Angewandte Chemie

Cover image for Vol. 129 Issue 40

Chefredakteur: Peter Gölitz, Stellvertreter: Neville Compton, Haymo Ross

Online ISSN: 1521-3757

Associated Title(s): Angewandte Chemie International Edition, Chemie in unserer Zeit, Chemistry - A European Journal, Chemistry – An Asian Journal, ChemistryOpen, Nachrichten aus der Chemie, Zeitschrift für Chemie

Den vollständigen Artikel und die Anschrift des Autors finden Sie in Angew. Chem. 2001, 113 (19), 3801 - 3803


Die Form wahren

Neuer Weg zur einfachen Herstellung
von Werkstücken aus Eisensilicid?

Verbindungen zwischen Metallen und den Elementen Bor, Kohlenstoff und Silicium sind interessante Werkstoffe, da sie außergewöhnlich hart sind und erst bei sehr hohen Temperaturen schmelzen. Diese Boride, Carbide und Silicide genannten Stoffe herzustellen und in die gewünschte Form zu bringen, ist allerdings nicht so einfach. Oft sind langwierige Sinterprozesse bei extrem hohen Temperaturen notwendig. Michael Binnewies, Arndt Meyer und Mike Schütte haben nun eine ungewöhnliche Reaktion gefunden, mit der Werkstücke aus Eisensilicid schnell und einfach in der gewünschten Form hergestellt werden könnten.

Bringt man ein Metall und eine Nichtmetallverbindung miteinander zur Reaktion, entsteht normalerweise ein Pulver - völlig unabhängig davon, ob das Metall zuvor als Pulver, Blech oder Draht eingesetzt wurde. Entsprechend überrascht waren Binnewies und seine Mitarbeiter über den Ausgang ihrer Experimente: Sie setzten eine Spirale aus Eisendraht bei 1000 °C drei Stunden lang Siliciumtetrachlorid aus - bei erhöhter Temperatur ein Gas. Die Spiralform blieb dabei erhalten, obwohl sich das Eisen vollständig zu Eisensilicid umgesetzt hatte. "Ein Formkörper aus Eisen kann also ohne erkennbare Veränderung der äußeren Form in einen identischen Formkörper aus Eisensilicid überführt werden," erläutert Binnewies die erstaunliche Beobachtung. "Dieser Befund widerspricht nahezu allen Erfahrungen über die Reaktionen von Festkörpern mit Gasen." Ungewöhnlich ist außerdem die hohe Geschwindigkeit, mit der die Reaktion abläut.

Wie kommt es zu einer derart untypischen Reaktion? Binnewies hält die Bildung von Poren im Eisensilicid für den Grund: Durch diese winzigen Kanäle kann der Stoffaustausch ablaufen. Das Siliciumtetrachlorid-Gas kann ungehindert in die Spirale hinein wandern. Neben dem Eisensilicid entsteht Eisenchlorid, das unter den Reaktionsbedingungen gasförmig vorliegt. Es kann durch die Poren entweichen. Es bildet sich also keine dichte Deckschicht aus Eisensilicid, die dann eine weitere Reaktion erschwert. Dass die Form nicht zerfällt, liegt am stabilen Eisenkern, der zunächst erhalten bleibt. Er gibt den einzelnen Eisensilicid-Körnchen an der Oberfläche des Drahtes die nötige Zeit, um zusammenzuwachsen - statt zu einem Pulver zu zerbröseln.

Die Herstellung eines Eisensilicid-Werkstückes wäre auf diese Weise sehr einfach: Das Eisen wird in die gewünschte Form und dann zur Reaktion gebracht.

SEARCH

SEARCH BY CITATION