DE302154C

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Publication number: DE302154C
Application number: DENDAT302154D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei der Herstellung von Siliciumcarbid im elektrischen Ofen ist die Temperaturspanne, in der Siliciumcarbid einerseits entsteht und , andererseits wieder zersetzt wird, eine verhältnismäßig kleine. Dieser Umstand hat im praktischen Betriebe folgenden hauptsächlichsten Nachteil:

Wird nämlich ein elektrischer Ofen zur Herstellung von Siliciumcarbid in Betrieb genommen, so erhitzt sich zuerst die im Innern des Ofens liegende Koksseele und dann das an diese angelagerte Bildungsgemisch (Quarz und Kohle), welches bei steigender Temperatur allmählich zu Siliciumcarbid zusammenkristallisiert.

Die' Bildung des Siliciumcarbids um die Koksseele herum muß zuerst stattfinden, weil dort zuerst die hohe, 'für die Bildung des Carbids erforderliche Temperatur entsteht.

Diese Temperatur, bei welcher das Carbid entstellt, bleibt aber nicht bestehen, sondern steigert sich, da ja die Hitze das ganze Beschickungsgut bis zu einer bestimmten äußeren Zone treffen soll. Die Folge dieser Temperatursteigerung ist nun, daß das um die Koksseele herum zuerst gebildete Siliciumcarbid wieder zerlegt wird, und zwar in Siliciumdampf einerseits und in reinen Kohlenstoff andererseits.

Der Siliciumdampf, der mit hoher Temperatur nach dem Ofenäußern zu fortgehen will, schlägt sich nun auf der nächstliegenden, zwar sehr stark, aber nicht übermäßig erhitzten , Kohle nieder und verbindet sich dort, mit dieser zu Siliciumcarbid."

Diese Bildung und Wiederzersetzung von Siliciumcarbid um die Koksseele herum ist eine ganz beträchtliche, welche bei raschein Arbeiten des Ofens bis zur Hälfte der ganzen Carbidausbeute beträgt.

Die neue Erfindung bezweckt nun in erster Linie bei der Herstellung von Siliciumcarbid die Wiederzersetzung des gebildeten Siliciumcarbids zu vermeiden. . Dieses wird., dadurch erreicht, daß man den elektrischen Ofen unter Druck arbeiten -läßt. Bei höherem Druck liegt aber auch die Temperatur, bei der das gebildete Carbid wieder in seine Komponenten zerfällt, höher. Es wird also die Temperaturspanne zwischen Bildung und Zerfall, die bekanntlich bei Atmosphärendruck nur etwa ioo° beträgt, vergrößert. So war es z. B. bei einem Versuche möglich, die Temperatur so zu steigern, daß das Carbid schmolz, ohne sich vorher zu zersetzen. Durch den Überdruck wird ferner die Diffusion der hier frei werdenden Siliciumdämpfe nach dem Ofenmantel erschwert, wodurch weiter ein günstiger Einfluß auf die Bildung des Carbids erzielt wird.

Nachstehend sollen aus einer größeren Versuchsreihe zwei Versuche herausgegriffen werden, wie sie in einem kleinen Versuchsofen erhalten wurden. Die Versuchsanordnung war dieselbe, wie sie bei der Darstellung von Siliciumcarbid im großen bekannt ist. Der mit dem Material beschickte Ofen konnte in einen -größeren Kessel eingeschoben werden, welcher dann mit einer Platte druckfest abgeschlossen wurde. Die Beschickung bestand bei beiden Versuchen aus 3 Teilen Quarzsand und 2 Teilen Holzkohle.

Claims

Den nötigen Druck erzeugte das sich bei der Reaktion bildende -Kohlenoxydgas, das .man je nach dem gewünschten Druck durch ein Drosselventil entweichen ließ.
, Um möglichst dieselben Bedingungen zu erzielen, wurde bei beiden Versuchen der Heizvorgang so reguliert, daß die pro Minute entwickelten Kohlenoxydmengen sich gleich waren.

to Es wurden ohne Druck erzielt: 315 g Carbid, 240 g Graphit.

Bei einem anderen Versuche, wo die Reaktion unter einem Überdruck von 4 Atmosphären erfolgte, wurden 722,5 g Carbid und kein Graphit erzielt.

Wie die Ausbeute, so war auch die Kristallbildung bei beiden Versuchen verschieden. Die Versuche ohne Druck lieferten stets nur kleine schwarzgraue Kristalle, während bei den Versuchen unter Druck schöne, blauschwarze und gut. ausgebildete Kristalle erzielt wurden, welche zum Teil durchscheinend waren.

Der im Versuchsbeispiel angeführte Druck

soll keineswegs als festgelegt gelten. Man kann natürlich je nach dem gewünschten Zweck niit einem noch größeren oder niedrigeren Druck arbeiten.

Das Verfahren ist wichtig für die Herstellung von Carbiden, die, wie Siliciumcarbid, in der Hitze wieder leicht zerfallen, im Ge-. gensatz zu solchen, bei denen dieses nicht eintritt, wie z. B. beim Borcarbid, das selbst durch den elektrischen Lichtbogen nicht in seine Komponenten zerlegt werden kann.

Ein Vorteil bei diesem Arbeiten unter Druck besteht ferner in der Möglichkeit, die großen Mengen an entstehendem Kohlenoxyd aufzufangen und technisch nutzbar zu machen. ■ -

Patenτ-AnSpruch:

Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbid oder sich chemisch gleichartig verhaltenden Carbiden im elektrischen Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Erhitzung des Bildungsgemisches im Ofen unter Druck vornimmt.