DE1055432B - Koerper aus kristallinem Siliziumkarbid und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

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

Anmelder:

The Carborundum Company,
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

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 B^4-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

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.

Beispiel III

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

Beispiel V

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

Beispiel VI

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.

Beispiel VII

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.

Beispiel IX

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

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)

Patentansprüche:

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

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