CH109476A - Verfahren zur Herstellung von Borkohlenstoff. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von     Borkohlenstoff.       Die Erfindung     betrifft    ein Verfahren zur  Herstellung von     Borkohlenstoff    von besonderer  Härte, die so gross ist, dass sie die Härte des  Diamanten erreicht und sogar     übertreffen     kann.  



  Als Verbindung zwischen Bor und Kohlen  stoff ist bisher nur die Verbindung     BGC,    Bor  karbid genannt, bekannt geworden. Für seine  Herstellung sind verschiedene Verfahren an  gegeben worden. Ausserdem ist in der Lite  ratur noch von     derVerbindung   <I>B2</I>     0?    gesprochen  worden. Versuche von     Tucker    (vergleiche       Gmelin-Kraut,    Handbuch der anorganischen  Chemie, Band 1 und 2 Seite 812 und fol  gende) haben aber gezeigt, dass es sich hier  bei nicht um eine Verbindung B2     C2    handelt,  sondern um ein Gemisch aus     B6C    und Gra  phit.

   Dieses Gemenge besitzt keine besonders  hohe Härte und     Tucker    hat ein für Schleif  zwecke brauchbares Material nur mit reinem  kristallisiertem     Borkarbid        B6C    erhalten.  



       Borkarbid        BoC    besitzt bereits eine hohe  Härte. Diese wertvolle Eigenschaft wird je  doch durch eine gewisse Sprödigkeit beein  trächtigt.    Vorliegende Erfindung zeigt nun einen  Weg, um aus Bor und Kohlenstoff Massen  zu erzeugen, deren     Festigkeits-    und Härte  eigenschaften diejenigen von     Borkarbid        B6C     nicht unwesentlich übertreffen. Durch die Er  findung werden die Übelstände, welche sich  sonst bei der Erzeugung von Massen aus  Bor und     Kohlenstoff    einstellen, vermieden.

    Diese Übelstände bestehen darin, dass keine  eigentliche homogene Schmelze erzeugt wird,  sondern dass Gebilde erzeugt werden von  durchaus verschiedener lokaler     Zusammen-          Setzung.     



  Das vorliegende Verfahren zur Herstellung  von     Borkohlenstoff    beruht darauf, dass man  in einer Schmelze von Bor mit Kohlenstoff,       Kohlenstoff    gleichmässig in einem solchen  Mengenverhältnis löst, dass     _    eine Schmelze  entsteht, welche mehr als 15-16 % Kohlen  Stoff, welche der Verbindung     B60    entspre  chen würden, jedoch nicht mehr als 30      /o     Kohlenstoff enthält. Würde Kohlenstoff in  der Schmelze nicht homogen gelöst, so würde  an einzelnen Stellen eine zu starke Häufung  des Kohlenstoffes erfolgen. An diesen würde      bei der Abkühlung leicht eine Ausscheidung  von Graphit vor sich gehen, die sich auch  auf die weniger gesättigten Stellen ausbreiten  würde.

   Um die Ausscheidung von Graphit  beim Abkühlen der Masse zu vermeiden,  wird zweckmässig eine schnelle Abkühlung  der Schmelze herbeigeführt.  



  Besonders günstige Ergebnisse     bezüglich     der mechanischen Eigenschaften der erkal  teten Masse erzielt man, wenn man in     der     Schmelze von Bor und Kohlenstoff etwa 26  bis     27"/o        Kohlenstoff    gleichmässig löst. Eine  solche     Zusammensetzung    lässt sich auch bei  gewöhnlichem Druck mit Sicherheit erreichen.  



  Die Schmelze aus Bor und     Kohlenstoff,     welche den Ausgangspunkt der Erfindung  bildet, kann in verschiedener Weise leerge  stellt werden, zum Beispiel indem man Bor  mit Kohle mischt und etwa auf<B>30001'</B> im  elektrischen Ofen erhitzt.     Man    kann auch  statt des Bors     Borstickstoff    mit Kohle ge  mischt erhitzen oder von vornherein Bor  karbid     (B6C)    dazu benutzen.

   In der Schmelze  wird alsdann     Kohlenstoff    gelöst, und zwar in  solchen Mengen, dass das fertige Produkt       mehr        als        15-16%        (entsprechend        der        Ver-          bindung        BeC),    aber nicht mehr als     300/.)     Kohlenstoff enthält. Der Kohlenstoff kann irr  fester oder auch in gasförmiger Form zur  Lösung gebracht werden.

   Im ersteren Falle  setzt man dem     Ausgangsmaterial,    welches  zur Bildung der Schmelze aus Bor und     Koh-          lenstoff    benutzt wird, die erforderliche     Menge     Kohlenstoff, die sich ohne weiteres errechnen  lässt, am besten bereits vor dein Schmelzen  in pulverförmigem Zustande zu. Im letzteren  Falle wird die Schmelze dein Einfluss einer       Kohlenstoffdampfatmosphäre    ausgesetzt, indem  man     Kohlenstoffdämpfe    in den     Schmelzraum     einleitet oder darin erzeugt.

   Die     Erzeugung     der     Kohlenstoffdämpfe    geschieht durch Er  hitzung von Kohle mittels des elektrischen  Stromes oder durch Spaltung von kohlen  stoffhaltigen Massen, wie zum Beispiel Schwe  felkohlenstoff oder Leuchtgas bei hoher Tem  peratur. Um den     Kohlenstoffgehalt,    den man  auf diese Weise in der Schmelze erzeugt  hat, zahlenmässig festzustellen, empfiehlt es    sich, die     ,Schmelze        erkalten    zu lassen und  dann zu untersuchen.

   Je nach dem Ergebnis  der     Untersuchung    wird man alsdann unter  sonst gleichen Verhältnissen den     Kohlenstoff-          dampf    längere oder     kürzere    Zeit zur Einwir  kung bringen.  



  <I>Beispiel 1:</I>  330     gr    Bor werden mit 120     gr    Kohle,  beides in pulverisiertem Zustande sorgfältig  gemischt und alsdann im elektrischen Ofen  auf etwa 3000 " erhitzt. Der entstehende       Schmelzfluss    wird schnell abgekühlt.  



       Beispiel   <I>2:</I>  780     gr        Borkarbid    von der Zusammenset  zung     BrC    werden im elektrischen Ofen bei  etwa 3000   in einer     indifferenten    Atmosphäre       geschmolzen,        alsdann    wird innerhalb des  Schmelzraumes ebenfalls reit Hilfe des elek  trischen Stromes durch Erhitzen eines oder  mehrerer     Kolile=istä        be    eine Kohlendampf  atmosphäre erzeugt, diese lässt man 1 bis 2  Stunden auf das Schmelzgut einwirken, wo  durch sich Kohlenstoff in der     Schmelze    löst.  Hiernach wird dasselbe abgekühlt.  



  Eine besonders schnelle     Abkühlung    der  Schmelze erhält man, wenn man die genann  ten     Ausgangsmaterialien    im richtigen     Dlen-          genverhältnis,    das sich ohne weiteres errech  nen lässt, als Pulver mischt und Stäbchen  daraus formt und diese dann nur an den  Enden gelagert mit Hilfe des elektrischen  Stromes zum Schmelzen bringt. Das Schmelz  gut tropft dann frei herab und     kühlt    sich  dabei schnell ab.  



  Zur     weiteren    Steigerung der Festigkeit  des     Scliinelzgutes    kann man den Ausgangs  stoffen geringe Mengen, zum Beispiel einige       Prozente    von     Metallen;    welche einen hohen  Siedepunkt besitzen, zum Beispiel Wolfram  oder Titan oder von deren     Karbiden,        zum     Beispiel     Wolfranikarbid,        Titarikarbid    oder  dergleichen zusetzen;

   jedoch ist es zweck  mässig, die Zusätze nur so gering zu bemes  sen, dass eine schädliche oder nennenswerte  Herabsetzung der Härte nicht eintritt.     Man     kann auch etwas von dem     Borgehalt    durch  geeignetes Metall, z.     13.        Wolfram    ergänzen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Borkohlen- stoff, dadurch gekennzeichnet, dass man in einer Schmelze von Bor und Kohlenstoff gleichmässig Kohlenstoff in einem solchen Mengenverhältnis löst, dass eine Schmelze entsteht, welche mehr als 15-16/o Kohlen stoff, jedoch nicht mehr als 30o% Kohlen stoff enthält. UNTERANSPRüCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man das Schmelzgut schnell abkühlt. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Erzeugung der Schmelze dienenden Stoffe mit dem erforderlichen Kohlenstoff als Pulver zu sammengemengt, zu Stäben geformt und ohne Einbettung mit Hilfe des elektri schen Stromes geschmolzen werden, wo bei man das geschmolzene Material herab tropfen lässt. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man den Ausgangs stoffen der Borkohlenstoffschrnelze geringe Mengen hochsiedenden Metalles zusetzt. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man der Schmelze den zu lösenden Kohlenstoff in Form von Kohlenstoffdampf zuführt.