DE707898C - Verfahren zur Herstellung elementares Silicium enthaltender Formkoerper - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung elementares Silicium enthaltender Formkörper Zusatz zum Patent 6o-;,382 In dem Hauptpatent 695 382 ist ein Verfahren zur Herstellung elementares Silicium enthaltender Formkörper beansprucht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß elementares Silicium oder dessen Legierungen unter Fortlassung keramischer Bindemittel, wie Kieselsäure, Silicate und Metalloxyde, mit anderen beim Brennen flüchtigen oder chemisch reagierenden Bindemitteln, d. 1i. anorganischen Säuren oder Alkalien, verformt werden. Die Bindemittel sollen beim Brennen eine Verfestigung des Formlings hervorrufen, die ausreichend ist, um ihn ohne Beschädigung in den Ofen einzuführen oder bzw. und das Zusammensintern der einzelnen Siliciumteilchen in der Masse zu begünstigen.
• Es wurde nun gefunden, daß man technisch brauchbare, elementares Silicium oder dessen Metallegierungen :enthaltende Formkörper von hoher Festigkeit und ,anderen guten Eigenschaften erhalten kann, wenn man das als Ausgangsstoff dienende Silicium oder dessen Metallegierungen, insbesondere solche mit überwiegendem Gehalt- an Silicium, in zerkleinertem, gegebenenfalls angefeuchtetem Zustand ohne Zuhilfenahme von Bindemitteln durch Pressen formt, zweckmäßig unter Anwendung hoher Drucke, und die Formkörper ohne Anwendung von Druck bei hoher Temperatur brennt.
• Bei der Herstellung eines Formkörpers ohne Anfeuchten arbeitet man zweckmäßig in der Weise, daß man beispielsweise Ferrosiliciumpulver mit 9o % Si und etwa i o % Fe von einer Mahlfeinheit. über i o ooo :Maschen/ cm- hydraulisch unter einem Druck von etwa ioo atü oder . mehr zu Formstücken, z. B. Steinen oder Rohren, preßt. Hierbei wird eine zum Überführen in den Brennofen ausreichende Festigkeit -erzielt, die um so größer ist, je feiner das Pulver ist und je größer der aufgewandte Preßdruck, der nach oben hin nicht beschränkt ist und bis zu 5000 und io ooo a.tü betragen kann, und die Preßdauer sind.
• Handelt es sich um teilweise gröbere Pulver, z. B. um goo,öiges Ferrosilicium, das zu 3 i 0;o aus Körnern von einer Feinheit von q.oo bis goo M.aschen/cm2, zu i 9 @'o aus Körnern von der Feinheit goo bis z5oo Maschen/cm2, zu 3.10;'0 :aus Körnern einer Feinheit von z 5oo bis i o. ooo und zu 16% aus Körnern von über i o ooo Maschen ,lcm2 Feinheit besteht, so kann man hei iooatü eine genügende Verfestigung nur erreichen, wenn man das Pulver vor der Formung anfeuchtet, z. B. mit etwa 15 pjo seines Gewichts an Wasser in einer Knetmaschine, und es sodann hydraulisch preßt. Dabei bleibt der Formling über-

  raschenderweise auch dann noch erhalt

  wenn man ihm das Wasser vor dem Bre

  durch Trocknen bei etwa 12o° entzieht

  Man kann das trockene oder angefeuchte Ausgangsmaterial aber auch bei mäßigen Drucken formen, indem man es durch Schütten oder Stampfen in eine Form packt und innerhalb der Form brennt, aus der man den Formling später wieder entfernen kann, oder deren Werkstoff man hinsichtlich Schmelzpunkt oder Verflüchtigungspunkt derart wählt, da13 es bei einer bestimmten Arbeitstemperatur wegschmilzt oder sich verflüchtigt. Diese Arbeitsweise eignet sich beispielsweise zur Herstellung von Siliciumrohren, wobei man das Pulver, am besten feucht, in ein verhältnismäßig dünnes Eisenrohr stampft, sodann das Ganze durch Brennen bei etwa rooo bis r2oo' verfestigt und nach dem Abkühlen aus dem Siliciumkern durch Bohren oder Drehen ein Rohr herstellt, sodann gegebenenfalls das äußere Eisenrohr durch Abdrehen entfernt und die Masse im Bedarfsfall noch höher, z. B. auf 130o°, erhitzt. Von der Kornfeinheit des Ausgangsstoffes, der Brenntemperatur und Brenndauer und unter Umständen von der Höhe des Preßdruckes und der Preßdauer hängt es ab, ob porige oder dichte Körper entstehen. Eine besonde:-s dichte Packung läßt sich erzielen durch Anwendung verschiedener Korngrößen in bestimmtem Mengenverhältpis, etwa nach Art der bekannten Fullerkurve. Auch kann es zwecks Erzielung einer großen Dichtigkeit und Festigkeit von Vorteil sein, das Pressen des Pulvers bei hoher Temperatur vorzunehmen. Porige Massen lassen sich durch Anwendung eines geeigneten Überzugs, z. B. durch Einbrennen von sehr feinem Siliciumpulver, oder durch Glasieren äußerlich dichten. Das Einbrennen kann in der Weise vorgenommen werden, daß man den porigen Formling in Siliciumpulver verpackt und hoch erhitzt. Die Brenntemperatur kann herabgesetzt bzw. die Härte und Undurchlässigkeit des Körpers bei gleicher oder niedriger Temperatur erhöht werden, wenn man die nach einem ersten Brand bei mäßiger Temperatur erzielten, verhältnismäßig harten porigen Formlinge mit Flußmitteln oder deren Dämpfen oder mit Siliciumtetrachlorid behandelt oder mit kolloidem Silicium, kolloidem Graphit u. dgl. tränkt und sie dann ein zweites Mal brennt oder wenn man einen aus sehr feinem Siliciumpulver durch hohen Druck hergestellten Formling vor dem Brennen mit geeigneten

  Lösungen, z. B. von Borsäure oder hor-

  säure od alzen, bedüst oder mit' lz@tf

  von Säle em -.Wer geeigneten, gegebene kol-

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  mmen werden. Im Bedarfsfall

  iin Vakuum gearbeitet werden.

  Die gemäß vorliegender Erfindung "

  liehen Massen lassen sich u. a. auch

  im Hauptpatent angegebenen Zweckez@.

  wenden. Insbesondere lassen sich die dort b-

  schriebenen Formkörper, die auf der einen Seite aus Silicium, auf der anderen Seite aus Metall, z. B. Eisen oder Kupfer, bestehen und dazwischen Schichten aus Silicium-Metall-Gemischen enthalten, aus den entsprechenden Pulvern leicht unter Anwendung vorn hohem Druck erhalten.
• Es ist zwar bekannt, Silicide unter Anwendung von hohem Druck in Preßformen, bis sie plastisch werden, zu erhitzen. Demgegenüber werden bei dem vorliegenden Verfahren kostspielige Formen, die Temperaturen von 150o bis 2ooo° bei hohen Drucken aushalten müssen, vermieden, da hier die Ausgangsstoffe vor dem Brennen zu Formstücken gepreßt werden, die überraschenderweise ohne Zuhilfenahme von Bindemitteln eine ausreichende Festigkeit zum überführen in den Brennofen besitzen.
• Man hat ferner schon das Silicium als Zusatz zu Metallpulvern verwendet, hierbei handelt es sich jedoch nur um Mengen, wie sie bei der Herstellung von Eisenfornvkörpern üblich sind. Wenn schon bei der Verformung von 'Metallpulvern, die bekanntlich verhältnismäßig leicht zu Formkörpern verarbeitbar sind, die Art ihrer Herstellung von ausschlaggebender Bedeutung dafür ist, ob diese Pulver mehr oder weniger leicht verformt worden i können, so ist es um so überraschender, daß sich das Metalloid Silicium, das im Vergleich zu Metallen eine hohe Sprödigkeit besitzt, oder seine bekanntlich ebenso spröden Legierungen mit überwiegendem Bestandteil an Silicium ohne Anwendung von Bitndemitteln durch Pressen verformen lassen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Weitere Ausbildung des Verfahrens zur Herstellung von überwiegend aus Silicium bestehenden Formkörpern nach Patent 695 382, dadurch gekennzeichnet, daß elementares Silicium oder seine Legierungen ohne Zusatz von Bindemitteln in zerkleinertem Zustand durch Pressen geformt und die Formkörper ohne Anwendung von Druck gebrannt werden.