DE695382C - Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern durch Verformen von elementarem Silicium oder dessen Legierungen mit Bindemitteln und Brennen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, gebrannte Formkörper, wie Platten, Rohre, Gefäße, Apparateteile usw.,' die hohe Wärmeleitfähigkleit mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen schroffen Temperatur wechsel vereinen sollen oder die gegen gewisse Stoffe, z. B. Säuren, widerstandsfähig sein müssen, unter Verwendung von elementarem Silicium oder dessen Legierungen herzustellen. Hierbei hat man im allgemeinen in Gegenwart keramischer Bindemittel, wie Kieselsäure, Silicate und Metalloxyde, ge"-arbeitet; beispielsweise hat'man Ton, Kaolin, Schamotte, Feldspat, Steatit, Zirkon, Wasserglas, Zement, ferner Quarz oder Metalloxyde, wie Magnesia, Kalk, Tonerde usw., benutzt, denen man mitunter auch noch andere Stoffe, z. B. Bor- oder Phosphorsäure, zusetzte. Die Anwesenheit keramischer Massen ist aber dann unvorteilhaft, wenn aus der Masse Teile von Vorrichtungen zur Ausführung chemischer Reaktionen hergestellt werden sollen, bei denen die keramischen Stoffe unerwünschte Nebenreaktionen hervorrufen.

Es wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile vermeiden und zu dichten oder porösen Formkörpern für den genannten Zweck gelangen kann, wenn man Silicium oder dessen Legierungen unter Fortlassung keramischer Bindemittel, wie Kieselsäure, Silicate und Metalloxyde, mit geringen, bis zu etwa ι ο o/o betragenden Mengen Säuren oder Säureanhydriden, vorzugsweise fester Metalloide der 5. oder 6. Gruppe des periodischen Systems einschließlich der Kieselfluorwasserstoffsäure, oder mit Alkalien verformt und brennt.

Die Bindemittel sollen möglichst mit der Grundmasse, gegebenenfalls beim Brennen, chemisch reagieren, wobei unter Umständen auch Zwischenverbindungen auftreten, die im Verlauf des Herstellungsverfahrens wieder zerstört werden. Die Bindemittel können auch, gegebenenfalls nach vorausgehender chemischer Reaktion oder Zersetzung, aus dem Formkörper, ζ. Β. durch Verflüchtigung, wieder entfernt werden.

Als Bindemittel kommen z. B. Phosphorsäure oder Soda oder Natronlauge oder Stoffe, die bei der Behandlung sauer oder alkalisch wirken, wie z. B. SiHcaphosphate, Alkalifluoride oder Alkalisilicofluoride, in Betracht. Die Bindemittel können beispielsweise mit Silicium unter Silicid- bzw. Kieselsäurebildung reagieren. Das Formen und Brennen kann nach an sich bekannten Arbeitsmethoden, letzteres gegebenenfalls in indifferenter oder re-

) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden: Dr. Frits S-töwener in Ludwigshafen, Rhein, und Dr. Josef König in Uerdingen, Niederrhein.

duzierender Atmosphäre., vorgenommen werden.

Man hat zwar Silicium schon als' Bindemittel bei der Herstellung von Formkörpern aus Siliciumcarbid benutzt, indem man Siliciumcarbid mit Silicium gemengt, mit oder ohne Hilfe weiterer Bindemittel in Formen gepreßt und hierauf, gegebenenfalls in einer Stickstoffatmosphäre, erhitzt hat. Dabei hat

ίο man afoer beim Brennen so hohe Temperaturen angewandt bzw. mit solchen Mischungsverhältnissen gearbeitet, daß die erhaltene Masse im wesentlichen aus Siliciumcarbiden oder Siliciumnitriden bestand. Formkörper die in der Hauptsache aus Silicium oder dessen Legierungen bestehen und denen daher ganz andere Eigenschaften als den Carbiden zukommen, hat man bei diesen Verfahren nicht erhalten. Man hat ferner schon vorgeschla-

Qo gen, aus Silicium Formkörper unter Verwendung von wenig Kalkmilch als Bindemittel herzustellen. Die Festigkeit derartiger Massen ist aber gering, weil sich Kalkmilch, die im wesentlichen aus einer Suspension besteht, in der Masse nicht genügend fein verteilen läßt. Auch die bekannte Verwendung von 3oO/₀ Borsäure und 70 0/0 Silicium zur Herstellung eines: in keramischer Masse eingebetteten Kerns führt zu Formkörpern von starker Ungleichmäßigkeit des Gef iiges.

Es ibt zwar schon bekannt, elektrische Widerstandskörper aus Silicium unter Verwendung von Borsäure als Bindemittel herzustellen. Hierbei spielt es jedoch keine Rolle, ob größere oder geringere Mengen Borsäure verwendet werden. Anders liegen jedoch die Verhältnisseim vorliegenden Fall. Um brauchbare Massen zur Herstellung von Teilen von Apparaten zur Ausführung chemischer Reaktionen zu erhalten, müssen, falls überhaupt Borsäure verwendet wird, geringe Mengen verwendet werden.

Beispiel

Fein gemahlenes Silicium wird mit so viel einer wäßrigen Lösung von Phosphorsäure in einer Knetmaschine oder Kugelmühle angepastet, daß sie etwa ioO/₀ Phosphorsäure in bezug auf Silicium enthält und eben noch streichbar ist. Sie wird in Plattenform gedrückt, bei etwa iio° getrocknet und dann nach Entfernung der Formen langsam in einem Muffeloffen auf 1200⁰, am besten unter Ausschluß von Sauerstoff, erhitzt. Dabei erfolgt eine starke Verfestigung zu harten und verhältnismäßig dichten, in der Hauptsache aus Silicium bestehenden Platten, die zum Auskleiden von Apparaten zur Durchführung chemischer Reaktionen sehr geeignet sind.

Um aus der Masse Rohre herzustellen, kann 6" man das Ausschleuderverfahren benutzen, indem die Masse von geeigneter Konsistenz beispielsweise in ein Eisen- oder Edelstahlrohr gebracht wird, das sich um seine horizontal liegende Längsachse mit hoher Ge- ⁶S schwindigkeit dreht. Dabei überzieht es sich an der Innenwand mit einem röhrenförmigen, aus Silicium bestehenden Belag, der beim Trocknen und Brennen eine dichthaftende, je nach der angewandten Korngröße des SiIiciums dichte oder poröse Auskleidung des Rohres darstellt. Derartige Rohre lassen sich aber auch in der Weise erhalten, daß das mit der Siliciummasse vollständig gefüllte Metallrohr nach dem Trocknen im Siliciumkern in geeigneter Weise durchbohrt und gebrannt wird. Gegebenenfalls können der zu formenden Masse in an sich bereits vorgeschlagener Weise Netzmittel zugesetzt werden, wodurch der Wassergehalt herabgesetzt werden kann, ohne daß die Plastizität der Masse darunter leidet.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Formkörpern zur Herstellung von Teilen von Apparaten zur Ausführung chemischer Reaktionen durch Verformen von elementarem Silicium oder dessen Legierungen mit Bindemitteln und Brennen der Formkörper, dadurch gekennzeichnet, daß man unter Fortlassung keramischer Bindemittel, wie Kieselsäure, Silicate und Metalloxyde, als Bindemittel geringe, bis zu etwa ι ο o/o betragende Mengen Säuren oder Säureanhydride, vorzugsweise fester Metalloide der 5. oder 6. Gruppe des periodischen Systems einschließlich der Kieselfluorwasserstoffsäure, oder Alkalien verwendet, joo