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Verfahren zur Erzeugung von porösen Widerstandskörpern aus Siliciumcarbid oder Borcarbid.
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von elektrischen Wider- standslrörpern porösen Gefüges aus Siliciumcarbid oder Borcarbid. Das neue Verfahren besteht darin, dass die einzelnen Körner oder Kristalle zusammengebacken werden, ohne dass sie ihre Form ändern. Dieses Zusammenbacken kann durch Einwirkung des elektrischen Stromes im elektrischen Ofen oder aber in der Weise geschehen, dass den Carbiden vor dem unter Luftzutritt erfolgenden Brennen Borsäure zugesetzt wird. Im ersten Falle werden die im elektrischen Ofen zusammengebackenen Körper in Stücke beliebiger Form zerschnitten und durch Eintauchen in Emaille und nochmaliges Brennen gehärtet.
Im zweiten Falle, wo also den Carbiden, um beim Brennen eine Oxydation zu verhindern, Borsäure zugesetzt ist, kann die Formgebung ebenfalls je nach der gewünschten Form durch Zerschneiden oder durch Formen oder Pressen in Formen erfolgen, worauf dann die Formstücke zwecks Zusammenbackens der einzelnen Körner oder Kristalle längere Zeit einer hohen Temperatur ausgesetzt werden.
Man hat bereits vorgeschlagen, ans MetaUcarbiden, denen gegebenenfalls zur Wider- standssteigerung Zusätze von nichtleitenden Oxyden beigegeben werden, durch Zusammenschmelzung mittels elektrischen Stromes Widerstandskörper herzustellen. Die Bildung dieser Widerstände durch Schmelzen ist nun an sich schon schwierig. Dazu tritt der fernere Missstand, dass die durch Schmelzung gewonnenen Widerstandskörper sich wegen ihrer aussergewöhnlichen Härte nicht oder doch nur sehr schwer bearbeiten lassen. Gerade die Form bezw. Formgebung der Widorstandskörper ist aber für die Verwendung derselben von allergrösster Wichtigkeit. Die bisherige geringe Verwendungsfähigkeit der geschmolzenen Carbidkörper ist ein grosser Mangel.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Widerstandskörper aus Metallcarbide an sich sonst die mannigfachste Verwendung in der Elektrotechnik finden können. So könnte man dieselben z. B. als Widerstände bei Regulierapparaten, Anlassern n. dgl. mit besonderem Vorteil deshalb verwenden, weil sie ohne Nachteil auch stark überlastet werden dürfen.
Andererseits hat man bereits vorgeschlagen, Metallcarbide mit einem Nichtleiter, z. B. Siliciumcarbid mit Portland-Cement zu versetzen und die pulverförmige Masse durch Pressen (Kompression) oder durch Schmelzen (Fusion) in eine homogene Masse umzuwandeln, deren einzelne Teilchen in ganz intimem Kontakt miteinander stehen. Dabei hat man einerseits starken hydraulischen Druck und andererseits Temperaturen von etwa 15000 verwendet.
Im Gegensatz dazu, handelt es sich nach vorliegender Erfindung um Körper porösen Gefüges, bei denen keineswegs ein hoher Druck erforderlich ist und bei denen auch schon Temperaturen von 800-10000 genügen. Wesentlich ist nach vorliegender Erfindung im gegensatz zen dem früher bekannten Verfahren) dass die Oxydation der Carbidkristalle beim Zusammenbacken verhindert wird. Beim Brennen im elektrischen Ofen ist die Oxydation an sich ausgeschlossen, während beim Brennen z. B. im Muffelofen die Oxydation der Kristalle durch Zusatz von Borsäure verhindert werden muss. Ohne Zusatz der Borsäure
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Zusammenbacken der mit Borsäure versetzten Metallcarbide unter Luftzutritt Körper von verhältnismässig niedrigem Widerstand gebildet werden.
Die nach vorliegender Erfindung. erzeugten Körper lassen sich wegen ihres porösen Gefüges verhältnismässig leicht in Stücke beliebiger Form zerschneiden. Um die mechanische Festigkeit der zerschnittenen Stuck zu erhöhen, worden dieselben in schwer schmelzbare Emaille eingetaucht und dann in einem geeigneten Ofen gebrannt.
Die Herstellung der porösen Widerstandskörper aus Siliciumcarbid oder Borcarbid kann ausser im elektrischen Ofen auch in einem mit Kohle oder auf sonst geeignete Weise geheizten Ofen erfolgen. In diesem Falle ist es eben nötig, den als Ausgangsmaterial verwendeten Carbiden Borsäure zuzusetzen, welche die Oxydation der Carbidkristalle verhindert und ein leichtes Zusammenbacken der Kristalle ermöglicht. Die Formgebung kann dann entweder durch Zerschneiden erfolgen oder aber es werden die Stücke vorher durch entsprechende Formen geformt, ohne das Material zu pressen, oder aber es kann eine Formgebung noch durch Pressen in Formen, oder in Strangpressen, wie bei der Bogenlichtkohlenfabrikation geschehen.
Die mit Borsäure versetzten pulverförmigen oder kristallförmigen Carbide werden bei hoher, aber unterhalb des Schmelzpunktes liegender Temperatur gebrannt.
Bei einem Versuch wurden 9 9 Siliciumcarbidkristalle und 1 9 Borsäure miteinander gomischt, dann die Masse in einem Schraubstock zusammengepresst und bei etwa 12000 gebrannt. Es ergab sich dabei eine so gute Leitfähigkeit, dass sich ein Körper von 80 mm Länge und 8 X 8 mm Querschnitt für eine Spannung von 72 Volt verwenden liess.
Verwendet man statt Borsäure Borax, so erhält man zwar ziemlich gutleitende Widerstandskörper, aber dieselben haben eine glasige oder schlackenartige, nichtleitende Oberfläche.
Die unter Verwendung von Borsäure hergestellten Widerstandskörper haben stets dieselbe gleichmässige Zusammensetzung, was bei den früher bekannten, mit Zusätzen und durch Schmelzung gewonnenen Carbidkörpern nicht der Fall sein kann, da bei der zum Schmelzen erforderlichen grossen Hitze ein Teil der zugesetzten Stoffe verdampfen wird.
Die nach vorliegender Erfindung hergestellten Widerstandskörper besitzen an sich schon einen erheblich grösseren Widerstand, als die geschmolzenen Metallcarbide, weil sich die einzelnen Kristalle nur in Punkten berühren, während bei geschmolzenen Körpern eine kompakte, gutleitende Masse entsteht und die einzelnen Kristalle überhaupt nicht mehr existieren.
Die nach vorliegender Erfindung hergestellten Widerstandskörper können die ver- schiedensten Formen haben, z. B. Blöcke, Scheiben, lange Stangen von rundem oder eckigem Querschnitt, Röhren u. dgl. Sie können für die verschiedensten Zwecke Verwendung finden, z. B. als Widerstände für Regulier-und Anlasszwecke oder als Vorschaltwiderstände für Bogenlampen, wobei sie wegen ihrer hohen elektrischen Belastungsfähigkeit bei entsprechend geringem Volumen mit in die Lampe eingebaut werden können. Für Regalierwiderstände können die Körper als Ringe ausgebildet werden, welche aufgeschnitten sind und auf denen die Kontaktfeder schleift. Für Regulierzwecke kann man die Kontaktfeder auch direkt auf einem geraden Stab schleifen lassen.
Die neuen Widerstandskörper können auch als Heizwiderstände in den Fällen Ver- wendung finden, wo Glühtemperatur verwendet werden soll. Sie eignen sich auch als An- heizer für Nernstlampon, indem sie leicht als Massenfabrikat in kleinsten Dimensionen mit hohem Widerstande hergestellt werden können. Ferner eignen sie sich als Widerstände für
Heizlampen, bei denen es mehr auf eine mittlere Glühtemperatur als auf grosse Lichtfülle ankommt. Dabei ist ein Vakuum nicht erforderlich.
Die neuen Körper lassen sich bis zu Temperaturen von 12000 verwenden, bei höheren Temperaturen werden sie dagegen weich. Dafür besitzen sie aber auch den ausser- ordentlichen Vorteil, dass zu ihrer Herstellung wohlfeileres Rohmaterial verwendet werden kann, weil vorzugsweise das sogenannte amorphe Carborundum verwendet wird, welches jetzt bei der Fabrikation des Siliciumcarbid gewissermassen als Nebenprodukt gewonnen wird.
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