DD149750A3 - HIGH-WEAR-RESISTANT PARTS, ESPECIALLY FOR MIXING AND GRINDING AGGREGATES - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Keramikindustrie, Metallurgie und Maschinenbau. Ziel der Erfindung ist die Verlaengerung der Einsatzdauer verschleiszbeanspruchter Teile sowie die weitgehende Vermeidung schaedlicher Zumahlungen und Herabsetzung der Mahldauer bei Mahlprozessen in der Keramikindustrie und Metallurgie. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hochverschleiszfeste Teile mit hoher Abriebfestigkeit, relativ hoher Dichte und niedrigem Herstellungsaufwand anzugeben. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dasz die Teile aus Titan mit 0,5 bis 15 Atomprozent geloestem Sauerstoff und 0,03 bis 7,5 Atomprozent geloestem Stickstoff bestehen, wobei zweckmaeszig das Verhaeltnis von Sauerstoff zu Stickstoff 2:1 betraegt. Moegliche Anwendungsgebiete der Erfindung sind verschleiszfeste Teile in Maschinen und Vorrichtungen, insbesondere Misch- und Mahlaggregaten, so beispielsweise fuer Mahlkoerper und Auskleidungen fuer Kugelmuehlen.The invention relates to the ceramic industry, metallurgy and mechanical engineering. The aim of the invention is the extension of the service life of parts subject to wear as well as the extensive avoidance of damaging grinding and reduction of the milling time during grinding processes in the ceramic industry and metallurgy. The invention has for its object to provide high-wear parts with high abrasion resistance, relatively high density and low production costs. The object is achieved in that the titanium parts consist of 0.5 to 15 atomic percent dissolved oxygen and 0.03 to 7.5 atomic percent dissolved nitrogen, suitably the ratio of oxygen to nitrogen 2: 1. Possible fields of application of the invention are wear-resistant parts in machines and devices, in particular mixing and grinding units, for example for grinding bodies and linings for ball mills.

Description

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Hochverschleißfeste Teile-, insbesondere für Misch- und Mahlaggregate ' 'Highly wear-resistant parts, especially for mixing and grinding units ''

Anwendungsgebiet der Erfindung . . -Field of application of the invention. , -

Die Erfindung bezieht sich auf Keramikindustrie, Metallurgie und Maschinenbau. Objekte, in denen ihre Anwendung möglich und zweckmäßig ist, sind verschleißfeste Teile in Maschinen imd Vorrichtungen, insbesondere Misch- und Mahlaggregate« Me Anwendung kann auch unter korrosiven Bedingungen erfolgen·The invention relates to the ceramic industry, metallurgy and mechanical engineering. Objects in which their application is possible and expedient are wear-resistant parts in machines and devices, in particular mixing and grinding units. "Me application can also be carried out under corrosive conditions.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

'.''akannt sind Mahlkörper und Mahltrommeln aus Hartmetall, Viahl, Porzellan, Flintsteinen, Achat, Plasten und Titanmeially Sie gewährleisten durch ihren Abrieb keine verunreinigungsarme Aufbereitung des Mahlgutes, besitzen nur eine geringe Mahlwirkung und/oder sind durch aufwendige Herstellung teuer»Grinding media and grinding drums made of tungsten carbide, viahl, porcelain, flint stones, agate, plastics and titania are not guaranteed. Their abrasion does not ensure low-contamination processing of the material to be ground, they only have a low grinding effect and / or are costly to produce due to their complex production »

Weiterhin sind bereits Mahlkugeln aus einem Werkstoff auf der Basis von Titan und Sauerstoff aus bis zu 97 Gew.-% TiOo und einem als Plastifikator und Bindemittel wirkenden Stoff, beispielsweise Bentonit oder Zelluloseäther, bekannt (A. Palatzky,-Techn. Keramik, VEB Verlag Technik, Berlin Ί954). Dieser Werkstoff hat den Mangel, daß wegen der geringen Abriebfestigkeit die daraus hergestellten Teile häufig ausgewechselt werden müssen und Zumahlungen zum Mahlgut die Verarbeitbarkeit des Mahlgutes und die GebrauchseigenschaftenFurthermore, grinding balls are already known from a material based on titanium and oxygen from up to 97 wt .-% TiOo and acting as a plasticizer and binder material, such as bentonite or cellulose ether known (A. Palatzky, -Techn. Keramik, VEB Verlag Technology, Berlin Ί954). This material has the defect that because of the low abrasion resistance, the parts produced therefrom must be replaced frequently and Zumahlungen the regrind the processability of the ground material and the performance properties

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der aus dem Mahlgut hergestellten Gegenstände erheblich herabsetzen* Mahlkörper aus dem genannten Werkstoff bedingen durch ihre relativ geringe Dichte von etwa 4 gem ^J eine relativ lange Mahlelauer. Durch Zusatz- von 'Bleiverbindungen in Höhe von 2 bis 10 Gewichtsprozent zu gepulvertem TiU₂ ist es geiungen_s die Abriebfestigkeit derartiger Mahlkugeln fast zu verdoppeln (DE-PS 1 072 179)? der Verschleiß ist aber.immer noch relativ hoch und das Auftauchen von Blei in der Zumahlung bringt weitere Probleme·considerably reduce the objects produced from the regrind * Mahlkörper of said material condition by their relatively low density of about 4 gem ^J a relatively long grinding time. By additional of 'lead compounds in the amount of 2 to 10 weight percent to powdered TiU ₂ is geiungen _s the abrasion resistance of such grinding balls almost to double (German Patent 1072179)? but the wear is still relatively high and the appearance of lead in the trimming poses further problems

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Verlängerung der Einsatzdauer verschleißbeanspruchter Teile sowie die weitgehende Vermeidung schädlicher Zumahlungen und Herabsetzung der Mahldauer bei Mahlprozessen in" der Keramikindustrie und Metallurgie»The aim of the invention is to extend the period of use of wear-stressed parts and to a large extent avoid harmful adulterations and reduce the grinding time during grinding processes in "the ceramics industry and metallurgy"

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hochverschleißfeste Teile mit hoher Abriebf esiiigkeit, relativ hoher Dichte und niedrigem Herstellungsaufwand anzugeben» Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Teile aus Titan mit 0,5 bis 15 Atomprozent gelöstem Sauerstoff und 0,03 "bis 7»5 Atomprozent gelöstem Stickstoff bestehen» Zweckmäßig ist ein Gehalt an Sauerstoff von 2 bis 10 und an Stickstoff von 1 bis 6 Atomprozent. Günstig ist ein Verhältnis von Sauerstoff zu Stickstoff wie 2 zu 1. Anstelle von Titan kann für bestimmte Anwendungsfälle zweckmäßigerweise auch legiertes Titan eingesetzt werden. Besitzen die Teile eine zylindrische i'orm, so ist es zweckmäßig, sie vor ihrer Verwendung zur Abrundung der Zylinderkanten einer Einlaufmahlung nur mit Wasser von maximal 100 Stunden Dauer zu unterziehen*The invention has for its object to provide highly wear-resistant parts with high Abriebf esiiigkeit, relatively high density and low production costs. According to the invention, the object is achieved in that the titanium parts with 0.5 to 15 atomic percent dissolved oxygen and 0.03 "to 7 It is advisable to have a content of oxygen of 2 to 10 and nitrogen of 1 to 6 atomic percent, and a ratio of oxygen to nitrogen such as 2 to 1. Instead of titanium, titanium may also be suitable for certain applications If the parts have a cylindrical shape, it is expedient to subject them, prior to their use, to rounding off the cylinder edges of an intake grinding, only with water having a maximum duration of 100 hours *.

Ein wesentlicher Einsatzzweck der erfindungsgernäßen Teile liegt insbesondere in der Aufbereitung textur— und verunreinigungsempfindlicher keramischer Sonderwerkstoffe wie Halbleiter-,An essential use of the erfindungsgernäßen parts lies in particular in the preparation of texture and contamination-sensitive special ceramic materials such as semiconductor,

Kondensator- oder piezoelektrischer Werkstoffe. 'Capacitor or piezoelectric materials. '

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Die. erfindungsgemäße Lösung führt neben einer optimalen Erfüllung der.Erfindungsaufgabe, was an Hand der Ausfünrungsbeispiele zahlenmäßig belegt werden'wird, auch zu einer Vereinheitlichung des Kornspektrums und einer damit verbundenen Verbesserung der Sinterhomogenität, die insbesondere für keramische Varistoren sehr wichtig ist, um der Ausbildung bevorzugter Strompfade und damit lokaler Überhitzungen vorzubeugen. Durch Erhöhung des Feststoffarrceils am Mahlprozeß reduziert man die Aufwendungen zur Entwässerung der Mahlsuspension und an Mahlenergie ganz allgemein.The. According to the invention, in addition to optimal performance of the invention, what is numerically proven by means of the exemplary embodiments also leads to a standardization of the grain spectrum and an associated improvement in sintering homogeneity, which is particularly important for ceramic varistors, in order to form preferred current paths and thus to prevent local overheating. By increasing the Feststoffarrceils the grinding process reduces the expenses for dewatering the grinding suspension and grinding energy in general.

Ausfübrungsbeispiel Beispiel 1:Embodiment Example 1:

Als hochverschleißfester Werkstoff für zylindrische Mahlkörper dient Titan mit 6 Atomprozent gelöstem Sauerstoff und 3 Atomprozent gelöstem Stickstoff. Gegenüber bekannten Mahlkörpern auf der Basis von TiOp verlängert sicn die Einsatzdauer um das 20-fache und die erforderliche Mahldauer verkürzt sich um etwa 20 %, Gegenüber· Kugeln aus Achat wird bei gleicher Verschleißfestigkeit eine Verkürzung der Mahlclauer um das 5- bis 8-fache erzielt und der Preis ist erheblich niedriger,As a highly wear-resistant material for cylindrical grinding media titanium is used with 6 atomic percent dissolved oxygen and 3 atomic percent dissolved nitrogen. Compared to known grinding bodies based on TiOp, the service life is increased by 20 times and the required grinding time is shortened by about 20 %. Compared to agate balls, the milling claw is shortened by 5 to 8 times with the same wear resistance and the price is considerably lower,

Beispiel 2j Example 2j

Dieses Beispiel betrifft die Herstellung von ivietalloxidvaristoren auf der Basis von ZnO mit Zusätzen von CoO, MnO, Bi₂O.,, CrpO^ und eventuell weiterer Metalloxide im Gesamtumfang von 1 ··* 20 Mol.-%, die nach der üblichen keramischen Technologie aufbereitet werden· Die Mahlung erfolgt in Trommelmühlen mit erfindungsgemaßen Mahlkörpern* Im Vergleich dazu wurde die gleiche VersatzZusammensetzung unter Einsatz von Achatkugeln aufbereitet. Der erhaltene schlicker wird nach bekannten Verfahren entwässert; das entwässerte Gut zu Körpern verpreßtThis example relates to the preparation of ZnO-based ivietal oxide varistors with additions of CoO, MnO, Bi ₂ O, CrpO 3 and possibly further metal oxides in the total amount of 1 ·· * 20 mol%, which are obtained by the usual ceramic technology Milling is carried out in drum mills with grinding bodies according to the invention. In comparison, the same composition of offsets was prepared using agate balls. The resulting slip is dewatered by known methods; the dewatered good is pressed into bodies

und bei Temperai;üren zwischen 1100 und 1300⁰C gesintert. Die gesinterten Körper können durch verschiedene Kontaktierungs-sintered üren 1100-1300 ⁰ C; and Temperai. The sintered bodies can be replaced by various contacting

verfahren mit Elektroden versehen werden, z. B»mit Silberelektroden im Siebdruckverfahren» Die Abbildungen 1 und d zeigen die Verbesserung der elektrischen Parameter unter Einsatz der Erfindungsgemäßen Mahlkörper. Die Ergebnisse gemäß Abbildung 2 wuraen mit Achatkugeln erreicht, jedoch mit einer um den Faktor 5 "bis 8 längeren Mahldauer. Man kann erkennen, daß durch Einsatz der neuen Mahlkörper bereits bei sehr geringen Mahldauern geringe Restströme Lj hohe iiichtlinearitätswerte und geringe Varistorspannungen V erreicht werden, können. ·be provided with electrodes, z. B »with silver electrodes screen-printed» Figures 1 and d show the improvement of the electrical parameters using the grinding media according to the invention. The results according to Figure 2 were achieved with agate balls, but with a milling time that is longer by a factor of 5 to 8. It can be seen that low residual currents Lj achieve high values of lightness and low varistor voltages V even with very small grinding times, can. ·

Beispiel 3ίExample 3ί

Herstellung eines Kaltleiterwerkstoffes mit der ZusammensetzungProduction of a PTC resistor with the composition

^Lax ^Bay ^Srz ^Ti1 wobei - X = 0,001 ... 0,004 '' ^La x ^Ba y ^Sr z ^Ti 1 where - X = 0.001 ... 0.004 ''

y = o,5 ... 1,y = o, 5 ... 1,

z = 0 ... 0,5 ist,z = 0 ... 0.5,

Nach Einwaage und Mischen der Rohstoffe v/erden diese im losen Zustand bei 1000 ... 120O⁰C kalziniert. Das kalzinierte Material wird in Plasttrommeln oder in einer mit der erfindungsgemäßen Legierung ausgekleideten Trommelmühle 1 ... 10 Stunden unter Verwendung ebensolcher Mahlkörper mit Wasser gemahlen. Nach dem üblichen keramischen Trocknungs- und Formgebungsverfahren werden die Körper im Temperaturbereich von I3OO ... 1450⁰C gesintert und mit Elektroden verseilen. Bei so hergestellten Scheiben mit Abmessungen von 10 ... 12 mm 0 und einer Höhe von 3 ·«· 5 mm können Widerstandswerte von 10 bis 30 0hm realisiert werden. Diese niedrigen. Widerstandswerte konnten bisher unter ähnlichen Bedingungen nur mit Achatkugeln erreicht werden.After weighing in and mixing the raw materials, they are calcined in a loose state at 1000 ... 120O ⁰ C. The calcined material is ground in plastic drums or in a drum mill lined with the alloy according to the invention for 1 to 10 hours using such grinding media with water. After the usual ceramic drying and shaping process, the bodies are sintered in the temperature range of I3OO ... 1450 ⁰ C and stranded with electrodes. With disks produced in this way with dimensions of 10... 12 mm 0 and a height of 3 × 5 ×, resistance values of 10 to 30 ohms can be realized. This low. Resistance values could previously be achieved under similar conditions only with agate balls.

Claims (1)

ErfindungsanspruchίErfindungsanspruchί 1. Hochverschleißfeste Teile, insbesondere für Misch- und Mahlaggregate, gekennzeichnet dadurch, daß sie aus Titan mit 0,5 "bis 15 Atomprozent gelöstem'Sauerstoff und 0,03 bis 7,5 Atomprozent gelöstem Stickstoff bestehen.1. Highly wear-resistant parts, in particular for mixing and grinding units, characterized in that they consist of titanium with 0.5 to 15 atomic percent dissolved oxygen and 0.03 to 7.5 atomic percent dissolved nitrogen. 2· Hochverschleißfeste Teile nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß sie einen Gehalt an Sauerstoff von 2 bis 10 Atomprozent besitzen. .2. Highly wear-resistant parts according to item 1, characterized in that they have a content of oxygen of 2 to 10 atomic percent. , Hochverschleißfeste Teile nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß sie einen Gehalt an Stickstoff von 1 bis 6 Atomprozent besitzen. 'Highly wear-resistant parts according to items 1 and 2, characterized in that they have a nitrogen content of 1 to 6 atomic percent. ' 4* Hochverschleißfeste,Teile nach .Punkt 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß sie ein Verhältnis von Sauerstoff zu Stickstoff wie 2 zu 1 besitzen»4 * Highly wear-resistant, parts according to .Points 1 to 3 »characterized by the fact that they have a ratio of oxygen to nitrogen such as 2 to 1» 5« Hochverschleißfeste Teile nach Punkt 1 - 4, gekennzeichnet dadurch, daß für Titan eine Titan-Basis-Legierung verwendet wird.5 "Highly wear-resistant parts according to items 1 - 4, characterized in that a titanium-based alloy is used for titanium. 6* Hochverschleißfeste Teile nach Punkt 1-5, gekennzeichnet dadurch, daß solche mit zylindrischer Form einer Einlaufmahlung nur mit Wasser von maximal 100 Stunden unterzogen sind.6 * Highly wear-resistant parts according to items 1-5, characterized in that those with a cylindrical shape are subjected to an inlet grinding only with water of a maximum of 100 hours. 7· Verwendung von hochverschleißfesten Teilen nach Punkt 1-6, gekennzeichnet dadurch, daß-sie insbesondere zur Aufbereitung textur- und verunreinigungsempfindiicher keramischer Sonderwerkstoffe wie Halbleiter-, Kondensator- oder piezo™, elektrischer Y/erkstoffe eingesetzt v/erden.Use of highly wear-resistant parts according to items 1-6, characterized in that they are used in particular for the treatment of texture-sensitive and contamination-sensitive ceramic special materials such as semiconductor, capacitor or piezoelectric materials. Hlerzu...2.......Se]ien ZeichnungenHlerzu ... 2 ....... Se] ien Drawings