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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.