ES2240320T3 - Piezas ceramicas revestidas y metodo para fabricarlas. - Google Patents
Piezas ceramicas revestidas y metodo para fabricarlas.Info
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Abstract
Un método para mejorar la resistencia a la abrasión por vidrio fundido, de un elemento cerámico (12, 23, 42) que está adaptado para ser usado en contacto con vidrio fundido, método que comprende: aplicar a una superficie del elemento cerámico (10, 30, 40) en contacto con el vidrio fundido, un fino recubrimiento de base (18, 34, 44), de polvo de níquel y un compuesto de cromo¿aluminio¿cobalto¿itria; aplicar al fino recubrimiento de base, un recubrimiento algo más grueso (20, 36, 46), de un óxido de circonio estabilizado con cerio¿itria pre-aleados; y después, calentar el elemento cerámico con el recubrimiento fino y el recubrimiento grueso, para producir sobre el elemento cerámico una superficie de contacto con el vidrio fundido, duradera y resistente a la abrasión.
Description
Piezas cerámicas revestidas y método para
fabricarlas.
Esta invención se refiere a piezas cerámicas
revestidas, del tipo de las usadas en la fabricación de artículos a
partir de vidrio fundido, y a un método para fabricar tales piezas.
Más en concreto, esta invención se refiere al recubrimiento de
piezas cerámicas, que han de ser sumergidas total o parcialmente en
vidrio fundido, para retardar la abrasión por medio del vidrio
fundido, de las superficies de tales piezas que están en contacto
con el vidrio fundido.
En la fabricación de artículos de vidrio a partir
de una composición de vidrio fundido, por ejemplo en la fabricación
de recipientes de vidrio a partir de una composición de vidrio de
sosa-cal-sílice, por medio de una
máquina de moldeado de recipientes de vidrio de tipo sección
individual (I.S.), se usa diversas piezas cerámicas en
localizaciones en las que estas piezas son sumergidas, total o
parcialmente, en vidrio fundido. Tales piezas incluyen un anillo de
orificio cerámico, tal como se describe en general en el documento
US-A-4 950 321 (DiFrank), que se
sumerge en vidrio fundido con su superficie superior en contacto
con vidrio fundido, y agujas cerámicas para el control del flujo de
vidrio, identificadas mediante el número de referencia 32 en el
documento US-A-5 660 610 (DiFrank
et al.), y un tubo de alimentación cerámico, que se
identifica por medio del número de referencia 80 en la mencionada
patente 5 660 610, que están parcialmente sumergidos, estando en
uso, en vidrio fundido.
Las composiciones de vidrio fundido, incluidas
las composiciones de
sosa-cal-sílice, son muy abrasivas
para las clases de composiciones cerámicas que se usa en la
fabricación de piezas que se usan sumergidas, total o parcialmente,
en vidrio fundido, y esto requiere de la sustitución frecuente de
tales partes cerámicas, por ejemplo anillos de orificio, que
necesitan típicamente la sustitución en intervalos de
30-60 días, dependiendo del color y la temperatura
del vidrio, y que es más corto en instalaciones de alta
producción.
Se conoce un articulo refractario basado en
sílice, en el cual ha sido mejorada la corrosión, del documento
EP-A-0 911 298, y que consta de
óxidos de cerio, estaño y circonio. El material refractario basado
el sílice se impregna con un precursor que, al recibir energía, se
convierte en material protector.
Por consiguiente, es un objetivo de la presente
invención el proporcionar piezas cerámicas de vida útil mejorada
para ser usadas, sumergidas total o parcialmente en vidrio fundido,
en la fabricación de artículos a partir de vidrio fundido. También
es un objetivo de la presente invención el proporcionar un método
para tratar piezas cerámicas para la fabricación de vidrio, al
efecto de extender la vida útil de tales piezas, a pesar de que
tales partes vayan a ser usadas estando sumergidas total o
parcialmente en vidrio, lo cual si no es altamente abrasivo para
tales piezas cerámicas.
La invención se define en las reivindicaciones 1
y 6.
Ahora se ha encontrado que es posible extender
sustancialmente la vida útil de piezas cerámicas que se usan
sumergidas en vidrio fundido, para producir artículos útiles a
partir del vidrio fundido. Las vidas útiles de las piezas cerámicas
se extienden considerablemente, por medio de recubrir todas las
superficies en contacto con el vidrio fundido de cada artículo, con
un par de recubrimientos superpuestos, aplicándose cada
recubrimiento en una capa muy fina. El recubrimiento interior o
base, que está en contacto con la cerámica, es un recubrimiento de
polvo compuesto, que está hecho con un polvo compuesto de cromo -
aluminio - cobalto - itria. La pieza cerámica revestida con la base,
es recubierta además con un recubrimiento de polvo, que está hecho
de un óxido de circonio estabilizado con cerio-itria
pre-aleados. Se espera que la capa de base, que
sirve como capa de adhesión para la capa superior, y la capa
superior para cada una de tales piezas cerámicas revestidas de tal
forma, interaccionará con la pieza cerámica, después de ser
calentada cuando la pieza se coloca en producción, para producir un
recubrimiento de alta dureza y alta resistencia. Un recubrimiento
semejante también produce una barrera térmica entre la cerámica y
el vidrio fundido, y esta barrera térmica protege la pieza cerámica,
para reducir el choque térmico sobre esta, y para aliviar la
aparición de fisuras.
Para una mejor comprensión de la presente
invención y de sus objetivos, dirijamos la atención a los dibujos y
a la siguiente breve descripción de estos, a la descripción
detallada de la invención, y a las reivindicaciones anexas.
La figura 1 es una vista en alzado, en sección
transversal, de un anillo del orificio cerámico acorde con la
presente invención, que ha sido fabricada por medio del método de la
presente invención, para su uso en una operación de fabricación de
vidrio;
la figura 2 es una vista en alzado, parcialmente
en sección transversal, de un tubo alimentador cerámico acorde con
la presente invención, que ha sido fabricado por medio del método
del presente invención, para su uso en una operación de fabricación
de vidrio; y
la figura 3 es una vista en alzado, parcialmente
en sección transversal, de una aguja cerámica para el control de
flujo, de la presente invención, que ha sido fabricada por medio del
método de la presente invención, para su uso en operaciones de
fabricación de vidrio.
Un anillo de orificio producido según la presente
invención, se identifica en general por medio del número de
referencia 10, en la figura 1. El anillo del orificio 10 se compone
de un elemento cerámico 12, que puede ser de construcción
convencional, y está diseñado para su uso en la salida de la cuba
alimentadora de vidrio fundido, que se usa para proporcionar vidrio
fundido a una máquina de moldeado de vidrio I.S., a través de las
aberturas 14, 16 en el anillo del orificio 10. Así, el anillo del
orificio 10 está sumergido en vidrio fundido durante su vida útil,
con su superficie superior en contacto con el vidrio fundido.
El elemento cerámico 12 del anillo del orificio
10, se proporciona con un par de recubrimientos superpuestos 18, 20
en cada una de sus superficies en contacto con el vidrio. El
recubrimiento interno, o base, 18 es un recubrimiento que está hecho
de polvo de níquel y un compuesto de cromo - aluminio - cobalto -
itria, que se aplica al elemento cerámico 12 a un grosor aproximado
de 0,0508 mm (0,002 pulgadas) mediante pulverización de plasma, y el
recubrimiento de polvo Metco 461 de Metro Division de
Perkin-Elmer Corporation, cuya central está en
Westbury, Long Island, Nueva York, es un material de recubrimiento
adecuado para su uso como recubrimiento 18.
De nuevo se proporciona un recubrimiento al
elemento cerámico 12 con el recubrimiento 18 aplicado, esta vez con
un recubrimiento 20 que se aplica en el exterior del recubrimiento
18, sobre el elemento cerámico 12. El recubrimiento 20 se aplica
también como polvo por medio de recubrimiento por plasma, y se
aplica a un grosor aproximado de 0,1524 mm (0,006 pulgadas). Un
óxido de circonio estabilizado con cerio-itria
pre-aleados, tal como el que está disponible en
Metco Division, de Perkin-Elmer, bajo el nombre
Metco 205 NS, es adecuado para ser usado como recubrimiento 20. El
folleto de Metco, para el recubrimiento Metco 205 NS, describe la
aplicación de plasma, del recubrimiento al elemento cerámico. El
anillo del orificio 10 con los recubrimientos 18, 20 aplicados a la
pieza cerámica 12 de este, se instala sin proceso adicional en una
cuba alimentadora de vidrio. Se espera que el calor necesario
durante la pulverización de plasma de los recubrimientos (18 y 20),
permita la interacción entre el elemento cerámico 12 y el
recubrimiento base 18, y también la interacción entre el
recubrimiento base 18 y el recubrimiento 20. Esta interacción entre
el elemento cerámico 12, el recubrimiento de base 18 y el
recubrimiento 20, crea una barrera térmica que protege al elemento
cerámico, al efecto de reducir el choque térmico que experimenta
tras la súbita exposición al vidrio fundido, y alivia la aparición
de fisuras del elemento cerámico 12. El doble recubrimiento 18, 20
del elemento cerámico 12, no solo incrementa la resistencia al
desgaste del anillo del orificio 10 a pesar de la inmersión en
vidrio fundido, sino que además protege de gradientes térmicos
excesivos, a aquellas áreas que tienen menos masa cerámica, tales
como el área puente (no mostrada) del anillo del orificio.
Un tubo alimentador, producido según la presente
invención, se identifica en general por medio del número de
referencia 30, en la figura 2. El tubo alimentador 30 está hecho de
un elemento cerámico anular 32, que puede ser de construcción
convencional, y está diseñado para tener su extremo inferior
sumergido en vidrio fundido, en una cuba alimentadora que se usa
para proporcionar vidrio fundido a una máquina de moldeado de
vidrio I.S. Así, el extremo inferior del tubo alimentador 30 está
sumergido en vidrio fundido durante su vida útil.
La parte del elemento cerámico 32 que está
sumergida en vidrio fundido, se proporciona con un par de
recubrimientos superpuestos 34, 46 en todas las superficies de este
que están expuestas el vidrio fundido. El recubrimiento base o
interno 34, es un recubrimiento que está hecho de un polvo de
níquel y un compuesto de cromo - aluminio - cobalto - itria, y este
recubrimiento se aplica a la parte sumergida del elemento cerámico
32, en un grosor aproximado de 0,0508 mm (0,002 pulgadas), mediante
pulverización de plasma. Una capa pulverizada Metro 461, de Metro
Division de Perkin-Elmer, es un material de
recubrimiento adecuado para ser usado como recubrimiento 34.
La parte sumergida del elemento cerámico 32, con
el recubrimiento 34 aplicado, es de nuevo revestida con el
recubrimiento 36, que se aplica al exterior del recubrimiento 34
sobre el elemento cerámico 32. El recubrimiento 36 también se
aplica en forma de polvo, mediante recubrimiento por plasma y se
aplica, a un grosor aproximado de 0,1524 mm (0,006 pulgadas), un
óxido de circonio estabilizado con cerio - itria
pre-aleados, tal como el que está disponible en
Metro Division de Perkin-Elmer, bajo la designación
Metro 205 NS, que es adecuado para ser usado como el recubrimiento
36.
El tubo alimentador 30, con los recubrimientos
34, 36, aplicados sobre el elemento cerámico 32 de este, se instala
sin proceso adicional en una cuba alimentadora de vidrio, con vidrio
fundido extendiéndose desde el extremo inferior del tubo
alimentador 30, hasta un nivel que no rebase el nivel de los
recubrimientos 34, 36 en el elemento cerámico 32 de este.
Una aguja de control de flujo, producida de
acuerdo con la presente invención, se identifica en general con el
número de referencia 40, en la figura 3. La aguja de control de
flujo 40 está hecha de un elemento cerámico 42, que puede ser de
construcción convencional, y está diseñada para ser usada en el
control de flujo de vidrio fundido, a través de salidas sumergidas
de una cuba alimentadora de vidrio fundido, que se usa para
proporcionar vidrio fundido a una máquina formadora de vidrio I.S.
Así, la parte inferior de la aguja de control de flujo está
sumergida en vidrio fundido durante su vida útil.
El elemento cerámico 42 de la aguja de control de
flujo 40 se proporciona, en la parte más baja de aquel, con un par
de capas de recubrimiento superpuestas 44, 46 en su parte más baja,
a saber, la parte que ha de ser sumergida en vidrio fundido en una
cuba alimentadora. El recubrimiento base, o interior 44, es un
recubrimiento que está hecho de polvo de níquel y un compuesto de
cromo - aluminio - cobalto - itria, y este recubrimiento es aplicado
al elemento 42, en un grosor aproximado de 0,0508 mm (0,002
pulgadas), por medio de pulverización de plasma. El recubrimiento de
polvo Metco 461, Metco Division de Perkin-Elmer, es
un material de recubrimiento adecuado para su uso como el
recubrimiento 44.
El elemento cerámico 42, con el recubrimiento 44
aplicado, es de nuevo revestido con el recubrimiento 46, que
también se aplica al exterior del recubrimiento 44 del elemento
cerámico 42. El recubrimiento 46 también se aplica en forma de
polvo mediante recubrimiento por plasma y se aplica, en un grosor
aproximado de 0,1524 mm (0,006 pulgadas), un óxido de circonio
estabilizado con cerio - itria pre-aleados, tal
como el que está disponible en Metro Division de
Perkin-Elmer, bajo la designación Metco 205 NS, que
es adecuado para su uso como recubrimiento 46.
Aunque aquí se ha mostrado y descrito la mejor
forma contemplada por los inventores para llevar a cabo la presente
invención en la fecha de presentación de esta, será evidente para
aquellas personas cualificadas en el arte que se puede hacer
modificaciones, variaciones y equivalentes, adecuados sin con ello
apartarse del alcance de las reivindicaciones.
Claims (11)
1. Un método para mejorar la resistencia a la
abrasión por vidrio fundido, de un elemento cerámico (12, 23, 42)
que está adaptado para ser usado en contacto con vidrio fundido,
método que comprende:
aplicar a una superficie del elemento cerámico
(10, 30, 40) en contacto con el vidrio fundido, un fino
recubrimiento de base (18, 34, 44), de polvo de níquel y un
compuesto de
cromo-aluminio-cobalto-itria;
aplicar al fino recubrimiento de base, un
recubrimiento algo más grueso (20, 36, 46), de un óxido de circonio
estabilizado con cerio-itria
pre-aleados; y después,
calentar el elemento cerámico con el
recubrimiento fino y el recubrimiento grueso, para producir sobre
el elemento cerámico una superficie de contacto con el vidrio
fundido, duradera y resistente a la abrasión.
2. Un método acorde con la reivindicación 1, en
el que el recubrimiento de base (18, 34, 44) se aplica a un grosor
de aproximadamente 0,0508 mm (0,002 pulgadas).
3. Un método acorde con la reivindicación 2, en
el que el recubrimiento más grueso (20, 36, 46) se aplica en un
grosor de aproximadamente 0,1524 mm (0,006 pulgadas).
4. Un método acorde con la reivindicación 2, en
el que el recubrimiento (18, 34, 44) se aplica en forma de polvo,
por medio de pulverización de plasma.
5. Un método acorde con la reivindicación 3, en
el que el recubrimiento más grueso (20, 36, 46) se aplica en forma
de polvo, por medio de pulverización de plasma.
6. Un elemento cerámico resistente a la abrasión
(12, 32, 42), adaptado para ser usado en contacto con vidrio
fundido, elemento cerámico que comprende:
un recubrimiento de base, fino, (18, 34, 44) de
polvo de níquel y un compuesto de cromo - aluminio - cobalto -
itria, sobre cada superficie del elemento cerámico que contacta con
el vidrio fundido; y
un recubrimiento algo más grueso (20, 36, 46) de
un óxido de circonio estabilizado con cerio-itria
pre-aleados, sobre el exterior del recubrimiento de
base.
7. Un elemento cerámico acorde con la
reivindicación 6, en el que el recubrimiento de base se aplica a un
grosor aproximado de 0,0508 mm (0,002 pulgadas).
8. Un elemento cerámico acorde con la
reivindicación 6, en el que el recubrimiento más grueso se aplica a
un grosor de aproximadamente 0,1524 mm (0,006 pulgadas).
9. Un elemento cerámico acorde con la
reivindicación 6, en el que el elemento cerámico es un anillo del
orificio (10), y donde tanto el recubrimiento de base (18) como el
recubrimiento más grueso (20), son aplicados a todas las
superficies exteriores del anillo del orificio.
10. Un elemento cerámico acorde con la
reivindicación 6, en el que el elemento cerámico es un tubo
alimentador anular (30), y donde tanto el recubrimiento de base (34)
como el recubrimiento más grueso (36), son aplicados al tubo
alimentador (30) tanto en su superficie interna como en su
superficie externa, en la profundidad del tubo alimentador que está
adaptada para ser sumergida en vidrio fundido.
11. Un elemento cerámico acorde con la
reivindicación 7, en el que el elemento cerámico es una aguja de
control de flujo (40) que es maciza en sección transversal, y en la
que tanto el recubrimiento base fino (44) como el recubrimiento
algo más grueso (46), son aplicados a la parte más baja de la aguja
de control de flujo (40) que está adaptada para ser sumergida en
vidrio fundido.
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