DE877931C - Verfahren zur Herstellung von bei hohen Temperaturen bestaendigen Widerstandselementen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von bei hohen Temperaturen beständigen Widerstandselementen Man hat früher Widerstandsstäbe aus Siliciumkarbid hergestellt, be.i. denen man indessen mit einem abnehmenden Widerstand bei steigenden Temperaturen zu rechnen hat. Bei der Herstellung von solchen Stäben verwendet man Bindemittel und gewöhnlich einen Zusatz von freiem @ Silicium, welcher Stoff die Sin.terun.g erleichtert, während er in geeigneter Menge gleichzeitig den Stäben. eine geeignete elektrische Leitfähigkeit verleiht. Es hat sich gezeigt, daß solche Widerstandselemente teils nur eine Glühtemperatur von etwa r4oo° C aushalten, wonach ihre Leitfähigkeit verändert wird und die Stäbe zerstört werden, und daß sie teils in ihrer Haltbarkeit und elektrischen Leitfähigkeit sehr leicht bei Berührung mit Teilchen der Ofenfütterung und durch die Einwirkung von umgebenden Metalldämpfen oder gegebenenfalls gebildeten Oxyden, Sulfiden: usw, verschlechtert werden.
• Es gibt bei der Herstellung solcher Widerstandselemente durch Sinterung von gegebenenfalls gepreß.tem Siliciumkarbid verschiedener Korngröße andere geeignete Stoffe, die man- entweder vor der Durchführung des. Sinterungsprozesses zusetzen oder während desselben sich bilden lassen kann, um auf eine geeignete Weise die elektrische Leitfähigkeit desWiderstandselements bei verschiedenen Temperaturen zu regulieren, dessen Verwend@ungstem,-peratur zu erhöhen und dessen Widerstandsfähigkeit gegen. keramische, Stoffe, Metalle, Metalloxyde od. dgl. zu verbessern. Die Erfindung geht darauf hinaus, daß man für diesen Zweck Karbide, Nitride, Silicide, Boride oder Oxyde von einem oder einigen der schwer schmelzbaren Metalle Be, Mo, W, Ti, -V und Cr verwendet.. Es hat sich für gewisse Zwecke als geeignet gezeigt, die Masse auch Nitri.de, Silicide, Boride oder Oxyde von: den weniger schwer schmelzbaren Metallen Mn, Fe,, Ni und Co, enthalten zu lassen.
• Da die angegebenen Stoffe verschieden hohe elektrische Leitfähigkeit haben., die sich mit der Temperatur ändert und sogar bei einem gewissen Stoff sowohl positiven als auch negativen. Temperaturkoeffizienten innerhalb eines gewissen Temperaturbereiches annehmen kann, besteht die Möglichkeit, mittels eines oder mehrerer solcher Stoffe die elektrische Leitfähigkeit des Widerstandselements auf eine geeigneteWeise inAbhängigkeitvomAnteildes Siliciumkarbids regulieren zu können. Man kann gemäß der Erfindung dem Siliciumkarbid ein anderes Karbid oder Silicid zusetzen; man hat aber auch die Möglichkeit, ein gewisses. Karbid undk,der Siliciid zu bildeni, indem man vor oder während des Sinterungsprozesses dem Sil.iciumkarbid: eine geeignete Menge von einem oder mehreren Metallen -und/oder einem Metalloxyd oder einer anderen Metallverbindung, die mit Siliciumkarbid unter Bindung von zugefügtem Metall oder von Metall der zugefügten Metallverbind'unig reagieren kann, zusetzt und dann das Gemisch zur S.interung bei der erwünschten Temperatur erhitzt,. Statt einer solchen Aufnahme von Metall in das Gitter dies Silici.umkarbids kann, man erwünschte Verbindungen und/oder Gemische von Karbiden uud/ofder Siliciden bilden, indem man dem Siiliciumkarbiid ein Gemisch von Metall oder Metallverbindungen mit einer geeigneten Menge von Kohlenstoff oder Silicium, vorzugsweise in einem geeigneten. Mischungsverhältnis zueinander, zusetzt. Da die Silicide in der Regel niedrigere Schmelzpunkte als die entsprechenden Karbide haben und dadurch meistens schon bei ziemlitch niedrigem Gehalt eine obere Temperaturbeschränkung des Widerstandselements verursachen, erscheint als ein allgemeiner Wunsch, sich mehr Karbid als Silicid bilden zu lassen:.
• Auf entsprechende Weise kann man entweder dem Siliciumkarbid ein oder mehrere 1T,itride, Oxyde oder Boride zufügen: oder dieselben vor oder -\vährend des Sinterungsprozesses von Metall oder Metalloxyd in Mischung mit Reduktiontsmitteln durch Reaktion mit z. B. Stickstoff, Sauerstoff, Borax oder anderen. zur Bildung von Nitriden, Oxyden oder Boriden reagierenden Verbindungen bilden.
• Die vielen Kombinationen mit einer oder mehreren der betreffenden Verbindungen:, die bei der Herstellung von bei hohen Temperaturen und gegen chemische Einwirkung beständigen, Widerstandselementen möglich sind, können wicht näher angegeben werden, aber beispielsweise mögen folgende angezogen werden. Es hat sich bei. Untersuchungen der hierher gehörigen Verhältnisse u. a. gezeigt, daß Mangan, Chrom und Wolfram bei niedrigeren Temperaturen schmelzende Silicü:de bilden als Karbide, aber daß diese Verbindungen von Chrom beständiger sind als diejenigen von Mangan und Wolfram; gleichzeitig aber auch besser leitend sind. Bei einer geeigneten Kombination von Wolfram und bzw. oder von Mangan mit chromhaltigem Siliciumkarbid erhält man eine niedrigere durchsthni,ttliche e-lelctriische Leitfähigkeit und je nach den Versuchsbedingungen zusammengesetzte Karbide und/oder Silicide, die beständigere Widerstandselemente biIden als ein Element mit Si-liciumkärbid, das z. B. nur Wolfram enthält. Während die Leitfähigkeit sowohl der Karbide als auch der Silicide von Chrom mit steigender Temperatur sehr stark zunimmt und die Leistungsaufnahme eines solchen Widerstandselements schon bei 1300 bis id.oo° C ihren: Höchst-vert erreicht, kann diese Eigentümlichkeit durch Zusatz einer geeigneten Menge von Mangan oder Wolfram a1ie in oder beiden, in Verbindung entweder gegen höhere Temperaturen verschoben oder ganz beseitigt werden. Auf entsprechende Weise hat man die Möglichkeit, durch eine geeignete Mischung von z. B. dem leichtschmelzenden Chromkarbid und z. B. dem sehr schwer schmelzenden Titankarbid eine Sinterung des Widerstandselements bei einer verhältnismäßig mäßigen oder einer sehr hohen Temperatur, gegebenenfalls auch einer Temperatur, die höher ist als die Zersetzungstemperatur des Siliciumkarbids, zu erreichen sowie durch geeignete Kombinationen Stoffe, die nur bei höheren: Temperaturen beständig sind, auf gelvöhnlicher Temperatur stabilisieren zu können.
• Die Erfindung betrifft zunächst stabförmige Elemente von verschiedener Ausbildung und[ verschiedenem Querschnitt, ist aber hierauf nicht beschränkt. Ein auf die eine oder andere Weise gesintertes Erzeugnis der vorgeschlagenen Zusammensetzung kann zerkleinert und als Heizwiderstand in Form von Körnern oder Pulver verwendet werden und auch in solcher Form ein Widerstandselement bilden. Ein solches Material kann als ein schützender Überzug, der an sich ein Widerstandselement darstellt, auf Widerstandselemente von Kohlenstoff oder Graphit angebracht werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von bei höheren Temperaturen beständigen Widerstandselementen, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement durch Sinterung einer Masse hergestellt wird, die Siliciumkarbid, vorzugsweise als Hauptblestandteil, und außerdem, gewöhti@-lich in geringerer Menge, Karbide, Nitride, S.i,licide, Bori.de oder Oxyde eines oder mehrerer der Grundstoffe B, Mo, W, Ti, V und Cr enthält. q. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zu sinternde Masse auch Nitride, Silicide, Boride oder Oxyde der Grundsto:ffe Mn, Fe, Ni, Co enthält. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Silieiumkarbid vor der Sinterung von den inAnspruch i und. 2 genannten Verbindungen diejenigen. zufügt, die man in dem fertigen Erzeugnis zu haben wünscht. 4.. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Siliciumkarbid Stoffe solcher Beschaffenheit zufügt, da;ß während des Stinterungsprozesses die in, dem fertigen Erzeugnis gewünschten, in Anspruch i und :2 genannten Verbindungen gebildet werden. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeicnhet, daß die genannten Grundstoffe veranlaßt werden., als Bestandteile in das Gittergefüge des Sil;iciumkarbids einzugehen.