DE2113301A1

DE2113301A1 - Keramischer Gegenstand sowie Verfahren zu dessen Herstellung

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Publication number: DE2113301A1
Application number: DE19712113301
Authority: DE
Inventors: Spangler Earl Girard
Original assignee: Lockheed Aircraft Corp
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1970-03-20
Filing date: 1971-03-19
Publication date: 1971-10-07
Also published as: FR2084964A5; NL7103765A; CA954536A; US3690904A; GB1321945A; IT946198B

Description

DK. IKG. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE

D-8000 MDNCHEN 81 · ARABELtASTRASSE 4 · TElEFON (08Π) 911087 211 ^ *3 Π

Lockheed Aircraft Corporation Burbank, Calif. / USA

Keramischer Gegenstand sowie Verfahrer zu dessen Herstellung

Die neueren Entwicklungen im Plugzeugbau und in anderen technischen Gebieten erfordern neue und verbesserte Gesenke bzw. Preßformen und dergleichen, die zum Verformen der sogenannten hartverformbaren Metalle, z.B. Titan, geeignet sind. Bei vielen Verformungsoperationen dieser Metalle ist es zweckmäßig, keramische Gesenke zu verwenden, die den verhältnismäßig hohen Temperaturen ohne die Ausbildung von Rissen und ohne ein Splittern widerstehen können. Alle Gesenke dieser Art sollten vorzugsweise aus einem Material gebildet werden, das zur gewünschten Endgestalt gegossen werden kann. Dieser Umstand ist auf die Probleme zurückzuführen, die mit den Gestalten vieler derartiger Gesenke verbunden sind.

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Zur Herstellung solcher Gesenke sind bereits verschiedene Materialien bekannt. Von diesen Materialien sind jedoch viele für einen verlängerten Gebrauch bei der beschriebenen maschinellen Bearbeitung ohne eine Zerstörung nicht einsetzbar. Diese Zerstörung zeigt sich häufig als eine - Rißbildung oder ein Aufsplittern. Diese Erscheinungen können von chemischen Veränderungen des Materials oder von der Veränderung der physikalischen Form herrühren, die durch die thermische Expansion und Kontraktion bedingt sind.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung neue und verbesserte Materialien zur Verfugung zu stellen, die zur Herstellung von Gesenken, Preßformen und dergleichen für Metalle geeignet sind. Insbesondere sollen gemäß der Erfindung keramische Massen für solche Gesenke zur Verfugung gestellt werden, die nahezu einen temperaturunabhängigen Ausdehnungskoeffizienten haben und die weitere physikalische Eigenschaften aufweisen, die für die Herstellung von Gesenken für die Verformung von Metallen bei erhöhten Temperaturen geeignet sind.

Dieses Bedürfnis nach neuen und verbesserten Gesenk-Massen, die in den Rahmen der Erfindung fallen, führt zu der Entwicklung einer Klasse von keramischen Stoffen, die vermutlich als neu bezeichnet werden kann. Solche keramischen Stoffe sollen in erster Linie zur Herstellung von Metall-Verformungsgesenken verwendet werden, sind aber auch für viele weitere unterschiedliche Verwendungszwecke geeignet, die häufig auch artfremden Anwendungszwecken zugehören. Solche keramischen Stoffe sind im technischen Sinne keramische Massen. Zur Vermeidung von Unklarheiten sollen sie hierin als keramische Stoffe bzw. keramische Gegenstände oder keramische Körper bezeichnet werden.

Hierzu im Gegensatz wird die Bezeichnung "keramisches Gemisch" verwendet, die ein Gemisch aus solchen keramischen Teilchen* die als Zuschlagstoff benutzt werden und einem geeigneten Bindemittel bezeichnen soll, welches zu einem verwertbaren Körper, z.B. einem Preßgesenk und dergleichen verformt werden kann. Ein derartiges Gemisch stellt ebenfalls in technischem Sinne eine keramische Masse dar. Aus dem gleichen Grund soll hierin ein Körper oder ein Gegenstand, der aus einem solchen Gemisch geformt ist, als eine keramische Masse bezeichnet werden, obgleich eine solche Masse durch ein hydraulisches Bindemittel oder durch ein Bindemittel zusammengehalten werden kann, wel- ™

ches als Klebstoff wirkt. Dies kann auch in anderer Weise geschehen. Hierdurch werden die Teilchen des keramischen Zuschlagstoffs in einer solchen Masse physikalisch verbunden.

Gemäß der Erfindung wird nun ein keramischer Stoff durch Bildung eines innigen Gemisches aus Spodumen , Petalit und Ton hergestellt. Dieses Gemisch wird hierauf vorzugsweise so verarbeitet, daß die Teilchen darin in direkten physikalischen Kontakt miteinander gebracht werden, und zwar vorzugsweise in einer solchen Anordnung, die als eine Vorform-Konfiguration bezeichnet v/erden kann. Hierauf werden die \ in dieser Weise angeordneten Teilchen vorzugsweise bei einer Temperatur von mindestens 120^-⁰C, vorzugsweise 1232 bis 126o°C gebrannt oder gesintert, wodurch eine Masse erhalten wird, welche hierin als keramischer Stoff bezeichnet wird. Wenn das Gemisch in eine Vorform gebracht wird, die dem gewünschten endgültigen Gegenstand entspricht, dann entspricht der· bei der Sinterung resultierende keramische Stoff der Gestalt der Vorform, ist aber etwas davon verschieden und kann hierauf direkt verwendet oder vor dem Gebrauch weiter verarbeitet werden.

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Ein auf diese Weise hergestellter keramischer Stoff kann so gemahlen werden, daß Teilchen gebildet werden, die in dem,was hierin als keramische Masse bezeichnet wird, als Zuschlagstoff dienen können. Eine derartige Masse wird erfindungsgemäß dadurch gebildet, daß diese Teilchen mit einem geeigneten Bindemittel vermischt werden, so daß das erhalten wird, was hierin als keramisches Gemisch bezeichnet wird. Die Art der Verwendung dieses Gemisches sowie die physikalischen Eigenschaften einer derartigen Masse hängen von der-Natur des in dem Gemisch verwendeten Bindemittels ab.

Es ist möglich, als Bindemittel eine hydraulische Mischung zu verwenden. Ein für die Zwecke der Erfindung bevorzugtes hydraulisches Bindemittel ist der bekannte CaIcium-Aluminatzement. Wenn ein keramisches Gemisch, das in den Rahmen dieser Erfindung fällt, unter Verwendung von Calcium-Aluminat-Zement hergestellt wird, dann können aus einem solchen Gemisch besonders geeignete Metall-Verformungs-Gesenke hergestellt werden, indem Wasser zugesetzt wird, xtfeiter vermischt wird, gegossen, gehärtet und hierauf erhitzt wird. Durch diese Verfahrensstufen wird eine keramische Masse hergestellt, die solche Eigenschaften hat, daß die Masse als Metallverforrnungs-Gesenk bei erhöhten Temperaturen verwendet werden kann. Naturgemäß können auf diese Weise hergestellte Gegenstände auch für andere Zwecke eingesetzt werden.

Bei den keramischen Massen der Erfindung können auch andere Arten von Bindemitteln verwendet werden, die die keramischen Teilchen im Innern dieser Massen in physikalischer Weise halten. So können z.B. Materialien, wie kolloidales 'Siliciumdioxid als Bindemittel in den hierin beschriebenen

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keramischen Mischungen eingesetzt werden. Das erhaltene Gemisch kann dann zu der gewünschten Gestalt verpreßt werden, in welcher das Gemisch im wesentlichen durch physikalische Kräfte zusammengehalten wird. Ein Gegenstand dieser Art wird normalerweise nicht direkt eingesetzt, sondern vielmehr erst nach einem Brennen, wodurch die einzelnen Teilchen des Zuschlagsstoffs miteinander verbunden werden. Wenn somit z.B. als Bindemittel Siliciumdioxid verwendet wird, dann bildet beim Brennen das Silicumdioxid eine Bindung zwischen den keramischen Teilchen aus, so daß ein durchgehend einheitlicher Gegenstand erhalten wird. (

Beim Gegenstand der Erfindung nimmt man an, daß das Siliciumdioxid in die Masse der keramischen Teilchen durch einen isomorphen Ersatz eintritt.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden.

Die Zeichnung stellt ein Fließschema dar, welches die bevorzugten Stufen zur Herstellung eines keramischen Stoffes, eines keramischen Gemisches und einer keramischen Masse gemäß der Erfindung zeigt.

Der erfindungsgemäße keramische Stoff wird, wie bereits zum Ausdruck gebracht, aus den Rohmaterialien Spodumen, Petalit und Ton hergestellt. Als Spodumen wird hierin das Mineral verstanden, welches durch die Formel HgO . Al^O-, . ^SiOp angegeben wird. Dieses besondere Mineral wird durch den Namen Spodumen bezeichnet. Dieser Name bezieht sich nicht auf ein verwandtes Mineral, das manchmal als Triphan bezeichnet wird und das die Formel (Li,Na)pAlp3i^O₁₂ aufweist. Diese Klarstellung wird als notwendig erachtet, weil in der Literatur hinsichtlich der Bezeichnung Spodumen

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eine gewisse Verwirrung herrscht. Das als Rohmaterial verwendete Petalit ist ein Mineral, das' durch die Formel LipO . AIoO, . 8SiOp angegeben wird. Als Ton wird Vorzugs-' weise ein handelsüblicher Ton verwendet, der fast vollständig aus Aluminiumoxid und Siliciumdioxid besteht, wie z.B. -Al₂O₃ , 2SiO₂ oder Al₂O₃ . 3SiO₂-

Die Mengenverhältnisse dieser Rohstoffe, die für die Bildung des erfindungsgemäßen keramischen Stoffes verwendet werden, können innerhalb verhältnismäßig breiter Grenzen variiert werden. Das Anfangsgemisch der Rohstoffe sollte mindestens 10 und nicht mehr als 90 Gew. -% Spodumen, mindestens 10 und nicht mehr als 90 Gew.-% Petalit und mindestens 10 und nicht mehr als 60 Gew.-% Ton enthalten. Jegrößer die verwendete Menge des Petalits ist, desto höher ist die Härte des keramischen Produkts. Es ist anzunehmen., daß die keramischen Stoffe mit den gewünschten Eigenschaften nicht erhalten werden, wenn man größere oder kleinere Mengen als angegeben verwendet.

Die angegebenen Mengenverhältnisse liegen jedoch innerhalb extrem breiter Bereiche, weil das Aluminiumoxid in den Ketten der SiO₂,-Tetraeder des in Spodumen gefundenen Typs in einem isomorphen Ersatz eintreten kann» Spodumen besitzt nämlich eine kettenartige Pyroxen-Struktur. Gemäß der Erfindung wird somit beabsichtigt, in einem keramischen Stoff die Struktur des Spodumens -und des Petalits zu erhalten und dennoch die Struktur mit Aluminiumoxid und Siliciumoxid anzureichern. Auf Grund des Ersatzes des Siliciums durch Aluminium in einer Silikatkette wird es als unmöglich erachtet, die präzise chemische Struktur genau anzugeben, die in den erfindungsgemäßen keramischen Stoffen erhalten werden soll.

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Für die meisten Zwecke sollten diese Ausgangsmaterialien soweit wie möglich von Verunreinigenden organischen und anorganischen Stoffen frei sein. Der Grund hierfür liegt darin, daß Verunreinigungen dazu neigen, in ungewünschte Nebenreaktionen mit diesen Rohmaterialien einzutreten und/ oder die unerwünschte Verfärbung des erhaltenen keramischen Stoffes bewirken. Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die verwendeten Rohmaterialien nur eine technische Reinheit haben müssen, wie beispielsweise diejenigen von den Verhüttungsbetrieben. Dies ermöglicht einen Kostenvorteil. Die Verunreinigungen in solchen Rohstoffen sind im allgemeinen nicht störend.

Die obigen Ausführungen dürfen aber nicht dahingehend ausgelegt werden, daß die verwendeten Ausgangsmaterialien nicht bestimmte Verunreinigungen oder andere Sekundärbestandteile aufweisen dürften. Es können nämlich in den verwendeten Ausgangsmaterialien verhältnismäßig geringe Mengen verschiedener Verunreinigungen vorliegen, die als Quellen für Ionen, beispielsweise des Magnesiums, Calciums, Kobalts, Nickels, Eisens (il-wertig) und anderer Elemente dienen können, die in einen isomorphen Ersatz des Siliciumdioxids in komplexen Silikaten eintreten können. Man nimmt an, daß bestimmte Materialien dieser Art keramische Stoffe der hierin beschriebenen Art ergeben, deren Aussehen sie zur Herstellung von ochmuckgegenständen geeignet macht.

In den Ausgangsmaterialien können geringe Mengen von Verbindungen, wie Zr₂O-, und "^₂ ⁰X vorhanden sein, um für spezielle Zwecke Anionen-Leiter zu bilden. Man nimmt an, daß diese teilchenförmigen Oxide und andere damit verwandte Stoffe es ermöglichen, daß bei den erfindungsgemäß hergestellten keramischen Stoffen beim Erhitzen ein signifikantes

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Glimmen auftritt. Die Anwesenheit einer geringen Menge von Eisen in den Ausgangsstoffen kann gewöhnlich durch die Tatsache festgestellt werden, daß die gesinterten ■ keramischen Stoffe ein rose oder rötliches Aussehen haben, das von der vorhandenen Eisenmenge abhängt.

Um zu vermeiden, daß andere Stoffe als die hierin angegebenen keramischen Stoffe gebildet werden, soll die Gesamtmenge solcher Sekundärbestandteile oder solcher Verunreinigungsverbindungen oder -Ionen engli>egrenzt sein. Wenn nämlich die Menge der Verunreinigungen, bezogen auf das verwendete Ausgangsgeiiisch, mehr al« etwa 2 % de* Gesamtgewichtes des Gemisches beträgt, dam 1st die Bildung unerwünschter Verbindungen nicht aua«uschiie·en. Von den r«rsefcle4eaen Ionen atomen verschiedene Hennen, je nee* ihrer leefcUeMfttiltfKelt, toleriert wer«en. Es kamt «ne·- noBMen werden, daß in Manchen Füllen zufriedenstellende Massen auierhalb dieses bevorzugten Bereichs hergestellt werden können, wenn man bis zu etwa 5 Gew.-# Metallionen in dem gesamten Anfangs-Ausgangs-Gemisch verwendet.

Solche sekundären oder verunreinigungsartigen Bestandteile sollten vorzugsweise in Form ihrer Oxide vorhanden sein. Sie können aber auch in Form ihrer Silikate oder ihrer Aluminat-Derivate vorliegen. Der Grund hierfür liegt darin, daß sowohl Siliciumdioxid als auch Aluminiumoxid in die keramische Masse, die erfindungsgemäß gebildet wird, eintreten, und zwar entweder direkt oder durch einen isomorphen Ersatz. Daraus geht hervor, daß Aluminiumsilikate als solche sekundären und/oder verunreinigungsartigen Bestandteile verwendet werden können.

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Solche sekundären oder verunreinigungsartigen Bestandteile sollten jedoch soweit wie möglich von Ionen, wie Kalium- und Natriumionen frei sein, da diese Ionen dazu neigen, die komplexen Silikate anzugreifen und niederzubrechen. Die sekundären oder.verunreinigungsartigen Materialien sollten auch soweit wie möglich von anderen saueren Radikalen als den Silikat- und Aluminat-Radikalen frei sein. Der Grund hierfür liegt darin, daß solche Radikale dazu neigen, während der Bildung der keramischen Stoffe unerwünschte Nebenreaktionen zu bewirken. Wenn nämlich in dem Ausgangsmaterial Radikale, wie z.B. Carbonat-Radikale vorliegen, die beim Erhitzen sich zersetzen, dann wird hierdurch eine poröse Struktur gebildet, weil während der Sinterung Gase entweichen.

Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen keramischen Stoffe verwendeten Rohmaterialien können geringe Mengen von sogenannten "Additiven" enthalten, die die Handhabung des Gemisches der Ausgangsmaoerialien verbessern soll und/ oder die als temporäre Bindemittel wirken sollen, um die Teilchen des Ausgangsmaterials in der Weise zusammenzuhalten, wie es bei Vorformlingen oder Grüngegenständen der Fall ist. Somit können z.B. verschiedene herkömmliche organische Benetzungsmittel, z.B. Sulfonate, verwendet werden. Weiterhin können wasserlösliche Polymere, z.B. Carboxymethylcellulose, eingesetzt werden. Diese Additive sollten vorzugsweise verbrennbar oder verdampfbar sein, so daß sie während des Sinterns oder des Brennens aus dem keramischen Stoff herausbrennen.

Man nimmt an, daß annehmbare Ergebnisse erhalten werden können, wenn diese Additive in Mengen von nicht mehr als etwa 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Ausgangs-

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stoffgemisches, verwendet werden. Bei Verwendung darüber hinaus liegender Mengen kann vermutlich die Verdampfung oder die Verbrennung dieser Additive die Festigkeitseigenschaften der keramischen Gegenstände negativ beeinflußen.

Gelegentlich kann es erwünscht sein, einen erfindungsgemäßen keramischen Körper herzustellen, der einen porösen Charakter aufweist. Ein Beispiel hierfür ist die Herstellung von simulierten Klötzen, die beim Erhitzen mit einer Gasflamme glimmen. Aus wirtschaftlichen Erwägungen heraus sollten derartige Gegenstände im Einklang mit der erforderlichen physikalischen Festigkeit für die Handhabung so porös wie möglich sein, so daß die Kosten für den Transport verringert werden. Poröse Gegenstände können auch für andere Anwendungszwecke erwünscht sein, beispielsweise für die Herstellung von isolierenden Füllmitteln oder von Filtern.

Wenn die Bildung eines porösen keramischen Stoffes gewünscht wird, dann enthält das Ausgangsmaterialiengemisch eine Menge von verbrennbaren Teilchen, die dem gewünschten Porosi^· tätsgrad des fertigen Gegenstands entspricht. Das bedeutet, wenn es gewünscht wird, daß der fertige keramische Stoff Poren mit einer besonderen Größe oder eine besondere Menge von Poren haben soll, dann Teilchen eines verbrennbaren Stoffs verwendet werden sollten, die der Porengröße und der Porenmenge entsprechen. Ein derartiges Gemisch kann auch andere Bestandteile,'wie angegeben, enthalten, die unter Freisetzung eines Gases sich zersetzen.

Die Menge solcher verbrennbarer Teilchen sollte gerade geringer sein als die Menge, die die Festigkeit des fertigen keramischen Stoffes auf einen ungewünscht niedrigen Wert erniedrigen würde. D.h. diese Menge variiert von dem

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spezifischen Anwendungszweck des fertigen keramischen Produkts. Im allgemeinen sollte eine Menge der verbrennbaren Teilchen .verwendet werden, die nicht größer ist als etwa 50 Gew.-% sämtlicher anderer Bestandteile des hierin beschriebenen Ausgangsstoffgemisches. Als verbrennbare Stoffe sind z.B. Sägespäne, Holzpulpe, Polymere, wie Polyäthylen, Polyvinylalkohol und dergleichen geeignet, die verbrennen oder sich verflüchtigen, ohne daß während des Sinterns oder Brennens signifikante Kohlenstoffrückstände zurückbleiben. ·

Bei der Herstellung der keramischen Stoffe der Erfindung werden dl· verwendeten Ausganesaiaterialien so fein wie abglich veraahlen und sodann, wie In dem Fließschema an- ge«e*s* wir«» «Itei*ert4er reiwlecltt. a*eHtauMhtenf*ll· Mn- n«M «1· tote*fe auch BuasessmcaMklm werte*. Xn«e- weit wie zur Bildung der-keramischen Stoffe im wesentlichen Reaktionen in featen Zustand erforderlich sind, so ergibt eine feinere Vermahlung der Ausgangsstoffe und ein innigeres Gemisch ein besseres Produkt. Annehmbare Resultate, d.h. ein vollständig gleichförmiger keramischer Stoff erfordern es wahrscheinlich, daß die Ausgangsmaterialien so vermählen werden, daß sie durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von etwa 0,28 mm (50 mesh Tyler) durchlaufen. Es wird derzeit jedoch bevorzugt, daß die verwendeten Ausgangsstoffe eine Teilchengröße von -0,07^· mm (-200 mesh Tyler) aufweisen, um ein vollständig gleichförmiges Produkt zu ergeben.

Nach der Bildung des angegebenen Gemisches wird es als notwendig erachtet, die Ausgangsmaterialien in eine physikalische Form oder einen Körper zu bringen, in welchem das Lithium während des Brennens oder Sinterns nicht ohne

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weiteres verdampft. Es wird weiter als notwendig erachtet, die Ausgangsstoffe in eine physikalische Form oder einen Körper zu bringen, in welchem die Teilchen der Ausgangsmaterialien so eng aneinander wie möglich angeordnet sind. Auf diese Weise wird es erzielt, daß die Ausgangsstoffe in solche Stellen gebracht werden, in welchen die gewünschten Reaktionen im festen Zustand so einfach wie möglich ablaufen. Dies kann z.B. durch Verpressen des Ausgangsgemisches zu Pellets geschehen.

Es wird jedoch bevorzugt, die Ausgangsmaterialien in eine geeignete Form oder einen geeigneten Körper für das Brennen oder das Sintern zu bringen, indem eine Arbeitsweise angewandt wird, die üblicherweise zum Aufschlämmungs-Gießen von vielen verschiedenen keramischen Stoffen verwendet wird. Wie in dem Fließschema zum Ausdruck kommt, wird dies dadurch erreicht, daß durch Zugabe von Wasser zu dem Ausgangsmaterialiengemisch eine aufgeschlämmte Masse erzeugt wird. Das verwendete Wasser sollte vorzugsweise destilliert oder entionisiert sein, damit die Zuführung von unerwünschten Verunreinigungen vermieden wird. Die Herstellung der aufgeschlämmten Masse kann in einer herkömmlichen Mischeinrichtung oder in einer Kugelmühle und dergleichen geschehen. Im allgemeinen sollte nur soviel Wasser zugegeben werden, daß eine dicke fließfähige Aufschlämmung entsteht, die mehr oder weniger einer dicken Schlamm-Suspension ähnelt und die gegossen werden kann. Daraus geht hervor, daß die zugegebene Wassermenge nicht kritisch ist. Im allgemeinen sollte aber so wenig Wasser wie möglich verwendet werden, um die Zeit bei der anschließenden Entfernung des Wassers auf einem Minimalwert zu halten.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsweise zur Herstellung der erfindungsgemäßen keramischen Stoffe wird eine beschriebene Aufschlämmung in eine poröse Form gegossen, z.B. in eine Form, wie sie gewöhnlich zur Herstellung von sogenannten "Grünwaren" benutzt wird. Bei der Füllung der Form wird- das Wasser aus dem gegossenen Material durch die Wände der Form abgezogen, so daß ein grünes Teil oder ein Vorformling erhalten wird, der aus der Form herausgenommen und bis zu einem gewißen Ausmaß gehandhabt werden kann. Der zur Ausbildung eines solchen Grüngegenstands oder Vorformlings erforderliche Zeitraum hängt von der verwendeten Form und anderen verwandten Faktoren ab. (

Wenn ein keramischer Stoff gemäß der Erfindung hergestellt v/ird, dann kann eine Form mit geeigneter Größe und geeigneten Dimensionen verwendet werden, um einen Vorformling herzustellen, der leicht gehandhabt werden kann und der hierauf gesintert oder gebrannt werden kann. Die verwendete Form kann der Gestalt deü gewünschten fertigen Gegenstands entsprechen, wenn ein keramischer Gegenstand hergestellt v/erden soll. Obgleich eine solche Form der Gestalt des fertigen Gegenstands entsprechen muß, muß sie doch etwas unterschiedlich sein, da während des Brennens oder des Sinterns eine gewisse Schrumpfung stattfindet. Z

Durch geeignete Gestaltung der Form ist es möglich, keramische Gegenstände oder Körper herzustellen, die direkt nach dem Sintern oder Brennen als verschiedene Arten von Gefäßen, Formen, Metallbearbeitungswerkzeuge und dergleichen eingesetzt werden können. Selbst mantelartige Gebilde, die für verschiedene Arten von Kohlenwasserstoff-Brennöfen geeignet sind, können direkt auf diese Weise hergestellt werden.

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Nach der Herstellung des Vorformlings wird dieser aus der Form herausgenommen. Er wird dann vorzugsweise an der Luff über einen genügenden Zeitraum und bei einer genügend hohen Temperatur getrocknet, damit das in dem Vorformling eingeschlossene Wasser entfernt wird. Dies kann geeigneterweise durch Lufttrocknen über einen langen Zeitraum bei Raumtempe- - ratur oder durch Lufttrocknen in einem Ofen bei Temperaturen von etwa 93*5 bis 121,1°C über einen geeigneten Zeit- ' raum, gewöhnlich über Nacht geschehen, um das Wasser zu entfernen. Diese Maßnahme dient dazu, Wasser zu entfernen, das sich unter. Dampfbindung plötzlich verflüchtigen könnte, fe wodurch die Struktur des Vorformlings während der nächsten Stufe gestört oder aufgebrochen werden könnte.

Die nächste Stufe des Herstellungsprozeßes ist das Brennen oder das Sintern, um die gewünschte keramische Masse auszubilden. Dies kann in den üblichen öfen geschehen. Vorzugsweise wird ein elektrischer Ofen auf Grund des bequemen Gebrauchs verwendet. Der Vorformling sollte vorzugsweise auf eine Temperatur von mindestens 1204°C, vorzugsweise von 1232 bis 126o°C mit relativ allmählicher Geschwindigkeit gebracht werden, so daß thermische Schocks vermieden werden, die den Körper während des Brennvorgangs aufbre- ^ chen würden. Man kann auch bei höheren Temperaturen arbei- Ψ' ten, doch werden solche höheren Temperaturen als unwirtschaftlich betrachtet. Der Vorformling sollte Vorzugspreise nicht auf eine solche Temperatur erhitzt werden, bei welcher er in dem Drehofen zu fließen beginnt, damit die nachfolgende Entfernung des Gegenstand? aus dem Ofen bz;v. dem Drehofen erleichtert wird.

Auf Grund der Natur der Reaktionen im Pestzustand, die während des Brennens stattfinden, kann die präzise Brennzeit

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nur schwierig angegeben werden, die erforderlich ist, um den gewünschten keramischen Stoff zu erhalten, der für alle Teilchen, anwendbar ist. Während des Sinterns oder des Brennens schrumpft ein beschriebener Vorformling in linearer Richtung etwa um 10 %, Man nimmt an, daß das Brennen mindestens solange vorgenommen werden soll, bis das gesamte Schrumpfen stattgefunden hat. Dies erfolgt aus dem Grund, weil das Aufhören des Schrumpfens dahingehend gedeutet wird, daß die während des Sinterns oder des Brennens ablaufenden Reaktionen im festen Zustand tatsächlich stattgefunden haben.

Tm allgemeinen kann gesagt werden, daß der gesinterte Gegenstand mindestens eine halbe Stunde und vorzugsweise eine Stunde nach dem Aufhören des Schrumpfens auf der Sinterungsoder Brenn-Temperatur gehalten v/erden soll. Diese weitere Zeit soll die vollständige Reaktion der Rohmaterialien gewährleisten . Diese Maßnahme wird auch deswegen als notwendig erachtet, um zu gewährleisten, daß die Struktur des so hergestellten keramischen Stoffes stabilisiert ist und relativ gleichförmig ist, was durch solche Mechanismen, wie ein isomorpher Ersatz und eine Diffusion erfolgt.

Normalerweise erfolgt das Sintern und Brennen in einem herkömmlichen Ofen an der Luft. Gewünschtenfalls kann diese besondere Stufe aber auch in einem Vakuum vorgenommen werden. Wenn dies geschieht, dann nimmt man an, daß die optischen Eigenschaften des erhaltenen Produkts in der Weise verändert werden, daß das Produkt durchscheinender wird als es beim Brennen an der Luft der Fall ist. Für die meisten Anwendungszwecke ist dies jedoch nicht signifikant. Dieser Umstand wird aber dann als signifikant erachtet,

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wenn das so gebildete keramische Produkt für Dekorationszwecke, beispielsweise für Schmuckgegenstände, verwendet werden soll. Pur solche Anwendungszwecke mag es zweckmäßig sein, den erhaltenen Gegenstand während des Sinterns auf eine Temperatur zu erhitzen, bei welcher er fließt.

Nach dem Sintern oder Brennen des keramischen Gegenstands wird dieser abgekühlt. Die Art und V/eise auf welche dieses Abkühlen vorgenommen werden kann, wird als signifikant erachtet, was aus der Tatsache hervorgeht, daß der erfindungsgemäße keramische Stoff sich von den bekannten und damit verwandten Massen unterscheidet. Der keramische Gegenstand braucht nicht langsam abgekühlt zu werden, sondern kann direkt aus dem Ofen herausgenommen werden und kann durch Luft oder durch Wasser abgeschreckt bzw. abgekühlt werden.

Dieses Verhalten zeigt, daß die erfindungsgemäßen keramischen Stoffe einem beträchtlichen Wärmeschock widerstehen können. Diese keramischen Stoffe haben normalerweise einen Temperaturkoeffizienten der Ausdehnung, der im Bereich von -0,5 χ 1O~⁶ bis -0,01 χ 10~⁶ liegt. Die Gründe für diesen Bereich der Expansionskoeffizienten sind nicht genau bekannt, doch nimmt man an, daß sie mit den geringeren Variierungen des chemischen Charakters des gebildeten keramischen Stoffs in Beziehung stehen. Es wird als signifikant erachtet, daß die hierin beschriebenen keramischen Stoffe Temperatur-Koeffizienten der Ausdehnung innerhalb dieses relativ engen Bereichs haben, obgleich bei dem zur Bildung dieser keramischen Stoffe verwendeten Gemisch der Ausgangsmaterialien eine erhebliche Breite zulässig ist.

Die Härte der auf die beschriebene Weise hergestellten keramischen Stoffe liegt normalerweise im Bereich von etwa

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1,0 bis etwa 6,75 der Mohs¹sehen Skala. Die Jeweilig ererhältliche Härte hängt normalerweise von der Zusammensetzung des Ausgangsgemisches und dem Verdichtungsgrad des gebildeten Vbrformlings ab. Im allgemeinen kann gesagt v/erden, daß je feiner die verwendeten Teilchen sind und je mehr sie miteinander verdichtet werden, desto härter das erhaltene keramische Produkt wird. Solche keramischen Stoffe haben eine Erweichungskurve, die derjenigen von geschmolzenem Siliciumdioxid ähnlich ist. Dieses Verhalten ist für manche Anwendungszwecke vorteilhaft.

Die auf die erfindungsgemäße Weise hergestellten keramischen Stoffe besitzen weitere einzigartige Eigenschaften. V/enn man sie nämlich mit einer Flamme, z.B. eines Feuerzeugs oder eines ähnlichen Brenners erhitzt, dann neigen sie dazu zu glimmen, und zwar normalerweise mit einer reinweißen Farbe. Man nimmt an, daß diese Farbe durch Zugabe von sekundären oder veranreinigungsartigen Ionen des angegebenen Typs verändert v/erden können.

Die Tatsache, daß die erfindungsgemäßen keramischen Stoffe von einzigartiger Natur sind, kann auch noch auf andere Weise belegt werden. Normalerweise widerstehen sie nämlich den Temperaturen von herkömmlichen Acetylen- und Luftflammen. Wenn die keramischen Stoffe, z.B. mit einer Sauerstoff-Acetylen-Flamme auf hohe Temperaturen erhitzt werden, dann neigen sie dazu, Blasen zu bilden und sie verhalten sich ähnlich wie ein Metall, das sich seiner Schweißtemperatur nähert. Dies deutet daraufhin, daß wahrscheinlich Arbeitsweisen entwickelt werden können, mit welchen diese keramischen Stoffe verschweißt v/erden können.

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Die Vermahlbarkeit und die Schleifbarkeit der beschriebenen keramischen Stoffe deuten ebenfalls auf die einzigartigen charakteristischen Eigenschaften dieser Materialien hin. Wenn sie mit einer üblichen Schleifscheibe behandelt■.--werden, dann werden sie nicht auf die normale Weise,geschliffen, sondernneigen vielmehr dazu, eine Oberfläche . ':■_,-zu bilden, die am besten als eine glatt polierte Oberflä-. ehe bezeichnet werden kann. Diese ähnelt mehr oder weniger der Oberfläche eines polierten Seifensteins. Die Materialien können aber auch mit groben Schleifscheiben geschliffen werden. Solche Schleifen üben offensichtlich eine aushöhlende Schleifwirkung aus. Die keramischen Stoffe können unter Verwendung von Hammer- und verwandter Mühlen (mit Einschluß von Kugelmühlen) vermählen werden, welche ihre Kräfte in ähnlicher Weise wie ein Hammer ausüben. Wenn sie auf diese Weise vermählen werden, dann neigen sie dazu zu zersplittern. Die Stücke der hierin beschriebenen keramischen Stoffe können· einem verlängerten Vermählen in einer Kugelmühle unterworfen werden, ohne daß die zu feinen Teilchen zerkleinert werden. Diese Stücke haben dann nach einer solchen Behandlung ein poliertes glattes Aussehen, das mehr oder weniger dem Aussehen von poliertem Seifenstein entspricht.

Auf Grund des komplexen Charakters der Silikat-Chemie und der Tatsache, daß stöchiometrische Formeln in diesem Gebiet wenig aussagen ist es schwierig, die präzise chemische Natur der hierin beschriebenen keramischen Stoffe festzulegen. Diese keramischen Stoffe werden als Pyroxene betrachtet, in welchen eine unbegrenzte Verbindung der SiO₂J-Tetraeder durch die Sauerstoffatome an den Spitzen dieser Tetraeder zu ausgedehnten Ketten vorliegt und wobei das Aluminium das Silicum isomorph ersetzt hat und wobei das Lithium interstitlell in im wesentlichen der Weise gehalten wird, in welcher es in Spodumen und Petallt gehalten wird.

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Diese Ketten werden als größer oder langer betrachtet als die Ketten in den Materialien Spodumen und Petalit. Man nimmt weiterhin an, daß sie eine Struktur aufweisen, die mit Ausnahme dieses Längenfaktors im wesentlich gleich ist wie die Struktur des Spodumens und des Petalits. Man nimmt an, daß diese Ketten in einer derzeit noch nicht aufgeklärten Weise miteinander verbunden sind. Das Vorliegen einer solchen Verbindung wird vermutlich durch die Tatsache belegt, daß sämtliche charakteristischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen keramischen Stoffe bis jetzt noch nicht dupliziert worden sind, indem man aus Spodumen und Ton allein oder aus Petalit und Ton allein unter Verwendung der hierin angegebenen Verfahrensmaßnahmen andere verwandte keramische Stoffe hergestellt hat.

Niedrigere Mengen der einzelnen Bestandteile der erfindungsgemäßen keramischen Stoffe bringen vermutlich auch einen Verlust an charakteristischen Eigenschaften, z.B. der Hochtemperatur-Brauchbarkeit oder der Härte mit s.ich. Es ist aber zu beachten, daß die charakteristischen Eigenschaften der keramischen Stoffe der Erfindung durch Paktoren erzielt werden, die als kontinuierliche Variablen angesehen werden können, so daß bei den angegebenen Verhältnissen kein scharfer Abfall der gewünschten Eigenschaften vorliegt.

Wenn der keramische Gegenstand mit der gewünschten endgültigen Gestalt zum Gebrauch hergestellt worden ist, dann kann er direkt nach dem Brennen und Abkühlen eingesetzt werden. Wenn der keramische Stoff hierin in der Weise verwendet werden soll, die als ein keramisches Gemisch zur Ausbildung einer keramischen Hasse bezeichnet wird, dann muß der keramische Stoff gemahlen werden. Hierzu sind die vorstehend beschriebenen Einrichtungen geeignet. Das Produkt, das beim

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Vermählen unter Verwendung einer Hammermühle ader dergleichen anfällt, besteht normalerweise aus Teilchen, die entlang relativ scharfer Ebenen gebrochen sind. Somit hat dieses Produkt die allgemeinen Eigenschaften eines Glasstücks, das durch einen direkten scharfen Schlag zersplittert worden ist.

Das Ausmaß bis zu welchem die keramischen Stoffe zum Gebrauch in einem keramischen Gemisch vermählen werden sollten, hängt naturgemäß von der Natur der herzustellenden keramischen Masse und deren Anwendungsweise ab. Zur bevorzugten Verwendung eines keramischen Gemisches, wie es hierin zur Herstellung von Formgesenken für erhitzte Metalle definiert ist, wird es bevorzugt, Teilchen mit verschiedenen Größen einzusetzen, wie es in der älteren deutschen Patentanmeldung P 21 01 411.9 beschrieben wird.

Zur Verwendung für Preßgesenke und dergleichen sollte der keramische Stoff, wie es auch in dem Fließschema zum Ausdruck kommt, gemahlen und dann klassifiziert werden. Bei einem bevorzugten keramischen Gemisch haben etwa 4o bis etwa 8o Gew.-% der verwendeten Teilchen eine Größe von -4,699 mm bis + 1,397 mm (-4 bis +12 mesh Tyler), etwa 0 bis ^O Gew.-% dieser Teilchen eine Größe· von -1,397 mm bis + 0,495 mm (-12 bis +32 mesh Tyler) und etwa 20 bis 6o Gew.-^ dieser Teilchen eine Größe von -0,495 mm bis +0,074 mm (-32 bis +200 mesh Tyler). Teilchen innerhalb dieses Größenbereiches, wie sie beispielsweise in einer Hammermühle oder in einer damit verwandten Einrichtung erhalten werden, werden deswegen als vorzugsweise erachtet, weil sie wirksam ineinandergreifen und unter Erhalt einer verhältnismäßig dichten, festen Struktur verdichten, worin ein signifikanter Anteil der Festigkeit von der gegenseitigen

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Verfestigung und dem gegenseitigen Ineinandergreifen der Teilchen herrührt, wie es in der älteren Patentanmeldung beschrieben wurde. Dieser Umstand ist zum Erhalt der gewünschten physikalischen Festigkeiten sehr wichtig. Diese Endfestigkeiten werden durch die Verwendung eines Bindemittels in einem keramischen Gemisch erhalten, welches die einzelnen Teilchen zusammenhält oder indem ein "reformierter" keramischer Stoff gebildet wird.

Ein solcher reformierter keramischer Stoff kann dadurch hergestellt werden, daß eine Aufschlämmung der gemahlenen keramischen Teilchen gebildet wird, daß die Aufschlämmung in eine poröse Form, z.B. in eine Gipsform gegeben wird, um einen sogenannten Vorformling herzustellen, daß der Vorformling aus der verwendeten Form herausgenommen wird und daß der erhaltene Gegenstand bei solchen Temperatur- und Zeitbedingungen wiedergebrannt oder wiedergesintert wird, welche bei der Herstellung des keramischen Stoffes verwendet wurden, der als Quelle für die gemahlenen Teilchen verwendet wurde, welche zur Bildung des reformierten keramischen Gegenstands eingesetzt werden.

Die reformierten keramischen Gegenstände dieser Art können dadurch hergestellt werden, daß ein Gemisch von Teilchen, wie es oben besprochen wurde, verwendet wird. Es ist. aber auch möglich, bei der Bildung eines solchen reformierten keramischen Stoffes feinere Teilchen zu verwenden. Normalerweise wird ein solcher keramischer Stoff durch Vermählen, z.B. in einer Kugelmühle, von relativ groben Teilchen, mit //asser, wodurch eine Aufschlämmung gebildet wird. Gewünnchtenfalls können verschiedene Sekundärmittel, z.B. die herkömmlichen Befeuchtungsmittel in der Mühle vorhanden sein, um die Bildung einer solchen Aufschlämmung zu er-

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leichtern. Auf Grund der Natur dieses Bildungsverfahrens für die Aufschlämmung sind normalerweise die genauen Teilchengrößen nicht bekannt.

Eine Aufschlämmung dieser gemahlenen "keramischen Teilchen kann in der Weise in eine poröse Form gegossen werden, -wie es bei den anderen keramischen Massen geschieht. Die gegossene Aufschlämmung wird vorzugsweise in der Form gelassen, bis der flüssige Träger der Aufschlämmung durch die Wände der Form entfernt worden ist, so daß ein Vorformling oder ein Grünling gebildet wird. Ein solcher Gegenstand wird vorzugsweise an der Luft getrocknet, wie es im Zusammenhang mit den Vorformlingen, die aus den Rohmaterialien erhalten worden sind, beschrieben wurde. Sodann werden die Vorformlinge vorzugsweise auf die gleiche Temperatur wie bei der Ausbildung dieses keramischen Stoffes erhitzt und bei dieser Temperatur über einen Zeitraum von mindestens einer halben Stunde, vorzugsweise von einer Stunde gehalten, so daß die Teilehen sich miteinander verbinden können. Es ist anzunehmen, daß sich diese Teilchen bei diesem Prozeß nach demselben Mechanismus verbinden, wie er auch bei der Stabilisierung der Struktur des aus den Rohmaterialien gebildeten keramischen Stoffes auftritt.

Dieser Prozeß zur Herstellung der reformierten keramischen Gegenstände scheint den einzigartigen Charakter der keramischen Stoffe der Erfindung anzuzeigen. Während des Prozesses passen sich die Teilchen der gegossenen Aufschlämmung sehr genau an die Dimensionen der verwendeten Gießform an. Demgemäß ist der gebildete Vorformling eine genauere Produktion der verwendeten Form. Ferner entspricht nach dem Brennen eines sogenannten reformierten keramischen Stoffes dieser noch genau den Dimensionen einer solchen

porösen Form. Das Nichtvorliegen einer nennenswerten Schrumpfung bei der Bildung eines solchen reformierten Gegenstands wird als sehr signifikant erachtet.

Ein beschriebenes keramisches Gemisch kann dadurch hergestellt werden, daß die Teilchen mit einem Bindemittel vermischt werden. Im allgemeinen sollten etwa 15 bis etwa 30 Gew.-% des ganzen keramischen Gemisches aus einem geeigneten Bindemittel bestehen, wobei die Teilchen den Rest der Masse ausmachen. Wenn weniger Bindemittel eingesetzt wird, dann neigen die fertigen keramischen Massen dazu eine zu niedrige Festigkeit zu haben. Wenn man auf der anderen Seite überschüssige Mengen an Bindemittel verwendet, dann besteht die Gefahr, daß das Bindemittel vergeudet wird und daß das bloße physikalische Vorliegen des Bindemittels dazu neigt, die Passung und das Ineinandergreifen der einzelnen keramischen Teilchen zu blockieren.

Ein besonders geeignetes und bevorzugtes Bindemittel für keramische Gemische dieser Art ist der herkömmliche Aluminiumzement. Typische Zemente dieses Typs sind in erster Linie Gemische von Monocalciumaluminat, CaO . AIpO,, Subcalciumaluminat, CaO . 2AIpO-,, und Percalciumaluminat, 12CaO . 7AIpO-Z- Solche Zemente enthalten normalerweise geringere Mengen von anderen Verbindungen mit Einschluß von Verbindungen des herkömmlichen Portlandzement-Typs. Im allgemeinen hängt die Zusammensetzung solcher Aluminiumzemente von den Rohmaterialien, den Herstellungsbedingungen und weiteren verwandten Faktoren ab.

Es ist daher nicht notwendig, diese Aluminiumzemente genauer zu beschreiben. Angaben hierüber finden sich beispielsweise in der Arbeit von Czernin mit dem Titel:

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Cement Chemistry and Physics for Civil Engineers, 1962, (Chemical Publishing Co., New York, N.Y.)· Naturgemäß können auch andere hydraulische Zemente als die Aluminiumzemente verwendet werden. Aluminiumzemente, wie sie in dieser Arbeit beschrieben werden, werden jedoch als besonders geeignet erachtet, weil ihre Hochtemperatureigenschaften zur Herstellung von Metallverformungs-Gesenken besonders günstig sind.

Diese charakteristischen Eigenschaften köriBn aus einem wie beschriebenen keramischen Gemisch erhalten werden, indem man dieses Gemisch mit etwa 10 Gew.-% Wasser vermischt. Dieser Wert von 10 fo errechnet sich auf der Basis des Gewichts der trockenen Bestandteile des keramischen Gemisches. Nach gründlichem Vermischen der erhaltenen keramischen Aufschlämmung kann diese in eine geeignete Form gegossen werden, z.B. in eine Form mit de,r gewünschten Gestalt des Gesenks, worauf beispielsweise durch Vibration eine Dichtung erfolgt. Normalerweise läßt man die auf diese Weise gefüllte Form über einen Zeitraum von 24 Stunden bei Raumtemperatur von etwa 21,1 bis j52,2°C absitzen, bis die hydraulischen Eigenschaften des keramischen Stoffes den gegossenen Körper absetzen lassen.

Hiernach wird das erhaltene Produkt an der Luft getrocknet, was über einen Zeitraum von 24 Stunden oder vorzugsweise länger bei Raumtemperatur oder leicht oberhalb Raumtemperatur geschieht, um etwa vorhandenes Wasser, das nicht chemisch gebunden ist, zu entfernen. Man kann auch naturgemäß bei kürzeren Zeiträumen arbeiten, wenn man Temperaturen im Bereich von p/3 * J5 bis 121,1°C anwendet. Wenn die Temperaturbeständigkeit kein Faktor ist, dann kann eine getrocknete Masse direkt verwendet werden.

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Hierauf kann ein solcher getrockneter Gegenstand allmählich, z.B. mit einer Geschwindigkeit von etwa 28°C/h erhitzt werden, bis er eine Temperatur von etwa 260°C erreicht. Hierauf kann der so erhitzte Gegenstand mit einer Geschwindigkeit von etwa 17O°C/h erhitzt werden, bis er eine Temperatur von etwa 1010 C besitzt. Hierauf kann der erhaltene Artikel dann abgekühlt werden. Sodann ist er zum Gebrauch fertig. Ein solcher Gegenstand wird hierin als eine keramische Masse beschrieben. Normalerweise besitzt die zur Herstellung einer solchen keramischen Masse verwendete Form eine Gestalt, die derjenigen der Verformung für das Metall entspricht, so daß der auf diese Weise hergestellte Gegenstand direkt als Verformungsgesenk verwendet werden kann.

Es ist möglich, in dem keramischen Gemisch ein anderes Bindemittel als das hydraulische Bindemittel zu verwenden. Ein solches Bindemittel kann z.B. ein anorganisches Material, z.B. Talk, kolloidales Siliciumdioxid bzw. ein Gemisch daraus und dergleichen sein. Solche Bindemittel sollten vorzugsweise in ungefähr denselben Verhältnissen wie der hydraulische Zement verwendet werden. Wenn solche Bindemittel verwendet v/erden, dann kann eine endgültige keramische Masse, z.B. eine in Form eines Metallverformungsgesenkes vorliegende Masse hergestellt werden, indem ein solches keramisches Gemisch, das ein Bindemittel enthält, zu der gewünschten Gestalt verpreßt und hierauf gebrannt wird.

Ein auf diene V/oise hergestellter Körper kann allmählich, z.B. mit einer Geschwindigkeit von etwa l4O°C/h, etwas oberhalb die Temperatur, bei v/elcher der erhaltene Körper· verwendet v/erden 3Oll, erhitzt werden, jedoch nicht über

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126o°C. Bei solchen Temperaturen neigt nämlich das in den anorganischen Bindemitteln enthaltene Siliciumdioxid dazu, sich mit den Teilchen des keramischen Stoffes umzusetzen, so daß eine Struktur eines vollständig einheitlichen Typs erhalten wird. Die Natur dieser Reaktionen ist noch nicht vollständig aufgeklärt, doch nimmt man an, daß Siliciumdioxid in die basische chemische Struktur des Materials der keramischen Teilchen aufgenommen wird. Dies trägt naturgemäß stark dazu bei, daß ein auf diese Weise hergestelltes Gesenk einen hohen Strukturfestigkeitsgrad Φ aufweist. Man nimmt auch an, daß hierdurch eine Struktur gebildet wird, in welcher keine Gefahr von schädlichen Dimensionsänderungen vorliegt, welche sich daraus ergeben, daß sich das Siliciumdioxid in eine kristalline Form umwandelt.

Beim Gegenstand der Erfindung ist es ein extrem wichtiger Faktor, daß der Temperaturkoeffizient der Ausdehnung der hierin definierten keramischen Masse so kontrolliert werden kann, daß er sehr nahe an 0 herankommt, was durch Auswahl des verwendeten Bindemittels und durch Variation der Menge des Bindemittels erfolgt.

^ Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert.

Beispiel

Aus2O Gew.-Ja Spodumen mit einer Teilchengröße von -0,07^ mm (-200 mesh Tyler), 4θ Gew.-^ Petalit mit einer Teilchengröße von -0,074 mm (-200 mesh) und ¹I-O Gew.-£i Ton (Kugelton) mit einer Teilchengröße von -0,07^ mm (-200 mesh Tyler) wurde in einer üblichen Kugelmühle ein Gemisch hergestellt. Nach genügendem Vermischen dieser Bestandteile wurde

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genügend Wasser zugesetzt, um eine dicke Ton-Aufschlämmung zu erzeugen. Nach der Bildung dieser Aufschlämmung wurde sie in eine Gipsform mit den Abmessungen 1,90 cm χ 10,ΐβ cm gegossen. Die Form hatte einen ausgußartigen Eingang für die überschüssige Aufschlämmung. In diesen Eingang wurde ein Überschuß der Aufschlämmung gebracht, so daß die Form vollständig in dem Maß gefüllt wurde, wie das Wasser aus der Aufschlämmung in der Form durch die Wände der Form herausbefördert wurde. Die Form wurde dann 4 Stunden bei 22,2° absitzen gelassen.■

Hierauf wurde der erhaltene Vorformling oder Grünling aus der Form herausgenommen und über Nacht bei 121,1 C getrocknet. Der getrocknete Vorformling wurde sodann in einen Ofen gebracht und allmählich auf eine Temperatur von etwa 1232 bis 126o°C mit einer Geschwindigkeit von etwa 56⁰C/h erhitzt. Hierauf wurde er bei einer solchen Temperatur mindestens 1 1/2 Stunden belassen. Der erhaltene keramische Stoff wurde sodann aus dem Ofen herausgenommen und in einem Behälter mit Wasser abgeschreckt.

Hierauf wurde der keramische Gegenstand unter Verwendung einer Schlagmühle, beispielsweise einer Hammermühle, vermählen. Die erhaltenen Teilchen wurden dann einer Siebklassifizierung unterworfen. Von der auf diese Weise erhaltenen Abtrennung wurde ein Gemisch aus 20 Gew.-^ Calciumaluminatzement mit -0,074 mm (-200 mesh Tyler), 4θ Gew.-% Teilchen mit einer Größe von -4,699 mm bis +1*397 mm (-4 bis +12 mesh Tyler), 10 Gew.-% Teilchen mit einer Größe von -1,397 mm bis +0,495 mm (-12 bis +32 mesh Tyler) und 30 Gew.-% Teilchen mit einer Größe von -0,495 mm bis +0,074 mm (-32 bis +200 mesh Tyler) hergestellt. Nach Bildung dieses Gemisches wurde es mit

etwa. 10 ^cfo seines Gewichts mit Wasser vermischt, so daß eine Zement-Aufschlämmung erhalten wurde.

Diese Aufschlämmung wurde sodann in eine Form gegossen, die der Gestalt des Metallverformungs-Gesenks entsprach. Sie wurde bei einer konstanten Feuchtigkeit gehalten, um über einen Zeitraum voh 24 Stunden Wasserverluste zu verhindern. Der erhaltene zementartige Körper wurde sodann aus der Form herausgenommen und über einen Zeitraum von etwa 2.K Stunden auf etwa J57,8⁰C erhitzt. Hierauf wurde er allmählich mit einer Geschwindigkeit von etwa ;50⁰C/h i^eiter erhitzt, bis die Temperatur 26o°C betrug. Hierauf wurde die Temperatur des Gegenstands allmählich mit einer Geschwindigkeit von etwa 170°C/h erhitzt, bis eine Temperatur von 1010⁰C erhalten wurde. Hierauf wurde der auf diese Weise hergestellte Gegenstand an der Luft auf Raumtemperatur abgekühlt. Dieser Gegenstand .war dann für die Verwendung zum Verformen von Metall fertig.

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Claims

Patentansprüche

Keramischer Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß er einen oder mehrere Körper aus einem Material umfaßt, welches im wesentlichen aus Pyroxenketten besteht, in welchen eine unbegrenzte Verbindung der 3iC>2i-Tetraeder durch die Sauerstoffatome an den Spitzen dieser Tetraeder zu ausgedehnten Ketten vorliegt, in welchen das Aluminium das Silicium isomorph ersetzthat und in welchen Lithium interstitiell gehalten wird, wobei diese Ketten im wesentlichen den gleichen Charakter haben wie die Ketten in Spodumen und Petalit und miteinander verbunden sind, wobei der Körper einen Temperaturkoeffizienten der Ausdehnung von etwa O,j5 x 10" bis etwa 0,1 χ 10~ , eine Härte von etwa 1,0 bis etwa 6,75 auf der Mohs¹sehen Skala besitzt, wobei er beim Erhitzen glimmen kann,"wobei er durch einen 3chlag zerbrochen werden kann und wobei er durch einen Schleifstoff poliert werden kann.

2. Keramischer Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Oxide Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und Lithiumoxid in dem Körper in den Verhältnissen vorhanden sind, in welchen sie in einem Gemisch au rs 10 Mc 90 Gow.-^ Spodumen, 10 bis 90 Gew. -'JO Petalit und 10 bin 6θ Gow.-^ Ton vorliegen.

;5. K-.-r,':,m3-fJchor Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g ο ken η ζ e lehnet , dui3 er aus airier Mehrzahl dionor Körper besteht.

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_o -⁰

4. Keramischer Gegenstand nach Anspruch 3* dadurch gekenn.'Z ei chnet , daß die Körper durch' das Material in den Körper aneinander gebunden sind.

5. Keramischer Gegenstand nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Körper durch Calcium- -aluminat-Zement aneinander gebunden sind.

6. Keramischer Gegenstand nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet , daß die Körper durch Siliciumdioxid aneinander gebunden sind, wobei das die Bindung zwischen den Körpern bildende Siliciumdioxid in die chemische Struktur der Körper eingetreten ist.

7. Keramischer Gegenstand nach einem der Ansprüche 3* 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper aus gebrochenen Stücken mit verschiedener Größe bestehen und daß sie relativ scharfe ebene Oberflächen besitzen, wobei die einzelnen Teile ineinander eingreifen, so daß dem Gegenstand Festigkeit verliehen wird.

8. Keramischer Gegenstand nach Anspruch J_y dadurch gekennzei chnet , daß etwa 4o bis 8o Gew.-'j der Körper eine Größe von -4,699'mm bis +1,397 inm, etwa 0 bis 30 Gew.-% eine Größe von -1,397 mm bis -K),4-95 mm und etwa 20 bis βθ Gew.->o der Körper eine Größe von -0,495 mm bis +0,074 mm haben.

9. Verfahren zur Herstellung von keramischen Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch bildet, das im wesentlichen aus 10 bis 90 Gew.-;j Hpodurnen, 10 bis 90 Gew.->j Petal it und 10 bis o0 Gew.-'j Ton besteht, aus dem Gemisch einen Körper bildet, in welchem

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die einzelnen Teilchen sich in einem gegenseitigen innigen Kontakt befinden, den Körper bei einer Temperatur von mindestens 1204°C sintert, bis alle Anzeichen für ein Schrumpfen aufhören, so daß ein keramischer Gegenstand gebildet wird, und daß man diesen Gegenstand abkühlt.

10. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch eine Trägerflüssigkeit einschließt und eine Aufschlämmung darstellt, und daß der Körper einen Vorformkörρer darstellt, der dadurch gebildet worden ist, daß die Aufschlämmung in eine poröse Form gegossen wird, wobei man den Vorformkörper vor dem Sintern trocknet.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch eine Trägerflüssigkeit einschließt und eine Aufschlämmung darstellt, daß dor Körper ein Vorformkörper ist, der dadurch gebildet worden ist, daß die Aufschlämmung in eine poröse Form gegossen worden ist, und daß der Vorformkörper vor dem Sintern getrocknet wird, wobei die Sinterung des Körpers bei einer Temperatur von etwa 12^2 bis 126o°C und mindestens eine halbe Stunde, nachdem das jchrumpfen des Körpers aufgehört hat, durchgeführt wird.