DE835776C

DE835776C - Verfahren zur Herstellung von halbemetallischen Werkstoffen

Info

Publication number: DE835776C
Application number: DEP13045D
Authority: DE
Inventors: Walter Mach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-04-03

Description

Verfahren zur Herstellung von halbmetallischen Werkstoffen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von erschmolzenen halbmetallischen Werkstoffen, insbesondere elektrischen Widerstandsmaterialien, die für die Herstellung von Heizleitern, insbesondere Heizwiderständen, Widerstandsthermometern, Infrarotstrahlern u. dgl. geeignet sind.
Es ist bekannt, als Heizleiter hochlegierte Metalldrähte zu verwenden. Auch ist es bekannt, Metalllegierungen in Pulverform zu verpressen und anschließend einer Sinterung zu unterwerfen. Schließlich hat man auch schon vorgeschlagen, Mischungen, die neben einem überwiegenden Anteil an keramischen Stoffen Metallverbindungen, wie Ferrosilicium, enthalten, zu Preßlingen zu verarbeiten und nach keramischen Methoden zu sintern.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Werkstoffe erfolgt in der Weise, daß man feingepulverte mineralische -.Nichtleiter, insbesondere Oxyde und Silicate, wie Aluminiumoxyd, Sili@iumdioxyd, Kaolin, Feld-Spat, Glas u. dgl., mit feingepulverten Eisenoxyden vermischt und die erhaltenen Mischungen bei hohen Temperaturen verschmilzt. Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich auch Mischungen aus den erwähnten mineralischen Nichtleitern bzw. Mischungen der verschiedensten Eisenoxyde. Die Mischungsverhältnisse zwischen mineralischen Nichtleitern und Eisenoxyden bewegen sich vorzugsweise in den Grenzen zwischen 2 bis io Gewichtsteilen mineralischen Nichtleitern und io Gewichtsteilen Eisenoxyden. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt mit Mischungen, bei denen auf 5 Gewichtsteile mineralische Nichtleiter io Gewichtsteile Eisenoxyde Anwendung finden.
Als eisenhaltige Ausgangsmaterialien kann man die verschiedensten Oxyde des Eisens, sofern sie eine hinreichende Reinheit besitzen, aber auch Eisenoxyde lieferndeV erbindungen, wie Eisenhydroxyde oder Eisencarbonate, benutzen. Beispielsweise seien erwähnt; Eisenoxydul (Fe02), Ferrohydroxyd (Fe(OH)2), Ferrioxyd (Fe, 03), Ferrihydroxyd (Fe (O H)3) " a Ferrioxyde (Fe203 - H20), y Ferrioxyde (Fe203 - H20), Eisenoxyduloxyd (Fe30q) und andere mehr. Besonders gute Erzeugnisse wurden mit Mischungen aus ä Fe2O3, y FeE03 und Fe,0, erhalten, und zwar hat sich ein Mischungsverhältnis aus 50°/o y Fe2O3, 35°/o a Fe,0, und 15% Fe,0, als besonders günstig erwiesen.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Werkstoffe sind gegenüber Angriffen von Atmosphärilien und Chemikalien, wie Säuren, Alkalien u. dgl. wesentlich beständiger als hochlegierte :Metalle oder pulvermetallurgisch hergestellte Erzeugnisse. Ihre Korrossionsbeständigkeit gegen Hitzeeinwirkung ist ebenfalls größer als die bekannter Materialien. Die mit den neuen Werkstoffen erzielbare Wärmedichte ist außerordentlich hoch und übertrifft die der bekannten metallischen Widerstandsmaterialien.
Das Zusammenschmelzen der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung gelangenden Ausgangsmaterialien erfolgt vorzugsweise im Wechselstromlichtbogen bei Spannungen zwischen 30 und 220 Volt, und vorzugsweise zwischen ioo und 140 Volt, unter Verwendung von Kohleelektroden. Das Zusammenschmelzen kann aber auch in irgendwelchen anderen Hochtemperaturschmelzöfen vorgenommen werden. Überraschend ist, daß die beim Erschmelzen im Wechselstromlichtbogen erhaltenen Erzeugnisse einen besonders schönen metallischen Glanz und eine charakteristische Kristallstruktur an der Oberfläche besitzen, Eigenschaften, die sie vorzugsweise zur Verarbeitung auf Schmuckmassen geeignet machen.
Zur Verarbeitung auf Heizleiter u. dgl. wird die erfindungsgemäß erhaltene Schmelze im allgemeinen granuliert. Das erhaltene Granulat wird in Röhren aus temperaturbeständigem Isolationsmaterial eingefüllt und die erforderlichen Elektroden angebracht. Während bei den bisher bekannten Heizleitermassen, die vorwiegend aus gesinterten keramischen Grundstoffen mit metallischen Zuschlägen bestehen, besondere Maßnahmen, wie z. B. Versilberung der Anschlußstellen, ergriffen werden mußten, um den Übergangswiderstand an den Anschlußelektroden möglichst gering zu halten, sind derartige Maßnahmen bei Verwendung von Granulaten der erfindungsgemäß erschmolzenen Werkstoffe nicht erforderlich. Die Anschlußelektroden werden lediglich in das Granulat eingeführt, und bereits beim ersten Stromdurchgang erfolgt eine Verschweißung des Granulates mit der Elektrode. Auf diese Weise wird nicht nur der Übergangswiderstand erniedrigt, sondern es ist auch die Möglichkeit geschaffen, Heizleiter u. dgl. in Einzelanfertigung oder in kleinen Serien herzustellen.
Zwecks Herstellung von Heizleitern u. dgl. kann man aber auch diebei dem erfindungsgemäßenVerfahren erhaltene Schmelze pulverisieren und nach den üblichen Methoden der Pulvermetallurgie zu Preßlingen verpressen, die dann anschließend gesintert werden. Das Sintern kann in gewöhnlichen Sinteröfen erfolgen oder aber auch durch ein Hochsinterungsverfahren, bei dem die Erhitzung durch direkten Stromdurchgang erfolgt. Schließlich kann man auch vorgesinterte Preßlinge in noch heißem Zustand durch direkten Stromdurchgang hochsintern.
In manchen Fällen hat es sich zur Anfertigung von Heizleitern u. dgl. auch als zweckmäßig erwiesen, die bei dem erfindungsgsmäßen Verfahren erhaltene Schmelze zu pulverisieren, das Pulver erneut zu schmelzen und die Schmelze in Formen, die der gewünschten Heizleiterform entsprechen, spannungsfrei erkalten zu lassen.
Im folgenden soll die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden, ohne daß eine Beschränkung der Erfindung auf die angegebenen Ausgangsstoffe, Mengenverhältnisse und Versuchsbedingungen beabsichtigt wäre. Ausführungsbeispiel 5 Teile feinpulverisiertes Kaolin werden mit 1o Gewichtsteilen einer Eisenoxydmischung, die aus 5 Gewichtsteilen y Fe2O3, 3,5 Gewichtsteilen a Fe,0, und 1,5 Gewichtsteilen Fe,0, zusammengesetzt ist, gründlich gemischt. Das erhaltene Pulver wird bei iio Volt Spannung in einem Wechselstromlichtbogen verschmolzen. Die obere Elektrode des Wechselstromlichtbogens wird durch eine Bogenlampenkohle und die untere Elektrode durch die geschmolzene Mischung gebildet.

Claims

PATEN TANSPRL CfiE: 1. Verfahren zur Herstellung von erschmolzenen, halbmetallischen Werkstoffen, insbesondere elektrischen Widerstandsmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß feingepulverte Mischungen aus mineralischen Nichtleitern, insbesondere Oxyden und Silicaten, wie z. B. Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd, Kaolin u. dgl., mit Eisenoxyden in Mischungsverhältnissen von etwa 2 bis 1o Gewichtsteilen mineralische Nichtleiter auf 1o Gewichtsteile Eisenoxyde verschmolzen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf 5 Gewichtsteile mineralische Nichtleiter 1o Gewichtsteile Eisenoxyde angewendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Eisenoxyde Mischungen von a Ferrioxyden (Fe203 - H20), y Ferrioxyden (Fe203 # H20) und Eisenoxyduloxyden (Fe,0,,), vorzugsweise im Gewichtsverhältnis 3,5 : 5 : 1,5 angewendet werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzen der Ausgangsstoffe im Wechselstromlichtbogen, vorzugsweise bei Spannungen zwischen ioo und 140 Volt, unter Verwendung von Kohleelektroden erfolgt.
5. Verfahren zur Weiterverarbeitung der nach den Ansprüchen 1 bis 4 erhaltenen Schmelzen auf Heizleiter u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzen gepulvert und zu Preßlingen gesintert oder granuliert und die erhaltenen Granulate in Formen aus temperaturbeständigen Isolationsmaterialien eingefüllt werden.