DE2617288A1

DE2617288A1 - Verfahren zur herstellung von fadeneinkristallen des aluminatspinells

Info

Publication number: DE2617288A1
Application number: DE19762617288
Authority: DE
Inventors: Jaroslaw Wasiljew Kljutscharow; Sergej Petrowitsch Kokoikin; Alexandr Dmitrijewits Melnikow; Stanislaw Alexejewitsc Suworow
Original assignee: LE T I IM LENSOWETA
Current assignee: LE T I IM LENSOWETA
Priority date: 1975-10-27
Filing date: 1976-04-21
Publication date: 1977-04-28
Also published as: FR2329341B1; DE2617288B2; FR2329341A1; JPS5252900A; ATA346076A; SU589015A1; NL7605344A; SE7606583L; AT354981B; JPS5735160B2; DE2617288C3; SE408529B

Description

■ PATENTANWÄLTE SCHIFF v.FÜNER STREHL SCHÜe-L-HO^F EBBINGHAUS

MÜNCHEN SO, MARIAHILFPLATZ 2 & 3 POSTADRESSE: D-S MÜNCHEN 95, POSTFACH 95O16O

Leningradski j Technologitscheskij Institut imeni Lensoweta

DIPL. CHEM. DR. OTMAH DITTMANN (_T1O76)

kahl ujow.a schiff

DIPL. INQ. PETER STREHL DIPL. CHEM. OR. URSULA SCHÜBEL-HOPF DIPL. INQ. DIETER EBBINGHAUS

TELEFON (089)48 20 64

telex 5-23 565 auro d

auromarcpat München

DA-16916

21. April 1976

vekfaheeh zur Herstellung von

DES AHMIFATSEENELLS

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Einkristallen, insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von Fadeneinkristallen des Aluminatspinells.

Faden (Nadel) einkristalle benutzt man für die Armierung von Metallen, Keramik und Kunststoffen, wodurch man neuartige Konstruktionswerkstoffe und zwar Verbundwerkstoffe erhält. Der Verbundwerkstoff stellt eine metallische, keramische oder polymere Matrix mit darin gleichmäßig und geordnet (orientiert) verteilten Einkristallfasern dar, die eine hohe Festigkeit aufweisen und diese Eigenschaft auf den ganzen werkstoff übertragen.

Fadeneinkristalle des Aluminatspinells genören zu den Oxidfasern, die eine hohe Schwerschmelzbarkeifci ..gute mechanische Festigkeit und chemische Beständigkeit besitzen.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Fadeneinkristallen

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des Aluminatspinells (US-PS 3558270) bekannt.

Nach diesem Verfahren bereitet man ein Gemisch von chemisch reinen siliziumoxidfreien Aluminium- und Magnesiumoxiden und einen aus Siliziumoxid und festem Kohlenstoff bestehenden Einsatz zu. Man bringt zwei Reaktionsgefäße mit den genannten Gemischen in eine Ofenkammer ein und röstet die Oxide bei einer zwischen 13>75 und 1525°C liegenden Temperatur in einer Atmosphäre von Chlor oder eines Gemisches von Chlor, Argon und Helium unter einem Druck von bis $00 Torr während 4 bis 8 Std. . . '

Im Reaktionsgefäß, in dem das Gemisch von Magnesium- und Aluminiumoxiden vorhanden ist, kommt es zum Wachsen der Fadeneinkristalle von Aluminatspinell MgAIoO*. Man erhält bis 25 mm lange und 1 bis 2 MW dicke Einkristalle. Die Ausbeute an Produkt ist gering.

Die Anwendung der hermetischen Apparatur hat eine kompliziertere HersteJLlungstechnologie, höhere-Kosten für das Endprodukt jeine geringe Verfahrensproduktivität und, bedeutende technische Schv/ierigkeiten bei der Umstellung des Prozesses von der periodischen Betriebsweise auf die kontinuierliche zur Folge. Die Eeinheit von Ausgangsstoffen führt zur Erhöhung der Endproproduktkosten und kompliziert die Umstellung des Prozesses auf die industrielle Grundlage.

Die Anwendung von Chlor stellt Sonderforderungen an die Korrosionsbeständigkeit der Konstruktionswerkstoffe und die

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Dichtigkeit des ganzen Systems, was bei Hochtemperaturen bedeutende Schwierigkeiten bereitet.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist der_; die genannten Nachteile zu vermeiden·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Padeneinkristallen des AluminatSpinells zu entwickeln, das die Produktausbeute zu erhöhen und die Herste! lungstechnologie zu vereinfachen vermag.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst worden, daß im Verfahren zur Herstellung von Fadeneinkristallen des Aluminat Spinells durch Rösten von Magnesium- und Aluminiumoxiden bei einer zwischen I5OO und 1800°0 liegenden Temperatur in Gegenwart eines kohlenstoffhaltigen Materials erfindungsgemäß das Aluminiumoxid als Untersatz zum Wachsen der genannten Einkristalle dient·

Eine der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Aluminiumoxiduntersatz als zylindrischer

Behälter und das Magnesiumoxid in Form eines Stabes oder Tabletten
verwendet werden, wobei die genannten Tabletten säulenförmig gelegt werden, während der Stab in der Mitte des erwähnten -Behälters längs seiner Achse angebracht wird.

Zur Erhöhung der Ausbeute an Einkristallen ist das Rösten in Anwesenheit von Aluminiumsulfid, genommen in einem Verhältnis zu Magnesiumoxid wie 1:10 bis 1:^, durchzuführen.

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Es ist zweckmäßig, die genannte Ausführungsform in der Weise zu verwirklichen, das das Rösten in Anwesenheit von Aluminiumsulfid als Tabletten durchgeführt wird, wobei sie mit Tabletten aus Magnesiumoxid in Aufeinanderfolge liegen.

Die andere Ausführungsform des Verfahrens sieht die Anwendung des UntersatZB s, bestehend aus Aluminium- und Magnesiumoxiden in Form von Eöhrenelementen, vor, wobei die genannten Elemente abwechselnd konzentrisch liegen.

Eine weitere der Ausführungsformen ist die Anwendung des Untersatzes aus Aluminium- und Magnesiumoxiden in Form von ebenen Platten, wobei diese Platten parallel zueinander angeordnet werden.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .zur Herstellung von Fadeneinkristallen des Aluminatspinells ist es besonders zweckmäßig, das Magnesiumoxid und den Untersatz aus dem Aluminiumoxid in einem Abstand von höchstens 20 mm voneinander anzubringen.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung von Fadeneinkristallen des Aluminatspinells sowie der beiliegenden Zeichnungen; es zeigen

Fig.1 einen Ofen zur Herstellung von Fadeneinkristallen des Aluminatspinells, in dem der Untersatz aus dem Aluminiumoxid in Form eines zylindrischen Behälters und das Magnesiumoxid als Tabletten nach der erstgenannten Ausführungsform untergebracht ist (Längsschnitt);

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Fig·2 den gleichen Ofen wie in Fig.1 mit Aluminium- und Magnesiumoxiden als Röhrenelementen nach der zweiten Ausführungsform;

Pig.5 den gleichen Ofen wie in Fig.1 mit Aluminium- und Magnesiumoxiden in Form von ebenen Platten nach der dritten Ausführungsform.

Um Fadeneinkristalle des Aluminatspinells herzustellen, benutzt man als Ausgangsstoffe Magnesium- und Aluminiumoxide. Die genannten Oxide können sowohl technisch reine chemische Reagenzien als auch industriereine metallurgische Rohstoffe mit etwa 10% Gehalt an Beimengungen »beispielsweise metallurgischer Magnesit mit 90 bis 92% MgO sein. Das Magnesium- und das Aluminiumoxid als Untersatz für das Wachstum von Einkristallen wird zwischen 1300 und 1800⁰O in Gegenwart eines kohlenstoffhaltigen Materials geröstet. Zwecks Erhöhung der Ausbeute an Fadeneinkristallen von 0,5 bis 1 jtm großem Durchmesser nimmt man das Rösten in Anwesenheit von Aluminiumsulfid vor. Das Aluminiumsulfid wird als Pulver im Reaktionsraum oder.'- im Gemisch mit Magnesiumoxid oder Kohlenstoff bei einem Verhältnis von Aluminiumsulfid zu Magnesiumoxid wie 1:5 bis 1s10 in geformten Elementen verwendet· Das Rösten erfolgt in offenen Öfen, z.B. in Widerstandsöfen mit einem Platin-Rhodium-Erhitzer, mit Silitheizstäben, in mit flüssigem und gasförmigem Brennstoff betriebenen Herden. Optimal ist der Temperaturbereich von 1$00 bis 1600^ö0, in dem die höchste Produktausbeute bei minimaler Prozeßdauer gesichert wird.

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In diesem Temperaturbereich lassen sich die längsten Fadeneinkristalle des Spinells mit 1/d -Verhältnis von 3OOOO herstellen. Als kohlenstoffhaltiges Material kommt beispielsweise fester Kohlenstoff (Pulver, Kristall, Platte) oder kohlenstoffhaltiges Gas, wie~Kohlenmonöxyd, Kohlendioxyd, zur Verwendung, wendung. .

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Fadeneinkristallen des Alnrninatspinells beruht auf VLO (englische Abkürzung der worter Dampf-Jflüssigkeit-Kristall), auf einem Wachstumsmechanismus von Einkristallen. Nach diesem Mechanismus ■wird die v/achstumsrichtung von Fadeneinkristallen durch die Form der Kristallisationsfront und die Konfiguration des Randwinkeis eines Tropfens der am Kristallende befindlichen " Legie. rung bestimmt.Das einseitig gerichtete in der Regel senkrecht auf der Kristallisationsfront stehende Wachstum ist nur dann möglich, wenn diese zwei Parameter konstant' gehalten werden. Als notwendige Voraussetzung für das einseitig gerichtete Kristallwachstum gilt deshalb die Isothermie der Ofenkammer und * der Kristallisationsfront·

Die einfachste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt das Rösten von pulverformigem Magnesiumoxid, s»B. metallurgischem Magnesit, der 90 bis 92% MgO enthält und eine 0,06 bis 2 mm Teilchengröße aufweist, auf einem untersatz aus Aluminiumoxid, bei spielsweise aus Korundleichtstein» bei einer zwischen I3OO und 1800⁰C liegenden Temperatur dar. Der genannte:-.

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Untersatz kann z.B. als Schale, !Tiegel ausgeführt werden. Als !Tiegeldeckel dient eine Graphitplatte· Die Fadeneinkristalle des Aluminatspinells wachsen in Poren und an der Korundsteinoberfläche ·

Die Erhöhung der Produktausbeute wird im Falle der Anwendung von vorgeformten Elementen aus Magnesiumoxid Aluminiumsulfid und Aluminiumoxid erzielt.

J)Ie Höchstleistung dss erfinduhgsgemäßen Verfahrens richtet sich nach dem Flächeninhalt des Aluminiumoxlduntersatzes und dem Spielraum zwischen Untersatz und Magnesiumoxid. So lassen sich z.B· 0,0$ g Spine llCadeneinkri stalle von 1 cm Untersatzfläche bei einem spezifischen Gewicht des Endmaterials von 0,005 bis 0,01 g/cm* erhalten.

Man formt die 02,ide als Bohre, Platten, Tabletten, indem man sie in verschiedene Heizapparate, die die erforderliche !Temperatur zu erreichen ermöglichen, auf solche Weise einbringt, damit der Arbeitsraum rationell ausgefüllt wird und die größte Wachstumsfläche von Fadeneinkristallen erhalten wird. Die Elemente werden sowohl in Preßformen auf Pressen als auch von Hand in der Schalung geformt. Der Preßdruck ist von keiner prinzipiellen Bedeutung. Um die mechanische Festigkeit zu sichern, die Handhabung von Elementen während der Anbringung derselben in einen Ofen zu ermöglichen und die Zerstörung der geformten Elemente bei einer hohen Temperatur zu vermeiden und damit die Verunreinigung des Endprodukts

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schließen, benutzt man Materialien unterschiedlicher Körnung, die zwischen O und 3> mm liegt, indem man die Prinzipien der Formung von feuerfesten Werkstoffen in Betracht nimmt. Als Anfangsbindemittel kommt Sulfitspritschlempe,eine 5%ige wäßrige Lösung, zum Einsatz. Die geformten Elemente werden in die Ofenkainmer zum Rösten eingebracht.

Eine der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Fadeneinkristallen des Alnmi aatspinells ist die Anwendung des Aluminiumoaj-dtintersatzes in Form eines zylindrischen Behälters und des Magnesiumoxids als Tabletten, die in der Mitte des Behälters längs seiner Achse in einem Abstand von seinen Wänden, der JO mm nicht übersteigt, säulenförmig gelegt werden.

Man legt Tabletten aus AJ-uminiumsulfid zwischen Tabletten aus Magnesiumoxid bei einem Gewichtsverhältnis von ^;Λ bis 10:1, um die Produktivität und die maximale Ausbeute an 0,5 bis I^ftfi im Durchmesser großen Fasern zu erhöhen.

In einen mit porösen Korundleicht st ein en ausgekleideten Ofen 1 (Fig.1), ausgerüstet mit einem Widerstandsheizelement (PtEL 4), bringt man dabei einen zylindrischen Korundbehälter 2 ein. In der Mitte des genannten Behälters längs seiner Achse wird eine Säule 3 von Tabletten aus metallurgischem Magnesit angebracht. Der Behälterboden wird mit der Schicht 4-eines kohlenstoffhaltigen Materials, z.B. von Kryptol oder Graphit , bedeckt. Man schließt den Behälter 2 mit einem Tonerdedeckel 5 zu. Das Rösten der genannten Oxide erfolgt

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zwischen 1JOO und 185O⁰C während 2-3 Std. Die Fadeneinkristalle des Aluminat spine Ils MgAIgO^ wachsen an den Innenwänden des zylindrischen Behälters 2 in radialer Sichtung zur Behältermitte und am Deckel 5 senkrecht nach unten. Die maximale Einkristallänge erreicht 25 bis, 30 mm,-1/d=25000.

Statt einzelner säulenförmig gelegter Tabletten kan man einen Stab verwenden, der aus .Magnesiumoxid sowie aus einem Gemisch von Magnesiumoxid mit Aluminiumsulfid bei deren Ver- · hältnis von 1:10 geformt ist.

Die andere Ausführungsform des -erfindungsgemäßen Verfahren.' besteht darin, daß man einen Untersatz aus Aluminium- und Magnesiumoxiden in Form von Eöhreüelementen benutzt, die konzentrisch in Aufeinanderfolge angebracht werden. Die Röhrenelemente 6 (Fig.2) aus Aluminiumoxid, z.B. Tonerde, wechseln mit Eöhrenelementen 7 aus Magnesiumoxid, z.B. aus metallurgischem Magnesit ab. Die genannten Elemente liegen in einem 30 mm nicht übersteigenden Abstand, beispielsweise in 25 mm Abstand voneinander. Die erzielte . Anordnung aus Röhrenelementen bringt man zwischen zwei Graphitplatten 8 ein. Die genanten Oxide werden in einen Ofen 9 aufgegeben und bei einer zwischen 1^00 und 1800⁰C liegenden Temperatur geröstet. Die Fad eneinkri stalle des Aluminat spine Ils wachsen auf beiden Ebenen jedes itöhrenelements aus Äluminiumoxi'd in der Richtung·*«, der Oberfläche der Eöhrenelementen aus Magnesiumoxid.

Die weitere der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die den beliebigen Ofenraum rationell auszufüllen

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ermöglicht, was zur Erhöhung der Endproduktausbeute führt, stellt die Anwendung des Untersatzes aus Aluminium.- und üagnesiumoxTden in Form von ebenen parallel zueinander angeordneten Platten dar.

Jn einen Ofen 10 (Fig.3) bringt man den Satz, bestehend aui einer ebenen aus Aluminiumoxid geformten Platte 11 und einer ebenen aus Magnesiumoxid geformten Platte 12, ein. Die genannten Platten werden in einem JO mm nicht übersteigenden Abstand voneinander angebracht und durch Graphitpiatten 13 getrennt. Man kann in den Ofen mehrere Sätze aufgeben. Das Rösten der Magnesium- und Aluminiumoxiden erfolgt bei einer zwischen 1300 und 1800⁰C liegenden Temperatur. Die Fadeneinkristalle des Aluminatspinells wachsen von oben nach unten in der Richtung von der Aluminiumoxidplatte zur Magnesiumoxidplatte.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die Fadeneinkristalle dgs Aluminatspinells sowohl in Form von einzelnen 0,5 bis 5MM dicken und bis $0 mm" langen Nadeln mit spezifischem Gewicht von 3i⁶ g/cnr als auch in Form von " Watte mit 0,005 bis 0,01 g/cm^ Dichte herstellen. Das kris- ' tall im sehe Gefüge der Einkristalle ist kubisch, der Gitterparameter Deträgt 8,086 S. Die Schmelztemperatur der Einkristalle· liegt bei 2135°C. Die hergestellten Einkristalle · sind dem thermischen Zerfall nicht ausgesetzt und erhalten ihre Eigenschaften bei Temperaturen, die über 1500°0 liegen.

Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend konkrete Beispiele angeführt, die das

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erfindungsgemäfre Verfahren zur Herstellung von Aluminatspinell näher erläutern.

Beispiel 1

Zur Herstellung von Fadeneinkristallen des Aluminatspinells MgAIpO₂, benutzte man Reagenzien, das Magnesiumoxid und das Aluminiumoxid.

Der Aluminiumoxiduntersatz wurde als zylindrischer Behälter von 60 mm Durchmesser und 120 mm Höhe gefertigt. Man formte 60 g Magnesiumoxid als zylindrischen Stab von 20 mm Durchmesser und 100 mm Höhe, brachte eine 5 mm dicke Graphitscheibe' von.60 mm Durchmesser auf den Boden des zylindrischen

und
Behälters einJ stellte den Magnesiumoxidstab in der Mitte des zylindrischen Behälters längs seiner Achse auf die Oberfläche der Graphitscheibe· Die zweite Graphitscheibe diente •als Behälterdeckel.

■ Der genannte zylindrische Behälter wurde in einen mit Silitheizstäben ausgerüsteten Widerstandsofen eingebracht· Zum Rösten von Oxiden erhöhte man die Ofentemperatur auf , 150O⁰O mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 10 bis

und hielt diese Temperatur während 2 Std., wonach- der Ofen abgeschaltet mirde.

Die Fadeneinkristalle des Alluminatspinells wuchsen an der Innenwand des zylindrischen Behälters und füllten den ganzen freien Raum aus· Die Länge der hergestellten Fadeneinkristalle betrug 20 mm, die durchschnittliche Dicke 3 bis

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und die Dichte des erhaltenen Materials machte 0,008 bis 0,01 g/cnr aus.

Beispiel 2

Zur Herstellung von Fadeneinkristallen des Aluminatspinells benurzte man als Ausgängsoxide den metallurgischen Magnesit mit 90 bis 92% MgO und porösen Korundleicht st ein mit 95 his 97 Al₂O₃.

Den pulverförmigen metallurgischen Magnesit von 0,06 bis 3 mm Körnung brachte man auf den Boden eines rechtwinkligen Graphitbehälters ein, stellte eine Platte aus porösem Korundleichtstein in der 30 nua Entfernung von der Schicht des metallurgischen Magnesits parallel zum Behälterboden, schüttete auf die Platte eine 6 bis 10 mm dicke gleichmäßige Schicht des metallurgischen Magnesits wieder auf und stellte .die folgende Platte in der 30 mm Entfernung von der Magnesit oberfläche, indem man also vier Schichten erhielt. Die Zahl der Schichten richtet sich nur nach den Abmessungen des Graphitbehälters.

Der genannte Graphitbehälter wurde in einen Gasofen in Füllung von technischer Tonerde eingebracht, um das Ausbrennen von Graphit zu vermeiden. Das Rösten der O^ide- erfolgte bei 1550⁰C während 3 Std.

Die Padeneinkristalle des Aluminatspinells füllten den ganzen freien Behälterraum zwischen Magnesit und porösem Korundleichtstein aus. Die Länge der hergestellten Fadeneinkristalle betrug 30 mm, die durchschnittliche Dicke 1 bis 3 pm,

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1/d = 10000 bis 30000. Die Dichte des erhaltenen Materials machte 0,008 bis 0,01 g/cm^ aus.

Beispiel 3

Zur Herstellung von Fadeneinkristallen des Aluminatspinells benutzte man als Ausgangsoxide den metallurgischen Magnesit mit 90 bis 92% MgO und technische Tonerde mit 93 bis 95% AIp^S ^{von o}»^Oi* ^D*^s 2 ^mm Körnung. Die genannten Oxyde -wurden als Röhrenelemente geformt. Um den Elementen die mechanische Festigkeit zwecks Verhinderung ihres Zerfalls bei der Anbringung und im Laufe der Herstellung von Sinkristalien zu verleihen, benutzte man beim Formen ein Bindemittel, die 5%-ige wäßrige Lösung der. SuIfitspritschlempe von 1,2 bis 1,25 g/cm-⁵ Dichte.

Die Röhrenelemente wurden so geformt, daß der Abstand zwischen benachbarten konzentrisch liegenden Rohren aus metallurgischem Magnesit und Tonerde 30 mm nicht überstieg. Die Höhe, der Durchmesser und die Zahl der Röhrenelemente richteten sich nur nach den Abmessungen der Ofenkammer. '

Man brachte die Röhrenelemente konzentrisch aufeinanderanderfolgend an.

Als Außenröhrenelement diente ein aus Tonerde geformtes Rohr von 160 mm Durchmesser, 8 mm Wanddicke und 120 mm Höhe.

Als nächstes Rohr wurde ein 120 mm hohes Rohr aus metallurgischem Magnesit von 100 mm Durchmesser und 8 mm Wanddicke hineingestellt. In das Rohr aus metallurgischem Magnesit brachte

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man noch ein Rohr aus Tonerde von 40 mm Durchmesser, 5 ianddicke und 120 mm Höhe ein. Man stellte die Bohre auf eine TonerdeabStützung und schüttete in den Luftspalt zwischen diesen den granulierten Graphit (Kryptol) von 2 bis 3 mm Körnung in einer 5 mm dicken gleichmäßigen Schicht auf solche weise, daß sie die TonerdeabStützung bedeckte. Von oben wurden die Röhrenelemente mit einem aus Tonerde geformten Deckel geschlossen, Die auf solche weise verbundenen Röhrenelemente brachte man in einen mit Silitheizstäben ausgerüsteten Elektro-. ofen ein.

Die Ofentemperatur stieg mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 15⁰C min auf 1450⁰G. Bei dieser Temperatur wurden die Oxide während 3 Stά. geröstet.

Die Fadeneinkristalle des Aluminatspinells wuchsen an der Oberfläche von Röhrenelementen aus der Tonerde. Die maximale Länge der hergestellten Fadeneinkristalle betrug JO mm, die dürchschnittlicheLänge 1 bis 3 pn-, 1/d = 12000 bis 3OOOO.

·- ρ

Die durchschnittliche Produktausbeute macht 0,02. g/cm Kristallisationsflache (Oberfläche von Röhrenelementen aus Tonerde) aus. Die Dichte des erhaltenen Materials liegt zwischen 0,008 und 0,01 g/cm^·

Beispiel 4

Zur Herstellung von Fadeneinkristallen des Aluminatspinells benutzte man als Ausgangsosö-'de chemische Reagenzien, iaagnesiumo2;id mit S6f₀ MgO und Aluminiumoxid mit 96,5% Al_p0,.

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Das Magnesiumoxid wurde als eine 30 mm hohe Hülse von 60 mm Durchmesser geformt. Der Hülsenboden mirde mit.einer 2 mm dicken Graphitpulverschicht bedeckt. Die Hülse schloß man mit einem Aluminiumoxi'ddeckel, geformt als Tablette, zu.

Man brachte die Hülse in einen Widerstandsofen ein, ausgerüstet mit einem Heizstab aus der Legierung PbBh 40. Die Ofentemperatur stieg mit einer Geschwindigkeit von 10° min auf 1500⁰C, und bei dieser Temperatur wurden die Oxide während 3 Std.geröstetί

Die Fadeneinkristalle des Aluminatspinells wuchsen am Deckel aus der Tonerde.

Die länge der hergestellten Fadeneinkristalle beträgt 30 mm, die Dicke 1 bis 2 mm, 1/d = 20000. Die Dichte des erhaltenen Materials macht 0,006 bis 0,01 g/cm^ aus.

Beispiel 5

Nach der Herstellungstechnologie von feuerfesten Erzeugnissen formte man aus metallurgischem Magnesit (90 bis 92% MgO) 20 bis 30 mm dicke Platten, indem man, als Bindemittel die Sulfitspritschlempe verwendete. Im Arbeitsraum eines Muffelgasflammofens setzte man ein Paket von Magnesit- und Korundplatten (von gesägten Korundsteinen oder Korundblechen, erhalten im Schliekergießverfahren) zusammen. Die Platten wechselten ab, wobei ein 30 mm großer Luftspalt zwischen ihnen durch Anwendung von Graphit einlagen vorhanden war· Der Ofen wurde auf 1800⁰C erhitzt und während 2 Std. gehalten. Die

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g₂O₂,-Fasern wachsen auf den Korundflächen. Die Ausbeute an

2 Einkristallfasern des Spinells beträgt 0,025 bis 0,0^0 g/cm .

Beispiel 6

Zur Herstellung von iigAlgO^-Fadeneinkristallen benutzte man als Untersatz ein 120 mm hohes Rohr aus Tonerde mit 60 mm Durchmesser und +> mm Wanddicke. Man formte das Magnesiumoxid zusammen mit Aluminiumsulfid bei einem Verhältnis von 5si zu 40 ram hohen Stäben von 20 mm Durchmesser und legte sie aufeinander längs der Rohrachse. Das Rohr wurde mit Graphitdeckeln zugeschlossen und in einen Gasofen eingebracht. Das Rösten erfolgte bei 1600⁰O während 2 Btd. MgAl₂Q^- Fasern wuchsen an der Rohrinnenwand. Die Ausbeute an 20 bis J>Q mm langem Material von 0,5 bis 1 um Durchmesser betrug 0,02 g Oe 1 cm Rohrinnenfläche des Rohrs aus Tonerde.

Beispiel 7

Auf den Tiegelboden aus Tonerde brachte man einen Einsatz auf, der ein Gemisch, von bestehend aus bO Gew.% metallurgischem Magnesit, 15 Gew% Aluminiumsulfid \mü 25 Ge w% tiraphitpulver, darstellt. Der Tiegel wurde mit einem Deckel aus Tonerde zugeschlossen. Das Rosten erfolgte in einem mit Silitheizstäben ausgerüstenen Elektroöfen bei 1600⁰C unter 2 std. Halten. Die Ausbeute an MgAIgO₂,-Fasern (0,5 bis 1 mm Faserdurchmesser, Ί s 20 bis 50 am) betrug 0,015 Ms 0,02 g/cm².

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Beispiel 8

In eine flache Küvette aus Graphit schüttete man einen Einsatz folgender Zusammensetzung: 85 Gew.% metallurgischer Magnesit, 15 Gew.% Aluminiumsulfid.

Die Küvette wurde mit einem flachen Deckel aus Tonerde zugeschlossen. Der Abstand zwischen Deckel und Einsatz lag nicht über 30 mm. Das Rösten erfolgte in einem Flammofen bei 165O⁰Cwährend 2.Std. Die Ausbeute an MgAl^O^-Fawern von 0,5 bis 1 /AM betrug 0,015 bis 0,018 g/cm².

" Beispiel 9

In eine aus Tonerde gefertigte 100 mm hohe Hülse von 60 mm Durchmesser brachte man Magnesiumoxidtabletten, indem man sie mit aus Aluminiumsulfid geformten Tabletten abwechselte, bei einem Gewichtsverhältnis von Magnesiumoxid zu Aluminiumsulfid wie 8:1 ein. Die Hülse wurde mit einem Deckel aus Tonerde zugeschlossen. Das Rösten erfolgte in einem Gasherd bei 1650⁰O. Die Ausbeute'an Material betrug 0,012 bis 0,015 g/cm² (von der Tonerdeoberfläche) bei einem zwischen 0,5 und 1 am liegenden Faserdurchmesser und einer durchschnittlichen Faserlänge von 20 mm.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 ♦ Verfahren zur Herstellung von !Fadeneinkristallen des AluminatSpinells durch Rösten von Magnesium- und Aluminiumox/den bei einer Temperatur von I3OO bis 1800⁰C in Gegenwart eines kohlenstoffhaltigen Materials, dadurch gekennzeichnet , daß man das Aluminiumoxid als Untersatz zum Wachsen der genannten Einkristalle benutzt.

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet , daß das Rösten in Gegenwart von Aluminiumsulfid., genommen in einem Verhältnis zu Magnesiumoxid, wie 1:10 bis 1:5, erfolgt.

5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Alun&niumoxiduntersatz als zylindrischer Behälter und das Magnesiumoxid als Stab oder Tabletten zur Verwendung kommen, wobei die genannten Tabletten säulenförmig gelegt werden, während der Stab in der Mitte des erwähnten Behälters längs seiner Achse angebracht wird. _t

4. Verfahren nach Anspruch 2, 3, dadurch gekennzeichnet , daß Aluminiumsulfid als tabletten zur Verwendung kommt, wobei Aluminiumsulfidtabletten und liagnesiumoxidtabletten . abwechselnd liegen.

5· Verfahren nach Anspruch 1,2, dadurch gekennzeichnet , daß "»»η den Aluminiumoxiiunt ersatz und das Magnesiumoxid als Röhrenelemente verwendet,

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wobei die genannten Elemente konzentrisch aufeinanderfolgend angebracht werden.

6· Verfahren nach Anspruch 1,2, dadurch ge kennzeichnet , daß der Aluminiumoxtduntersatz und das Magnesiumoxid als ebene Platten eingesetzt werden, wobei.die genannten Platten parallel angeordnet werden.

7· Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Magnesiumoxid und der Al«miniumoxJxLuntersatz in einem 3O mm nicht übersteigenden Abstand voneinander angeordnet werden.

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