herausgenommen, 5 Minuten abtropfen gelassen und dann über ITacht auf 100° C erwärmt, wobei Kohlenstoff innerhalb der Poren der Zylinder und auf ihren äußeren Oberflächen abgeschieden wurde. Die so gebildeten Zylinder wurden durch um sie herum gegossene Titanlegierungen nicht angegriffen.
Beispiel 2
Eb wurde eine trockene Mischung der folgenden.Bestandteile (Immer in Gew. TIn.) hergestellt:
mit Kalk stabilisiertes Zirkoniumoxyd
<53/i ( -300 B.S.o.) 100 {
Graphit
<76yu ( -200 B.S.S.) 25
Nach dem trockenen Vermischen wurde die Mischung in einem erhitzten Mischer überführt und es wurden 24 Gew.Teile eine« organischen, thermoplastischen Materials zugeeetzt, und die Inhalte des Mischers wurden 30 Minuten heiß vermiecht. Die Mischung wurde dann in Tröge herausgebracht ugd nach dem Abkühlen in kleine Bruchstücke aufgebrochen. Diese Bruchstücke
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wurden in rechteckige Probestangen mit einer Größe von 1!>,2 cm χ 2,5 on χ 0,32 cm (Gin χ 1in χ 1/8 in) spritzgegoesen. Die geformten Teststangen wurden in eine Feuertonbrennkapsol gebracht, welche zuvor zur Hälfte mit Petrolkoks mit einer Teilchengröße von <152/u ( -100 B.S.S.) gefüllt worden war, und es wurde weiterer Eoks zugesetzt, eo daß die Testeteügen vollständig bedeckt und umgeben waren. Dann wurde eine ' >?uertonplatte auf die Oberseite der Brennkapsel gesetzt, ujb diese abzuschließen, und die gesamte Anordnung wurde in einem Ofen mit einer kalten Luftatmosphäre angeordnet. Dieser Ofen wurde mit 10° C/h bis auf 550° C und dann raech auf 1200° C vor den Abkühlen erhitzt. Als Ergebnis dieser Verfahrensweise waren die fertigen Teetßtäbe schwarz und enthielten nichtoxydierten Graphit zusammen mit etwas Kohlenstoff, die aus der Zersetzung des verwendeten organischen Bindemittels stammten. Diese Teststangen waren gegenüber einer Titanlegierung, die um sie herum gegossen wurde, widerstandsfähig.
Selbstverßtändlich kann der Kohlenstoff oder der Graphit nur auf d.i^ äußere Oberfläche eines Kernes zum Schutz der Oberfläche des zu gießenden Metalles aufgebracht werden, es ist jedoch vorzuziehen, den Kohlenstoff in die wirkliche Mischung einzugeben oder die inneren Poren des Kernes ebenso wie die äußere Oberfläche zu beschichten. Der Grund hierfür ist, daß Kerne vor der Verwendung oft aui ihre Abmessungen gebracht werden, und außen aufgetragener Kohlenstoff oder Graphit würde durch eine solche Behandlung leicht entfernt werden. Ferner könnte er durch die Handhabung unter bestimmten Bedingungen ebenfalls entfernt vrerden.
-Patentancprüche- 009830*^284
BAD ORIGINAL

Claims (4)

Patentansprüche
1. Keramischer Kern zur Verwendung beim Gießen von Übergängemetallen der Gruppe IV des Periodensystems, dadurch gekennzeichnet, daß er 98 - 50 Gew.% eines oder mehrerer der Oxyde Aluminiumoxid, Magnesiueoxyd oder Zirkoniumoxyd und 2-50 Gew.% fein »erteiltem Kohlenetoff enthält.
2. Keramischer Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenetoff in graphitiecher Form vorliegt und gleichmäßig in dem keramischen Kern verteilt ißt.
3. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Kernes zur Verwendung beim Gießen von übergangsmetallen der Gruppe IV des Periodensyßtems, dadurch gekennz eichnet, daß ee die Stufen umfaßt:
a) Formen und Brennen eines oxydiechen Kernes, der Aluminiuaoxyd, Magnesiumoxid oder Sirkoniumoxyd alleine oder In Mischung enthält und
b) Behandlung des Kernes, so daß in seinen inneren und/oder äußeren Cberflächenschichten von 2 - 50 % bezogen auf Gesamtgewicht an fein zerteilten Kohlenstoff oder Graphit zurückbleib en.
4. Verfahren zur. Herstellung eines keramischen Kernes zur Verwendung beim Gießen von übergangsmetallen der Gruppe IV des Periodensystems, dadurch gekennx ei.chnet« daß es die Stufen umfaßt:
Bildung einer keramiechen Mischung, die eines oder mehrere der Oxyde Aluminiumoxyd, Magneeiurnoxyd odAr ZirJconitu&oxyd und ein oder mehrere, kohlenstoffhaltige organische Materialien
' BAD
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oder fein zerteiltem Kohlenetoff oder Graphit enthält, wobei die organischen Materialien oder der Kohlenstoff in einer Menge vorliegen, daß im gebrannten Produkt von 2-50 Gew.% an elementarem Kohlenstoff erhalten werden,
Formung der Mischung zur Bildung des Kernes, und
Brennen des geformten Kerns unter nichtoxydlerenden oder reduzierenden Bedingungen, eo daß von 2-50 Gew.% elementarer Kohlenstoff in dem gebrannten Kern zurück» bleiben.
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DE19702000708 1969-01-08 1970-01-08 Vorgeformte Kerne zum Giessen von UEbergangsmetallen der Gruppe IV des Periodensystems und Verfahren zu ihrer Herstellung Pending DE2000708A1 (de)

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FR2416069A1 (fr) * 1978-02-07 1979-08-31 Lydmet Ltd Procede pour le moulage d'objets metalliques creux et noyaux pour l'application de ce procede

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