Verfahren zur Herstellung von keramischen Erzeugnissen mit metallischem Charakter. Es ist bekannt, aus Gemischen von ge bräuchlichen keramischen Rohstoffen und körnigen oder feinpulverisierten metallischen Stoffen nach keramischer Arbeitsweise Er zeugnisse herzustellen, die sich gegenüber den üblichen keramischen Materialien durch er höhte Leitfähigkeit für Wärme oder Elektri zität und erhöhte Temperaturwechselbestän- digkeit auszeichnen.
Nach den bekannten Vorschlägen treten dabei die metallischen Stoffe an die Stelle der Magerungsmittel üblicher keramischer Massen, wobei gegebenenfalls noch Fluss mittel zugesetzt werden.
Nach diesem Ver fahren ist indessen der metallische Charakter der Formkörper begrenzt durch den verhält nismässig geringen Gehalt der Produkte an metallischen Bestandteilen, da man durch Erhöhung des metallischen Anteils zu Massen mit so geringer Plastizität gelangt, dass sie sieh nicht mehr in üblicher Weise zu geform ten Gegenständen, insbesondere nicht zu solchen in grösserF -Dimensionen, verarbeiten lassen.
Es macht sich nun'''ä@er, namentlich in der Industrie, ein starkes Bedürfnis geltend nach möglichst gut leitenden und gleichzeitig unangreifbaren Apparaturen, wie sie nur aus einem Material mit hohem Gehalt an metal lischen Bestandteilen hergestellt werden kön nen. Es ergab sich somit die Aufgabe, den Massen, die eine grosse Menge unelastischer Bestandteile enthalten, genügende Plastizität zu verleihen, damit sie zu Platten, Rohren, Gefässen und ganzen Apparaten verformt werden können.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Erhöhung der Plastizität solcher Massen durch organische Klebstoffe herbeizuführen. Dabei hat es sich aber ergeben, dass dadurch lediglich die Trockenfestigkeit erhöht, die Formbarkeit hingegen nicht wesentlich ge steigert wird. Solche Klebstoffe besitzen überdies den Nachteil, dass sie beim Brennen verkohlen und verbrennen und dadurch die Porosität der Formkörper vermehren.
Gemäss vorliegendem Verfahren erhalten Massen, die aus grossen Mengen metallischer Bestandteile und gegebenenfalls weiteren un- plastischen Stoffen gebildet werden, die er forderliche Formbarkeit durch einen Zusatz anorganischer kolloidreicher Bindemittel, die meist auch eine gewises Quellfähigkeit auf weisen. Die aus diesen bindemittelhaltigen Massen geformten Körper werden dann ge brannt. Vor allem sind Aluminiumsilikate vom Typus des Moritmorillonites, insbeson dere Bentonit, geeignet.
Von solchen Binde mitteln genügen schon geringe Mengen, um den Massen die gewünschte Verarbeitbarkeit zu verleihen. Die plastizitätsfördernde Wir kung dieser Bindemittel wird oftmals weiter erhöht durch verschwindende Zusätze von Magnesia oder andern Stoffen von ähnlicher Alkalinität.
Durch den Gehalt an kolloidfeinen, quell- fähigen Teilchen solcher Bindemittel kann die Verarbeitung der Masse insofern eine Er schwerung erfahren, als bei zu hohem Gehalt solcher Bindemittel Trocknungsschwierigkei- ten, Verziehen, Rissigwerden usw. auftreten. Es ist deshalb häufig angezeigt, tonerde- bezw. kieselsäurehaltige Stoffe mit geringem Anteil an Kolloiden oder ohne solche, nach Art der gebräuchlichen keramischen Roh stoffe mitzuverwenden.
Bei der Herstellung von metallischen Er zeugnissen, die besondere Beständigkeit ge gen Temperaturwechsel aufweisen, ist es überdies vorteilhaft, der Masse Kieselsäure in nicht kristallisierter, amorpher Form bei zufügen, -beispielsweise als glasiger Gesteins quarz, Kieselsinter, Geyserit, Diatomeenerde, Molererde oder künstlich gewonnene amorphe Kieselsäure bezw. in den glasigen Zustand übergeführten Quarz.
Wenn dichte Produkte beabsichtigt sind, so ist es angezeigt, den Brand bei möglichst hohen Temperaturen durchzuführen, die durch die Erweichung der Masse bezw. den Schmelzpunkt der metallischen Bestandteile begrenzt sind. Um die Dichtsinterung zu fördern, können der Masse bekannte Fluss mittel, wie Feldspat, künstlich hergestellte leicht schmelzbare Fritten oder Gläser, Phos phate oder Magnesiumsilikate, wie Talk, bei gefügt werden. Durch solche Zusätze wird es oftmals möglich, die Dichtsinterung schon bei verhältnismässig niedrigen Temperaturen zu erzielen.
Ähnlich wie übliche keramische Produkte können die metallischen Erzeugnisse vor dein Brennen oder zwischen zwei aufeinanderfol genden Bränden mit einer Glasur versehen werden. Es kann auch zwischen dem ersten und dem zweiten Brand eine mechanische Be arbeitung stattfinden.
Als metallische Bestandteile eignen sich, sofern es sich um die Herstellung säurefester Erzeugnisse handelt, vor allem Silizium oder hochprozentige Siliziumlegierungen. Dabei ist es angezeigt, den Brand in bekannter Weise so durchzuführen, dass eine schädliche Einwirkung der Brenngase vermieden und eine Temperatur über 1250 erzielt wird. Die so erhaltenen Erzeugnisse zeichnen sich dann neben ihrer Säurefestigkeit durch hohe Wärmeleitfähigkeit und gegebenenfalls durch elektrische Leitfähigkeit aus. Es ist aber auch möglich, Massen von Schwermetallen oder deren Legierungen in der geschilderten Weise zu verarbeiten.
Durch das beschriebene Verfahren ge lingt es, Formkörper bis zu recht erheblichen Dimensionen herzustellen. Die metallischen Massen erhalten durch Zusatz von geringen Mengen der genannten Bindemittel genü gende Formbarkeit zur Verarbeitung nach keramischer Arbeitsweise.
Process for the manufacture of ceramic products with a metallic character. It is known to produce products from mixtures of common ceramic raw materials and granular or finely powdered metallic substances according to the ceramic method of operation, which are distinguished from the usual ceramic materials by increased conductivity for heat or electricity and increased thermal shock resistance.
According to the known proposals, the metallic substances take the place of the lean agents of conventional ceramic masses, with flux agents being added if necessary.
According to this process, however, the metallic character of the molded body is limited by the relatively low content of the products in metallic components, since increasing the metallic content leads to compounds with such low plasticity that they can no longer be shaped in the usual way Objects, especially not those in larger F dimensions, can be processed.
There is now a strong need, especially in industry, for equipment that is as conductive as possible and at the same time unassailable, such as can only be made from a material with a high content of metallic components. The task was thus to give the masses, which contain a large amount of inelastic constituents, sufficient plasticity so that they can be shaped into plates, pipes, vessels and entire apparatus.
It has already been proposed to increase the plasticity of such compositions by using organic adhesives. It has been found, however, that this only increases the dry strength, but does not significantly increase the formability. Such adhesives also have the disadvantage that they carbonize and burn when fired and thereby increase the porosity of the molded bodies.
According to the present process, masses which are formed from large amounts of metallic components and possibly other non-plastic substances are given the necessary formability by adding inorganic colloid-rich binders, which usually also have a certain swelling capacity. The bodies formed from these binder-containing masses are then burned. In particular, aluminum silicates of the moritmorillonite type, in particular bentonite, are suitable.
Small amounts of such binding agents are sufficient to give the masses the desired processability. The plasticity-promoting effect of these binders is often further increased by vanishing additions of magnesia or other substances of similar alkalinity.
Due to the content of fine colloid, swellable particles of such binders, the processing of the compound can be made more difficult, as if the content of such binders is too high, drying difficulties, warping, cracking etc. occur. It is therefore often indicated, alumina or. Silicic acid-containing substances with a low proportion of colloids or without such, according to the type of common ceramic raw materials to be used.
When manufacturing metallic products that are particularly resistant to temperature changes, it is also advantageous to add silica in non-crystallized, amorphous form to the mass, for example as glassy rock quartz, silica sinter, geyserite, diatomaceous earth, moler earth or artificially extracted amorphous silica respectively. quartz transformed into the glassy state.
If dense products are intended, it is advisable to carry out the fire at the highest possible temperatures, which are caused by the softening of the mass. the melting point of the metallic components are limited. In order to promote the dense sintering, the mass known flux, such as feldspar, artificially produced easily meltable frits or glasses, phosphates or magnesium silicates, such as talc, can be added. Such additives often make it possible to achieve dense sintering at relatively low temperatures.
Similar to conventional ceramic products, the metallic products can be glazed before firing or between two successive fires. Mechanical processing can also take place between the first and second firing.
If the production of acid-resistant products is concerned, silicon or high-percentage silicon alloys are particularly suitable as metallic components. It is advisable to carry out the fire in a known manner in such a way that the harmful effects of the combustion gases are avoided and a temperature above 1250 is achieved. The products thus obtained are not only characterized by their acid resistance but also by high thermal conductivity and, if appropriate, by electrical conductivity. But it is also possible to process masses of heavy metals or their alloys in the manner described.
The method described makes it possible to produce moldings up to quite considerable dimensions. The addition of small amounts of the binders mentioned gives the metallic masses sufficient formability for processing according to the ceramic method.