DE668549C

DE668549C - Process for the manufacture of products containing silicon

Info

Publication number: DE668549C
Application number: DEH147453D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1936-05-03
Filing date: 1936-05-03
Publication date: 1938-12-06

Description

Verfahren zur Herstellung siliziumhaltiger Erzeugnisse Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung wärmeleitender oder elektrisch leitender siliziumhaltiger Erzeugnisse, die sich durch besonders hohe Beständigkeit gegen Temperaturwechsel auszeichnen. Gegenstände aus diesen Massen laufen bei raschem Erhitzen und Abkühlen weniger Gefahr, zu zerspringen, als entsprechende Erzeugnisse aus den bisher bekannten keramischen Baustoffen.Process for the manufacture of products containing silicon Subject matter The invention is a method for producing thermally conductive or electrically conductive silicon-containing products, which are characterized by their particularly high resistance to Distinguish temperature changes. Objects from these masses run at a rapid pace Heating and cooling less risk of cracking than corresponding products from the previously known ceramic building materials.

Es ist bekannt, keramische Erzeugnisse aus Massen herzustellen, die neben gebräuchlichen keramischen Rohstoffen oder Bindemitteln Silizium, Silizide oder Siliziumlegierurigen enthalten. Aus diesen Massen werden Gegenstände nach üblichen keramischen Arbeitsweisen geformt und gebrannt. Bei solchen Massen ist das Silizium bzw. die Siliziumlegierung meist an die Stelle von Magerunggsmitteln getreten, wobei Quarz oder Schamotte durch Silizium ganz oder teilweise ersetzt wurde. Man hat dabei der Beschaffenheit und Zusammensetzung der übrigen Massebestandteile keine besondere Bedeutung beigemessen, hielt vielmehr alle üblichen und gebräuchlichen Massen bzw. Masseversätze; Bindemittel, Flußmittel, Magerungsstoffe für verwendbar, so Massen, die Ton, Kaolin, Steatit, Magnesia, Zirkonoxyd, Tonerde, Quarz, Fritten, Gläser, geschmolzenen Quarz und die verschiedensten Flußmittel enthielten.It is known to manufacture ceramic products from masses that in addition to common ceramic raw materials or binders, silicon and silicides or contain silicon alloys. These masses become objects according to the usual ceramic working methods shaped and fired. At such masses it is silicon or the silicon alloy mostly taken the place of Lagerunggsmittel, whereby Quartz or chamotte has been completely or partially replaced by silicon. You have it with you the nature and composition of the other mass constituents no particular Attached importance, rather kept all common and customary measures resp. Mass offsets; Binders, fluxes, lean substances for usable, so masses, the clay, kaolin, steatite, magnesia, zirconium oxide, clay, quartz, frits, glasses, fused quartz and various fluxes.

Siliziummassen besitzen neben ihrer erhöhten Leitfähigkeit im Vergleich zu entsprechenden siliziumfreien Massen eine erhöhte Beständigkeit gegen Temperaturwechsel. Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß diese Temperaturwechselbeständigkeit dadurch noch ganz erheblich gesteigert werden kann, daß den Massen noch Kieselsäure in nicht kristallisierter Form oder kieselsäurereiche Aluminiumsilikate, wie Agalmatolith oder Bleicherde, zugesetzt werden, die beim Brennen der Massen amorphe Kieselsäure abspalten.In addition to their increased conductivity, silicon masses have in comparison an increased resistance to temperature changes compared to the corresponding silicon-free compounds. It has now been shown, surprisingly, that this resistance to temperature changes this can still be increased quite considerably that the masses still contain silica in non-crystallized form or high-silica aluminum silicates such as agalmatolite or fuller's earth, which is amorphous silica when the masses are burned split off.

Es kommt also beim Verfahren der Erfindung darauf an, den Kieselsäureanteil der Massen hoch zu halten, wobei jedoch die Kieselsäure sich möglichst ausschließlich in amorphem, nicht kristallinem Zustande befindet, denn kristallisierter Quarz wirkt sich ungünstig aus.It is therefore important in the process of the invention, the silica content to keep the masses high, but the silica is as exclusive as possible is in an amorphous, non-crystalline state, because crystallized quartz works look unfavorable.

Es ist zwar an sich bekannt, daß sich geschmolzener Quarz durch besondere Temperaturwechselbeständigkeit auszeichnet. Dabei bestand aber die Meinung, daß Fremdstoffe diese Eigenschaft sehr stark beeinträchtigen. Bei dem besonderen Charakter der Massen gemäß der Erfindung konnte das Verhalten eines hohen Anteiles amorpher Kieselsäure nicht vorausgesehen werden.It is known per se that molten quartz is characterized by special Resistance to temperature changes. But there was the opinion that Foreign matter has a very strong adverse effect on this property. With the special character of the compositions according to the invention, the behavior of a high proportion could be more amorphous Silicic acid cannot be foreseen.

Benutzt man beim Verfahren der Erfindung Ton als Bindemittel, so sollte er möglichst wenig freien ungebundenen Quarz enthalten, d. h. sein Gehalt an Kieselsäure sollte das Verhältnis z Als 03 zu 2 Si 02, das in der Tonsubstanz vorliegt, nicht wesentlich überschreiten. Dafür werden der Masse Naturprodukte beigefügt, die reich sind an amoreher Kieselsäure, wie z. B. -glasiger Gesteinquarz, Kieselsinter, Geyserit, Diatomeenerde u. dgl. Stattdessen kann auch künstlich gewonnene nichtkristalline Kieselsäure verweh,;,:: det werden, wie sie auf chemischem e z. B. durch Zersetzung von Silikaten, o durch Anwendung hoher Temperaturen, d. l" künstliche 'Überführung von Quarz in den glasigen Zustand gewonnen wird.If clay is used as a binder in the method of the invention, then should it contains as little free unbound quartz as possible, d. H. its silica content the ratio z Als 03 to 2 Si 02, which is present in the clay substance, should not significantly exceed. For this, natural products are added to the mass, which are rich are to cupid Silica, such as B. -glassy rock quartz, Silica sinter, geyserite, diatomaceous earth, etc. Instead, artificially obtained non-crystalline silicic acid blown,;, :: det, as they are based on chemical e z. B. by decomposition of silicates, o by applying high temperatures, d. l "artificial 'Conversion of quartz into the glassy state is obtained.

Die rohe Masse wird beispielsweise aus folgendem Gemenge aufgebaut: i. einem oder mehreren plastischen Bestandteilen oder Bindemitteln, wie z. B. Tön, welche der Masse Formbarkeit verleihen, 2. amorpher Kieselsäure, 3. Silizium, Silizid oder Siliziumlegierung, und gegebenenfalls 4: Flußmittel.The raw mass is made up, for example, of the following mixture: i. one or more plastic components or binders, such as. B. Tön, which give the mass malleability, 2. amorphous silica, 3. silicon, silicide or silicon alloy, and optionally 4: flux.

Diese Bestandteile werden in pulverisiertem oder körnigem Zustande miteinander vermischt und die so gebildete Masse verformt. Die Formkörper werden dann gebrannt.These ingredients are in powdered or granular state mixed together and deformed the mass thus formed. The moldings are then burned.

Neben oder an Stelle von praktisch nur aus amorpher Kieselsäure bestehenden Stoffen können der Masse auch kieselsäurereiche Verbindungen zugesetzt werden, insbesondere kieselsäurereiche Tonerdesilikate, wie sie in der Natur als Bleicherden, Agalmätolith o. dgl. vorkommen. In diesen Mineralien befinden sich die Basen zur Kieselsäure im Verhältnis i : q. bis i : 6, und beim Brennen spalten diese Verbindungen amorphe Kieselsäure ab. Solche kieselsäurereichen Silikate können gegebenenfalls gleichzeitig die Rolle des Bindemittels und der amorphen Kieselsäure übernehmen.In addition to or instead of consisting practically only of amorphous silica Silica-rich compounds can also be added to the mass, in particular High-silica alumina silicates, such as those found in nature as bleaching earth, agal metholite or the like. The bases for silica are located in these minerals in the ratio i: q. to i: 6, and on firing these compounds split amorphous Silica off. Such high-silica silicates can optionally be used at the same time take on the role of the binder and the amorphous silica.

Es ist bekannt, däß amorpher Quarz durch andauerndes Erhitzen wieder in den kristallinen Zustand übergehen kann. Es ist eigenartig, daß bei gleichzeitigem Vorhandensein von Silizium in der Masse, wie dies' erfindungsgemäß der Fall ist, diese Kristallisation stark verzögert wird, so daß es also damit möglich ist, den ursprünglich nicht kristallinen Zustand unverändert beizubehalten. Das ist wichtig, wie es ja beim Verfahren der Erfindung überhaupt darauf ankommt, den nicht kristallinen Zustand der Kieselsäure im fertig gebrannten Erzeugnis zu erhalten. Aus diesem Grunde ist es auch vorteilhaft, den Brand der aus solchen Massen hergestellten Formkörper rasch durchzuführen, um eben selbst beK der verzögerten Kristallisationsneigung -Uid: Möglichkeit der Kristallisation auszuschließen. Hinsichtlich der Mengenverhältnisse Kieselsäure zu anderen Bestandteilen im keramischen Anteil der Masse besteht weiter Spielraum, wobei als Grundregel gilt, den Kieselsäuregehalt der Masse so hoch zu halten, wie dies nur möglich ist und soweit dies durch die zur Erhaltung der Formbarkeit der rohen Masse ünerläßliche Menge plastischer Bestandteile zulässig ist.It is known that amorphous quartz can be restored by continuous heating can go into the crystalline state. It is strange that at the same time Presence of silicon in the mass, as is the case according to the invention, this crystallization is greatly delayed, so that it is thus possible to use the to keep unchanged the originally non-crystalline state. This is important, as is important in the process of the invention, the non-crystalline one Preserve the state of the silica in the finished product. For this reason it is also advantageous to fire the moldings produced from such masses to be carried out quickly in order to be aware of the delayed tendency to crystallize -Uid: to exclude the possibility of crystallization. With regard to the proportions Silica to other components in the ceramic part of the mass persists Room for maneuver, whereby the basic rule is to keep the silica content of the mass so high hold as much as possible and as far as this is done by maintaining the malleability The amount of plastic components that is indispensable for the raw mass is permissible.

Beispielsweise kann man folgenden Versatz benutzen: , 30 °% Silizium, 400A plastischer Ton, 2o °/o Kieselsinter, io °/o Flußmittel.For example, you can use the following offset:, 30 °% silicon, 400A plastic clay, 20 per cent silica sinter, 10 per cent flux.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the manufacture of ceramic objects by molding and firing masses made of clayey substances, metallic silicon, Silicides or silicon alloys and optionally fluxes, characterized in that that the masses still contain silica in non-crystallized form; or high in silica Aluminum silicates, such as agalmatolite or fuller's earth, are added to the Burn off the masses of amorphous silica.

2. The method according to claim i, characterized in that the ratio of the alumina to the silica in moles is set to i: 4 to i: 6.

3. The method according to claim i and 2, characterized characterized that the possible until the ceramic portion of the burning tight Mass firing is carried out quickly, so that crystallization in the Mass of existing silica is prevented.