DD234573A3 - Sic-formkoerper mit gleichbleibendem elektrischm widerstand - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft SiC-Formkoerper mit gleichbleibendem Widerstand, die als Manschettenrohre fuer SiC-Heizstaebe Anwendung finden. Sie werden hergestellt unter Einsatz eines speziellen Rohstoffs. Es wird ein SiC verwendet, das Aluminium und Eisen im Molverhaeltnis 1:7 enthaelt.

Description

Beispiel 2

Eingesetzt werden folgende Bestandteile 140kg Silizium

Al-Gehalt 0.65% Fe-Gehalt 4.5% Ca-Gehalt 0.8% Korngröße 1 % > 0.5 mm 80%<0.06mm

120 kg SiCa-SiC-Anteil 98% Korngröße < 0.2mm 40 kg Ruß

50 kg thermopräparierter Teer 20kgthermopräpariertes Pech EP mindestens 360K Die Komponenten Si, SiC und Ruß werden trocken gemischt und anschließend in einem Knetmischer bei 335-345 K erneut vermengt.

Nach der Zugabe des Bindemittels wird eine Stunde bei 335-345 K naß gemischt und die Mischung anschließend in bekannter Weise zu Formkörpern weiter verarbeitet.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch:

   Siliziumkarbidformkörper mit gleichbleibendem elektrischem Widerstand aus Silizium mit maximal 0.8% Kalzium, Siliziumkarbid mit einem Anteil von mindestens 95% a-SiC, Graphit und Ruß mit jeweils maximal 0.5% Aschegehait und einem thermoplastischen Bindemittel, gekennzeichnet dadurch, daß das eingesetzte Silizium Aluminium und 2.8-4.5% Eisen enthält, wobei das Molverhältnis AI:Fe 1:7 beträgt.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft Siliziumkarbidformkörper mit gleichbleibendem elektrischem Widerstand, die als Manschettenrohre für SiC-Heizstäbe mit verdickten Anschlußenden Anwendung finden.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   SiC-Formkörper, insbesondere zur Anwendung als elektrische Heizstäbe werden aus Si, SiC, Koks, Ruß und einem thermoplastischen Bindemittel hergestellt. Die Mischung wird geformt und anschließend gebrannt, wobei das Bindemittel zu Kohlenstoff pyrolysiert. In der anschließenden Umwandlung bei Temperaturen von 2000-2 500 K reagiert der Kohlenstoff mit Si zu SiC. Das entstehende SiC und das zugesetzte SiC verbinden sich zu einem porösen Körper.

   Die elektrischen Heizstäbe bestehen aus zwei sich in ihrem elektrischen Widerstand unterscheidenden Teilen, dem zur Umwandlung von elektrischer in Wärmeenergie dienendem Glühteil mit hohem spezifischem elektrischem Widerstand und den, die elektrischen Anschlüsse tragenden Anschlußenden mit aufgesinterter Manschette mit einem niedrigem elektrischem Widerstand. Es ist wichtig für die Funktion des Heizstabes, daß sich der elektrische Widerstand der Manschetten der Anschlußenden nicht verändert, d.h. während der Betriebsdauer gleichbleibend niedrig gegenüber dem Glühteil bleibt. Das kann erreicht werden, wenn man die Oxydation des porösen Manschettenkörpers durch Luft oder chemische Reagenzien verhindert. Dazu sind verschiedene Verfahren bekannt. Eine Hemmung der Oxydation kann erreicht werden, indem man die Porosität des Körpers vermindert durch

   — Tränken mit einem verkokbaren Bindemittel und erneuter Silizierung

   — Verfüllen der Poren mit flüssigem Si und

   — Auftragen einer Schutzschicht.

   Der Einsatz besonders reiner Rohstoffe ohne oxydationsfördernde Verunreinigungen führt ebenfalls zur Oxydationsminderung, die erzielbare Wirkung ist allerdings gering. Die anderen aufgeführten Verfahren haben den Nachteil, daß sie einen zusätzlichen Verfahrensschritt erfordern und folglich technologisch sehr aufwendig sind.

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist es, einen SiC-Formkörper herzustellen, der als Manschette für SiC-Heizleiter mit verdickten Anschlußenden geeignet ist, einen gleichbleibenden elektrischen Widerstand aufweist und ohne technologischen Aufwand zu fertigen ist.

   Wesen der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen SiC-Formkörper mit gleichbleibendem elektrischem Widerstand unter Verwendung spezieller Rohstoffe zu schaffen.

   Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das eingesetzte SiC Aluminium und 2.8-4.5% Eisen enthält, wobei das Molverhältnis AkFe 1:7 beträgt.

   Das eingesetzte Silizium muß mindestens 33% der Trockenkomponente betragen.

   Ausführungsbeispiel
   Beispiel 1

   Die Erfindung soll an Beispielen näher erläutert werden.
   Aus den Bestandteilen
   90kg Silizium

   Al-Gehalt 0.4%

   Fe-Gehalt 2.8%

   Ca-Gehait 0.8%
   Korngröße 1%>0,5mm

   80%<0.06mm

   150kg SiC Korngröße <0.2mm a-SiC-Anteil >95%
   32 kg Ruß-Graphitgemische Aschegehalt 0.4%
   60kgthermopräparierterSteinkohlenteer EP<315K
   wird eine Mischung hergestellt.

   Die Trockenkomponenten Si, SiC und das Ruß-Graphitgemisch werden 30 Min. trocken vermengt, anschließend in einen Knetmischer gegeben und auf 225-235 K erwärmt und der thermopräparierte Teer zugegeben. Bei 225-235 K wird weiter 1 Stunde gemischt.

   Anschließend wird die Mischung zur Homogenisierung durch ein Mehrfachwalzwerk gegeben und erneut im Knetmischer nachgemischt. Anschließend erfolgt die Verformung und Nachbehandlung in bekannter Weise.

   Es hat sich gezeigt, daß der begrenzte Gehalt von Fe und Al im Silicium im Molverhältnis7:1 die Bildung einer dünnen Fayalit-Schutzschicht auf dem SiC Formkörper bewirkt, die eine Oxydation durch Luft und chemische Reagenzien verhindert und einen gleichbleibenden elektrischen Widerstand des Formkörpers erzeugt. Wird der Aluminiumgehalt größer, dann treten nachteilige Wirkungen in der Form auf, daß sich andere kristallographische SiC-Modifikationen bilden, die die Lebensdauer der SiC-Formkörper wieder verringern. Die anderen Rezepturkomponenten dürfen ihre Verunreinigungen die angegebenen Verhältnisse der Metallgehalte nicht stören. Dies ist besonders gewährleistet, wenn der Aschegehalt der Kohlenstoffmaterialien Koks und Ruß 0,5% nicht übersteigen. Außerdem muß zur Ausbildung der Schicht das eingesetzte SiC einen Mindestgehalt von aSiC von 95% aufweisen.