DE1915787B2 - Temperaturwechselbeständiger feuerfester Formkörper auf der Basis von AIuminiumtitanat und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen feuerfesten, tempera- stören nicht; sie können die Versinterung bei dichten

turwcchselbeständigcn Formkörper auf der Basis von Körpern sogar noch begünstigen.

Aluminiumtilanat und ein Verfahren zur Herstellung Um die Hochtemperaturfestigkeit zu verbessern,

desselben, bei dem aus einer Ausgangsmasse die Form- empfiehlt es sich, grobkörnige (0,2 bis 3 mm) Zusätze,

körper geformt und dann die Formkörper getrocknet 5 wie Mullitschamotte, Sillimanit, Korund und Zirkon-

und gebrannt werden. silikat zuzusetzen, wodurch sich allerdings die Wärme-

Die Erfindung ist für die Herstellung von dichten ausdehnung erhöht und damit die Temperatur-

bis hochporösen Formkörpern nach einem beliebigen Wechselbeständigkeit entsprechend der zugesetzten

keramischen Herstellungsverfahren geeignet, also so- Menge graduell etwas verringert,

wohl von chemisch-technischem Steinzeug als auch io Das Erfindungsprinzip läßt sich auch zur Herstel-

von feuerfesten Steinen und Isoliersteinen. lung von feuerfesten, temperaturwechselbeständigen,

Es ist bekannt, daß Aluminiumtitanat einen niedri- porösen Formkörpern auf der Basis von Aluminiumgen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Dieser titanat anwenden, wobei das Verfahren dann beispielsniedrige Wärmeausdehnungskoeffizient geht zurück weise so geführt wird, daß in das Gemisch aus Alumiauf eine sehr hohe Wärmedehnung in der kristalle»- is niumoxid, Titandioxid und Zirkonsilikat ausbrennbare graphischen a- und Z>-Richtung des rhombischen Substanzen, wie Holz oder Kohlenstaub, zugesetzt Kristallgitters und in einer negativen Wärmedehnung werden,
in der c-Richlung. Man kann auch einen Schlicker aus einem Gemisch

Diese hohe Wärmeausdehnungsanisotropie bringt es aus Aluminiumoxid, Titandioxid und Zirkonsilikat in

mit sich, daß die Wärmedehnung des Körpers im 20 bekannter Weise schäumen und den aufgeschäumten

Durchschnitt sehr gering ist. Diese geringe Wärme- Schlicker zu Formkörpern formen, die nach dem

dehnung muß aber durch hohe innere Spannungen er- üblichen Trocknen in an sich bekannter Weise bei

kauft werden, welche die Festigkeit solcher Formkörper 1400 bis 155O⁰C gebrannt werden,

so stark beeinträchtigen, daß man reine Aluminium- Vorzugsweise liegt die Körnung in der Größenord-

titanatkörper bisher nicht herstellen konnte. 25 nung von <60 μ, und bei einer besonders vorteilhaften

Es ist bereits bekannt, zu Aluminiumtitanat Zusätze Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens

beizugeben, welche aber nur einen graduellen Erfolg setzt man die Feinkörnigkeit bis auf <10 μ herab,

erbrachten und darüber hinaus die Feuerfestigkeit des Das Brennen kann absatzweise oder kontinuierlich

gewonnenen Materials wesentlich verschlechterten. erfolgen.

Siliziumdioxid enthaltende Aluminiumtitanatmassen 30 Die angegebenen Werte für die Brenntemperatur

sind ebenfalls bereits bekannt (schweizerische Patent- zeigen, daß bei verhältnismäßig niedriger Temperatur

schrift 309125, USA.-Patentschrift 2 776 896 und feuerfeste Körper mit geringer Wärmedehnung auf

deutsche Auslcgeschrift 1 238 376), wobei der Silizium- Aluminiumtitanatbasis gemäß dem Verfahren nach der

dioxidanteil besonders durch die Zugabe von Ton oder Erfindung herstellbar sind.

Kaolin in die Masse gelangt. 35 Bisher mußte das Aluminiumtitanat in einem Vor-

Obwohl solche Zusätze von Ton und silikatischen brand bei Temperaturen oberhalb von 165O⁰C zuerst Massen bisher bereits gewisse Erfolge erbrachten, hergestellt und dann nach Zerkleinerung und Beiwaren sie nicht brauchbar für Massen mit hohem mengung eines Bindemittels in einem zweiten Brand Aluminiumtitanatgehalt. Außerdem litt die Feuer- zum Formkörper verarbeitet werden, während beim festigkeit des fertigen Formkörpers. 40 erfindungsgemäßen Verfahren überraschenderweise ein

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren einziger Brand bei etwa 1400 bis 155O°C genügt, der

zur Herstellung von feuerfesten, temperaturwechsel- Brand also in einem Ofen durchgeführt werden kann,

beständigen Formkörpern auf der Basis von Alumi- wie er zur Herstellung üblicher feuerfester Produkte

niumtitanat zu schaffen, welche einen niedrigen dient.

Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine so hohe 45 Untersuchungen an den nach dem erfindungsgemä-

Festigkeit besitzen, daß man sie bis zu Temperaturen ßen Verfahren hergestellten Körpern zeigen, daß diese

von 165O⁰C als feuerfeste, temperaturwechselbestän- bis etwa 500⁰C eine Wärmedehnung aufweisen, die

dige Formkörper verwenden kann. zwischen 0 und jener des Quarzglases liegt.

Die der. Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird Bei steigenden Temperaturen nimmt die Wärme-

dadurch gelöst, daß ein stöchiometrisches Gemisch aus 50 dehnung etwas zu, so daß sich bei etwa 1000⁰C ein

einem Mol Aluminiumoxid und einem Mol Titandioxid Wärmeausdehnungskoeffizient von 1,5 bis 2,5 · 10~°

mit 5 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise mit 10 bis ergibt.

20 Gewichtsprozent, Zirkonsilikat in möglichst feiner Die Ergebnisse zeigen deutlich, daß schon bei sehr

Körnung gemischt und zu den Formkörpern gepreßt niedriger Brenntemperatur ein sehr großer Anteil an

wird, die nach dem üblichen Trocknen in an sich 55 Aluminiumtitanat entstanden" ist, daß aber durch die

bekannter Weise bei 1400 bis 1550⁰C gebrannt Art der Herstellung und insbesondere durch die An-

werden. Wesenheit des Zirkonsilikats die ungünstige Wirkung

Selbstverständlich kann teilweise oder ganz an Stelle der Wärmeausdehnungsanisotropie wesentlich gemilder Mischung von Al₂O₃ und TiO₂ zuvor hergestelltes dert wird, so daß Kaltbiegefestigkeitswerte von 100 bis Aluminiumtitanat eingesetzt werden, doch verliert man 60 300 kp/cm² erreichbar sind.

dabei den Vorteil der billigen Ausgangsrohstoffe und Die besondere Zusammensetzung der erfindungs-

der insgesamt einfacheren Herstellungsmethode. gemäßen Formkörper bringt es offenbar auch mit sich,

Man verläßt den Rahmen der Erfindung auch nicht, daß die Biegefestigkeit mit zunehmender Temperatur

wenn entweder Al₂O₃ oder TiO₂ in einer etwas größe- nicht nur nicht absinkt, sondern bis wenigstens 1500⁰C

ren Menge vorliegen, als dem stöchiometrischen Ver- 65 sogar zunimmt. . .

hältnis von Aluminiumtitanat entspricht. Beispiel

Auch kleine Verunreinigungen und Zusätze bis 2% Ein Gemisch aus 15% Zirkonsilikat, 48% a-Ton-

von Oxiden, wie Erdalkali-, Alkali-, Eisenoxid usw., erde und 37% Rutil (TiO₂) mit einer Körnung <60μ

Claims (1)

3 4 wird innig gemischt und mit einem verdünnten organi- dadurch gekennzeichnet, daß er aus sehen Plastifizierungsmittel in solcher Menge versetzt, 70 bis 95 Gewichtsprozent eines wenigstens andaß noch eine Trockenpressung möglich ist. Der Preß- nähernd stöchiometrischen Gemisches aus einem druck liegt bei etwa 400 kp/cm2. Mol Aluminiumoxid und einem Mol Titanoxid, Es wurden plattenförmige Körper hergestellt, die 5 entsprechend einem Gewichtsverhältnis 56 zu 44°/0 nach dem Pressen getrocknet und in einem Tunnelofen mit 5 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 bis bei SK 16 gebrannt wurden. Die erhaltenen Körper 20 Gewichtsprozent, Zirkonsilikat in möglichst feihatten folgende Eigenschaften: ner Körnung gepreßt und gebrannt ist. Offene Porosität 20°/ 2· Verfahren zur Herstellung von feuerfesten, Biegefestigkeit bei"200C ".'.'.'.'.'.'.'.'.'.'. 105 kg/cm* 10 temperaturwechselbeständigen Formkörpern auf Biegefestigkeit bei 1400° C 120 kp/cm* J" Basis von Aluminiumtitanat nach Anspruch 1, Wärmeausdehnungskoeffizient (20 bis beJ dem aus emer Ausgangsmasse die Formkörper 5000C) 0 5 · 10~8 geformt, getrocknet und gebrannt werden, dadurch Wärmeausdehnungskoeffizient' (20 bis ' gekennzeichnet daß ein stöchiometrisches Gemisch 10000C) 24·10~β 15 aus einem Mol Aluminiumoxid und einem Mol ' Titandioxid mit 5 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugs- Die Temperaturwechselbeständigkeit ist ausgezeich- weise 10 bis 20 Gewichtsprozent Zirkonsilikat in net. Wiederholte Abschreckungen sowohl in Luft als möglichst feiner Körnung gemischt und zu den auch in Wasser von 9000C auf die jeweilige Tempera- Formkörpern gepreßt wird, die nach dem üblichen tür erbrachten weder sichtbare noch durch dynamische ao Trocknen in an sich bekannter Weise bei 1400 bis Messungen nachweisbare Zerstörungen. 155O°C gebrannt werden. Das angegebene Beispiel läßt sich auch für die Her- 3. Verfahren nach Anspruch 2 zur Herstellung stellung von Formkörpern mit erhöhter Porosität an- von feuerfesten, temperaturwechselbeständigen, powenden, beispielsweise also auf die Herstellung feuer- rösen Formkörpern auf der Basis von Aluminiumfester Isoliersteine. 35 titanat, dadurch gekennzeichnet, daß in das Ge-Man kann entweder ausbrennbare Bestandteile, misch aus Aluminiumoxid, Titandioxid und Zirkonbeispielsweise Holz oder Kohlenstaub, der zu ver- silikat ausbrennbare Substanzen, wie Holz oder pressenden Mischung zusetzen oder aber einen Kohlenstaub, zugemischt werden. Schlicker aus den Ausgangsmaterialien herstellen, dem 4. Verfahren nach Anspruch 2 zur Herstellung Schaummittel zugesetzt werden und der nach Auf- 30 von feuerfesten, temperaturwechselbeständigen, poschäumen durch Rühren oder Einblasen von Luft in rösen Formkörpern auf der Basis von Aluminium-Formen gegossen wird. Die gegossenen Formkörper titanat, dadurch gekennzeichnet, daß in einen werden gehärtet, getrocknet und dann unter denselben Schlicker aus dem Gemisch aus Aluminiumoxid, Bedingungen gebrannt, die oben bei dem gepreßten Titandioxid und Zirkonsilikat ein Schäummittel Formkörper angegeben sind. 35 zugesetzt oder Luft eingeblasen und der aufge- schäumte Schlicker zu Formkörpern geformt wird, Patentansprüche: die nach dem übiichen Trocknen in an sich be-

1. Temperaturwechselbeständiger, feuerfester kannter Weise bei 1400 bis 155O⁰C gebrannt

Formkörper auf der Basis von Aluminiumtitanat, werden.