DE1055432B - Koerper aus kristallinem Siliziumkarbid und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Koerper aus kristallinem Siliziumkarbid und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich zunächst auf einen
Koiper aus kristallinem Siliziumkarbid mit einem zusammenhangenden sihzierten Kohlenstoffskelett,
dessen Poren innen mit Silizium enthaltenden Schichten
versehen sind
Die bekannten Korper dieser Art halben eine dichte
Form Die Poren des Sihziumkarbidkoipers sind mit
ieinem Silizium oder mit einem durch Sih/ium ange
reicherten Material ausgefüllt, so daß die diehte und
nicht poröse Struktur entsteht Derartige dichte Koiper
haben sich in hohem Maße als elektrisch und wärmeleitend erwiesen Fur andere Zwecke dagegen
sind sie weniger brauchbar Zum Beispiel neigen derartige dichte Korper, wenn sie plötzlichen Tem
peraturvei änderungen unterworfen sind, dazu, an
einer oder mehreren Stellen zu reißen oder /11 brechen
Nach der Erfindung sind diese Mangel dadurch he
hoben, daß die Schichten an den Innenwandungen der
Poren außen aus glasigem Silmumdioxjd bestehen
und die Porosität des Korpers etwa 2O°/o des Koipervolumens
ausmacht Derartig ausgebildete Korper sind außerordentlich widerstandsfähig gegenubei
starken Hit/eschwankungen
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahien
zur Herstellung von Korpern der erwähnten Art, nämlich auf ein Verfahren, bei dem zunächst cm
skelettartiger Kohlekorper der gewünschten Form gebildet und dann dieser Korper in Gegenwart von
Silizium bei einer Temperatur über 1800° C erwärmt
wird Das Verfahren nach der Erfindung besteht dann, daß durch den sihzierten Korper hindurch
ein oxydierendes Gas, ζ B Luft unter Druck gepießt
wird, derart, daß ein Teil des zwischenraumigen
Siliziums wieder aus den Poren entfernt und ein an derer Ίβιΐ zu glasigem Silizmmdioxvd umgewandelt
wird
Bei einer besonderen Ausfuhiungsform des neuen
Verfahrens wird zum Austreiben eines Teils des zwischenraumigen Siliziums und zum Glasieren dei
Poreninnenflachen Preßluft angewendet, bevor der sihzierte Korper abgekühlt ist
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen
Fig 1 ist eine Perspektive Ansicht eines geschlos
senen Endrohres gemäß der Erfindung,
Fig 2 ist eine diagrammatisch stark vergrößerte
Ansicht eines polierten Ausschnittes eines porösen Korpers der gemäß dieser Erfindung hergestellt ist
Silmumkarbidgegenstande poröser Korperstruktur
wobei der Korper des Gegenstandes ein zusammen hangendes, offenes Netzwerk von Silmumkaibid
kubisch kustalliner Variation mit Silizium in den
Zwischenräumen umfaßt und ein wesentliches Korper aus kristallinem Siliziumkarbid
und Verfahren zu seiner Herstellung
und Verfahren zu seiner Herstellung
Anmelder:
The Carborundum Company,
Niagara Falls, N. Y. (V. St. A.)
Niagara Falls, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter Dipl -Ing W Cohausz
und Dipl -Ing W Florack, Patentanwälte,
Dusseldorf, Schumannstr 97
Ernst Hedigeri, Youngstown, NY (V St A)1
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
Volumen zwischenverbundenen Porenzwischenraumes enthalt, kann wie folgt hergestellt werden
Der in einer zusammenhangenden Grundformation Kohlenstoff enthaltende Koiper kann auf verschiedene
Weisen hergestellt werden durch Umwandlung von Holz in Holzkohle oder durch Verkohlung von
Melasse-, Kasein-, Dextrin-, Getreidemehl, wie Weizenmehl, Roggenmehl oder Buchweizenmehl, oder
anderer verkohlbarer Korper Er kann vollkommen von der skeletalen Form des Kohlenstoffes gemacht
werden, aber, wenn gewünscht, kann er auch zusatzlich
feingeteilten Kohlenstoff enthalten, der nicht einen Teil solchei skeletalen Kohlenstoffstruktur
bildet
Der in einer zusammenhangenden skeletalen Formation Kohlenstoff enthaltende Korper kann auch
durch Reaktion bestimmter Arten kohlenstoffhaltiger Flüssigkeiten mit einer geeigneten Reagenz erzeugt
werden, wobei die kohlenstoffhaltige Flüssigkeit Kohlenstoff in der Weise frei werden laßt, daß sie
den Behalter mit einer porösen skeletalen Form des
Kohlenstoffes anfüllt Nicht alle kohlenstoffhaltigen Flüssigkeiten sind fur diesen Zweck geeignet Bei den
meisten wird der frei werdende Kohlenstoff als Schlamm ausgeschieden und sinkt auf den Boden der
Restflussigkeit Eine vortreffheh geeignete kohlen
stoffhalt ge Flüssigkeit zur Herstellung der gewünschten
Kohlenstofform ist Furfurol oder einige seiner Derivate, wie Furfuralalkohol Mischungen von
809 790/45D
Furfurol und Furfuralalkohol können auch benutzt matische Zellenstruktur und scheint dem ähnlich zu
werden. Viele der Mineralsäuren scheiden den Kohlen- sein, wie er bei der Umwandlung von Holz in Holzstoff
aus den Furfurolverbindungen aus, unter ihnen kohle, den verkohlbaren Melassen, Kasein, Dextrin
Salz- und Schwefelsäuren. und Getreidemehl in den Körpern der Beispiele I bis
Bei der Mischung von Salz- und Schwefelsäure mit 5 VI einschließlich nach der Verkohlung dieser Körper
Furfurol beginnt das Freiwerden des Kohlenstoffes eigen ist. Der Kohlenstoff, wie er aus der Einwirkung
sofort, schreitet jedoch langsam bis zur Vollendung, von Furfurolverbindungen und Säuren hervorgeht,
die sich von 10 Minuten oder weniger bis zu vielen wirkt in der gleichen Weise wie das bei der Umwand1-
Stunden erstreckt, fort, was von dem Verhältnis des lung von Holz in Holzkohle oder bei Verkohlung
Säuregehaltes zum Furfurol abhängig ist. Diese Tat- io eines Körpers aus verkohlbarem Material, wenn es
sachc gewährt genügend Zeit zum Mischen, Umrühren der Einwirkung reinen Siliziums in einem hoch über
und Gießen, bevor die Erstarrungsaktion über den dem Silizium liegenden Schmelzpunkt unterworfen ist.
>Tinte«-Status eingetreten ist. Kohlenstoffkörper, die durch die Reaktion von
Wenn Furfuralalkohol oder eine Mischung von Furfurolverbindungen und einer Säure entstanden
Furfurol und Furfuralalkohol gebraucht und mit 15 sind, können verschiedene andere Materialien entSäure
vermischt wird, vollzieht sich die Reaktion in halten, die entweder die Eigenschaften der Kohlender
gleichen Weise, jedoch schneller. Mit Furfural- Stoffkörper oder des silizierten Körpers verändern,
alkohol allein ist sie sehr schnell. der durch Silizierung in der unten angeführten Weise
Bei einer Mischung von Furfurol und Furfural- entstanden ist. Diese Materialien werden der
alkohol geht die Reaktion noch schneller, als wenn 20 Mischung der Furfurolverbindung und angewandten
Furfurol allein angewandt wird. In diesem Falle Säure zugesetzt. Im Falle zugesetzter fester Matehängt
die Reaktionsgeschwindigkeit vom Verhältnis rialien, wie feinzerteilten Kohlenstoffs, sind die
Furfuralalkohol zu Furfurol ab. Es ist natürlich in leuchen genügend klein in ihrer Größe, um in fester
diesem Vergleich der Reaktionsgeschwindigkeiten an- gleichbleibender Verteilung in der Mischung festgegenommen,
daß das Verhältnis der Furfurolverbin- 25 halten zu werden, bis der Kohlenstoff an dem Furfurol
dung oder Verbindungen zur Säure konstant bleibt. sich genügend entwickelt hat, um sie festzuhalten.
In dem Augenblick, wo Furfurolverbindung und Säure Verschiedene Flüssigkeiten, wie Glyzerin, können der
\ ermischt werden, wird eine »Tinte« gebildet unter Mischung beigemengt werden, um die Zähigkeit der
gleichzeitigem Freiwerden von Kohlenstoffatomen in sich ergebenden Kohlenstofform zu verstärken, so daß
jedem Teil der Mischung. Die folgende Aktion geht 3° sie mit normaler Sorgfalt behandelt werden kann,
etwas langsamer vor sich und bewirkt die Vergröße- ohne Gefahr zu laufen, daß sie zerbricht,
rung und Verkettung der »tinte«-artigen Massen, die Die Reihe der für diese Erfindung brauchbaren
während der ersten Reaktion gebildet worden sind. Materialien ist sehr groß, und es ist deswegen un-
Bei diesem Reaktionsstadium scheint der Kohlenstoff möglich, genaue Beispiele aller möglichen Kombi-
>'zu wachsen«, mehr als es ein ungeheuer beschleu- 35 nationen des verwendbaren Materials näher zu er-
nigter Pflanzenwuchs möchte erwarten lassen. Auf läutern. Einige Beispiele seien hier zur Erläuterung
diese Weise wird eine in sich abgestützte Kohlenstoff- angeführt. Beispiele I bis VI einschließlich erläutern
struktur aufgebaut, die das Gesamtvolumen der die Bildung des Kohlenstoffkörpers aus vorwiegend
Flüssigkeit einnimmt, so daß nach Abschluß der anfänglich festen Materialien.
Reaktion das Ergebnis mit einem nassen Schwamm 40 B4-IT
der gewünschten Form verglichen werden kann, wo- "
bei der Schwamm dem Kohlenstoffkörper entspricht Eine Mischung, geeignet zum Formen durch
und die Feuchtigkeit dem Rückstand der Salzsäure Rammen oder Stampfen,
und/oder der Furfurolverbindung. _ Trockenmischung:
Die nasse Kohlenstofform wird bei so hoher Tem- 45 Gewichtsprozent
peratur getrocknet, daß die Feuchtigkeit und andere Sägemehl 20
flüchtige Bestandteile ausgetrieben werden. Die Getreidemehl z.'b! ' Weizenmehl''.'.'.'.'. 10
Schrumpfung während dieses Vorganges ist in allen Feingeteilter Kohlenstoff,
Richtungen gleich, verhältnismäßig gering und ver- z B Lampenruß .' 70
ändert sich leicht mit den verschiedenen Mischungs- 5°
Verhältnissen. Durch die oben beschriebene Reaktion Die obigen Materialien werden gründlich trocken
zwischen Furfurolverbindungen und Säuren können gemischt und dann mit Melasse und Wasser in den
100%ige Kohlenstoffkörper jeder gewünschten Struk- folgenden Verhältnissen kombiniert:
tür geschaffen werden, die von absoluter Dichte bis Gewichtsprozent
zu einer Porosität von 5°/o Kohlenstoff und 95% 55 Obi Trockenmischung 65 bis 70
Luft variieren. Im allgemeinen steigt die Dichte mit Melasse 25
einem Ansteigen des Furfurolverbindungsanteils der Wasser lObis 5
Mischung. Um für die Silizierung nach nachstehender Methode geeignet zu sein, muß der so hergestellte . .
Kohlenstoffkörper verhältnismäßig porös sein. Daher 60 rs ei spiel 11
werden bei der Herstellung von Kohlenstoffkörpern Zum Kaltpressen geeignete Mischung:
für die Silizierung nicht mehr als 60% Furfurol- Gewichtsprozent
Kohlenstoffkörper verhältnismäßig porös sein. Daher 60 rs ei spiel 11
werden bei der Herstellung von Kohlenstoffkörpern Zum Kaltpressen geeignete Mischung:
für die Silizierung nicht mehr als 60% Furfurol- Gewichtsprozent
verbindung zu 4O«/o HCL oder HSO der Konzen- Getreidemehl, z. B. Weizenmehl 13
trationen, die 111 den ^«spielen VIII bzw. IX an- Kohlenstoff, z. B. Lampenruß 62
gegeben sind, gebraucht. Mikroskopische Unter- 65 Wasser 25
suchumgen von Kohlenstoffkörpern, die durch Reaktion von Furfurolverbindungen mit einer Säure her- Diese Mischung bildet ein zum Kaltpressen gegestellt wurden, machen klar, daß der Kohlenstoff in eignetes Gemenge. Wenn gewünscht, kann etwas ihnen in einer zusammenhängenden skeletalen Struk- Glyzerin beigefügt werden, um ein Schmiermittel für sur vorhanden ist. Dieser Kohlenstoff hat eine syste- 70 das Kaltpressen zu schaffen.
suchumgen von Kohlenstoffkörpern, die durch Reaktion von Furfurolverbindungen mit einer Säure her- Diese Mischung bildet ein zum Kaltpressen gegestellt wurden, machen klar, daß der Kohlenstoff in eignetes Gemenge. Wenn gewünscht, kann etwas ihnen in einer zusammenhängenden skeletalen Struk- Glyzerin beigefügt werden, um ein Schmiermittel für sur vorhanden ist. Dieser Kohlenstoff hat eine syste- 70 das Kaltpressen zu schaffen.
Eine Mischung, geeignet zum Walzen in Tafeln:
Gewichtsprozent Getreidemehl, z. B. Weizenmehl ..... 27
Kohlenstoff, z. B. Lampenruß · 45
Etwa 15°/oiger Kaseinleim 28
Beispiel IV Eine zum Stampfen geeignete Mischung:
Gewichtsprozent
Kohlenstoff, z. B. Lampenruß 29
Holzkohle, z. B. 20 Maschen 29
Getreidemehl, z. B. Weizenmehl ..... 11
Etwa 15°/oiger Kaseinleim 31
Eine besonders geschmeidige Mischung zum Kaltpressen und Formen gebogener Stücke:
Gewichtsprozent Graphit, z. B. blättchenförmiger
Graphit 28
Getreidemehl, z. B. Weizenmehl 22
Holzkohle, z. B. 50 oder 70 Maschen 10 Etwa 15°/oiger Kaseinleim 40
Eine zum Kaltpressen gerader Stücke geeignete Mischung:
Gewichtsprozent
Kohlenstoff, z. B. Lampenruß 26
Holzkohle, z. B. 30 bis 40 Maschen .. 26
Getreidemehl, z. B. Weizenmehl 17
Etwa 15°/oiger Kaseinleim 31
Andere Materialien, die im die Mischungen Lbis VI einschließlich entweder als vollkommener oder teilweiser
Ersatz für die obigen Materialien einverleibt werden können, sind Holzmehl, Leinöl oder tierischer
Leim als karbonisierfähige Materialien und pulverisierte Holzkohle oder pulverisierter Koks als feinzerteilter
Kohlenstoff.
Die Mischung, die das karbonisierfähige Material, wie Kornmehl, Kasein oder Leim, enthält, wird zur
gewünschten Gestalt des Körpers geformt und dann getrocknet. Wenn trocken, ist er fertig zur Karbonisation
und Silizierung. Diese Vorgänge können getrennt oder sofort nach dem porenbildenden Gang
ausgeführt werden.
Der Körper kann in einem gesonderten Verfahren karbonisiert werden, indem er in einen Ofen gebracht
und so hoch erhitzt wird, daß das karbonisierfähige Material vollkommen verkohlt urid alle flüchtigen
Bestandteile entweichen. Der Körper braucht jedoch nicht gesondert karbonisiert zu werden. Die
Erhitzung des Körpers während der Reaktion des Körpers mit dem metallischen Silizium bei der unten
angeführten Silizierung kann ebenfalls zur Verkohlung des karbonisierfähigen Materials und der Ausscheidung
der flüchtigen Bestandteile im Körper verwendet werden. Es ist daher klar, daß die unten angeführte
Silizierungsmethode anwendbar ist, gleichgültig, ob der vorher karbonisierte Körper noch karbonisierfähiges
Material enthält oder nicht.
Beispiele VII, VIII und IX geben typische Herstellungsverfahren eines Kohlenstoffkörpers durch
Reaktion einer Furfurolverbindung und einer Säure; die Beispiele dienen nur zur Erläuterung. Zahlreiche
Variationen sind möglich.
Ein Kohlenstoffkörper, geeignet zum Silizieren und Porösmachen, wird durch folgende Mischung -erreicht:
Furfu rol 40 ecm
handelsübliche Salzsäure 60 ecm
Diese Mischung wird in eine Form des gewünschten Körpers gegossen. Die Reaktion zwischen
Furfurol und der Salzsäure ist nach einigen Stunden abgeschlossen. Der nasse Kohlenstoffkörper wird
dann aus der Form genommen und ist fertig zum Kalzinieren. Er kann aber auch vor der Kalzinierung
jede beliebige Zeit gelagert werden. Der Kalzinierungsvorgang besteht in einer Erhitzung des
Körpers in einer neutralen Atmosphäre bis zu einer so hohen Temperatur, daß alle Feuchtigkeit und an-
ao dere flüchtige Bestandteile ausgeschieden werden.
Eine Temperatur von 650° C ist hierzu als ausreichend befunden worden. Der Kohlenstoffkörper ist
jetzt fertig für die Silizierung, der die porenbildende Behandlung folgt.
Beispiel VIII
Füllmaterial, wie feingemahlener Kohlenstoff oder Glyzerin, kann der Mischung Furfurolverbindung und
Säure zum Zwecke der Erreichung veränderter Eigenschäften zugegeben werden. Eine typische Mischung
diesen Charakters besteht aus:
Furfurol 30 ecm
Salzsäure 70 ecm
Feingemahlener Kohlenstoff 35 g
Glyzerin 30 g
Um die gleichmäßige Verteilung des Füllmaterials in der Mischung und schließlich des davon gebildeten
Kohlenstoffkörpers zu sichern, wird das Füllmaterial, in diesem Falle Kohlenstoff und Glyzerin, zuerst entweder
mit dem Furfurol oder mit der Säure gemischt. Das Furfurol und die Säure werden dann miteinander
vermengt und in eine Form gegossen. Die weitere Behandlung ist dieselbe wie im Beispiel VII.
Das Furfurol, verwendet in den Beispielen VII, VIII und IX, ist gewöhnliches Handelsfurfurol. Die
Konzentration der Salzsäure ist nicht entscheidend. In den Beispielen VII und VIII war jedoch handelsübliche
konzentrierte Salzsäure von 35°/oigem HCl-Gehalt angewandt worden. Glyzerin liefert weniger
feinen Kohlenstoff von größerer Bruchsicherheit bei normaler Behandlung.
Wie oben erwähnt, kann dabei und bei ähnlichen Reaktionen an Stelle von Furfurol, Fufuralalkohol
gebraucht werden. Im allgemeinen wird für langsam sich setzende Mischungen Furfurol allein gebraucht.
Wenn Furfuralalkohol allein verwendet wird, ist die Reaktion sehr schnell und schwer zu kontrollieren,
und die Säure muß in verdünnter Konzentration angewandt werden. F"ür schnell sich setzende Mischungen
wurde gefunden, daß eine Mischung aus Furfurol und 4 Vo Furfuralalkohol sehr gut geeignet ist. Wie
dem aucVi sei, kann jedes gewünschte Verhältnis von Furfuralalkohol mit Furfurol benutzt werden, um das
gewünschte Ergebnis zu erzielen.
Schwefelsäure kann benutzt werden, um Kohlenstoff aus Furfurol, Furfuralalkohol und Mischungen
davon auszuscheiden. Ein typisches Beispiel für den
Gebrauch von Schwefelsaure in solcher Reaktion
benotigt
Furfurol 25 ecm
Verdünnte Schwefelsaure . . · . .75 ecm
Eine Füllung von femzerteiltem
Eine Füllung von femzerteiltem
Kohlenstoff ... 20 g
Die verwendete Schwefelsaure setzt sich aus 60%
Wasser und 40% handelsüblicher konzentrierter Schwefelsaul e pro Rauminhalt zusammen Die
Mischung wird in eine Form gegossen, woran sich
Setzen, Trocknen, Sihzieren und der porenbildende
Vorgang, beschrieben in den Beispielen VII und VIII, anschließt Zusammen mit Salzsauie und Schwefelsaure
eigibt Furfurol allem eine sich langsam
set/endc Mischung Fur schnell sich setzende Mischungen wird Furfuralalkohol oder Mischungen
aus Furfurol undi Furfuralalkohol angewendet
Ein gesonderter Kalzinierungsvorgang des Kohlenstoffkorpers
ist wie erwähnt nicht unbedingt notwendig,
da auch die Erhitzung bei der Sihzierung
die fluchtigen Bestandteile ausscheidet Es hat sich
allerdings als zweckmäßig herausgestellt, den Kohlenstoffkorper
vor del Sihzierung zu kalzinieren, da der Korpei andererseits sehr leicht durch die schnelle
Ausscheidung der fluchtigen Bestandteile bei der Sihzierung zerbiicht
Eine Art, die Karbonisierung und Sihzierung des
Korpers durchzufuhren, sieht die Verwendung von
geschmolzenem Silizium vor, das semei Menge nach em wenig mehr ausmacht, als zur vollständigen Sihzierung
erforderlich ist, wobei bei der weiteren Erhitzung der erwähnten Sihziummasse der Korper sorgfaltig
auf die Oberflache des geschmolzenen Siliziums gelegt wird Soeben geschmolzenes Silizium kann den
Korper nicht völlig darchdringen, aber sobald bei
weiterei Erhitzung eine kritische Temperatur ei reicht
ist, geht die Impragnation des Gegenstandes durch
Silizium fast augenblicklich vor sich Das Silizium durchdringt und imprägniert nicht nur den gesamten
Korper, sondern bildet auch mit dem Kohlenstoff Siliziumkarbid
Eine andere Art, um dtn Sihzierungsvorgang gemäß
der vorliegenden Erfindung durchzufuhren, ist die Bildung eines Korpers gewünschter Form aus
einer Mischung, die den obigen Beispielen entspricht, und Auflegen des Korpers bei Zimmertemperatur auf
eine Masse kornigen reinen Siliziums Danach wird
der Gegenstand und das Silizium schnell bis zu einer Tempeiatur erhitzt, bei der eine schnelle Impragnierung
des Gegenstandes durch das Silizium stattfindet Die genaue Temperatur, bei der dies vor sich geht, ist
schwierig genau festzulegen, aber duifte als über 18000C und vielleicht bis 2500° C oder sogar
3000° C angenommen werden Die Erhitzung des Kohlenstoffes und des Siliziums nach obiger Methode
λ on Zimmertemperatur auf die kritische Temperatur
bis hoch ubei den Schmelzpunkt des Siliziums, bei
der eine schnelle Imprägnierung des Kohlenstoffes durch das Silizium stattfindet, kann theoretisch be
liebig schnell durchgeführt werden In der Praxis muß die Erhitzung aber sehr schnell durchgeführt
werden, um zu verhindern, daß d^i Kohlenstoffkorper
verbrennt weil die poröse Form des zu sihzierenden
Kohlenstoffes leicht reagiert und der Vorgang sich an der Luft abspielt
Die Zeit solch einer Impragnation ist nur eine Angelegenheit
von Sekunden, und die gesamte Beheizungszeit
braucht 30 Sekunden bis 1 Minute nicht zu überschreiten Die Zeit variiert gemäß dem Cha
rakter der elektrischen Einrichtung und der angewandten Stromstarke Im allgemeinen ist eine Heizzeit
von 3 bis 5 Minuten bei alltn Bedingungen
angemessen, die zur Durchfuhrung des Sihzierungsprozesses
geeignet sind
Wenn die richtige Temperatur erreicht ist, geht die
Durchdringung des Gegenstandes duich das Silizium äußerst schnell vor sich, und da die Menge des Siliziums,
das mit dem Gegenstand in Berührung kommt,
die Menge, die erforderlich ist, um die Poren des
Gegenstandes vollkommen auszufüllen, nur leicht übersteigt, ist die Zeit zwischen Anfang und Ende dei
Impragnation nur eine Angelegenheit von Sekunden
Sobald der Kohlenstoffgegenstand, wie oben beschrieben,
sihziert ist und bevor die Temperatur
merklich gefallen ist, wild er einem Luft , Sauerstoft-
oder Gasstrom unterworfen, der durch den Korper gepreßt wird, wählend das zwi«chenponge Silizium
oder mit Silizium angereicherte Material noch zum großen Teil geschmolzen wird Beim Durchgang dei
Luft oder des Gases durch den Gegenstand bei etwa 1 bis 5 kg/cm2 Druck, gewöhnlich bei 2,5 kg/cm2
Druck, wird em Teil des geschmolzenen Siliziums aus
dem Korper des Gegenstandes herausgepreßt, es bildet sich dabei innerhalb des Korpers ein Svstem mitem
ander verbundener Poren Da Luft oder ein anderes Oxydationsgas gebraucht wird, oxydieien die Wände
der sich ergebenden Poren, und es bildet sich eine
dünne Schutzschicht, eine Glasur, die nach der
Analyse vornehmlich em glasiges oder geschmolzenes SiO2 ist
Der Luft Gas Durchblasevorgang geht sehr schnell vor sich und nimmt nur wenige Sekunden Zeit in Anspruch,
und notwendigerweise kühlt sich jedoch auch der Korper, der dem Gasstrom ausgesetzt ist, schnell
bis zu dem Punkt ab, an dem zwischenporiges Silizium nicht mehr geschmolzen und deswegen auch
nicht mehr ausgeschieden werden kann Tatsächlich ist es sehr überraschend, daß es bei dem gebrauchten
Druck überhaupt möglich ist, einen Durchgang dei
Luft oder des Gases durch die Korperstruktur des Gegenstandes zu erzwingen
Untei Bezugnahme auf die Zeichnung hat eine geschlossene
Endrohie4, wie in Fig 1 6" lang, Außendurchmesser
xh" und mit einer Bohrung 5 von 3Iu''
Durchmesser von poröser Korperstruktur und gemäß den hierin beschriebenen Arbeitsgangen hergestellt,
eine Porosität von 18 0%, Wasserabsorption von
8,9% und eine schembare Dichte von 2,02% Die
Porositats Wssserabsorptions- und scheinbaren
Dichtewerte sind im Einklang mit den ASTM-Standard
Methoden — ASTM-Bezeichnungen C 20 41 (s S 278 bis 280 des 1942 Book of ASTM Standards,
Teil II, über »Non-Metalhc Materials Constructio
nal«) — bestimmt worden
Die Prüfung der porösen Sihziumkarbidkorper, die
in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, zeigt, daß sie ein offenes, aber
fortlaufendes dreidimensionales Netzwerk von Siliziumkarbid mit einer untereinander verbundenen oder
miteinander in Verbindung stehenden Porenstruktur innerhalb des Korpers von rund 20% des Korpervolumens
aufweisen Der Korper enthalt ferner eine gewisse Menge rückständiges freies Silizium, das wahrend
des Luftdurchganges nicht ausgeschieden worden ist, aber wesentlich geringer in der Menge ist als in
ähnlichen Gegenstanden, die dergleichen Geblasebehandlung
nicht unterworfen waren
Die Untersuchung des Korpers durch Rontgenstrahlenbrechungsmethoden
zeigt, daß das Silizium-
karbid ein Röntgenbild hat, das kubischem Material eigen ist, im Gegensatz zu Röntgenbildern der gewöhnlichen
Art handelsüblichen Siliziumkarbids, das hexagonal oder trigonal ist. Die Struktur der Siliziumkarbidformation
ist darüber hinaus netzartig, d. h., das Siliziumkarbid bildet ein festes fortlaufendes
Netzwerk oder eine skeletale Struktur durch den ganzen Gegenstand. Unter Bezugnahme auf Fig. 2, die
die Körperstruktur eines gemäß vorliegender Erfindung hergestellten Gegenstandes in stark vergrößerter
diagrammatischer Form zeigt, ist das Siliziumkarbid 6 in Form eines fortlaufenden offenen Netzwerkes
mit einer Vielzahl von untereinander verbundenen Porenräumen 7, die teilweise mit Silizium oder
siliziumhaltigem Material ausgefüllt sind, wobei die Oberfläche mit einer glasigen Schicht 9 Siliziumdioxyd
versehen ist.
Die porösen Siliziumkarbid'körper, wie hier beschrieben hergestellt, sind als hoch widerstandsfähig
gegen Hitzeschwankungen und Oxydation bei hohen Temperaturen l>efunden worden. Infolgedessen ist das
Material für die Herstellung von Artikeln, die diesen Anforderungen genügen sollen, gut geeignet. Zum Beispiel
sind poröse silizierte Siliziiimkarbidkörper der hier beschriebenen Art für die Herstellung von Schutzrohren
für Thermoelemente und anderer Teile, die in Verbindung mit Messing von hohen Temperaturen
und besonders für solche Teile, wie Thermoelement-Schutzrohre, die wiederholt in geschmolzene Metallbäder
eingeführt werden müssen, geeignet. Unter solchen Bedingungen halten Körper gleicher Zusammensetzung,
die eine dichte Körperstruktur haben, der Hitzeeinwirkung und anderen Bedingungen bei solchen
Arbeitsgängen nicht stand.
Claims (3)
1. Körper aus kristallinem Siliziumkarbid mit einem zusammenhängenden silizierten Kohlenstoffskelett,
dessen Poren innen mit Silizium enthaltenden Schichten versehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schichten an den Innenwandungen der Poren außen aus glasigem Siliziumdioxyd bestehen
und die Porosität des Körpers etwa 20% des Körpervolumens ausmacht.
2. Verfahren zur Herstellung von Körpern aus kristallinem Siliziumkarbid nach Anspruch 1, bei
dem zunächst ein skelettartiger Kohlekörper der gewünschten Form gebildet und dann dieser Körper
in Gegenwart von Silizium bei einer Temperatur über 1800° C erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß durch den silizierten Körper hindurch ein oxydierendes Gas, z. B. Luft, unter
Druck gepreßt wird, derart, daß ein Teil des zwischenräumigen Siliziums wieder aus den Poren
entfernt und ein anderer Teil zu glasigem Siliziumdioxyd umgewandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Austreiben eines Teils des
zwischenräumigen Siliziums und zum Glasieren der Poreninnenflächen Preßluft angewendet wird,
bevor der silizierte Körper abgekühlt ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 809 790/450 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEC9625A DE1055432B (de) | 1954-07-08 | 1954-07-08 | Koerper aus kristallinem Siliziumkarbid und Verfahren zu seiner Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEC9625A DE1055432B (de) | 1954-07-08 | 1954-07-08 | Koerper aus kristallinem Siliziumkarbid und Verfahren zu seiner Herstellung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1055432B true DE1055432B (de) | 1959-04-16 |
Family
ID=7014571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEC9625A Pending DE1055432B (de) | 1954-07-08 | 1954-07-08 | Koerper aus kristallinem Siliziumkarbid und Verfahren zu seiner Herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1055432B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19823521A1 (de) * | 1997-08-28 | 1999-03-04 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen und/oder kohlenstoffhaltigen Werkstoffen, carbidischen und/oder carbonitridischen Werkstoffen |
WO1999061390A1 (de) * | 1998-05-26 | 1999-12-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur herstellung von formkörpern auf der basis von kohlenstoff, carbiden und/oder carbonitriden |
DE10297835B4 (de) * | 2002-12-16 | 2007-12-13 | Council Of Scientific & Industrial Research | Verfahren zur Herstellung einer Silicium / Siliciumcarbid-Keramik unter Verwendung einer Bio-Präform, Silicium / Siliciumcarbid-Keramik erhalten dadurch |
-
1954
- 1954-07-08 DE DEC9625A patent/DE1055432B/de active Pending
Cited By (4)
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