DE1090790B

DE1090790B - Keramischer, Chromoxyd enthaltender Heizleiter, insbesondere fuer Hochtemperaturoefen

Info

Publication number: DE1090790B
Application number: DEM36133A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Anton Fischer; Dr Rer Nat Gert Lorenz
Original assignee: Max Planck Institut fuer Eisenforschung GmbH
Current assignee: Max Planck Institut fuer Nachhaltige Materialien GmbH
Priority date: 1957-12-11
Filing date: 1957-12-11
Publication date: 1960-10-13

Description

Keramischer, Chromoxyd enthaltender Heizleiter, insbesondere für Hochtemperaturöfen Die Erfindung bezieht sich auf einen keramischen Heizleiter, insbesondere für Hochtemperaturöfen, beispielsweise für Glüh- oder Schmelzöfen, die auf Temperaturen bis zu 2000°C erhitzt werden müssen. Bekannte, aus. Metallen bestehende Heizleiter können für diesen Zweck keine Verwendung finden, weil sie, wie das bei Platinheizleitern der Fall ist, einen zu niedrigen Schmelzpunkt besitzen oder aber, wie die aus Molybdän bestehenden Heizleiter, bei hohen Temperaturen an Luft nicht beständig sind. Man hat deshalb schon vorgeschlagen, solche metallischen Heizleiter mit einer dünnen Schutzschicht aus einem Metalloxyd zu umgeben oder sie nur in Schutzgas zu verwenden.
Bekannt sind auch Heizleiter aus halbleitenden Stoffen, z. B. aus Metalloxyden und Metallkarbiden, gegebenenfalls mit metallischen oder kohlenstoffhaltigen Zusätzen. Dazu gehören Heizkörper, die aus Kalziumkarbid mit Zusätzen von Kalziumoxyd bestehen oder aus einer Mischung von Zirkonoxyd mit Graphit hergestellt sind, wobei diese Mischung sich in einem gasundurchlässigen, schlecht leitenden Rohr befinden soll.
Die gleichfalls zum Stande der Technik gehörigen Heizleiter aus Thoriumoxyd mit Zusätzen von L anthan-, Cer- oder Yttriumoxyd sind zwar bei Temperaturen bis zu 2050° C an Luft gut beständig, besitzen aber den großen Nachteil, daß ihr elektrischer Widerstand bei Temperaturen bis etwa 1000° C so gering ist, daß in diesem Gebiet praktisch keine Leistungsaufnahme möglich ist. Beim Erhitzen von Gegenständen auf Temperaturen von etwa 2000° C und darüber muß daher dem mit solchen Heizleitern ausgestatteten Ofen ein anderer Ofen vorgeschaltet werden, der ein Vorheizen besorgt.
Ferner ist es bekannt, temperaturbeständige Widerstandselemente durch Sinterung einer hauptsächlich Siliziumkarbid enthaltenden Masse herzustellen. Es handelt sich dabei um die sogenannten Silitheizstoffe, die auch geringe Zusätze von Karbiden, Nitriden, Siliziden, Boriden oder Oxyden von einem oder einigen der schwer schmelzbaren Metalle Beryllium, Molybdän, Wolfram, Titan, Vanadin und Chrom enthalten können. Solche hauptsächlich aus Siliziumkarbid bestehenden Heizstoffkörper beginnen aber bereits bei Temperaturen um 1400° C abzubrennen.
Schließlich ist es auch nicht mehr neu, für elektrische Widerstände, die im Bereich von 0 bis 100.° C einen möglichst großen positiven Temperaturkoeffizienten besitzen sollen, feingemahlenes Chromoxyd in gepreßtem Zustand oder aber nach einer 700° C überschreitenden Wärmebehandlung zu, verwenden. Die Erreichung eines großen positiven Temperaturkoeffizienten verbietet dabei eine Versinterung des Chromoxyds. Gegenstand der Erfindung ist nun ein Chromoxyd enthaltender Heizleiter, die auch unter atmosphärischer Einwirkung für Heiztemperaturen bis zu 2000' C Verwendung finden kann und dabei in dem gesamten Temperaturbereich von hoher Leistung ist. Zu diesem Zweck besteht der Heizleiter aus einem gesinterten Gemisch von Chromoxyd mit anderen Metalloxyden von Magnesium, Zirkon, Titan, Niobium und Nickel, vornehmlich aus einer Mischung von Chromoxyd mit 0,1 bis 5 Molprozent Mg 0, Zr 02, Ti 02, Nb205 und Ni 0. Aus solchen Mischungen wird der Heizleiter nach den bekannten keramischen Formverfahren hergestellt, z. B. durch Stampfen oder Strangpressen, und nach dem Trocknen bei hohen Temperaturen, d. h. bei Temperaturen von 1600° C, gesintert. Dabei werden die in der Mischung enthaltenen Metalloxyde im Chromoxyd gelöst.
Nach dem Brand ergibt sich ein außerordentlich dicht versinterter Heizleiter mit vorzüglichen mechanischen Eigenschaften. Gegenüber den bekannten, aus anderen oxydischen Stoffen bestehenden Heizleitern hat der Chromoxydheizleiter nach der Erfindung den außerordentlichen Vorteil, daß man ihn auch mit Erfolg im Temperaturgebiet bis zu 1000° C benutzen kann, weil nämlich das Chrom(III)-oxyd schon bei Zimmertemperatur Leistungsaufnahme gestattet. Während der elektrische Widerstand von Thoriumoxyd bei 1300° C 1 - 104 b2 cm beträgt, ist der elektrische Widerstand des Chromoxyds bei Zimmertemperatur 5 - 105 SZ cm. Nach Zumischung von 1 Molprozent Zr 0, beträgt er bei 200° C 50 9 cm. Durch den Zusatz höher- oder niederwertiger Metalloxyde kann demnach ein Heizleiter hergestellt werden, der in dem gesamten, bis zu 2000° C reichenden Temperaturgebiet brauchbar ist und unter atmosphärischer Einwirkung nicht angegriffen wird.

Claims

PATENTANSPRUCH: Keramischer, Chromoxyd enthaltender Heizleiter, insbesondere für Hochtemperaturöfen, beispielsweise für Glüh- oder Schmelzöfen mit Temperaturen bis zu etwa 2000° C, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem gesinterten Gemisch von Chromoxyd mit anderen Metalloxyden von Magnesium, Zirkon, Titan, Niobium und Nickel besteht, vornehmlich aus einer Mischung von Chromoxyd mit 0,1 bis 5 Molprozent Mg O, Zr 02, Ti 02, Nb., 05, Ni O: In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 877 931, 592 951, 469 085; USA.-Patentschrift Nr. 2 278 072.