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Keramikkörper für elektrische Entladungsgefäße und Verfahren zu seiner
Herstellung . Die Erfindung betrifft Keramikkörper, die zum Einbau in elektrische
Entladungsgefäße bestimmt sind. Solche Körper werden z. B. in Gestalt von Platten,
Stäben oder Ringen hergestellt und zum gegenseitigen Abstütz; n von Elektroden verwendet.
Die Abstände der Elektroden müssen sehr genau eingehalten werden, und deshalb müssen
auch die dafür maßgeblichen Abmessungen der Keramikkörper genau die vorgeschriebene
Größe haben. Eine Bearbeitung der Paßflächen oder eine Anbringung von Bohrungen
an dem fertiggebrannten Keramikkörper ist so umständlich und teuer, daß sie im Rahmeneiner
Massenfertigung gar nicht in Betracht kommt. Andererseits aber unterliegen praktisch
alle bisher verwendeten keramischen Massen beim Brennen einem Schwund, dessen Betrag
von vielen Zufälligkeiten bei der Führung des Brandes abhängt. Daher weichen dieAbmessungen
der fertiggebrannten Keramikkörper von den Sollmaßen häufig um unzulässig große
Beträge ab, so daß sie als Ausschuß anfallen. Dies. bedeutet nicht bloß eine Verteuerung
der Röhren sondern auch eine Vergeudung von Rohstoffen und Arbeitskraft sowie einen
unproduktiven Verschleiß der Werkzeuge und eine fruchtlose Belegung von Brennöfen
und soll daher vermieden werden.
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Die Streuung der Abmessungen der fertigen Keramikkörper infolge von
Unregelmäßigkeiten des
Drerinschwundes ist um so größer,
je größer- der mittlere Schwund selbst ist. Es ist bereits bekannt, eine
schwundfreie, insbesondere für Stützteile elektrischer Entladungsgefäße. bestimmte
Keramik in der Weise herzustellen, daß wenigstens 6o 01o über 2000° schmelzende
Bestandteile, wie z. B. Magnesiümoxyd, Aluminiumoxyd, Zirkonoxyd oder Berylliumoxyd,
mit bis zu 40% unter iooo° schmelzenden, gegenüber den hoch schmelzenden Bestandteilen
reaktionsträgen Bestandteilen, z. B. Glaspulver, unter Hinzufügung eines- herausdämpfbaren
Bindemittels. gemischt, kalt verformt und anschließend bei einer wenig über der
Schmelztemperatur des niedrig schmelzenden Bestandteiles liegenden Temperatur gebrannt
werden (vgl. Patentschrift 734 385). Die Herstellung von Keramikkörpern nach diesem
Verfahren erfordert eine erhebliche Sorgfalt bei der Stoffauswaihl hinsichtlich
der Körnigkeit des Versatzes. Außerdem ist es erwünscht, .dem Keramikkörper eine
größere Biegebruehfestigkeit zu verleihen, als es nach diesem Verfahren möglich
ist. Dieser Forderung genügen an sich keramische Massen mit -dicht gebranntem Scherben.
Ein Keramikkörper, der im Innern eines elektrischen Entladungsgefäßes Verwendung
finden soll, rnuß sich aber auch leicht entgasen lassen, und dies ist bei dichtgebrannten
keramischen Körpern nicht -der Fall. Die zur Zeit auf dem Märkt befindlichen Einbaukeramiken
genügen: daher nur in unbefriedigender Weise den gestellten Anforderungen.
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Eine Keramik ohne die vorgenannten Mängel wird durch. die vorliegende
Erfindung ermöglicht, gemäß welcher ein aus einem Stoffgemisch durch Brennen hergestellter,
zum Einbau in elektrische Entladungsgefäße bestimmter Keramikkörper so beschaffen
ist, daß das Porenvolumen zwischen i und io% des Körpervolumens liegt und der Unterschied
der linearen Abmessungen vor und nach dem Brennen weniger als 1/3% beträgt. Das
genannte Porenvolumen ist einerseits so klein, daß eine genügende Biegebruchfestigkeit
des keramischen Körpers vorhanden ist, und andererseits ausreichend, um eine schnelle
Entgasung zu gewähr-,leisten, während die maßlichen Veränderungen durch den Brennvorgang
so klein sind, daß die Abweichungen von den Sollmaßen des fertigen keramischen Körpers
innerhalb derselben Streugrenzen liegen, die auch bei .den Metallteilen des Elektrodensystems
in Kauf genommen werden und daher unschädlich sind.
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Die Herstellung von solchen Keramikkörpern erfolgt gemäß der Erfindung
in der Weise, daß die Masse, aus welcher der Körper, vorzugsweise durch Pressen,
geformt wird, außer einem Bindemittel Bestandteile, die beim Brennen treiben, und
andere Bestandteile, die beim Brennen schwinden, in einem solchen Mengenverhältnis
und in solcher Korngröße enthält, daß beim Brennen praktisch keine Maßänderung .auftritt.
Zweckmäßig wird zum Anrühren der keramischen Masse ein Bindemittel verwendet, das
beim Brennen aus dieser heraus dampft. Außer den genannten Bestandteilen kann die
Masse auch noch verfestigend wirkende Bestandteile enthalten.
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Nach diesem Verfahren hergestellte Keramikkörper ,genügen allen berechtigten
Forderungen hinsichtlich der Maßhaltigkeit, Entgasbarkeit und Festigkeit und weisen
eine Biegebruchfestigkeit von mehr als 50o kg/cm2 auf. Durch Änderungen der Korngröße
der mineralischen Bestandteile der keramischen Masse-und ihres Vorbrandes, der das
Nachschwinden beeinflußt, sowie durch Wahl verschiedener Anpastmittel hat man es
in der Hand, das beim Formen der Keramikkörper aus der plastischer Masse sich ergebende
Porenvolumen sowie die beim Brennen auftretenden Volumenänderungen der mineralischen
Bestandteile so aufeinander abzustimmen, daß beim Brennen die gewünschte Verringerung
des Porenvolumens in Verbindung mit ,der praktischen Schwundlosigkeit zustande kommt.
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Gute Ergebnisse -sind beispielsweise mit dem nachstehend beschriebenen
Herstellungsverfahren erzielt worden. Die keramische Masse wurde aus 40 bis 55 Gewichtsteilen
gemahlenem Speckstein, der den beim Brennen schwindenden Bestandteil bildet, sowie
4o bis 55 Gewichtsteilen Quarzitmehl (beim Brennen treibender Bestandteil) und 5
bis 20 Gewichtsteilen gemahlenem Kaolin, Magnesiumoxyd, Aluminiumoxyd, Feldspat
oder anderen verfestigend wirkenden Bestandteilen mit 5 bis io Gewichtsteilen eines
organischen Bindemittels, wie .Stanzöl, Wachs, Zuckerlösung oder vorzugsweise Paraffin,
angerührt. Die daraus hergestellten Formkörper wurden bei 1300 bis i4ooa gebrannt
und waren in .einem solchen Ausmaße frei von Maßänderungen, daß sie im fertiggebrannten
Zustand um nur etwa ± 1/4% von den Abmessungen der Preßform abwichen. Die gebrannten
Keramikkörper wiesen dabei eine Biegebruchfestigkeit von 75o bis 80o kg/cm2 auf
und ließen sich wegen ihrer geringen Porosität von 4 bis 6 Volumprozent schnell
entgasen. Ein besonderer Vorteil ergibt sich bei der Herstellung .dieser keramischen
Körper dadurch, daß .die Ofentemperatur beim: Brenners um wesentlich größere Beträge
schwanken darf, als dies bei den bekannten keramischen Massen der Fall ist. Während
es sich beispielsweise bei den bekannten, auf Specksteingrundlage hergestellten
keramischen Massen als notwendig erwies, die zwischen i2oo und 140o° :liegendeBrenntemperatur
auf mindestens i o 01o genau einzuhalten, um die Streuung des Brennschwundes in
Grenzen vors i bis 201o zu halten, sind beim Gegenstand der ErfindungSchwankungen
der Ofentemperatur um ± 3o° durchaus zulässig. Dies bedeutet eine erhebliche Vereinfachung
der Führung des Brandes; es spielt außerdem praktisch keine Rolle mehr, an welcher
Stelle des Ofeninnenraumes sich ein keramischer Körper beim Brennen befindet. Während
man bisher Schwankungen der Sollmaße von keramischen Körpern .durch möglichst genaue
Einhaltung einer vorgeschriebenen Brenntemperatur ,zu bekämpfen gezwungen war, kommt
es beim Gegenstand der Erfindung lediglich auf eine sorgfältige Einhaltung des vorgeschriebenen
Mischungsverhältnisses an,
die wesenlich leichter fällt als eine
genaue Einhaltung einer bestimmten Ofentemperatur innerhalb des ganzen Ofenraumes.