Verfahren zur Herstellung von Körpern, die als Hauptbestandteil Siliziumkarbid
oder Borkarbid enthalten Formkörper, die der Hauptsache nach aus Siliziumkarbid
oder Borkarbid bestehen, werden in der Weise hergestellt, daß die Formkörper zunächst
aus einer plastischen Masse geformt werden, die neben Silizium- oder Borkarbid oder
silizium- oder borkarbidbildenden Stoffen noch ein kohlenstoffhaltiges Bindemittel
-und' evtl. freien Kohlenstoff enthält. Die Körper werden nach dem Formen zunächst
durch Verkoken des Bindemittels gefestigt und dann in einen elektrischen Ofen gebracht,
in dem sie auf hohe Temperaturen erhitzt werden. Dabei sind sie in einer pulverförmigen
Mischung eingebettet, aus der sich beim Erhitzen Siliziumdampf entwickelt. Dieser
Siliziumdampf dringt in den Körper ein und reagiert mit den Bestandteilen des Körpers,
insbesondere mit der Kohle. Dieses Verfahren ist umständlich und unsicher. Der Verlauf
der Reaktion läßt sich nicht mit Sicherheit verfolgen; er wird durch zufällige Einwirkungen
leicht gestört. Außerdem bestellt die Gefahr, daß die Körper schon bei dem Vorbrennen
oder in den ersten Stadien der Erhitzung im elektrischen Ofen oder nach Beendigung
dieser Erhitzung bei der Abkühlung im Ofen mit schädlichen Gasen in Berührung kommen,
die von außen eindringen. Solche schädlichen Gase sind vor allen Dingen die Kohlensäure,
aber auch der Stickstoff kann die Qualität der Formkörper wesentlich beeinträchtigen.
Kohlenoxyd dagegen ist unschädlich. Kohlensäure reagiert bei hohen Temperaturen
sowohl mit dem Silizium als auch mit dem Kohlenstoff der Formkörper. Es bildet sich
dabei Si O. und C bzw. CO. Dadurch werden in vorher nicht zu bestimmendem
Verhältnis die stöchiometrisch abgeglichenen Mengen von Silizium und Kohlenstoff
verändert. Gegen Kohlenoxyd dagegen sind die angeführten Stoffe beständig.Process for the production of bodies which contain silicon carbide or boron carbide as the main constituent Molded bodies, which consist mainly of silicon carbide or boron carbide, are produced in such a way that the moldings are first formed from a plastic mass which, in addition to silicon or boron carbide or silicon - Or boron carbide-forming substances still contain a carbon-containing binder and 'possibly contains free carbon. After molding, the bodies are first fixed by coking the binding agent and then placed in an electric furnace in which they are heated to high temperatures. They are embedded in a powdery mixture from which silicon vapor develops when heated. This silicon vapor penetrates the body and reacts with the components of the body, in particular with the coal. This procedure is cumbersome and unsafe. The course of the reaction cannot be followed with certainty; it is easily disturbed by accidental influences. In addition, there is a risk that the bodies will come into contact with harmful gases that penetrate from the outside during the pre-burning or in the first stages of heating in the electric furnace or after the end of this heating during cooling in the furnace. Such harmful gases are primarily carbonic acid, but nitrogen can also significantly impair the quality of the molded body. Carbon oxide, on the other hand, is harmless. At high temperatures, carbonic acid reacts both with the silicon and with the carbon of the moldings. Si O. and C or CO are formed in the process. As a result, the stoichiometrically balanced amounts of silicon and carbon are changed in a ratio that cannot be determined beforehand. On the other hand, the substances listed are resistant to carbon monoxide.
Der Zutritt von Kohlensäure wird bei dem jetzigen Verfahren nur dann
mit einiger Sicherheit ausgeschlossen, wenn- der Zutritt von Sauerstoff oder Kohlensäure
nur durch eine Schicht von Kohlenstoff hindurch möglich ist und wenn gleichzeitig
die Temperatur bereits erheblich über denjenigen Grad hinaus gestiegen ist, der
in den üblichen gasbeheizten Ofen erreichbar ist. Bei niedrigeren Temperaturen ist
immer mit der Entstehung von Kohlensäure zu rechnen, auch wenn Kohle im Überschuß
vorhanden ist.The admission of carbonic acid is only possible with the current method
with some certainty excluded if oxygen or carbonic acid is admitted
is only possible through a layer of carbon and if at the same time
the temperature has already risen considerably above the degree that
can be achieved in the usual gas-fired oven. At lower temperatures it is
Always reckon with the formation of carbonic acid, even if there is an excess of coal
is available.
Erfindungsgemäß wird das Verfahren nun so abgeändert, daß der Zutritt
schädlicher Gase, insbesondere der Zutritt von Kohlensäure, zu den zu behandelnden
Körpern in irgendwie schädlichen Mengen verhütet wird.According to the invention, the method is now modified so that access
harmful gases, especially the ingress of carbonic acid, to the treated
Body is prevented in any harmful amount.
In den mit Verbrennungsgasen beheizten Ofen ist die Gefahr des Zutritts
von Kohlensäure besonders groß, weil die Verbrennungsgase immer Kohlensäure enthalten.
Außerdem enthalten sie regelmäßig erhebliche Mengen von
Stickstoff.
Schließt man die zu behandelnden Körper in einen Behälter ein und schützt sie noch
besonders durch eine Schüttung von Kohlegrieß, so besteht zwar zu Anfang der Behandlung
keine ernste Gefahr der Schädigung der Körper, weil aus dem Bindemittel- Teerdämpfe
und andere Destillationsprodukte entbunden werden, die aus dem Behälter entweichen
und durch ihren Überdruck den Gaseintritt von außen verhindern; wenn aber der Verkokungsprozeß
seinem Ende entgegengeht, so tritt ein Unterdruck ein, und das Gas der Umgebung
strömt in den Behälter ein. Um eine Schädigung durch Kohlensäure oder andere Gase
zu verhüten, kann man nun so vorgehen, daß man zu dem Behälter nur unschädliche
Gase, zum Beispiel Kohlenoxyd, zutreten läßt. Das kann beispielsweise dadurch geschehen,
daß durch den Behälter, in dem die Erhitzung stattfindet, ein Schutzgas, z. B. Kohlenoxyd,
hindurchgeleitet wird. Dadurch wird aber das Herstellungsverfahren unnötig kompliziert.
Wesentlich wirksamer ist es, den Behälter durch ein Rückschlagventil abzuschließen.
Ein solches Rückschlagventil kann in einfacher Weise dadurch gebildet werden, daß
ein zur Abführung der in der Verkokungsperiode im Behälter entstehenden Gase dienendes
Rohr in ein Wasser enthaltendes Gefäß geleitet wird, so daß die Rohrmündung bei
entstehendem Unterdruck im Behälter durch das Wasser abgeschlossen wird, während
den Teerdämpfen und anderen Gasen freier Austritt durch das Wässer hindurch gestattet
ist.There is a risk of entry into the furnace heated with combustion gases
of carbonic acid is particularly great because the combustion gases always contain carbonic acid.
They also regularly contain significant amounts of
Nitrogen.
If you lock the body to be treated in a container and still protect it
especially by pouring charcoal grits, the treatment begins at the beginning
no serious risk of harm to the body, because from the binder- tar fumes
and other distillation products escaping from the container
and prevent gas entry from outside through their overpressure; but if the coking process
approaches its end, a negative pressure occurs, and the gas of the environment
flows into the container. About damage from carbon dioxide or other gases
To prevent it, you can now proceed in such a way that only harmless ones are added to the container
Let gases, for example carbon oxide, enter. This can happen, for example, by
that through the container in which the heating takes place, a protective gas, for. B. carbon dioxide,
is passed through. However, this makes the manufacturing process unnecessarily complicated.
It is much more effective to close the container with a check valve.
Such a check valve can be formed in a simple manner that
one that is used to remove the gases generated in the container during the coking period
Pipe is passed into a vessel containing water, so that the mouth of the pipe is at
The resulting negative pressure in the container is closed by the water while
allows tar vapors and other gases to escape freely through the water
is.
Um die Gefährdung der Formkörper durch Gase, wie Kohlensäure oder
Stickstoff, nach Möglichkeit -weiter zu vermindern, ist es zweckmäßig, auch die
Verkokung in einem elektrischen Ofen vorzunehmen statt in einem von Verbrennungsgasen
beheizten Ofen. Man kann dann den Behälter selbst als Heizwiderstand ausbilden;
er kann z. B. aus einem Rohr aus Widerstandsmasse, z. B. aus Kohle oder aus Siliziumkarbid
o. dgl., bestehen. In dieses Rohr werden die zu behandelnden Körper eingefüllt;
das Rohr wird an seinen Enden z. B. mit je einer Graphitplatte abgeschlossen. Zum
Schutze gegen etwa eindringende Luft kann an den Abdichtungsstellen noch eine Schicht
von Kohlegrieß angebracht werden. Durch die Graphitplatte hindurch führt das Rohr
für die Abgase. Die Stromzuführung zu dem Rohr geschieht durch die beiden Endplatten,
die mit geeigneten Stromzuführungen versehen werden.To the endangerment of the moldings by gases such as carbonic acid or
To further reduce nitrogen if possible, it is advisable to also reduce the
Carry out coking in an electric furnace instead of one of combustion gases
heated oven. You can then train the container itself as a heating resistor;
he can z. B. from a tube made of resistance mass, z. B. made of coal or silicon carbide
o. The like., exist. The bodies to be treated are poured into this tube;
the tube is z. B. completed with a graphite plate. To the
A layer of protection against air penetration can be added at the sealing points
of charcoal grits. The pipe runs through the graphite plate
for the exhaust. The power supply to the pipe is done through the two end plates,
which are provided with suitable power supplies.
Nimmt man in solcher Reise die Vorbehandlung der Körper (Verkokung)
im elektrischen Ofen vor, dann erzielt man noch den weiteren Vorteil, daß man den
ganzen Prozeß in einem einzigen Arbeitsgang durchführen kann. Man läßt die zu behandelnden
Körper auch nach dem Verkoken in dem Behälter und steigert die Temperatur weiter
bis auf diejenige Höhe, bei der die Reaktionen eintreten, die zum Fertigmachen der
Körper erforderlich sind. Es müssen dann aber alle diejenigen Bestandteile, die
zur Reaktion erforderlich sind, von vornherein in den Behälter gebracht werden.
Will man also nach dem Verkoken die Formkörper in der sonst üblichen Weise in einer
Siliziumdampfatmo-Sphäre behandeln, so muß die zur Erzeugung des Siliziumdampfes
erforderliche Bettung (z. B. eine Mischung aus Sand und Kohle) gleich mit in das
Rohr hineingegeben werden. 'If you take the pre-treatment of the body (coking) in such a trip
in the electric furnace, then you get the further advantage that you can use the
can carry out the entire process in a single operation. One leaves to be treated
Body in the container even after coking, and the temperature continues to rise
except for the level at which the reactions occur that are necessary to finish the
Body are required. But then all those components that
are required for the reaction to be placed in the container from the start.
So if you want after the coking, the moldings in the usual way in a
Treat silicon vapor atmosphere, so must be used to generate the silicon vapor
The required bedding (e.g. a mixture of sand and coal) is also included in the
Tube to be added. '