WO2011020688A1 - Vorrichtung zum sauerstofffreien sintern - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for oxygen-free sintering of metal or ceramic, especially in dental technology.
- Sintering technology is used for various work. Examples include the production of dental structures made of a silver-palladium alloy or chromium-cobalt alloy called. Despite the protective gas atmosphere and / or vacuum, the frameworks after sintering are coated with a colored oxide layer, which must be removed mechanically. This often leads to structural damage, so that the product may not be useful.
- This problem has already been solved according to EP 1 885 278 B1 (WoIz) by sintering in a powder consisting of a metal oxide (for example alumina) and an oxygen-consuming powder (for example graphite).
- a metal oxide for example alumina
- an oxygen-consuming powder for example graphite
- the oxygen in the Sintering excludes and has a great ease of use.
- a conventional sintering furnace is shown by the reference numeral 1, which can be loaded via a vertically movable table 2.
- this table 2 can in the sintering oven a cup-shaped
- Quartz container 3 are retracted.
- the quartz cup 3 is supported by a base plate 8, most preferably aluminum, and is fixed on a graphite gasket 9 by means of a fixing device 10 fixing the flange of the quartz cup 3.
- the base plate 8 lies on the base plate 8
- Schamott block 6 which projects into the interior of the quartz cup 3 and serves as a carrier for the sintered good.
- the material of the chamotte block does not necessarily consist of fireclay in the narrower sense. In principle, any inert and refractory material is suitable.
- About a hole 4 argon is introduced into the quartz cup, which can emerge through the hole 7 again.
- the bore 4 has a larger diameter than the bore 7, so that an overpressure arises in the quartz cup. It is therefore advisable to provide in the bore 7 an adjustable throttle point (not shown).
- the bore 4 passes through a handle 5, which is only partially shown, to the argon supply.
- a refractory seal 11 is still provided, which is pressed against the housing 1. As a result, the temperature of the base plate 8 is lowered so far that the handle. 5
- a quartz shell 13 On the chimney block 6 is a quartz shell 13, which is held by at least one quartz base 12 at a distance from the fireclay block 6.
- the quartz shell 13 is filled during operation with inert beads with 1 to 2 mm, in which the sintered material is inserted.
- the material used is corundum, alumina or zirconia. It is assumed that when purging the sintering space with argon, the oxygen still possibly present in the quartz shell diffuses upwards due to its lower density, so that the quartz shell 13 becomes absolutely oxygen-free. Any oxidation of the sintered material is therefore excluded. It is also apparent from the drawing that with this construction, the lower part of the furnace is thermally less stressed.
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Abstract
Die bekannten Sinteröfen, die mit Argon geflutet werden, um eine sauerstofffreie Sinterung zu ermöglichen, können nicht verhindern, dass Restsauerstoff während der Sinterung noch vorhanden ist. Dieser Restsauerstoff führt zur Oxidation und Verfärbungen, die mühsam entfernt werden müssen, was auch zu unbrauchbaren Produkten führen kann. Diesem Problem wird dadurch abgeholfen, indem ein geschlossener Sinterraum mit eigener Schutzgaszufuhr und Abfuhr gebildet wird, der in geschlossenem Zustand aus einem Sinterofen entnehmbar ist. Hierbei bestehen fast alle Teile, die mit dem Schutzgas in Berührung kommen, aus Quarz. Durch diese Konstruktion wird jeglicher Sauerstoff beim Sintern entfernt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Sintergut nicht im Sinterofen abkühlen muss, wodurch ein ständiges Aufheizen und Abkühlen des Sinterofens vermieden wird. Mit den herkömmlichen Sinteröfen ist daher eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit möglich.
Description
Beschreibung
Vorrichtung zum sauerstofffreien Sintern
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum sauerstofffreien Sintern von Metall oder Keramik, insbesondere in der Dentaltechnik.
[0002] Stand der Technik
[0003] Bei der Herstellung von Sintermetallgegenständen aus Metallpulver ist es üblich, den Sintervorgang unter Schutzgasatmosphäre durchzuführen. Hierbei wird meistens als billigstes Edelgas Argon eingesetzt. Die
Erfahrung mit diesem Verfahren hat aber gezeigt, dass selbst bei extremer Flutung des Innenraumes eines Sinterofens noch Restsauerstoff vorhanden ist, der zur Verfärbung und Oxidation des Sinterobjekts führt. Dieser Effekt ist insbesondere in der Dentaltechnik störend, wo die
Sintertechnik für verschiedene Arbeiten eingesetzt wird. Als Beispiele sei die Herstellung von Dentalgerüsten aus einer Silber-Palladium-Legierung oder Chrom- Kobalt-Legierung genannt. Trotz Schutzgasatmosphäre und/oder Vakuum sind die Gerüste nach dem Sintern mit einer farbigen Oxidschicht überzogen, die mechanisch entfernt werden muss. Hierbei kommt es häufig zu Verletzungen der Struktur, sodass das Produkt unter Umständen nicht brauchbar ist. Diesem Problem wurde gemäß der EP 1 885 278 B1 ( WoIz) schon Abhilfe geschaffen, indem die Sinterung in einem Pulver erfolgt, das aus einem Metalloxid (z.B. Alumina) und einem sauerstoffverbrauchenden Pulver (z.B. Graphit) besteht. Dieses Verfahren verlangt jedoch viel handwerkliches Geschick und ist mit einer lästigen Staubentwicklung verbunden. Selbst beim Sintern von Edelmetallen wie Gold unter Schutzgasatmospäre sind Oxidationspuren ersichtlich. Das gleiche gilt für die Sinterung von Keramik, was bei der Herstellung von Zahnteilen aus Keramikschlicker zu beobachten ist. Das oben genannte Oxidationproblem tritt auch beim Löten oder bei der Aufsinterung von Verblendmaterial auf Metallgerüste auf, insbesondere wenn die Gerüste aus Nicht-Edelmetallen bestehen.
[0004] Aufgabenstellung
[0005] Es ist daher Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung eine
Sintervorrichtung bereitzustellen, die jeglichen Sauerstoff bei der
Sinterung ausschließt und die einen großen Bedienungskomfort aufweist.
[0006] Ausführungsbeispiel
[0007] Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figur näher beschrieben und erläutert.
[0008] In der Figur ist mit dem Bezugszeichen 1 ein herkömmlicher Sinterofen gezeigt, der über einen vertikal verfahrbaren Tisch 2 beschickbar ist. Mit Hilfe dieses Tisches 2 kann in den Sinterofen ein becherförmiger
Quarzbehälter 3 eingefahren werden. Der Quarzbecher 3 wird von einer Basisplatte 8, am besten aus Aluminium, getragen und ist auf einer Graphitdichtung 9 mittels einer Fixiervorrichtung 10 befestigt, die den Flansch des Quarzbechers 3 fixiert.Auf der Basisplatte 8 liegt ein
Schamottblock 6, der in das Innere des Quarzbechers 3 hineinragt und als Träger für das Sintergut dient. Das Material des Schamottblocks besteht nicht notwendigerweise aus Schamott im engeren Sinne. Prinzipiell ist jedes inerte und feuerfestes Material geeignet. Über eine Bohrung 4 wird Argon in den Quarzbecher eingeleitet, das das über die Bohrung 7 wieder austreten kann. Die Bohrung 4 hat einen größeren Durchmesser als die Bohrung 7, sodass in dem Quarzbecher ein Überdruck entsteht. Es ist daher empfehlenswert, in der Bohrung 7 eine einstellbare Drosselstelle (nicht gezeigt) vorzusehen. Die Bohrung 4 läuft durch einen Handgriff 5, der nur ansatzweise gezeigt ist, zu der Argonversorgung. Um den
Innenraum des Sinterofens abzudichten, ist noch eine feuerfeste Dichtung 11 vorgesehen, die an das Gehäuse 1 andrückbar ist. Dadurch wird die Temperatur der Basisplatte 8 soweit abgesenkt, dass der Griff 5
handhabbar ist.
[0009] Auf dem Schamottblock 6 befindet sich eine Quarzschale 13, die durch mindestens einen Quarzfuß 12 in Abstand vom Schamottblock 6 gehalten wird. Die Quarzschale 13 wird im Betrieb mit inerten Kügelchen mit 1 bis 2 mm gefüllt, in die das Sintergut eingelegt wird. Als Material kommt Korund, Alumina oder Zirconia in Frage. Es wird angenommen, dass beim Spülen des Sinterraumes mit Argon der möglicherweise in der Quarzschale noch vorhandene Sauerstoff aufgrund seiner geringeren Dichte nach oben abdiffundiert, sodass die Quarzschale 13 absolut sauerstofffrei wird.
Jegliche Oxidation des Sintergutes ist daher ausgeschlossen. Es ist ferner aus der Zeichnung ersichtlich, dass mit dieser Konstruktion der untere Teil des Ofens thermisch weniger belastet wird.
[0010] Wie weiterhin aus der Zeichnung ersichtlich ist, können die
Einzelelemente mit den Bezugszeichen 3 bis 13 als Einheit aus dem Sinterofen entnommen werden, wenn sich der Tisch 2 in der unteren Position befindet. Das hat die Vorteile, dass nach Ablauf der Sinterzeit der Ofen nicht abgekühlt werden muss, da sich das Sintergut noch unter Schutzgas befindet und der Zutritt von Sauerstoff verhindert wird. Ferner ist der Ofen mit einer zweiten Einheit sofort wieder beschickbar, was den Produktionszyklus beträchtlich beschleunigt.
[0011] Beim Sintern hat sich gezeigt, dass die entstehenden Gase gegenüber dem Quarzglas bei Temperaturen um 1200 °C relativ aggressiv sind. Bei der Suche, die Korrosion in den Griff zu bekommen, wurde gefunden, dass eine Schicht aus Bornitrit die Korrosion verhindern kann. Es wird daher empfohlen, das Quarzglas mit einem Bornitritspray zu beschichten.
Claims
1. Vorrichtung zum sauerstofffreien Sintern von Metall oder Keramik, in einem herkömmlichen Sinterofen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Quarzbehälter (3) einen Sinterraum bildet, der mit Schutzgas flutbar ist, das über eine
Bohrung (7) abführbar ist und im heißen Zustand aus dem Sinterofen entnehmbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Quarzbehälter (3) becherförmig ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Quarzbehälter (3) mit seiner Öffnung auf einem Schamottblock (6) aufliegt, der eine Basisplatte (8) thermisch isoliert.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das Sintergut eine Quarzschale (13) vorgesehen ist, die durch mindestens einen Quarzfuß (12) im Abstand vom Schamottblock (6) gehalten wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Basisplatte (8) aus Aluminium besteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (8) mit einem Griff (5) versehen ist, über den die Zufuhr des Schutzgases erfolgt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (7) als Drosselstelle ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile aus Quarzglas mit Bornitrit beschichtet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Quarzschale (13) mit inerten Kugeln gefüllt ist.
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