用于取出和分配熔体的计量装置和制造该计量装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种计量装置（10），其用于取出和分配熔体，并且由氧化物纤维增强的氧化物陶瓷复合材料组成或包含氧化物纤维增强的氧化物陶瓷复合材料。物陶瓷复合材料。物陶瓷复合材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于取出和分配熔体的计量装置和制造该计量装置的方法
[0001]本专利技术涉及一种计量装置，优选计量坩埚或
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容器，用于真空辅助计量，用于取出和分配熔体，优选金属熔体，特别是非铁金属熔体，特别是铝熔体或含铝熔体。
[0002]本专利技术特别涉及加工金属熔体，特别是非铁金属熔体，优选铝熔体的领域，其中通过负压抽吸熔体，然后排放到例如模具中。在此，所谓的计量坩埚的喷口通常浸入液态铝熔体中，其中任选必须穿透氧化物涂层。
[0003]相应的计量坩埚可以由整体陶瓷如钛酸铝制成。典型的壁厚为10至25 mm。
[0004]在浸入到熔体中之后，通过负压将熔体抽吸到计量坩埚中。压力通常为 < 800mbar。在坩埚进行所需的填充后，将坩埚在抽吸开口侧借助于例如由碳化硅组成的柱塞（St
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el）封闭。使用可自动移动装置，优选机械臂，然后将坩埚从熔体中拉出并对准模具。
[0005]当柱塞打开开口时，熔体流出，同时使负压减少到一定程度。
[0006]由所述壁厚和钛酸铝的高密度（3.7 g/cm3）产生如下缺点，即，材料的抗热震性（Thermoschockbest
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ndigkeit）受到负面影响。在部件体积大的情况下，坩埚的加热也持续很长的时间。由于热量散失，存在熔体凝固的风险。
[0007]已知的计量坩埚的缺点还在于，仅达到了弯曲强度明显低于 80 MPa 的中等机械特性，并且可以观察到脆性断裂行为和已经提到的低抗热震性。由于坩埚的浸入，沿轴和沿壁厚产生大的热梯度。由于钛酸铝不利的低热导率，无法满足所需的抗热震性（第二热震参数）。
[0008]还可以观察到，坩埚材料与例如在精整加工（Veredelung）或晶粒细化（Kornfeinung）或其他合金组成中加工的侵蚀性（aggressiven）铝熔体，特别是含有钠或锶添加剂的含碱金属的熔体反应。在此发生的反应导致计量装置的连续损坏，并且在严重腐蚀/化学侵蚀的情况下同样导致熔体的污染。
[0009]此外表明，钛酸铝显示出不利的润湿行为，因此可以发现直至柱塞与计量坩埚黏结的凝固铝的粘附。在这种情况下，必须在冷状态下进行拆卸，因此由此造成的磨损会导致计量坩埚和柱塞的磨损和损坏。
[0010]钛酸铝的整体陶瓷是多孔的并交织着裂缝，以改善热震性能。坩埚通过负载颗粒的浆料的粉浆浇铸来制造。由于粉浆浇铸法，在部件几何形状或壁厚方面造成缺陷。在粉浆浇铸法中，部件内部的壁厚通常不能改变。最大壁厚是受限的。壁厚与铸造持续时间的平方根成正比。在铸造时，由于不同的颗粒，会形成梯度。在烧结大体积部件时也显示出缺点。此外，在大体积部件中发生的收缩引起相当大的问题。
[0011]本专利技术的目的在于进一步扩展开头提及类型的计量装置，从而能够可重复、快速和精确地计量金属熔体，特别是铝熔体，而不会形成熔体矫作物（Schmelzartefakten）、熔体污染或空气夹杂物，其中计量装置应该能够用于真空辅助的铸造方法，并且该计量装置应是可移动的。
[0012]为了达成所述目的，本专利技术主要规定，该计量装置由具有特别是20％至40％的开孔率的氧化物纤维增强的氧化物陶瓷复合材料组成或包含该复合材料。
[0013]任选地，该由氧化物纤维增强的氧化物陶瓷复合材料组成的计量装置可以在表面
侧被涂覆或压实。表面侧是指内侧或外侧或者内侧和外侧。
[0014]为此特别规定，氧化物纤维增强的氧化物陶瓷复合材料至少局部地、特别是在外侧被涂覆，以形成优选闭孔的层。在此存在这样的可能性，即，将玻璃焊料或金属有机化合物用作涂层材料。
[0015]特别地，本专利技术规定，在基体上施加陶瓷层、基于前体的层或玻璃状的层。
[0016]存在这样的可能性，即，通过热喷涂施加所述层。
[0017]所述复合材料包含氧化物陶瓷纤维，由优选至少一种选自下述的材料形成：Al2O3、SiO2、ZrO2、Y2O3、TiO2、CaO、MgO、Y2O3稳定化的ZrO2。
[0018]此外规定，所述复合材料包含氧化物陶瓷基质，该基质由优选至少一种选自下述的材料形成：Al2O3、SiO2、ZrO2、Y2O3、TiO2、CaO、MgO、Y2O3稳定的ZrO2。
[0019]在此特别规定，基质和纤维由相同的一种或多种氧化物陶瓷材料组成或包含相同的一种或多种氧化物陶瓷材料，或者基质和纤维的主要成分一致，例如由Al2O3组成。
[0020]必须特别强调的是，复合材料中的金属与熔体的金属或熔体主要成分的金属应相同。
[0021]通过使用氧化物陶瓷复合材料，提供了一种非脆性材料，其具有抗热震性、足够的机械强度，并且无论孔隙率如何，都令人惊讶地具有所需的真空密封性。没有凝固过程或不均匀性的形成。由此提高了熔体加工时的工艺可靠性。
[0022]此外，当氧化物陶瓷复合材料的金属是铝，即纤维由Al2O3组成且基质也由Al2O3组成或基本上包含Al2O3时，特别是在计量铝熔体时则显示出有利的润湿和腐蚀性能。在此也显示出对含碱金属的铝熔体的良好耐受性，因此可以获得应用范围的扩展。
[0023]由于金属相同，排除了计量装置或坩埚或容器的材料对熔体的污染。
[0024]与现有技术相比，通过使用氧化物陶瓷复合材料能够获得较小的部件重量，从而可以在计量时加速该过程。与现有技术相比，可自动移动装置或机器人单元的磨损也较小，因为必须移动的质量较小。
[0025]计量装置本身可以通过将纤维卷绕在复制计量装置内部几何形状的模具上或通过使用氧化物陶瓷纤维的纺织织物（Geweben）、编织物（Geflechten）、稀松布（Gelegen）来制造。因此在计量装置的几何形状设计方面获得特别的优点，由此可以实现结构改进。
[0026]内部几何形状与计量装置的将熔体抽吸到其中的内部空间相同。
[0027]由于薄的壁厚，通风可能性、加热元件的安置或集成是可能的。薄的壁厚还提供这样的优点，即，仅从熔体中吸收少量热，从而可以在与现有技术相比更低的熔融温度下工作。这带来能量方面的优点。可以毫无问题地形成操作计量装置所需的结构。由于重量小，可以进行简单的装配。不管怎样，简单的制造是可能的。
[0028]DE 10 2013 104 416 A1涉及用于建筑以及用于装甲板的具有纺织织物网格增强的整体陶瓷。该陶瓷还可用于石墨增强。
[0029]WO 2016/184776 A1的主题是一种由两个层组成的复合管，其中一个由无孔整体氧化物陶瓷组成，而一种由氧化物纤维复合陶瓷组成。
[0030]由DE 10 2010 055 221 A1获悉一种用于制造纤维增强复合材料部件的方法。
[0031]具有氧化物陶瓷纤维增强材料的氧化物陶瓷复合材料是已知的。就此而言，例如可以参考EP 2 848 509 A1或DE 10 2016 007 652 A1。
[0032]作为相应材料的应用实例，在 DE 10 2017 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.计量装置(10)，优选计量坩埚或
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容器，其用于真空辅助的计量，用于取出和分配熔体，优选金属熔体，特别是非铁金属熔体，特别是铝熔体或含铝熔体，其特征在于，计量装置(10)由氧化物纤维增强的氧化物陶瓷复合材料组成或包含氧化物纤维增强的氧化物陶瓷复合材料。2.根据权利要求1所述的计量装置，其特征在于，计量装置(10)在内侧和/或外侧具有至少一个优选闭孔的涂层或被压实。3.根据权利要求1或2所述的计量装置，其特征在于，在作为计量装置（10）的基体的氧化物纤维增强的氧化物陶瓷复合材料上施加厚度d为50
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m ≤ d ≤ 2 mm的一个或多个层。4.根据前述权利要求中的至少一项所述的计量装置，其特征在于，涂层的密度为构成该涂层的材料的理论密度的至少95%，优选至少97%。5.根据前述权利要求中的至少一项所述的计量装置，其特征在于，所述复合材料包含氧化物陶瓷纤维，由选自Al2O3、SiO2、ZrO2、Y2O3、TiO2、CaO、MgO、Y2O3稳定的ZrO2中的优选至少一种材料形成。6.根据前述权利要求中的至少一项所述的计量装置，其特征在于，所述复合材料包含氧化物陶瓷基质，由选自Al2O3、SiO2、ZrO2、Y2O3、TiO2、CaO、MgO、Y2O3稳定的ZrO2中的优选至少一种材料形成。7.根据前述权利要求中的至少一项所述的计量装置，其特征在于，所述基质和纤维由相同的一种或多种氧化物陶瓷材料组成，或包含相同的一种或多种氧化物陶瓷材料，或与所述氧化物陶瓷材料的主要成分相一致。8.根据前述权利要求中的至少一项所述的计量装置，其特征在于，所述复合材料中的金属与熔体或熔体的主要成分中的金属相同。9.根据前述权利要求中的至少一项所述的计量装置，其特征在于，所述基质和纤维由Al2O3组成或含有Al2O3作为主要成分。10.根据前述权利要求中的至少一项所述的计量装置，其特征在于，计量装置(10)或氧化物纤维增强的氧化物陶瓷复合材料的开孔率为20％至40％，特别是27％至32％。11.根据前述权利要求中的至少一项所述的计量装置，其特征在于，
纤维的密度ρ为2g/cm3<ρ<6g/cm3，特别是3.0g/cm3<ρ<4.0g/cm3和/或纤维直径为5μm至20μm，特别是10μm至12μm。12.根据前述权利要求中的至少一项所述的计量装置，其特征在于，计量装置(10)具有金属结构，其在熔体侧具有由氧化物陶瓷复合材料组成的并引入计量装置中的固有刚性体。13.根据前述权利要求中的至少一项所述的计量装置，其特征在于，计量装置(10)通过将纤维卷绕到复制计量装置的内部几何形状的模具上和/或通过使用氧化物陶瓷纤维的纺织稀松布、编织物、织物来生产。14.根据前述权利要求中的至少一项所述的计量装置，其特征在于，所述氧化物陶瓷纤维由连续纤维组成，特别是以连续纤维束、短纤维或它们的组合的形式组成。15.根据前述权利要求中的至少一项所述的计量装置，其特征在于，计量装置（10）的壁厚W
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【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：申克碳化技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：