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 HerstellungInfo
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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.
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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.
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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.
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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:
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.
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-
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Claims (4)
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
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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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| 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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