COMPOSICIÓN REFRACTARIA A BASE DE ITRIA.
Composición refractaria a base de itria que puede obtenerse (a) mezclando mecánicamente partículas de un material cerámico a base de itria y un dopante que contiene flúor distinto de fluoruro alcalino,
y (b) calentando la mezcla resultante hasta una temperatura dentro del intervalo de 300-800ºC para efectuar el dopado con flúor de dicho material cerámico a base de itria
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/AT2008/000173.
Solicitante: TREIBACHER INDUSTRIE AG.
Nacionalidad solicitante: Austria.
Dirección: AUER VON WELSBACH-STRASSE 1 9330 TREIBACH-ALTHOFEN AUSTRIA.
Inventor/es: TAUBER,SIGRUN, JANZ,PETER.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 15 de Mayo de 2008.
Fecha Concesión Europea: 4 de Agosto de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C04B35/505 QUIMICA; METALURGIA. › C04 CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS; REFRACTARIOS. › C04B LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES, p. ej. MORTEROS, HORMIGON O MATERIALES DE CONSTRUCCION SIMILARES; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS (vitrocerámicas desvitrificadas C03C 10/00 ); REFRACTARIOS (aleaciones basadas en metales refractarios C22C ); TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL. › C04B 35/00 Productos cerámicos modelados, caracterizados por su composición; Composiciones cerámicas (que contienen un metal libre, de forma distinta que como agente de refuerzo macroscópico, unido a los carburos, diamante, óxidos, boruros, nitruros, siliciuros, p. ej. cermets, u otros compuestos de metal, p. ej. oxinitruros o sulfuros, distintos de agentes macroscópicos reforzantes C22C ); Tratamiento de polvos de compuestos inorgánicos previamente a la fabricación de productos cerámicos. › a base de óxido de ytrio.
- C04B35/626A6
Clasificación PCT:
- B22C1/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B22 FUNDICION; METALURGIA DE POLVOS METALICOS. › B22C MOLDEO EN FUNDICION (moldeo de materiales refractarios en general B28B). › Composiciones de materiales refractarios para moldes o machos; Su estructura granular (materiales refractarios en general C04B 35/00 ); Características químicas o físicas de la fabricación de los moldes.
- B22C1/16 B22C […] › B22C 1/00 Composiciones de materiales refractarios para moldes o machos; Su estructura granular (materiales refractarios en general C04B 35/00 ); Características químicas o físicas de la fabricación de los moldes. › caracterizadas por el empleo de agentes aglutinantes; Mezcla de agentes aglutinantes.
- B22C9/06 B22C […] › B22C 9/00 Moldes o machos (únicamente adaptados a procedimientos particulares de colada B22D ); Procedimientos de moldeo (que implican el empleo de máquinas de moldeo particulares, veánse los grupos apropiados para estas máquinas). › Moldes permanentes para piezas coladas (lingoteras B22D 7/06).
- C04B35/505 C04B 35/00 […] › a base de óxido de ytrio.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.
Fragmento de la descripción:
Composición refractaria a base de itria.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a una composición refractaria a base de itria para su uso en la producción de suspensiones necesarias para producir moldes cerámicos para su uso en la colada de metales reactivos.
Se usan industrialmente suspensiones acuosas de partículas cerámicas, tales como óxido de itrio, óxido de zirconio, itria-alúmina-zircona, alúmina y zircón para formar artículos cerámicos debido a su idoneidad para su uso como materiales estructurales a altas temperaturas. Estos materiales refractarios a menudo se usan también para colar superaleaciones y metales reactivos.
Un ejemplo de un metal reactivo de este tipo es el titanio. El titanio reacciona normalmente con materiales usados para formar el molde, tales como óxidos, liberando de ese modo oxígeno y formando titanio enriquecido con oxígeno. Una suspensión es un sistema en el que partículas normalmente sólidas se dispersan uniformemente en un líquido tal como agua. Partículas del orden de menos de aproximadamente 1 μm pueden clasificarse como partículas coloidales y una suspensión de tales partículas se denomina suspensión coloidal. Tales suspensiones se usan como suspensiones cerámicas para diferentes fines, tal como se mencionó anteriormente. Las partículas cerámicas normalmente son al menos parcialmente solubles en agua. Además, las partículas cerámicas tienden a hidratarse, formando un enlace con el agua. En qué grado y con qué rapidez las partículas cerámicas se disuelven o se hidratan, varía. Además, las partículas coloidales de partículas cerámicas pueden aglomerarse en agua. El grado en el que las partículas cerámicas se disuelven, se hidratan o se aglomeran en sistemas a base de agua depende de muchos factores, que incluyen la naturaleza del polvo cerámico, el estado de oxidación de la partícula cerámica, el pH, la temperatura del sistema y los dispersantes que se usan.
Se conocen en la técnica muchos métodos para estabilizar suspensiones coloidales, es decir, para impedir que las suspensiones se aglomeren, mientras que se reduce simultáneamente las velocidades de disolución y de hidratación. Por ejemplo, tres mecanismos conocidos incluyen mecanismos electrostáticos, estéricos y electroestéricos. Estos mecanismos se revisan en detalle por Cesarano and Aksay "Stability of Aqueous Alpha-Al2O3 Suspensions with Poly-(methacrylic acid) Polyelectrolyte", J. Am. Ceram. Soc. 71 págs. 250-255 (1988).
En la patente estadounidense 5.624.604 concedida a Yasrebi et al. se dice que además de la dispersión coloidal, reducir el ataque del agua (es decir hidratación y/o solvatación) sobre la partícula cerámica también es una consideración importante para preparar suspensiones cerámicas comercialmente adecuadas. Los materiales cerámicos normalmente reaccionan con agua y o bien se disuelven parcialmente (denominado disolución o solvatación) o bien forman hidratos. El grado de disolución o hidratación varía entre diferentes materiales cerámicos. A medida que los materiales cerámicos se disuelven, las especies disueltas pueden cambiar sustancialmente la fuerza iónica de la disolución y en consecuencia aglomerar las partículas. En el caso de la hidratación de partículas, algunas partículas cerámicas forman una capa superficial de hidróxido. Sin embargo, el ataque mediante agua también puede realizarse más allá de la capa superficial y puede avanzar al interior del cuerpo de la partícula. Como resultado, puede cambiar el tamaño, la morfología y la fase cristalina de las partículas.
En muchas partículas cerámicas comercialmente importantes, tales como alúmina (Al2O3), zircona (ZrO2), y zircón (ZrSiO4) por nombrar algunos, la velocidad de disolución y el grado en el que avanza la disolución son suficientemente bajos de manera que no parece que interfieran con su uso comercial acuoso, al menos en condiciones ácidas o básicas suaves tales como desde aproximadamente pH 3 hasta aproximadamente pH 11. Además, la hidratación no parece que forme más de una capa superficial delgada, al menos cuando el tamaño de partícula es igual a o mayor de un micrómetro. Sin embargo, otras partículas cerámicas comercialmente importantes, tales como magnesia (MgO), itria-alúmina-zircona, y Y2O3 (itria), se disuelven en un medio acuoso en un grado mucho mayor y a velocidades más rápidas que los materiales cerámicos descritos anteriormente. Como resultado, el procesamiento acuoso de estos materiales tales como magnesia, calcia, itria, itria-alúmina-zircona es o bien difícil o bien incluso no factible. Expertos en la técnica del procesamiento de partículas cerámicas han hecho muchos intentos para reducir la disolución y la hidratación de partículas cerámicas, mientras que se mantienen simultáneamente las partículas cerámicas dispersadas (no aglomeradas) en suspensiones. Por ejemplo, la patente estadounidense n.º 4.947.927 concedida a Horton enseña que ajustando el pH de una suspensión de itria hasta valores de pH altos en exceso de pH 11 se puede hacer que la itria sea intrínsicamente menos soluble en agua, disminuyendo de ese modo su sensibilidad al ataque del agua.
En comparación con la estabilización electrostática, la estabilización electroestérica proporciona un mejor método para dispersar simultáneamente partículas coloidales en suspensión y reducir el ataque del agua sobre la superficie cerámica.
Nakagawa, M. Yasrebi, J. Liu e I.A. Aksay ("Stability and Aging of Aqueous MgO Suspension") presentaron las limitaciones de este método en la reunión anual de la Am. Ceram. Soc. (1989). También se han usado monómeros para impedir la aglomeración de suspensiones de alúmina. Graule et al. "Stabilization of Alumina Dispersions with Carboxyclic Acids". Proceeding of the Second European Ceramic Society Conference (1991).
La patente estadounidense 5624604 concedida a Yasrebi et al. enseña un método para dispersar y reducir la velocidad de disolución y/o hidratación de suspensiones cerámicas coloidales añadiendo un compuesto orgánico hidroxilado no polimérico a una suspensión cerámica. La suspensión cerámica comprende normalmente una suspensión coloidal de un óxido de metal en la que el metal del óxido de metal es un metal alcalino, metal alcalinotérreo o metal de tierras raras aunque preferiblemente es magnesio, calcio o un metal de tierras raras.
Otros métodos para aumentar la vida útil de una suspensión de colada se describen en la patente estadounidense US 6.390.179 por Yasrebi et al., por tanto una característica de la invención es el procesamiento de polvos refractarios a un primer nivel de hidratación para producir polvos que tienen un segundo nivel de hidratación inferior antes de que se usen los materiales procesados para formar suspensiones de colada. El procesamiento según los métodos dados a conocer dan como resultado un aumento sustancial en la vida útil de una suspensión preparada usando tales materiales procesados en comparación con suspensiones preparadas usando materiales no procesados tal como se describe en el presente documento.
La patente estadounidense 5.464.797 describe una suspensión cerámica acuosa que tiene desde aproximadamente el 70 por ciento en peso hasta aproximadamente el 85 por ciento en peso de un material de itria-zircona fundida. El porcentaje en peso de zircona en la itria-zircona fundida varía preferiblemente desde aproximadamente el 1,0 por ciento en peso hasta aproximadamente el 10 por ciento en peso. Las suspensiones de la presente invención se usan para formar revestimientos de superficie de moldes cerámicos para colar materiales reactivos. Estas suspensiones son menos sensibles a fluctuaciones de pH que las suspensiones preparadas a partir del 100 por ciento de itria (suspensiones de itria).
Por tanto, se entiende que los expertos en la técnica del procesamiento cerámico han buscado y desarrollado durante mucho tiempo métodos para aumentar la vida útil de suspensiones de colada. A pesar de las invenciones anteriores dirigidas a este objetivo, existe todavía una necesidad de métodos convenientes y prácticos para aumentar las vidas útiles de suspensiones de colada a la cera perdida en particular cuando se usan otros sistemas de aglutinante nuevos, no basados en sílice coloidal...
Reivindicaciones:
1. Composición refractaria a base de itria que puede obtenerse
2. Composición refractaria a base de itria según la reivindicación 1, en la que dicho material cerámico a base de itria comprende el 50-100% en peso de Y2O3, el 0-50% en peso de Al2O3 y el 0-50% en peso de ZrO2.
3. Composición refractaria a base de itria según la reivindicación 2, en la que dicho material cerámico a base de itria es Y2O3, un óxido de Y/Al/Zr, un óxido de Y/Al o un óxido de Y/Zr o combinaciones de los mismos.
4. Composición refractaria a base de itria según una de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dicho dopante que contiene flúor es uno del grupo que consiste en YF3, AlF3, ZrF4, un fluoruro de lantánido y un oxifluoruro de zirconio.
5. Composición refractaria a base de itria según una de las reivindicaciones 1 a 4, que contiene el 0,1-7,5% en peso, preferiblemente el 1,0-7,5% en peso de flúor.
6. Método para producir un molde para su uso en la colada de metales reactivos que comprende preparar una suspensión de una composición refractaria a base de itria según una de las reivindicaciones 1 a 5 y un aglutinante, y usar dicha suspensión como un revestimiento de superficie del molde aplicando dicha suspensión sobre una superficie de un patrón de molde.
7. Método para colar metales reactivos que comprende preparar un molde según el método de la reivindicación 6 y colar dichos metales reactivos usando dicho molde.
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