ES2623215T3 - Método de impregnación de crisoles y artículos refractarios - Google Patents
Método de impregnación de crisoles y artículos refractarios Download PDFInfo
- Publication number
- ES2623215T3 ES2623215T3 ES09836937.4T ES09836937T ES2623215T3 ES 2623215 T3 ES2623215 T3 ES 2623215T3 ES 09836937 T ES09836937 T ES 09836937T ES 2623215 T3 ES2623215 T3 ES 2623215T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- crucible
- article
- ceramic
- slip
- refractory
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 title description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 59
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 6
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- AYTAKQFHWFYBMA-UHFFFAOYSA-N chromium dioxide Chemical compound O=[Cr]=O AYTAKQFHWFYBMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 101100055113 Caenorhabditis elegans aho-3 gene Proteins 0.000 claims description 2
- 229910009474 Y2O3—ZrO2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 11
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 description 5
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/87—Ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
- C04B41/5042—Zirconium oxides or zirconates; Hafnium oxides or hafnates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B14/00—Crucible or pot furnaces
- F27B14/08—Details specially adapted for crucible or pot furnaces
- F27B14/10—Crucibles
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
Abstract
Un método de sellado de una superficie y una estructura de un artículo refractario con una cerámica, que comprende las etapas de: (a) calentar un artículo refractario a una temperatura entre 100 ºC y 150 ºC; (b) aplicar un agente humectante a una superficie de dicho artículo; (c) aplicar una barbotina cerámica que tiene una viscosidad de 0,1 a 3,5 Ns/m2 (100 a 3.500 centipoise) a lo largo de la superficie de dicho artículo, estando dicha barbotina cerámica compuesta de agua, de un agente humectante/dispersante y de un 20 % a un 80 % en peso de polvo cerámico, teniendo al menos el 90 % de dicho polvo cerámico un tamaño de partícula de menos de 1 micrómetro; (d) aplicar un vacío a dicho artículo; (e) eliminar el exceso de barbotina de la superficie de dicho artículo; y (f) calentar dicho artículo para eliminar la humedad del mismo.
Description
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
DESCRIPCION
Metodo de impregnacion de crisoles y articulos refractarios Campo de la invencion
La presente invencion se refiere, en general, a crisoles refractarios y otros articulos refractarios, y, mas en particular, a una capa o capas de sellado protectoras que se aplican a la superficie interior o a la superficie interior y a la superficie exterior de un crisol.
Antecedentes de la invencion
La fundicion de precision, a menudo denominada “fundicion a la cera perdida”, es un proceso de fundicion que permite la fabricacion de piezas de metal con acabado casi final a partir de metales y aleaciones de metal. La fundicion de precision se usa habitualmente para crear formas intrincadas y complejas con una alta precision. En los procesos de fundicion de precision se usan crisoles refractarios para fundir las aleaciones de metal. A este respecto, las aleaciones se funden en un crisol y, a continuacion, se vierten desde el crisol en un molde para formar un producto de colada. Los crisoles refractarios convencionales, tales como los crisoles de circonio, tienen habitualmente una estructura porosa que, en parte, aumenta la resistencia al choque termico y que, ademas, minimiza la posibilidad de agrietamiento. El documento US 2007/0196683 A1 describe un sistema de fundicion de precision para producir un articulo colado a partir de un metal reactivo que esta libre de una capa superficial no deseada, asociada en general con la reaccion entre el metal fundido y una lingotera que esta sustancialmente libre de silice.
Ciertas aleaciones de metal son mas reactivas que otras con materiales refractarios y pueden reaccionar con la superficie interior del crisol. Las superaleaciones basadas en niquel y basadas en cobalto que tienen altas concentraciones de cromo y aleaciones de titanio son ejemplos de aleaciones mas reactivas. Estas aleaciones reactivas tienden a reaccionar mecanica y/o quimicamente con el material refractario, por ejemplo, circonio, que forma el crisol. Con el uso repetido, la interaccion entre la aleacion y el material refractario puede dar como resultado un deterioro, es decir, erosion y corrosion, de la superficie interior del crisol. La aleacion fundida puede penetrar en la superficie porosa del crisol y reaccionar con el material refractario. Ademas, la penetracion de la aleacion en la superficie porosa del crisol puede provocar, ademas, el deterioro de la superficie puesto que el metal dentro de la superficie se solidifica y vuelve a fundirse repetidamente entre los ciclos de fundicion. La fusion y solidificacion repetida del metal dentro del material refractario puede provocar el agrietamiento y el desconchado del material refractario y el subsiguiente descascarillado del material refractario en la superficie del crisol. Esto no solo reduce la vida util del crisol, sino que tambien puede dar como resultado inserciones del material refractario en la o las partes coladas.
La presente invencion supera estos y otros problemas y proporciona un metodo de impregnacion de la superficie de un crisol.
Sumario de la invencion
De acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion, se proporciona un metodo de sellado de una superficie de un crisol refractario con una ceramica, que comprende las etapas de:
(a) calentar un crisol refractario a una temperatura entre 100 °C y 150 °C;
(b) aplicar un agente humectante a una superficie interior del crisol;
(c) aplicar una barbotina ceramica que tiene una viscosidad de 0,1 a 3,5 Ns/m2 (100 a 3.500 centipoise) a lo largo de la superficie interior del crisol, estando la barbotina ceramica compuesta de agua, de un agente humectante/dispersante y de un 20 % a un 80 % en peso de polvo ceramico, teniendo al menos el 90 % de dicho polvo ceramico un tamano de particula de menos de 1 micrometro;
(d) aplicar un vacio al crisol;
(e) eliminar el exceso de barbotina de la superficie interior del crisol;
(f) calentar el crisol para eliminar la humedad del mismo; y
(g) cocer el crisol a una temperatura de entre 1.300 °C y 1.700 °C durante 2 a 6 horas.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un metodo de sellado de una superficie y una estructura de un articulo refractario con una ceramica, que comprende las etapas de:
(a) calentar un articulo refractario a una temperatura entre 100 °C y 150 °C;
(b) aplicar un agente humectante a una superficie del articulo;
(c) aplicar una barbotina ceramica que tiene una viscosidad de 0,1 a 3,5 Ns/m2 (100 a 3.500 centipoise) a lo largo de la superficie del articulo, estando la barbotina ceramica compuesta de agua, de un agente humectante/dispersante y de un 20 % a un 80 % en peso de polvo ceramico, teniendo al menos el 90 % del polvo ceramico un tamano de particula de menos de 1 micrometro;
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
(d) aplicar un vado al articulo;
(e) eliminar el exceso de barbotina de la superficie del articulo; y
(f) calentar el articulo para eliminar la humedad del mismo.
Una ventaja de la presente invencion es un metodo de sellado de una superficie de un articulo refractario.
Otra ventaja de la presente invencion es un metodo de sellado de una superficie de un articulo refractario que esta expuesto a metal fundido o vidrio fundido.
Otra ventaja mas de la presente invencion es un crisol para fundir metal y aleaciones de metal.
Otra ventaja de la presente invencion es un crisol como el descrito anteriormente que es mas resistente al ataque quimico por aleaciones de metal reactivas.
Otra ventaja de la presente invencion es un crisol como el descrito anteriormente que tiene una superficie interior impregnada con un material para resistir la penetracion de aleaciones fundidas en la superficie del crisol refractario.
Otra ventaja de la presente invencion es un metodo de impregnacion de la superficie de un crisol para mejorar la resistencia a la penetracion del crisol a aleaciones de metal fundido.
Estas y otras ventajas seran evidentes a partir de la siguiente descripcion de una realizacion preferida.
Descripcion detallada de la realizacion preferida
La presente invencion se refiere a un metodo de sellado y/o de impregnacion de las superficies de un articulo refractario, y, mas en particular, a un articulo refractario que entra en contacto con aleaciones de metal fundido, y a un articulo sellado por dicho metodo. La presente invencion encuentra una aplicacion ventajosa en el sellado o la impregnacion de un crisol refractario y se describira con referencia a la misma. Sin embargo, se apreciara que la presente invencion encuentra una aplicacion en el sellado o la impregnacion de otros articulos refractarios que tienen formas diferentes. En terminos generales, el metodo de sellado de un articulo refractario comprende impregnar la superficie de un articulo con un material ceramico formado de polvo ceramico fino y, a continuacion, secar o cocer el articulo y el material ceramico para formar una estructura de superficie mas densa a lo largo del articulo.
A continuacion, la invencion se describira con respecto a un metodo para sellar un crisol refractario. Como se emplea en el presente documento, el termino “crisol" significa un recipiente refractario en forma de copa que tiene una superficie interior y una superficie exterior, en el que la superficie interior define una cavidad interior para contener material, y la superficie exterior define el exterior del recipiente. El crisol esta formado de un material refractario poroso. La presente invencion encuentra una aplicacion ventajosa en los crisoles formados de diferentes tipos de material refractario. A modo de ejemplo y no de limitacion, los crisoles de circonio, tales como los crisoles de circonio estabilizados con magnesia, los crisoles de circonio estabilizados con calcio y los crisoles de circonio estabilizados con itria, encuentran un uso ventajoso con la presente invencion.
De acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion, la superficie interior del crisol a sellar se calienta a una temperatura entre 100 °C y 150 °C. De acuerdo con un metodo de sellado de la superficie interior de un crisol, un crisol refractario limpio se calienta a una temperatura entre 100 °C y 150 °C. Una vez que el crisol ha obtenido una temperatura deseada, se aplica agua a la superficie interior caliente del crisol para hidratar la misma. El agua incluye un agente humectante o un dispersante para facilitar la humidificacion de la superficie del crisol refractario. En una realizacion preferida de la presente invencion, se usa una solucion acuosa y aproximadamente de un 1 % a aproximadamente un 3 % de agente humectante/dispersante. La solucion acuosa puede aplicarse a la superficie por pulverizacion o puede aplicarse a la superficie por cepillado. La solucion se aplica para penetrar en la superficie interior porosa del articulo. La humidificacion de la superficie interior se repite preferentemente dos o mas veces para garantizar que se humedecen todas las superficies porosas.
Inmediatamente despues de humedecer la superficie interior del crisol, el crisol se llena con una barbotina ceramica. La barbotina ceramica esta formada de una mezcla de agua y polvo ceramico. La barbotina esta compuesta de agua y entre un 20 % a un 80 % en peso de un solido ceramico. El solido ceramico esta compuesto de polvo ceramico. Al menos un 90 % del polvo ceramico tiene un tamano de particula de menos de 1 micrometro. El polvo ceramico puede estar compuesto de un solo material ceramico o una mezcla de dos o mas materiales ceramicos diferentes. En una realizacion preferida de la presente invencion, la barbotina ceramica esta formada de un material ceramico que coincide con la composicion ceramica que forma el crisol. Se contempla, sin embargo, que puedan aplicarse otros materiales ceramicos a un crisol. Materiales ceramicos que encuentran una aplicacion ventajosa en la formacion de la barbotina ceramica incluyen, a manera de ejemplo y no de limitacion, MgO-ZrO2, Y2O3-ZrO2, y ZrO2 no estabilizado, CrO2, AhO3 y combinaciones de los mismos.
La barbotina ceramica se formula para que tenga una viscosidad de entre 0,1 y 3,5 Ns/m2 (de entre 100 y 3.500
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
centipoise). Puede incluirse un auxiliar de sinterizacion en la barbotina ceramica. El auxiliar de sinterizacion comprende aproximadamente de un 0,1 % a aproximadamente un 1,0 % en peso de la barbotina ceramica.
La barbotina ceramica se aplica en el crisol mientras el articulo esta todavia caliente y la superficie interior del crisol todavia esta humeda desde la humidificacion anterior.
A continuacion, se aplica un vacio a la superficie exterior del crisol. En una realization preferida, el crisol se coloca dentro de una camara de vacio y, a continuacion, el crisol se somete a un vacio de al menos 847 mbar (al menos 25 pulgadas de mercurio). El vacio se aplica durante un periodo de tiempo suficiente para hacer que la barbotina ceramica se introduzca en la superficie del crisol. A este respecto, al reducir la presion alrededor del exterior del crisol, la barbotina ceramica en el crisol se introduce en los poros a lo largo de la superficie interior del crisol. En una realizacion preferida de la presente invention, se aplica el vacio durante aproximadamente 5 minutos hasta aproximadamente 15 minutos. Despues de la etapa de vacio, el exceso de barbotina se elimina de la superficie interior del crisol. Cualquier exceso de barbotina a lo largo de la superficie interior del crisol puede eliminarse limpiando la barbotina usando un trapo humedo.
A continuacion, se calienta el crisol para eliminar la humedad de la barbotina ceramica. Preferentemente, el crisol se calienta a una temperatura que supera los 100 °C para eliminar la humedad de la barbotina.
Preferentemente, las etapas anteriores de humedecer la superficie interior del crisol, impregnar la superficie de un crisol con una barbotina ceramica y secar el crisol, se repiten varias veces. Con cada etapa sucesiva de humidificacion, impregnation y secado, la barbotina ceramica sella mas la superficie del crisol y llena las aberturas porosas dentro de la superficie interior del crisol refractario.
Despues de una ultima etapa de impregnacion y secado, el crisol puede cocerse para sinterizar y unir la ceramica en la barbotina a la superficie del articulo, es decir, el crisol. Como se apreciara por los expertos en la materia, puede no ser necesaria una etapa de coccion, y el articulo, es decir, el crisol, con la ceramica seca en el mismo, puede usarse en una aplicacion industrial de alta temperatura, en la que el precalentamiento a alta temperatura en el lugar o las altas temperaturas del metal fundido sobre la superficie del articulo, es decir, el crisol, dan como resultado esencialmente la sinterizacion de la barbotina ceramica.
Para ciertos sistemas ceramicos, y para los articulos usados en ciertas aplicaciones, puede ser deseable cocer el articulo antes de su uso. Como tambien se apreciara por los expertos en la materia, la temperatura y el tiempo necesarios para cocer un articulo especifico dependeran del sistema ceramico, es decir, el material ceramico que forma el articulo base y la ceramica dentro de la barbotina ceramica, asi como la configuration y tamano del propio articulo. A modo de ejemplo y no de limitation, la mayoria de los sistemas pueden cocerse a una temperatura de entre aproximadamente 1.300 °C y aproximadamente 1.600 °C durante aproximadamente 2 horas a aproximadamente 6 horas para fusionar la barbotina ceramica con el material refractario formando el articulo base.
Por lo tanto, la presente invencion proporciona un metodo de sellado e impregnacion de la superficie de un articulo refractario para hacer dicha superficie menos susceptible a la penetration por aleaciones de metal reactivas o vidrio fundido durante su uso.
La presente invencion se describira mas a fondo en el siguiente ejemplo, en el que un crisol de circonio estabilizado con magnesia se impregna con una ceramica de circonio estabilizada con magnesia.
EJEMPLO
Un crisol de circonio cocido, estabilizado con magnesia, fabricado por Zircoa, Inc., bajo la designation de Composition 3001, se calienta a una temperatura de 105 °C en un horno y se mantiene a esa temperatura durante dos (2) horas. Despues de mantenerse a esa temperatura, el crisol se retira del horno. Usando una brocha con una solution acuosa y un 2 % de un agente humectante/dispersante, se humedece toda la superficie interior del crisol. La solucion penetra en la superficie interior porosa del crisol. La humidificacion de la superficie interior se repite dos o mas veces para garantizar que todas las superficies porosas se humedezcan en preparation para recibir la barbotina de impregnacion. Inmediatamente, el crisol humedecido se llena con un barbotina de impregnacion.
La barbotina esta formada de agua y oxido de circonio estabilizado con magnesia. El noventa por ciento (90 %) del oxido de circonio estabilizado con magnesia en la barbotina ceramica tiene un tamano de particula de menos de 1 micrometro. El oxido de circonio estabilizado con magnesia comprende un 40 % en peso de la barbotina ceramica. La barbotina ceramica incluye un 1,0 por ciento en peso del auxiliar de sinterizacion.
La barbotina ceramica se vierte en el crisol precalentado y humedecido, llenando el crisol. A continuacion, el crisol se somete a un vacio de aproximadamente 914 mbar (aproximadamente 27 pulgadas de mercurio) durante cinco minutos. Al reducir la presion alrededor del crisol, la barbotina de impregnacion se introduce en la superficie interior porosa del crisol.
5
10
15
20
25
30
Despues de cinco minutos, se libera el vado y se retira el crisol. Se elimina el exceso de barbotina que permanece dentro del crisol. Cualquier exceso de barbotina se limpia de la superficie interior del crisol usando un trapo humedo.
A continuacion, el crisol se coloca dentro de un horno de secado durante dos (2) horas. En el crisol se realiza otro tratamiento de humidificacion e impregnation y secado como el descrito anteriormente.
Despues de la etapa final de impregnacion y secado, el crisol se cuece a una temperatura de 1.650 °C durante 2 horas.
El crisol ceramico cocido resultante muestra las siguientes propiedades fisicas:
- Crisol convencional antes de la impregnacion:
- 1) Porosidad
- 17,1 %
- 2) Densidad
- 4,66 g/cm3
- Crisol impregnado:
- 1) Porosidad aparente
- 15,4 %
- 2) Densidad aparente
- 4,64 g/cm3
- 3) Peso neto despues de la coccion
- 1,4 %
- Propiedad
- C3001 convencional C3001 impregnado
- Densidad aparente (g/cm3)
- 4,64 4,67
- Porosidad aparente (%)
- 17,5 17,0
- Coeficiente de expansion termica (x10-6/°C, 25 a 1300 °C)
- 1,5 1,8
- Modulo relativo de ruptura
- 1X 1,1X
El crisol impregnado muestra una resistencia mejorada a la erosion y la corrosion como resultado de una estructura de superficie mas densa.
La description anterior es una realization especifica de la presente invention. Debe apreciarse que esta realization se describe solo con fines de ilustracion, y que pueden ponerse en practica numerosas alteraciones y modificaciones por los expertos en la materia sin alejarse del metodo reivindicado. A este respecto, aunque la invencion se ha descrito con respecto al sellado de un crisol refractario, la presente invencion puede usarse para sellar la o las superficies de otros dispositivos refractarios que entran en contacto con materiales corrosivos, tales como metal fundido o vidrio fundido, tales como, a modo de ejemplo y no de limitation, ladrillos refractarios, boquillas refractarias y compuertas deslizantes refractarias. Se pretende que todas estas modificaciones y alteraciones se incluyan en la medida en la que esten dentro del alcance de la invencion que se reivindica.
Claims (12)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Un metodo de sellado de una superficie y una estructura de un articulo refractario con una ceramica, que comprende las etapas de:(a) calentar un articulo refractario a una temperatura entre 100 °C y 150 °C;(b) aplicar un agente humectante a una superficie de dicho articulo;(c) aplicar una barbotina ceramica que tiene una viscosidad de 0,1 a 3,5 Ns/m2 (100 a 3.500 centipoise) a lo largo de la superficie de dicho articulo, estando dicha barbotina ceramica compuesta de agua, de un agente humectante/dispersante y de un 20 % a un 80 % en peso de polvo ceramico, teniendo al menos el 90 % de dicho polvo ceramico un tamano de particula de menos de 1 micrometro;(d) aplicar un vacio a dicho articulo;(e) eliminar el exceso de barbotina de la superficie de dicho articulo; y(f) calentar dicho articulo para eliminar la humedad del mismo.
- 2. Un metodo como se define en la reivindicacion 1, que comprende ademas la etapa de:(g) cocer el articulo a una temperatura de entre 1.300 °C y 1.700 °C durante 2 a 6 horas.
- 3. Un metodo como se define en la reivindicacion 1, en el que dicho agente humectante esta compuesto de una solucion acuosa que incluye de un 1 % a un 3 % de un agente humectante o un dispersante.
- 4. Un metodo como se define en la reivindicacion 1, en el que dicho vacio se aplica a dicho articulo por una camara de vacio.
- 5. Un metodo como se define en la reivindicacion 4, en el que a dicho articulo se le aplica un vacio de al menos 847 mbar (25 pulgadas de mercurio) durante 5 a 15 minutos.
- 6. Un metodo como se define en la reivindicacion 1, en el que las etapas (b), (c) y (d) se repiten una pluralidad de veces antes de que se cueza dicho articulo.
- 7. Un metodo como se define en la reivindicacion 1, en el que dicha barbotina ceramica esta compuesta de un polvo ceramico seleccionado de un grupo que consiste en MgO-ZrO2, Y2O3-ZrO2, ZrO2 no estabilizado, CrO2, AhO3 o combinaciones de los mismos.
- 8. Un metodo como se define en la reivindicacion 2, en el que dicho articulo es un crisol y dicho agente humectante se aplica a la superficie interior de dicho crisol por cepillado.
- 9. Un metodo como se define en la reivindicacion 2, en el que dicho articulo es un crisol y dicho agente humectante se aplica a la superficie interior de dicho crisol por pulverizacion.
- 10. Un metodo como se define en la reivindicacion 2, en el que dicho articulo es un crisol y dicha barbotina ceramica se aplica a la superficie interior de dicho crisol llenando dicho crisol con dicha barbotina ceramica.
- 11. Un metodo como se define en la reivindicacion 2, en el que dicho articulo es un crisol y dicho vacio se aplica a la superficie exterior de dicho crisol mediante una camara de vacio.
- 12. Un metodo como se define en la reivindicacion 2, en el que dicho articulo es un crisol compuesto de circonio.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US346939 | 1994-11-23 | ||
| US12/346,939 US8911824B2 (en) | 2008-12-31 | 2008-12-31 | Method of impregnating crucibles and refractory articles |
| PCT/US2009/068431 WO2010078019A2 (en) | 2008-12-31 | 2009-12-17 | Method of impregnating crucibles and refractory articles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2623215T3 true ES2623215T3 (es) | 2017-07-10 |
Family
ID=42285281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES09836937.4T Active ES2623215T3 (es) | 2008-12-31 | 2009-12-17 | Método de impregnación de crisoles y artículos refractarios |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8911824B2 (es) |
| EP (1) | EP2370376B1 (es) |
| CN (1) | CN102272075B (es) |
| BR (1) | BRPI0918675B1 (es) |
| CA (1) | CA2748523C (es) |
| ES (1) | ES2623215T3 (es) |
| MX (1) | MX342557B (es) |
| PL (1) | PL2370376T3 (es) |
| RU (1) | RU2476410C1 (es) |
| WO (1) | WO2010078019A2 (es) |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2766032A (en) * | 1943-11-16 | 1956-10-09 | Meister George | Impregnated crucible |
| JPS507792A (es) * | 1973-05-24 | 1975-01-27 | ||
| SU808482A1 (ru) * | 1979-05-25 | 1981-02-28 | Ордена Трудового Красного Знамениинститут Физической Химии Ahcccp | Защитное покрытие на издели хиз ОКСидНОй КЕРАМиКи и СпОСОбЕгО пОлучЕНи |
| SU1066973A1 (ru) * | 1982-08-30 | 1984-01-15 | Харьковский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.В.И.Ленина | Состав шликера дл огнеупорного покрыти |
| US4552786A (en) * | 1984-10-09 | 1985-11-12 | The Babcock & Wilcox Company | Method for densification of ceramic materials |
| FR2614321A1 (fr) * | 1987-04-27 | 1988-10-28 | Europ Propulsion | Cartouche en materiaux composites pour dispositif d'elaboration de monocristaux. |
| US4856576A (en) * | 1988-09-02 | 1989-08-15 | Teledyne Industries, Inc. | Zirconium-containing coating composition |
| US5114890A (en) * | 1988-09-02 | 1992-05-19 | Teledyne Industries, Inc. | Zirconium-containing coating composition |
| US4963396A (en) * | 1989-02-23 | 1990-10-16 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Method for making an impregnated ceramic material |
| US5690724A (en) * | 1995-09-29 | 1997-11-25 | Caterpillar Inc. | Process and composition for slip casting a ceramic powder |
| AU708859B2 (en) * | 1996-01-18 | 1999-08-12 | Moltech Invent S.A. | Protection of porous bodies against oxidation |
| US6218005B1 (en) * | 1999-04-01 | 2001-04-17 | 3M Innovative Properties Company | Tapes for heat sealing substrates |
| US6475358B2 (en) * | 2000-02-16 | 2002-11-05 | Alcan International Limited | Method for providing a protective coating for carbonaceous components of an electrolysis cell |
| WO2002010264A1 (en) * | 2000-07-28 | 2002-02-07 | The Penn State Research Foundation | A process for fabricating hollow electroactive devices |
| WO2002040732A1 (en) * | 2000-11-15 | 2002-05-23 | G.T. Equipment Technologies Inc. | A protective layer for quartz crucibles used for silicon crystallization |
| US6491971B2 (en) * | 2000-11-15 | 2002-12-10 | G.T. Equipment Technologies, Inc | Release coating system for crucibles |
| US20020076501A1 (en) * | 2000-11-15 | 2002-06-20 | Michael Costantini | Crucible coating system |
| US6720028B1 (en) * | 2001-03-27 | 2004-04-13 | Howmet Research Corporation | Impregnated ceramic core and method of making |
| JP3675751B2 (ja) * | 2001-10-04 | 2005-07-27 | 財団法人北九州産業学術推進機構 | 炉材用耐火物および炉ならびに炉壁の表面処理方法 |
| EP1907151A4 (en) * | 2005-07-08 | 2009-07-22 | Sky & Ltd | CASTING METHOD FOR REACTIVE METALS AND ASSOCIATED CASTING CONTAINERS |
| US8747554B2 (en) * | 2006-06-20 | 2014-06-10 | Momentive Performance Materials Inc. | Multi-piece ceramic crucible and method for making thereof |
-
2008
- 2008-12-31 US US12/346,939 patent/US8911824B2/en active Active
-
2009
- 2009-12-17 CN CN2009801533693A patent/CN102272075B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-12-17 EP EP09836937.4A patent/EP2370376B1/en active Active
- 2009-12-17 WO PCT/US2009/068431 patent/WO2010078019A2/en not_active Ceased
- 2009-12-17 ES ES09836937.4T patent/ES2623215T3/es active Active
- 2009-12-17 MX MX2011007076A patent/MX342557B/es active IP Right Grant
- 2009-12-17 CA CA2748523A patent/CA2748523C/en active Active
- 2009-12-17 PL PL09836937T patent/PL2370376T3/pl unknown
- 2009-12-17 RU RU2011127040/03A patent/RU2476410C1/ru active
- 2009-12-17 BR BRPI0918675A patent/BRPI0918675B1/pt not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2748523A1 (en) | 2010-07-08 |
| WO2010078019A2 (en) | 2010-07-08 |
| BRPI0918675A2 (pt) | 2016-09-27 |
| CA2748523C (en) | 2014-02-18 |
| MX342557B (es) | 2016-10-04 |
| CN102272075B (zh) | 2013-08-28 |
| RU2476410C1 (ru) | 2013-02-27 |
| CN102272075A (zh) | 2011-12-07 |
| RU2011127040A (ru) | 2013-02-10 |
| US8911824B2 (en) | 2014-12-16 |
| EP2370376B1 (en) | 2017-02-15 |
| EP2370376A2 (en) | 2011-10-05 |
| EP2370376A4 (en) | 2016-04-13 |
| PL2370376T3 (pl) | 2017-08-31 |
| WO2010078019A3 (en) | 2010-10-07 |
| US20100166953A1 (en) | 2010-07-01 |
| BRPI0918675B1 (pt) | 2020-02-04 |
| MX2011007076A (es) | 2011-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH02217381A (ja) | 炭素含有複合材料製品の耐酸化保護方法およびその製品 | |
| ES2357567T3 (es) | Artículo refractario y procedimiento de producción del mismo. | |
| JPS58185488A (ja) | 酸化及び侵蝕に抵抗性のある固体炭素物品及びその製造方法 | |
| Chamorro et al. | α-Case formation in Ti-6Al-4V investment casting using ZrSiO4 and Al2O3 moulds | |
| JPS61262625A (ja) | 熱電対用保護管およびその製造方法 | |
| JPH0117781B2 (es) | ||
| JP4571588B2 (ja) | 酸化物層を有する炭化ケイ素セラミック部材 | |
| CN101885037A (zh) | 用于定向凝固工艺中的铸造模具及其制造方法 | |
| ES2334620A1 (es) | Procedimiento de fabricacion de ceramicas porosas y materiales multifasicos a partir de precursores celulosicos. | |
| US3049447A (en) | Method of treating an alumina ceramic article with lithium borate | |
| JP2008541890A (ja) | 歯科用金属粉末から補綴物を製造する方法 | |
| EP2370376B1 (en) | Method of impregnating crucibles and refractory articles | |
| JP4658523B2 (ja) | 耐酸化複合材料 | |
| JP4363905B2 (ja) | 炭素系複合材料 | |
| JP2012509239A (ja) | 金属製坩堝の構成部材をガラス及びセラミックの混合物でコーティングする方法 | |
| US3997640A (en) | Method of forming a silicon nitride article | |
| JPH0126323B2 (es) | ||
| KR101315631B1 (ko) | 리튬용액 침투에 의한 ｌａｓ계 내열 세라믹스의 제조방법 | |
| JP2002322521A (ja) | ヒータを埋め込んだ金属−セラミックス複合材料の製造方法 | |
| JPH0449515B2 (es) | ||
| JPH09255442A (ja) | 非酸化物系セラミック繊維強化セラミックス複合材料の製造方法 | |
| JPH1150173A (ja) | 金属−セラミックス複合材料の製造方法 | |
| CA2356149C (en) | Improved method for diffusion coating of metal objects | |
| JP6890239B2 (ja) | 無機多孔質焼結体および無機多孔質焼結体の製造方法 | |
| RU2602261C1 (ru) | Жаростойкое покрытие для фехралевых сплавов электронагревателей |