CH201106A - Electric radiator made of refractory metals and process for their manufacture. - Google Patents

Electric radiator made of refractory metals and process for their manufacture.

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CH201106A
CH201106A CH201106DA CH201106A CH 201106 A CH201106 A CH 201106A CH 201106D A CH201106D A CH 201106DA CH 201106 A CH201106 A CH 201106A
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metal oxide
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Company N V Molybdenum
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  • Resistance Heating (AREA)

Description

  

      Elektrischer    Heizkörper ans     hoehsehinelzenden    Metallen und Verfahren  zu dessen Herstellung.    Um     Heizdrähte        aus        Molybdän,    Wolfram  oder     Tantal    in     Hochtemperaturöfen    verwen  den zu können, musste man bisher reduzie  rende und     inerte    Gase     verwenden    oder ge  gebenenfalls im     Vakuum.    arbeiten, da solche       hochschmelzende    Metalle     schone        zwischen    500  bis<B>700'</B> C lebhaft -zu oxydieren beginnen:

    Um die hohe     Schmelztemperatur    der besag  ten     Metalle    ausnützen zu können,     hat    man  zwar versucht, Heizkörper     aus    diesen Me  tallen in hochschmelzende Oxyde     einzubetten;     doch ist es bisher nicht gelungen, auf diesem  Wege zuverlässig 'gasdichte     Einbettungen     zu erzielen.  



  Es war ferner bekannt,     niedrigschmel-          zende    Metalle     und    Metallegierungen, wie     zum     Beispiel     Nickelchromdrähte,    mit festhaften  den Metalloxyden zu überziehen, indem       man    primär aufgebrachtes     Magnesiummetall     durch Wasserdampf unter hohem Druck in       Magnesiumoxyd    überführte:

       Derartige    Oxyd  häute haften zwar ziemlich gut,     bilden    aber  bestenfalls nur,     eine    brauchbare elektrische         Isolationsschicht,    da sie stark porös sind und       Gaszutritt    nicht verhindern können.  



  Gegenstand der vorliegenden     Erfindung     ist     nun    ein     mit    Schutzmantel versehener elek  trischer Heizkörper aus hochschmelzenden       Metallen,    wie z. B.     Molybdän,    Wolfram,       Tantal        etc.,        und    ein Verfahren zu dessen       Herstellung.    Der     erfindungsgemässe    Heiz  körper zeichnet sich dadurch aus, dass der  Schutzmantel, der den Zutritt von Gasen, ins  besondere von atmosphärischem Sauerstoff,

    zu dem     oxydationsempfindlichen        Heizleiter     zuverlässig     und        vollkommen    verhindern soll,  aus     mindestens    einem hochschmelzenden, bei       Temperaturen        über    1400'C     leicht    zu gasdich  tem     Scherben        sinternden        Metalloxyd        besteht.     



  Bei der     Herstellung    eines solchen gas  dichten Schutzmantels kann in der Weise       vorgegangen    werden, dass man wenigstens  eine Schicht aus mindestens einem hoch  schmelzenden, bei Temperaturen über 1400'C  leicht zu gasdichtem Scherben     sinternden          Metalloxyd    auf, dem Heizleiter aufbringt      und sie darauf durch Hitzewirkung zum  Festhaften bringt. Dabei kann die Metall  oxydschicht in kolloidaler Lösung aufgetra  gen und auf dem Heizleiter durch Sintern  zum Festhaften gebracht werden, oder sie  kann in Gestalt eines Rohres auf den     Heiz-          heiter    aufgebracht und darauf aufgeschrumpft  werden.

   Der Schutzmantel kann auch durch  Überlagerung mehrerer     Metalloxydschichten     erzeugt werden. Zwischen Heizleiter und  Schutzmantel kann mindestens eine Schicht  aus reinem Metalloxyd, das selbst bei  höchsten Temperaturen, das heisst zwischen  1400 bis 2000' C praktisch mit dem     Heiz-          leiter    nicht reagiert, aufgebracht werden, an  die sich dann nach aussen mindestens eine  Kieselsäure enthaltende Schicht, zum Bei  spiel aus einem Gemenge von     Aluminium-          oxyd    und Kieselsäure, oder von Aluminium  oxyd,     Magnesiumoxyd    und Kieselsäure     usw.,          anschliesst.    Die innerste,

   den Heizleiter um  gebende Schicht kann z. B. aus Aluminium  oxyd,     Magnesiumoxyd,        Thoriumoxyd,        Beryl-          liumoxyd    usw. bestehen. Zweckmässig wird  bei Verwendung eines aufzuschrumpfenden  Rohres der Heizleiter vorher mit einem Über  zug aus reinem Metalloxyd, wie zum Beispiel       Aluminiumoxyd,    versehen. Diese Zwischen  schicht kann in der Weise angebracht wer  den, dass auf dem Heizleiter zunächst ein Me  tall, zum Beispiel Aluminium in verteiltem  Zustande, aufgetragen und dieses dann oxy  diert wird.

   Es ist dabei nicht unbedingt  nötig, die den Heizstab umkleidende Metall  schicht nur so dünn zu gestalten, dass sie     un-          mittelbar    zur Gänze oxydiert wird; vielmehr  kann es zweckmässig sein, die Metall-,     zum     Beispiel Aluminiumschicht so     stark    auf  zutragen; dass bei der Oxydation der     innere     Teil derselben im wesentlichen     unverändert     bleibt oder in nach innen zu allmählich ab  nehmender Stärke oxydiert wird.  



  Das Auftragen der einzelnen Oxyd  schichten kann in jeder bekannten Weise er  folgen, zum Beispiel durch Aufspritzen oder  Eintauchen in     wässrige    Suspensionen. Vor  teilhaft werden jeweils die Einzelschichten  bei zirka 1400 bis<B>2200'C</B> betragenden Tem-         peraturen        gesintert,    so     dass    jeweils ein     fester     Verband der neuaufgetragenen Schicht mit  der' vorhergehenden erzielt wird.  



       Bei        Aufbringung    des     Schutzmantels    in       Gestalt        von    mehr oder weniger     dünnen     Rohren ist es angezeigt, dafür zu sorgen, dass  die     Aufschrumpfung    oder     Sinterung    in einem  Temperaturbereich genügender plastischer       Bildsamkeit    erfolgt, damit eine innige Haf  tung     und        Frittung    mit dem gegebenenfalls       darunterliegenden    Überzug     aus    reinem Oxyd  erreicht     wird.     



  Das     Sintern    der     Metalloxydschichten     kann     zweckmässigerweise    in einem reduzie  renden oder     inerten    Medium oder im Vakuum  erfolgen.



      Electric radiator of high-level metals and process for their manufacture. In order to be able to use heating wires made of molybdenum, tungsten or tantalum in high-temperature furnaces, you previously had to use reducing and inert gases or, if necessary, in a vacuum. work, as such high-melting metals begin to oxidize vigorously between 500 to <B> 700 '</B> C:

    In order to be able to exploit the high melting temperature of said metals, attempts have indeed been made to embed radiators from these metals in high-melting oxides; but so far it has not been possible to reliably achieve gas-tight embeddings in this way.



  It was also known to coat low-melting metals and metal alloys, such as nickel-chromium wires, with firmly adhering metal oxides by converting the magnesium metal applied primarily into magnesium oxide by means of steam under high pressure:

       Such oxide skins adhere fairly well, but at best only form a useful electrical insulation layer, since they are highly porous and cannot prevent the entry of gas.



  The present invention is a protective jacket provided with elec tric radiator made of refractory metals, such as. B. molybdenum, tungsten, tantalum, etc., and a method for its production. The heater according to the invention is characterized in that the protective jacket, which prevents the entry of gases, in particular atmospheric oxygen,

    to prevent the oxidation-sensitive heating conductor reliably and completely, consists of at least one high-melting metal oxide, which at temperatures above 1400'C easily sintered to gas-tight shards.



  In the production of such a gas-tight protective jacket, the procedure can be that at least one layer of at least one high-melting metal oxide, which easily sintered to gas-tight body at temperatures above 1400 ° C, is applied to the heating conductor and it is adhered to it by heat brings. The metal oxide layer can be applied in a colloidal solution and made to adhere to the heating conductor by sintering, or it can be applied to the heating element in the form of a tube and shrunk onto it.

   The protective jacket can also be created by superimposing several layers of metal oxide. Between the heating conductor and the protective jacket, at least one layer of pure metal oxide, which practically does not react with the heating conductor even at the highest temperatures, i.e. between 1400 and 2000 ° C, can be applied to the layer, which then contains at least one silica on the outside, For example, from a mixture of aluminum oxide and silica, or of aluminum oxide, magnesium oxide and silica, etc., connects. The innermost

   the heat conductor to giving layer can, for. B. from aluminum oxide, magnesium oxide, thorium oxide, beryllium oxide, etc. consist. When using a tube to be shrunk on, the heating conductor is expediently provided beforehand with a coating made of pure metal oxide, such as aluminum oxide. This intermediate layer can be applied in such a way that first a metal, for example aluminum in a distributed state, is applied to the heating conductor and this is then oxidized.

   It is not absolutely necessary to make the metal layer covering the heating rod only so thin that it is immediately and completely oxidized; rather, it can be useful to apply the metal, for example aluminum, layer so thickly; that during the oxidation the inner part of the same remains essentially unchanged or is oxidized to a gradually decreasing strength inwardly.



  The individual oxide layers can be applied in any known manner, for example by spraying on or immersing in aqueous suspensions. Advantageously, the individual layers are each sintered at temperatures of approximately 1400 to 2200 ° C., so that a firm bond between the newly applied layer and the previous one is achieved.



       When applying the protective jacket in the form of more or less thin tubes, it is advisable to ensure that the shrinking or sintering takes place in a temperature range with sufficient plasticity so that an intimate adhesion and fritting with the possibly underlying coating of pure oxide is achieved .



  The metal oxide layers can conveniently be sintered in a reducing or inert medium or in a vacuum.

 

Claims (1)

PATENTANSPR'ÜCH I: Elektrischer Heizkörper aus hochschmel zenden Metallen mit einem gasdichten Schutzmantel, dadurch gekennzeichnet, dass der gasdichte Schutzmantel aus mindestens einem hochschmelzenden, bei Temperaturen über 1400'C leicht zu gasdichtem Scherben sinternden Metalloxyd besteht. UNTERANSPR ÜCHE 1. Elektrischer Heizkörper nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwi schen Heizleiter und Schutzmantel min destens eine Schicht aus einem reinen Me talloxyd, das zwischen 1400 bis <B>2000'C</B> praktisch mit dem Heizleiter nicht rea giert, vorhanden isst. 2. PATENT CLAIM I: Electric heating element made of high-melting metals with a gas-tight protective jacket, characterized in that the gas-tight protective jacket consists of at least one high-melting metal oxide which easily sintered to a gas-tight body at temperatures above 1400 ° C. SUBClaims 1. Electric radiator according to patent claim, characterized in that between the heating conductor and protective jacket at least one layer of pure metal oxide that practically does not react with the heating conductor between 1400 to 2000'C , present eats. 2. Elektrischer Heizkörper nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzmantel aus mehreren überlagerten Metalloxydschichten besteht. ä. Elektrischer Heizkörper nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die innerste, den Heiz- leiter umgebende Schicht aas Aluminium oxyd besteht. 4. Electric heater according to patent claim, characterized in that the protective jacket consists of several superimposed metal oxide layers. The electric heating element according to claim and dependent claim 1, characterized in that the innermost layer surrounding the heating conductor consists of aluminum oxide. 4th Elektrischer Heizkörper nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die innerste, den Heiz- leiter umgebende Schicht aus Magnesium oxyd besteht. 5. Ulektrischer lleizkörper nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet; dass die innerste, den Heiz- leiter umgebende Schicht aus Thorium- ogyd besteht. Electric heating element according to patent claim and dependent claim 1, characterized in that the innermost layer surrounding the heating conductor consists of magnesium oxide. 5. Ulektrischer Lleizkörper according to claim and dependent claim 1, characterized in; that the innermost layer surrounding the heating conductor consists of thorium oxide. 6. Elektrischer Heizkörper nach Patentan spruch und.Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die innerste, den Heiz- leiter umgebende Schicht aus Beryllium- oxyd besteht. 7. Elektrischer Heizkörper nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die innerste, den Heiz- leiter umgebende Schicht allmählich nach aussen in mindestens eine Kieselsäure enthaltende Schicht übergeht. 8. 6. Electrical radiator according to patent claim und.Uunterclaim 1, characterized in that the innermost layer surrounding the heating conductor consists of beryllium oxide. 7. An electric heater according to claim and dependent claim 1, characterized in that the innermost layer surrounding the heating conductor gradually merges outwards into at least one layer containing silica. 8th. Elektrischer Heizkörper nach Patentan spruch und Unteranspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kieselsäure ent haltende Schicht aus einem Gemenge von Aluminiumoxyd und Kieselsäure besteht. Electric heating element according to claim and dependent claim 7, characterized in that the layer containing silica consists of a mixture of aluminum oxide and silica. 9. Elektrischer Heizkörper nach Patentan- s prue, 'h und T Jnteranspruch 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Kieselsäure ent haltende Schicht aus einem Gemenge von Aluminiumoxyd; Magnesiumoxyd und Kieselsäure besteht. 9. Electric heating element according to patent claims prue, h and sub-claim 7, characterized in that the layer containing silica is made from a mixture of aluminum oxide; Magnesium oxide and silica. PATENTANSPRUCH II: Verfahren zur Herstellung eines elektri schen Heizkörpers nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Bil dung des Schutzmantels wenigstens eine Schicht aus mindestens einem hochschmelzen den, bei Temperaturen über 1400'C leicht zu gasdichtem Scherben sinternden Metall oxyd auf dem Heizleiter aufbringt und sie darauf durch Hitzewirkung zum Festhaften bringt. UNTERANSPRt?CHE 10. PATENT CLAIM II: Process for the production of an electrical heating element according to Patent Claim I, characterized in that at least one layer of at least one high-melting metal oxide, which sintered easily to gas-tight shards at temperatures above 1400'C, is applied to the heating conductor to form the protective jacket and then makes them stick by the action of heat. SUBJECT TO 10. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die Metall oxydschicht nach Aufbringen derselben auf den Heizleiter durch Sintern zum Festhaften gebracht wird. 11. Verfahren nach Patentanspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass die Metall- oxydscUicht in Form eines Rohres auf den Heizleiter aufgebracht und darauf aufgeschrumpft wird. 12. Method according to claim II, characterized in that the metal oxide layer is made to adhere by sintering after it has been applied to the heating conductor. 11. The method according to claim 11, characterized in that the metal oxide layer is applied to the heating conductor in the form of a tube and is shrunk onto it. 12. Verfahren nach Patentanspruch<B>11,</B> da durch gekennzeichnet, dass der Schutz mantel durch Überlagerung mehrerer Metalloxydschichten erzeugt wird. <B>13.</B> Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass zwischen Heizleiter und Schutzmantel mindestens eine Schicht aus einem reinen Metall- oxyd, das zwischen 1400 bis 2000C C praktisch mit dem Heizleiter nicht rea giert, Method according to patent claim 11, characterized in that the protective jacket is produced by superimposing several metal oxide layers. <B> 13. </B> Method according to claim II, characterized in that between the heating conductor and the protective jacket at least one layer of a pure metal oxide that practically does not react with the heating conductor between 1400 to 2000C C, aufgebracht wird. 14. Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 11, dadurch gekennzeich net, dass der Heizleiter vorgängig der Aufbringung cles Rohras mit einem Über zug aus reinem Metalloxyd versehen wird. 15. is applied. 14. The method according to claim II and dependent claim 11, characterized in that the heating conductor is provided prior to the application of cles Rohras with an over train of pure metal oxide. 15th Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 13, dadurch gekennzeich net, dass die Schicht zwischen Heizleiter und Schutzmantel derart aufgebracht wird, dass auf dem Heizleiter zunächst ein Metall aufgetragen und dieses dann oxydiert wird. 16. Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeich net, dass das Sintern der Metalloxyd schicht auf dem Heizleiter in einem re duzierenden Medium erfolgt. 17. Method according to claim II and dependent claim 13, characterized in that the layer between the heating conductor and protective jacket is applied in such a way that a metal is first applied to the heating conductor and this is then oxidized. 16. The method according to claim II and dependent claim 10, characterized in that the sintering of the metal oxide layer on the heating conductor takes place in a reducing medium. 17th Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeich net, dass das Sintern der Metalloxyd söhicht auf dem Heizleiter in inertem Medium erfolgt. 18. Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeich net, dass das Sintern der Metalloxyd schicht auf dem Heizleiter im Vakuum erfolgt. Method according to claim II and dependent claim 10, characterized in that the sintering of the metal oxide takes place on the heating conductor in an inert medium. 18. The method according to claim II and dependent claim 10, characterized in that the sintering of the metal oxide layer on the heating conductor takes place in a vacuum.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2634478A1 (en) * 1988-07-25 1990-01-26 Financ Cetal Sarl PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF A BORON NITRIDE INSULATING BAR, MAINLY USED IN PROTECTED HEATING ELEMENTS, AND THE BAR THUS OBTAINED

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2634478A1 (en) * 1988-07-25 1990-01-26 Financ Cetal Sarl PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF A BORON NITRIDE INSULATING BAR, MAINLY USED IN PROTECTED HEATING ELEMENTS, AND THE BAR THUS OBTAINED
EP0356361A1 (en) * 1988-07-25 1990-02-28 Financiere Cetal, S.A.R.L. Method of fabricating a boron nitride isolating rod essentially used for sheathed heating elements and rod obtained by this method

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