DE1908895C3 - Dichter, oxydationsbeständiger Formkörper, besonders für elektrische Widerstandselemente, und dessen Anwendung - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen dichten, oxydationsbeständigen, geformten Körper, der insbesondere als elektrisches Widerstandselement geeignet ist und auf pulvermetallurgischem Wege heriestellt wird. Er besteht im wesentlichen aus Molybdänsilizid und einer Oxidkomponente, wozu auch Thoriumoxid gehört.

Es ist eine bekannte Tatsache, daß Thoriumoxid gegen Erhitzung auf hohe Temperaturen beständig ist, und es ist daher bereits vorgeschlagen worden, dieses Oxid bei der pulvermetallurgischen Herstellung geformter Körper aus Molybdänsilizid zuzusetzen Hierbei wird Molybdändisilizid mit einer Oxidkomponente unter Einschluß von Thoriumoxid (ThO₂) und einem plastifizierenden Bindemittel aus einem Ton der Montmorillonitgruppe vermischt. Die erhaltene Masse wird geformt und gesintert. Es wurde jedoch gefunden, daß ein derartiger Körper gegenüber sehr hohen Temperaturen nicht beständig ?_{st da das} Bindemittel ein Glas bildet, das eine verhältnismäßig niedrige Erweichungstemperatur be- ^ _{erheblidl unter} 1700⁰ C, beispielsweise _un- ^_ ^_{5500 Q Vx&t £s wurde} gefunden, daß dies in

|._ter y_{nie VO}n dem Alkaligehalt des Bindemittels _bhängt Mit anderen Worten konnte die hohe Hitze_beständigkeit des Thoriumoxids nicht besser nutzbar werden, als wenn anstatt dessen andere Oxide als Oxidkompunente ver- _{det wur}den.

"überraschenderweise wurde nun gefunden, daß bei _Verwencjung einer Oxidkomponente, die 1 bis 12 Ge_sprozent, bezogen auf das Molybdänsilizid, be- * « F^ _{ihrerseils aus} χ _bj_s 10 Gewichtsprozent ^_h^_Umoxid, wiederum bezogen auf das Molybdänm^ besteht, gemeinsam mit einem Binüemiitei in _p' _{n Ton} der Montmorillonitgruppe, welcher r _{vorbehandelt oder} ausgewählt ist, daß sein - ^ Natriumoxid (Na^O) einen Wert vnter

_{0 ? Gew}ichtsprozent, bezogen auf die Oxidkompo-, ^ _{ferüg gesinterte Körper eine be}_

ⁿ„ '·_{Α höhere} Hitzebeständigkeit als irgendwelche «*cn _{en derartigen} Körper besitzt. Wenn

u» ^ elektrisches Widerstandselement mit

aer £ ^ _{von 6 mm und einer} Obcrflächen-

""™" _9W/cm2 _{in L}uft bei 1800° C benutzt

be ³^ ^v Lebensdauer von 750 h.

^WIg;_m ^e'^g _{mäß betrifft die} Erfindung einen dichten, «,,«beständigen Formkörper, insbesondere für ^^ Widerstandselemente, der nach pulverme-_{Verfahren im} wesentlichen aus Molybjg_{d und einer} Oxidkomponente unter Einschluß _von Thoriumoxid und einem alkalihaltigen Ton der von ¹^ _wie Bentonit, hergestellt ist.

^ dadurch gekennzeichnet, daß _{ehaU der} Oxidkomponente 1 bis 12 Gewichtsnrozent des Molybdänsilizids beträgt, wovon der Geprozen^t ^ _{id χ bis 10} Gewichtsprozent, eben-

hai an^on^mox Molybdäusilizids bezogen,

^^, während der Gehalt an etwa vorhandenem «,,η weniser als 0 7 Gewichtsprozent, bezogen auf J^^^Vxidkomponenle, und der Eisendas ^ue^™¹ "^Cl _n , _riev..ichtsnrozent vorzucsweise genal,\^^^Z^S^^^.

Derartige Formkörper sind wesentlich dichter als die bei Verwendung eines alkalihaltigen Bindemittels herstellbaren. In Folge Herabsetzung des Alkaligehalts in dem tonarligen Bindemittel weisen die neuen Elemente eine ganz erheblich erhöhte Lebensdauer auf. Wichtig ist dabei, daß auch der Eisengehalt der Masse nur gering sein dart.

Mit Hilfe der neuen Elemente ist es zum ersten Mal gelungen, eine Betriebstemperatur von etwa 1800° C während einer Heizdauer von etwa 750 h lediglich durch Widerstandsheizung zu erzielen D.es bedeutet offensichtlich einen überraschenden tecnnisehen Fortschritt.

Der Thoriumoxidgehalt liegt vorteilhaft bei 2 bis 3 Gewichtsprozent der Silizidkomponente

Die Entfernung des Alkalis aus dem Bindemittel wird so weit getrieben, daß der Gehalt an Na₂U untcr 0,7 Gewichtsprozent liegt, vorzugsweise unter 0,4 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Oxidkomponente. Der Gehalt an K₂O kann in der gleichen Weise auf einen Wert unter 0,3 ^Οε™⁸-prozent vermindert werden. Ebenso wird aucn der

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Gehalt an CaO vermindert, vorzugsweise auf einen wicht gerechnet, zugesetzt, worauf die Masse gekne-

Wert unter 0,5 Gewichtsprozent, ebenfalls auf die tet und in Form von Stäben ausgepreßt wird, die

Oxidkomponente berechnet. dann getrocknet werden.

Die Herstellung geformter Körper aus Molybdän- Um den Oxidgehalt niedrig zu halten, werden die

silizid mit Bindemitteln aus einem Mineral, das zur 5 Stäbe bei einer Temperatur von 1500 bis 1700° C

Montmorillonitgruppe gehört, insbesondere Bentonit, in Wasserstoffatmosphäre während 4 min gesintert,

ist bereits in der USA.-Patentschrift 30 27 331 be- worauf die anschließende Fertigsinterung in Luft bei

schrieben. Die Verminderung des Alkaligehalts in einer Temperatur von 1640 bis 1650° C innerhalb

dem Bindemittel kann beispielsweise in der Weise 1 min erfolgt.

durchgeführt werden, daß man es mit Ammonium- io Das auf diese Weise erhaltene Material besitzt fol-

ionen entsprechend dem in der USA.-Patentschrift gende Zusammensetzung. Es besteht aus 89,9 Ge-

33 95 029 beschriebenen Verfahren behandelt. wichtsprozent Silizid und 10,1 Gewichtsprozent Oxid.

Die Zusammensetzung der Silizidkomponente utterly . . seits ist folgende: Beispiel

Ein Widerstandselement, das bei 1800° C in Luft _Mo ^e _{64 9}"

verwendet werden soll, wird in folgender Weise her- gj* -,-'7

gestellt: _Λ| weniger als 0,15

Zu 100 Teilen Molybdansilizid werden 2,5 Teile _Fe ^fa _{bis 0 2}q

Thoriumoxid zugesetzt. Die Mischung wird 120 h 20 '

lang in Benzin gemahlen. Dies ist etwas langer als Die Zusammensetzung der Oxidkomponente war

die übliche Mahldauer von 72 h. Die Verteilung der folgende:

Korngröße zeigt eine Kurve, die etwas von der bei Gewichtsprozent

der gewöhnlichen Fabrikation gültigen Kurve ab- §jq, 5g ^q

weicht, wie sie beispielsweise in der USA.-Patent- ²5 A'₂Öi 1080

schrift 30 27 331 dargestellt ist, wobei ein größerer CaO^ 0,30

Verteilungsbereich der verschiedenen Korngröße- MgO 140

klassen erreicht wird. Na₂O 0,20

Die Herstellung der Bentonitmasse geschieht nach ^₂Q q'-|5

dem Verfahren der USA.-Patentschrift 33 95 029, 30 _ThO, ['_ ₂s|l0

d. h. die plastischen Eigenschaften, die der Bentonit Fe->O*3 250

beim Ionenaustausch verloren hat, werden durch Ein- j^_est Verunreinigungen

mischen von Alkohol in die Masse wieder hergestellt.

Zu 100 Teilen der gemahlenen Mischung aus M0S12 Das spezifische Gewicht des Materials ergab sich

und ThO2 werden 5 Teile Bentonit, als Trockenge- 35 zu 5,72 g/cm³ und die Biegefestigkeit zu 41 kp/mm².

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Dichter oxydationsbeständiger Formkörper, besonders für elektrische Widerstandselemente, der nach pulvermetallurgischem Verfahren im wesentlichen aus Molybdänsilizid und einer Oxidkomponente unter Einschluß von Tnonumoxid und einem alkalihaltigen Ton der Mont- ^ morillonitgruppe, wie Bentonit, hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dab der Gehalt der Oxidkomponente 1 bis 12 Gewichtsprozent des Molybdänsilizids beträgt, wovon der Gehalt an Thoriumoxid 1 bis 10 Gewichtsprozent, ebenfalls auf das Gewicht des Molybdansinzids bezogen, ausmacht, während der Gehalt an etwa vorhandenem NaiO weniger als U,/ uewichtsprozent, bezogen auf das GewicM der Oxidkomponente, und der Eisengehalt höchstens 0,3 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,15 ue- « wichtsprozent, des Molybdänsilizids ^betTf^-

2. Formkörper nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Thoriumoxidgehalt 2 bis 3 Gewichtsprozent des Molybdänsilizids betragt.

3. Formkörper nach den Ansprüchen 1 oder Z, as dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Aluminium in der Silizidkomponente hochs ens 0,3 Gewichtsprozent, vorzugsweise höchstens 0,15 Gewichtsprozent, auf die S.hzidkomponente bezogen, betragt.

4. Formkörper nach den^ Ansprüchen 1 ta 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Na₂U in der Oxidkomponente weniger als 0,4 Gewichtsprozent ausmacht. ._t ..._p .

5. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet^^aß ^.e Oxidkomponente weniger als 0,3 Gewichtsprozent KiU

enthalt. A_ncnriii4ip 1

6. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidkomponente wen.ger als 0,5 Gewichtsprozent CaO

^enthalt. j . u *·· j- »r.

7. Anwendung der oxydat.onsbestandigen

Formkörper nach den Ansprüchen 1 bis 6 als stabförmfge Heizelemente in elektrischen Widerstandsofen.