DE1816663A1

DE1816663A1 - Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten keramischen Koerpers

Info

Publication number: DE1816663A1
Application number: DE19681816663
Authority: DE
Inventors: Church Peter Kingsley Cascade; Knutson Oliver J
Original assignee: Kaman Sciences Corp
Current assignee: Kaman Sciences Corp
Priority date: 1967-06-01
Filing date: 1968-12-23
Publication date: 1969-08-28
Also published as: NL173742C; GB1247374A; ES361960A1; US3789096A; DE1816663B2; CH525170A; NL6818799A; LU57684A1; FR95838E; BE726180A; NL173742B; CH542938A; JPS5118445B1

Description

Verfahren zur Herstellung eines feuerfesifcen keramischen Körpers Zusatzpatent zu Patent Nr.. (P 1771 504.7)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von kera--mischem Gut und das Produkt dieses Verfahrens,, Das Verfahren besteht insbesondere darin, daß ein poröses Gefüge gebildeif und durch Behandlung desselben bei relativ niedriger Temperatur ein maßhaltiges, gehärtetes Produkt erzeugt wird» ^: ^*

Das Stammpatent (Anmeldung P 17 71 504.7) betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten keramischen Produktes, wobei ein unterhalb der Brenntemperatur gesinterter, teilweise verglaster, relativ weicher, feuerfester keramischer Körper eine vorherbestimmte l'Orm erhält und danach durch eine chemische und Wärmebehandlung gehärtet wird=

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In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten keramischen Körpers wird ein ungesintertes poröses Gefüge gebildet, das ein Oxyd mindestens eines metallischen Elements enthält, in das ungesinterte poröse Gefüge ein Härtemittel eingeführt, das bei einer nachfolgenden Wärmebehandlung des Gefüges zum Härten desselben geeignet ist, und danach das Gefüge durch eine Wärmebehandlung gehärtet wird«

Die Erfindung schafft ferner zum Herstellen eines chemisch gehärteten, feuerfesten keramischen Körpers ein Verfahren, in dem ein poröses, feuerfestes Metalloxydgefüge geschaffen, das ungesinterte Gefüge mit einer konzentrierten Chromsäurelösung imprägniert und das säureimprägnierte Gefüge zwecks Härtung des keramischen Materials erhitzt wird.

Außerdem schafft die Erfindung zum Herstellen" eines chemisch gehärteten feuerfesten Körpers ein Verfahren, in dem feinverteilte Teilchen, die mindestens an ihrer Oberfläche aus einem Oxyd mindestens eines metallischen Elements bestehen, unter Bildung eines porösen Gefüges dicht zusammengepreßt werden, das ungesinterte poröse Gefüge mit einer Lösung einer Metallverbindung imprägniert wird, die durch Erhitzung in ein Oxyd umgewandelt werden kann, das imprägnierte Gefüge erhitzt und dadurch die Säure in situ in ein Oxyd des Metalls umgewandelt wird, und das Imprägnieren und Erhitzen so oft wiederholt wird, daß der Körper die geforderte Härte erhält.

Die Erfindung schafft ferner zur Erzeugung eines HartstoffÜberzuges auf einer Oberfläche aus Metall, Glas oder keramischem Material ein Verfahren, in dem auf der genannten Fläche ein überzug aus Metalloxyd gebildet wird, dieses vor oder nach dem Auftragen des Überzuges mit Chromsäure oder einem anderen Material imprägniert wird, das bei einer Erhitzung zum Härten des Überzuges geeignet.ist, und danach der Überzug erhitzt und dadurch der Überzug mit der genannten Fläche verbunden wird.

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BAD

Schließlich schafft die Erfindung zur Herstellung eines Schleifkörpers ein Verfahren, in dem aus Teilchen aus gemahlenem Glas, Glas- oder keramischen Fasern, Borcarbid, Siliciumcarbid oder einem anderen feuerfesten Schleifmittel ein Körper gebildet und dieser durch wiederholtes Imprägnieren mit konzentrierter Ohr omsäui'elö sung und anschließendes Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 315⁰O und 815°G gehärtet wird_o

Es hat sich gezeigt, daß das feuerfeste Ausgangsmaterial in Form eines Pulvers, ZoB. eines In der Kugelmühle gemahlenen Aluminiumoxyds, verwendet und einfach durch Pressen, Formpressen, Schlammgießen, Strangpressen oder auf andere Weise derart verarbeitet werden kann, daß die Oxydteilchen dicht zusammengepreßt werden und einen porösen Körper· bilden. Die Härtung der ungesinterten Körper erfolgt im wesentlichen in derselben Weise wie bei den teilgesinterten porösen Materialien. Beispielsweise kann man zum Härten den porösen Körper ßit einer beispielsweise in Lösung vorliegenden Iietallverbindung ir .präg nieren, die bei einer 'im Be-U₀^ reich von et\*/a 315 - 315 O liegenden Temperatur unterhalb der Sintertempei'atur in situ in das Üetalioxyd umgewandelt werden ~" kann, worauf durch Erhitzen des Körpers die Verbindung in ihr Oxyd "umgewandelt '.vircU Dieses Imprägnieren und Erhitzen soll min-.., des tens- je 'zwei" mal erfolgen, daini: eine brauchbare Härtewirkung erzielt rare ferner hat es sich .^ecei^t, daß andere feinvertoilte llaterialien, beispielsweise Lrulvc-r ::us Lletalloxydgemischen und. dergleichen, als AusgangsmaLorial verwendet'werden können, das ferner Zusatzstoffe, bexKpiels'veise Glas- oder Iletallfasern oder Schleifiivittelkcrner· entiialter· kann, so daß das Fertigprodukt bestimmte Eigenschaft an erhalte

!lachstehena v/ii-d öer Erfindun^s^egenötanä ausführlicher anhand der beigefügten Abbildungen beschrieben. Dabei sind

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Mg. 1,2 und 3 Photographien eines aus AluminiumOxydpulver gepreßt.en Körpers nach einer zunehmenden Anzahl von erfindungsgemäß durchgeführt en Imprägnier- und HtfarmebehahdlUngen.

4 ist eine Photographie eines Rasters in derselben Vergrößerung wie Hg-. 1-3* -

Fig. 5 seigt in einem Schilffbild in Söö-fachei Vergrößerung einen gepreßten und chemisch gehärteten Körper aus Äluminiumoxyd Alcoa T-6T (-325 mesh), das 48 Stunden lang Kugelgemahien worden war ι ■

I¹Ig₀ 6 in "einem Schliff bild in 2ÖÖ-faeher Vergrößerung einen gepreßten und chemisch gehärteten Körper aUö Aiüminiümoiyd Alöoa 21-61 (-325 mesh), das 96 BtUäden fegelgemähleh i/yoMen w&r,

7 in einem Sehliffblld in 20ö-fädher fergrößeruiig einen ge preßten und ehemisch gehärteten Körper aus Bi

I*ig» Ö in einem Schliff bild in 200-facher Vergrößerung einen gepreßten und ohemisöh gehärteten Körper aus Ghrömöiydpulver,

Mg» 9 in einem Schliffbild in 200-fäeher Vergrößerung einen Unter Zusatz iron Aluminiumfasern gepreßten Und chemisch gehärteten Körper aus Alcoa T-61 (-325 mesh), das 96 Stunden lang KUgelgemahlen worden warι

Pig. 10 in einem Schilffbild in 200-facher Vergrößerung einen chemisch gehärteten Anstrich aus einem feuerfesten Oxyd auf einem Metallsubstrat,

Mg* 11 eine Photographie einer handelsUbliehen, gesinterten Schleifscheibe und daneben^eine erfindungsgemäß hergestellte Schleifscheibe»

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Fig. 12 in einem Schliffbild bei 300-facher Vergrößerung einen Querschnitt durch einen üblichen, durch Plasmaspritzen aufgetragenen Überzug aus Chromoxyd vor der erfindungsgemäßen Behandlung und

!'ig» 13 in einer Photographic bei 300-facher Vergrößerung den in !'ig. 12 gezeigten Querschnitt-nach der Behandlung«

Nachstehend wird ein Verfahren beschrieben, in dem neuartige Materialien erzeugt werden,. Dabei wird ein relativ weicher, poröser Körper aus feinverteilten, feuerfesten Oxyden mehrmals mit, Chemikalien imprägniert und nach jeder Imprägnierung einer milden Wärmebehandlung unterworfen, durch die das Imprägnierungsmittel in ein Oxyd umgewandelt wird«, Es hat sich gezeigt, daß das auf diese Welse gebildete, keramische Gefüge eine sehr große Härte, eine hohe Druckfestigkeit und in einem großen Temperaturbereich eine hohe Maßhaltigkeit besitzt» Mehrere dieser neuartigen keramischen Materialien besitzen ferner einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten und eine hohe Abriebfestigkeit„

Aus dem neuartigen Material kann man auf wirtschaftliche Weise die verschiedenartigsten Teile in verschiedenen Größen und komplizierten Formen herstellen. Zu diesem Zweck verwendet man das feuerfeste Ausgangsmaterial am besten in Pulverform, worauf in geeigneter Weise die Pulverteilchen zu einem porösen Körper von vorherbestimmter Form dicht zusammengepreßt werden. Danach werden die Formkörper wiederholt mit Chemikalien behandelt und jeweils anschließend einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur unterworfen, die beträchtlich niedriger ist als die für die normale Verglasung von keramischem Material verwendete Temperatur.

In dein Verfahren gemäß dem Stammpatent werden teilgesinterte feuerfeste Ausgangsmaterialien mit Chemikalien behandelt. Es wurde nun gefunden, daß das feuerfeste Ausgangsmaterial in Form eines

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ÖAD ORiGlNAL

Pulvers oder in einer anderen feinverteilten Form verwendet werden und insbesondere mit einem geeigneten Bindemittel, z.B» Ton, Kaolin und dergleichen vereinigt und danach durch Pressen, Formpressen, Schlammgießen, Strangpressen oder auf andere Weise zu einem Formkörper verarbeitet werden kann, in dem die !Teilchen des oxydischen Ausgangsmaterials dicht nebeneinanderliegen. Als oxydisches Ausgangsmaterial kann man Oxyde des Aluminiums, Bariums, Berylliums, Bors, Calciums, Ceriums, Chroms, Kobalts, Galliums, Hafniums, Eisens, Lanthans, Magnesiums, Mangans, Molybdäns, Nickels, Niobs, Siliciums, Tantals, Thors, Zinns, Titans, Wolframs, Urans, Vanadins, Yttriums, Zinks, Zirkoniums oder ein Gemisch von zwei oder mehreren dieser Oxyde verwenden. Die Teilchen liegen nur so nahe beieinander, daß sie ein poröses Gefüge bilden, dessen miteinander verbundene Poren ein beträchtliches Volumen besitzen, so daß eine Imprägnierung mit der chemischen Behandlungslösung möglich ist. Anstelle der Verwendung eines Bindemittels können die Teilchen auch mit der chemischen Behandlungslösung benebzt und in einer Form gepreßt oder zuerst in einer Form gepreßt und dann in dieser benetzt werden, worauf die ,Teilchen mindestens einmal mit der chemischen Behandlungslösung imprägniert und wärmebehandelt werden, so daß die Teilchen so fest zusammenhalten, daß der Formkörper aus der Form herausgenommen und manipuliert werden kann. Man kann auch aus der chemischen Behandlungslösung und den Teilchen ein Gemisch bilden, das nur soviel Lösung enthält, daß die Teilchen benetzt werden, oder soviel Bindemittel zusetzen, daß eine knetbare Masse erzeugt wird, die geformt und wärmebehandelt werden kann. Haeh der ersten Formgebung werden diese Teile wiederholt imprägniert und danach jeweils wärmebehandelt, bia der Formkörper die erforderliche Härte besitzt. Die chemische Behandlungslösung ist eine Lösung einer Verbindung, die in den Poren zwischen den Teilchen des Formkörpers bei unterhalb der Sintertemperatur der Teilchen liegenden Temperaturen im Bereich von etwa 315 815⁰C liegen, in ein Metalloxyd umgewandelt werden kann.

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i>as Härten von. Öefügeh aus relativ feinverteilteh Teilchen des feuerfesten Äusgangsmaterials Hat gegenüber der Verwendung von teilgesinterten Körpern mehrere Vorteile; Erstens entfällt das zunächst bei Inäßig^ hoher Temperatur durchgeführte Sintern* Zweitens kann mäh in dein Verfahren j in dem ein Pulver- verformt wirdj verschiedene Äüsgähgsmaterialien Verwenden,- die in gesinterter ϊόίΜ liiöht leicht erhältlich sind ödei· nur schwiörig gesintert herden köhhens Mäh kanu ätioh die versohieäehäitigsteh Oxyägeiäiäehe in fast boiiobigfeii Mehgeiiverhälthisöen verwenden lind Tar&tiejfr-fr dähei keine Bticksieht dä^äUf zu. nehmeni wie sieh die se öxydö verhalten würdenj vüätm sie in den höimä'leh Verfahren Ιάψί. höheh Temperaturen zü.säimnehge^:s'öhniölzen werden* Mail Mann atiöh selir reine ÖJiydfeörper verwenden^ während bei der Herstellung von gösiriterteil Eörperh SiiiGiümdiöxydj i,'iaghesititoo2grd Und andere iii zugesetzt werden* damit die SiiitertemperatUr'en auf ge

e¹ Werte herabgesetzt wer¹ den* IPe'r'üer gestattet das äeue Verfahreh die Hitverwendung von keramischen !"'aseiihi MetällpUlvern Und den versehiedenartigsten Verstärkungsmäteriälieni ZüJs vöh 23rähteiij Mebeh Und de3?gleidh§hi 33ie iTär'fflebeliandluhg Mrd bei so nielrigefi ißeEiperatureh diirehgef-ührtj daß man sogar Glasgewebe verwendeh k

Zum Hart oft des' porösen Körpers wird dieser vorzugsweise mehrmals mit einer Lösung einer Verbindung imprägniert _t die bei !emperatu-retif welche unterhalb der .Sihtertemperätür des Körpers liegen, in ein ö:xyä ungewaiidelt -werden können, worauf durch Erhitzen des Körpers die Verbindung in das Oxyd umgewandelt wird. Die Ghemikalienlösüng besteht"'gewöhnlich aus einer relativ konzentrierten, wässerigen liösung eines löslichen Metallsalzes oder -oxyds, das durch jDrwarmiing in ein beständiges Oxyd umgewandelt werden käiin* Biese !Forderung erfüllende-Verbindungen sind beispielsweise Ceriuin(Iii)-hitrat, 2irkony!chloride Xobalt- und Ifickelnitrat| iataiioxjalätt Kieselwolframsäure_# Magnesiümehrömat> Beryllium^- nitratj Öliromtx-ioiryd öder OhiOmsäUre, OhroMsülfat, Öhromchloriä

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und dergleichen. Yon den Verbindungen eines bestimmten Metalls wird gewöhnlich jene verwendet, welche die größte Löslichkeit besitzt. Mit der Löslichkeit nimmt auch die Menge zu, in der das Metalloxyd bei jeder Imprägnierung und anschließenden Wärmebehandlung in dem Körper aus dem feuerfesten Oxyd abgelagert wird. Aus demselben Grund verwendet man besser eine konzentrierte als eine verdünnte Lösung der Verbindung» Man kann als Lösungsmittel beispielsweise Alkohol und Äther verwenden. Bevorzugt wird jedoch Wasser, weil es für fast alle der in Präge kommenden Metallsalze und -oxyde ein höheres Lösungsvermögen hat„ Bei der Auswahl und Herstellung der zum Imprägnieren verwendeten Ohemikalienlösung sind noch andere Paktoren zu berücksichtigen, beispielsweise die Temperatur, bei der das Salz in das Oxyd umgewandelt wird, die Beständigkeit im ganzen Umwandlungstemperaturbereich, die Beziehung zwischen den während der Umwandlung vorhandenen Kristallgrößen und den Porenräumen des porösen Ausgangskörpers, sowie die gewünschte Härte und Festigkeit des Endproduktes.

Es hat sich gezeigt, daß die größte Härte und die höchste Festigkeit erzielt werden, wenn man für die chemische Behandlung eine oder mehrere der eine hohe Löslichkeit aufweisenden Chromverbindungen verwendet. Von diesen hat sich konzentrierte Chromsäure insofern als vorteilhaft erwiesen, als mit ihr die größte Härte mit der kleinsten Anzahl von Imprägnierungs- und Wärmebehandlungen erzielt werden kann. Es hab;en aber auch andere Chromverbindungen Vorteile. Beispielsweise kann man die dreiwertigen Salze, z.B. das Chlorid oder Sulfat, verwenden, wenn das sechswertige Chromtrioxyd eine G-esundheitsgefährdung bedingt. Es kann auch ein nichtsaures Salz, z.B. das Magnesiumchromat, zweckmässig sein, wenn "basische feuerfeste Körper, z„B. aus Calciumoxyd, chemisch gehärtet werden sollen.

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"03 BAD

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Die Imprägnierung mit Chromsäure hat zwar zahlreiche Vorteile, doch kann man auf diese Weise im allgemeinen keine.Teile herstellen, die einen hohen elektrischen Isolationswiderstand haben sollen, weil der spezifische elektrische Widerstand eines solchen Körpers bei. zunehmender Temperatur abnimmt» Wenn eine niedrige elektrische Leitfähigkeit in einem großen Temperaturbereich erforderlich ist, muß man eines der anderen Härtemittel verwenden, z.B. 0erium(III)-nitrat, Zirkoniumoxyöhlorid, Berylliumnitrat usw. β

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die größte Härte erst durch wiederholte chemische.Behandlung erzielt. Zwei oder mehrere Behandlungen sind unbedingt erforderlich. Wie vorstehend kurz angedeutet worden ist, hat es sich gezeigt, daß in dem chemischen Härteverfahren die verschiedenartigsten Metallsalze und löslichen Oxyde verwendet werden können, wobei mit manchen bessere Ergebnisse, z.B. hinsichtlich der schließlich erhaltenen Härte und festigkeit, erzielt werden als mit anderen» Bei der ersten Wärmebehandlung wird das gebildete feuerfeste Oxyd, z.B. Cr₂O, und dergleichen, anscheinend sehr fest mit den feuerfesten Oxydteilchen gebunden, die beispielsweise aus Aluminiumoxyd usw. bestehen und den porösen Oxydkörper bilden. Die nachfolgenden Behandlungen führen anscheinend zu einer festen Bindung an das vorher abgelagerte Oxyd. Bin dünner (petrographischer) Schliff eines porösen Aluminiumoxydkörpers zeigt, daß die zunächst durchgeführte Behandlung mit Chromsäure und die anschließend unter Wärmeeinwirkung erfolgende Umwandlung in Cr₂O^ dazu führt, daß das grüne Oxyd einen geschlossenen Überzug auf den Aluminiumoxydteilchen bildet. Die Untersuchung von Poren mit einem relativ großen Querschnitt zeigt, daß diese Überzugsbildung durch anschließende Imprägnierungen und Wärmebenandlungen fortgesetzt wird. Die als Pig. 1, 2 und 3 gezeigten Photographien stellen einen aus Aluminiumoxydpulver Cars AP-99-L3 gepreßten Körper nach wiederholter Imprägnierung mit

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konzentrierter Chromsäure und Wärmebehandlung dar. Fig. 1 zeigt einen Schliff des Körpers nach einer einmaligen Chromsäureimprägnierung und Wärmebehandlung. Die in Mg. 1 gezeigte Fläche ist ziemlich rauh und besitzt beträchtliche, unausgefüllte Hohlräume. Fig. 5 zeigt einen Schliff desselben Körpers nach insgesamt fünfmaliger Chromsäureimprägnierung und Wärmebehandlung. Die Textur des Körpers ist jetzt weniger rauh, und viele der Hohlräume sind ganz oder teilweise ausgefüllt worden. Fig.. 3 zeigt einen Schliff desselben Körpers nach insgesamt neunmaliger Chromsäureimprägnierung und Wärmebehandlung. Man erkennt, daß jetzt die Textur noch weniger rauh ist und viele der Hohlräume ausgefüllt worden sind. Fig. 4 zeigt einen Raster, in dem die großen Teilungsabstände 0,1 mm und die kleinen Teilungsabstände 0,01 mm entsprechen. Diese Photographie wurde mit derselben Vergrößerung hergestellt wie die Figuren 1 bis 3 und liefert einen Maßstab. Es hat sich gezeigt, daß das durch die Umwandlung gebildete Oxyd sowohl an dem Oxyd des zunächst hergestellten Preßkörpers als auch an sich selbt fest haftet. Anscheinend werden die Poren erst durch mehrere Behandlungen bis zur Mitte gefüllt. Die Härte eines derartigen ,porösen Oxydkörpers nimmt durch die Wiederholung der Behandlung beträchtlich zu.

Ein poröser Aluminiumoxydkörper wurde vor der Chromsäurebehandlung mit einer verdünnten Phosphorsäurelösung behandelt und wärmebehandelto Die Untersuchung eines dünnen Schliffes ergab, daß das Chromoxyd von der bei der Vorbehandlung gebildeten Aluminiumphosphatoberfläche nicht angezogen und nicht darauf abgelagert worden war, sondern anscheinend die größeren Poren in Form eines.Iose gepackten oder porösen, grünen Materials füllte. Offenbar kann sich das Chromoxyd mit dem Aluminiumoxyd nicht haftfest verbinden, während es mit dem vorher erwähnten Aluminiumoxyd eine solche haftfeste Verbindung eingeht.

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Viele feuerfeste Oxyde können durch eine Chromsäurebehandlung mit einer mäßig festhaftenden öhromoxydschieht versehen werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Erzeugung von sehr fest gebundenen feuerfesten Materialien von dem Vorhandensein von kleinen . Poren, Spalten, Rissen oder Zwischenräumen abhängt. In solchen Fällen erhält man einen sehr harten, dichten Körper. Wie zu erwarten, war, ist "bei einer gegebenen Anzahl von chemischen Behandlungen und der Verwendung eines gegebenen feuerfesten Oxyds die erzielte Härte von der Teilchengröße, der Form des Körpers und dem: zu. seinem Pressen verwendeten Druck abhängig«, Bei zu großen, Poren kann eine große Härte u.TJ«. erst nach einer sehr großen Anzahl von .Behandlungen erzielt werden. Wenn die Hohlräume zu klein sind, kann die Chemikalienlösung nicht einwandfrei eindringen. Die vorstehenden Feststellungen wurden im Zusammenhang $it der Chrom-, säurebehandlung gemacht, sind darauf jedoch nicht eingeschränkt, weil dieselben Abhängigkeiten im allgemeinen auch bei vielen der anderen Lösungen von löslichen Metallsalzen und Oxyden vorhanden sind.

Zur Herstellung eines gehärteten Produkts mit Hilfe des erfindungsgemäßen, chemischen Behandlungsverfahrens braucht man nicht unbedingt ein feuerfestes Oxyd als Ausgangsmaterial zu verwenden. Das zunächst hergestellte Gefiige muß vor allem die kleinen Hohl- und Zwischenräume besitzen, in denen das Oxyd gebildet werden kanne Beispielsweise ist ein Stück aus Glasgewebe in der angegebenen Weise einwandfrei gehärtet worden, wobei nach einer nur geringen Anzahl von .Chromsäureimprägnierungen und Wärmebehandlungen ein spröder, keramikartiger Körper erhalten v/ird« Auf dieselbe Weise sind auch gepreßte Stahlwolle, Kaolin- und Aluminiumoxydfasern, Kaolin-,; Glas- und Quarzpapier und dergleichen einwandfrei: gehärtet worden. Es hat sich ferner gezeigt, daß die verschiedenartigsten schwach gepreßten Metallpulver auf ähnliche Weise gehärtet werden können. Anscheinend bildet sich eine chemische

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; ; BAD

Bindung zwischen dem Ghromoxyd und dem gepreßten Gut,, Wie im IPaIl von gepreßten, porösen Oxydkörpern sind auch bei den anderen Materialien zur Bildung eines fest gebundenen, harten Körpers mehrere Behandlungen erforderlich. Offenbar ist die chemische Bindung von dem Vorhandensein eines Oxyds abhängig, lienn das Ausgangsmaterial kein Oxyd sondern beispielsweise ein Metallpulver ist, muß anscheinend erst ein Oxydüberzug auf dem Ausgangsmaterial gebildet werden, ehe eine einwandfreie Bindung erhalten wird. Auf den Teilchen ist fast stets eine Oxydschicht vorhanden, oder es wird eine solche Schicht während der Imprägnierung und Wärmebehandlung gebildet» wobei der Sauerstoff von der Atmosphäre oder den Reaktionspartnern geliefert wird. Wenn sich bei der Wärmebehandlung kein geeigneter Oxydüberzug bildet, z.B. auf Titanmetallpulver, kann man vor der chemischen Behandlung eine Oxydation vornehmen. Zu diesem Zweck kann es genügen, den Körper ein einziges Mal auf eine Temperatur zu erhitzen, bei der sich ein Oxydüberzug auf den Teilchen bildet. Ferner sei darauf hingewiesen, daß ein in den Hohl- und Zwischenräumen des porösen Körpers gebildeetes Oxyd als Bindemittel für die später abgelagerten Oxyde dient.

Die Tabelle I zeigt die Härtewerte, die durch die Chromsäurebehandlung der verschiedenartigsten gepreßten Oxydkörper erzielt worden sind. In diesem Fall wurde die Chromsäure in Form einer konzentrierten wässerigen Lösung verwendet, zu deren Bildung Ohromtrioxyd (örO«) zu Wasser zugesetzt wurde, bis sich" bei Zimmertemperatur keine Kristalle mehr auflösten. Zur Herstellung der Prüfkörper wurde eine kleine Menge der konzentrierten Chromsäure mit dem feuerfesten Oxydpulver gemischt und die feuchte Masse in einer ringförmigen Form gepreßt» entweder mit einer hydraulischen Presse, deren Stempel annähernd denselben Durchmesser von 13 mm hatte wie die Form, öder in späteren Versuchen durdh Stampfen mit einem kleinen, flachen Handstempel* Anscheinend erzielt man mit dem

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Handstampfen gleichmäßigere Ergebnisse, insbesondere bei bestimmten, schwer fließenden Oxyden. Die gepreßten Prüfkörper wurden dann im Ofen auf höchstens 648⁰G erhitzt» Die porösen Prüfkörper wurden danach auf 177⁰G abgekühlt, in konzentrierte Chromsäure eingetaucht, herausgenommen und danach langsam auf 648⁰C erhitzt« Das Verfahren wurde wiederholt und insgesamt so oft durchgeführt, wie es in der Tabelle I angegeben ist«

Eine Wärmebehandlung kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden: Der Körper wird auf bis zu 177⁰C erhitzt, in konzentrierte Chromsäurelösung eingetaucht, aus der Säurelösung entfernt und in einem Ofen 20 Minuten lang bei 66⁰C, 20 Minuten lang bei 177⁰G, 30 Minuten lang bei 260 - 288⁰G, 20 Minuten lang bei 399°G, 15 - 20 Minuten lang bei 648⁰C wärmebehandelt, danach aus dem Ofen herausgenommen und auf Zimmertemperatur oder vor dem weiteren Eintauchen auf 177⁰G abgekühltο Dies«
mehrmaligen Behandlung wiederholt,

tauchen auf 177⁰G abgekühlt„ Diese Schritte werden natürlich zur

Die Erhitzung des Körpers auf 177⁰G vor dem Eintauchen in die Chemikalienlösung· sollte nur bewirken, daß bei der Abkühlung in dem Teil ein Teilvakuum erzeugt und dadurch die vollständige Imprägnierung mit der Behandlungslösung begünstigt wird. Es hat sich gezeigt, daß die Kapillarwirkung gewöhnlich für eine vollständige Imprägnierung der Teile auch bei Zimmertemperatur genügt, die Imprägnierung jedoch besonders mit Chromsäure durch Erhitzen der Imprägnierlösung verbessert werden kann« Eine Erwärmung der Chromsäure auf etwa 88 G führt zu einer um etwa 10$ stärkeren Imprägnierung.

Damit besonders bei den handgestampften "Prüfkörpern die Bildung von ebenen, glatten flächen gewährleistet wird, wurden die Prüfkörper nach der ersten oder zweiten Wärmebehandlung leicht mit Siliciumcarbid-Schleifpapier geschliffen. Durch diese Oberflächenbehandlung wurde die Notwendigkeit des Läppens mit Diamant vermieden, das bei den meisten dieser Prüfkörper nach drei- oder viermaliger Imprägnierung erforderlich war·

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-H-

Die Tabelle II dient zu Vergleichszwecken und gibt die Rockwell-15-2T-Härte von verschiedenen üblichen Materialien an. Man erkennt ι daß einige der in der Tabelle I angegebenen, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gehärteten Oxyde sehr hart werden. Die Tabelle III ist eine Umrechnungstabelle von lockwell-A-Härtewerten in Eockwell-15-1T-Härtewerte für einen begrenzten Bereicho

Die Tabelle IV gibt die Prüfergebnisse für Körper an, die durch Preßverformung aus feinverteilten Gemischen von feuerfesten Oxyden hergestellt v/urden, und zwar ebenso wie die in der Tabelle I angegebenen Körper» Anscheinend kann man die schließlich erhaltene Härte aufgrund der Härte der einzelnen verwendeten Oxyde vorherbestimmen»

BAD ORIGINAL 9 09035/fm

Tabelle I

G-eiiiessene Härtewerte von gepreßten Prüfkörpern aus je einem einzigen Oxyd hoher Reinheit nach mehrfacher Imprägnierung mit Chromsäure und jeweils anschließender Wärmebehandlung

Bezeichnung Rockwell-15-1-Härte nach n-maliger Imprägdes Prüf- nierung
körpers _ :

η =

Oxydisches ^: '
Ausgangsmaterial

Verformuhgsdruck' 3 5 7 9 11 13

97 57,4 80,7 - 91,6 92,7 94,6

Al₂O₅ (Meller,

99,98$, 30 /im)

of
14,1 kp/mm

116 84,5 83,1 94,3 96,2 96,0 96,6

handgestampft

J - 78,6 83,6 89,9 90,0

(Anatase)

14,1 kp/mm

K - 84,3 89,6 91,7 91,4 91,7

TiO₀ (Rutil)
14,1 kp/nan

W ....... - 83,4 90,0 90,5 93,1 91,0

7,0 kp/mm

98 84,1 91,9 92,4 95,2 95,5 95,3

14,1 kp/mm

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Bezeichnung Rockwell-15-N-Härte nach n-maliger Impräg-

des Prüfkörpers nierung

Oxydisches η = Ausgangsmaterial

Verformungadruck 3 5 7 9 11

Hg-SiO₂
7,0 kp/mm²

Fe₉O
2

81,0 86,7 92,0 94,3 93,1

Z - 78,8 86,5 86,5 89,2 88,9

14,1 kp/mm

AA - 75,1 85,9 89,3 89,0 -

7,0 kp/mm²

BB - 85,1 88,4 90,3 89,8 - ■

7,0 kp/mm²

OC - 84,8 86,2 89,1 91,0

7,0 kp/mm

28 57,0 75,8 84,3 · 88,2 86,8 89,5

AlOH ),

14,1 kp/mm

111 84,5 87,0 - 93,8 93,9 94,7

14,1 kp/mm

188 - - 68,7 - 77,5 84,3

handgestampft

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Bezeichnung Rockwell-15-iT-Härte nach n-maliger Impräg-

dea Prüfkörpera ' nierung

Oxydiachea η = Ausgangamaterial

Verformungadruck 3 5 7 9 11

190 59,5 - 74,0 84,1 85,5 85,8 ·

₃
handgeatampft

191 ' 77,8 85,4 89,6 91,1 92,2 90,8

handgeatampft

222 84,7 88,0 91,5 94,2 95,5 95,4

handgeatampft

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Tabelle II Rookwell-15-N-Härtewerte von einigen üblichen Materialien

Rockwell-15-N-Härte

Titan, Typ A 63

kaltgewalzter Stahl (IO4O) 69

nichtrostender Stahl (303) 69,6

nichtrostender Stahl (416) 72

Berylliumoxyd-Keramik (Ooora BD-96) 88,5

Titaniumoxyd-Keramik (AlSiMag 192) 89,6

Pederstahl (Laubsägeblatt) 91

Gehärteter Werkzeugstahl (Rex AAA) 92,4

Gehärtetes Pyrexg^as 93,6

Aluminiumoxyd-Keramik (Coors AD-94) 94,2

Aluminiumoxyd-Keramik (Ooors AD-995) 94,8

\7olframcarbidlegierung (Carboloy 603) 95,9

Anmerkung: Die obigen Durchschnittswerte wurden durch die tatsächliche Messung von Prüfkörpern erhalten. Diese Werte müssen nicht unbedingt mit den von den Erzeugern veröffentlichten Daten übereinstimmen.

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— τ y —

	Tabelle III	Rockwell-	Rockwell-A-	Rockwell-
Umwandlung		"TS-H-Härte	Härte	15-N-Härte
		96,5	79,0	8.8,5
Rookwell-A-	von Rockwell-A-Härtewerten in Rockwell-15-W-Härte-	—	78,5	88,0
Härte	wert e	96,0	78,0	87,5
92,0	-	77,5	87,0
91,5	95,5	77,0	86,5
91,0	-	76,5	86,0
90,5	9.5,0	• 76,0	85,5
90,0	—	75,5	85,0
89,5	94,5	74,5	84,5
89,0	-	74,0	84,0
88,5	94,0	73,5	83,5
88,0	93,5	73,0	83,0
87,0	-	72,5	82,5
86,5	93,0	72,0	82,0
86,0	92,5	71,5	81,5
.85,5	92,0	-71,0	81,0
85,0	-	70,5	80,5
84,5	91,5	70,0	00,0
84,0	91,0	69,5	79,5
83,5	90,5	69,0	79,0
83,0	90,0	68,5	78,5
82,5	89,5	68,0	78,0
81,5	-	67,5	77,0
81,0	89,0	67,0	76,5
80,5	76,0	63,0	72,0
80,0	75,5	62,5	71,5
79,5	75,0	62,0	71,0
66,5	74,5 "	61,5	70,5
66,0	74,0	61,0	70,0
65,5	73,5	60,5	69,5
65,0	72,5
64,5
64,0
63,5

909835/1258

Tabelle IV

Gemessene Härtewerte von gepreßten Prüfkörpern aus Oxydgemischen hoher Reinheit nach mehrmaliger Chromsäureimpräg-

ni erung

Bezeichnung Rockwell-15-N-Härte nach n-maliger Imprägdes Prüfkörpers nierung

Oxydisches η =
Ausgangsmaterial

Yerformungsdruck ₃ c γ q -J_{1 13}

EE - 87,7 91,0 92,9 92,4 93,1

ZrO₂(D + Al₂O₃
(blättrig (1)
7,0 kp/mm

225 - 89,5 94,0 94,4 95,7 96,2

Or₂O₃ (4) + Fe₃O₄

handgestampft

GG - 92,0 91,7 94,0 94,6 92,5

BeO(I) + Al₂O₃
(blättrig) (1)
7,0 kp/mm²

HH - 85,2 88,6 90,7 91,4 91,7

NiO (1) + Al₂O₃
(blättrig) (1)
7,0 kp/mm²

7 80,0 86,2 91,5 92,2 91,5 93,0

TiO₂ (Rutil) (2) +

Al₉O- (blättrig)(1)

^ / 2
14,1 kp/mm

909835/1258

Bezeichnung Eookwell-15-H-Härte nach n-maliger Imprägdes Prüfkörpers nierung

Oxydischea η = Ausgangamaterial

Verformungsdruck 3 5 7 9 11

8 79,6 87,6 91,9 89,6 91,3 89,7

0?iO₂(Rutil) (1) + O₃ (blättrig)(1) ²

14,1 kp/fom²

9 78,2 89,6 93,0 93,4 90,1 89,9 TiO₂ (Rutil) (1) + Al₉O, (blättrig) (1) 14,1 kp/mm

10 . ,01,4 . 88,3 91,4, 91,4 91,4 92,5 GeO (1) + Al₂O₃ (blättrig) (1)

14,1 kp/mm

11 82,4 87,3 91,6 92,7 93,5 93,5 Ee₂O₃ (1) + Al₂O₃ (blättrig) (1) 14,1 kp/mm

13 82,8 90,4 93,6 94,5 94,4 94,5 Gr₂O₃ (1)+ Al₉O-, (blättrig) (1)

2 14,1 kp/mm

14 81,8 90,8 91,1 93,9 93,4 94,1 Gr₂O₃ (1) + Al₂O₃ (blättrig) (2) 14,1 kp/mm

90983S/125S ORiOfNAL inspected

1818663

Bezeichnung Rockwell-15-N-Härte nach n-maliger Impräg-

des Prüfkörpers nierung

Oxydischea η =

Ausgangsmaterial

Verformungsdruok 3 5 79 11

15 83,0 86,9 90,1 90,4 92,4 91,9

Or₉O, (1)+ TiO₉

(Si) (i

14,1 kp/mm

16 83,5 92,2 - 95,5 95,4 96,7

Cr₉O^(I) + BeO (1)

/2 14,1 kp/mm

17 85,0 88,7 92,1 93,5 93,6 94,6

Or₉O, (1) + ZrO₉(D

^ / 2 14,1 kp/mm

18 80,3 89,3 92,3 88,6 94,2 93,5 BeO (1) + TiO₀ (Rutil)(1)

₉ c.

14,1 kp/mm

19 75,7 81,6 86,1 88,2 89,5 92,3 ZrO₂(I) + TiO₂ (Hutil) (1) 14,1 kp/mm

20 81,9 87,8 92,0 94,0 95,1 94,3 ZrO₂(D + BeO(D 14,1 kp/mm

909836/1258

ORIGINAL INSPECTED

Zur Bestimmung des Einflusses der Korngröße auf die Härte von gepreßten und erfindungsgemäß gehärteten, feuerfesten Oxyden wurden Prüfkörper hergestellt. Die nachstehend beschriebenen Prüfkp'rper wurden chemisch mit Chromsäure behandelt und bei Temperaturen von bis zu 648⁰C wärmebehandelt.

In der Tabelle V sind gemessene Rockwell-Härtewerte von ge~ preßten Prüfkörpern aus verschiedenen Sorten von Meller-Aluminiumoxyd (99,98$) angegeben« Die Prüflinge hatten vorwiegend Korngrößen von 0,06/um, 0,3/Um, 1,0/um bzw. einen Korngrößenbereich von 1-30 /um und 5-10/Um. Aus der Tabelle geht hervor, daß zwischen den mit diesen Korngrößen erzielten Härtewerten nur sehr kleine Unterschiede bestehen, mit Ausnahme des Korngrößenbereichs von 5-10/um, mit dem beträchtlich niedrigere Werte erhalten wurden.

Es ist möglich, daß infolge des begrenzten Korngrößenbereichs des Pulvers von 5-10 /um der gepreßte Körper ein Gefüge mit großen und kleinen Poren besitzt, in erster Linie deshalb, weil keine kleinen Körner vorhanden sind, die in die Zwischenräume zwischen den größeren Körnern hineinpassen. Ein derartiges G-efüge kann nur schwer ausgehärtet werden, weil man nach dem Ausfüllen der kleineren Poren oder Kanäle die dann dicht verschlossenen größeren Poren in nachfolgenden Behandlungen nicht mehr erreichen kann.

Die Tabelle VI zeigt die Ergebnisse eines anderen Vergleichs,'in dem blättriges Aluminiumoxid Alcoa T-61 (ca. 99»39& AIgO,) verwendet wird. Der Prüfkörper A wurde durch Pressen eines trockenengemahlenen Materials in dem von dem Hersteller erhaltenen Zustand (-325 mesh) gebildet. Pur die übrigen Prüfkörper wurde dasselbe Material verwendet, jedoch nach zusätzlichem Kugelmahlen unter Wasserzusatz. Die mikroskopische Untersuchung von

90983:5^1258

1816S63

Teilchen zeigte mit zunehmender Mahldauer eine deutliche Verkleinerung der Korngröße. Die besten Ergebnisse erhält man mit dem Material von -325 mesh, dem 48 Stunden lang gemahlenen Material, und Gemischen von verschiedenen Korngrößen. Die 24 bzw. 96 Stunden lang kugelgemahlenen Materialien führen zu deutlich niedrigeren Härtewerten. Mit den 24 bzw. 96 Stunden lang kugelgemahlenen Materialien wurden in mehreren anderen Versuchen dieselben Ergebnisse erzielt, so daß man annehmen kann, daß die aus diesem Material gepreßten Körper eine andere Porenstruktur haben.

Aus der Prüfung einer sehr großen Anzahl von Prüfkörp&rn geht hervor, daß eine maximale Härte und Dichte bei einem gegebenen Qxydmaterial nur mit Teilchengrößen und -formen erzielt wird, die eine möglichst einheitliche Zwischenraumstruktur ergeben. In diesen Fällen kann man eine sehr vollständige Imprägnierung erzielen, die zu dem dichtesten und härtesten G-efüge führt, das mit den verwendeten Materialien erzielt werden kann. Die Forderung nach einheitlichen Zwischenräumen erläutert auch, warum schwach gepreßte Prüfkörper manchmal durch die dhemis'che behandlung eine höhere Härte erhalten können als die unter sehr starkem Druck erzeugten, in denen geschlossene Poren oder Räume auftreten können, zu denen nur kleine Kanäle führen, so daß nur eine niedrigere als die höchste Harte erzielt werden kann.

Fig. 8 zeigt in einem Schliffbild in 200-facher Vergrößerung einen aus Chromoxydpulver gepreßten Körper, der durch mehrmalige Ohromsäurebehandlung gehärtet worden ist. Das* Material der Fig. 8 ist in der Tabelle I als Prüfkörper 116 bezeichnet. Fig. 7 zeigt in einem Schliffbild in 200-facher Vergrößerung; einen aus Berylliumoxyd gepreßten Körper, Das Material der Fig« 7 ist in der Tabelle I als Prüfkörper 98 bezeichnet.

909835/125 8 owginal inspected

Tabelle V

Abhängigkeit der Härte von der Korngröße des verwendeten Aluminiumoxids hoher Eeinheit (99,98$

Bezeichnung Eoekwell-15-U-Härte nach n-maliger Impräg-

des Erüfkörpera nierung

Oxydisehes η = Auagangamaterial

Yerformungadruck 3 5 7 9 11

124 66,8 78,4 84,0 92,5 95,0 93,5

lO₃ {Meiler,

99,98$} 0,06/um handgestampft

123 75,2 - 91,9 92,6 93,9 94,1

Al₂O₃ {Meiler, ) 0,3/um

122 76,4 - 92,1 93,6 94,7 95,8

Al₂O₃ {Meiler, 99,98^) 1,OyUmhandgeat ampft

125 76,5 87,6 88,9 88,9 91,6 91,2 Al₂O₃ {Meiler, 99,W) 5-10/um handgestampft

126 74,0 - 91,4 92,4 93,7 95,3 Al₂O₃ (Melier, 99,W*5 1-30_/um hanctgeatampft

909835/1258

- 26 Tabelle VI

Härtewerte bei Verwendung von blättrigein Aluiiiiniumoxyd (Alcoa) naoh Trocken- oder Uaßmahlung zu verschiedenen Korngrößen und

Korngrößenbereichen

Bezeichnung Rockwell-15-lT-Härte nach n-maliger Imprüg-

des Prüfkörpers nierung

Oxydisehes η = Auagangsmaterial

Verformungsdruck 3 5 7 9 1113

A n.gem.n.gem.92,8 93,1 94,8 94,3

Al₂O₃, blättrig

Alcoa T-61 (-325 mesh) 14,1 kp/mm

29 81,8 88,8 90,7 91,6 92,8 92,9 Al₃O₅, blättrig

T-61 (-325 mesh)

24 Stunden lang kugelgemahlen

14,1 kp/mm

30 82,4 90,6 92,0 94,0 95,0 94,3 Al₂O₅, blättrig

T-61 (-325 mesh)

48 Stunden lang kugelgemahlen

14,1 kp/mm

31 . 82,1 87,1 91,7 91,6 90,4 92,7 Al₂O₃, blättrig

T-61 (-325 meah)

96 Stunden lang kugelgemahlen

14,1 kp/mm

909835/1258

Bezeichnung Rockwell-15-N-Härte nach n-maliger Imprägäes Prüfkörpers nierung

Oxydisches η = Ausgangsmaterial

Verformungsdruck 3 5 7 9 11

32 83,9 90,3 92,1 91,7 93,1 93,2 Al₂O₅, "blättrig

T-61 (-325 mesh) 24 (1 Teil),48 (1 Teil)

und 96 Stunden lang kugelgemahlen

14,1 kp/mm

33 81,6 90,0 91,9 93,4 94,2 93,7 Al₂O,, blättrig

T-61 (-325 mesh) -325 mesh (1 Teil), 96 (1 Teil), 24 (1 Teil)

und 48 Stunden (1 Teil) lang kugelgemahlen

14,1 kp/mm

90983S/12S8 o_RiriMA. _iU,^

ORIGINAL fNSPECTEO

Zur Bestimmung der Abhängigkeit der Härte von dem verwendeten ··'■■'· Ausgangsmaterial wurden aus verschiedenen erhältlichen lormöri ' ■ ■ von Aluminiumoxyd und Chromoxyd gepreßte -Prüfkörper-hefgestellt ^v- und diese Prüfkörper geprüf ti Es wurden OL -,' ß-^; uncf '■' ^ «-Aluminium-* oxyd verwendet, und zwar in tiydratierter, kalzinierter"/ blatt- -■'"'■ riger und geschmolzener S¹OrDi. Chromoxyd (CrpO,) ist in" einer "viel geringeren Formenäuswahl erhältlich. Es wurde ein normales>" feinverteiltes, chemisch erzeugtes Chromoxyd mit geschmolzenem^:und danach kugelgemahlenem Chromoxyd verglichen. .;:.'.<: u -

In der Tabelle VII sind die Härtewerte von gepreßten Prüfkörpern angegeben, die aus verschiedenen handelsüblichen Alcoä-Alumiriiumoxyden hergestellt worden waren. Dabei wurde blättriges, kalziniertes und hydratiertes Aluminiumoxyd verwendet. Wie zu erwarten war, erzielte man mit den hydratierten Formen nicht die größte Härte, mindestens nicht so schnell wie bei den blättrigen und kalzinierten Formen. Da die geprüften hydratierten Aluminiumoxyde (Type C-37 und 0-331) im vorgewärmten Zustand etwa 65^ AIpO,) enthalten, versteht es sich, daß zum Erzielen der größten Härte eine größere Anzahl von chemischen und Wärmebehandlungen erforderli-eh ist als bei dem blättrigen-und kalzinierten Material.. ..· ; ■ '

Die hydratierten Aluminiumöxy'de liegen In Form von weißen, körnig gen Kristallen vor und haben die Formel Al₂O^.3H₂O (manchmal Al(OH), gesehrieben). Die Type C-37 ist ein ß-Kristall^ mit einer;: Korrigröße von +325 mesh- (325 mesh ^ 35 /um Korngröße-) s- 0-331 ist ■ viel feiner als 325 mesh und hat eine durchschnittliche¹Korngröße von nur 6,5 "-' 8,5 /Um-. ^; - ;/:;■- ;

.1 ,i

9098 35/1258

Die in der Tabelle VII angegebenen, blättrigen und kalzinierten Aluminiumoxyde sind alle -325 mesh und enthalten 99+$ AIpO*» Dies sind <£-Aluminiumoxyde„ Das blättrige Aluminiumoxyd wird durch Mahlen von tablettenförmigen Kristallen (gut entwickeltes <jC -Aluminiumoxyd) erzeugt, die durch Erhitzen auf eine etwas unter dem Schmelzpunkt des Aluminiumoxyds (2038⁰C) liegende Temperatur in Korund umgewandelt worden waren. Man nimmt an, daß die kalzinierten Aluminiumoxyde aus weniger gut entwickeltem «C -Aluminiumoxyd bestehen.

Hinsichtlich der Härte bestehen zwischen den aus blättrigem bzw» kalziniertem Aluminiumoxyd hergestellten Prüfkörpern nur sehr kleine Unterschiede₀ Da angenommen wurde, daß das hydratierte Aluminiumoxyd, besonders der Prüfkörper 152, nach zusätzlichen chemischen Härtebehandlungen eine vergleichbare Härte erreichen würde, wurden die Prüfkörper 151 und 152 weiteren Imprägnierungen unterworfen. !lach 17-maligem Imprägnieren und 7/ärmebehandeln hatte der Prüfkörper 152 eine Rockwell-15-IT-Härte von 93 »2. Mt dem Prüfkörper 151 konnte ein so gutes Ergebnis nicht erzielt werden. Er hatte nach 17 Behandlungszyklen eine 15-N-Härte von nur 90,6. Dieser Prüfkörper 151 besteht aus großen Teilchen, vorwiegend aus Teilchen über 35/Um. Darauf ist es wahrscheinlich zurückzuführen, daß die Härte dieses Prüfkörpers nur so langsam zunimmt.

Die Tabelle VIII zeigt die Härtewerte, die erzielt werden, wenn verschiedene andere Formen von Aluminiumoxyd chemisch gehärtet werden. Dazu gehören gebrochene und/oder kugelgemahlene Aluminiumoxyd-Schleifmittel mit einer Reinheit von 90-99^. Ein gepreßter Prüfkörper bestand aus geschmolzenem Bauxit mit -325 mesh, das etwa 5 - Q°/o Titan und andere Verunreinigungen enthielt. Aus den in den Tabellen VII und VIII angegebenen Werten geht hervor, daß die größte Härte des Aluminiumoxyds weniger von der Form oder Reinheit als von der Korngröße und der einheitlichen Porosität abhängt. In den meisten angeführten Materialien, besonders denen

909835/1258

der Tabelle VIII, bestehen die Verunreinigungen vor allem aus Eisenoxyd und Titandioxyd, die bei Chromsäurebehandlung ebenfalls einen sehr harten Körper bilden, wie vorstehend angegeben wurde.

In der Tabelle IX sind die Härtewerte von drei Prüfkörpern aus Chromoxyd angegeben. Der Prüfkörper 116 wurde aus dem üblichen, 99^> reinen, chemisch erzeugten und in feinverteilter, kristalliner Form vorliegenden Chromoxyd hergestellt. Der Prüfkörper 205 wurde aus demselben Material nach 40 Stunden langem Kugelmahlen hergestellt. Die Härtewerte dieser beiden Prüfkörper unterscheiden sich nur wenig. Dagegen hat der dritte Prüfkörper (220) eine wesentlich kleinere Härte. Zur Herstellung dieses Materials wurden durch Plasmaspritzen Chromoxydüberzüge auf einem später ausgeschiedenen Metallsub'strat zu einer dicken Schicht aufgebaut und kugelgemahlen. Der Prüfkörper 220 hat nominell eine Reinheit von etwa 90$ (er enthält als Verunreinigung einen hohen Prozentsatz Siliciumdioxyd), doch kann dieses Material nur schwer derart Kugelgemahlen werden, daß man außer einem-größeren Prozentsatz sehr feiner Körner einen beträchtlichen Prozentsatz größerer Körner erhält. Man nimmt daher an, daß die geringere Härte dieses Prüfkörpers in erster Linie nicht auf die geringere Reinheit oder die Verwendung eines geschmolzenen und nachgemahlenen Materials, sondern auf eine unvorteilhafte, unregelmässige Porenausbildung und -verteilung zurückzuführen ist.

Fig. 5 zeigt in einem Schliffbild bei 200-facher Vergrößerung einen gepreßten Prüfkörper aus Aluminiumoxyd Aleoff T-61 (-325 mesh), das 48 Stunden lang Kugelgemahlen worden war. Der Prüfkörper wurde durch mehrere Chromsäurebehandlungen gehärtet. Der Prüfkörper der Fig. 5 ist in Tabelle VI mit 30 bezeichnet. Fig. 6 zeigt wie Fig. 5 einen gepreßten Prüfkörper aus Aluminiumoxyd Alcoa T-61 (-325 mesh), jedoch nach 96-stündigem Kugelmahlen vor den Ohromsäure-Härtebehandlungen. Man erkennt, daß die Korngröße feiner ist. Der Prüfkörper der Fig. 6 ist in der Tabelle VII mit 31 bezeichnet.

909835/1258 _BAD original

Tabelle VII

Härtev?erte ypn chemisch gehärte.ten Prüf Körpern aus verschiedenen, handelsüblichen Formen von Aluminiumoxyd ,

Bezeichnung Hoekwell-15-H-Härte nach n-maliger Impräg- ' des Prüfkörpers nierung

80,6 91,3 ·92,1^Γ' 92,6' 94,3

handgestampfΐ -■-■-■·-- ^: '·-'■'-' ^r· ■:■',·- ■■■:-' ^; ·

155' 'ϊ-.Vt 1^,4 '86,4^ 89|1"^; 92,i' 92,7' ''??'? Al₂O₃ (kalziniert)
Alcoa A-3 "(-325 mesh) '
handgestampft

154 ;■..;-..,;. ν,,·..·. - ;-..-:.-_;79*2 Β9,Ί ., 94,1 .. 94,8. - 94,6

Alcoa Α-§ .{-τ325 mesh),. .·, .; , ....
handgestampft ., - - . . . -.·, . .- .

t53 ^- --^; ν -·.- 7'5,4 ■■' S8_f9 ;93,Ο '-93,3^ '93,4 .-93,7.

Al<JOä-^;Ä-t4^(-^:'325 iaesh)-.-^;- _: "■ --J-L-K.:-. . , ::. ,-.ν -■ ■ .-·■■ handgestampft ' ';:.': . ■ ■; ■.

151 41,9 65,9 30,4 82,2 37,4 88,6

'βΤ^; (hydratiert) ' '"' ' · -·■ · ·■--■■-. ....·..

hi-r^ -.-■ ■■■---. '--.t-.-...-^:?-!^. ..85,.8.._₍..9P,3 , 9.2,2 3,Q 3 --ί hydra tier t} . - . . . . j . .,

BAD ORIGINAL Tabelle VIII

Härtewerte von chemisch "behandelten Prüfkörpern aus verschiedenen handelsüblichen Materialien aus geschmolzenem Aluminiumoxyd

Bezeichnung Rockwell-15-lT-Härte nach n-maliger Impräg-

des Prüfkörpers nierung

Oxydisches η = Ausgangsmaterial

Verformungsdruck 3 5 7 9 11

45 65,3 83,0 86,4 87,6 86,8 89,6

AIpO, (geschmolzen) Schleifmittel, Körnung 1700

ρ -

14,1 kp/mm ;

50 78,1 87,4 87,3 89,2 83,9 90,2

Al₂O, (geschmolzen) Körnung 1700, 96 Stunden lang kugelgemahlen

ρ ■

14,1 kp/mm

60 . 76,1 87,0 88,8 90,3 90,4 92,0

AIpO^ (geschmolzen) Körnung 36, teilverreibbar, 48 Stunden lang kugelgemahlen 14,1 kp/mm

206 74,5 89,0 93,3 94,1 93,9 93,4

AIpO^ (geschmolzen) Körnung 240, 99^o zerreibbar, 40 Stunden lang kugelgemahlen

handgestampft

167 - '87,2 92,6 93,4 - 93,8

geschmolzener Bauxit, Schleifmittel D3¥, -325 mesh handgestampft

9090 3 5/1250

BAD ORIGINAL Tabelle IX

Härtewerte von gepreßten und chemisch gehärteten Prüfkörpern aus kugelgemahlenem, normalem Chromoxyd und aus kugelgemahlenem,

gescholzenem öhromoxyd

Bezeichnung Rockwell-15-K"-Härte nach n-maliger Impräg-

des Prüfkörpers nierung

Oxydisches n =
Ausgangsmaterial

Verformungadruck 3 5 7 9 11 13

220 85,8 91,7 92,3 92,6 93,3 93,6

Geschmolzenes Or₂O,,

48 Stunden lang

kugelgemahlen

handgestarnpft

116 84,5 88,1 94,3 96,2 96,0 96,6

Or₃O₃, 99$ (chemisch

reduziert)
handgestampft

205 75,3 89,4 93,8 95,7 95*9 96,0

Or₃O₃, 99#, 40 Stunden

lang kugelgemahlen
handgestampft

bad 909835/1258

Auch die Abhängigkeit der Härte von dem Druck, mit dem daa Oxydpulver gepreßt wurde, ist in begrenztem Ausmaß untersucht worden.

Die Tabelle X zeigt verschiedene Drücke, mit denen Prüfkörper aus kugelgemahlenem Aluminiumoxyd (99,5$ AIgO,) gepreßt wurden. Die chemische und Wärmebehandlung erfolgte wie bei den vorher angegebenen Chromsäurebehandlungen. Die Wärmebehandlung wurde bei Temperaturen von bis zu 648⁰G durchgeführt. Die Prüfkörper hatten einen Durchmesser von etwa 12,7 mm und eine Dicke von etwa 2,5 mm. Der Preßdruck wurde auf die einen Durchmesser von 12,7 mm besitzenden flächen mit einer hydraulischen Presse ausgeübt. Der Prüfkörper war in einer Ringform enthalten, die entfernt wurde, wenn bei der ersten Wärmebehandlung eine Temperatur von etwa 648 C erreicht worden war.

Die Tabelle XI zeigt entsprechende T7erte, die bei Verwendung von Ghromoxyd (99,9'/O anstelle von Aluminiumoxyd als oxydisches Ausgangsmaterial erhalten wurden.

Die in den Tabellen X und XI angegebenen Werte zeigen, daß der Preßdruck in den angegebenen Bereichen nur einen sehr kleinen Einfluß auf die Härte hat. Es hat sich gezeigt, daß ein zu niedriger Druck manchmal zu einem Körper führt, der Hohlräume und "weiche Stellen" besitzt. Teilweise aufgrund von nichtschlüssigen Prüfungsergebnissen wird ferner angenommen, daß ein zu hoher Verformungsdruck zum Schließen von unbedingt erforderlichen Kanälen und daher zu einer unterhalb des optimalen ?tertes liegenden Härte führten könnte.

909835/1258 ■»

Tabelle X

Härtewerte von mit verschiedenen Verformungsdrücken gepreßten und chemisch behandelten Prüfkörpern aus Aluminiumoxyd

Bezeichnung
des Prüfkörpers

Oxydisches _: Ausgangsmaterial

Verformungsdruck

Rockwell-15-N-IIärte nach n-maliger Imprägnierung

η =

₂O₅, Ooors AHP-99,

48 Stunden lang kugel gemahlen

3,5 kp/mm²

Al₂O₃, Goors AHP-99, 48 Stunden lang kugelgemahien

7,0 kp/mm²

0 ^:

Al₂O₅, Goors AHP-99, 48 Stunden lang ku^elgemahlen .

14,1 kp/mm .,, .

O₅, Gbors AH?-99,

48' Stunden lang kugeigemahlen,

23,1 kp/mm

11

13

85,8 88,4 91,7" 92,5 92,9 84,7 90,7 91,9 91,6 90,8

88,1 91,3 93,5 93,4

83,9 90,9 93,5 94,7 93,8

9 0 98 35 / 1 25S - ^Oft'GiNAi inspecteo

Tabelle XI

Bezeichnung Rockwell-15-N-Härte nach n-maliger

des Prüfkörpers Imprägnierung

Oxydi3ch.es η =
Au sgang sma t eri al

Verformungsdruck 3 5 7 9 11 13

T - 84,6 91,6 93,8 95,2 96,2

Or₂O,, 99$ (sehr feinpulverig)
3,5 kp/mm²

U - 90,3 94,2 96,1 96,4. 95,9

Or₂O₅, 99/a (sehr feinpulverig )
7,0 kp/mm²

I . - 88,3 92,3 95,7 94,2 97,0

Or₂O₃, 99$ (sehr feinpulverig)
14,1 kp/mm²

S - 79,6 93,7 94,3 96,7 95,3

Or₂O,, 99;^;= (sehr feinpulverig)
28,1 kp/mm²

909835/1258

Es wurde der Einfluß der Art und Menge des Anfeuchtungsmittela auf die Härte und die Dichte des Produktes bestimmt. Dabei zeigte es sich, daß mindestens bei Prüfkörpern aus gepreßten Oxyden dieae Unterschiede nur eine geringe Wirkung haben,

Beispielsweise zeigte sich bei der Ver\?endung von konzentrierter Chromsäure als Anfeuchtungsmittel für das feuerfeste Oxydpulver für gepreßte Prüfkörper, daß die Verwendung von sehr wenig Säure oder eines großen Säureüberschusses nur zu sehr kleinen Unterschieden¹ in der Härte des schließlich erhaltenen Prüfkörpers führte. Werte für drei derartige Prüfkörper sind in der tabelle XII angegeben. Bei Verwendung von zuviel Säure wurde der Überschuß unter dem Preßdruck einfach aus der loriii herausgedrückt» Bei Verwendung von sehr wenig Säure oder einer verdünnten Ohromsäurelösung als Anfeuchtungsmittel, stellt man nachmal eine geringfügige Abnahme der Härte bei den ersten zwei oder drei Imprägnierungsund Yförmebehandlungszyklen fest.

Es wurden weitere Prüfungen vorgenommen, in denen clas Pulver trocken gepreßt und Wasser oder Polyäthylenglykol als Anfeuchtungsmittel verwendet wurde,, Dabei wurde das-gepreßte Oxyd in der tform belassen und vollständig getrocknet, worauf Chromsäure zugeführt und in Or₂O₇ umgewandelt wurde, ehe der Prüfkörper aus der yorm entfernt wurde. Es war unangenehm, daß zunächst eine chemische Behandlung in der i'-orm erforderlich war, ehe der Prüfkörper herausgenommen und manipuliert werden konnte, ohne auseinanderzufallen. Die schließlich erhaltene Härte wurde dagegen nicht wesentlich beeinflußt.

909836/1258 _{BAD 0RIGINAU}

Tabelle XII

Gemessene Härtewerte von mit Chromsäure in .verschiedenen Mengen als Anfeuchtungsmittel gepreßten und chemisch behandelten Prüfkörpern aus Aluminiumoxyd

Prüfkörper Rockwell-15-N-Härte nach n-maliger

oxydisches Ausgangs- Imprägnierung material

Zustand der Masse Verformungsdruck 3 5 7 9 11

JJ 83,9 83,5 92,3 92,1 93,1

Al₂O₃ (94>) Goors AP-94, 52 Stunden lang kugelgemahlen

ein wenig feucht 7,0 kp/mm²

KK 81,8 39,2 91,5 90,9 91,9

Al₂O₃ (94#) Goors AP-94, 52 Stunden lang kugelgemahlen

feucht
7,0 kp/mm

LL 83,1 89,4 93,0 93,1 93,1

Al₂O₃ (947«) Ooors AP-94, 52 Stunden lang kugelgemahlen

7,0 kp/mm²

909835/1258

Es wurden gepreßte Oxydprüfkörper geprüft, die unter sonst gleichen Bedingungen, jedoch mit verschiedenen Yfärmebehandlungstemperaturen hergestellt worden waren. Die Prüfkörper waren mit Chromoxyd behandelt worden. Die Höchsttemperatur bei der Wärmebehandlung betrug 4S2°G, 64S⁰O und 815⁰G. Diese Temperaturen wurden "gewählt, weil in diesen Bereichen bestimmte Parbveränderungen auftreten. Die !farbe verändert sich von einem dunklen Blaugrün bei 454 - 538°C zu einem mittleren Grün bei 648⁰C und einem helleren Grün bei 760 - 815°0. Man nimmt an, daß diese jParbveränderung darauf zurückzuführen ist, daß das CrO-, bei den unteren Temperaturen unvollständig zersetzt wird und daß einige der als Zwischenprodukte gebildeten Chromoxyde, z„B. GrOp, ^ινΟ..,-, ^a^q» usw. anwesend sein können. Zwischen den Härtewerten der bei den verschiedenen Temperaturen wärmebehandelten Prüfkörper wurden keine wesentlichen Unterschiede festgestellt.

Während der Erhitzung der mit Chromsäure imprägnierten Prüfkörper treten insbesondere in deei Temperaturbereich von 204 - 371⁰G rötliche Dämpfe aus dem Prüfkörper aus. Die Dämpfe sind gut erkennbar, wenn bei der Erhitzung auf die genannten Temperaturen die Ofentür geöffnet wird, so daß Frischluft eintreten kann ο LIaη kann mit Sicherheit annehmen, daß die Chromsäure in dem Temperaturbereich von 204 - 371⁰G in Chromtrioxid umgewandelt und das V/asser abgetrieben worden ist. Infolge dieser deutlich erkennbaren Zersetzung in Anv/esenheit von Luft wurde der Härteoder Umwandlunjsvorgang in einer inerten Atmosphäre durchgeführt und wurden die ürgebnisjse mit denen der normalen Yflirme behänd lung verglichen, die in einem Ofen durchgeführt wurde, dessen Atmosphäre wenigstens teilweise aus Sauerstoff besteht. In einem anderen Versuch wurde während der \7ärmebohanälung Luft durch den Ofen geführt.

909835/1258

BAD ORIGINAL

In keinem dieser Versuche wurde auch nach mehreren Imprägnierungs- und Wärmebehandlungen ein wesentlicher Unterschied hinsichtlich der Gewichtszunahme des Prüfkörpers festgestellt. Auch Härteunterschiede konnten nicht erkannt werden ο

Nachstehend werden die Härtewerte von gepreßten Körpern aus sogenannten verunreinigten feuerfesten Materialien wie Kaolin, Ton und dergleichen beschrieben oder aus Oxyden hoher Reinheit, denen derartige Verunreinigungen zugesetzt worden waren»

Die Tabelle XIII zeigt die Härtewerte, die mit verschiedenen handelsüblichen Kaolinen erhalten wurden. Alle geprüften Kaoline waren Produkte der Georgia Kaolin Company; sie umfaßten hydratierto und kalzinierte Kaoline mit verschiedenen mittleren Korngrößen. In der Taballe XIV sind Angaben über die Korngrößen dieser verschiedenen Kaoline enthalten. Kaiine sind Aluminiumsilikattone und bestehen im allgemeinen aus kleinen, plattenförmigen Kristallen. Der Aluminiumoxydgehalt kann je nach der Sorte und Type etwa 40 - 50;<i betragen. Die Tabelle XIlI zeigt, daß die Härte stark von der verwendeten Type abhängig ist. Wie zu erwarten wax", erzielt man die höchsten Härtewerte mit den kalzinierten Kaolinen, Mit zwei kalzinier.ten Kaolinen, und zwar Glonax-JD und Glomax LL (Prüfkörper 211-215) wurden Eockwell-15-K-iIärten über 94 erziolt, die mit der größten Härte von mehreren vorstehend beschriebenen Prüfkörpern aus Aluminiumoxyd hoher Reinheit (99+5*) vergleichbar sind.

Die Tabelle XV gibt die Härtewerte von Prüfkörpern aus anderen Materialien an, und zwar aus I'eldspat, geschmolzenem und nichtgeschmolzenem Baurit, Kentucky-Töpferton, itentonit und anderen Tonarten» Die mit diesen Uaterialien erzielten Härtewerte sind zwar nicht so hoch v;ie bei manchen Kaolinen oder vielen der vorher beschriebenen, reineren Oxyden, doch sind'einige von ihnen

'909835/1258

BAD

mindestens vergleichbar mit denen von handelsüblichen keramischen^ Materialien, die bei hohen Temperaturen gesintert worden sind. Mit dem i'eldppat und Bauxit von 100 mesh hätten vielleicht höhere Härtewerte erzielt werden können, wenn sie vor dem Versuch ihrer chemischen Härtung auf eine viel höhere Kornfeinheit gemahlen und dehydriert v;orden v/ären.

Aus der Tabelle XVI gehen die Härtewerte hervor, die erzielt v/erden, wenn zu einem oxydischen Ausgangsmaterial mit einer Reinheit von über 99+/ί Kaolin oder Sisenoxyd in Form von Fe^O, in einer Menge von 25 oder weniger Volumenprozent zugesetzt wurde. Man erkennt, daß durch diesen Zusatz von etwa 10-20 Gewichtsprozent die Härte gegenüber dem reinen Oxyd nicht unbedingt herabgesetzt zu werden braucht« Wenn man beispielsweise den Prüfkörper 206, der aus 99/^igem Äluminiumoxyd hergestellt worden war, mit dem verunreinigten Prüfkörper 223 vergleicht, oder den Prüfkörper 116, der aus 99?£igem öhromoxyd hergestellt worden war, mit den Prüfkörpern 225 und 219, erkennt man, daß der Zusatz von iⁿe,0. oder kalziniertem Kaolin in den angegebenen Mengen höchstens zu einer sehr geringfügigen Herabsetzung der Härte führt. Auch hier it.it die schließlich erzielte Härte wieder stark von der Korngrößenverteilung und der dadurch bedingten Porenausbildung des Preßkoryers abhängig.

909835/1258 ^BAB

Tabelle XIII

Durch mehrmalige chemische Behandlung erzielte, gemessene Härtewerte bei Verwendung von gepreßten Prüfkörpern aus verschiedenen

Sorten und Typen von Kaolin

Bezeichnung Rockwell-15-lT-Härte nach n-maliger Impräg-

des Prüfkörpers nierung

Oxydisches η =

Ausgangsmaterial

Verformungsdruck 3 5 7 9 11

207 68j3 84,4 88,7 90,5 90,0 89,3 Kaolin,. Pioneer Air Floated (hydratiert) handgestampft

208 69,7 84,0 89,3 90,1 90,2 90,1 Kaolin, Ajax Γ (hydratiert)

handgestampft

209 69,7 84,7 89,1 90,3 89,9 90,3 Kaolin, Ajax

(hydratiert) handgestampft

210 - 70,5 87,1 91,0 91,8 92,4 Kaolin, Ajax SC

(kalziniert) handgestampft

211 - 82,6 90,6 92,8 94,2 94,1 Kaolin, Glomax JD

(kalziniert) handgestampft

212 - - 73,6 38,4 91,7 93,0 Kaolin

Glomax HE (kalziniert) handgestampft

213 66,8 - 90,4 92,3 93,5 94,3 Kaolin

Glomax IL (kalziniert) handgestampft

214 68,8 84,6 8ü,5 90,4 .91,4 90,9 Kaolin, Glomax PVR (kalziniert) handgestampft

909835/1258

Bezeichnung Eockwell-15-H-Uärte nach n-maliger Impräg-

des Prüfkörpers nierung

Oxydisches _n _
Ausgangsmaterial

Verformungsdruck 3 5. 7 9 11 13

215 79,5 86,0 88,5 89,7 90,0 89,4

Kaolin, Velvacast

(hydratiert)

handgestampft

909835/1258

Tab eile XIV

Korngrößen von hydratierten und kalzinierten Kaolinarten, die von der Georgia Kaolin Company erzeugt v/erden

Tyρenb ezeichnung Durchschni ttliche Korngröße/Ura

< 2/um

1, Hydratierte Kao_line_ A j as P Ajax 70 Velvacast Pioneer Air jj'loated 0,45-0,50
0,75-0,80
3,5-4,5
0,8-1,0

92-94 70-74 30-35 55-65

2. Kalzinierte Kaoline Ajax ο Glomax JI) G-lomax Hu Glomax LL Gloniax PVR 5,0-6,4

14-20 ca. ca.

ca. ca.

BAD ORIGWAL

909 8 3 5/1258

Tabelle XV

Gemessene Härtewerte von gepreßten und mehrmals chemisch behandelten Prüfkörpern, die aus verschiedenen Tonarten und gemahlenen Erzen hergestellt worden waren«.

Bezeichnung Rockwell-15-H-Härte nach n-maliger Im-

des Prüfkörpers prägnierung

Oxydisches η =

Ausgangsmaterial

Verformungsdruck 3 5 7 9 11 13

jfeldspat, -100 mesh
14,1 kp/mm²

65,6 88,6 80,1 - 87,2 .87,8

36 - 46,5 73,6 80,2 84,1 77,9

Bauxit, -100 mesh
14,1 kp/mm

35 - 64,0 72,3 76,1 84,3 87,1

King Island (Alaska)-Ton
14,1 kp/mrn

69 48,4 51,9 57,0 73,1 75,2 74,5

Amaco X-11-Grrauton
14,1 kp/mm

77 61,2 72,8 76,2 89,3 91,3 91,8

Kentucky-Töpferton

14,1 kp/mm

96 nogem<,nogem_enogeiiion.gemonogeriio n_ogeiij

jjentonit

14,1 kp/ram

142 70,3 85,3 90,0 89,4 89,1 92,4

]3iJi'-Lichleixmi L feel

(;; esc hm ο 1 ζ ο η er Bau:ri t),
-325 mesh
handgestampft

909835/1258 am

Tabelle XVI

Gemessene Härter/er te von gepreßten und mehrmals chemisch "behandelten Prüfkörpern aus relativ reinen Oxyden, und als Verunreinigung

zugesetztem Kaolin

Prüfkörper Rockwell-15-U-Härte nach η

oxydisches Ausgangsmaterial Imprägnierungen Dauer der Kugelmahlung

Volumenteile

Verformungsdruck 3 5 7 9 ' -11

226 - 85,9 90,5 91,6 92,4 94,0

Cr₂O₃ + Kaolin, Ajax P

handgestampft

225 - 39,5 94,0 94,4 95,7 96,2

O O₄

+ Fe₃O₄

handgestampft

224 - 36,9 89,9 90,9 93,0 91,5

Kaolin, Ajax P + Al₂O₃, Körnung 240, zerreibbares

Schleifmittel (99)0

handgestampft

223 - 39,2 92,3 92,3 93,1 93,5

Fe₃O₄ + Al₂O₃, Körnung 240, zerreibbares Schleifmittel

handgestampft

219 82,0 89,1 93,0 9'j,5 96,4 96,2

Cr₂O., + Kaolin, ü-lomax HE

hanä^estampft

909835/1258 *AD

Prüfkörper oxydisch.es Auögangsmaterial Dauer der Xugelmahlung Volumenteile Verformungsdruck

217 Or₃O₅ + Kaolin, Ajax

O h ■4t1- ■ ■ handgestampft

216 Gr₂O₃ + Kaolin, Ajax

0 h 4:1 handgestanrpft

206 AIgO,,, Körnung 240,

zerreibbare3 Schleifmittel 4Ü h

116 Or₂O₃

0 h handjestampft Sockwell-1i?-;.!-Zi-lrte nach η Iraprif-ijnierunjen

11

35,5 91,4 94,1 95,0 95,3 94,7

81,6 89,2 91,7 95,O 94,5 94,6

74, K' 39,0 93,3 94,1 93,9 93,4

Bn,5 3 J., 1 -j4,3 9C_f:d 96,0 96,6

909835/1258

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner zum Herstellen von Verbundkörpern aus einem feuerfesten oxydischen Ausgangsmaterial, s.Bο Aluiainiuinoxyd oder Chromoxyd unter Zusatz von Metallpulver, Metallfasern, keramischen Pasern, Glasfasern, Glas- oder Metallgewebe, hochfesten Whiskers (haarförmigen Linkristallen) und dergleichen hergestellt werden.

Bei der Herstellung derartiger Verbundkörper ist die chemische Härtung besonders vorteilhafte Da die Härtung bei niedriger Temperatur (315-815 0) erfolgen kann, ist die Verwendung von zahlreichen Zusatzstoffen und Verstärkungastoffen möglich, die nicht in Verbundkörpern auf keramischer Grundlage verwendet werden können, bei deren Herstellung normale Sinter- oder Schmelztemperaturen (1371-2204 G) angewendet v/erden. Ferner v/ird durch das vorliegende Verfahren anscheinend eine sehr feste chemische Verbindung mit vielen dieser Zusätze hergestellt, z.B. zu 'ilas- und keramischen Fasern und vielen der Hetalle.

Man nimmt an, daß die besonders feste .Bindung mit Metallen auf eine chemische Bindung mit dem Metalloxydi'ilm zurückzuführen ist, der sich auf der Oberfläche bildet. Die ι leisten dieser Hetalloxyde, Z₀B₀ jene, die sich leicht auf Uisen, Tit-.-n, Aluminium und zahlreichen nichtrostenden otählen bilden, sind nit der Metalloberfläche fest verbunden. Es ist schon gezeigt worden, αευ iie gewöhnlich mit Chromsaure durchgeführte Chrombehandlung zu einer sehr festen ßindung an die meisten iletcllo^/de führt, darunter öenen des Titans, Eisens, ITiokels und Aluminiums. Infolgedessen bildet üas Ketalloxyd anscheinend die .Brücke, die eine echte chemische Bindung mit dem Metall ermöglicht«,

Die Tabelle XVII enthält Angaben über eine Anzahl von Verbundkörpern, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gehärtet worden sind« Einige dieser Verbundkörper stellen Semische aus

909835/1258

BAU ORIGINAL

Materialien mit sehr verschiedenen Korngrößen und -formen dar, Andere sind feuerfeste Oxyde, zu denen Glas-, Metall- oder keramische i'asern zugesetzt wurden. Wieder andere sind Gemische aus feuerfesten Oxyden und Metallpulvern oder bestehen aus keramischen Materialien mit Zusätzen aus festen Schmiermitteln, wie Bornitrid oder Graphit» Mit Hilfe dieses bei niedriger Temperatur durchgeführten Bindevorganges sind noch viele andere Verbundkörper herstellbar, die neuartige Materialien darstellen, die bisher mit den normalen, bei hohen Temperaturen durchgeführten Sinterverfahren nicht herstellbar waren. Die Tabelle IX zeigt in einem Schliffbild bei 200-facher Vergrößerung einen Preßkörper, der aus Aluminiumoxyd T-61 (-325 mesh) nach 96-stündigem Kugelmahlen und unter Zusatz von lasern aus Alurniniumoxyd hergestellt worden war„ Dieser Körper wurde durch erfindungsgemäße Chromsäurebehandlungen gehärtet und ist in der Tabelle XVII als Prüfkörper 87 angegeben.

909835/1258 BAD

-so- 1815663

Tabelle XVII

Mit verschiedenen chemisch behandelten Verbundmaterialien erzielte Härtewerte

Prüfkörper Rockwell-i^-l-Härte nach η Impräg-

Verstärkungs- oder nierungen Zusatzstoff η =

Oxydisches Ausgangsmaterial

Volumenteile " '

Verformungsdruck 3 5 7 9 11

185 87,5 90,4 90,8 92,9 95,1 94,3 Zerreibbares AIpO-,-

Schleifmittel Er_n Al₂O₃ (blättrig), -325

mesh, 48 Stunden lang kugelgemahlen

handgestampft

186 87,6 91,7 92,3 93,6 92,6 93,6 Zerreibbares Al₂O₃-

Schleifmittel Nr₄ Al₂O₃ (blättrig), -325 mesh, 48 Stunden lang kugelgemahlen

handgestampft

187 87,5 89,9 91,5 93,0 93,2 93,2 Zerreibbares AIpO₃-

Schleifmittel Ir. Al₂O₃ (blättrig), -325 mesh, 48 Stunden lang kugelgemahlen

handgestampft

9 0 9 8 3 5/1258 ^_{0 oWG}|_NAl

_₅₁_ - 1 a ι e s 6 3

Prüfkörper . Rockwell-15-H-IIärte nach η Impriig-Verstarkungs- oder nierungen

Zusatzstoff

Oxydisches Auegangs- η =
material

Volumenteile

Verformungsdruck 3 5 7 9 11 13

40 31,5 87,3 83,5 91,8 08,5 90,3

Glasgewebe

Al₂O₃ (blättrig), -325 mesh, 24 Stunden lang kugelgeinahlen

14,1 kp/mm

53 40,3 64,4 70,0 70,2 74,9 77,3

Borcarbid (fein) ,

Al₂O₃ (blättrig), -325

mesh, 96 dt und en lang , :_r

kugelgemahlen

7o,1 87,4 37,3 89,2 83,9 90,2

14,1 kp/mu	I	-325
50
ώ c ι¹ ο Schi oil'Eli t1 el
Körnung 1700
Al₂O₃ (blättrig),
uesh, 96 otumlen
2:1	-325
14,1 kp/iiim	lang
70
Graphit
Al₂O₃ (blättrig),
mesh,- 24 Stund en
kugelgemahlen
1:5
ρ 14,1 kp/iam

64,4 81,1 86,4 ci9,8 S1,4 90,7

909835/1258 ^ΒΑύ

1516603

Prüfkörper Rockwell-15-N-Härte nach η Impräg-

Verstärkung*- oder nierungen
Zusatzstoff η =

Oxydisches Ausgangsmaterial

Volumenteile

Verformungsdruok 3.5 7 9 11 13

⁷⁸ 81,5 83,0 83,1 83,3 83,3 82,4

Pe (reduziert)

Al₂O₃ (blättrig), -325

mesh, 96 Stunden lang
kugelgemahlen

14,1 kp/mm

S5 84,6 86,2 85,0 91,0 92,6 93,3

Kaolinfasern (zerhackt)

Al₂O₃ (blättrig), -325

mesh, 96 Stunden lang
kugelgemahlen

14,1 kp/mm

88 78,5 89,1 89,0- 89,5 87,4 90,8

Kaolinfasern (ungeschmiert)
Al₂O₃ (blättrig), -325

mesh, 96 Stunden lang
kugelgemahlen

14,1 kp/mm ·

⁸⁷ 86,1 88,3 90^9 93,4 92,2 94,2

Aluminiumoxydfasern

Al₂O₅ (blättrig), -325

mesh, 96 Stunden lang
kugelgemahlen

14,1 kp/mm

909835/1258 bad original

Prüfkörper Hockwell-15-li-Härte nach η Impräg-

Verstärkungs- oder nierungen Zusatzstoff η =

Oxydisohes Ausgangsmaterial

Volumeiiteile

Verformungadruek 3 5 7 9 11 13

95 ' - 83,7 - 91,4 91,8 . 92,6

Kaolinfasern (zerhaokt)

Or₂O₃
,.. »

14,1 kp/mm .

118 82,2 86,4 90,4 92,5 96,3 94,5

Aluminiumoxydfasern

handgeatampft

100 72,5 78,9 - 80,7 82,4 81,0 Fe (reduziert)

Al₂O₃(blättrig), -325

mesh, 96 Stunden lang
kugelgemahlen

2
14,1 kp/rrnn

101 ' 84,3 87,2 - 88,3 88,3 88,6 ^e (reduziert)

Al₂O₃ (iDlätbrig), -325

nieah, 96 ütunden lang
kugelgeuiahlen

14,1 kp/mm

909835/1258 BAO om_GlNAL

- 1916663

Prüfkörper Rockwell-15-iT-Härte nach η Impräg-

Veratärkungs- oder nierungen Zusatzstoff η =

Oxydisches Ausgangsmaterial

Volumenteile Verformungsdruck 3 5 7 9 11

102 84,2 88,3 - 90,0 91,1 91,3

3?e (reduziert) Al₂O₃ (blättrig), -325 mesh, 96 Stunden lang kugelgemahlen

14,1 kp/mm

130 79,8 - 89,0 91,6 92,1 92,4

Aluminiumoxydfasern

- handgestampft

132 83,7 88,3 91,3 92,5 93,7 94,9

Aluminiumoxyd

handgestampft

135 49,3 61,4 66,5 78,5 86,0 87,6

Kaolinfasern (zerhackt) Kaolin

handgestampft

194 73,5 73,8 74,1 - 79,0 82,8

Bornitrid

Al₂O₃ (blättrig), -325 mesh, 96 Stunden lang •kugelgemahlen

handgestampft

BAD 909835/1258

1816563

- 55 -

Prüfkörper Roekwell-15-H-Härte nach η Impräg-

Yerstärkungs- oder nierungen
Zusatzstoff η =

Oxydisoh.es Ausgangsmaterial

Volumenteile

Verformungsdruck 3 5 7 9 11 13

195	, -325
Bornitrid	lang
Al₂O₅ (blättrig)
mesh, 96 Stunden kugelgemahlen
1i4
handgestampft
198	, -325
Bor (amorph)	lang
Al₂O₅ (blättrig)
mesh, 48 Stunden kugelgemahlen
händgestampft
199
OaF,-,

84,7 89,0 92,9 93,1 93,4 95,0 86,1 86,4 84,5 87,6 88,3 88,6

59,9 72,9 85,7 87,9 86,1 86,4

Al₂O₅ (blättr.ig), -325 mesh, 48 Stunden lang kugelgemahlen

handgestampft

200 89,0 90,1 91,3 91,9 92,2 92,8

Glimmerpulver

Al₂O₅ (blättrig), -325 mesh, 48 Stunden lang kugelgemahlen

1S3

handgestaiapft ■

S09S3S/ 1

B> λ. ei-

1816653

Prüfkörper Eookwell-15-li-Härte nach η Impräg

Verstärkungs- oder nierungen Zusatzstoff η =

Oxydisches Ausgangsmaterial

Volumenteile

Verformungsdruok 3 " 5 7 9 11

227 - 90,3 99,2 91,9 93,5 92,2

Stahlwolle

Al₂O₃ (blättrig), -325 mesh, 96 Stunden lang kugelgemahlen

handgestampft

Sieb aus nichtrostendem Stahl

Al₂O₅ (blättrig), -325 mesh, 96 Stunden lang kugelgemahlen

handgestampft

903335/1253

BAD

1816653

-Oi-

Y/ie vorstehend erwähnt wurde, hat es sich gezeigt, daß eine feste chemische Bindung mit vielen Metallen, Glas, keramischen Materialien und dergleichen hergestellt werden kann. Die Tabelle

XVIII zeigt die Härtewerte einer Reihe von Prüfkörpern aus gepreßtem Metallpulver» Die Porenausbildung dieser Prüfkörper ist entscheidend von dem beim Pressen dieser Pulver angewendeten Verformungsdruck abhängig, besonders bei kaltverformbaren Metallen, wie Kupfer oder Aluminium, bei denen ein zu hoher Druck die Verbindungen zwischen den Poren vollständig beseitigt. Die OrZIeItB₁ Härte ist zwar nicht so groß wie bei den meisten keramischen Körpern, aber größer als bei demselben Metall in normaler, massiver l^orm. Daraus geht hervor, daß aus den Metallteilchen während der Umwandlung der Chromsäure in Chromoxyd ein gut gebundener Verbundkörper gebildet worden ist. In der Tabelle

XIX sind zum Vergleich die Roekwell-15-H-Härtewerte der meisten Jvietalle angegeben, die in den Verbundkörpern der Tabelle XVIII 'verwendet wordene

In der !Tabelle XX sind verschiedene Materialien, v/ie gemahlenes GrIas, CfIas- und keramische "Ji'asern, Borkarbid, Siliciumkarbid usw. angegeben, die nach den erfindun^sgemäßen Verfahren behandelt worden sind, sowie die dabei erhaltenen, gemessenen Härtewerte«

!de in den Tabellen XVIII und Zl angegebenen Prüfkörper wurden in dor vorstehend beschriebenen Weise imprägniert und wärmebehandelt. Die Wärmebehandlung erfolgte bis au einer Höchsttemperatur von 643 C, außer bei dein aus Aluminium bestehenden Prüfkörper der Tabelle XVIII, bei dem die Höchsttemperatur nur 538⁰O betrug. ■

BAD ORIGINAL

909835/1281

Tabelle XVIII

Abhängigkeit der Härtewerte von Prüfkörper» aus gepreßten Metallpulvern von der Anzahl der chemischen Behandlungen

Bezeichnung des Prüfkörpers

Oxydisches Ausgangsmaterial

Verformuni'sdruck

Mo (feinpulverig)

14,1 kp/mm

Gr (grobpulverig)

14,1 kp/mm

Al (sehr feinpulverig) 7,0 kp/mm²

Cu-Pulver (Teilchengröße ca. 0,127 mDi)

28,1 kp/mm

I'e (reduziert, sehr fein) handgestampft Roekwell-15-1T-Härte nach n-maliger Imprägnierung

11

13

76,7 74,1 73,7 74,2 79,0 79,0

62,1 71,9 72,8 75,2 74,4 78,5

zu weich

n<> gern .n. gem, n. gem. n. gem. n. gem. n.gem,

34,5 35,1 41,1 -

75,8 78,6 30,0 77,8 -

78,8

909836/1251

1816683

- 59 -

Tabelle XIX

Rockwell_-15~l-Härte von einigen Metallen

Eisen (kaltgewalzter Stahl 69

Titan, Type A 63

nichtrostender Stahl 303 69,6

Aluminiumlegierung ■ 43

Kupfer 24

Messing ' 43

gehärteter Stahl (federstahl) 91

909835/1258

Tabelle XX

Abhängigkeit der Härte von gepreßten Prüfkörpern aus verschiedenen Pulvern, Pas er η usw. von der Anzahl der chemischen Behandlungen

Bezeichnung Rockwell-15-U-Iiärte nach n-maliger

des Prüfkörpers Imprägnierung

Oxydisches η =
Ausgangsmaterial ■

Verformungsdruck 3 5 7 9 11 13

44 45,5 67,0 76,1 '80,7 80,7 83,7

gemahlenes Glas
14,1 kp/mm²

52 40,4 69,8 58,8 72,5 76,4 72,5

Borkarbid (feinpulverig)
14,1 kp/mm²

72 74,9 80,5 80,2 '80,2 87,8 79,3

Glaspapier (in Scheiben geschnitten und formgepreßt)

14,1 kp/mm

81 79,4 84,4 89,0 92,0 92,6 92,0 Aluminiumoxydfasern

14,1 kp/mm

82 75,2 75,2 84,4 87,7 90,2 . Kaolinfasern (zerhackt)

14,1 kp/mm ... . ■ ■-.'.-·

83 64,3 77,9 85,0 90,6 91,0 "90,9 Kaolinfasern (ungeschmiert)

14,1 kp/mm

9098 35/125 8, _{BAD 0BtelNAL}

Die größte Härte erzielt man normalerweise durch wiederholte Behandlung mit Chromsäure oder einer anderen sauerstoffbildenden Verbindung und jeweils anschließende Wärmebehandlung, wobei eine Anzahl dieser Behandlungen gegebenenfalls nach einer einzigen Imprägnierung mit Phosphorsäure, gefolgt von einer Wärmebehandlung,durchgeführt werden kann. Durch zwei oder mehrere Behandlungen mit Phosphorsäure wird die Härte nicht wesentlich vergrößert und oft ein Reißen des Teils verursacht, wenn noch eine genügende Porosität vorhanden ist„ Außerdem hat es sich gezeigt, daß die Behandlung mit Phosphorsäure bei Körpern mit ziemlich großen Poren am wirksamsten ist, während die Behandlung mit Chromsäure zum schnellsten Härten eines Körpers mit kleineren Poren führt_o ■

Daher ist die Behandlung mit Phosphorsäure auch als abschließende Härtebehandlung von gepreßten Oxydkörpern interessant, weil auf diese V/eise die Anzahl der erforderlichen Behandlungen mit Chromsäure herabgesetzt werden kann«

In den Tabellen XXI, XXII und XXIII sind gepreßte und mehrmals mit Chromsäure und wärmebehandelte Oxydkörper mit und ohne ab-. schließende Behandlung mit Phosphorsäure verglichen. Ss wird die Härte von gepreßten Körpern aus Chromoxyd, blättrigem Aluminiumo::yd von -325 mesh und zusätzlich kugelgemahlenem, blättrigem Aluminiumoxyd angegebene In jedem Pail wurden .die Prüfkörper nach 3, 5, 7, 9 und 11 Chromsäureimprägnierungen geprüft. Nach der Härtemessung wurde der Teil mit Phosphorsäure imprägniert und langsam auf 64O⁰C erhitzt, danach auf Zimmertemperatur abgekühlt und leicht poliert und schließlich zum feststellen der Auswirkung auf die Härte erneut gemessen.

9 0 98 3 5/1258 bad original

1815683

Wie aus den Tabellen hervorgeht, führt die Phosphorsäurebehandlung zu einer deutlichen Zunahme der Härte des vorbehandelten Seils außer wenn die Porengröße infolge der Chromsäure- und V/ärmebehandlungen so klein geworden ist, daß die Phosphorsäure nicht mehr oder nicht mehr in wirksamen Mengen aufgenommen werden kann»

Die Tabelle XXI betrifft Preßkörper aus feinverteiltem Chromoxyd und zeigt, daß ein Prüfkörper nach neun Chroiasäurebehandlungen und einer einzigen nachbehandlung mit Phosphorsäure ebenso hart ist wie ein Prüfkörper, der elfmal mit Chromsäure und nicht mit Phosphorsäure behandelt worden ist_o Bach elfmaliger Behandlung mit Chromsäure hat die .Behandlung mit Phosphorsäure keinen Einfluß auf die Härte.

Die Tabelle XXII betrifft einen Preßkörper, der aus relativ grobem Aluminiumoxyd besteht und viel größere Poren hat als der Prüfkörper der Tabelle XXI» Hier erkennt man den Vorteil, der durch die Behandlung mit Phosphorsäure bei einem grobporigeren Körper erzielt wird. Bei einem Prüfkörper, der siebenmal mit Chromsäure behandelt worden war, erzielte man durch eine Phosphorsäurebehand lung eine größere Härte als bei einem Körper nach elfmaliger Chromsäurebehandlung·, jedoch ohne anschließende Phosphorsäure- und darauffolgende Wärmebehandlung. Die optimale Härte erzielt man anscheinend durch eine Phosphorsäurebehandlung nach neun Chromsäurebehandlungen, weil die Pho sphorsäurebehand lung nach elfmaliger ßhromsäurebBehandlung nicht so wirksam isto

Die Tabelle ΧΧΙΙί zeigt Werte für einen aus kleineren Teilchen gepreßten Körper.

909135/1258

- 63 -

Diese Tabellen zeigen die große Rolle der Porenausbildung oder der Porengröße sov/ohl für die Ottromsäure- als auch für die Phosphorsäurebehandlung.

Die Kristallstrukturanalyse der mit Phosphorsäure behandelten porösen Prüfkörper aus feuerfestem Oxyd ergibt gewöhnlich, daß das Ausgangeinaterial Phosphate enthalte Beispielsweise wird bei einem porösen Körper aus Aluminiumoxyd nach einer Behandlung mit Phosphorsäure und einer geeigneten Wärmebehandlung (315-⁰C)- oder höher) die Bildung von orthorhombischem Aluminiumphosphat (ASTM-Karte 11-500) festgestellt. In ähnlich behandelten Prüfkörpern aus Aluminiumoxyd wurde IiP₂O,, (ASIL'f-Karte- 3-0300) festgestellt. Mit Phosphorsäure behandelte, poröse Körper aus Berylliumoxyd zeigten kein katalogisiertes Berylliumphosphat, doch weist das Vorhandensein eines nichtidentifizierbaren Beilgungsbildes stark auf die Bildung eines derartigen Phosphats hin. In allen diesen Fällen zeigte das 3eu,^r£Ungsbild ferner, ^:daß nach einer Vorbehandlung mit Chromsäure außer dem Cr₂O, auch das oxydische Ausgangsmaterial vorhanden war„ In keinem- ]?all wurde ein Chromphosphat identifiziert, -wahrscheinlich, "v/eil- zur Reaktion des Chromoxyds mit den Phosphor(III)-oxyd eine höhere Reaktionstemperatur erforderlich ist, als bei den anderen infragekommenden Oxyden, i'ür die Kristallstrukturanaly se Wurden die Prüfkörper mit liilfe von llüllitmörsern zu einen feinen Pulver zermahlen-, das mit Zement (Household Suco von Dupont) gemischt wurde. Das Ge- . misch wurde zwischen zwei Llikroskop-Objekttrügern, die in einer besonderen Vorfiehtüng in einem Abstand von Q_r33'iQiQ voneinander"' gehalten vmrden, zu dünnen Stäbchen'oder Fasern" ausgewalzt..· Die, getrockneten Stabe...wurden in 'üinkristall-Drehkameras von General Electric (Durcliinesser 10 cm) eingesetzt.' Diese Kameras waren für,, die Untersuchung von Pulvern eingerichtet worden«. Die.. Beugungs-., bilder wurden au:J Il^ord-Industrie.-Röntgenfilm G aufgenoimnen, wobei eine nickel^elilterte Kupferstrahlung verwendet wurde, die bei 40 kV und' 22,5 wA erzeugt worden war» Die mit ililfe einer feinein^estellten Eöhre .vorgenommene Bestra-ilung dauerte 1. 1/2 Stunden«

i 90 98 35/1258

'■ ^- *, '.·-■·- · BAD ORIGINAL

1818663

Tabelle XXI

Härte von hanägestampften Prüfkörpern aus sehr feinem (Mikrometerbereich) ÖrgO^-Pulver mit und ohne Nachbehandlung mit

Phosphorsäure

Prüfkörper	Behandlung	mit	Rockwell-15-H-Härte
	H₂OrO₄ I	*ψο_Α*
X-1	3x	keine	87,8
X-1-P	3x	1x	93,8
X-2	5x	keine	n.gem.
X-2-P	5x	1x	' 94,7
X-3	7x	keine	94,5
X-3-P	7x	1x	95,9
X-4	9x	keine	95,8
X-4-P	9x	1x	97,0
X-5	■11 χ	keine	97,1 .
X-5-P	11x	1x	97,0

909835/1258

IMSPECTED

■■-■- 65 -

Tabelle XXII

Härte von handgestampften Prüfkörpern aus blättrigem Aluminiumoxyd (Alcoa T-61, -325 mesh) mit und ohne Nachbehandlung mit

Phosphorsäure

Prüfkörper	Behandlung mit	H₃PO₄	Rockwell-15-lT-Härte
	H₂OrO₄	keine
X-11	3x	1x	70,2
X-11-P	3x	"'"keine	90,7 .
X-12 · -,-_	5x	1x	85,1 ■
X-12-P	5x	keine	91,5
X-13	7x	1x	90,9 ·
X-13-P	7x	"keine	94,2
X-14 - -	9x	1x	91,3
X-H-P ■	9x	keine	95,5
X-15	Hx	1x	92,9
X-15-P	11x	Tabelle XXIII	93,9

Härte von handgestampften Prüfkörpern aus blättrigem Aluminiumoxyd (Alcoa T-61, -325 mesh), das durch 96 Stunden langes, nasses Xugelmahlen zu Teilchen im Mikrometerbereich zerkleinert worden war, mit und ohne Nachbehandlung mit Phosphorsäure

Prüfkörpex	Behandlung mit H₂GrO₄ H₅PO₄	keine	Rockwell-15-lT-IIär te
X-6	3x	1x	89,1
X-6-P	3x	keine	92,8
Z-7	5x	- 1x	η.gem.
X-7-P	5x	keine	93,2
X-8	7*	1x	92,9
X-8-P	7x	keine	94,5
X-9	9x	1x	92,8
X-9-P	9x	keine	93,9
X-10	Hx	1x	93,8
X-tO-P	Hx	5/1258	94,2
	9 058 3	BAD ORIGINAL

Die bisher beschriebenen Prüfkörper wurden durch Pressen hergestellt. Es hat sich aber gezeigt, daß auch andere Verformungsverfahren zu ausgezeichneten Ergebnissen führen. Zu diesen Verfahren gehören beispielsweise das Strangpressen, der"Schlämmguß und das Handverformen in einer Form. Man kann tatsächlich fast jedes Verfahren verwenden, bei dem das feuerfeste Oxydpulver relativ fest zusammengepreßt bleibt, bis die Behandlung mit der oxydbildenden Verbindung und die Y/ärmebehandlung durchgeführt werden können»

Ein geeignetes Verfahren besteht darin, daß das trockene feuerfeste Oxydpulver in einen teilweise geschlossenen Raum eingebracht wird, beispielsweise in eine Blindbohrung in einem Metallblock· Auf die fr eiligende Fläche ?/ird Chromsäure aufgegeben» Wenn diese in das Pulver eingedrungen ist, kann die /oim derart erhitzt werden, daß das Pulver gebunden wird*- Each einer oder zwei derartigen aus einer Iraprägnierung und einer Wärmebehandlung bestehenden Zyklen kann die !Form entfernt und der Teil weiterbehandelt v/erden, bis der mit dem verv/endeten Oxyd und der vorhandenen Porenausbildung erzialbare, gewünschte Härtegrad erreicht ist ο

In einem anderen Verfahren wird eine Aufschlämmung des Oxyds in Wasser in eine poröse ]?orm aus Grips oder dergleichen eingebracht. Man kann dünne Schichten aus dem Oxyd auch dadurch bilden, daß man einfach eine Aufschlämmung in einen flachen Behälter gießt und das, Waj^er oder sonstige lösungsmittel verdampfen läßt, so daß- ein relativ dichtes und dichtgepacktes Oxyd zurückbleibt, In vielen derartigen !Fällen hat es sich als zweckmässig erwiesen, der Aufschlämmung einen kleinen Prozentsatz Chromsäure oder Chromchlorid oder ein anderes derartiges Salz zuzusetzen, so daß das Oxydpulver, beim Trocknen und Erhitzen teilweise· gebunden wird β Ohne diese teilweise Bindung ..kann der Körper aus dem

909835/1258

trockenen Oxydpulver bei der ersten Berührung mit Chromsäure beim ersten Eintauchen in Chromsäure zerfallen„ In einem anderen Verfahren wird dem nassen Oxydpulver ein kleiner Prozentsatz hydratiertes Kaolin zugesetzte Wenn das Gemisch aus Oxyd, Kaolin und Wasser getrocknet und auf 538 - 648⁰C oder darüber erhitzt wird, bindet das Kaolin das Oxydpulver genügend, so daß ein Zerfall des Oxydkörpers bei der Imprägnierung mit Chromsäure verhindert wird»

Zum Strangpressen verwendet man normalerweise ein oder mehrere, feuchte, feuerfeste Oxyde unter Zusatz von Kaolin. In diesem Fall wirkt das Kaolin als ein Weichmacher, der das Strangpressen aus der Düse -...erleichtert. Außerdem dient es als ein Bindemittel, das einen; ,Zerfall-des Körpers bei der ersten Imprägnierung mit Chromsäure verhinderte (Dies .wurde im vorhergehenden Absatz behandelt). Die Chromsäure oder die Chromsalzlösung kann natürlich auch dem ursprünglich erhaltenen Gemisch aus dem feuerfesten Oxyd und dem Kaolin zugesetzt werden*

Die Tabellen XXIV und XXV geben die Härte von Körpern an, bei ■■ deren Herstellung ein anderes Verformungsverfahren angewendet worden war„ Dabei wurde Aluminiumoxyd oder Chromaxyd in Pulverform mit. verschiedenen Prozentsätzen Kaolin oder JBeiitonit vermischt O

Durch Zusatz von 'Tasser wurde das Gemisch auf eine plastische Konsistenz, ähnlich wie die von Modellierton, eingestellt. Prüf-'" körper- aus diesem Ilaterial wurden in F or si einer flachen Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 13 mm und einer Dicke von etwa 9,5 ram hergestellt; dabei wurde nur i'ingerdruck angewendet. Die !Peile wurden danach im Ofen getrocknet und auf 648 C erhitzt, so daß die Bindung zwischen den Kaolin und dem Oxyd erfolgte. Diese Prüfkörper wurden »sch Tabelle JDCIEV mehrmals mit Chromsäure und' Warmebehandelti Dieses Verf ormungsvei-fahren ähnelt dem Strang-'

9 0 9:8 3 5/1258 . bad' om^mL

- 63 -

pressen, doch wird für die Handverforiaung durch größeren Y/aaserzusatz eine viel plastischere Konsistenz eingestellt und ein sehr geringer Verformungsdruck angewendet. Y/ie aus der etv/as geringeren Härtegeschwindigkeit hervorgeht, haben diese Prüfkörper zweifellos größere Poren als die aus denselben Materialien unter höherem Druck und mit weniger Feuchtigkeit hergestellten. Dies geht aus der etwas geringeren Härtegeschwindigkeit hervor. Die Härte nach etwas 15-maliger Chromsäureimprägnierung war jedoch annähernd ebensogroß wie nach 13-maliger Behandlung von auf andere Weise aus denselben Oxyden hergestellten Prüfkörpern. Aus diesen Tabellen geht hervor, daß die bei einer gegebenen Anzahl von Härtebehandlungen erzielte Härte von der Teilchengröße der beiden verwendeten Kaolinarten kaum beeinflußt wird« Bei Verwendung von zu wenig Kaolin oder von Bentonit bleibt die Härte in den meisten Fällen unter dem normalen Wert.

Die Tabelle XXV gibt die Härte der in der Tabelle XXIV angeführten, geformten Prüfkörper nach 15-maliger Chromsäurebehandlung und einer einzigen nachfolgenden Phoaphorsäureimprägnierung mit anschließender Wärmebehandlung auf 648°C an. Die Werte für die nicht mit Phosphorsäure behandelten Prüfkörper sind zum Vergleich angegeben.

909835/1258

•Tabelle ΧΧΓ/

Härtewerte von handgeformten und mehrmals mit Ohromsäure imprägnierten Prüfkörpern

Teil A	(Vervvendung von Al	₂0₇ (Alcoa Ä-5	P	2OjJ	Eockwell-1 nierungen Vl —·	-325	mesh)	,9	9	als	{ η	Impräg-	13	,5
oxydisc	hes Ausgangsmaterial■	P	15yi	Xl — 3 5			,2	83		11		93	,6
Prüf körper	Weich macher	P	IO5&	- -		,7	89	ifci:	92	,9	93	,1
		P	5*	- - '—	5-W-Härte	,6	90		91	,3	94	,9
P-1	Kaolin, Ajax	70	20yb	— —	7	i3	85	,5	92	,1	92	,0
P-2	Kaolin, Ajax	70	15>a	— —	37,	0	85	,3	90	,2	93	,0
P-3	Kaolin, Ajax	70	10#	- -	86.,	S	89	,5	91	,9	93	>?
P-4	Kaolin, Ajax	70	55*	- -	87,	7	89	,0	91	,1	93	,7
P-5	Kaolin, Ajax-			— -	35,	1	63	,1	91	,7	91	,9
P-6	Kaolin, Ajax			- '-	85,	6	81	,2	92	,9	90	,1
P-7	Kaolin, Ajax			- —	84,	0	83	,6	89	,3	92	,8
P-3	Kaolin, Ajax	P		_	S3,	0	71	,9	39	,7	93	,5
P-9	Bentonit	70		— -	80,	1	91	,1	89	,7	93	,5
P-IO	Bsntonit			aufge— löst in H₂OrO₄	71,	3	91	,0	92	,8	93	,8
P-11	Bentonit	P		_ - _	73,	1	78	,2	92	,5	87	,1
P-12 P-13	Bentonit Kaolin, Ajax	70	155·	44,	74-,	4	90	,7	86	,1	95	,0
P-14	Kaolin, Ajax		5P	80,	86,	6	90	,7	92	,5	94	,1
P-15	Jentonit	P	1 5?»	74,	38,	0	84	,8	• 39	,9	93	,9
P-16	Kaolin, Ajax	70	15p	— -	6.7»	4	89,	,4	91	,4	92	,8
P-17	Kaolin, Ajax		5*>	79,	89,	1	78.,	,0	90	,3	92·	,0
p-18	Bentonit			_ _	86,	8Ii	,3	87	,2	90
P-19	Kaolin, Ajax			65,	80,	,5		90,5
P-20	Kaolin, Ajax			86,	,0
P-21	.Jentonit		77,	,7
		74,











,7
,9


,8

;i

909836/1268

Tabelle XXIV (Forts.)

Teil B (Verwendung von Alcoa T-61 (-325 mesh), 48 Stunden lang kugelgemahlen, als oxydisches Ausgangsmaterial

Prüfkörper

eichmacher

RockwelI-15-F-Harte nach η Imprägnierungen

n=

3 5 7 9

P-28 Kaolin, Ajax P 15

P-29 Kaolin, Ajax P 5

P-30 Kaolin, Ajax 70 15

P-31 Kaolin, Ajax 70 5

P-32 Bentonit 6

P-33 Bentonit 2

82,6 84,6 88,4 91,0 93,3

78,5 77,2 88,9 93,9 94,7

82,0 90,4 90,9 92,9 92,6

61,0 84,9 90,0 92,8 94,4

65,3 71,0 87,0 89,4 92,2

77,9 87,2 92,3 93,8

Teil C (Verwendung von Alcoa T-61 (-325 mesh), 96 Stunden lang kugelgemahlen, als oxydisches Ausgangsmaterial)

P-34	Kaolin, Ajax	P	15	—	73,4	85,3	86,7	92,1	93,4
P-35	Kaolin, Ajax	P	5	-	-	-	-	-	-
P-36	Kaolin, Ajax	70	15	-	63,7	83,5	85,6	76,7	76,0
P-37	Kaolin, Ajax	70	5	-	77,7	79,6	85,8	93,0	93,0
P-38	Bentonit		6	-	56,3	77,7	80,3	91,6	92,5
P-39	Bentonit		2	aufge- - · löst in H₂GrO₄
Teil	D (Verwendung	von	Or₂O₃	als oxydisches	Ausgangsmaterial)

P-40 Kaolin, Ajax P 15

P-41 Kaolin, Ajax P 5

P-42 Kaolin, Ajax 70 15

P-43 Kaolin, Ajax 70 5

p-44 Bentonit 6

P-45 Bentonit 2

aufge

löst in H₂CrO₄ aufge- löst in H₂OrO₄

65,7 73,2 90,1 89,9 92,9

aufge- löst in

aufge

löst in H₂CrO₄

äufge

löst in HoOrO,

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Tabelle_ΣΚ¥

Härtewerte der in der Tabelle XXIV angegebenen Prüfkörper nach 15—maliger Chromsäureimprägnierung und mit und ohne nachfolgende Hiosphorsäurebehandlung

Teil A--(.Verwendung, von Al-O-z (Alcoa A-5, -325 mean) als oxydisches Ausgangsmaterial)

Prüf- Weichmacher körper

Kaolin, Ajax P

P-2	Kaolin,	Ajax	P
P-3 ■'	Kaolin,	Ajax	P
P-4	Kaolin,	Ajax	V
P-5	Kaolin,	Ajax	70
P-6	Kaolin,	Ji J SX	70
P-7	Kaolin,	Ajax	70
P-8	Kaolin,	Ajax	70
P-9	iJentonit
P-10	„äentonit
P-11	Bentonit
B-12-
P-13	Kaolin,	Ajax	P
P-14	Kaolin,	Ajax	70
P-T 5	., .Be nt ο nit
Ρ-Ιβΐ/	Kaolin,	Ajax	P
P^-17 ".;	Kaolin,	Ajax	70
P-18	aentonit
P-19 ■;'/	Kaolin,	Ajax	x^J
P-2Ö	Kaolin,	Ajax	70
P-2T -	.3ontbnit

fiocksell-15—iJ-Härte nach 15-HEli{:er iiehandlung mit

mit ohne

ITachb ehand lung mit H_V

93,3

	94,5
10/i>	94,4
	95,3
20>:	" 94,5
15/0	93,5
10,-	94,5
5>	95,4
B'_fJ	92,8
*β;α*	" 94,7
	92,6
15_;:	95,5
15>	93,7
5p	90,4
15^	95,4
15p	94,9
	95,2
15/i	91,9
15/i	■94,5
5^	91,9

94,6 95,4 94,2

94,3 94,8 94,6 94,3 95,4 93,5 95,3 95,2

94,3 94,0 92,5 95,2

94,9 95,6 94,6 94,7 92,3

909835/1258

Tabelle XXY (Forts.)

Teil B (Verwendung von Alooa T-61 (-325 mesh), 48 Stunden lang kugelgemahlen, als oxydisch.es Ausgangsmaterial

Prüf körper	Weichmacher	P	15	Eockwell-15-I-Härte nach 15-maliger Behandlung mit H₂OrO₄ mit ohne Nachbehandlung mit H^PO^	94,0
P-28	Kaolin, Ajax	P	5	93,2	95,5
P-29	Kaolin, Ajax	70	15	94,3	94,1
P-30	Kaolin, Ajax	70	5	95,0	94,9
P-31	Kaolin, Ajax		6	95,0	91,8
P-32	Bentonit		2	92,8	94,3 ■
p-33	Bentonit		94,3

Teil C (Verwendung von Alcoa-T-61 (-325 mesh), 96 Stunden lang kugelgemahlen, als oxydisches Ausgangsmaterial

P-34	Kaolin,	Ajax	P	15	94,6	95,5
P-35	Kaolin,	Ajax	P	5	n.gem.	Eugen«
P-36	Kaolin,	Ajax	70	15	94,6	95,3
P-37	Kaolin,	Ajax	70	5	93,3	94,9
P-38	Bentonit	•		6	93,5	94,1

Teil Ό (Verwendung von GrpO~ (-325 mesh) als oxydisches Ausgangsmaterial)

P-42 Kaolin, Ajax 70 15 95,2 95,5

909835/1258

Das chemische Verfahren gemäß der Erfindung hat sich auch bei der Nachbehandlung von industriell hergestellten, vollständig gesinterten oder geschmolzenen Schleifkörpern als vorteilhaft erwiesen« Derartige Gegenstände können mit Hilfe des bei niedriger Temperatur durchgeführten, chemischen Binde- und Härteverfahrens gemäß der Erfindung auch vollständig hergestellt werden. Zu den auf diese Weise behandelten oder hergestellten Prüf_r körpern gehören solche aus gebrochenen und stranggepreßten Schleifkörnerη, Rommelspäne, Schleifscheiben, gebundene Wetzsteine, and Honwerkzeuge und dergleichen.

Es hat sich gezeigt, daß eine große Anzahl von feuerfesten oxydischen Materialien einwandfrei gebunden und gehärtet werden kann, wenn man sie mehrmals mit einer Metallverbindung, z.B. einer Salzlösung oder Metallsäurelösung imprägniert und das behandelte Material danach auf eine Temperatur erhitzt, welche die Metallverbindung in ein entsprechendes feuerfestes Oxyd verwandelt.

Pur die Verwendung in diesem chemischen Binde- und Härteverfahren hat sich Chromsäure als Metallsäurelö.sung besonders bewährt» In diesem Fall wird die Wärmebehandlung im allgemeinen bei Temperaturen von bis zu etwa 648⁰O durchgeführt. Während der Wärmebehandlung wird die Chromsäure zunächst in Ohromtrioxyd (CrO*) und danach über eine Reihe von Zwischenoxyden schließlich in das stabile feuerfeste Chromoxyd (Cr₂O,) umgewandelt.

Es hat sich gezeigt, daß das chemische Behandlungsverfahren gemäß der Erfindung auch zum Überziehen von verschiedenen Arten von handelsüblichen Schleifkörnern aus Aluminiumoxyd und Siliciumcarbid geeignet ist.

909835/12 5 8

Die chemische Behandlung hat dabei zwei Aufgaben» Erstens härtet aie das Schleifmittel und zweitens bildet sie einen haftfesteren Überzug, der eine haftfestere Bindung der Schleifkörner mit Hilfe eines Harzes oder eines ähnlichen organischen Bindemittels gestattet.

Das ü'berzugsverxahren besteht prinzipiell darin, daß die Körper mit vorzugsweise konzentrierter Chromsäure benetzt und dann in einem Ofen auf eine Temperatur von etwa 648⁰G v/ärmebehandelt werden» Dieses Verfahren kann je nach der gewünschten Härte und Art des Überzuges beliebig oft wiederholt werden.

Ba ist nicht bekannt, ob die dabei erzielte Härtung in erster Linie darauf zurückzuführen ist, daß die Chemikalie in die Spalten und Poren des Behleifkorns eindringt und darin gebunden wird, oder ob der Überzug auch eine Oberflächenhärtung bewirkt. Die mikroskopische Untersuchung der überzogenen Schleifraittelkörner zeigt außer einem beträchtlichen Eindringen, das von der Art des verwendeten Schleifmittels abhängig ist, auch eine einwandfreie Überzugsbildung auf der !'"'lache. Es zeigt sich, daß der Überzug mindestens nach zwei oder dreimaliger Imprägnierung und Wärmebehandlung an der Zwischenfläche der öchleifmittelteilchen sehr dicht, die freiliegende Ji'läche dagegen etwas porös ist. Diese Abstufung der Dichte des Überzuges ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß die mit Hilfe des Harzes bewirkte Bindung verbessert wird, weil sie jetzt nicht an der normalerweise glatten !'lache des unbehandelten Schleifkorns, sondern an einer etwas porösen Fläche erfolgt«

Zu den mit Erfolg behandelten Schleifkörnern gehören zerreibbare und teilweise zerreibbare, geschmolzene oder gebrochene Aluminiumoxydkörner, z.B. ITorton 57, 32 oder 38 oder die gleichwertigen Produkte von Absco (57; 0-34, usw.), gesintertes Aluminium-

BAD ORlGlNAL 909835/1258

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oxydgranulat, z.B. Horton oder Absco 75 oder 44, und stranggepreßte oder pelletisierte Schleifmittel, z.B«. Absco 76A. Auch grüne und schwarze Siliciumkarbid-Schleifmittel wurden mit offenbar gleichem Erfolg behandelt«,

Es ist zwar schwierig* durch im Labor erhaltene, quantitative Meßwerte zu zeigen, daß die Härte des Schleifmittels und die Haftfestigkeit seiner Harzbindung verbessert worden sind, doch sind diese beiden Effekte in praktischen Erprobungen nachgewiesen worden. In einer derartigen Prüfung wurden mit Hilfe von teilweise zerreibbarem Aluminiumoxyd-Schleifmittel Hr. 46 und Nr < > 36 harzgebundene Scheiben von 254 mm Durchmesser hergestellt. Diese 3|2 mm dicken Scheiben wurden in der Produktion zum Abgraten von Gußstücken aus einer chromreichen Legierung verwendet. Schleifscheiben aus dem chemisch behandelten Korn zeigten nicht nur einen viel kleineren Verschleiß, sondern ergaben unter einem gegebenen Druck und bei einer gegebenen Flächengesehwindigkeit auch eine um "10"-.2OjS höhere Zerspanungsleistung als entsprechende Schleifscheiben aus unbehandelten Körnern derselben Art. Dabei war das ■chemisch behandelte Korn siebenmal mit konzentrierter Chromsäure imprägniert und jeweils anschließend wärmebehandelt worden. Bei der Herstellung der Schleifscheiben aus dem behandelten Schleifmittel mußte dem Jarzansatz mehr Wasser zugesetzt werden, woran man erkennt, daß der Überzug aus dem Ohromoxyd die Porosität des Korns erhöht.

Einige Verfahren zum überziehen von Schleifmitteln sind in der Tabelle XXVI angegeben. In dem mit CO-1 bezeichneten Verfahren werden mehrere Imprägnierungen mit konzentrierter Chromsäurelösung und wird jeweils anschließend eine Wärmebehandlung durchgeführt. Die Anzahl der'Behandlungen ist von der gewünschten Härte.oder Dicke des Überzuges abhängig« Me übrigen angeführten tjberzutisansätze bestehen aus einer Aufschlämmung aus einem feinverteilten, feuerfesten Oxyd und/oder Kaolin." Vienn diese Aufschlämmung auf das Schleifmittelkosmaufgetragen und danach zum

.0.S36V12.. ^

Austreiben der feuchtigkeit erhitzt wird, lagert sich auf dem ochleii'mittelkorn ein feinverteilter, poröser Oxydüberzug ab« Infolge dieser Grundierung wird eine verbesserte Bindung des Ohromoxyds bei einer geringeren Anzahl von öhromsäureimprägnierungen und Wärmebehandlungen erzielt als "bei einer Behandlung mit Chromsäure allein.

Aus der Tabelle XXVI geht hervor, daß in den ¥erfahren CO-2, CO-3 und CQ-4 die für die Grundierung verwendete Aufschlämmung hydratiertes Kaolin enthalte Bs hat sich gezeigt, daß der Zusatz eines kleinen Prozentsatzes Kaolin, in einer Menge von 5 - 10$ der kalzinierten Oxyde, nach einer Erhitzung auf 538 - 648 C zu einer solchen Bindung zwischen den Oxyd teilchen führt, daß der. Oxydüberzug bei der anschließenden Imprägnierung mit der konzentrierten öhi-omsäurelösung nicht zerfallt. Anstelle von Kaolin können zur Bildung einer in der Wärme abbindenden Grundierung auch andere Tone verwendet werden, z.B. Kentucky-Töpfertön, Bentonit, und dergleichen In der Tabelle XXI? sind die verwendeten Kaoline angegeben. Es handelt sich in diesem Fall um Produkte des in Peachtree (Georgia, USA) befindliehen Werks der Georgia Kaolin Company.

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Tabelle XXVI

Behandlung von Schleifkörnern zum Erhöhen der Härte und Verbessern der Harzbindung (Wärmebehandlung bis zu 648°C)

Ver- Schritt Überzugsansatz Anzahl der

fahren Impragnie-

runga- und Wärmebehandlungen

00-1 1 HpOrO. (konzentrierte Lösung) mehrere 00-2 1 Kaolin (Ajax?) + H₂O zu einer Aufschlämmung gemischt, die zum Überziehen von ijchleif körner η verwendet wird 1x

00-2 2 H₂CrO₄ (kJzentrierte Lösung) mehrere

00-3 1 Kalziniertes Kaolin (Glomax LL)

(30^), hydratiertes Kaolin (AjaxP) 2O'/a + H₂O zu einer Aufschlämmung gemischt, die auf die Schleifkörner aufgetragen ?;ird 1.x

00-3 2 H₂OrO^, (konzentrierte Lösung) mehrere

00-4 1 ^?e3°4 (Mapico Black Pigment) 50^, hydratiertes Kaolin (AjaxP) 50)0 + H₃O zu einer Aufschlämmung gemischt, die auf die rfchleifkörner aufgetragen wird 1x

00-4 2 HpOrO. (konzentrierte Lösung) mehrere

00-5 1 Kalziniertes Aluminiumoxyd (Alcoa A-3i

-325 mesh), 80*ί, ^e₅O₄ (Pigment) 20ίέ . + verdünnte H₂OrO.-Lösung {Konzentration ca. 10;b), Aufschlämmung 1x

00-5 2 H₂OrO₄ (konzentrierte Lösung) mehrere

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Mit Hilfe des chemischen Mnde- und Härteverfahrens gemäß der Erfindung wurden gebrochene Schleifkörner aus' stranggeprefltem oder gepreßtem Gut erzeugt. Da für dieses Material eine große Härte gefordert wird, bevorzugt man normalery/eiae die Chrombehandlung_β Dabei wird ein poröser Körper aus einem feuerfesten Oxyd mehrmals mit konzentrierter Chromsäure imprägniert und nach jeder Imprägnierung auf eine Temperatur von etwa 538 - 648°C erhitzt, wobei die in dem porösen Körper befindliche Chromsäure in das grüne Cr₂O^ umgewandelt v/ird. ' -

Aus den verschiedenartigsten porösen Oxydkörpern können gebrochene Schleifmittel hergestellt v/erden, die üblichem geschmolzenem, körnigen Gut ähneln» Zu diesem Zweck kann man teilweise gesintertes und dann chemisch gehärtetes, feuerfestes oxydisches Gut brechen und klassieren. Man kann diese Schleifmittel auch aus gepreßten oder stranggepreßten und dann chemisch gehärteten Körpern aus feuerfesten Oxyden herstellen.

In einem anderen Verfahren wird ein relativ nasses, plastisches Oxydgemisch verwendet und diese .aufschlämmung einfach auf flache Trockenschalen fließen gelassen. In diesem Verfahren kann man mit einer sehr nassen Konsistenz arbeiten. Durch die Verdampfung des überschüssigen V/assers erzielt man eine dichter gepackte Oxyd-Grundmasse als bei Verwendung einer trockeneren Konsistenz.

Zum Herstellen des porösen Körpers aus dem feuerfesten Oxyd mit Hilfe einer Aufschlämmung oder durch Pressen haben sich drei Verfahren als besonders vorteilhaft erwiesen. In dem ersten Verfahren wird das feuerfeste Oxydpulver mit einer kleinen Menge Chromsäurelösung gemischt. Die für diesen Zweck verwendete Chromsäure kann konzentriert oder verdünnt sein. Bei der Herstellung einer Aufschlämmung verwendet man normalerweise eine verdünnte Lösung, damit die Verdampfung in den Trockenschalen schnell erfolgt und

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zu einem möglichst diehtgei)ackten Oxyd führte Durch das darauf- . folgende Erhitzen des Gemisches aus Oxyd und Chromsäure wird das Pulver so stark gebunden, daß der poröse Körper beim Eintauchen in die OhromsäurelöBung nicht serfLiIIt₀ Das zweite "Verfahren besteht darin, daß dem feuerfesten Oxydpulver ein kleiner Prozentsatz» gewöhnlich 5 - 3Q;£, Kaolin, Kentucky-i'öf perton, Bentonit und dergleichen zugesetzt und V/asser als ^enetzungsiTüssigkeit verwendet wird« Das Gemisch wird auf eine geeignete Tenrperatur erhitzt, die je nach der Art des verendeten Tons gewöhnlich 538 - 648 O beträgt, und ist wie in dem vorstehend an erster Stelle atigegebenen Verfahren, nach dem Trocknen so stark gebunden, daß es beim anschließenden Eintauchen in die ChromsLlurelösung nicht zerfallt. In dem dritten Verfahren verwendet man eine Kombination des ersten und zweiten. Verfahrens«,

Chemisch gehärtetes Strangpreßgut, das zu dchleifkörnern gebrochen werden kann, wird mit Hi lie. des zweiten oder dritten Verfahrens hergestellt, wobei das Kaolin oder der Ton als Weichmacher wirkt· Bei 'den meisten der geprüften feuerfesten Oxyde zeigte es sich, daß .mindestens 10>ö Kaolin oder Kentucky-Töplerton oder mindestens 2;« Beiitonit Eingesetzt vier den muß, damit eine zum Strangpressen genügende "Plastizität vorhanden war. Ls ist interessant, daß durch diesen Zusatz von Kaolin oder ϊοη die schließlich erzielte Härte des behandeliien l.Iaterials nicht beträchtlich beeinflußt wird.

In den meisten der geprüften Schleifmittel vmrde Aluminiumoxyd als feuerfesten liaterial verwendet. Ils wurden jedoch auch Schleif mittel aus ■ Ghxöjioxyd, Zimioxyd, l'itandioxyd und anderen feuerfesten Oxyden verwendet. Derartige Schleifmittel sind für besondere Zwecke geeignet,-.bei denen es nicht in erster Linie auf die •Kosten anltonrit» Zum Herstellen dieser Selileiiniittel wurden die Oxyde in_~1reinpulverigex ?orm verwendet, normalerweise mit -325 mesh oder x"einer, .als Aluminiuiao;r„,'äe wurden bei der Herstellung von: dchleiilBlciel kelziniertea, blättriges und geschmolzenes

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Material mit 99+> AIpO^ mit JSrfolg verwendete Außerdem hat es-- ..Γ. sich gezeigt, daß eine große Härte nic'it unbedingt eine hohe '...:,{■;-;; Reinheit bedingt. Ale sehr befriedigend hat .sich ein geschmolzener Bauxit von -325 mesh erwiesen, der in der Industrie als DGJi¹... bekannt ist. . ■ ...

In der Tabelle XJ[VII sind einige teilgesinterte, poröse feuer-.'. , feste Körper angegeben, die durch chemisches Harten, Brechen-........ und Klassieren zu einem geeigneten, körnigen Schleifmittel verarbeitet werden können»

In der Tabelle XXYIII sind Zusammensetzungen von chemisch gehärtetem und gebrochenem Strangpreßgut angegebene "Die- Tabelle XXlX betrifft gepreßtes und chemisch gehärtetes Gut». Die Tabelle XXX, , zeigt einige Oxydgemische, die unter Anwendung einer Aufschlämmung verarbeitet werden«. Die in diesen Tabellen angegebenen Härtewerte wurden gemessen, ehe die Körper zu Körnern gebrochen wordene

Das chemische Härteverfahren kann auch zum Herstellen von stranggepreßten Schleifmitteln verwendet werden, die industriell anwendbar sind. Dieses Material wird gewöhnlich in rom von stranggepreßten Pellets hergestellt, die einen kleinen Durchmesser haben und bei denen das Verhältnis zwischen der Lange und dem Durchmesser etwa 1i3 beträgt. Derzeit werden für die üchleifscheibenherstellung stranggepreßte Schleifkürner mit einem Durchmesser von 0,8 4#8 mm hergestellt.

Bei Verwendung des chemischen Härteverfahrens erfolgt das Strangpressen, indem ein relativ plastisches Oxydgemisch, das die Konsistenz von Modelliertem hat, durch eine geeignete Düse gepreßt wird. Damit das Material gut durch die Düse treten kann, muß dem feuerfesten Oxyd ein geeigneter Weichmacher, z₉'ß. Kaolin, zugesetzt werden₀ In diesem Fall bewirkt der Weichmacher nach der ersten Wärmebehandlung ,eine solche Bindung des oxydischen i;aterials, daß das Gut beim späteren Imprägnieren mit Chromsäure nicht zerfällt. Man kann dem Gemisch natürlich schon vor dem Strangpressen Chromsäure zusetzen.

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In der Tabelle XXI sind eine Anzahl von Zuaararnenaetzungen angegeben, die stranggepreßt und mit einer minimalen Anzahl von Imprägnierungen und Wärmebehandlungen gehärtet werden können» Es sind ferner die Härtewerte für die aus diesen stranggepreßten ZusaEiraensetzungen hergestellten Körner angegeben. Vergleichsweise sei festgestellt,, daß mehrere handelsübliche, körnige Produkte aus stranggepreßtem und gesintertem Gut eine Rockwell-15-E-Härte von etwa 93 haben.

Ein anderes Schleifmittel, das als Pionunelkorn bezeichnet wird, wurde ebenfalls aus gepreßten und chemisch gehärteten, feuerfesten Pulvern hergestellt» Diese zum Eomiaeln dienenden Schleifmittel sind gewöhnlich kleine Scheiben mit einem Durchmesser von 9,5 - 13 Bim und einer Dicke von 3,2 - 6,4 umu

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— ad —

Tabelle XXVII

Gebrochene, körnige Schleifmittel aus teilgesintertem und chemisch gehärtetem Material (imprägnierung mit 100}i UpCrO*, Wärmebehandlung bei 648⁰C)

Teilgesintertes, poröses, feuer- Roekwell-A-Kärte nach η Imprägfestes Material nierungen

η =
hintertemperatur 5 7 9 11 13

Coors AP-94_T11> stranggepreßt A-82,4 A-84,9 A-85,4 A-84,8 A-36,3

94?» 926⁰G

Goors At-99-11, stranggepreßt A-73,5 A-83,0 A-84,9 A-85,3 A-86,0

926°C

Goors AP-99-L3, stranggepreßt A-77,5 A-34,3.A-34,6 a-35,6 A-36,6

141O⁰G

Goors AP-99C-I1, gegossen Δ-81,8 A-84,6 A-87,3 A-88,0 A-87,1

145O⁰C	Ir.	614, gepreßt
AlSiMag
-9656	⁰G
> 1093	Nr.	748, gepreßt
AlSiMag
99,855	⁰G
> 1093

A-75,5 A-83,4 A-84,7 A-35,3 A-84,2 A-86,9 A-90,7 A-90,7 A-90,8

Die Härtemessungen wurden vor dem Brechen vorgenommen.

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, ^..,o ■ !Tabelle XgTIII

G-ebrOöhenes, körniges Üchleifinittel aus stranggepreßtem und chemisch gehärtetem, feuerfestem oxydischem liaterial (imprägnierung mit 100;ύ HpGrO*, 7/ürinebehaiiälung bei 64-8 C)

Prüfgut-Iir« I-ioekvyell-15-IT-aürte nach η Iiiipräg-

Oxydgeiaisch-.(Gewicht steile) nierungen

-A-nfeuchtungsiiiittel - η = - .

> ■-': _; 5 7 9 11

27B _ _ 92,5 93,3

DO I¹- S c hl eixmi 11 el (75,0) Fe₅Q₄ : (Pigment) (.19,p>...

Kaolin (Aja^ 1^J) (14,0)

^1^;3B .-<■'■■. ··-.'_ _ 92,4 93,9 DuP-Sehleifiuittel (25,00) A₅O₄ (Pigment) (5,75) Kaolin (Ajax 70.) (,633)

XiOP-achleifmittel (25,00) kaolin (Λ i ex r) (b,'jG)

Die aartemesöun^en ^uröen vor den 3rec'-.en

0^03-5/12 5

gabglie ΧΣΙΧ

Gebrochenes, körniges Schleifmittel aus gepreßtem und chemisch gehärtetem, feuerfestem oxydischein Material (Anfeuchtung und Imprägnierung mit TQO^ HoGrO, , Wärmebehandlung bei 648⁰G)

Prüfgut Hr₀ Oxydgut (Gewichtöteile)

167 DOl'-Schleifmittel (100)

228 UG^-Schleifmittel (122,0), Kaolin (Ajax P) (7,5)

154 Aluminiumoxyd (Alcoa A-5, -325 mesh) (100)

221 i-.aolin (Glomax Jjj) (100)

213 Kaolin (Glomax LL) (100) RoGkwell-15~N-Härte nach η Imprägnierungen ■ :. ....

5 7

11 13

87,2 92,6 93,4 - 93,8

90,7 92,7 93,0 94,1

79,2 89,1 94,1 94,8 94,6

82,6 90,6 92,8 94,2 94,1

90,4 92,3 9-3,5

Or₂C)₅ (-325 mesh) (52,1), iCaölin (Glomax HE) .(8,7)

225

Or₂O₅ (-325 mesh) (52,1) Pe₃O₄ (Pigment) (12,5)-89,1 93,0 9:3,5' 96,4

89,5 9'",,0 94,4 95,7 96,2

Dio Härtemessungen v;urden vor dem .^rechen vorgenommene

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BAD

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Tabelle

Gebrochene, körnige Schleifmittel,, äie aus einer nassen Aufschlämmung von feuerfesten Oxydpulvern hergestellt worden sind (Imprägnierung mit 100^ H₂CrCh, Wärmebehandlung bei 648⁰G)

Prüf gut Br«, Rockwell-15-n-Härte nach η Imprag-

Oxydgemisch (Gewichtsteile) nierungen

Anfauchtun.-jsittittel ⁿ ~

4-6 8 ' 10

Al₂O₃ (Alcoa A-3, -325 mesh)

(10,0), Kaolin (Ajax P)(2,0) K₂O (8,6)

IC !!'-Schleifmittel (40,0) Kaolin (Ajax P) (9,6) Pe₃O₄ (Pigment) (8,0) H₂O (42,0)

H0.i''-3chleifmittel (20,0) Kaolin (Glomax LL) (10,0) Kaolin (Ajax p) (6,0)

Ii₂O (22,0)

DUJ'-Sc-ileifnittel (38,0)

l''e _v0, (Pigment)

ΙΟ,. H₂OrO₄ (15,3)

Zieoelsäure (';8,1)

Pe₃O₄ (25,0) .

Kaolin (Ajax P) (7»5)

Lij ^lürtöiaosöungen wurden vor dem .Brechen vorgenommen.

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- 86 Tabelle XXXI

Stranggepreßtes, körniges Material aus chemisch gehärtetem, feuerfestem Oxydgut (Körner mit 1,6 mn Durchmesser und etwa 4,8 mm Länge) (Anfeuchtung mit Wasser, Imprägnierung mit 10O^ H₂CrO₄, Wärmebehandlung bei 648⁰G)

Prüf gut ITr,

Oxydgemisch (Gewichtsteile)

Rockwell-15-li-Härte nach η Imprägnierungen

η =

4 6

11

DCI'-Schleifmittel (25,0) Kaolin (Ajax P) (5,5)

DOF-rSchleifmittel (25,0) Kaolin (Ajax P) (7,0)

DO^-Schleifmittel (25,0) Kaolin (Ajax 70) (7,0)

DCP-Schleifmittel (25,0) Bentonit (2,0)

1OB

DCF-Schleifmittel (25,00) ^e₃O₄ (Pigment) (1,25) Kaolin (Ajax P) (5,78)

11B

DOF-Schleifmittel (25,00) Ie₃O₄ (Pigment) (3,75) Kaolin (Ajax P)

12B

DCF-Schleifmittel (25,00) Ie₃O₄ (Pigment) (1,25) Kaolin (Ajax 70) (5,73) 89,6 39,6 91,7 92,6 n.gem.

82,3 87,2 91,1 91,5 n.gem.

79,0 88,1 90,4 91,0 n.gem.

71,7 82,9 87,6 87,4

n.genu

78,9 37,8 91,8 92,7 n.gem.

33,1 89,7 92,2 93,5 n.gecu

85,9 89,6 91,9 93,2 n.gem.

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- 87 Tabelle. ΧλΧΓ (JE"'ort.a.)

Prüf gut ΙΐΓο Eockwell-15-N-IIärte nach η Imi)räg-

Oxydgemisch (Gewichts- . nierungen teile) η =

4 6 8 10

13B 81,3 88,3 93,5 92,5 93,9

DOl-Schleifmittel (25,00) Ee₃O₄ (Pigment)"(3,75)

Kaolin (Ajax 70)(6,33)

213- 79,0 88,7 90,5 93,2 93,5

EGF-Schleifmittel (25,00) Fe₃Q₄ (Pigment) (0,75.)

Kaolin (A^ax P)(3,86)

233 82,8 89,2 92", 8 92,6 93,5

DÖF-Schleifmittel (25,00) Ie₃O₄ (Pigment)(3,75) Kaolin (Ajax I) (4,30)

24S 82,1 8b,6 SO,3 92,6 92,7

I)OOi¹-Schieifnittöl (25,00) Pe₃O₄ (Pigment) (6,25) Kaolin. (Ajax P) (6,88)

250 82,2 87,5 91,9 9^,1 92,9

DOP-Jchleifiniltel (25,Oü) j?e^O; (Piment) (2,50) Kaolin (Ajax ^) (4,15)

26,1 . 79,ύ -Jo, 5 9G,7 92,8 93,4

P e ~ Q* (Pi ßme 111) (5, OO) iiaoliii (Ajax i^J)-(4,50)

90 98 35/12

-se-

Tabelle XXXI (JOrfs.)

Prüf gut Hr ο . .. Eock.well-15-M-Härte nach η Impräg-Oxydgemisch (Gewichts- nierungen teile) ■ η -

4 6 8 10 11

27B 81,3 88,0 91,3 94,0 93,3

DÖF-Schleifmittel (25,00)

Fe₅O₄ (Pigment) (6,25)' . '

Kaolin (Ajax P)(4,69)

28B 79,6 90,6 90,4 92,8 93,5

OGF-Schleifmittel (25,00)

Fe₃O₄ (Pigment) (6,25) . . . ■ _

■Kaolin (Ajax 70) (6,88)

29B 80,3 89,2 91,8 91,5 92,9

DCF-Schleiimittel (25,00) ' . ' '

Fe₃O₄ (Pigment) (0,75)
Kaolin (Agax 70)(3,86)

31B 83,2 86,9 91,1 91,4 91,5

DGF-Schleifmittel (25,00)

jj¹e₃0₄(Pigment)(3,75) ■...'.' Kaolin (Ajax 70)(4,30)

35B 79,1 87,4 93,3 93,0 92,7

IJGP-Schleifniittel (25,00)

Pe₃O₄ (Pigment) .(6,25) . '

Kaolin (Ajax 70)(4,69)

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Das aus einer chemischen Imprägnierung und einer ?/ärmebehandlung ■bestehende Verfahren gemäß der Erfindung kann, auch auf die meiaten verglasten Schleifscheiben angewendet werden. Die behan- - delten Schleifscheiben sind härter und haben einen beträchtlich kleineren Verschleiß.

Die "verwendete Behandlung besteht gewöhnlich aus einer mehrmaligen Imprägnierung mit Chromsäure, lach jeder Imprägnierung \vird die Schleifscheibe bei einer temperatur von 558 -.64-8⁰O wärmebehandelto B^i längerer Dauer der Wärmebehandlung kann diese auch bei niedrigereil !temperatur en durchgeführt werden. Es können auch höhere Semperatureηangewendet werdenf sie sind aber für die gewünschte Umwandlung in das Ghrömoxyd (Or₂O,) nicht erforderHch.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner auf das Härten von teilgesinterten Schleifscheiben angewendet werden. Dabei wird ■ die nur angesinterte Scheibe chemisch gehärtet« In diesem Fall braucht die Brenntemperatur nur so hoch zu sein, daß die Schleifmittelkörner gerade soweit gebunden werden, daß sie während der chemischen Behandlung manipuliert werden können. Die erforderliche Änsintertemperatur ist natürlich von der Art des Bindemittels abhängig, das von dem Erzeuger verwendet wird. Mindestens zwei Arten von Schleifscheiben konnten ohne Manipulationsschwierigkeiten chemisch behandelt werden," nachdem sie bei 981 - 1O93°C angesintert -worden waren. Auf diese Weise behandelte, angesinterte Schleifscheiben erwiesen sich in Laborversuchen in ihrer Funktion als mit vollgesinterten Schleifscheiben mindestens vergleichbar. Bs hat sich abergezeigt, daß auch das Ansintern nicht erforderlich ist, weil es genügt, wenn der Körper vollständig gebunden ist.. \ '

Zur chemischen Behandlung von Schleifscheiben oder dergleichen" aus gebundenem körnigem Schleifmaterial geht man wie folgt von Das körnige Schleifmittel" wird mit Chromsäure ,angefeuchtet und in einer geeigneten Form gepreßt, bei etwa 648 C wärmebehandelt,

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abgekühlt, und danach so oft mit Chromsäure imprägniert und jeweils anscheinend wärmetehandelt, daß die g-ewünsefote Haftfestigkeit zwischen den S'chleifmittelteilchen erzielt wird.

Durch die Behandlung mit der Chromsäure wird auf äen Sehleifmittelkörnern ein Überzug aus dem bei der Wärmebehandlung erzeugten Chromoxyd (Cr₂O^) gebildet. Ferner wird an allen Stellen, an denen sich die Schleifmittelkörner berühren oder fast berühren, zwischen ihnen eine sehr feste Bindung oder Brücke gebildet. Auf dieser Bildung von sehr festen Bindungen in kleinen Spalten und Zwischenräumen zwischen feuerfesten Oxydteilchen beruht das chemische Binde- und Härteverfahren, gemäß der Erfindung»

Nach dem bei niedriger Temperatur durchgeführten, chemischen Bindeverfahren hergestellte Schleifscheiben haben anscheinend bessere Schneideigenschaften als die nach dem üblichen, bei hoher Temperatur durchgeführten Sinterverfahren hergestellten» Die besseren Schneideigenschaften der chemisch gebundenen Schleifscheiben dürften darauf zurückzuführen sein, daß keine glasige Grundmasse und angeschmolzene Kanten der Schleifmittelkörner vorhanden sind. Man erkennt dies deutlich aus der Fig. 11 _f in der Bruchstücke von zwei Schleifscheiben dargestellt sind. Me linke Schleifscheibe wurde nach dem erfindungsgemäßen. Yerfahren gehärtet. Die rechte, helle Scheibe ist eine handelsübliche, gesinterte Scheibe. Beide Schleifscheiben sind aus zerreibbarem, körnigem Alurainiumoxyd-Schleifmittel ITr. 46 hergestellt und haben eine Dicjjie von 9»5 mm. Die Schleifmittelkörner in der dunkleren Schleifscheibe wurden überzogen und gehärtet und dann gebunden, wobei Chromoxyd als Behandlungslösung verwendet wurde (Prüfkörper in Tabelle XXXIII). In der handelsüblichen, gesinterten Schleifscheibe erkennt man deutlich die glasige Grundmasse unä die angeschmolzenen Ränder der Körner. Es wird ferner angenommen, daß das Schleifkorn durch das erfindungsgemäße Verfahren eine größere

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■ - 91 - .

Härte erhält, wahrscheinlich infolge des Überzuges aus Ghromoxyd und/oder der Bindungen in den Rissen, "Poren und dergleichen der Körner. !Derartige Bindungen treten in harzgebundenen Schleifscheiben aus erfindungsgemäß behandelten Schleifiaittelkörnern auf b

Man kann Schleifmittel durch mehrere Behandlungen mit Chromsäure allein herstellen, doch ist ein zweckmässigeres Verfahren entwickelt worden« In diesem Verfahren wird dem Schleifmittelkorn ein kleiner Prozentsatz Kaolin, Söpferton, feinverteiltes Aluminiumo:xyd\oäer anderes pulverförmiges feuerfestes Oxydgut beigemischt ο Das körnige Gut und das feinpulverige Oxyd wird dann mit fasser oder einer Ghrossäurelösung angefeuchtet, bis ein feuchtes, plastisches Gemisch erhalten worden ist, das in einer -Porm-' gepreßt- werden kann ₀" Wenn Wasser als imfeuchtungsmittel verwendet wirdj soll das Bindemittel aus eines -hydratierten Material, ZoB. Kaolin oder Söpferton_s bestehen} damit das C-femisch so plastisch ist, daß es im" noch feuchten Zustand leicht aus der Form herausgenoBirien v/eröen kann und nach der ersten Wärmebehandlung bei 538 - 64S°ö eine so feste Bindung ersielt wird, daß die Körner bei den folgenden Imprägnierungen mit ÖhroKsäure zusammenhafteno In den meisten -fällen, -verv/enuet- man sin Anieachtun^sinittel Ohrom-.säure anstelle von Vfaseor allein« Me ohroB-säure führt auch bei "einer--nur geringen Sindemittelnen^e oa± α er erfi^en Wärmebehandlung au einer völli{: "ausreichöKCteii 3:1ϊίδ.ΐϊκ,> "Jena Ohromsäure als AnieuchLUD^BKiittel "verwc-ndef \7ira5 ißt nsn:u.vlic'- kein hydratierter ion notweiiäig^ "sonäorn könuen die v-=i-o2hioäeiiartigen anderen 3lKäeEiittel"auö feinpulverigen, feuerfesten O^ryden verwendet v/erdeii_o -. . ■ . . ■

Die 3 e'ii eifsc^ eibe wirj normal erweise unmittelbar nach dem irassaii eub der S'-oru entfernt« Ilan kann sie aber euch in der iTorm belnsöo:,· und au einem spateren. 2-eitpunkt v/iibrend der !Täraebehanc,- lUiir herausnehmen ο. !Deispielsweige hat es sich in manchen-S¹LlI en -

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als sehr aweckmässig erwiesen, die Schleifscheibe nach einer Erhitzung auf etwa 177⁰O aus der Porni herauszunehmen. Bei dieser Temperatur ist die Schleifscheibe völlig trocken und steif, besonders wenn Chromsäure als Anfeuchtungsmittel verwendet wird, und besteht nur eine geringe Gefahr, daß die Schleifscheibe beim Herausnehmen aus der Form verformt wird oder bricht. Nach dem Herausnehmen der Schleifscheibe aus der Form wird die Wärmebehandlung fortgesetzt und die Schleifscheibe auf die erforderliche !Temperatur von 538 - 648⁰O erhitzt, so daß das Bindemittel genügend abgebunden istι ehe die chemische Imprägnierung UM Wärmebehandlung wiederholt wird. Zum Pressen des Korngutö oder Korngemisches in der Form kann mäh von Hand öder motorisch stampfen oder übliche hydraulische öder meöhanische Hochdruck-Ereßverfahren anwenden. Die Wärmebehandlung kann in üblichen elektrischen oder Gasöfen erfolgen* Man kann auch andere Erhitzungsverfahren anwenden» beispielsweise Hochfrequenz- oder Induktionsheizung» wenn man einen geeigneten Verlauf der Bingangsleiatung-ermittelt hat.

Mit Hilfe dea chemischen Binde- und Härteverfahrena wurde eine große Anzahl von Schleifscheiben hergestellt, und zwar in Form vcn aufgespannten und nicht aufgespannten Schleifacheiben und mit Durchmessern von T3 - 178 mm» Dies war die größte Größe, die in den zur Verfügung stehenden Ofen noch bequem wärmebehandelt werden konnte. Be wurden kör alge Schleifmittel mit Körnungen von 600 bis 8 verwendet. Naoh dp» erflndungegeaäSen-Verfahren wurden Schleifscheiben au· aarreibb*rem und teilweise zerreibbarem AIuminiumoxya und aus eoh^nf se» und gfcünefe Slliaiumie,tbi^ ,^gestellt ♦ Die ImprägnierwEig ^,t^rmebahandluag feaU ßtoif %«i Sohleifscheiben in einer Diök» τοη 13 m und mit fc^eni:Durchmeeaer von bie au miaäls§§1fc#&t$f8 ttfc bewähri;« deLatre Sehleifeohalben konnten In einer kopieren Eeit behandelt werden» Man nimmt an, daß die Behaadlui|'iflmti «ehr maealveg -Sohleifeaheiben etwas länger dauert» *■".'£'

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BAD

In aer labeile XXXIJ ist eine Anzahl von Schleifmittelzusammensetzungen angegeben, die mit ausgezeichneten Ergebnissen zu ■chemisch, gebundenen Schleifscheiben verarbeitet werden konnten. Biese Schleifseheiben hatten Durohmesser von 13 mia bis 178 mm und eine Dicke von 3^2 mm bis 13 mm« Die Imprägnierungs- und Wärinebehaiidlungen wurden gemäß der Tabelle VlI durchgeführt.

für den !Fachmann auf dem Gebiet der Schleifscheibenherstellung ist es verständlich* daß die Zusammensetzung der Schleifscheibe sehr sta<rk. von dein zu schleifenden Material und der gewünschten Qualität der Schleifscheibe abhängig ist» Beispielsweise wird die Härte der Schleifscheibe von der Ohromsäurekonzentration, der Anzahl der Säureimprägnierungen und Wärmebehandlungen, der Art und Menge des verwendeten Bindemittels, dem Verformungsdruck, der Art und Größe des Schleifkorns usw. beeinflußt,, !ferner können auch die Wärmebehandlungtemperatur, die Verwendung von Verstärkungsmäterialien und der Zusatz von ausbrennenden füllstoffen • (zum Vergrößern des freien Spänedurchlasses) einen Einfluß haben.

In denTabellenXIXIII, XXXIV, XXXV, XXXVI, XXXVII und XXXVIII sind die Ergebnisse der Erprobung von mehreren Schleifscheiben angegeben, dia einen Durchmesser von 76 mm, eine Dicke von 9,5mm und ein zentrales Loch von 9,5 mm Durchmesser hatten. In diesen Erprobungen wurden die Schnittgeschwindigkeit und die Versehleißgeschwindigkeit von Schleifscheiben verschiedener Zusammensetzungen beim Schneiden von gehärtetem Stahl ermittelt. Bei allen Schleifversuchen wurde die Schleifscheibe in einer DuMore-Schleifmaschine eingespannt und mit einer konstanten Drehzahl von 6000 U/min angetriebene Das zu schleifende Werkstück bestand aus einem gehärteten Spiralbohrer-Rohling mit einem Durchmesser von 7,9 ram und einer länge von etwa 19»1 mm« Die Rockwell-G-Härte des Stahls wurde mit 65 gemessen. Der Spiralbohrer-Rohling wurde in einer besonderen, schwenkbaren Vorrichtung eingespannt, mit deren Hilfe der Rohling während des Versuchs mit einer konstanten

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1816653

Kraft gegen die Schleif scheibe gehalten wurde» Die rö*af t, mit welcher das ferkstück gegen die Schleifscheibe gedrückt wurde, betrug 907 g und wurde mit Hilfe eines Gewichtes eingestellt, daa auf dem schwenkbaren Hebelarm der Einspannvorrichtung beweglich war. In diesen Versuchen stand die ganze Schneidkante der Schleifscheibe mit dem Eohling über dessen länge in Berührung und wurde die Schleifscheibe zum Einstechschleifen verwendet.

In der Tabelle XXXIII sind die Ergebnisse von zwei Minuten dauernden Versuchen angegeben, die mit Schleifscheiben aus zarreibbarem Aluminiumoxyü-Schle.ifmittel, Körnung 46, beim Einstechschleifen der gehärteten Spiralbohrerrohlinge in der vorstehend beschriebenen Weise durchgeführt wurden» In der Tabelle XXXIV sind die Schneideigenschaften und der Verschleiß von Schleifscheiben angegeben, die 2 Minuten lang in derselben Weise verwendet wurden, aber aus teilweise zerreibbarem, körnigem Aluminiumoxyd, Körnung 46, hergestellt worden waren,, In den fabeilen XXXV und XXXVI sind die Ergebnisse von ähnlichen Einstechschleif-Tsersuchen angegeben, in denen Schleifscheiben aus zerreibbaren bzw. teilweise zerreibbaren Aluminiumoxydkörnern» Körnung 60, verwendet wurden»

In den Tabellen XXXVII und XXXVIII sind ferner die Schneideigenschaften und der Verschleiß angegeben, die bei 2 Minuten dauernden Einstechschleifversuchen an gehärteten Spiralbohrer-Rohlingen mit Schleifscheiben aus schwarzem bzw» grünem Siliciumkarbid, Körnung 46, durchgeführt wurden.

Die Tabelle XXXIX zeigt zum Vergleich die Sohneideigenschaften und den Verschleiß von drei verschieden harten, industriell hergestellten, gesinterten Schleifscheiben von hoher Qualität, die nach dem üblichen Verfahren bei hoher Temperatur gesintert worden waren und aus zerreibbarem Aluminiumoxyd, Körnung 46, bestanden. In diesem Versuch wurden wie in den vorherigen, mit

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..95- 1516653

chemisch gebundenen Scheiben durchgeführten Versuchen, gehärtete Spiralböhrer-Bohlinge durch Einstechschleifen bearbeitet. Die Härtewerte sind in den Tabellen in der in der Industrie üblichen Weise mit A (sehr weich), M(mittel) und Z (sehr hart) angegeben« Es ist zwar schwer, die Schneideigenschaften und den Verschleiß zu vergleichen, doch hat es den Anschein, daß nach dem chemischen lindeverfahren hergestellte Schleifscheiben Vorzüge gegenüber den Schleifscheiben haben, die in der üblichen Weise bei hoher tor gesintert worden sind.

IDs wurden weitere Versuche mit chemisch gebundenen und bei ver-Semperaturen wärmebehanäelten Schleifscheiben durahge

£ühä?t. Im allgemeinen zeigen Schleifscheiben, die bei 538⁰O 648^ÖÖ und ?60^oGwäymebshandelt worden sind, nur geringe Unterschiede in den BßhneideigenBchafteß. Bei 53B⁰O dauert die lung einer gsgebfneii Härte etwas länger als bei 760⁰O ·

Sinige der. vorstehend angegebenen Schleifscheiben wurden aueh ZUiB Schleif en einer Wolframkarbidlegierung mit einer Eockwell-1|i~B~Härte von 95>9 verwendet. Die beim Sinstechsehleifen 4teaea Materials^ nach dem vorstehend für die gehärteten Spiralbohrer-Eohlinge angegebenen Verfahren erzielten Schneid- Und Ve'rschleiJß eigenschaften sind in der tabelle Xü angegeben· Ea hat eich geaeigti daß bei einem derartigen Schleifversuch der Wolframkarbid stab liberhitmt ^iiird* Daö Sohleifverfahren wurde daher insoiera sbgsöndert,als mit Quervorschub gearbeitet wurde» eo daß der g3?Ößt.e feil eier Arbeit von Blner Eante der Schleifscheibe 0-leistet wird* Ia diesem fall wtiröe keine konstante Belaatuiig göwenäet, -soiö^ierji 4m Werkstück aus lölframkarbid ten und die ächleifßßlieibe quer vorgeschoben, wpbei mit Stich der Schleifsölieibe ein Span von 0,025 mm öbgenommön wurde« Die in der tabelle XuI angegebenen Irgebnissö zeigen, daß der •Verschleiß der Selileifecheibe viel kleiner ist als beim Einsteeh-SGiileifen nach der 3?abelle XL. . ^ .

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Alle vorstehend angegebenen Schleifversuche wurden trocken durchgeführte In weiteren Versuchen wurden lösliches Öl und Wasser als Schneidmediura verwendet. Bei Versuchen von kurzer Dauer ergaben sich nur geringe Unterschiede in den Schneid- und Verschleißeigenschaften,, Bei längerdauerndem Schleifen verhindert das Kühlmittel jedoch eine überhitzung des Y/erkstückes.

Es wurde vorstehend darauf hingewiesen, daß ausbrennende Füllstoffe verwendet werden können. Derartige Schleifscheiben sind in den Tabellen XXXII und XSXlII mit A-34 bzw» 63 bezeichnete Das ausbrennbare Material bestand aus dem von der Monsanto Chemical Co. erzeugten Lytron 810, das ähnlich wie Polystyrol und dergleichen bei einer !Temperatur von etwa 3^5*-Ϊα6 C im wesentlichen rückstandsfrei sublimiert* Ein derartiges Material kann zweckmässig sein, wenn für besondere Schleifarbeiten der freie Spänedurchlaß vergrößert werden soll«

Die Güte einer Schleifscheibe ist entscheidend von der Haftfestigkeit abhängig. Diese Eigenschaft wird gewöhnlich durch den Bruchmodul angegebene Da in der Industrie anscheinend keine allgemein anerkannten Richtwerte vorhanden sind, wurden mit Prüfstäben von 19,1 x 9>5 x 1,52,4 mm Vergleichsversuche durchgeführt,, In der Tabelle XLII sind die Werte für den Bruchmodul von mehreren chemisch gebundenen Prüfstäben und in der Tabelle XLIII die *./erte für industriell hergestellte, bei hohen l'emperaturen gesinterte Stäbe angegeben, welche dieselben Abmessungen und dieselbe Kornzusammensetzung haben« Die Härte dieser Stäbe, wurde mit Hilfe der vorstehend erläuterten A-Z-Skala angegeben, die in der Industrie üblich ist. Es ist zwar sehr schwierig, Vergleiche auf einer absoluten Basis anzustellen, doch geht aus den Versuchser^ebnissen anscheinend hervor, daß die lestigkeit der chemisch gebundenen Schleifscheiben mit der von üblichen, gesinterten Schleifscheiben mindestens vergleichbar ist, wenn auch die Härtewerte, die Kornzusammensetzung und' die Verformungsdrücke- vergleichbar sindc -

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- - 97 -

in dem erfindungsgemäßen Bindeverfahren mit niedrigen Tempera-' gearbeitet wird, können in die Schleifscheiben Zusatzstoffe · eingebracht werden, die den beim Herstellen, von gesinterten
Schleifscheiben angewendeten, hohen Q?emperaturen normalerweise
nicht gewachsen sind. Zu diesen Zusatzstoffen gehören Glasfasern, Diamanten und dergleichen. Der SchleifScheibenzusammensetzung
können Grlasfasern vor dem Pressen zugesetzt werden, leinverteilte Diamanten mit einer Korngröße von etwa 100 mesh können mit fein- , verteilten Silieiumkarbidteilchen und einem Bindemittel zu einer Pasts gemischt werden. Diese Paste kann als Überzug auf die Schnittfläche einer Schleifscheibe aus Siliciumkarbid oder Aluminiumoxyd aufgetragen werden. Die Schicht aus Diamanten und Siliciumkarbid y-i±rä dann nach, dem erfindungsgemäßen Verfahren gehärtet und gebtintten. Durch wiederholte Imprägnierung mit beispielsweise Chromsäure und Wärmebehandlung bei etwa 538^Q0 erzeugt man eine fest gebundene und gehärtete Schicht aus in Siliciumkarbidteilchen eingebetteten Diamanten. Durch eine lachbehändlung mit Phosphorsäure, gefolgt von einer Wärmebehandlung bei etwa 538⁰O, wird der Bruchmodnl der Scheibe erhöht. Die bei der Wärmebehandlung angewendete darf nicht so hoch sein, daß die Zusatzstoffe zerstört

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Tabelle XXXII

Zusammensetzung von chemisch gebundenen Schleifscheiben (Anfeuchtungsmittel und Imprägnierlösung» 1ÖO$£ H₂OrO.)

Teil A (Scheibengröße 13 χ 10 χ 3 mm, Verwendung von schwarzem Siliciumkarbid, Körnung 220, als Schleifmittel. Warmbehandlung bei 704%)

Prüf körper	Bindemittel	Ge halt >	Anzahl der V/ärme- behand- lungen	Härte der Schleif scheibe'
A-2	Aluminiumoxyd Alcoa T-61, 96 Stunden kugelgemahlen	47,5	2	mittel
A-3	Il	31	3	mittel
A-4	Il	23	4	mittel
A-34	Il zusätalich! Lytron 810 als ausbrenn barer Füllstoff	12,6	4	mittel
IE	Kaolin (Ajax P)	22,4	2	mittel
	Il	12,6	3	Eiittel-v/eich

Teil B (Scheibengröße 13 x 5 x 3 mm, Verwendung von schwarzem Siliciumkarbid, Körnung 80, als Schleifmittel, Wärmebehandlung, bei 704°0)

Prüf	Bindemittel	Ge	Anzahl	Härte der Schleif
körper		halt	der	scheibe
			Wärme
			behand
			lungen

Aluminiumoxid Alcoa T-61, 96 Stunden kugelgemahlen

Il

Amaco-Grauton X-11

48,5 1

2 2 3

mittel-hart

mittel mittel mittel

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BAD ORtGSNAL

Tabelle XXXII (!Forts.)

Teil G (Scheibengröße 13 x 5 χ 3 nun, Verwendung von teilweise zerreibbarem Aluminiumoxyd, Körnung 36, als Schleifmittel, Wärmeb elianälung bei 704⁰G-)

Prüfkörper

Bindemittel Ge- Anzahl halt der Warmebehandlungen

Hart e d er Schleifscheibe

Aluminiumoxyd Alcoa T-61, 96 Stunden

	kugelgemahlen	ohne	26,3	1
W	Il	Aluminiumoxyd Alcoa T-61, 24 Stunden kugelgemahlen	19,2	"2
A-6	ti	Aluminiumoxid Alcoa ΐ-61 (-325 mesh)	15,1	3
IT	EaοIiη	-	2
A-32	Amuco-Grcuton X-11	25,8	2
A-33		26,7	3
A-15	Aluuiniumosrva, . teil-	10,2	3
A-13	36,3	3
A-H	27,5	3
A-8

weise 2erreibcar,
Körnung 36, 24 Stunden kugelgemahlen

33,3 2 25 - 5 mittel mittel mittel ni-ittel-weich

mittel

mittel mittelmittel mittel-weich

mittel mittel

Seil D (Scheibengröße- 13x5x3 Mn, Verwendung von teilweise 2erreibbarem Aluminiumoxid, Körnung 46, als Schleifmittel, Wärmebehandlung bei 704⁰C)

"Prüfkörper

Bindemittel Ge- Anzahl der Härte der

halt 'Järmebehand- Schleifscheibe Ho lung en

Kentucky-Töpfer ton. 11,G 4 ohne - 2

mittel mittel

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Tabelle ΧΣΣΙΙ (Fortβ.)

Seil E	(SeheibengröBe 38 χ (	Ge*- halt %	648⁰O)	von teilweise
	S χ 6 mm, Verwendung	26,3	Anzahl der Wärmebehand lungen	als Schleif-
	ζ err eibbar ea Aluminiumoxyd, Körnung 36,	10,2	2
Prüf körper	mittel, Wärmebehandlung bei	26,3	3	Härte der Schleifscheibe
E-1	Bindemittel	3	mittel
B-3	Aluminiumoxyd Alcoa- !D-61,96 Stunden kugelgemahlen	mittel
E-2	Kaolin (Ajax P)	mittel
Aluminiumoxid Alcoa Ü>61, 96 Stunden kugelgemahlen

F (Scheibengröße 38 χ 6x6 mm, Verwendung von teilweise zerreibbarem Aluminiumoxyd, Körnung 46, als Schleifmittel, Wärmebehandlung bei 648⁰C)

Prüfkörper Bindemittel

Gehalt Anzahl der Härte der % Wärmebehand-Schleifscheibe lungen

Aluminiumoxyd Alcoa T-61, 96 Stunden
kugelgemahlen

Kaolin (Ajax P)

27,5	CVJ	mittel
27,5	3	. mittel
10,8	3	mittel

Teil G (Scheibengröße 38 χ 6 χ 6 mm, Verwendung von teilweise zerreibbarem Aluminiumoxyd, Körnung 60, als Schleifmittel, Wärmebehandlung bei 648⁰G)

Prüfkörper Ll

Bindemittel

Gehalt Anzahl der Härte der % Vgrmebehand- Schleiflungen scheibe

E-7 Aluminiumoxyd Alcoa Φ-61, 96 Stunden kugelgemahlen 29,1 3

E-8 Kaolin (Ad ax P) 11,6 3

mittel mittel

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Tabelle XXXII (Ports.)

!eil H (Scheibengröße 38 χ 6 χ 6 ram, Verwendung von schwarzem - Siliziumkarbid, Körnung 60, als Schleifmittel, Wärmebehandlung bei 648⁰O)

Prüf- Bindemittel Ge- Anzahl der Härte der körper ■ halt Wärmebehand- Schleifscheibe - fo lun^en _____ __.

E-9 Aluminiumoxyd Alcoa
1-61_t 96 Stunden
gemahlen 12,7 3 mittel

3-10 Kaolin 12,7 3 mittel

Teil I (Scheibengröße 178 x 13 x 32 mm, Verwendung von zerreibbarem Aluminiumoxyd, Körnung 46, als Schleifmittel, Wärmebehandlung bei 648⁰O)

Prüf körper	Bindemittel	Ge halt	Anzahl der Wärmebehand lungen	Härte der Schleifscheibe
84	Kaolin (Ajax P)	9	2	mittel-weich
85	1!	9	3	mittel
86^a)	It	9	3 -	mittel
B7^b) "■■	Il	9	4	mittel
	Il	6	3	mittel-weich
39°)	Il	10	4	mittel

' 'Anleuchtungsalttel 10;,. H₀OrO,
^J/Anfeuchtungsmittel und ImprägnierlöQUi?g ₂

^yAnfeuchtungamittel und Imprägnier lösung 25^l/o HpOrO,. ·

SAD 909835/1258

1818663

Tabelle XXXIII

Schleifversuche mit chemisch gebundenen Schleifscheiben aus zerreibbarem Aluminiumoxid, Körnung 46, Einstechschleifen, 2 Minuten,

Versuchsbedingungen: Schleifscheibendurchmesser ca* 64 mm,

Schleifscheibendicke 9,5 Una, Drehzahl der Schleifscheibe 6000 U/min, Rockwell C-Harte des Werkstücks 65, Werkstückdurchmesser 8 mm, Andrückkraft 907 g, - ■

Verschleiß der Scheibe 0,00 mm

Schleif Scheibenherstellung s' Anfeuchtungsmittel und Imprägnierlösung 10070 H₉GrO,,

Wärmebehandlung bei 648 0.

Schleif- Bindemittel scheibe Ir.	Aluminiumoxyd Alcoa T-61, 96 Stunden kugel gemahlen	Ge halt	An zahl der Wär- me- be- handl	Härte der Schei be	Ur- sprüngl. Schei- ben- durch- messer	Schleif tiefe mm
17	Il	27,2	1	mittel hart	61,2	2,3
18	Il	23	1	mittel	61,9	1,6
19	Il	19,9	1	mittel	61,7	1,7
₈₂a)	Il	15,7	3	mittel	62,9	2,8
32	Aluminiumoxyd Alcoa T-61, 48 Stunden kugel- - gemahlen-	13	3	mittel	60,3	2,4
33	Aluminiumoxyd Alcoa T-61, 24 Stunden kugel gemahlen	—1-9,9	1	mittel -	61,4	2,2
34	19,6	1	v/eich	6.1,8	2,1

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BAD ORIGINAL

Tabelle XXXIII (Forts.)

Schleifscheibe" Hr. " -

Bindemittel Ge- An- Härte Ur- Schleif halt zahl der sprüngl.tiefe (fo) der Schei- Schei- mm

War- be ben-

iaebe- ' durch-

handl. messer

66* >

Hydratiertes AIuminiumoxyd Alcoa 0-331 (-325 mesh)

^e₅O₄ (Pigment)

i?e,0. + Kentucky-Iö£pfertön

Kentucky-Töpferton Kaolin (ΡΑΦ)· ;;

Il

Kaolin (Ajax T)

Il Il

Kaolin (Glomax JD) Kaolin (Glomax HE)

12,1	2	mittel	61,4	1,8
11,7	4	mittel	60,1	3,0
	3	mittel	60,5	2,6
7,2	3	mittel weich	61,6	2,1
8,8	3	mittel	61,6	2,1
6,8	3·	mittel	63,2	1,8
6,8	4	mittel hart	63,2	1,1
6,8	3	mittel	62,2	2,9
5,6	3	mittel	61,9	3,0
5,6	4	mittel hart	63,0	0,4
5,6	4	mittel	61,4"	1,8
7	3	mittel	63,7	2,6
6,3	3	mittel	62,7	1,0
'6,5	3	mittel	62,7	1,3

Anfeuchtungsmittel 10</b HpCrOλ ''Warmebehandlunf: bei 533°0

3 5/125 8

. Tabelle XXXIV

Schleifversuche mit chemisch gebundenen Schleifscheiben aus teilweise zerreibbarem Aluminiumoxyd, Körnung 46, Einstechschleifen, Minuten.

Versuchsbedingungen: Schleifscheibendurchmesser ca. 64 mm,

Schleifscheibendicke 9,5 mm, Drehzahl der Schleifscheibe 6000 U/min, Rockwell-O-Härte des Werkstücks 65, Werkstückdurchmesser 8 mm, Andrückkraft 907 g, VerschMß der Scheibe 0,00mm

Schleifscheibenherstellung: Anfeuchtungsmittel und Imprägnierlösung 100$ H

₂^ Wärmebehandlung bei 648⁰G.

Schleif scheibe Ir.	Bindemittel	Ge halt	Anzahl der Wärme behand lungen	Härte der Schei be	Ur- sprüngl Schei- ben- duroh- messer	Schleif- . tiefe mm
21	Aluminiumoxyd AIgoa T-61, 96 Stunden gemahlen	23,3	1	mittel hart	59,9	1,9
22	Il	20,2	1	mittel	60,8	1,8
54 67^a)	Kaolin (Ajax P) Il	5,7 8,8	3 2	mittel mittel hart	62,3 61,4	1,9 2,4
68	Il	8,1	2	mittel	; 62,o	1,8
69^a)	Il	7,5	2	mittel	59,6	3,1
70^a>	Il	6,9	2	mittel	62,2	2,4
₇₁a) ₇₂a)	Il Il	6,5 6,5	2 3 ·	mittel mittel hart	62,7 6.2,9	2,2 2,3
73^a)		6,1	3	mittel	62,6	3,9
74^a)	Il	5,7	3	mittel	63,1	2,2

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gabeile XXXIV (Forts.)

Schleifscheibe

Ur.

Bindemittel Ge- Anzahl Härte Ur- Schleif halt der der sprüngl.tiefe (ja) Wärme- Schei- Schei- mm

behänd- be ben-

lungen durchmesser

75^a) Kaolin (AjaxP)

^a>

Anf euolitungsmitt el

Anfeueiitungsmittel IDoppelversuch

Anfeuchtungsaittel

5,4	3	mittel weich	63,7	3,4
5,1 7,5	3 3	mittel weich mittel weich	63,3 60,7	2,2 Γ 5,5 (2,5
7,5	3	mittel weich	61,8	2,4

H₂GrO₄,

H₂CrO,, Imprägnierlösung

H₂GrO₄, Imprägnierlöaung 50^. H₂GrO₄

809835/1

Tabelle XXXV

Sehleifversuche mit chemisch gebundenen Schleifscheiben aus zerreibbarem Aluminiumoxyd, Körnung 60, Einstechschleifen, 2 Minuten«

Versuchsbedingungenι Schleifsoheibendurchmesser ca. 64 mm,

Schleifscheibendicke 9,5 mm, - Drehzahl der Schleifscheibe 6000 U/min.,

Rockwell C-Härte des Werkstücks 65,

Werkstückdurchmesser 8 mm,

Andrüokkraft 907 g,

Verschleiß der Scheibe 0,00 mm Schleifscheibenherstellung ι Anfeuehtungsmittel 10$

Imprägnier lösung 100·/ό HpCrO,,

Wärmebehandlung bei 648 G

Schleif	Bindemittel	Geh.	Anzahl Härte	IJr-	Schleif
scheibe			der der	sprüngl.	tiefe
Br.			Wärme- ScHei-	Schei-	mm
			behand-be	ben-
			lungen	durch-
				messer

Kaolin (Ajax P)

a)

Il

a>

6,5	3	mittel hart	63,5	5,0
6,1	3	mittel	63,9	(2,0
5,7	3	mittel	63,1	1,8
5,4	3	mittel	63,5	1,7 *
5,1	3	mittel weich"	63,4' -	(3,3 (4,9

Boppelversuch

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Q?ab e 110.

Schleifversuche mit chemisch gebundenen Schleifscheiben aus teilweise zerreibbarem Aluminiumoxyd, Körnung 60, Einstechschleifen, 2 Minuten.

Versuchsbedingungen: Schleifscheibendurchmesser ca. 64 mm,

Schleifscheibendicke 9,5 mm,

, Drehzahl der Schleifscheibe 6000 U/min,

Rockwell C-Härte des Werkstücks 65» V/erkStückdurchmesser 8 mm, Andrückkraft 907 g,

. Verschleiß der Scheibe 0,00 mm ·

Schleifsöheibenherstellung: Anfeucbtungsmittel und Imprägnierlösung iÖ05£ H

Wärmebe hand lung bei 648⁰C.

Schleif- -·. Bindemittel	•./:	·",■»· - '■> ·'	Ge	Anzahl	Härte Ur-	Schleif-	2,1
scheibe	58 "		halt	der	der sprüngl	.tiefe	2,3
ITr.	59 ^:'"		(c-S)	Wärme	Schei-Sehei-	mm	2,3
	63 * 4	Z-'!'''''-		behand	be ben-
		------':£■■■-" ... .--_ -		lungen	durch-		it - * e
		Aluminiumoxyd IAIc ο a			messer
60		T-61 96 Stunden					2,7
	83^a)	kußelgemahlen.					(4,8 T-z ο
Kaolin (Ajax P)	21,4	1	mittel 62,3
ti	8 ■	2	mittel 59,6
Ajax P, zusätz	6,1	3 '	mittel 61,5
lich ϊ Iy tr OfL;. ά JO
als ausbrennbarer
Füllstoff
Kaolin (Ajax l·)	8,7	3	mittel 58,7
6,1	3	mittel 63 -_t 2

Anfeuchtungsmittel 10;j U₂CrO,. Doppelversuch

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ORIGINAL

Tabelle XXXYII

Schleifversuche mit chemisch gebundenen Schleifscheiben aus schwarzem Silieiumkarbid, Körnung 46, Einstechschleifen,. 2 Minuten. Werkstückes Gehärtete Spiralbohrer-Eohlinge

Tersuchsb-eding-ungeni-Schleifscheibendurchmesser ca. 64 mm

Schleifscheibendicke 9,5 mm ,Drehzahl der Schleifscheibe 6000 U/min Rockwell G-Härte des Werkstücks 65 V/erkstüokdurchmesser 8 mm Andrückkraft 907 g Verschleiß der Scheibe 0,00 mm

Schleifscheibenherstellung ι Anfeuchtungsmiitel und Imprägnierlösung 100$ H

g₄ Wärmebehandlung bei 648⁰C.

Schleifscheibe Nr.

Bindemittel

Ge- Anzahl Härte Ur- . Schleife halt der der sprüngl.tiefe ~

Wärme- ßchei- Schei- mm behand-be ben-

lungen ^s durchmesser

Aluminiumoxyd Alcoa T-61, 96 Stunden gemahlen

Kaolin (Ajax P)

31,1	2	mittel	58,3	1,1
26,6	2	mittel	59,9	1,3
23,2	2	mittel	61,7	■ 0,9
6,7	3	mittel	61,6	0,5

9098 3B/ 1 25 8

Tabelle XXXVIII

Schleiiirersttche mit chemisch gebundenen Schleifscheiben aus grünem Siliziumkarbid, Körnung 46, Einstechschleifen, 2 Minuten, Werkstückes Gehärtete Spiralbohrer-jRohlinge

Versiicfesisedingungenj Schleifscheibendurchmesser ca, 64 mm

Schleifscheibendicke 9,5 mm Drehezahl der Schleifscheibe 6000 U/min Hockwell G-Härte des Werkstücks Werkstückdurchmesser 8 mm Andrückkraft 907 g Verschleiß' der Scheibe 0,00 mm

Schleif-scfeeibenherstellungj Anfeuchtungsmittel und Imprägnierlösung 100$ H

Wärmebehandlung bei 648⁰O,

Schleif- Bindemittel	Aiuminiumoxy d	Ge	Anzahl	Härte	Ur- "	mittel-	61,4	Schleif-
scheibe	Alcoa ϊ-61,	halt	der	der	sprüngl	hart	61,5	.tiefe
Hr.	96 Stunden ge	(ϊ°)	Wärme-	Schei-	Schei	mittel	mm
	mahlen		behand-be	ben
	üai*!in (Ajax P)		langen	dur eh-
			measer
56


	24,5	2	0,5
55	7,2	3	1,6

909Ö3 5/125B

BtX> OftlÖINAL

- 110 Tabelle XXXIX

Schneid- und Verschleißeigensehaften "von handelsüblichen Schleifscheiben. Einstechschleifen, 2 Minuten- Andrückkraft zwischen Schleifscheibe und Werkstück 907 g-Y/erkstückej Gehärtete Spiralbohrer-Rohlinge "Versuchsbedingungeni Rockv/ell-G-Härte dea Werkstücks % 65 * Werkstückdurehmesser 8 mm Drehzahl der Schleifscheibe 6000 U/min, Breite der Schleifscheibe 9>5 Mn, -- -

Material der Schleifscheibe* Zerreibbarea Aluminiumoxyd, Körnung 46, Durchmesser der Schleifscheibe 63_f4 mm, Yerschleiß der Schleifscheibe! 0,00 mm.

Schleif- Härte der
scheibe Schielf-Hr. Scheibe

J
L

Schlifftiefe mm

2,6 2,5 2,0

BAD ORtGlNAU

909335/1258

- 111 -

tabelle XL . ■ ·

■"mit chemisch gebundenen Schleifscheiben aus zerreibbarem Aluminiumoxyd, Körnung 46, Einstechschleifen, 2 Minuten. Werkstücke aus Wolframkarbid. ......

Versuehsbedingungen: Durchmesser der Schleifscheibe ca. 63,5 mm,

Breite der Schleifscheibe 9,5 mm,

-."--'. Drehzahl der Schleifscheibe 6000 U/min,

Rockwell-15-H-Härte des Werkstückes 95*9, ' Werkstückdurchmesser 4,8 mm, Andrückkraft zwischen Werkstück und Schleifscheibe 907 g.

■: Schleifscheiben von mittlerer Härte, herge

stellt unter Verwendung von 100$ H₂OrO* als Anfeuchtungsmittel und Imprägnierlösung. Wärmebehandlung bei 648⁰C.

Schei- Bindemittel ben- Nr,	Aluminiumoxyd Alcoa T-61, 96 Stunden ge mahlen	Ge halt	Anzahl Urspr. der ' Durch- Wärme- messer behand-der lungen Scheibe	mm	Ver schleiß der Scheibe mm	Schliff tiefe nun
	It			61,2
29^a)	Ke nt u c ky-Töpfer- ton Kaolin (Ajax P)	19,9	1	61,2	0,23	0,15
31	Kaolin (PAF)	19,9	1	61,2 61, Ö	0,23
42 45	8,8 5,6	3 3	61,6	0,15 0,25	0,20 0,18
66	6,8	3	0,05	0,08

'Wärmebehandlung bei 538

BAD

ORIGINAL,

Tabelle XLI

Schleifversuche mit chemisch gebundenen Schleifscheiben und Werkstücken aus Wolframkarbidlegierungο Vorschub pro Stich 0,025 mm, Materialabnahme vom Ende des Werkstückes 0,76 mm pro Stich- Rockwell- 15-K-Härte des Werkstückes 95,5ο Durchmesser des Werkstückes 4,78 mm.

Schleifmittel? Aluminiumoxyd, Bindemittel: Ajax P, Anfeuchtungsmittels 10$ H₂GrO,, Imprägnierungsmittel; 100$ H Wärmebehandlung bei 648⁰C₀

Sehei-Körnung Binde- Anzahl Ursprüngl. Verschleiß ben- des mittel- der Scheiben- der Scheibe Nr₀ Schleif- gehalt Wärme- durchmittels $ behänd- messer

lung en mm mm

67 46^α/	8,8	2	59,1	0,15
69 46	7,5	2	57,9	0,36
71 46^a)	6,5	2	59,4	0,76
77 60^fe)	6,5	3	62,9	0,03
79 6O^b)	5,7	3	62,8	0,05
81 6O^b^	5,1	3	63,1	0,08
82 46^b^	5,6	3	62,2	0,03
74 46^b)	5,6	3	62,6	0,05
72 46^a^	6,5	3	62,6	0,08
76 46^a^	5,1	3	63,0 ■	0,03
83 6O^a)	6,1	3	62,8	0,20
79 6O^b)	5,7	3	62,8	0*05
69A 46^a)	7,5	3	58,6	0,10
69B 46^a^	7,5 .	3	61,6	0,13
' teilweise	zerreibbar
' zerreibbar

909835/1258

Tabelle XL·!!

Bruchmodul von verschiedenartigen chemisch gebundenen Prüfstäben, Schleifmaterial: Aluminiumoxyd, Körnung 46, zerreibbar· Anfeuchtungsmittel und Imprägnier lösung: 100$ Wärmebehandlung bei 648⁰C₀

Lj

Prüf stab Nr.	Bindemittel	Binde- Anzahl mittel- der gehalt Wärme- $> behand lung en	Bruch- Härte modul« kp/cm	ca.	_<	G
1-1	Aluminiumoxyd Alcoa T-61, 96 Stunden gemahlen	19,9 2	168	ca.	<	G
1-2	»1	19,9 2	158	ca.	<	G
1-3	η	19,9 2	169
		Durchschnitt:	165	ca«	<	G
41-1	Kaolin (Ajax P)	6 2	66	ca.	<	G
41-2	Il	6 2	84	ca.	<	G
41-3	Il	6 2	81
		Durchschnitt:	77	V
42-1	It	9 2	112
42-2	Il	9 2	141	v/
42-3	H	9 2	131
		Durchschnitt:	128
43-1	Il	12 2	243	v/
43-2	Il	12 2	206
43-3	Il	12 2	215
		Durchschnitt:	222

90 98 3 5/125 8

- 114 Tabelle XLII (Forts.)

Prüf stab Hr.	Bindemittel	Binde mittel gehalt *	Anzahl der Wärme behand lungen	3	4	Bruch- modulp kp/cm	Härte	H
44-1	Kaolin (Ajax P)	6	3	3	4	191	ca.	H
44-2	Il	6 .	3	3	4	202	ca.	H
44-3	ti	6	3	Durchschnitt:	Durchschnitt:	225	ca.
		Durchschnitt ι	9	206		G
45-1	ti	9	9	169	<	G
45-2	It	9	9	178	<	G
45-3	It	9	165	<
		170		H
50-1	ti	215	ca.	H
50-2	Il	215	ca.	M
50-3	Il	215	ca.
		215

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Tabelle XLIII

Bruchmodul von handelsüblichen, gesinterten Prüfstäben in zwei Härten und mit annähernd denselben Dimensionen wie in der Tabelle XLII. Ohne Bindemittel, Anfeuchtungsmittel, Imprägnierungslösung und Wärmebehandlung aus zerreibbarem Aluminiumoxyd, Körnung 46, hergestellt.

Prüfstab	Bruchmodul kp/em^	Härte
HT.	218
J-1	266	J
J-2	220	J
J-3	:235	J
Durchschnitt	265
L-1	257	L
L-2	274	L
L-3	L

Durchschnitt:265

Es hat sich gezeigt, daß zahlreiche Maßnahmen, die beim chemischen Härten und Binden von Schleifscheiben angewendet werden, auch bei der Herstellung von gebundenen Honwerkzeugen Anwendung finden können. Man kann einerseits gesinterte oder teilweise gesinterte Honwerkzeuge der chemischen Behandlung unterwerfen und andererseits die Honwerkzeuge vollständig mit Hilfe der in den vorhergehenden Tabellen angegebenen chemischen Bindeverfahren herstellen.

In der Tabelle XLIV sind die Ergebnisse angegeben, die bei der chemischen Härtung von handelsüblichen Honwerkzeugen erzielt wurden. Diese Honwerkzeuge wurden für die Sunnen Products Company in St. Luois (Missouri, USA) hergestellt. Die in der Tabelle angegebenen Nummern für die Schleifmittel sind die von dieser Firma verwendeten.Lagernummernc Zur Prüfung wurde eine Standard Sunnen Honing Machine (Honmaschine Modell MB-1600) verwendet, mit deren

90 98 35/1258 .

Hilfe bei allen verglichenen Prüflingen der Hondruck, die Dorndrehzahl und Schmierung des Honwerkzeuges und des Werkstückes konstantgehalten werden konnte. In den Versuchen der Tabelle XIIV wurden Werkzeuge aus nichtgehärtetem Werkzeugstahl Carpenter "EDS" innengehont_o Das aus Stahl bestehende Werkstück hat einen Innendurchmesser von etwa 9*7 mm und eine Länge von 19»1 mm. Die in diesem Versuch verwendeten Honwerkzeuge (Sunnen K-12) hatten eine Breite von 3,2 mm und eine Länge von 44,4 mm und bestehen aus körnigem Aluminiumoxyd. Die Honwerkzeuge wurden in der vorstehend für pulverförmige Ausgangsmaterialien angegebenen Weise imprägniert undwärmebehandelt„

In der Tabelle ist ein ähnlicher Versuch angegeben wie in der Tabelle XLIV, doch bestanden die Honwerkzeuge aus Siliciumkarbid anstatt aus Aluminiumoxyd und die Werkstücke aus gehärtetem anstatt aus ungehärtetem Stahlο

Aus den Tabellen. XLIV und XLV geht hervor, daß durch die erfindungsgemäße Härtebehandlung die. Standzeit des Honwerkzeuges beträchtlich verlängert bzw. daß bei einem gegebenen Verschleiß des Honwerkzeuges mehr Stahl zerspant werden kann» Infolgedessen wird der Wirkungsgrad beim Honen erhöht, besonders in Pällen, in denen mit einem höheren Hondruck gearbeitet werden kanne

Einige Honwerkzeuge wurden gemäß Tabelle XLVI vollständig durch das chemische Bindeverfahren hergestellt. Der Fachmann erkennt, daß man mit den verschiedenartigsten Ansätzen arbeiten kann, deren Auswahl von der Art des zu honenden Materials, der Härte des Honwerkzeuges, der gewünschten Schnittgeschwindigkeit und damit im Zusammenhang stehenden Eigenschaften abhängt» In der Tabelle XLVI sind nur zwei dieser möglichen Varianten angegebene

9098 35/125 8

!Tabelle

Vergleichende Honversuche

Werkstücke aus ungehärtetem Stahl Carpenter IDS, Innendurchmesser ca» 9,7 mm, Länge 19,1 mm. Honwerkzeuge: Sunnen K-12A (aus körnigem Aluminiumoxyd). Versuchsdauer 3 min. Hondruck

Teil A - Unbehandelte Honwerkzeuge (im Anlieferungszustand verwendet)

Werk zeug	Schleif mittel	Werkzeug verschleiß mm	Material ab nähme mm
B	K-12A-61	1,23	0,15
0	K-12A-65	0,94	0,20
D	K-12A-65	0,18	0,18
A	K-12A-59	0,03	0,22

Teil B - Behandelt mit 100$ Η₂0γ0α» wärmebehandelt bei 648⁰O

Werk- Schleif- Anzahl Werkzeug- Materialzeug mittel der verschleiß abnähme

Wärme- mm mm behandlung en

	K-12A-61	2	0,16	' 0,18
G	K-12A-63	2	0,13	0,16
H	K-12A-65	2	0,07	0,16
E	K-12A-59	2	0,001	0,20
A-1^a)	K-12A-61	1	1,20	0,27
B-1	K-12A-61	2	0,013	0,11
0-1	K-12A-61	3	0,005	0,07
D-1	K-12A-61	4	0,003	0,10

_a) ' unzuverlässige Werte

909 8 35/1258

Tabelle XM

Vergleichende Honversuche .

Werkstücke aus gehärtetem Stahl (Carpenter RDS), Innendurchmesser ca. 0,380 Zoll, Länge 0,75 ZoIl₀ Honwerkzeug Sunnen K-12J aus körnigem Siliciumkarbid. Versuchsdauer 3 min, Hondruck

Teil A - Unbehandelte Honwerkzeuge (im Anlieferungszustand verwendet).

Werk- Schleif- Werkzeug- Material- ' " zeug mittel verschleiß abnähme

mm mm

K-12J-63 1,71

K-12J-55 1,55

K-12J-57 0,44

K-12J-59 0,01

0,078 0,47 0,43 0,19

Teil B - Behandelt mit 100$ H₂CrO₄, wärmebehandelt bei 648⁰C

Werk- Schleifzeug mittel

Anzahl der

Wärmebehand lungen.

Werkzeugverschleiß mm

K-12J-63 K-12J-55 K-12J-57 K-12J-59 K-12J-63 K-12J-63 K-12J-63 K-12J-63 K-12J-63

2 2 2 2 1 2 3 5 7

0,43 0,005 0,005 0,005

0,43 0,24 0,003 0,000

Materialabnahme mm

0,26 0,15 0,11 0,13

0,26 0,25 0,27 0,14

"0 9836/1258

Tabelle XLVI

Vollständig mit Hilfe des chemischen Bindeverfahrens hergestellte Honwerkzeuge -. .

Schl-eifmi'ttels Aluminiurnoxyd, Körnung 100, zerreibbar, Anfeuchtungsmittel und Imprägnierlösung: 100$ H₀CrO/,

CL M" "

zweimalige. Wärmebehandlung bei 648 C ,

Hon- Größe-des^ '■' -·- Bindemittel Gehalt

werk- Werkzeuges $

H-1 2,5 χ 2,4 x 44,5 Kentueky-Töpfertön 10 H-7 9,5 χ 9,5 χ 152,4 "," , ZO'

H-4 2,5 x 2,4 x 44,5 Aluminiumoxyd, ■■-"■"

Alcoa T-61, 96 Stunden gemahlen ΊΌ

H-8 2,5 x 2,4 x 44,5 " 20

Έβ Hat sich ferner gezeigt, daß das chemische Binde- und Härteverfahren gemäß der!'Erfindung auch für die Herstellung von¹ keramischen Überzügen auf den verschiedenartigsten metallischen und nichtmetallischen Substraten verwendet werden kann«

Eine Ausführungsform des chemischen Härte- und Bindeverfahrens besteht in der Nachbehandlung für industriell durch Plammenspritzen₅ Plasmaspritzen oder durch Detonationen aufgetragene, keramische Überzüge« Man kann auf diese Weise das poröse Gefüge dieser Überzüge soweit^füllen, daß das Substrat vor einer Oxydation geschützt wird« Auch die Bindefestigkeit und Härte sind beträchtlich erhöht worden. Die Knoop-Härtewerte (100 g) von plasmagespritzten Überzügen aus Ohromoxyd sind von weniger als 1600 vor der Behandlung auf bis zu 2900 nach der chemischen Behandlung gestiegene

ORIGINAL INSPECTED 909835/1258.

Das erfindungsgemäße chemische Binde- und Härteverfahren gemäß der Erfindung kann auch in der Weise angewendet werden, daß das Überzugsmaterial im nassen Zustand direkt auf das Substrat aufgetragen wird«. In diesem Pail liegt das Überzugsmaterial normalerweise in Form einer wässerigen Trübe eines oder mehrerer feinverteilter, feuerfester Oxyde vor» Wenn das Wasser verdampft, bleibt auf der Oberfläche des Substrats ein dichtgepackter, aber noch poröser Oxidüberzug zurück. Dieser poröse überzug kann dann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebunden und gehärtet werden«

Die chemische Bindebehandlung, die sich in den beiden vorstehend genannten Anwendungsfällen am besten bewährt hat, besteht aus einer mehrmaligen Imprägnierung mit Chromsäure und jeweils anschließender Wärmebehandlung, in der die als Imprägnierlösung verwendete Chromsäure in ein feuerfestes Chromoxyd umgewandelt wird. Die Umwandlung in das Chromoxyd kann bereits bei Temperaturen von nur 454⁰C erfolgen. Normalerweise arbeitet man jedoch bei Temperaturen von 538 - 648⁰C, bei denen die Umwandlung viel schneller erfolgt»

Damit der frisch aufgetragene, aber getrocknete Überzug zum Eintauchen in die Chromsäurelösung nicht zerfällt, kann man eine von zwei Maßnahmen anwenden« (1) man kann dem nassen oxydischen Überzugsmaterial vor dem Auftragen auf das Substrat etwas Chromsäure zusetzen. Während des ersten Trocknens und der ersten Wärmebehandlung wird durch die Umwandlung der Säure in das Chromoxyd (Cr«0,) der aus dem pulverförmigen, feuerfesten Material bestehende Überzug genügend gebunden. (2) Man kann eine geeignete Bindung auch erzielen, indem man dem nassen Überzugsmaterial in einem kleinen Prozentsatz hydratiertes Kaolin oder einen ähnlichen Ton als Bindemittel zusetzt· Bei einer geeigneten Wärmebehandlung bewirkt das Kaolin zwischen den Oxydteilchen eine wasserfeste Bindung, die für eine darauffolgende Imprägnierung in der Chromoxydlösung genügt. Man kann diese beiden Maßnahmen zum Erzeugen einer Bindung natürlich auch miteinander kombinieren«

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Mit Hilfe dieser Überzugsmassen sind zahlreiche Versuche auf den verschiedenartigsten Substraten aus Metall durchgeführt wordene Man erkennt, daß eine echte chemische Bindung nicht nur in dem aus dem feuerfesten Oxyd bestehenden Überzug, sondern auch zwischen diesem und dem Metallsubstrat vorhanden ist. Man nimmt an, daß die chemische Bindung zwischen dem Überzug und dem Substrat auf eine Bindung mit einem Metalloxyd zurückzuführen ist, das sich auf dem Substrat bildet. In den meisten fällen wird auf dem Metall infolge des Freiwerdens von Sauerstoff während der ersten Behandlung zur Umwandlung von Chromsäure in Chromoxyd eine gute Oxydschicht gebildet. Bei Metallen, die wie Titan außer bei hohen Temperaturen nur schwer oxydieren, kann es zweckmässig sein, das Substrat vor dem Auftragen des Überzuges vorzuoxydieren, wenn eine maximale Haftfestigkeit zwischen dem Überzug und der Haftfestigkeit erwünscht wird. '

Bei allen vorstehenden Angaben wurde angenommen, daß ein Überzug aus einem feuerfesten Oxyd auf einem Metallsubstrat verwendet wird ο Ea gibt aber auch brauchbare Varianten. Beispielsweise hat es sich gezeigt, daß Überzüge aus Metallpulver mit Hilfe des vorstehend im Zusammenhang mit reinen Oxydüberzügen angegebenen, chemischen Bindeverfahrens auf die verschiedenartigsten Substrate aufgetragen werden können. Es sind auch Überzüge aus Keramik oder Metall mit Erfolg auf keramische Substrate aufgetragen und darauf gebunden worden. Die angegebenen Beispiele betreffen nur Varianten des grundlegenden chemischen Bindeverfahrens.

Ein vorwiegend aus Metallpulver bestehender Überzug ist natürlich ein Verbundkörper aus Metall und keramischem Material·. Dieses besteht aus dem Chromoxyd, das als Bindemittel vorhanden ist, dessen Bindung mit dem Metall durch das oder die auf dem Metallpulver gebildeten Oxyde ermöglicht wird. Die nur aus feuerfestem .Oxyd bestehenden Überzüge bestehen gewöhnlich ebenfalls aus Mischkeramik, außer wenn der Überzugsansatz als einziges Pulver Chromoxyd enthält. Man erkennt, daß es für den Überzug eine sehr große Anzahl von Varianten gibt.

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Bisher sind in verschiedenen Kombinationen u.a. folgende Überzugsmaterialien verwendet wordenj Aluminiunroxyd, Zirkoniumoxyd, Chromoxyd, Titanoxyd, Berylliumoxyd, Eisenoxyde, Zinnoxyd, SiIiciumdioxyd, Boroxyd und Nickeloxyd, ferner Metallpulver, z.B· nichtrostender Stahl, Titan, Eisen, Chrom und Kupfer. Zur Verstärkung der Überzüge sind u.a. Borkarbid und Siliciumkarbid und verschiedene keramische lasern verwendet wordene Zu den mit Erfolg verwendeten Substraten, auf die haftfeste Überzüge aufgetragen worden sind, gehören nichtrostende Stähle der Serien 400 und 300, Titan, kaltgewalzter Stahl, Berylliumkupfer, Inconel, Beryllium und Nickel_o Es wurden auch nichtmetallische Substrate überzogen, u.a. Glas, Aluminiumoxyd und Berylliumoxyd.

In einer weiteren Variante des Verfahrens wird eine Metalloberfläche direkt einer mehrmaligen Chromsäureumwandlungsbehandlung unterworfen. Die Behandlung führt zu einer Bindung zwischen dem Chromoxyd und der oxydierten Metalloberfläche. Nach mehrmaliger Tauch- und Wärmebehandlung erzielt man einen sehr dünnen, aber äußerst harten, dichten und zähen Überzug. Dieser Überzug ist dunkelgrün und kann eine Dicke von etwa 1/100 000 mm bis etwa 0,025 mm oder mehr haben, je nachdem, wie stark die Metalloberfläche oxydiert worden ist und/oder wie viele Chromsäurebehandlungen durchgeführt worden sind. Nach diesem Verfahren sind verschiedenartige Metalle mit Schutzüberzügen versehen worden« Besonders gute Erfolge wurden dabei mit Titan, nichtrostenden Stählen der Serie 400, Inconel und Aluminium erzielt.

In der üblichen Weise durch Flammenspritzen, Plasmaspritzen und das sogenannte Detonationsverfahren aufgetragene Überzüge können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gehärtet werden. Wie vorstehend ausgeführt wurde, sind die nach diesen Verfahren aufgetragenen Überzüge an sich porös. Die chemische Behandlung führt nicht nur zum Schließen des porösen Körpers, sondern kann auch die Härte des Überzuges beträchtlich vergrößern. Zugversuche haben in allen Fällen eine deutliche Erhöhung der Haftfestigkeit zwischen dem Überzug und dem Substrat ergeben«

°09835/1258

Die Figuren 12 und 13 zeigen in 300-facher Vergrößerung Photographien eines unbehandelten und eines behandelten Überzuges« Diese Photographien stellen Querschnitte durch den überzogenen Gegenstand dar« Man erkennt den Überzug, das Metallsubstrat und das Epoxydharz, mit dessen Hilfe das Stück in dem metallographiachen Prüflingshalter eingebettet ist· Fig. 12 zeigt ein Titansttbstrat mit einem plaemagespritzten Chromoxydüberzugo Dieser Gegenstand wurde von einer zuverlässigen Quelle bezogen und nicht chemisch nachbehandelte Diese Photographic ist typisch für andere Prüflinge mit gleichartigen Überzügen und zeigt deutlich das beträchtliche Ausmaß der miteinander verbundenen Poren. Fig. 13 zeigt einen Überzug derselben Art nach neunmaliger Imprägnierung mit Chromsäure und jeweils anschließender Wärmebehandlung bis zu 648⁰O. Es handelt sich um den Prüfkörper 4-74 der Tabelle XlVIIo Sie Es sind jetzt praktisch keine miteinander verbundenen Poren mehr vorhanden, nur noch einige wenige geschlossene Poren. Die Knoop-Härte (100 g) des in Fig. 12 gezeigten, unbehandelten Prüflings betrug 1594; die Vickers-Härte (300 g) betrug 1682, Nach neunmaliger chemischer Behandlung hatte der in Figo 13 gezeigte Prüfling eine Knoop-Härte (100 g) von 2940 und eine Vickers-Härte (300 g) von 2704.

Die Tabelle XLVII gibt die Härte und die chemische Behandlung des vorstehend angegebenen Prüflings und anderer Prüflinge an« Alle diese Versuche wurden mit plasmagespritzen Chromoxydüberzügen auf Titankugeln durchgeführt. In der angegebenen Weise wurden Chromsäure- und/oder PhosphorSäurebehandlungen verwendete Die Chromsäurebehandlung besteht darin, daß die überzogene Fläche mit Chromsäure imprägniert und danach die Temperatur langsam erhöht wird, bis die Säure in das Chromoxyd umgewandelt worden ist ο Zur Erzielung einer großen Härte wird die Behandlung gewöhnlich mehrere Male durchgeführt. Man kann auch eine Phosphorsäurebehandlung vornehmen, die ähnlich durchgeführt wird wie die Chromsäurebehandlung; anschließend wird eine ähnliche Wärmebehandlung vorgenommen. Die Kristallstrukturanalyse zeigt, daß die Behandlung

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mit Phosphorsäure und die anschließende Erhitzung auf die erforderliche Temperatur zur Bildung eines Phosphats eines oder mehrere der in dem porösen überzug vorhandenen Oxyde führen· Zum Unterschied von der Ghromsäurebehandlung hat sich die Behandlung mit Phosphorsäure jedoch nur als letzter Verfahrensschritt bewährt. Eine mehrmalige Phosphorsäurebehandlung führt zu keiner beträchtlichen Zunahme der Härte und oft zum Bruch des keramischen Gefüges. In beiden Behandlungen wird normalerweise auf 538 - 648⁰C erhitzt. Man kann auch bei Temperaturen von nur 454⁰O wärmebehandeln, doch muß dann die Wärmebehandlung normalerweise etwas langer dauern·

Es hat sich gezeigt, daß die Behandlung mit Chromsäure am besten zum Härten eines relativ feinporigen Gefüges geeignet ist, wahrscheinlich, weil das Chromoxyd sehr kleine Kristalle (5,35 A) bildet. Zum Füllen von großen Poren kann es notwendig sein, zahlreiche Behandlungen vorzunehmen, ehe eine genügende Ausfüllung und entsprechende Härte erzielt worden sind. Dagegen ist die Imprägnierung mit Phosphorsäure am besten bei relativ großen Poren anwendbar. Bei zu kleinen Poren bewirkt die Behandlung mit Phosphorsäure keine oder nur eine geringe Härtezunahme. Da die meisten keramischen Überzüge Poren mit sehr verschiedenen Abmessungen besitzen, hat es sich gezeigt, daß man eine optimale Härte des Überzuges mit der kleinsten Aneahl von Imprägnierungs- und Wärmebehandlungen gewöhnlich mit mehreren Chromsäurebehandlungen und einer Nachbehandlung mit Phosphorsäure erzielt.

In der Tabelle XIVIII sind die Hgptewerte angegeben, die ,mit siebenmaliger Chromsäureimprägnierung und jeweils anschließender Wärmebehandlung und einer Nachbehandlung mit Phosphorsäure erzielt wurden· Der überzug bestand aus 80$ Chromoxyd und 20$ Aluminiumoxyd und wurde nach dem Linde-Detonationsverfahren der Union Carbide Co· aufgetragen. Durch die chemische Behandlung wurde die Härte beträchtlich vergrößert.

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Die Tabellen XLIX bis IV geben die Bockwell-15-N-Härten an, die durch die chemische Behandlung von flammen- und plasmagespritzten Überzügen auf Stahlsubstraten erzielt wurden« Die in diesen Tabellen angegebenen Überzüge bestehen aus Chromoxyd, Aluminiumoxyd, Zirkoniumoxyd und Titaniumoxyd. In jedem Fall wird die Härte des Überzuges durch die chemische Behandlung beträchtlich erhöht. In dieser Versuchsreihe wurde die Wärmebehandlung nur bei Temperaturen bis zu 482⁰C nach der Chromsäurebehandlung und 648⁰C nach der Phosphorsäurebehandlung durchgeführt. Die Überzüge waren nach dem "Rokide"-llammenspritzverfahren der Firma The Norton Company oder nach dem ^HMetco"-Plasmaspritzverfahren der Metallizing Specialties Company aufgetragen, je nachdem, welches Verfahren für -das in den Tabellen angegebene Oxyd geeignet war« Vor dem Auftragen des keramischen Oxyds wurde eine übliche Grundierung aus Nickelaluminid aufgetragen. Bei diesen Prüflingen wurde die Dicke des Überzuges zwischen 0,25 und 0,3G mm gehalten, indem die Oberfläche nach dem Auftragen des Überzuges geläppt wurde. Die Prüfkörper hatten die Form von flachen Scheiben mit einem Durchmesser von 19,05 mm₀ Keramische Überzüge derselben vier Arten auf Substraten aus Titan und Aluminium wurden ebenfalls behandelt. Die erzielten Härten entsprachen im wesentlichen den Angaben der Tabellen XIIX bis IV₀

Aus der Tabelle IVI geht die deutliche Erhöhung der Haftfestigkeit zwischen dem Überzug und dem Substrat durch die chemische Behandlung hervor. Es sind verschiedene Behandlungen mit Chromsäure und/oder Phosphorsäure bei plasmagespritzen Chromoxydüberzügen auf Titankugeln angegeben. Für den Prüfling 4-X in der Tabelle IVI sind die durchschnittlichen Haftfestigkeitswerte von nicht chemisch behandelten, überzogenen Kugeln angegeben» Die Haftfestigkeit der chemisch behandelten Prüfkörper wurde bei Prüfkörpern derselben Partie gemessen. Zu diesem Zweck wurde der Zug (in kp) bestimmt, der zum Abreißen eines entsprechenden Metallstabes erforderlich war, der mit Armstrong-Epoxydkleber an den Überzug

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angeklebt worden war« Die Berührungsfläche zwischen dem Zugstab

ρ und der überzogenen Kugel betrug 0,7 om · Aus der Tabelle LVI geht hervor, daß in manchen Fällen nicht die Bindung zwischen dem Überzug und dem Substrat, sondern die Bindung zwischen dem Kleber und dem Überzug zerstört wird« In anderen Fällen werden "beide Bindungen zerstörte Wenn die Kleb stoff bindung zerstört wird, kann man die Haftfestigkeit zwischen dem Überzug und dem Substrat nicht bestimmen, bis auf die Angabe, daß sie ebenso hoch ist oder höher als der Wert, bei dem die Klebstoffbindung zerriß·

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Tabelle XLVII

Zunahme der Härte von plasmagespritzten Chromoxydüberzügen durch chemische Härtebehandlung« Keramischer Überzug aus Cr₂O,, Metallsubstrat aus Titan

Prüf	An	Temp.	An	Tempo	—	Knocp-	Vickers-
körper	zahl	der	zahl	der	648	Härte	Härte
Nr.	der	Wärme-	der	Wärme	648	(100 g)	Ooo g)
	Impräg	beh.	Impräg	behand	648
	nierun		nierun	lungen	648
	gen mit		gen mit		—
	Chrom		Phos		_
	säure	⁰C	phor	⁰C
			säure
4-1	-	—■	—'	1594^+;	1682^+;
4-65	-	-	1	2050	2053
4-66	3	482	1	2108	2142
4-67	5	482	1	2115	2385
4-70	9 .	482	1	2280	2127
4-72	9	482	—	2200	2210
4-74	9	648	_	2940	2704

' Durchschnittswerte für 100 Prüfkörper, im Anlieferungszustand (ohne chemische Behandlung). Bei den behandelten Prüflingen ist jeweils die durchschnittliche Härte von sechs Prüflingen angegeben, die von derselben Lieferung stammten wie 4-X«.

909835/1258

INSPECTED

■■-■■"■■·■ Tabelle XLYlII

Zunahme der Härte von nach dem Linde-Detonationsverfahren aufgetragenen Überzügen aus 80$ Or₂O, und 20$ Al₂O, durch chemische Härte- und Bindebehandlung«Metallsubstrat aus Titan»

Prüf- Anzahl Temp- Anzahl Temp. Knoop- Vickerskörper der Im- der der der Härte Märte Nr. präg- Wärme-Impräg- Wärme- (100 g) (30Og)

nierurigen beh. nie- behahdmit Chrom- rüngen luiigen.

säure C mit

Phösphor-

3-100 ⁷ 482 1 . 64i 1761 1720

¹ Surehschnittswerte für überzogefii früflinge von derseiben Lieferung wie 3-100 vor der chemischen l

SGf98 35/

	- 129 -	An zahl der Impräg nierun gen mit Chrom säure	Temp» der Wärme- b ehand- lungen ⁰C	r	C flammengespritzten Überzügen	Temp β der Wärme behand lungen ⁰C	Stahl»	An- zahl der Impräg nierun gen mit Chrom säure	,0,)ο Metallsubstrat aus Stahl.	-	-	Temp· der Wärme behand lungen ⁰C	Rockwell- 15-U-Härte
		—	—		Metallsubstrat aus	—	Rockwell- 15-N-Härte	—	Temp. An der zahl Wärme- der behand-Impräg- lungen nierun- o_Q gen mit Phosphor säure	482	-	-	91,9
Zunahme	Tabelle XlIX	3	482		An zahl der Impräg nierun gen mit Phosphor säure	—	90,9	3	482	-	-	95,5
	der Härte von mit Rokide	3	482	-	648	94,5	5	482	1	—	95,1
	aus Chromoxyd (Cr₂O,)„		482	-	-	94,7	5	648	95,9
	Prüf körper iir«	5	482	1	648	nicht gern»
65-X		—		94,3
65	1
65-A	Dabeile L	der Härte von mit Me te ο 106 NS plasma ge spritzt en Über-
67	zügen aus Ghromoxyd (Ci/
66	Prüf körper
	73-X
Zunahme	73
75
73-A

9098 35/125 8

Tabelle LI

Zunahme der Härte von mit Eokide A flammengespritzten Überzügen aus Aluminiumoxyd (Al₂O,)„ Metallsubstrat aus Stahl.

Prüf körper Nr.	Anzahl der Im präg nierungen mit Chrom säure	Temp ο der Wärme behand lungen ⁰C	Anzahl der Impräg nierun gen mit Phosphor säure	Temp, der Wärme behand lungen ⁰C	Rockwell- 15-N-Härte
72-X	- - -	-	■ -	- -	86,9
72	3	482	-	-	92,7
72-A	3	482	1	648	93,6
77	5	482	-	-	92,3
76		.482	1	648	92,4
		Tabelle LII

Zunahme der Härte von mit Metco 105 plasmagespritzten Überzügen aus Aluminiumoxyd (Al₂O,). Metallsubstrat aus Stahl.

Prüf- Anzahl Temp. Anzahl Temp, Bockwellkörper der Im- der der der 15-N-Härte Nr. . präg- Wärme- Impräg- Wärmenierungen behänd- nierun- behandmit Chrom- lungen gen mit lungen säure 0 Phosphor- C saure

- - - 85,3

482 - - 91,1 482 - 92,5

482 1 648 95,9

61-X	-
61	3
68	5
61-A .	5

909835/1258

Tabelle LIII

Zunahme der Härte von mit Eokide Z flammengespritzten Überzügen aus ZirkOniumoxyd (ZrOg). Metallsubstrat aus Stahl.

Prüf- Anzahl ^;'"Temp. Anzahl Temp. Rockwellkörper der der der der 15-IT-Härte Nr. Impräg- Wärme- Impräg- Wärme- .

. ., nieruEL- behänd- nierun- behand-

gen mit lungen gen mit lungen

. ßhrom- ' - 0· Phosphor-^ 0

säure >■; ./.·':' säure

- 77,0 87,8 648 92,2

6:48 88,3

Wi.

64-X	—	-^- ". ■ ·	mm
64	3	4pi
64-A	3		1
79	3	482^
69	VJl	482	1

Zunahme dei Härte ton.mit Meteö 201B plasmagespritzten Überzügen aus ZirKerriiüiiiÖ^rd (ZrXi₀)* Metall sub süf at "aus Stahl*

früf^ Aß-zöfel t§mf«i Anzahl iemp«, körper der de# der' der .15-N-IIärte

Er· tmpräg- WäÄe- tB^ie'u.g-- Wärme- . " ] nierun~ behänd— nieiüÄ-r beband-

gen mit löiiges gen mit Cflirom- '/°r ^Phospho

74-X	—	—■'' ^	*mim*
74	3	482
SO	3	4S2
74-A	3	482;	1

- 79,2 * " "■ 88,5

- 88,5 648 91j9

.1816653

Tabelle LV

Zunahme der Härte von mit Metoo 102 plasmagespritzten Überzügen aus Titandioxyd (TiO₂)„ Metallsubstrat aus Stahl,

Prüf körper Nr.	Anzahl der Impräg nierun gen mit Chrom säure	Temp ο der Wärme behand lungen ⁰C	Anzahl der Impräg nierun gen mit Phosphor säure	Temp ο der Wärme behand lungen ⁰C	Rockwell- 15-IT-Härte
62-X	—	-	—	-	84,4
62	3	482	-	-	90,5
78	5	482	-	-	91,0
62-A	5	482	1	648	91,0
			Tabelle EVI

haftfestigkeit von plasmagespritzten Überzügen aus Chromoxyd (CrpO.,) mit und ohne chemische Behandlungo Metallsubstrat aus Titanl

Prüf	An	Temp.	lun-	Chrom	-	An	Temp·	I	Zug	Haft	153	Bruchfläche
kör	zahl	der		säure	-	zahl	der	ver	festig	541
per	der	Wär-	C		482	der	Wärme	such	keit ο	325
Nr.	Im-	mebe-		—	482	Im-	behand	(Pläche_o kp/cm^	531
	präg-hand-	-	482	präg-	lungen	0,71 ei	290
	nie-	3	482	nie-		kp	' 629
	run-	5	482	run-			595
	gen	9	gen
	mit	9	mit
	9	Phos
		phor
	säure
4-X^+}	—	—	109	100$ Überzug
4-65	1	648	384	75$ Klebstoff
4-66	1	648	230	75$ Klebstoff
4-67	1	648	376	80$ Klebstoff
4-70	1	648	213	100$ Klebstoff
4-72	-	-	446	75$ Überzug
4-74	—	422	85$ Klebstoff

909835/1258

1816863

+) Durchschnittswerte der Haftfestigkeit zwischen Überzug und Substrat, gemessen bei einer großen Anzahl von überzogenen Prüflingen im Anlieferungszustand„ Die behandelten Prüflinge stammen von derselben Lieferung.

Nachstehend wird das Auftragen von keramischen Überzügen mit Hilfe einer Aufschlämmung beschrieben» Dabei wird das Überzugsmaterial auf das Substrat zunächst in Form eines Gemisches einer Flüssigkeit mit einem oder mehreren feinverteilten Oxyden aufgetragen» Wenn die gewöhnlich aus Wasser bestehende Flüssigkeit die Aufschlämmung verlassen hat, bleibt auf der Oberfläche des Substrats ein dichtgepackter, aber noch poröser Oxydüberzug zurück,. Dieser poröse Überzug wird dann in der vorstehend beschriebenen Weise durch mehrmalige Behandlung mit Chromsäure und jeweils anschließende Umwandlung derselben in Chromoxyd gebunden und gehärtet. Man kann auch eine Nachbehandlung mit Phosphorsäure vornehmen.

Damit der frisch aufgetragene Überzug bei seiner ersten Imprägnierung mit Chromsäure nicht zerfällt, kann eine der beiden vorstehend zu diesem Zweck angegebenen Maßnahmen angewendet werden»

Man kann der Aufschlämmung vor dem Auftragen eine kleine Menge Chromsäure oder Chromtrioxid zusetzen« Beim Trocknen des Überzuges werden die Oxyde dann genügend gebunden, so daß sie danach in die Säure getaucht werden können_e Man. kann der Aufschlämmung auch ein Bindemittel, z.B. Kaolin, zusetzen, damit die erforderliche Bindung erfolgte Beide Maßnahmen können auch miteinander kombiniert werden.

Für diese Überzugsmassen haben sich die verschiedenartigsten ■ feuerfesten Oxyde in feinverteilter Form als geeignet erwiesen. Zu diesen Oxyden gehören Chromoxyd, Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd, Siliciumdioxyd, Titandioxyd, Zinn(IV)-oxyd, kalziniertes

909835/1258

und hydratiertes Kaolin, Zirkoniumoxyd und Eisenoxyde. Beim Zusammensetzen dieser Ansätze sind jedoch mehrere Faktoren zu berücksichtigen, und zwar die Teilchengröße und -form der Oxyde, die Wärmedehnunga- und Wärmeleitfähigkeitseigenschaften des Oxydüberzuges gegenüber denen des Substrats, die obere Grenztemperatur, welcher der Überzug ausgesetzt werden soll, die gewünschte Biegsamkeit des Überzuges usw.» Man kann auch die Verwendung von keramischen Verstärkungsfasern und der-gleichen in Erwägung ziehen»

Es hat sich gezeigt, daß die mehrmalige Behandlung mit Chromsäure mit und ohne Nachbehandlung mit Phosphorsäure zum Härten und Binden von Überzügen geeignet ist,die mit Hilfe einer Aufschlämmung aufgetragen worden sind-, Die Nachhärtung mit Phosphorsäure ist besonders vorteilhaft bei Überzügen mit größeren Teilchen bzw« einigen größeren Poren, die mit Hilfe der Chromsäurebehandlung allein U₀U. nur schwer ausgefüllt werden können.

Die Tabelle LVII gibt eine Anzahl von Versuchen an, in denen verschiedene Überzugsmaterialien auf der Grundlage von Aluminiumoxyd auf Substrate aus Titan aufgetragen wurden. Diese Prüflinge bestanden aus Titanscheiben mit einem Durchmesser von 13 mm und einer Dicke von 4,8 mm« Der Überzug wurde nur auf eine Seite aufgetragen. In der Tabelle sind die Mohs-Härten angegeben, die nach der gegebenen Anzahl von Chromsäureimprägnierungen und jeweils anschließenden Wärmebehandlungen erzielt wurden. In dieser Versuchsreihe wurde keine Nachbehandlung mit Phosphorsäure vorgenommen. Die in der das Überzugsmaterial betreffenden. Spalte der Tabelle LVII angeführten Alcoa-Materialien bestehen aus kalziniertem oder blättrigem Aluminiumoxyd von -325 mesh, außer wenn eine zusätzliche Kugelmahlung angegeben ist, die in diesen Fällen als Naßmahlung vorgenommen wurde. Das in der Tabelle LVII mit »Ajax P^M bezeichnete Kaolin ist ein hydratiertea Material, das von der Georgia Kaolin Company erzeugt wird.

909835/125 8

- 135 -

In der Tabelle LVII sind ferner die gemessenen Haftfestigkeiten zwischen dem Überzug und dem Substrat für die angegebenen Überrzugsmaterialien und Behandlungen ,' ." angegeben. Die Haftfestigkeit wurde nach 13-maliger Chromsäureimprägnierung und jeweils anschließender Wärmebehandlung mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Zugversuches gemessene Dabei wird eine Metall-

2 stange mit einer Berührungsfläche von 0,71 cm mit Hilfe eines Epoxyd-Klebstoffes an dem keramischen Überzug befestigt„ Die Art des Bruches der Bindung in dem Überzug oder dem Klebstoff ist wieder durch den ungefähren prozentuellen Anteil der Bruchfläche angegeben. Man erkennt, daß bei den meisten dieser Überzüge sehr hohe Haftfestigkeiten erzielt wurden» Ferner sei darauf hingewiesen, daß diese Prüflinge auf eine glatte Titanoberfläche aufgetragen worden sind, ohne daß von dieser durch einen besonderen Reinigungsvorgang Fingerabdrücke oder andere Verunreinigungen entfernt wurden. Die übliche Oberflächenbehandlung durch grobes Sandstrahlen, wie sie vor dem Auftragen von Überzügen durch Plasmaspritzen und dergleichen vorgenommen wird, ist bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht erforderlich. Dieses Verfahren führt zu einer echten chemischen Bindung mit der Metalloberfläche und damit zu einer hohen Haftfestigkeit, ohne daß eine mechanische Bindung erforderlich ist. Diese Tatsache kann oft von großer praktischer Bedeutung sein, wenn durch eine physische Veränderung des Metallsubstrats dessen mechanische Festigkeit oder Dauereigenschaften beeinträchtigt werden würde, beispielsweise bei Schutzüberzugen auf Türbinenschaufelno

Die Tabelle LVIII betrifft einen ähnliehen Prüfling aus Titan mit einem mit Hilfe einer Aufschlämmung aufgetragenen, keramischen Überzug und gibt die Zunahme der Rockwell-Härte in Abhängigkeit von der Anzahl der Chromsäureimprägnierungen und anschließenden Wärmebehandlungen an_o Dabei wurden 15-N-Werte verwendet, um einen Durchbrüch durch den dünnen Überzug zu vermeiden. ·

909835/1266;

1818663

In der Tabelle LIX sind verschiedene Überzugsmaterialien und verschiedene Metallsubstrate angegeben· Zum Härten wurden diese Überzüge mehrmals mit Chromsäure behandelt. In einigen Fällen wurde eine Nachbehandlung mit Phosphorsäure und anschliessender Wärmebehandlung vorgenommen., Mr die meisten in der Tabelle angeführten Prüflinge sind die Härte, die Haftfestigkeit und die Mikrorißbestimmung angegeben. Die Prüfung auf Mikrorisse wurde nach dem höchst empfindlichen Zyglo-Verfahren (Phosphoreszenz) vorgenommen. In der Tabelle LIX ist ein Fe^O.-Pigment angegeben, das von der Columbia Carbon Company erzeugt und unter der Bezeichnung "Mapico Black" verkauft wird«. Es handelt sich dabei um einen synthetischen Magnetit mit einer durchschnittlichen Zusammensetzung von 22$ PeO und 77$ Pe₂O,. Dieses wird bei der ersten Wärmebehandlung in das rote Fe₂O, umgewandelt. In den Prüflingen 21 und 35 war reduziertes Eisen, d.h. ein sehr fein verteiltes Bisenpulver, enthalten, das durch die Wärmebehandlung ebenfalls in das rote Pe₂O, umgewandelt wurde. Das in manchen Ansätzen mit H₂SiO, bezeichnete Material ist technisch reine Kieselsäure,, Bei allen in der Tabelle LIX angegebenen Prüflingen betrug die Höchsttemperatur der Wärmebehandlung 648⁰C.

Durch Wärmeschockprüfungen wurde die Verträglichkeit der verschiedenen tJberzugsansätze mit bestimmten Substraten bestimmt. In der,Tabelle LX sind mehrere geprüfte Kombinationen von Ansätzen und Substraten angegeben. Dabei führte die strenge Wärmeachockprüfung, der die Prüflinge unterworfen wurden, zu befriedigenden Ergebnissen. Tn dieser Prüfung wurde das keramiküberzogene Metallsubstrat erhitzt, bis es bei 648⁰C stabilisiert war, und dann entweder in Wasser bei Zimmertemperatur oder in Flüssigk-ei*stickstoff abgeschreckt. Durch das Abschrecken mit Wasser wird der stärkste Wärmeschock erzeugt. Dagegen bewirkt der Flüssigstickstoff einen viel größeren Temperatursprung. Bei der Behandlung mit Flüssigstickstoff wurde der Prüfling nach dem Aufhören der Blasenbildung und dem zu-

909835/1258

verlässigen Sinken der Temperatur beträchtlich unter -184⁰O noch einige Zeit in dem Bad belassene ITach dem Herausnehmen aus dem Wasser oder Flüssigstickstoff wurden die überzogenen Teile getrocknet und auf Mikrorisse, Abblättern, Erweichen oder sonstige Fehler jeder Art geprüfte

In zahlreichen Wärmeschockprüfungen hat es sich gezeigt, .daß ein Überzug, der dem Abschrecken mit Wasser gewachsen ist, auch der Prüfung mit Flüssigstickstoff gewachsen ist<> Die umgekehrte Peststellung trifft jedoch nicht zUo Tatsächlich waren die meisten überzogenen Prüflinge dem Abschrecken von 648⁰C mit Flüssigstickstoff ohne weiteres gewachsen. Außerdem hat es sich gezeigt, daß diese chemisch gebundenen Überzüge in beträchtlichem Maße gebogen werden können, ohne daß sie Risse bilden oder andere Fehler auftreten. Aus diesem Grunde wird angenommen, daß ein Nichtbestehen der Wärmeschockprüfung weniger auf unterschiedliche Wärmedehnungseigenschaften, sondern auf Unterschiede in der Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Überzug und dem Substrat zurückzuführen ist„

Eine Anzahl von dünnen, keramiküberzogenen Inconel-Streifen wurden auf ihre Biegeeigenschaften geprüft. Bei den in der Tabelle LVII für die Prüflinge A-1, A-4, A-6, A-8, A-12, A-38, A-40, A-42, A-50 und 6 angegebenen Überzugsansätzen traten bei dieser Prüfung keine Fehler auf. Diese Prüfung ist sehr einfach und zeigt eine hohe Biegsamkeit des Überzuges» Selbst wenn der Streifen bis zur Rißbildung in dem Überzug und zum Abblättern desselben gebogen wird, bleibt gewöhnlich eine Schicht aus keramischem Material an der Metalloberfläche haften„' Daraus geht die feste chemische Bindung mit der Metalloxydschicht hervor.

* ^9835/1258

Die meisten der zur Überzugsbildung verwendeten Ansätze enthielten eine kleine Menge eines organischen Netzmittels« Dies ist in den Tabellen nicht angegeben» Das Netzmittel oder Tensid erleichtert das gleichmäßige Fließen des nassen Überzugsgemisches über die Substratoberfläche. Das organische Mittel zersetzt sich natürlich während der Wärmebehandlung»

Fast alle Beispiele, die in den diesem Absatz folgenden Tabellen angegeben sind, betreffen Überzüge auf Metallsubstrateno Es sind Jedoch geeignete Überzugsansätze mit Erfolg auch auf verschiedene keramische Materialien, Glas und andere Nichtmetalle aufgetragen wordene Man nimmt an, daß in diesem Fall eine direkte Bindung mit dem Oxyd des Substrats hergestellt wird, in derselben Weise, in der vermutlich die Bindung mit der Metalloxydschicht hergestellt wird, die auf den Metallsubstraten gebildet wird. Einige Beispiele sind in der Tabelle LXI angegeben»

909835/1258

Tabelle LVII

Zunahme der Härte in Abhängigkeit von der Anzahl von Ghromoxydimprägnierungen bei jeweils anschließender Wärmebehandlung und Haftfestigkeit zwischen dem Überzug und dem aus Titan bestehenden Substrat«

Imprägnierungslösung 100$ Ii₉OrO. ■„" Wärmebehandlung bei 648⁰C. Mohs-Härte bei allen Prüflingen nach 7-maliger Behandlung 8-9, nach 9-, 11- und 13-maliger Behandlung 9-10.

Prüf- Überzugs- Gewichts- Mohs-Härte Haft- Bruchling arisätz teile nach 5-ma- festig- fläche Kr. - liger Be- keit ₂

handlung kp/cm

Teil A (Überzugsansatz enthält 5,0 Gewichtsteile Alcoa A-14, -325 meöh)

A-1 Kaolin, 0,5 Ajax P 5,5

309

Überzug

A-4	Kaolin, Ajax P	0,5 8,25
A-6	Kaolin,- Ajax P	1,0 6,0
A-8	Kaolin, Ajax P	1,0 9,0
A-12	Kaolin, Ajax P	1,5 9,75

731 727 512 n.gem.

Klebstoff

909835/1258

Tabelle LVII (Forts.)

Prüf- Überzugs- Gewichts- Mohs-Härte Haft- Bruohling ansatz teile nach 5-ma- festig- fläche Nr. liger Be- keit ₂

handlung kp/om

Teil B (Überzugsmaterial enthält 5,00 Gewichtsteile Alcoa T-61, -325 mesh)

A-38 Kaolin,

Ajax P 0,50

H₂O 5,50 4-5 553 100# Klebstoff

A-40 Kaolin,

Ajax 0 0,50

H₂O 8,25 4-5 ^512 it

A-42 Kaolin, ,

Ajax P 1,00 H₂O 6,00

A-44 Kaolin,

Ajax P 1,00 H₂O 9,00

A-46 Kaolin,

Ajax P 1,50 H₂O 6,50

A-48 Kaolin,

Ajax P 1,50

H₂O 9,75 4-5 640 "

Teil 0 (Überzugsmaterial enthält 5,00 Gewichtsteile Alcoa T-61, 48 Stunden gemahlen)

A-50 Kaolin,

Ajax P 0,50

H₂O 5,50 4-5 621 '100$ Klebstoff

A-52 Kaolin,

Ajax P 0,50

H₂O 8,25 4-5 436 «

A-55 Kaolin,

Ajax P 1,00

H₂O 6,00 4-5 575 "

Teil 1) tuberzugsmaterial enthält 5,00 Gewichtsteile Meller-Al₂O₅, 1-30 /um)

6 Kaolin,

Ajax P 0,50

H₂O 5,50 5-6 620 1009^ Klebstoff

4-5	328	100$ überzug
4-5	306	100* ,
4-5	>662	• 100$ Klebst0

909835/125 8

Tabelle LYIII

Zunahme der Härte eines Überzuges aus Aluminiumoxyd duroh mehrmalige Imprägnierung mit Chromsäure und anschließende Wärmebehandlung bei 648⁰C

Prüfling Nr. 5

Titanscheibe, 4,8 mm dick, 12,7 nun Durchmesser, Überzugsdicke oa<> 0,5 mm . ■

Überzugsansatz! 10,0 Gewichtsteile Alcoa 1-61 (-325 mesh, 48 Stunden lang kugelgemahlen), 0,1 Gewichtsteil 100$ Chromsäure, 7,5 Gewichtsteile H₂O,
Imprägni er Lösung 100# H

₄
Höchsttemperatur der Wärmebehandlung! 648⁰C

Anzahl der Imprägnierunga- Rockwell-15-N-Härte

und Wärmebehandlungzyklon ,

5 83,9

7 91,4

9 ' 92,9

11 94,4

13 94,8

909835/1258

Tabelle LIX

Härte, Haftfestigkeit und Mikroriß-Prüfergebnisse von verschiedenen ohemisch behandelten, keramischen Überzügen auf verschiedenen Metallsubstraten. Keine Rißbildung bei der Zyglo-

Prüfung.

Prüfling Hr.	An- Härte	Über-	Haft- Bruohflache
Überzugsansatz	zahl	BUgS-	festig
(Gewichtsteile)	der	dioke	keit ₀
	Im-	mm	kp/oa^
	präg-
	nie-
	rungen
	mit
	H₂GrO₄

Teil A - Metallsubstrat aus Titan, 12,7 mm Durchmesser· Keine Nachbehandlung mit HPO

A-40

Alcoa T-61,

nesh (5,0),

Kaolin, Ajax P

(0,5),

-325

(5,5)

5 13

Alcoa T-61,
48 Stä.kugelgemahlen (10,0),
100# H₂OrO. (0,1), H₂O (7,5 ⁴

Alooa T-61,
96 Std.kugelgemahlen (9,7),
Kaolin, Ajax P
(0,3), 100*
H₂OrO₄ (0,1),

H₂O (5,0)

Hohe ca. 9-10, 0,25 Viokers (300 g) 1870

519

100$ Klebstoff

Hohs

9-10 '■''

Viokers

(300g)

2150,

Knoop

(100g)

2023

Mohs

9-10,

Knoop

(100g)

1670

0,22 170

1005έ Überzug

0,06 192

Tabelle LU, Teil A (Forts.)

Prüfling Nr.	An-	Härte	Über-	Haft- Bruchflache	Einmalige Nachbehandlung mit
Überzugsansatz	eahl		ZUgS-	festig
(Gewichtsteile)	der		dioke	keit 2
	Im-		mm	kp/om
	präg-
	nie-
	rungen
	mit
	H₂CrO₄
13	13	Mohs	0,05	502 100% Klebstoff
Alcoa T-61,		9-10
96 Std. kugel
gemahlen (9,7),
Kaolin, Ajax P
(0,3), 100%
H₂OrO₄ (0,1),
H₂O (7,5)
Teil B - MetallBubstrat	aus nichtrostendem Stahl 440 C,
50,8 mm	Durchmesser.
H₃PO₄

44OC-1 H₂SiO₃ Fe₃O₄, (1,0), Ajax P H₂O

(5,0) Pigment

Kaolin, (1,5),

(8,0)

H₂SiO

(2,5),

Fe, -325 mesh (2,5), Kaolin, Ajax P (1,5), H₂O (9,0)

Mohs 9-10, Knoop

(100g) 1196, Tickers (300g) 1219

Mohs 8-9

0,15

100% Überzug

0,58 -rugem«

9.09835/1258

ORIGINAL INSPECTED

- 144 Tabelle LIX (Forts.)

Prüfling
Überzugaansatζ

(Gewiciitsteile) Imprägnierungen mit
H₂CrO₄

Anzahl Härte Überzugs-Haft- Bruehfläche der dicke festig-

mm keit kp/cm*

Teil 0 - Metallsubstrat aus nichtrostendem Stahl 416, 25,4 mm Durchmesser. Einmalige nachbehandlung mit H₃PO₄

416-1

Or?O3 (1,6),

Fe₃O₄
H₂SiO₃

Kaolin Ajax P

(1,0),

H₂O (10,2)

416-2
H₃SiO₃0,0),

Kaolin, Ajax P
(1,2),

416-3

Alcoa A-5,
-325 mesh (5,0)
H₂SiO₃ (1,0),

Kaolin, Ajax P
(0,6), H₂O (

Mohs

9-10,

Knoop

(10Og)

927,

Vickers

(30Og)

890

Mohs

9-10,

Knoop

(10Og)

769,

Vickers

(30Og)

111

Mohs

9-10,

Knoop

(10Og)

1163,

Vickers

(30Og)

1177

0,1 345

60$ Überzug Klebstoff

0,33 391

% Überzug 90$ Klebstoff

0,41

384

100$ Klebstoff

Teil D - Metallsubstrat aus nichtrostendem Stahl An-355,

12,7 χ 76,2 mm. Einmalige Nachbehandlung mit H₃PO₄

H₂SiO₃ (5,0),

Kaolin, Ajax P

Knoop

(100g)

907 0,30 470 75$ Überzug

25$ Klebstoff

(1,0)

(7,5)

H₂O

9835/12

ORIGINAL INSPECTEO

- 145 -
Tabelle LIX, Teil D (Ports»)

Prüfling Nr. Anzahl Härte Überzugsansatz der
(Gewiohtsteile Imprägnierun gen mit HoOrO₄

Überzugs-Haft- Bruofafläche dicke festigmm keit «. kp/om

P-2	7 (1,0),	Knoop 0,15 (100g) 879	Mohs 9-10 0,45	Mohs 7-8 0,30	473	25$ Überzug 75$ Klebstoff
Kaolin (1,0),	■». Ajax P H₂O (8,2)				-
P-3 H₂S1O₃ Kaolin (1,0),	7 (3,0) (2,0), , Ajax P H₂O (9.2)	Mohs 0,20 9-10, Knoop (100g) 1355, Viokers (300g) 1148		565	15$ Überzug 8556 Klebstoff
Teil E	-Metallsubstrat aus Titan, Nachbehandlung mit H₃PO₄	- Metallsubstrat aus Inconel, mit H₃PO₄	12,7 x 50,8	mm. Einmalige
A H₂SiO₃ Fe₃O₄	5 (1,7), (1,6),	35 3 Fe, -325 mesh (5,0), Kaolin, Ajax P (1,0), H₂O (6,5)	570	10$ Überzug 85$ Klebstoff
Or₂O₃	(1,6),
Kaolin (1,0),	, Ajax P H₂O (10,2)
Teil F	. Einmalige	Nachbehandlung
n.gem·	—

008 35/1258

Tabelle LI

Wärmeaohockprüfung von ohemisch gebundenen Überzügen auf *eraohiedenen Metallsubstraten. Prüfung duroh Abschreckung ton 648° mit Wasser und Flüssigstickatoff ergab keine Biese oder andere Fehler.

Prüfling Überzugsansatz Gewichtsteile

Nr₂ . 8__

Teil A - Metallsubstrat aus Titan A, 12,7 mm Durchmesser. 13-malige Imprägnierung mit HgOrO^· Keine Nachbehandlung mit H

Alooa A-14, -325	mesh	5,0
Kaolin, Ajax P		0,5
HgO		8,25
Alcoa A-14, -325	mesh	5,0
Kaolin, Ajax P		1,0
H₂O		6,0
Alcoa A-14, -325	mesh	5,0
Kaolin, Ajax P		1,0
H₂O		9,0
Alcoa T-61, -325	mesh	5,0
Kaolin, Ajax P		0,5
H₂O		5,5
Alooa T-61, -325	mesh	5,0
Kaolin, Ajax P		0,5
H₂O		5,0
Alcoa A-14, -325	mesh	5,0
Kaolin, Ajax P		0,5
H₂O		8,25
AIgO*, Meller,
99,98$, 1-30/um Kaolin, AJaX⁷P		5,0
C		0,5
	5,5

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- 147 Tabelle ££ Qorta»)

Tail B- Metallsubstrat aus nichtrostendem Stahl 416, 19 mm Durchmesser.

Prüfling	Üb e raugs ans at ζ	Gewicht β ίο ile	Anzahl der Impräg nierungen mit
			H₂CrO₄ H₅PO₄
	Alcoa A~5sr -325 mesh Je₅O₄, Pigment H₂SiO₅	1,6 1,7
	KaOUn₉ Ajax P H₂O	1,7 1₉0 9,2	13
σ-3	Alcoa A-5, -325 mesh	3,0 2,0
	Kaolin, Ajax P H₂O	1₅0 8,1	10 . 1
Teil C -	Metallsubstrat aus Inconel, 19,1	mm Durchmesser

Ö~2 Alcoa A-5_S -325 mesh 2,5

Fe,O, 2,5

Kaolin, Ajas P 1,0

H₂O 8,5

C-4 Cr₂O₅ 2,5

H₂SiO₅ 2,5

Kaolin, Ajax P 1,0

H₂O 8,5

0-8 H₂SiO₅ 3,0

Fs₅O₄ '2,0

C.

C-12 Ϊ

Kaolin, Ajax P 1,0 H_Q0 ' 10,2

Kaolin, Ajax P 1,5 H₂O 9,0

Tabelle IX (Forts«)

Prüfling Überzugsansatz

Gewichts-Anzahl der Imprägteile nierungen mit ^:

H₂CrO₄

H-PO

Teil D - Metallsubstrat aus nichtrostendem Stahl 440 C, 38,1 sun Durchmesser

Cr₂O₃

H₂SiO₃

Kaolin, Ajax P
H₂O

1,6 1,7 1,7

1,0 10,2

Teil E _ Metallsubstrat aus Titan, 12,7 x 50,8 mm

~8 H₂SiO₃ ~

Fe₃O₄ 1,0

Kaolin, Ajax P 1,5

H₂O 9,4

C-48 Alcoa A-3, -325 mesh 5,0

100$ HpCrO₄ 2,8

H₂O * 1,0

C-26 Alcoa A-5, -325 mesh 1,6

SnO 1,7

Fe₃O₄ . 1,7

Kaolin, Ajax P 1,5

H₂O 9,0

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- H9 -

Tabelle HI

Beispiele von keramischen Überzugsansätzen, mit denen auf einigen nichtmetallischen Substraten haftfeste Überzüge erzeugt wurden. Einmalige nachbehandlung mit H₅PO₄,, Keine Eisbildung bei der Zyglo-Prüfung.

Prüf	Metall	Überzugsansatz	Gewichts-An- Härte
ling	substrat		teile zahl
Nr.			der Im-
			präg-
			nierun-
			gen mit
			H₂CrO₄

C-58 Aluminiumoxyd
(Al₂O₅)

H₂SiO₃

Alcoa A-3, -325 mesh ^ H₂CrO

H₂O

C-55 Beryllium- Cr₀O

y
oxyd (BeO)

Kaolin, Ajax P H₂O

1,0 4,0

2,1 1,0

5,0

1,0 7,0

Mohs 6-7 Mohs 6-7

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Es hat sich ferner gezeigt, daß auch vorwiegend aus Metallpulver bestehende Ansätze zur Bildung von haftfesten, dichten und harten Überzügen auf verschiedenen metallischen und nichtmetallischen Substraten verwendet werden können· In diesem Fall entsteht anscheinend eine feste chemische Bindung zwischen der auf den Metallteilchen vorhandenen Oxydsohicht und dem bei der Wärmebehandlung nach der Chromsäureimprägnierung gebildeten Chromoxyd.

Eine Anzahl dieser metallpulverhaltigen Überzugsansätze sind in der Tabelle LXII angegeben. Die mit diesen Ansätzen erhaltenen Überzüge zeichnen sich durch eine ausgezeichnete Haftfestigkeit aus und zeigten sich in vielen Fällen der im Zusammenhang mit den keramischen Überzügen beschriebenen Wärmeschockprüfung durch Abschrecken mit Flüssigstickstoff und Wasser gewachsen. Diese metallreichen Überzüge besitzen ferner eine ausgezeichnete Dehnbarkeit. Beispielsweise bewirkt ein Schlag mit einem Körner im allgemeinen nur eine Verdrängung von etwas Überzugsmaterial, so daß eine Delle entsteht, aber kein Absplittern oder Brechen des Überzuges, wie dies bei. den meisten der vorher beschriebenen, überwiegend keramischen Überzügen der Fall ist.

In der Tabelle LXIII sind verschiedene Überzüge auf metallischen und nichtmetallischen Substraten angegeben. Einige dieser Überzüge bestehen vorwiegend aus feinpulverigem Siliciumcarbid, Borcarbid, Wolframcarbid und Glas· Bei den Karbiden entsteht vielleicht keine chemische Bindung mit dem Chromoxyd, doch umgibt dieses zweifellos die Karbidteilchen oder stellt es eine formschlüssige mechanische Verbindung mit sich selbst und dem Substrat her. Bei einem Überzugaansatz, der Glas-

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pulver enthält, entsteht wahrscheinlich infolge des hohen Prozentsatzes am Siliciumoxyd und anderen Oxyden eine chemische Bindung zwischen dem Chromoxyd und dem Glas.

Man erkennt, daß noch viele andere metallische und nichtmetallische Überzüge mit Hilfe einer derartigen nassen Aufschlämmung hergestellt und danach erfindungsgemäß chemisoh gehärtet werden können. Man kann in dem Überzugsgemisch natürlich auch verschiedene Verstärkungsmaterialien verwenden·

909835/125 8.

Tabelle EIII

Metallpulverhalt ige Ansätze zui?. Herstellung von Überzügen auf verschiedenen Substraten.

Teil A - Keine Hißbildung oder andere Fehler beim Abschrecken von 648⁰C in Wasser oder Flüssigstickstoff.

Prüf-Metallsubstrat Überzugsansatz ling

Gewichts- Anzahl der teile Imprägnierungen mit H₂CTO₄ ¹H₃PO^

C-32	Titan,	Chrom,	-325 mesh	5,0
	12,7x50,8 mm	Kaolin	, Ajax P	1,5
		H₂O		5,0
C-3 4	nichtrostender	Titan,	-32:5 mesh	5,0
	Stahl 44OC,	Kaolin	,, Ajax P	1,0
	38,1 mm Duroh	H₉O		5,3
	messer
C-3 6	Inconel,	Titan		5,0
	19,1 mm Durch	100%, H₁	₂Cr0₄	2,1
	messer	I₂O		4,0

C-37 nichtrostendier Titan, -325 mesh 5,0 Stahl 416, 19,1 Kaolin, Ajax P 0,5 mm Durchmesser H₉O 5,2

C-38 nichtrostender Stahl 44OC,
38,1 mm Durchmesser

X~6 Beryllium

Titan, -325 mesh 5,0 Kaolin, Ajax P 0,5

5,2

H₂O

Bor (amorph)
H₂SiO₃

H₂CrO₄

2,5 2,5

6,0

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Tabelle Uli (fforta.)

Teil B- Keine Rißbildung oder andere Fehler beim Absohrecken von 648⁰C in Wasser.,

Prüf	Metallsubstrat tJberzugsansatz	Gewichta-Anzahl	der	mit
ling		teile Imprägnie	H₃PO₄
Nr.		rungen
		H₂CrO₄

C-50 Titan oder

Aluminiumoxyd

C-53 nichtrostender Stahl 44OC

C-54 nichtrostender Stahl 416 oder Berylliumoxyd

Nickel, -325 mesh 5,0 Kaolin, Ajax P 1,0 H₂O 3,0

Wolfram, -325 mesh	5	5,	0
Cr₂O,		2,	1
H₂O		2,	0
nichtrostender	1	,0
Stahl 316, -325	4
mesh
Kaolin, Ajax P	,0
H₂O	,0

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Tabelle Mill

Verschiedene Ansätze zur Bildung von Überzügen auf metallischen und nichtmetallischen Überzügen. Dreimalige Imprägnierung mit H₂CrO., einmalige Nachbehandlung mit HzPO₄. Überzugsdicke ca. 0,25 mm·

Prüfling Nr.

Metallsubstrat Überzugsansatz Gewichts- Mohs-Härte

teile

C-52

0-56

nichtrostender Silxciumkarbid Stahl 44OC oder 100?£ H₉CrO.

Titan

Titan + Inconel

nichtrostender Stahl 4400, 38,1 mm Durchmesser

H₂O

Borkarbid H₉CrO.

H₂O *

Titanoxyd-Bleiglas, -325 mesh H₂CrO₄ 5,0

2,1

1,0

5,0 2,1 2,5

5,0 2,0

6-7

n.gem.

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. - 155 - . ■ -

Es ist ferner festgestellt worden, daß nach, mehreren Chromsäure be hand lung β η mit jeweils anschließender Wärmebehandlung auf den freiliegenden Flächen vieler der Metallsubstrate ein dünner, aber sehr harter, zäher und äußerst haftfester Überzug vorhanden war.

In Versuchen wurde dann gezeigt, daß diese sehr dünnen, dunkelgrünen Schutzüberzüge ohne weiteres auf Metallen wie nichtrostendem Stahl der Reihe 400, Titan, Inconel und Aluminium gebildet werden können. Der Überzug ist auch auf Beryllium* Kupfer, Stahl und nichtrostendem Stahl der Serie 300 aufgetragen worden, war in diesen Fällen jedoch etwas weniger haftfest.

Man nimmt an, daß fast jedes Metall, auf dem sich eine haftfeste Oxydschicht bildet, auf diese Weise einwandfrei geschützt werden kann» Wie vorstehend im Zusammenhang mit keramischen und Metallüberzügen erwähnt worden ist, nimmt man an, daß das bei der Wärmebehandlung; nach der Behandlung mit Chromsäure durch Umwandlung derselben gehildete Chromoxyd eine feste chemische Bindung mit der porösen Oxydschicht herstellt, die sich auf dem Metall gebildet hat. Bei Verwendung von schwer oxydierbaren Metallen, wie Titan, hat es sich gezeigt* daß ein dickerer und zäherer Überzug gebildet wird, wenn das Metall vor der mehrmaligen Imprägnierung mit Chromsäure und jeweils anschließender Wärmebehandlung- oxydiert wird. Bie Härte der auf diese Weise erzeugten, sehr dünnen Überzüge ist zwar nur schwer meßbar, doch ergeben Hitzprüfungen nach mehrmaliger Chromsäurebehandlung und jeweils anschließender Wärmebehandlung gewöhnlich eine Mohs-Härte von mindestens 8-9.

BAD ORIGINAL

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Vorstehend wurden die derzeit bevorzugten Aueführungsbeispiel· der Erfindung beschrieben, die jedoch vom Faohmann im Rahmen des Brfindungsgedankens abgeändert werden können, so daß die Erfindung auf diese Beispiele nicht eingeschränkt ist.

ORIGlNAl. INSPECTED 909835/1258

Claims

P 219*

Patentansprüche ι

1. Verfahren sum Erzeugen eines feuerfesten ktraffiiiohen Körpers, dadurch gekennzeichnet , daß ein poröses Gefüge aus nicht zusammengesintert·!! Teilchen gebildet wird, üaa mindestens teilweise aua einem Oxyd mindestens oine.j jnetallischen Elements besteht, daß in das Gefüge ein Härtemittel eingeführt ViFd₁ das bei einer nachfolgenden Wärmebehandlung dee Gffüges sum Härten desselben befähigt 1st, und daß danach das Gefüge wäraebenandelt wird»

2* Verfahren nach Anspruch 1» dadurch g e k β η η zeichnet, daß das poröse Gq füg© dadurch gebildet wird, daß eine da^htsepackto Hasse von fei&vtrteilten Veilchen des Oxyds in die gewünschte Endfom des keramischen Körpers gebracht wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet , dad das Härtemittel ein·

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ist

ttetallverbindunts ißt, die durch die Wumobehandlims in das Oxyd dee Hofcßlle umwandelbar lot·

4, Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß aaa HärtoinltteJ. Ohromeäuxe ist.

5, Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g β k β η η neichnet , daß die Chromsäure ein® Lösung von Chroiatrioxyd in Wneaer ist·

6, Verfahren nacl einem dor vorherfrehendan Ansprüche,

g ο te ο η η ζ e i β h η p. ⁴- _% äs,3 daß Gefüga

auf eine Temperatur von 31p-815⁰C Grhibat wird.

7» Verfahren nach einem el or •"orharijehenden Anaprüohe, dadurch gekennzeichnet , daß ä&a Imprägnierou des Geii'ßoe j.it Cam Härtemittel lind die Wärmebehandlung das Go£üg33 Ms isur Brzielung der geforderten Härte wiederholt warden.

O. Verfahren nach oineia der vorhergohendon Ansprüche, dadurch ga kennzeichne b _f daß das.Metalloxyd ein Oxyd dea Aluminiums, Bariunu), Böryllluria, Bore, Calciume, Cere, Chroms, Kobalts, Kupfers« Galliums,

BAD GR5G1NAL 90 9835/1258

1816683

ISS

Haftoiuns, Είαεηε, ^uvfciuv'n, .Matmcsiui^e,. riau&aua, Nickels, Niobu, r-ilict'.'ir..., icmtalu, The, IiUiQB₁ Sinns, Titans, WcflfreHft, Tirana, Ycjcifröittma, Yttriume _t Sink« oder Zirfcone odor ein (lamitsah von rrivoi odor mehreren dieser Oxyde let.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k β η η a β i ο h η e t, daß Hhb Härtcmltbol eino Lcißimg let, die Oor(III)-nltrat, 3i;?konyichloria, KoLaIt- oder Rickeini trat, -Tltonoa^iät·', ^icsolwolfroo'csliuro« Magneaiumchromat, Börylliumnit^aL} Ohro^.triostydt Ohromoulfßt odor Ohromchlorid enthält*·

10. Verfahren nach eixiem dor vorhoapgehenctea AneprUohe, dadurch g 0 ic -e η η a e 1 c h η e t , daß das poröse Gefüge einen beträchtlichen Gehalt an Verotärteungfifaaern besitzt, die auch in dem wiegehärteten Körper ala eolche vorhanden sind.

11'. Verf ehr en nach einem dor vorhergehenden AneprUohe, g e k e η η ζ ©ic h η 0 t durch eiae nachbehandlung, in welcher das Gefüge mit Ihouphorsäure imprägniert und danach durch 'Erhitzen weiter ryiiiiä

OBIG/WAL 909835/1258

lfeo

12o Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Metalloxyd vor dem Formen des porösen Gefuges Kaolin oder ein anderes Bindemittel gemischt wird, das den Zusammenhalt der Teilchen bei der nachfolgenden Behandlung dee porösen Gefüges verbessert.

13« Verfahren nach einem der vorhergehenden Anaprüohe, dadurch gekennzeichnet , daß das poröse Gefüge durch Strangpressen, Schiannaguß oder Formpressen hergestellt worden ist.

14, Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromsäure oder das sonstige Härtemittel in das Metalloxid vor der Bildung des porösen Gefüges eingeführt worden ist«

15· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das poröse Gefüge wenigstens teilweise aus gesinterten Schleifmittelkörnern besteht·

9 0 9 8 3 5 IA 2 5 a ,. BAD ORI(SfNAL

HI

16. Verfahren nach einen der vorhorgehenden Anspruch©, dadurch gekennzeichne t , .daß das poröse Gefüge in Form eines Überzuges auf einem Blech gebildet worden ist, mit dem de£ Überzug durch die anschließende Wärmebehandlung und Härtung dee Gefüges verbunden

SAD OfHGfNAt 909835/1258

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