AT12825U1 - FLOODABLE, POROUS OBJECT - Google Patents
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Abstract
Es wird ein durchströmbarer, poröser Gegenstand (1) mit einer Grundstruktur (2) aus einem temperaturbeständigen Material bereitgestellt. Das temperaturbeständige Material ist Hartmetall oder Cermet.There is provided a permeable, porous article (1) with a base structure (2) made of a temperature-resistant material. The temperature-resistant material is carbide or cermet.
Description
österreichisches Patentamt AT12 825U1 2012-12-15Austrian Patent Office AT12 825U1 2012-12-15
Beschreibungdescription
DURCHSTRÖMBARER, PORÖSER GEGENSTANDFLOODABLE, POROUS OBJECT
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen durchströmbaren, porösen Gegenstand. Die Erfindung betrifft dabei insbesondere einen durchströmbaren, porösen Gegenstand, der als Filter oder Diffusor in einer Metallschmelze einsetzbar ist.The present invention relates to a permeable, porous article. The invention relates in particular to a permeable, porous article which can be used as a filter or diffuser in a molten metal.
[0002] Es ist bekannt, in Metallschmelzen hochtemperaturbeständige Filter einzusetzen, um z.B. unerwünschte Partikel herauszufiltern. Im Anwendungsbereich des Leichtmetallgusses, insbesondere bei Aluminiumgussverfahren werden ferner, neben der Filterfunktion, hochtemperaturbeständige, durchströmbare, poröse Gegenstände als Diffusoren eingesetzt, um Turbulenzen in der Schmelze zu reduzieren, eine möglichst gleichmäßige und ruhige Befüllung der Gussform und somit ein feines Gussgefüge zu gewährleisten und das Risiko von Oxidationsdefekten zu vermindern.It is known to use high-temperature resistant filters in molten metals, e.g. filter out unwanted particles. In the field of application of light metal casting, in particular in aluminum casting method, in addition to the filter function, high-temperature resistant, permeable, porous objects are used as diffusers to reduce turbulence in the melt, to ensure the most uniform and quiet filling of the mold and thus a fine cast structure and the To reduce the risk of oxidation defects.
[0003] Bekannte derartige Filter bzw. Diffusoren sind üblicherweise als keramische Schäume, z.B. aus Siliziumoxiden oder Aluminiumoxiden, ausgebildet. Diese Materialien weisen zwar eine hohe Temperaturbeständigkeit auf und können derart ausgestaltet werden, dass eine ausreichende mechanische Festigkeit gegeben ist, jedoch tritt zumindest in einigen Anwendungsfällen eine unzureichend niedrige chemische Beständigkeit gegenüber Atmosphären oder Elementen auf, denen sie im Betrieb ausgesetzt sind. In der Praxis findet zudem eine Verwendung von Elementen der ersten Gruppe des Periodensystems zunehmend Verbreitung, so dass vermehrt Filter bzw. Diffusoren benötigt werden, die auch gegenüber alkalischen Schmelzen beständig sind. Die üblichen bekannten Filter bzw. Diffusoren aus keramischen Materialien weisen häufig keine ausreichende chemische Beständigkeit auf und zersetzen sich in alkalischen Schmelzen.Known such filters or diffusers are commonly used as ceramic foams, e.g. from silicon oxides or aluminum oxides. While these materials have high temperature resistance and can be designed to provide sufficient mechanical strength, inadequate low chemical resistance to atmospheres or elements to which they are exposed during operation, at least in some applications. In addition, a use of elements of the first group of the periodic table is becoming increasingly widespread, so that more filters or diffusers are needed, which are also resistant to alkaline melts. The usual known filters or diffusers made of ceramic materials often do not have sufficient chemical resistance and decompose in alkaline melts.
[0004] WO 99/28273 A1 beschreibt einen Filter zum Filtern von geschmolzenem Metall mit einem porösen Carbon-Schaumsubstrat, das mit einem hitzebeständigen Metall oder einer hitzebeständigen Verbindung beschichtet ist.WO 99/28273 A1 describes a filter for filtering molten metal with a porous carbon foam substrate coated with a refractory metal or a heat resistant compound.
[0005] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten durchströmbaren, porösen Gegenstand bereitzustellen, der sich insbesondere auch als Filter und/oder Diffusor für Metallschmelzen eignet, sowie eine entsprechende Verwendung und ein Verfahren zu dessen Herstellung.It is an object of the present invention to provide an improved permeable, porous article, which is particularly suitable as a filter and / or diffuser for molten metal, as well as a corresponding use and a method for its preparation.
[0006] Die Aufgabe wird durch einen durchströmbaren, porösen Gegenstand nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by a permeable, porous article according to claim 1. Advantageous developments are specified in the dependent claims.
[0007] Der durchströmbare, poröse Gegenstand weist eine Grundstruktur aus einem temperaturbeständigen Material auf. Das temperaturbeständige Material ist Hartmetall oder Cermet.The flow-through, porous article has a basic structure of a temperature-resistant material. The temperature-resistant material is carbide or cermet.
[0008] Unter Hartmetall (auch als „cemented Carbide" bezeichnet) wird vorliegend ein Material verstanden, bei dem harte Metallkarbide in einer metallischen Matrix (Binder) eingebettet sind. Die Metallkarbide können dabei insbesondere durch Karbide bzw. Mischkarbide der Metalle der Gruppen IV bis VI des Periodensystems der Elemente gebildet sein, insbesondere z.B. durch Karbide oder Mischkarbide der Metalle W, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo und Cr. Die metallische Matrix kann z.B. insbesondere durch Co, Ni und/oder Fe gebildet sein. Es können auch Zusätze von weiteren Hartstoffen vorhanden sein.Hard metal (also referred to as "cemented carbide") is understood herein to mean a material in which hard metal carbides are embedded in a metallic matrix (binder). The metal carbides may in particular be formed by carbides or mixed carbides of the metals of groups IV to VI of the Periodic Table of the Elements, in particular e.g. by carbides or mixed carbides of the metals W, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo and Cr. The metallic matrix can e.g. in particular be formed by Co, Ni and / or Fe. There may also be additives of other hard materials.
[0009] Unter Cermet wird ein Material verstanden, bei dem keramische Partikel, die insbesondere durch Karbonitride, Oxide, Boride oder Karbide gebildet sein können, in einer metallischen Matrix eingebettet sind. Die keramischen Partikel können insbesondere Karbonitride des Titan (Ti) mit unterschiedlichen Anteilen von Ta, W und ggf. Mo sein. Die metallische Matrix kann dabei insbesondere Kobalt (Co), Wolfram (W), Molybdän (Mo), Niob (Nb), Titan (Ti), Zirkonium (Zr), Chrom (Cr) und/oder Nickel (Ni) aufweisen.Cermet is understood to mean a material in which ceramic particles, which can be formed in particular by carbonitrides, oxides, borides or carbides, are embedded in a metallic matrix. The ceramic particles may in particular be carbonitrides of titanium (Ti) with different proportions of Ta, W and optionally Mo. The metallic matrix may in particular comprise cobalt (Co), tungsten (W), molybdenum (Mo), niobium (Nb), titanium (Ti), zirconium (Zr), chromium (Cr) and / or nickel (Ni).
[0010] Da das Material der Grundstruktur des durchströmbaren, porösen Gegenstands Hartmetall oder Cermet ist, ist eine sehr gute Temperaturbeständigkeit, insbesondere auch gegenüber 1 /9 österreichisches Patentamt AT12 825U1 2012-12-15 schnellen Temperaturänderungen gegeben. Ferner kann in einfacher Weise z.B. durch materialschlüssige Verbindung, insbesondere durch einen Sinterprozess, eine hohe mechanische Festigkeit und Zähigkeit erreicht werden. Je nach Einsatzzweck kann zudem entweder durch das Material der Grundstruktur selbst oder durch eine gegebenenfalls aufzubringende Beschichtung in einfacher Weise eine hervorragende chemische Beständigkeit auch gegenüber aggressiven Medien erzielt werden. Bei Anwendungen im Bereich des Metallgusses, z.B. als Filter und/oder Diffusor, wird durch die hohe Dichte des Hartmetall bzw. Cermets eine einfache Ausschussprüfung ermöglicht, falls es zu einem Zerbrechen des Gegenstands kommen sollte. Abgebrochene Teile setzen sich aufgrund der hohen Dichte am Grund ab, so dass eine Entfernung bei einer Nachbearbeitung gefertigter Gussstücke ermöglicht bzw. erleichtert wird. Ferner zeichnet sich der durchströmbare, poröse Gegenstand durch eine hohe thermische Leitfähigkeit aus, so dass bei Bedarf auch eine gezielte Beheizung oder Kühlung auf eine gewünschte Temperatur ermöglicht ist. Der bereitgestellte Gegenstand kann insbesondere in Metallschmelzen oder als Schüttungsfilter für andere chemisch aggressive Fluide zum Einsatz kommen.Since the material of the basic structure of the permeable, porous article is hard metal or cermet, a very good temperature resistance, especially with respect to 1/9 Austrian Patent Office AT12 825U1 2012-12-15 given rapid temperature changes. Furthermore, in a simple manner, e.g. By material connection, in particular by a sintering process, a high mechanical strength and toughness can be achieved. Depending on the intended use, in addition, excellent chemical resistance can be achieved even with respect to aggressive media, either by the material of the basic structure itself or by an optionally applied coating. For applications in the field of metal casting, e.g. As a filter and / or diffuser, the high density of the cemented carbide or cermet makes it possible to carry out a simple reject test if the object should break. Broken parts settle due to the high density at the bottom, so that a distance in a post-processing of manufactured castings is made possible or facilitated. Furthermore, the flow-through, porous article is characterized by a high thermal conductivity, so that, if necessary, a targeted heating or cooling to a desired temperature is possible. The provided article can be used in particular in metal melts or as a bedding filter for other chemically aggressive fluids.
[0011] Gemäß einer Ausgestaltung ist die Grundstruktur durch eine Vielzahl von Körpern aus dem temperaturbeständigen Material gebildet. In diesem Fall ist eine besonders einfache Herstellung des durchströmbaren, porösen Gegenstands ermöglicht, bei der die einzelnen Körper z.B. in eine Form eingebracht werden können. Es ist dabei z.B. grundsätzlich möglich, die einzelnen Körper unverbunden in einem durchströmbaren Gehäuse bzw. Käfig anzuordnen, der ebenfalls aus einem temperaturbeständigen Material gebildet ist. Die Körper können dabei z.B. als eine Schüttung eingebracht sein.According to one embodiment, the basic structure is formed by a plurality of bodies made of the temperature-resistant material. In this case, a particularly simple production of the permeable, porous article is made possible, in which the individual bodies, e.g. can be introduced into a mold. It is e.g. basically possible to arrange the individual bodies unconnected in a flow-through housing or cage, which is also formed of a temperature-resistant material. The bodies may e.g. be introduced as a bed.
[0012] Wenn die Körper materialschlüssig miteinander verbunden sind, ist ein besonders hohes Maß an Gestaltungsmöglichkeiten bei der Formgebung des durchströmbaren, porösen Gegenstands gegeben. Ferner werden in diesem Fall eine hohe mechanische Festigkeit und ein hohes Maß an thermischer Leitfähigkeit über den gesamten Gegenstand erzielt. Insbesondere können die Körper durch Sintern miteinander verbunden sein. Eine Verbindung durch Sintern kann bei Hartmetall und Cermets sehr zuverlässig und einfach mit bekannten Bearbeitungsmethoden ausgebildet werden. Falls die Körper Kugeln oder Hohlkugeln sind, lassen sich die Eigenschaften, insbesondere die erzielte Porosität, des durchströmbaren, porösen Gegenstands sehr genau und einfach einstellen und im Voraus berechnen. Z.B. kann der Kugelradius einer Vielzahl von gleichen Kugeln variiert werden oder es können gezielt verschiedene Kugelarten, z.B. mit verschiedenen Radien, verwendet werden, um eine gewünschte Struktur zu erzielen.If the bodies are materially connected to each other, a particularly high degree of design options in the shaping of the permeable, porous object is given. Further, in this case, high mechanical strength and a high degree of thermal conductivity are achieved throughout the article. In particular, the bodies may be interconnected by sintering. A compound by sintering can be very reliably and easily formed with carbide and cermets with known processing methods. If the bodies are spheres or hollow spheres, the properties, in particular the achieved porosity, of the permeable, porous article can be adjusted very precisely and easily and calculated in advance. For example, For example, the sphere radius of a plurality of identical spheres can be varied, or different types of spheres, e.g. with different radii, used to achieve a desired structure.
[0013] Gemäß einer Ausgestaltung sind die Körper eine Mehrzahl von Kugeln oder Hohlkugeln mit im Wesentlichen gleichem Durchmesser. In diesem Fall lässt sich in besonders einfacher Weise und berechenbar eine gewünschte Porosität des durchströmbaren, porösen Körpers bereitstellen.According to one embodiment, the bodies are a plurality of balls or hollow balls of substantially the same diameter. In this case, a desired porosity of the permeable, porous body can be provided in a particularly simple and predictable manner.
[0014] Gemäß einer Ausgestaltung weisen die Körper zumindest zwei Kugel- oder Hohlkugelsorten mit unterschiedlichem Durchmesser auf. In diesem Fall kann die resultierende Struktur des durchströmbaren, porösen Gegenstands sehr gezielt eingestellt werden. Z.B. können Kugeln mit großem Durchmesser in einer (dichtesten) Kugelpackung angeordnet werden und andere Kugeln können gezielt mit einem kleineren Durchmesser versehen werden, so dass diese in verbleibenden Lücken Platz finden.According to one embodiment, the bodies have at least two types of ball or hollow ball with different diameters. In this case, the resulting structure of the permeable, porous article can be adjusted very targeted. For example, For example, large diameter balls may be placed in a (densest) ball package, and other balls may be purposefully provided with a smaller diameter so that they fit into remaining gaps.
[0015] Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die Grundstruktur als ein Schaum aus dem temperaturbeständigen Material ausgebildet. Auch in diesem Fall ist eine Herstellung des durchströmbaren, porösen Gegenstands mit etablierten Herstellungsmethoden ermöglicht. Z.B. ist es in Bezug auf die Herstellung von Filtern und/oder Diffusoren für Metallschmelzen bekannt, einen Polyurethanschaum mit einer Suspension zu versehen, die temperaturbeständiges Material und Binder aufweist, anschließend zu trocknen und den Polyurethanschaum auszuheizen, so dass ein Schaum aus dem temperaturbeständigen Material gebildet wird. Diese Technik kann z.B. nun auch dazu ausgenutzt werden, einen porösen Schaum aus Hartmetall oder Cer- 2/9 österreichisches Patentamt AT12 825U1 2012-12-15 met bereitzustellen.According to another embodiment, the basic structure is formed as a foam of the temperature-resistant material. Also in this case, a production of the permeable, porous article with established manufacturing methods is possible. For example, With regard to the production of filters and / or diffusers for metal melts, it is known to provide a polyurethane foam with a suspension comprising temperature-resistant material and binder, then to dry and to heat the polyurethane foam so that a foam of the temperature-resistant material is formed , This technique can e.g. now also be exploited to provide a porous foam made of hard metal or cerium metmetall.
[0016] Gemäß einer Ausgestaltung ist die Grundstruktur mit einer chemisch resistenten Beschichtung versehen. In diesem Fall können durchströmbare, poröse Gegenstände bereitgestellt werden, die durch ihre Beschichtung speziell für den jeweiligen Anwendungszweck chemisch resistent ausgebildet sind. Die Beschichtung kann dabei z.B. mit bekannten Verfahren, insbesondere mittels CVD (Chemical vapour deposition; chemische Gasphasenabscheidung), aufgebracht sein. Insbesondere für eine Anwendung in Aluminiumschmelzen kann z.B. eine Beschichtung aus TiB2 vorgesehen sein, da diese sowohl eine ausgezeichnete chemische Resistenz aufweist als sich auch positiv auf das Gussgefüge auswirkt.According to one embodiment, the basic structure is provided with a chemically resistant coating. In this case, flow-through, porous objects can be provided, which are formed chemically resistant by their coating especially for the particular application. The coating may e.g. be applied by known methods, in particular by means of CVD (Chemical vapor deposition). In particular, for use in aluminum melts, e.g. a coating of TiB2 be provided, as this both has an excellent chemical resistance as well as has a positive effect on the cast structure.
[0017] Gemäß einer Ausgestaltung ist der Gegenstand ein Filter, ein Diffusor oder ein Katalysator. Bevorzugt kann der Gegenstand ein Filter oder ein Diffusor für eine Metallschmelze sein. Er kann dabei insbesondere für eine Aluminiumschmelze ausgebildet sein.According to one embodiment, the article is a filter, a diffuser or a catalyst. Preferably, the article may be a filter or a diffuser for molten metal. It can be designed in particular for an aluminum melt.
[0018] Die Aufgabe wird auch durch eine Verwendung des durchström baren, porösen Gegenstands als Filter und/oder Diffusor in einer Metallschmelze gelöst.The object is also achieved by a use of the flow-through porous object as a filter and / or diffuser dissolved in a molten metal.
[0019] Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Herstellen eines durchströmbaren, porösen Gegenstands nach Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is further achieved by a method for producing a permeable, porous article according to claim 13. Advantageous developments are specified in the dependent claims.
[0020] Das Verfahren weist die Schritte auf: Einbringen einer Vielzahl von Körpern aus Hartmetall oder Cermet in eine Form und materialschlüssiges Verbinden der Vielzahl von Körpern derart miteinander, dass ein durchströmbarer, poröser Körper gebildet wird. Es werden die Vorteile erzielt, die bereits im Hinblick auf den durchströmbaren, porösen Gegenstand beschrieben wurden. Insbesondere wird ein durchströmbarer, poröser Gegenstand erzielt, der sowohl eine gute chemische Resistenz als auch eine hohe mechanische Festigkeit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.The method comprises the steps of: introducing a plurality of bodies of hard metal or cermet into a mold and materially connecting the plurality of bodies with each other such that a permeable, porous body is formed. It achieves the advantages that have already been described with regard to the permeable, porous article. In particular, a permeable, porous article is achieved, which has both a good chemical resistance and a high mechanical strength and a high thermal conductivity.
[0021] Gemäß einer Ausgestaltung erfolgt das materialschlüssige Verbinden durch Sintern. In diesem Fall ist eine besonders einfache Herstellung ermöglicht, die sich besonders für Hartmetall und Cermets eignet und es wird eine hohe mechanische Festigkeit erzielt.According to one embodiment, the material-locking connection is effected by sintering. In this case, a particularly simple production is possible, which is particularly suitable for carbide and cermets and it is achieved a high mechanical strength.
[0022] Gemäß einer Ausgestaltung weist das Verfahren ferner den Schritt auf: Aufbringen einer chemisch resistenten Beschichtung. In diesem Fall kann der durchströmbare, poröse Gegenstand über die Beschichtung speziell für den Einsatzzweck angepasst werden, z.B. insbesondere mit einer speziell angepassten chemischen Beständigkeit versehen werden. Falls eine Beschichtung aufgebracht wird, die TiB2 aufweist, können insbesondere für Anwendungen in einer Aluminiumschmelze gleichzeitig eine hohe chemische Resistenz und positive Auswirkungen auf die Gefügestruktur erzielt werden.According to one embodiment, the method further comprises the step of: applying a chemically resistant coating. In this case, the flow-through, porous article can be adapted via the coating especially for the purpose, e.g. In particular, be provided with a specially adapted chemical resistance. If a coating comprising TiB 2 is applied, a high chemical resistance and positive effects on the microstructure can be achieved at the same time, in particular for applications in an aluminum melt.
[0023] Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.Further advantages and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying figures.
[0024] Von den Figuren zeigen: [0025] Fig. 1: eine schematische Darstellung eines durchströmbaren, porösen Gegenstands gemäß einer Ausführungsform; [0026] Fig. 2: eine weitere schematische Darstellung des durchströmbaren, porösen Gegen stands; [0027] Fig. 3: ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen eines durchströmbaren, porösen Gegenstands; und [0028] Fig. 4: eine schematische Darstellung eines durchströmbaren, porösen Gegenstands gemäß einer Abwandlung.1 shows a schematic representation of a permeable, porous article according to an embodiment; [0024] FIG. FIG. 2 shows a further schematic representation of the permeable, porous article; FIG. 3 shows a block diagram for explaining a method for producing a permeable, porous article; and Fig. 4 is a schematic representation of a permeable, porous article according to a modification.
[0029] Eine Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezug auf die Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben. 3/9 österreichisches Patentamt AT12 825U1 2012-12-15 [0030] Fig. 1 und Fig. 2 sind schematische Darstellungen eines durchströmbaren, porösen Gegenstands 1. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Gegenstands 1 von der Seite und Fig. 2 ist eine schematische Darstellung von oben.An embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. [0030] FIGS. 1 and 2 are schematic representations of a porous object 1 which can be flowed through. FIG. 1 is a schematic representation of the article 1 from the side and FIG. 2 a schematic representation from above.
[0031] Bei der dargestellten Ausführungsform ist der durchströmbare, poröse Gegenstand 1 als ein Filter und Diffusor für eine Metallschmelze, insbesondere eine Aluminiumschmelze ausgebildet. Bei dem speziellen Ausführungsbeispiel ist der durchströmbare, poröse Gegenstand dabei insbesondere zur Strömungsberuhigung und Reinigung der Schmelze während des Gießprozesses im Aluminium-Strangguss ausgebildet.In the illustrated embodiment, the flow-through, porous article 1 is formed as a filter and diffuser for a molten metal, in particular an aluminum melt. In the specific embodiment, the flow-through, porous article is formed in particular for the flow calming and cleaning of the melt during the casting process in aluminum continuous casting.
[0032] Der durchströmbare, poröse Gegenstand 1 weist eine Grundstruktur 2 aus einem temperaturbeständigen Material auf. Das Material der Grundstruktur 2 ist dabei Hartmetall oder Cer-met. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Grundstruktur 2 durch eine Vielzahl von Körpern 3 aus dem temperaturbeständigen Material gebildet. Die Körper 3 sind dabei jeweils durch Kugeln aus Hartmetall oder Cermet gebildet. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Körper 3 jeweils als Kugeln aus Hartmetall oder Cermet gebildet, die im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen. In diesem Fall kann die erzielte Porosität des durchströmbaren, porösen Gegenstands 1 gezielt durch die Auswahl des Durchmessers der Körper 3 vorgegeben werden und insbesondere auch sehr einfach berechnet werden.The flow-through, porous article 1 has a base structure 2 made of a temperature-resistant material. The material of the basic structure 2 is carbide or cerium met. In the embodiment shown in Fig. 1, the basic structure 2 is formed by a plurality of bodies 3 made of the temperature-resistant material. The bodies 3 are each formed by balls made of hard metal or cermet. In the illustrated embodiment, the bodies 3 are each formed as balls of hard metal or cermet, which have substantially the same diameter. In this case, the achieved porosity of the permeable, porous article 1 can be specified by the selection of the diameter of the body 3 and in particular also be calculated very easily.
[0033] Obwohl in Fig. 1 Kugeln dargestellt sind und eine Realisierung der einzelnen Körper 3 als Kugeln oder Hohlkugeln Vorteile mit sich bringt, können die Körper 3 auch andere gleichmäßige oder ungleichmäßige Formen aufweisen, wobei gegebenenfalls, je nach Formgebung eine genaue Vorgabe der Porosität unter Umständen schwieriger sein kann.Although in Fig. 1 spheres are shown and brings a realization of the individual body 3 as balls or hollow spheres advantages, the body 3 may also have other uniform or irregular shapes, where appropriate, depending on the shape of an accurate specification of the porosity may be more difficult.
[0034] Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Körper 3, die die Grundstruktur 2 ausbilden, materialschlüssig miteinander verbunden, so dass eine hohe mechanische Festigkeit des durchströmbaren, porösen Gegenstands 1 erzielt ist. Dabei kann die materialschlüssige Verbindung insbesondere durch Sintern von aneinander anliegenden, losen Einzelkörpern bewirkt sein, so dass die Körper 3 durch Sintern miteinander verbunden sind. Alternativ ist es z.B. aber auch möglich, eine materialschlüssige Verbindung durch Heißpressen, insbesondere direktes Heißpressen; durch Kleben mit einem geeigneten Kleber oder durch Lasersintern, bei dem das Erhitzen durch einen Laser erfolgt, auszubilden. Als weitere Alternative können die losen Einzelkörper z.B. auch durch Löten miteinander verbunden sein, z.B. durch galvanisches Beschichten der Einzelkörper mit einem Metall (z.B. Kobalt oder Nickel) und anschließendes Aufheizen der aneinander anliegenden Einzelkörper, so dass die Grundstruktur 2 aus materialschlüssig miteinander verbundenen Körpern 3 gebildet wird. Neben Realisierungen mit materialschlüssig miteinander verbundenen Körpern 3 kann die Grundstruktur 2 z.B. auch durch eine Schüttung aus Körpern 3 gebildet sein, die nicht materialschlüssig miteinander verbunden sind. In diesem Fall kann z.B. ein umgebender Käfig, der ebenfalls aus einem wärmebeständigen und chemisch resistenten Material gefertigt ist, vorgesehen sein, um die Körper 3 zu der Grundstruktur 2 zusammenzuhalten.In the embodiment, the body 3, which form the basic structure 2, materially connected to each other, so that a high mechanical strength of the permeable, porous article 1 is achieved. In this case, the material-locking connection can be effected in particular by sintering adjoining, loose individual bodies, so that the bodies 3 are connected to one another by sintering. Alternatively, it is e.g. but also possible, a material connection by hot pressing, in particular direct hot pressing; by gluing with a suitable adhesive or by laser sintering, in which the heating is effected by a laser. As a further alternative, the loose single bodies may e.g. also be connected by soldering, e.g. by galvanically coating the individual bodies with a metal (for example cobalt or nickel) and then heating the adjoining individual bodies, so that the basic structure 2 is formed from bodies 3 joined together in a material-locking manner. In addition to realizations with bodies 3 which are materially connected to one another, the basic structure 2 can be made e.g. be formed by a bed of bodies 3, which are not materially connected to each other. In this case, e.g. a surrounding cage, which is also made of a heat-resistant and chemically resistant material, be provided to hold the body 3 to the basic structure 2 together.
[0035] Wie in den Fig. 1 und Fig. 2 schematisch dargestellt ist, ist die Grundstruktur 2 mit einer chemisch resistenten Beschichtung 4 versehen. In dem Ausführungsbeispiel sind dabei zuerst die Körper 3 materialschlüssig miteinander verbunden worden und anschließend ist die chemisch resistente Beschichtung 4 aufgebracht worden, was z.B. durch ein CVD-Verfahren (Chemical vapour deposition, chemische Gasphasenabscheidung) zuverlässig erfolgen kann. Die chemisch resistente Beschichtung 4 kann dabei insbesondere spezifisch auf den Einsatzzweck abgestimmt sein. Bei einem durchströmbaren, porösen Körper 1 für einen Einsatz als Filter und/oder Diffusor für eine Aluminiumschmelze, wie bei dem in den Fig. 1 und Fig. 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel, kann die Beschichtung 4 insbesondere eine äußere Lage TiB2 aufweisen. Bevorzugt kann die Beschichtung dabei mehrlagig aufgebaut und z.B. eine unterste Lage TiN aufweisen.As schematically illustrated in FIGS. 1 and 2, the basic structure 2 is provided with a chemically resistant coating 4. In the exemplary embodiment, first the bodies 3 have been materially connected to one another and then the chemically resistant coating 4 has been applied, which is e.g. by a CVD process (chemical vapor deposition, chemical vapor deposition) can be done reliably. The chemically resistant coating 4 may in particular be tailored specifically to the intended use. In the case of a permeable, porous body 1 for use as a filter and / or diffuser for an aluminum melt, as in the exemplary embodiment schematically illustrated in FIGS. 1 and 2, the coating 4 may in particular have an outer layer TiB 2. In this case, the coating may preferably have a multilayer structure and, for example, a lowest layer TiN have.
[0036] Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen des durchströmbaren, porösen Gegenstands kurz beschrieben. 4/9 österreichisches Patentamt AT12 825U1 2012-12-15 [0037] In einem ersten Schritt S1 wird eine Vielzahl der Körper 3 aus Hartmetall oder Cermet als Einzelkörper in eine Form eingebracht. Bei der dargestellten Ausführungsform kann die Form beispielsweise ein Hohlzylinder sein, in den die Einzelkörper als Schüttung derart eingebracht werden, dass sie miteinander in Berührung stehen.In the following, a method for producing the permeable, porous article will be briefly described. In a first step S1, a plurality of the bodies 3 made of hard metal or cermet are introduced into a mold as a single body. In the illustrated embodiment, the mold may for example be a hollow cylinder, in which the individual bodies are introduced as a bed in such a way that they are in contact with each other.
[0038] In einem zweiten Schritt S2 wird eine materialschlüssige Verbindung der Körper 3 ausgebildet, indem die Körper 3 gesintert werden.In a second step S2, a material-locking connection of the body 3 is formed by the bodies 3 are sintered.
[0039] Anschließend wird in einem dritten Schritt S3 die Grundstruktur 2, die aus der Vielzahl von miteinander verbundenen Körpern 3 gebildet ist, gereinigt, was z.B. durch eine Behandlung mit Aceton erfolgen kann.Subsequently, in a third step S3, the basic structure 2, which is formed of the plurality of interconnected bodies 3, cleaned, which is e.g. can be done by treatment with acetone.
[0040] In einem darauf folgenden Schritt SA wird mittels eines CVD-Verfahrens die Beschichtung 4 aufgebracht.In a subsequent step SA, the coating 4 is applied by means of a CVD method.
BEISPIELEXAMPLE
[0041] Bei einem Beispiel wurden Hartmetallkugeln mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 6 mm, wie sie üblicherweise in einem Attritor bzw. einer Rührwerkskugelmühle zum Einsatz kommen, zunächst mittels Aceton gereinigt.In one example, hard metal spheres with an average diameter of 6 mm, as they are usually used in an attritor or a stirred ball mill, first cleaned by acetone.
[0042] Die gereinigten Hartmetallkugeln wurden anschließend manuell in eine hohlzylindrische Graphitform eingebracht und unter Druckeinwirkung durch eine ca. 4 kg schwere Masse bei 1500 °C gesintert.The cleaned hard metal balls were then manually introduced into a hollow cylindrical graphite mold and sintered under pressure by an approximately 4 kg mass at 1500 ° C.
[0043] Nach dem Sintervorgang wurde die derart gefertigte Grundstruktur erneut mit Aceton gereinigt und anschließend mittels eines CVD-Verfahrens mit einer ersten Schicht aus Titannitrid (TiN) und einer äußersten Schicht aus Titandiborit (TiB2) beschichtet.After the sintering process, the basic structure produced in this way was cleaned again with acetone and then coated by means of a CVD method with a first layer of titanium nitride (TiN) and an outermost layer of titanium diborite (TiB2).
[0044] In dieser Weise wurde ein durchströmbarer, poröser Gegenstand bereitgestellt, der im Wesentlichen eine Zylinderform mit 40 mm Durchmesser und 50 mm Höhe aufwies. Der Gegenstand wies eine hohes Maß an chemischer Beständigkeit und gleichzeitig eine hohe mechanische Festigkeit auf.In this way, a permeable, porous article was provided, which had a substantially cylindrical shape with 40 mm in diameter and 50 mm in height. The article had a high degree of chemical resistance and high mechanical strength at the same time.
ABWANDLUNGMODIFICATION
[0045] Eine Abwandlung der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Die Abwandlung unterscheidet sich von dem mit Bezug auf die Fig. 1 und Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel darin, dass nicht eine Sorte von durch Kugeln gebildeten Körpern 3 mit einem einheitlichen Durchmesser zur Ausbildung der Grundstruktur 2 genutzt wird, sondern Körper 3 und 3a unterschiedlicher Größe zum Einsatz kommen. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel sind erste kugelförmige Körper 3 mit einem relativ großen Durchmesser und zweite kugelförmige Körper 3a mit einem kleineren Durchmesser gegeben. Es sind somit zwei Kugelsorten mit unterschiedlichem Durchmesser gegeben. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der zweiten kugelförmigen Körper 3a derart gewählt, dass die zweiten kugelförmigen Körper 3a in Lücken passen, die verbleiben, wenn die ersten kugelförmigen Körper 3 aufeinander gestapelt werden. Auch bei der Abwandlung sind die Körper 3 und 3a durch Sintern materialschlüssig miteinander verbunden und es ist eine Beschichtung 4 aufgebracht.A modification of the previously described embodiment is shown schematically in FIG. The modification differs from the embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2 in that it does not use a sort of spheres 3 with a uniform diameter to form the basic structure 2 but bodies 3 and 3a of different sizes be used. In the example shown in Fig. 4, first spherical bodies 3 having a relatively large diameter and second spherical bodies 3a having a smaller diameter are provided. There are thus two kinds of balls with different diameters. In the illustrated embodiment, the diameter of the second spherical bodies 3a is selected such that the second spherical bodies 3a fit in gaps left when the first spherical bodies 3 are stacked on each other. Also in the modification, the body 3 and 3a are connected by sintering material fit together and there is a coating 4 applied.
[0046] Durch die Ausgestaltung mit Körpern 3, 3a unterschiedlichen Durchmessers bzw. unterschiedlicher Abmessungen kann die resultierende Porosität besonders genau eingestellt werden.Due to the design with bodies 3, 3a of different diameters or different dimensions, the resulting porosity can be adjusted particularly accurately.
WEITERE ABWANDLUNGENMORE MODIFICATIONS
[0047] Neben der zuvor beschriebenen Ausführungsform, bei der die Grundstruktur 2 durch eine Vielzahl von Körpern 3 gebildet ist, die z.B. auch materialschlüssig miteinander verbunden sein können, ist z.B. in einer weiteren Abwandlung auch eine Ausbildung der Grundstruktur 2 durch einen Schaum aus Hartmetall oder Cermet möglich. 5/9Besides the above-described embodiment, in which the basic structure 2 is constituted by a plurality of bodies 3, e.g. can also be materially connected to each other, is e.g. in a further modification, a formation of the basic structure 2 by a foam made of hard metal or cermet possible. 5.9
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