CH194133A - Verfahren zur Herstellung von gebrannten Formkörpern aus siliciumhaltigen Massen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von gebrannten Formkörpern aus     silieiumhaltigen    Massen.    Es ist bekannt, keramische Erzeugnisse  herzustellen, die als wesentlichen.     Bestand-          teil    Silicium, ein     Silicid    oder eine Silicium  legierung, wie     Ferrosilicium    enthalten. Diese  Materialien. besitzen gegenüber andern kera  mischen Produkten eine höhere Wärmeleit  fähigkeit,     Temperaturwechselbeständigkeit,     katalytische Wirkung bei gewissen chemi  schen Umwandlungen und, unter     gewissen     Voraussetzungen, auch     elektrische    Leitfähig  keit.  



  Man verwendet zur     Rerstellung    solcher  Materialien eine formbare Masse, die aus  einem Gemisch von Silicium,     bezw.        Silicid     oder     Siliciumlegierung,    gebräuchlichen kera  mischen. Rohstoffen oder andern Bindemit  teln und allfällig weiteren Zusätzen gebildet  wird. Das Mischungsverhältnis richtet sich  nach den gewünschten Eigenschaften der  Produkte.

   Es.     ist    insbesondere möglich, Mate  rialien     herzustellen,    die fast ausschliesslich  aus Silicium bestehen und nur     einen:    gerin  gen.     Anteil    an     Bindemittel        erhalten.    Die Ver-         arbeitung    geschieht nach keramischer Ar  beitsweise, sowohl     hinsichtlich        des.        Formens,     als auch des     Brennens.    Neben kleinen Form  körpern, wie Platten, Kugeln, Röhren wer  den auch Gefässe und Apparate von erheb  liehen Dimensionen hergestellt,

   deren     An-          fertigung    der Herstellung entsprechender  Geräte aus: Steinzeug und Porzellan analog  ist.  



  Die     silioiumhaltigen        keramischen    Pro  dukte besitzen, wie erwähnt,     vorteilhafte     Eigenschaften. Es ist aber schliesslich aufge  fallen, dass, diese     Vorteile    nicht in dem Grade  verwirklicht sind, -der sich aus den Eigen  schaften der     Bestandteile    erwarten liesse.

   Es  hat sich alsdann gezeigt, dass sich durch be  sondere Massnahmen beim Brennen die     Ei-          gensehaften    der Erzeugnisse in     ungeahntem     Grade     verbessern    lassen und ausserdem     Riss-          bildungen,        wie    sie öfters auftreten, vermie  den werden.  



  Diese Massnahmen     bilden    den Gegenstand  des     erfindungsgemässen        Verfahrens    zur *Her-           stelluwig    von gebrannten     Formkörpern    mit  hoher Leitfähigkeit und     Temperaturweehsel-          beständigkeit    aus     siliciumhaltigen    Massen,  das dadurch     .gekennzeichnet        ist"dass        Silicium,

            Silicide    oder     Siliciumlegierungen    enthaltende  Massen zwischen<B>1250'</B> C und der Schmelz  temperatur des     siliciumhaltigen        Massebe-          standteils    gebrannt werden, wobei eine Ein  wirkung von Sauerstoff auf die     Masse-          bestandteile    vermieden wird.  



  Beider     Herstellung    üblicher keramischer       Erzeugnisse,    insbesondere beim     technischen     Steinzeug, haben sich noch keine allgemein  gültigen     Grundsätze    herausgebildet für die  Durchführung des     Brennprozesses.    Es gilt  dies sowohl hinsichtlich der zu erreichenden       Temperatur,    als auch hinsichtlich der Ofen  atmosphäre.

   Für     .Steinzeug    liegt die     Brenn-          temperatur        meistens    zwischen<B>1150</B> und  1250          und man ist bestrebt, sie im Interesse  eines geringeren Brennstoffverbrauches wei  ter herabzusetzen.. Die angewendete Brenn  dauer     schwankt    zwischen 80 und 150     Stun-          den.        Dabei    enthält die Ofenatmosphäre mei  stens einen     Luftüberschuss    und besitzt dem  gemäss oxydierenden Charakter.

   Bei der üb  liehen     Kohlenfeuerung    ist     es        übrigens    fast un  möglich, eine     bestimmte        Zusammensetzung     der Gase im     Ofendauernd    aufrecht zu erhal  ten.  



  Für die Herstellung     siliciumhaltiger     keramischer Materialien     diente        bisher    das  übliche Brennverfahren, ohne     Berücksichti-          gung    irgend einer Vorschrift über Brenn  dauer,     Brenntemperatur    und Ofenatmosphäre.  



  Es hat sich     nun        gezeigt,    dass zwei Fak  toren, von     grundlegendem    Einfluss sind auf  .die     Eigenschaften        silieiumhaltiger        Formkör-          per,    nämlich die beim     -Brennen    erzielte Tem  peratur     und        die        Brennofenatmosphäre.     



       Ausgehend    von ein und derselben Masse,  die als     Bestandteil    eine     bestimmte        Menge          Silicium    enthält, resultiert ein Material mit  besseren     Eigenschaften,        insbesondere    bedeu  tend höherer     Wärmeleitfähigkeit    und elek  trischer Leitfähigkeit,     wenn        die        erreichte     Brenntemperatur     beispielsweise   <B>13510'</B> be  trägt statt 1250  ,

      Bei einer bestimmten     Brenntemperatur     ergeben sich für ein und dieselbe Masse     be-          .deutend    günstigere     Eigenschaften,    insbeson  dere hinsichtlich Wärmeleitfähigkeit     und          elektrischer    Leitfähigkeit, wenn während des  Brennens die Einwirkung von Sauerstoff aus  der Ofenatmosphäre ferngehalten wird.  



       Zusammenfassend    ergibt sich dann das  beste Produkt, wenn bei     Vermeidung    einer  Einwirkung     oxydierender        Gase    auf das  Brenngut eine möglichst hohe     Brenntempe-          ratur    erzielt     wird,    die naturgemäss nach  oben begrenzt ist durch die     Erweichungs-          temperatur    der Formkörper     bezw.    durch die  Schmelztemperatur des in der Masse enthal  tenen     .Siliciums,        Silicides    oder der Silicium  legierung.  



  Die     Erzielung    zweckmässig hoher     Brenn-          temperaturen:        bietet    keine     Besonderheiten.     Es sind deshalb nur diejenigen Massnahmen  zu     erörtern,    die     geeignet    sind, beim Brennen  eine schädliche Einwirkung oxydierender  Gase auf ein     Mindestmass    zu     verringern.    Es  ist dabei vorausgesetzt, dass in der Regel     eine     schädliche Einwirkung oxydierender Gase  erst oberhalb ungefähr<B>500'</B> zu     erwarten    ist.  



  Zunächst     ist    zu erwähnen,     dass.    Körper  aus     siliciumhaltiger        Masse    nach dem Formen       und    Trocknen zwar nicht undurchlässig sind,  aber dem Eindringen von Gasen zufolge der  Feinheit ihrer Poren immerhin erheblichen  Widerstand     entgegensetzten.    Es sind deshalb  beträchtliche Zeiträume erforderlich, damit.  Gase durch den     Scherben:        hindurchdiffun-          dieren,    was sich besonders bei dickwandigen       Stücken    geltend macht.

   Es ergibt sich dar  aus die mit der     Erfahrung        übereinstimmende     Tatsache, dass eine rasche     Durchführung        -des          Brennprozesses    kaum eine merkliche     Durch-          lüftung    des     :Scherbens    mit sich bringt. Stö  rende, oxydierende Einflüsse werden dadurch  noch weiter vermindert, dass     die    das Brenn  gut     umgebenden;    Gase möglichst     wenig     Sauerstoff enthalten.  



  Eine     Ausführungsform    des     Verfahrens     besteht deshalb darin, dass die Brenndauer,  insbesondere der oberhalb     ungegähr    500   lie  gende     Brennabschnitt,    gegenüber der übli-           chen    Brenndauer stark, beispielsweise auf  10 bis 20 Stunden verkürzt wird, wobei dann  die     Ofenatmosphäre    Sauerstoff enthalten  kann, der aber nicht zur Einwirkung auf das  Brenngut gelangt.  



  Beim Brennen dickwandiger Gegenstände  in Ofen von beispielsweise 50-150     m3    Ofen  raum ist eine längere Brenndauer erforder  lich, um eine gleichmässige     Durchwärmung     und     Sinterung    zu erzielen. Hier ist es not  wendig, bei erhöhter Temperatur .die rohen  Gegenstände aus     siliciumhaltiger    Masse vor  der Einwirkung von Luftsauerstoff zu  schützen. Dies wird in     bekannter    Weise da  durch ermöglicht, dass die Gegenstände in       luftdichter    Umhüllung oder ähnlich     wie    bei  der Herstellung von     Kohlenstoffsteinen    in  einer Kohleneinbettung gebrannt werden.

    Einfacher ist es jedoch, Vorsorge zu treffen,       da.ss    die Ofenatmosphäre bei erhöhten Tempe  raturen keinen freien Sauerstoff enthält.  



  Dies gelingt am besten mit flüssigem  oder gasförmigem Brennstoff. Dadurch wird  eine sichere Einstellung des Mischungsver  hältnisses zwischen Brennstoff und Verbren  nungsluft gewährleistet. Auf diese Weise ge  lingt es, die Brennatmosphäre d     auernd    sauer  stofffrei zu halten, was bei Kohlenfeuerung  und periodischer Brennstoffaufgabe schwie  rig ist.  



  Es bleibt noch zu erörtern, wie die     sili-          ciumhaltigen    Formkörper nach erfolgter Er  hitzung abzukühlen sind. Dabei ist es nicht  immer erforderlich,     :da.ss    sie von einer sauer  stofffreien     Atmosphäre,    umgeben sind.

   Falls  die Produkte bei der erreichten     Brenntempe-          ratur        dichtgesintert    sind, kann beim Abküh  len eine Einwirkung der Luft höchstens an  der Oberfläche     stattfinden.    Bleiben die  Formkörper beim Brennen porös, so ist es  vorteilhaft, auch beim Abkühlen sauerstoff-         haltige    Gase auszuschliessen, sofern die Ab  kühlung längere     Zeiträume    erfordert.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von gebrann- ten Formkörpern mit hoher Leitfähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit aus sili- ciumhaltigen Massen, dadurch gekennzeich net, :

   dass Silicium, Silicide oder Siliciumlegie- rungen enthaltende Massen zwischen<B>1250'C</B> und der .Schmelztemperatur -des siliciumhal- tigen Massebestandteils gebrannt werden, wo bei eine Einwirkung von Sauerstoff auf :die Massebestandteile vermieden wird. UNTERANSPRüCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man das Brennen in sauerstofffreier oder sauerstoffarmer At mosphäre vornimmt. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Brand nach Er reichung einer Temperatur von etwa <B>ä00'</B> C ohne Rücksicht auf' die Brenn- atmosphäre rasch durchgeführt wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ,dass die .siliciumhaltigen Formkörper in luftdichter Umhüllung gebrannt werden. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, .dass die siliciumhaltigen Formkörper in Kohle eingepackt gebrannt werden. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, gekennzeichnet durch .das Brennen mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff zur Erzielung einer möglichst wenig freien Sauerstoff enthaltenden Ofenatmosphäre.