DE196570C

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Publication number: DE196570C
Application number: DENDAT196570D
Authority: DE

Description

Täiserltcttfs

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 196570 KLASSE 21/. GRUPPE

Verfahren zur Erzeugung von Glühfaden für Glühlampen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. April 1907 ab.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß auf den bisher nach bekannten Verfahren, bei welchen ein Kohlenfaden bei Gegenwart von Kohlenwasserstoffdämpfen und einer flüchtigen SiIiziumverbindung erhitzt wird, dargestellten Siliziumkohlenfäden in manchen Fällen Silizium abgelagert war. In anderen häufigen Fällen war die erzielte Ablagerung nur sehr dichte Kohle, die mit Silizium bloß leicht

ίο überzogen oder bestäubt war, so daß keine merkliche Menge Silizium auf dem Faden tatsächlich abgelagert war. Beim Erhitzen eines Kohlenfadens bei Gegenwart von Benzoldämpfen und einer flüchtigen Siliziumverbindung entstand ebenfalls kein Siliziumfaden, sondern ein dichter, durch Silizium lediglich gefärbter Kohlenfaden.

Weitere Versuche haben gezeigt, daß es wesentlich darauf ankommt, bloß solche Kohlenwasserstoffe zu verwenden, die bei der erzeugten Temperatur zerfallen bzw. sich mit dem frei gewordenen Chlor bzw· Chlorwasserstoff zu Kohlenstoff, Wasserstoff und Chlor enthaltenden Produkten verbinden. Man kann hierzu Leuchtgas verwenden. Da aber die Zusammensetzung des Leuchtgases je nach den Erzeugungsbedingungen, Temperaturverhältnissen usw. wechselt, so ist die Beschaffenheit des Leuchtgases sehr vom Zufall abhängig. Bei Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen, welche bei der benutzten Temperatur bereits zerfallen und Kohle absetzen, erhält man Fäden von geringerem Widerstand, die nur wenig Silizium enthalten.

Für die vorliegenden Zwecke hat sich als Kohlenwasserstoffgemisch am besten geeignet ein Gemisch von Sumpfgas mit einer derartigen Menge Äthylen, daß das beim Zerfall des Chlorsiliziums frei werdende Chlor bzw. die Salzsäure vom Äthylen gebunden wird, erwiesen. Außerdem empfiehlt es sich, wenn ein reiner Siliziumniederschlag gewüncht wird, Kohlensäure hinzuzufügen, wodurch der vollständige Verlauf der Reaktion gesichert wird.

Die bei den bisher vorgeschlagenen Verfahren sich abspielenden Reaktionen verliefen im wesentlichen nach der Formel:

Flüchtige Siliziumverbindung Si Cl₄

+ Kohlenwasserstoff (C HJ

= C + Si + 4 H Cl.

Es zeigt sich nun, daß hierbei das frei gewordene Chlor bzw. der Chlorwasserstoff sich sofort wieder mit Silizium verbindet, so daß die erhaltene Ablagerung praktisch nur aus Kohle besteht. Würde aber selbst alles Silizium abgelagert, so entstünden entsprechend der Gleichung

C + Si + 4 H Cl

äquivalente Gewichtsmengen von Kohle und Silizium nebeneinander, so daß nur ein derartiges Gemisch abgelagert würde. Da aber bei der angewendeten Temperatur das SiIizium von Chlor und auch von Salzsäure angegriffen wird, so wird eben nur wenig Silizium zugleich mit Kohle abgelagert.

Bei einem Gemisch von Sumpfgas, Äthylen, Kohlensäure und der flüchtigen Siliziumverbindung (z. B. Siliziumtetrachlorid) erzielt man folgende Reaktion:

Si Cl, + CH₁ + 4C₂H, + C O₂

= Si + 4 C₂ H₀Cl + 2 C 0.

In diesem Falle wird also das Chlor zur Bildung von Chloräthyl C₂H₅ Cl oder Äthylenchlorid C₂ H₁ Ci₁ herangezogen und die Kohlensäure zu Kohlenoxyd reduziert, wobei Kohlenstoff gebunden wird. Läßt man die Kohlensäure fort, so erhält man auf dem Faden eine Ablagerung von Kohle und SiIizium. Bei Gegenwart der richtigen Menge von Kohlensäure besteht die Ablagerung aus _ praktisch reinem Silizium.

Die Erfahrung lehrt, daß der Wasserstoff sich im Entstehungszustande befinden muß, um die nötigen Reaktionen hervorzurufen, und daß bei dem bisherigen Verfahren die Ablagerung in allen Fällen fast gänzlich aus Kohle in sehr dichter, graphitischer Form bestand, die mit Silizium oder Bor (das manchmal vorhanden war) bestäubt oder gefärbt war.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet sonach ein Verfahren zur Hervorbringung eines Niederschlages von reinem SiIizium durch Zerlegen oder Dissoziation von flüchtigem Siliziumchlorid in Gegenwart von Sumpfgas, das hinreichend viel Äthylengas enthält, um das bei Zerlegung des Siliziumchlorides frei werdende Chlor (oder SaIzsäure) aufzunehmen, und wodurch eine Chlor, ■Kohlenstoff und Wasserstoff enthaltende Verbindung entsteht (welche Chloräthyl oder Äthylenchlorid oder ein Gemisch beider sein kann), wobei noch Kohlensäure oder ein ähnlicher Stoff zugefügt werden kann, um den aus dem Sumpfgas bei der Zerlegung desselben frei werdenden Kohlenstoff aufzunehmen oder zu binden. Hierdurch wird ein Niederschlag von reinem Silizium erzielt.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Sumpfgas oder ölbildendem Gas beschränkt, da das Wesen derselben darin besteht, in die Siliziumverbindung und den Kohlenwasserstoff noch einen Stoff einzuführen , der sich mit freiem Chlor oder der Salzsäure, die bei der Verbindung des in der Atmosphäre, in welcher die Reaktion stattfindet, enthaltenen Wasserstoffes und dem bei der Zerlegung der Chloride frei werdenden Chlor entsteht, leichter verbindet als das freie Chlor oder die Salzsäure mit dem SiIi- zium oder dem Siliziumkohlenstoff. Solche Stoffe können Quecksilber, Natrium, Kalium, Ölbildendes Gas oder andere feste oder gasförmige Stoffe sein, welche sich leicht mit Chlor oder Salzsäure verbinden.

Claims

Pate nt-Ansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von Glühfäden für Glühlampen durch Erhitzung des Glühfadens mittels eines hindurchgesandten elektrischen Stromes zwecks Ablagerung von Silizium aus einer flüchtigen Siliziumverbindung auf dem Faden, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliziumchlorid durch einen gasförmigen Kohlenwasserstoff in Gegenwart eines Stoffes zerlegt wird, der das frei gewordene Chlor oder die Salzsäure aufnimmt, wobei ein Stoff beigefügt sein kann, um den aus dem Kohlenwasserstoff bei der Zerlegung desselben frei werdenden Kohlenstoff aufzunehmen oder zu binden.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerlegung der flüchtigen Siliziumverbindung in einer Atmosphäre aus Sumpfgas, ölbildendem Gas und einem sauerstoffhaltigen Reagens stattfindet. ,

3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß das sauerstoffhaltige Reagens Kohlensäure besteht, wodurch die

aus

Reaktion nach der Formel verläuft:
Si Cl₄+ CH, + 4 C₂H, + C O₂ = Si + 4 C₂ H₆Cl + 2 C O.