DE1440944C

DE1440944C - Electrical resistance element made of silicon carbide and metallic silicides

Info

Publication number: DE1440944C
Application number: DE19631440944
Authority: DE
Inventors: Nils Gustav Dr phil Hallstahammar Schrewehus (Schweden)
Original assignee: Bulten Kanthai AB, Hallstahammar (Schweden)
Priority date: 1962-06-18
Filing date: 1963-06-15
Publication date: 1973-02-15

Description

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pers lediglich aus Siliciumcarbid bestehen soll, wird daß der in der oben beschriebenen Weise hergestellte dieser Teil örtlich lediglich mit Silicium infiltriert, geformte Endkörper örtlich oxydiert werden kann, so während andere Teile des vorgeformten Gegenstan- daß der Kohlenstoff ganz oder teilweise unter Bildung des in der üblichen Weise mit Metallsilicid infiltriert von Kohlenstoffmonoxyd verbrannt wird oder wähwerden. .5 rend der Hydrolyse vergast. Wenn ein solcher vör-Gemäß einer anderen Ausführungsform der vor- behandelter Ausgangskörper infiltriert wird, so liegenden Erfindung besteht das Ausgangsmaterial schwankt die sich bildende Menge des Siliciumcarbids, für die Herstellung der geformten Körper aus SiIi- je nachdem, wie weit die in dem Ausgangskörper vorciumcarbid und einem kohlenstoffhaltigen Material, handenen Hohlräume mit Metallsilicid ausgefüllt das aus reinem Kohlenstoff oder einem Material be- ίο werden. Auf diese Weise kann ein Enderzeugnis herstehen kann, das beim Erhitzen in Kohlenstoff um- gestellt werden, das in bestimmten Teilen einen höhegewandelt wird. Das Siliciumcarbid kann fein verteilt ren Gehalt an Metallsilicid aufweist als in anderen sein, beispielsweise bis zu einer Teilchengröße unter Teilen.pers should consist only of silicon carbide, that is produced in the manner described above this part can only be locally infiltrated with silicon, and shaped end bodies can be locally oxidized, so while other parts of the preformed article wholly or partially form the carbon which is burnt or burnt in the usual manner with metal silicide infiltrated by carbon monoxide. .5 end of the hydrolysis gasified. If such a pre-conform Another embodiment of the pre-treated starting body is infiltrated, see above lying invention consists of the starting material, the amount of silicon carbide formed varies, for the production of the shaped body from SiIi- depending on how far the vorciumcarbid in the starting body and a carbonaceous material, existing cavities filled with metal silicide that are made of pure carbon or a material. In this way, an end product can be created that can be converted into carbon when heated, which in certain parts converts a height will. The silicon carbide may have more finely divided metal silicide content than others be, for example, down to a particle size below parts.

etwa 43 Mikron. Es kann aber auch nach seiner Teil- Das Entfernen des Kohlenstoffs durch Verbrennen chengröße sortiert sein und verschiedene Klassen von 15 kann in verschiedener Weise stattfinden. Ein Verfah-Teilchengrößen enthalten, wobei die größten Teilchen ren, das für die Behandlung von langen Gegenstäneine Größe von einigen wenigen Millimetern aufwei- den, wie Stäben oder Röhren, geeignet ist, besteht sen können. Es ist auch möglich, fein verteiltes SiIi- darin, daß das eine Ende der Röhre od. dgl. in einen ciumcarbid zu verwenden, z.B. von einer Teilchen- Ofen gebracht und dort so lange belassen wird, bis größe von weniger als 10 Mikron. Der zugesetzte 20 eine geeignete Menge des Kohlenstoffs weggebrannt Kohlenstoff kann Graphit, vorzugsweise in kolloidaler ist. Es ist auch möglich, den Gegenstand als Ganzes Form, oder Ruß, ζ. B. Lampenruß, sein. Es können in den Ofen zu bringen und mit Hilfe geeignet angeauch Körper hergestellt werden, die mindestens teil- ordneter Kühlschlangen die Temperatur 50 zu regeln, weise einen sehr hohen Gehalt von Siliciumcarbid daß bestimmte Teile auf so niederer Temperatur geaufweisen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, nicht 25 halten werden, wobei ein Wegbrennen des Kohlenlediglich Kohlenstoff in freier Form zu verwenden, Stoffs verhindert oder auf ein Minimum reduziert sondern auch ein verkohlbares Material, wie z. B. wird. Die Oxydation des amorphen Kohlenstoffs beplastische Massen oder andere organische Produkte, ginnt im allgemeinen schon bei 400° C, aber wenn die gleichzeitig als -Bindemittel für die vorgeformten der Kohlenstoff in Form von Graphit vorliegt, so beKörper wirken. . 30 ginnt die Verbrennung erst bei etwa 800° C. Beiabout 43 microns. But it can also after its part- The removal of the carbon by burning Small sized and different classes of 15 can take place in different ways. A process particle sizes The largest particles are used for the treatment of long objects Have a size of a few millimeters, such as rods or tubes, is suitable can sen. It is also possible, finely divided SiIi- in that one end of the tube or the like. In one cium carbide, e.g. brought from a particle furnace and left there until size less than 10 microns. The added 20 burned away an appropriate amount of the carbon Carbon can be graphite, preferably in colloidal. It is also possible to view the subject as a whole Shape, or soot, ζ. B. lamp soot. It can be put in the oven and suitably adjusted with the help Bodies are produced, the at least partially ordered cooling coils to regulate the temperature 50, show a very high content of silicon carbide that certain parts have such a low temperature. In this case it is advantageous not to hold 25, with only burning off the coal The use of carbon in free form is prevented or reduced to a minimum but also a charable material, such as. B. will. The oxidation of amorphous carbon is plastic Masses or other organic products generally start at 400 ° C, but when they do which is also present as a binder for the preformed carbon in the form of graphite, so be body works. . 30 does not start combustion until around 800 ° C. At

Es ist wichtig,· daß die Menge des freien Kohlen- einer Temperatur von 1000° C ist die Verbrennung Stoffs und des organischen Materials in geeignetem nach wenigen Stunden vollständig. Bei Anwendung Verhältnis zueinander stehen. Beim Umsetzen mit verschiedener Arten von Kohlenstoff, wie z.B. Gra-Silicium wird das Volumen des freien Kohlenstoffs phit und verkohlten plastischen Massen, ist es mögverdoppelt, und es sollen daher keine zu großen Ge- 35 lieh, den Kohlenstoffgehalt in dem vorbehandelten halte an freiem Kohlenstoff in dem Ausgangsmaterial Körper weiterhin zu modifizieren. Während des Wegvorgesehen werden, weil dann seine Poren bei der brennens ist es auch möglich, das Verfahren so zu Volumenvergrößerung, die auf die Umwandlung des regeln, daß über eine längere oder kürzere Zone ein Kohlenstoffs in Siliciumcarbid folgt, zusammen- Temperaturgefälle vorliegt, wodurch sich der Kohlengequetscht werden würden. Der bei der Pyrolyse 40 stoffgehalt innerhalb dieser Zone schrittweise von durch Verkoken beispielsweise von plastischen Mas- einem verhältnismäßig hohen Wert zu einem versen gebildete Kohlenstoff ist andererseits überaus fein gleichbar niedrigen Wert ändert. Hierdurch wird der verteilt und lose. Es können daher mit Vorteil plasti- Vorteil erhalten, daß der Gehalt an Silicid im Endsche Massen in größeren Mengen verwendet werden. produkt längs des Körpers sich nicht plötzlich ändert, Wenn Körper mit einem sehr hohen Gehalt an SiIi- 45 sondern kontinuierlich oder schrittweise je nach ciumcarbid, wie z. B. 85 Volumprozent und mehr, Wunsch. Es ist so möglich, einen elektrischen Widerhergestellt werden sollen, ist es vorteilhaft, das freien standsstab herzustellen, dessen Mittelteil lediglich aus Kohlenstoff enthaltende Material mit einem Material porenfreiem Siliciumcarbid besteht, während die zu kombinieren, das während des Verfahrens carbo- Endteile beispielsweise 65 Volumprozent Siliciumnisiert wird. Eine derartige Kombination ist beispiels- 50 carbid und 35 Volumprozent Molybdändisilicid weise kolloidaler Graphit und eine plastische Masse, enthalten. Der Widerstand des Mittelteils beträgt bei beispielsweise ein Kunststoff auf der Basis von 1500° C rund 200 Ohm pro mm² pro m und in den C4H4O. Endteilen 15 Ohm pro mm² pro m. Der verhältnis-It is important that · the amount of free coal- a temperature of 1000 ° C, the combustion of substance and organic material is complete in suitable after a few hours. When applied, stand in relation to one another. When reacting with different types of carbon, such as gra-silicon, the volume of free carbon is phit and charred plastic masses, it is possible to double it, and there should therefore not be too great a proportion of the carbon content in the pretreated free carbon to continue to modify in the starting material body. During the path, because then its pores during burning, it is also possible to increase the volume of the process in such a way that the conversion of the carbon into silicon carbide follows over a longer or shorter zone the coal would be crushed. The material content within this zone during the pyrolysis changes gradually from carbon formed by coking, for example from plastic mass, to a relatively high value, to a lower value, on the other hand, is extremely fine and equally low. This will make it spread out and loose. It can therefore be advantageous that the silicide content in the end mass can be used in larger amounts. product along the body does not change suddenly. B. 85 percent by volume and more, wish. It is thus possible to have an electrical restoration, it is advantageous to produce the free standing rod, the central part of which consists only of carbon-containing material with a material pore-free silicon carbide, while the combination that during the process carbo-end parts, for example 65 volume percent siliconized will. Such a combination is, for example, 50 carbide and 35 volume percent molybdenum disilicide, colloidal graphite and a plastic mass. The resistance of the middle part is, for example, a plastic based on 1500 ° C around 200 ohms per mm ² per m and in the C4H4O. End parts 15 ohms per mm ² per m.

Das in dem Ausgangsmaterial eingeschlossene mäßig geringe Widerstand von reinem SiliciumcarbidThe moderately low resistance of pure silicon carbide included in the feedstock

Siliciumcarbid findet sich in unveränderter Größe im 55 steht wahrscheinlich in einem gewissen Zusammen-Silicon carbide is found in unchanged size in the 55 is probably related to a certain

Endprodukt wieder. In den Hohlräumen, die die hang mit der Tatsache, daß unvermeidlich kleine An-End product again. In the cavities, which the slope with the fact that inevitably small appendages

Siliciumcarbidteilchen, welche das Skelett in dem teile von freiem Silicium in dem Mittelteil auftretenSilicon carbide particles which the skeleton in the part of free silicon occur in the central part

Ausgangskörper bilden, trennen und in denen Graphit und den Widerstand vermindern. Wenn das erhalteneForm output bodies, separate and in which graphite and reduce the resistance. If the received

und/oder ein carbonisierbares Material eingeschlos- Element von einem elektrischen Strom durchflossenand / or a carbonizable material enclosed element with an electric current flowing through it

sen ist, bildet sich einerseits während der Infiltration 60 wird, bleiben die Endteile kühl, da die hierin ent^sen is, is formed on the one hand during the infiltration 60, the end parts remain cool, since the ent ^

neues Siliciumcarbid durch Bindung des Siliciums wickelte Hitze lediglich einen Bruchteil derjenigennew silicon carbide by bonding the silicon only wrapped a fraction of that heat

an Kohlenstoff, und andererseits dringt Metallsilicid _ darstellt, die in dem Mittelteil oder der Brennzoneon carbon, and on the other hand, penetrates metal silicide _ which is present in the central part or the burning zone

aus dem Infiltrationspulver in den Körper ein. Das entwickelt wird.from the infiltration powder into the body. That is being developed.

Endprodukt ist daher im allgemeinen porenfrei und Die Zusammensetzung des Metallsilicide kannThe end product is therefore generally pore-free and the composition of the metal silicide can

besteht aus ursprünglichem Siliciumcarbid, solchem, 65 innerhalb weiter Grenzen schwanken. Von besonde-consists of original silicon carbide, such 65 vary within wide limits. Of special

das sich an Ort und Stelle gebildet hat, und Metall- rer Bedeutung ist die Infiltration mit Molybdänsilicid,which has formed on the spot, and of metallic importance is the infiltration with molybdenum silicide,

silicid. derart, daß das Endprodukt genau Molybdänsilicidsilicide. such that the final product is exactly molybdenum silicide

Die Erfindung beruht nun auf der Beobachtung, oder möglicherweise Molybdänsilicid mit einem ge-The invention is now based on the observation, or possibly molybdenum silicide with a ge

ringen Überschuß oder einem kleinen Mangel an Silicium enthält, der z. B. 1 bis 2 Gewichtsprozent ausmachen kann. Das entspricht also einem Material mit 35 bis 36 oder 38 bis 39 Gewichtsprozent von Silicium, während der Rest Molybdän darstellt. Derartige Schwankungen im Siliciumgehalt können von Wert sein, um die Eigenschaften des Silicids zu modifizieren, insbesondere im Hinblick auf die Beständigkeit des Elementes gegenüber Korrosionsangriffen. Es können auch andere Disilicide verwendet werden, z.B. solche von Titan. Weiterhin sind.auch Metallsilicide, die nicht Disilicide darstellen und bei denen das Metall zu den sogenannten Übergangselementen gehört, brauchbar, wie z. B. Tantal, Vanadin, Niob, Wolfram, Chrom, Titan, Zirkon und Hafnium.wrestle excess or a small deficiency of silicon, z. B. make up 1 to 2 percent by weight can. So that corresponds to a material with 35 to 36 or 38 to 39 percent by weight of silicon, while the rest is molybdenum. Such fluctuations in silicon content can be of value to modify the properties of the silicide, particularly with regard to durability of the element against corrosion attacks. Other disilicicides can also be used, e.g. those of titanium. Furthermore, there are also metal silicides that are not disilicicides and where the metal belongs to the so-called transition elements, useful, such as e.g. B. tantalum, vanadium, niobium, Tungsten, chromium, titanium, zirconium and hafnium.

Es ist auch möglich, andere silicidbildende Stoffe zu'verwenden, wie z.B. Bor, wobei das Metallsilicid vollständig oder teilweise aus Siliciumborid besteht, z. B. der Formel SiBj oder SiB«. Hierdurch werden Körper erhalten, die gegen Hitze und Korrosion widerstandsfähig sind.It is also possible to use other silicide-forming substances, such as boron, whereby the metal silicide consists wholly or partly of silicon boride, e.g. B. the formula SiBj or SiB «. This will be Obtain bodies that are resistant to heat and corrosion.

Das Verfahren zur Ausführung der Erfindung wird in dem folgenden Beispiel erläutert, das sich auf die Herstellung eines elektrischen Widerstandselementes bezieht, welches einen gleichmäßigen Querschnitt, aber einen höheren Widerstand im mittleren Glühzonenteil als in den Endteilen aufweist.The method of carrying out the invention is explained in the following example, which relates to the manufacture of an electrical resistance element relates, which has a uniform cross-section, but a higher resistance in the middle part of the glow zone than in the end parts.

example

Frisches Siliciumcarbid mit einem spezifischen Gewicht von' 3,2 g/cm³ und von handelsüblicher Qualität wird gemahlen, so daß das Material, eine maximale Teilchengröße von etwa 43 Mikron besitzt. 675 g dieses gemahlenen Carbides werden gemischt mit 100 g kolloidalem Graphit, 220 g einer flüssigen plastischen Masse auf der Basis von C4H4O, die eine Viskosität von Ϊ00 Centipoise besitzt, und 35 g eines Bindemittels aus Celluloseestern in wäßriger Lösung. Die Mischung wird durcheinandergemengt und zu geraden Stäben ausgepreßt, die einen Durchmesser von 12 mm besitzen. Die Stäbe werden getrocknet, wobei sie fest werden, und stellen den Ausgangsstoff für das Infiltrationsverfahren dar. Das spezifische Gewicht wird zu 2,12 g/cm^s gemessen, was bedeutet, daß die Siliciumcarbidteilchen etwa 43 Volumprozent des Körpers ausmachen.Fresh commercial grade silicon carbide having a specific gravity of 3.2 g / cm ³ is milled so that the material has a maximum particle size of about 43 microns. 675 g of this ground carbide are mixed with 100 g of colloidal graphite, 220 g of a liquid plastic mass based on C4H4O, which has a viscosity of 00 centipoise, and 35 g of a binder made from cellulose esters in aqueous solution. The mixture is mixed together and pressed into straight rods with a diameter of 12 mm. The rods are dried, whereby they solidify, and are the starting material for the infiltration process. The specific gravity is measured to be 2.12 g / cm ^s , which means that the silicon carbide particles make up about 43 percent by volume of the body.

Während des Infiltrationsverfahrens wird die Brennzone mit reinem Siliciumpulver umgeben, das eine Teilchengröße von weniger als 43 Mikron aufweist. Für die übrigen Teile der Stäbe wird eine pulverige Masse verwendet, die ein an Silicium reiches Molybdänsilicid enthält. Diese Masse besteht aus 30 Gewichtsprozent fein gemahlenem Silicium, das line Teilchengröße von 43 Mikron aufweist, und 70 Gewichtsprozent Molybdänsilicid mit einer Teilchengröße von 8 Mikron. Die gepulverte Mischung enthält ferner 3 Gewichtsprozent kollodialen Graphit und eine solche Menge von Celluloseester-Lösung, daß die Mischung sich auspressen läßt. Aus dieser Pulvermischung werden rohrförmige Stücke ausgepreßt, die- einen inneren Durchmesser von etwa 12 mm und eine Wandstärke von etwa 4 mm besitzen. Das Graphitpulver wurde zu dem Zweck zugesetzt, um anhängende Pulverreste von dem infiltrierten Körper leichter entfernen zu können.During the infiltration process, the burn zone is surrounded with pure silicon powder, which has a particle size of less than 43 microns. For the remaining parts of the rods, a powdery one is used Compound used containing a silicon-rich molybdenum silicide. This mass consists of 30 weight percent finely ground silicon having a particle size of 43 microns and 70 weight percent molybdenum silicide with a particle size of 8 microns. The powdered mixture also contains 3 percent by weight colloidal graphite and such an amount of cellulose ester solution, that the mixture can be squeezed out. Tubular pieces are pressed from this powder mixture, die- have an inner diameter of about 12 mm and a wall thickness of about 4 mm. The graphite powder was added for the purpose of removing adhering powder residues from the infiltrated Body easier to remove.

Die ausgepreßten und getrockneten Stäbe aus Siliciumcarbid, Graphit und plastischer Masse besitzen eine Länge von 100 cm. Jedes der beiden äußeren Enden des Körpers wurde in einer Länge von 25 cm in einen Ofen gesteckt und hier 30 Minuten auf 350° C in Luft erhitzt. Dann war das Graphitpulver und die plastische Masse teilweise verbrannt. Der Mittelteil des Stabes wurde keiner Oxydation unterworfen und besaß die ursprüngliche Zusammensetzung. Nach dieser Vorbehandlung werden rohrförmige Stücke aus der Pulvermischung, die ein an Silicium reiches Molybdänsilicid enthält, unter Druck über die Endteile der Stäbe hinübergeschoben, und andere rohrförmige Teile, die lediglich Siliciumpulver enthalten, werden über die Brennzonenteile geschoben, so daß die gesamte Länge des Stabes bedeckt ist.The pressed and dried rods made of silicon carbide, graphite and plastic mass have a length of 100 cm. Each of the two outer ends of the body was 25 cm in length put in an oven and heated in air to 350 ° C for 30 minutes. Then that was graphite powder and the plastic mass is partially burned. The central part of the rod was not subjected to oxidation and possessed the original composition. After this pretreatment they become tubular Pieces of the powder mixture containing a silicon-rich molybdenum silicide under pressure pushed over the end parts of the rods, and other tubular parts that are just silicon powder are slid over the focal zone parts so that the entire length of the rod is covered.

Diese ganze zusammengesetzte Masse wird dann in gewöhnliches Papier gepackt. Das so erhaltene eingepackte Stück wird dann in einen Graphitrohofen gebracht und eine halbe Stunde auf 2000° C erhitzt. Bei dieser Temperatur schmilzt die pulverförmige Legierung und wird von den ursprünglich porösen Körpern aus Siliciumcarbid absorbiert. Der Mittelteil des geformten Körpers enthält dann Kohlenstoff aus dem kolloidalen Graphit und der plastischen Masse. C. Der Kohlenstoff nimmt Silicium aus der "pulverigen Mischung und aus dem Siliciumcarbid, das sich in den Poren des Ausgangskörpers befindet, auf. "In der Brennzone werden die Poren vollständig von Siliciumcarbid ausgefüllt. In den Endteilen ist über eine Länge von 25 cm der Kohlenstoffgehalt beträchtlich geringer, da ein Teil des Kohlenstoffs weggebrannt ist. Die Bildung von Siliciumcarbid findet hier also in geringerem Ausmaß statt, und der Gehalt an Molybdänsilicid im Enderzeugnis ist höher. Nachdem die Rückstände des Infiltrationspulvers weggewischt sind, was ganz leicht möglich ist, ist das Enderzeugnis fertig. Es enthält in seiner mittleren Glühzone lediglich Siliciumcarbid, aber in den Endzonen 65 Volumprozent Siliciumcarbid und 35 Volumprozent Molybdänsilicid. Man findet also, daß etwa 57Volumprozent Siliciumcarbid neu in der Glühzone gebildet ist, während diese Menge in den Endteilen nur 25 Volumprozent ausmacht. Bei 1500° C ist der Widerstand des Mittelteils 140 Ohm/mm²/m, während der Widerstand in den Endzonen nur 15 Ohm/This whole composite mass is then wrapped in ordinary paper. The wrapped piece thus obtained is then placed in a graphite furnace and heated to 2000 ° C. for half an hour. At this temperature the powdery alloy melts and is absorbed by the originally porous bodies made of silicon carbide. The central part of the molded body then contains carbon from the colloidal graphite and the plastic mass. C. The carbon picks up silicon from the "powdery mixture and from the silicon carbide which is located in the pores of the starting body." In the combustion zone, the pores are completely filled by silicon carbide. In the end parts, the carbon content is considerably lower over a length of 25 cm, since some of the carbon is burned away. The formation of silicon carbide takes place here to a lesser extent, and the content of molybdenum silicide in the end product is higher. After the residues of the infiltration powder have been wiped away, which is very easy to do, the end product is ready. It contains only silicon carbide in its central annealing zone, but 65 percent by volume silicon carbide and 35 percent by volume molybdenum silicide in the end zones. It is thus found that about 57 percent by volume of silicon carbide is newly formed in the annealing zone, while this amount is only 25 percent by volume in the end parts. At 1500 ° C the resistance of the middle part is 140 Ohm / mm ² / m, while the resistance in the end zones is only 15 Ohm /

mm^ä/m beträgt. Wenn das Element als elektrisches C Heizelement benutzt wird, ist die Hitzeentwicklung in der Glühzone mehrmals höher als in den Endzonen, und diese bleiben daher kühl, ohne daß besondere Kühleinrichtungen vorgesehen sind. Infolge der Tatsache, daß das Wegbrennen des Graphits nicht scharf auf die Endzonen begrenzt ist, sondern daß der Verbrennungsgrad kontinuierlich abnimmt, beispielsweise über eine Länge von einigen wenigen Zentimetern, besteht kein plötzlicher Übergang zwischen verschie-' 55 denen Materialien in dem Enderzeugnis, sondern die Mengenverhältnisse an Graphit und Molybdänsilicid verändern sich kontinuierlich über diese Länge, wobei Wärmespannungen und andere Unannehmlichkeiten im Endprodukt vermieden werden. In dieser Weise hergestellte Widerstandselemente können bei Temperaturen bis 1700° C verwendet werden, vorzugsweise jedoch nicht höher als bis 1550° C. Die mechanische Bruchfestigkeit des Materials bei Biegebeanspruchung beträgt in den Endteilen 20 kg/mm³ und im Mittelteil 27 kg/mm². Die Porosität beträgt 4 Volumprozent. Das obenerwähnte elektrische Widerstandselement hat die Form eines geraden Stabes. Statt dessen können auch Röhren und manche mm ^ä / m. When the element is used as an electrical C heating element, the heat development in the annealing zone is several times higher than in the end zones, and these therefore remain cool without special cooling devices being provided. As a result of the fact that the burning away of the graphite is not sharply limited to the end zones, but rather that the degree of combustion decreases continuously, for example over a length of a few centimeters, there is no sudden transition between different materials in the end product, but rather the The proportions of graphite and molybdenum silicide change continuously over this length, whereby thermal stresses and other inconveniences in the end product are avoided. Resistance elements produced in this way can be used at temperatures up to 1700 ° C, but preferably not higher than 1550 ° C. The mechanical breaking strength of the material under bending stress is 20 kg / mm ³ in the end parts and 27 kg / mm ² in the middle part. The porosity is 4 percent by volume. The above-mentioned electrical resistance element is in the form of a straight rod. Instead, tubes and some can also be used

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anderen Formen von Widerstandselementen her- weise vorhanden zu sein, vielmehr kann das Ausgestellt werden, z. B. Haarnadelformen, Spiralen, gangsmaterial statt dessen Kohlenstoff enthalten, der Mäanderformen und Platten. nach der Infiltration in Siliciumcarbid übergeführtother forms of resistance elements to be present, rather the exhibited be e.g. B. hairpin shapes, spirals, material instead contain carbon, the Meander shapes and plates. after infiltration converted into silicon carbide

Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung wird. Im allgemeinen ist es jedoch erwünscht, daß macht auch die Herstellung von Körpern für ganz 5 der zu infiltrierende Ausgangskörper bereits Siliciumandere Zwecke als elektrische Heizelemente möglich. carbid von Anfang an in einer solchen Menge ent-Eine solche Anwendung ist beispielsweise bei Ther- hält, daß die Teilchen miteinander in Berührung stemoelementen für sehr hohe Temperaturen gegeben, hen, weil auf diese Weise die beste mechanische wobei der eine Schenkel des Elementes einen höheren Festigkeit des Enderzeugnisses erhalten wird. Bei Silicidgehalt oder ein Silicid einer anderen Zusam- io praktischen Versuchen hat sich ergeben, daß die mensetzung als der zweite Schenkel enthält. Eine an- Variationsbreite in diesem Fall zwischen 40 und dere Anwendung des Materials besteht in der Aus- 80 Volumprozent Siliciumcarbid bis auf 99 Volumnutzung als hitzebeständiges Material allgemein, wo- prozent vermehrt werden. - Die untere Grenze für bei ein Teil des Körpers, beispielsweise seine äußere das Volumenverhältnis von Siliciumcarbid in den Oberfläche, einen höheren Gehalt an Siliciumcarbid 15 Körpern gemäß der Erfindung beträgt etwa 30 %>. als der innere Teil aufweist. Umgekehrt ist es auch Die Porosität des Enderzeugnisses soll nicht 15 Vomöglich, Körper herzustellen, bei denen die äußeren lumprozent übersteigen und vorzugsweise unter 10% Teile einen hohen Gehalt an Metallsilicid aufweisen, liegen. Die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn während die inneren Teile im wesentlichen lediglich die Porosität unter 4 Volumprozent liegt. In beaus Siliciumcarbid bestehen. 20 stimmten Fällen ist es auch möglich und erwünscht,The method of the present invention will. In general, however, it is desirable that also makes the production of bodies for all 5 of the starting body to be infiltrated already silicon others Purposes as electrical heating elements possible. carbide in such an amount from the start Such an application is, for example, at thermo-elements that the particles come into contact with one another given for very high temperatures, because in this way the best mechanical wherein the one leg of the element a higher strength of the end product is obtained. at Silicide content or a silicide of another combination io practical tests have shown that the as the second leg contains. A range of variation in this case between 40 and The other application of the material consists of 80 percent by volume of silicon carbide up to 99 percent by volume as a heat-resistant material in general, where the percentage is increased. - The lower limit for at a part of the body, for example its outer the volume ratio of silicon carbide in the Surface, a higher content of silicon carbide 15 bodies according to the invention is about 30%>. than the inner part. The reverse is also true. The porosity of the end product should not be 15 Manufacture bodies in which the outer lum percent exceeds and preferably less than 10% Parts that have a high metal silicide content lie. The best results are obtained when while the inner parts are essentially only the porosity below 4 percent by volume. In beaus Consist of silicon carbide. In 20 certain cases it is also possible and desirable

Der Gehalt an Siliciumcarbid und Silicid »in den die Porosität bis auf einen Wert unter 1 Volumerfindungsgemäß hergestellten Körpern kann inner- prozent zu vermindern. Es kann zweckmäßig sein, halb weiter Grenzen schwanken. Beim Vermischen eine Nachbehandlung vorzunehmen, die aus einer von pulverförmigem Siliciumcarbid mit verschiedenen " Carbonisierung der infiltrierten Legierung besteht. Bindemitteln kann man die Zusammensetzung in der 25 Die Carbonisierung findet vorzugsweise in Kohlen-Weise einstellen, daß man das Volumenverhältnis an stoff monoxyd bei Temperaturen von 1800 bis Siliciumcarbid regeln kann, so daß nach der Infiltra- 2200° C statt, wobei aus dem in der Legierung vortion dieses Verhältnis 95 % übersteigt und sogar handenen Silicium sich Siliciumcarbid bildet. Insbedicht an 100 Volumprozent des Elementes heran- sondere wenn die Legierung aus Molybdändisilicid kommt. Der Rest besteht dann, wenn überhaupt noch 30 und Silicium im Überschuß besteht, kann der SiIivorhanden, aus Silicium. Andererseits braucht in dem ciumüberschuß entfernt werden, wodurch der elek-Ausgangsmaterial nicht Siliciumcarbid notwendiger- Irische Widerstand erhöht wird.The content of silicon carbide and silicide »in which the porosity down to a value below 1 volume according to the invention manufactured bodies can decrease within percent. It can be useful half-wide boundaries fluctuate. When mixing, to carry out an after-treatment that consists of a consists of powdered silicon carbide with various "carbonizations" of the infiltrated alloy. Binders can be the composition in the 25 The carbonization takes place preferably in coal manner adjust that the volume ratio of substance monoxide at temperatures from 1800 to Silicon carbide can regulate, so that after the infiltration 2200 ° C instead of which vorion in the alloy this ratio exceeds 95% and silicon carbide is formed even in the presence of silicon. Insbedicht to 100 percent by volume of the element, especially if the alloy of molybdenum disilicide comes. The remainder exists, if there is still 30 and silicon in excess, the silicon can be present, made of silicon. On the other hand, the excess calcium needs to be removed, thereby reducing the elek starting material not silicon carbide necessary- Irish resistance is increased.

Claims

1 2 glow part in high fire the different electrical patent claims:. see conductivity of the glow part towards the connecting ends. In the case of high temperature treatment,

1. One-piece electrical system through the recrystallization of the silicon carbide Resistance element with a middle incandescent 5 is brought about, a migration of the mezone part must and the associated connection of metallic silicon in the glow part is prevented, which consists of a crystallized skeleton, since the metallic one at the high temperature consists of silicon carbide particles, the silicon tending to diffuse into the neighboring regions Pores of the skeleton are in the bulk of the * element and there is a risk that the silicon will evaporate formed silicon carbide "are filled, d a - io (German patent specification 1 052 006) marked that the start-up must, however, in order to achieve the carbon-free zones a pore filling from a hot connection end of the pre-firing of the material in have stable metal silicide, with 'taking place in an inert atmosphere. Furthermore, the transferred case is electrical resistance between the Silicon carbide can be present. 1/5 middle glow part and the connection ends very

2. Resistance element according to claim 1, da- rupt, since for the corresponding parts output mask characterized in that the terminal ends sen of different compositions are used 40 to 75 percent by volume silicon carbide and the.

25 to 60 percent by volume of molybdenum disilicide was The object of the present invention

stand. . 2 ° is based on creating a heating element in which

3. Process for producing a joint- the transition between the zones of different hanging from an annealing zone and connecting electrical conductivity gradually runs. Continue end existing resistance element after the heating rod, including its connection claim 1 or 2, characterized by a uniform, original Matenet that a porous shaped body consist of a 25 rial, to make a simple and economical Ensure silicon carbide and carbon or silicon car production. After all, that's supposed to bid, carbon and charring material develop new resistance elements up to a temperature holding homogeneous mass to be used for the formation of about 1700 ° C.

of the connecting ends of certain parts in part. This object is achieved according to the invention

is oxidized or pyrolyzed, so that the dissolved as 30 that the connection ends from a pore filling Annealing zone certain part have a higher carbon - a refractory metal silicide, whereby has substance content than the connecting ends, whereupon if necessary SiIidie still formed on the spot Annealing zone with silicon and the connection ends ciumcarbid can be present. Preferably mit a silicon-rich metal silicide infiltrated the connecting ends from 40 to 75 volume, so that the pores of the annealing zone part with .35 percent silicon carbide and 25 to 60 volume per silicon carbide and the pores of the terminal ends are cent molybdenum silicide. The method of manufacture With metal silicide, in addition to the possibly high resistance element, it is characterized by silicon carbide can be formed so far that a porous body from a Koh be filled in that the porosity of the fuel, silicon carbide or carbonizable material finished products below 5 percent by volume 4 ° containing homogeneous mass to the formation Cherishes. the connecting ends of certain parts are partially oxy-

4. The method according to claim 3, characterized in that it is dosed or pyrolyzed, so that the annealing zone identifies that molybdenum disilicide having a higher carbon content is used to infiltrate the terminal part. ^{points as the} connection ends, whereupon the annealing zone

45 are infiltrated with silicon and the terminal ends with a silicon-rich metal silicide, so that the pores of the annealing zone part with silicon carbide and the pores of the terminal ends with metal silicide, besides which can optionally be formed 50 silicon carbide, are so largely filled that

The invention relates to a one-piece, the porosity of the finished product is less than 5 volume existing resistance element with an average percentage. Preferably, molybdenum silicide is used to infiltrate the glow zone part and the connection ends connected to it,
end, which consists of a crystallized skeleton of The infiltration process consists in that of the

Silicon carbide particles are made up, with the pores of the 55 shaped body made of silicon carbide with a pulsed skeleton brought into contact with or into the silicon vertene formed in place carbide are filled. packed or placed close to the one

It is already known that the electrical resistance contains preformed metal silicide. Then the the connection ends opposite the glow part of a whole mass, if desired after wrapping Silicon carbide immersion heater by putting 60 in ordinary paper in an oven in non-oxynach a high temperature treatment of the heating stagnant atmosphere at such a high temperature erbes this heats with metallic silicon at its ends, so that the silicide powder melts. During the Impregnated by immersion in a silicon melt infiltration, the silicon content is reduced, will. A method is also already known, with and the preformed alloy powder is infolgetels which the subsequent metal impregnation 65 have a higher silicon content the connection ends is avoided. In doing so, the heat-resistant one is given as the one present in the end product Heating rod through the appropriate choice of the metal silicide, which is a component of the finished sintering mix represents for the connection ends and the th body. Since part of the finished body