DE576377C

DE576377C - Process for the manufacture of ceramic products

Info

Publication number: DE576377C
Application number: DEH110994D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-04-28
Filing date: 1927-04-05
Publication date: 1933-05-10

Description

Verfahren zur Herstellung von keramischen Erzeugnissen Keramische Erzeugnisse, wie Porzellan, Steinzeug und Töpferware, werden in der Industrie und im Haushalt in großem Umfange verwendet. In chemischen Fabriken findet besonders das Steinzeug wegen seiner Säurefestigkeit ausgedehnte Anwendung. Ein Nachteil dieser Materialien besteht jedoch in ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit und ihrer Empfindlichkeit gegen schroffen Temperaturwechsel; sie zerspringen bei raschem Erhitzen, und die Wärme dringt nur sehr langsam durch Wandungen hindurch. Die Verwendung der üblichen ,keramischen Materialien als Kochgefäße oder in Berührung mit heißen Flüssigkeiten und Gasen ist dadurch stark beeinträchtigt.Process for the manufacture of ceramic products Ceramic Products, such as porcelain, stoneware and pottery, are used in industry as well Used extensively in the household. In chemical factories especially takes place the stoneware has extensive use because of its acid resistance. One disadvantage of this However, materials consist in their low thermal conductivity and their sensitivity against abrupt temperature changes; they burst when heated rapidly, and the Heat penetrates through walls only very slowly. The use of the usual , ceramic materials as cooking vessels or in contact with hot liquids and gases is severely affected by it.

Man erhält nun keramische Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturwechsel durch Beimischung von Silicium oder Siliciumlegierungen zu keramischen Rohstoffen. oder Massen üblicher Art. Siliciumcarbid zählt als wohldefinierte Kohlenstoffverbindung nicht zu den Siliciumlegierungen. Die Beimischung geschieht am besten in zerkleinerter, körniger oder pulverisierter Form, und das so gebildete Gemisch wird in bekannter Weise geformt und gebrannt.Ceramic materials with high thermal conductivity are now obtained and resistance to temperature changes due to the addition of silicon or silicon alloys to ceramic raw materials. or masses of the usual kind. Silicon carbide As a well-defined carbon compound, it is not one of the silicon alloys. The admixture is best done in crushed, granular or powdered form Mold, and the mixture thus formed is molded and fired in a known manner.

Vom Erfinder ist bereits die Herstellung elektrischer Widerstände beschrieben worden, welche Silicium oder Ferrosilicium als stromleitenden Bestandteil enthalten können. Es wird nach jenem Verfahren ein leitender Kern in eine umhüllende und isolierende keramische Masse. üblicher Art eingebettet. Der leitende Kern und die keramische Schutzmasse befinden sich in räumlich getrennter Anordnung; eine Vermischung der beiden findet nicht statt. Die umkleidende keramische Masse schützt den eingebetteten Leiter vor oxydierenden Einflüssen sowohl während des Brennens als auch im Gebrauch. Weder die Wärmeleitfähigkeit noch die Temperaturwechselbestänäigkeit des keramischen Materials wird durch diese Anordnung beeinflußt.The inventor has already created electrical resistors has been described which silicon or ferrosilicon as an electrically conductive component may contain. According to that process, a conductive core is transformed into an enveloping one and insulating ceramic mass. embedded in the usual way. The guiding core and the ceramic protective mass is in a spatially separated arrangement; one Mixing of the two does not take place. The covering ceramic mass protects the embedded conductor from oxidizing influences both during firing as well as in use. Neither the thermal conductivity nor the resistance to temperature changes of the ceramic material is influenced by this arrangement.

Es ist andererseits- bereits vorgeschlagen worden, keramischen Massen Ferrosilicium beizumischen, jedoch handelt es sich dort um ein Ferrosilicium mit niedrigem Siliciumgehalt, was beispielsweise daraus hervorgeht, daß Erhöhung der Beständigkeit gegen Alkalien und bessere mechanische Festigkeit durch Einlagerung des Ferrosiliciums in Form von Draht bezweckt wurde. Nur Ferrosiliciumsorten mit niedrigem Siliciumgehalt sind beständig gegen Alkalien, und Draht kann nur hergestellt werden aus einer Eisenlegierung mit ganz geringem Siliciumgehalt. Die praktische Durchführung dieses Verfahrens scheitert daran, daß solche Ferrosiliciumsorten bei den hohen Temperaturen der keramischen . Brennöfen oxydiert werden unter Bildung von Eisenoxyd oder Eisenoxydul und Kieselsäure. Die Vermischung solchen Ferrosiliciums mit gewöhnlicher keramischer Masse, beispielsweise Steinzeugmasse, bildet keinen genügenden Schutz gegen Oxydation.On the other hand, it has already been proposed to use ceramic masses Add ferrosilicon, but it is a ferrosilicon with low silicon content, which can be seen, for example, from the fact that increase in Resistance to alkalis and better mechanical strength through storage of ferrosilicon in the form of wire. Only ferrosilicon types with low silicon are resistant to alkalis, and wire can only be manufactured are made from an iron alloy with a very low silicon content. The practical one Implementation of this process fails because such ferrosilicon grades the high temperatures of the ceramic. Kilns are oxidized under education of iron oxide or iron oxide and silica. The mixing of such ferrosilicon with ordinary ceramic mass, for example stoneware mass, does not form adequate protection against oxidation.

Gemäß der Erfindung genügt die überbrükkungaller Schwierigkeiten und Herstellung von Produkten, die hohen Anforderungen genügen, dadurch,. daß man keramische Rohstoffe mit Silicium oder .Siliciumlegierungen und einem Zusatz von Flußmitteln, insbesondere borathaltigen Flußmitteln, vermischt und die so gebildete Masse formt und brennt. Bei Verwendung von Silicium oder Siliciumlegierung mit hohem Siliciumgehalt kann auch ohne Flußmittel gearbeitet werden.According to the invention, the bridging of all difficulties and suffices Manufacture of products that meet high requirements, thereby. that one ceramic Raw materials with silicon or silicon alloys and an addition of fluxes, in particular borate-containing fluxes, mixed and the mass thus formed is shaped and burns. When using silicon or silicon alloy with a high silicon content can also be used without flux.

Als Flußmittel eignen sich schmelzbare mineralische Stoffe oder künstlich hergestellte Schmelzen, insbesondere leicht schmelzbare Boratfritten, wie sie zur Herstellung von Glasuren oder Emails verwendet werden. Die oxydationshindernde Wirkung solcher Flußmittel läßt sich möglicherweise damit erklären, daß infolge dieses Zusatzes bereits eine gegen weiteren Luftzutritt genügend schützende Sinterung eingetreten ist, wenn im Verlaufe des Brennprozesses die Oxydationstemperatur der Siliciumlegierung erreicht wird. In Grenzfällen, bei mittlerem Siliciumgehalt der Legierung, kann ein besonderer Flußmittelzusatz wegfallen, wenn für die Masse ein leicht sinternder Ton mit natürlichem Flußmittelgehalt verwendet wird.Fusible mineral substances or artificial ones are suitable as fluxes produced melts, in particular easily meltable borate frits, such as those used for Manufacture of glazes or enamels can be used. The anti-oxidation effect such flux can possibly be explained by the fact that as a result of this addition Sintering has already occurred, providing sufficient protection against further air ingress is when during the firing process the oxidation temperature of the silicon alloy is achieved. In borderline cases, with an average silicon content of the alloy, can A special flux additive is omitted if a slightly sintering one is used for the mass Clay with natural flux content is used.

Zur Herstellung von säurefesten keramischen Materialien ist es vorteilhaft, reines Silicium oder eine Siliciumlegierung mit über 9o% Si anzuwenden, Legierungen mit hohem Siliciumgehalt besitzen neben ihrer vollkommenen Säurefestigkeit auch eine hohe Beständigkeit gegen Oxydation, so daß sich beim Brennen der damit hergestellten keramischen Massen auch dann keine störenden Oxydationserscheinungen ergeben, wenn kein besonderes Flußmittel beigefügt wird. Für das Mischungsverhältnis zwischen Silicium oder Siliciumlegierung und keramischer Rohmasse bestehen keine Grenzen. Erstere können bei bekannten keramischen Mässen an die Stelle von Magerungsmitteln, wie Schamotte oder Quarz, treten. Mit der Erhöhung des Siliciumgehaltes der Masse steigt in der Regel auch die Wärmeleitfähigkeit des Produktes. Dieselbe kann auf ein Vielfaches der üblichen keramischen Materialien gesteigert werden und dem - Wert für reines Silicium bzw. Legierung nahekommen. Es ist möglich, Materialien herzustellen, die zur Hauptsache, beispielsweise zu 9o%, aus Silicium bestehen. Die rohe Masse enthält in solchen Fällen eine geringe Menge an bekannten keramischen Rohstoffen, und » das Verfahren kann dementsprechend auch betrachtet werden als eine Methode zur Herstellung von Gegenständen aus Silicium oder Siliciumlegierung, wobei die Verarbeitung nach keramischen Grundsätzen erfolgt. Sofern dabei eindichtes, undurchlässiges Erzeugnis beabsichtigt wird, empfiehlt sich in allen Fällen der Zusatz .eines Flußmittels, welches die Sinterung und Verdichtung beim Brennen fördert.For the production of acid-resistant ceramic materials, it is advantageous to use pure silicon or a silicon alloy with more than 90% Si, alloys with a high silicon content also have, in addition to their perfect acid resistance a high resistance to oxidation, so that when fired with it ceramic masses do not result in any disturbing oxidation phenomena even if no special flux is added. For the mixing ratio between There are no limits to silicon or silicon alloy and ceramic raw material. With known ceramic measures, the former can take the place of leaning agents, like chamotte or quartz. With the increase in the silicon content of the mass As a rule, the thermal conductivity of the product also increases. The same can on a multiple of the usual ceramic materials can be increased and the - Value for pure silicon or alloy come close. It is possible materials produce the main, for example 9o%, consist of silicon. The raw mass in such cases contains a small amount of known ceramic Raw materials, and »the process can accordingly also be regarded as a method of making objects from silicon or silicon alloy, processing is based on ceramic principles. If it is a dense, impermeable product is intended, is recommended in all cases Addition of a flux that promotes sintering and compression during firing.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of ceramic products of high thermal conductivity and resistance to temperature changes, characterized in that ceramic raw materials are mixed with silicon or silicon alloy and an addition of fluxes, in particular borate-containing fluxes, and the masses thus formed are fbrmed and fired. a. Execution of the method according to claim i, characterized in that when using silicon or silicon layers with a high silicon content, no flux is used.