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Versuche mit der Mikrowelle

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Siliciumcarbid

In diesem Versuch möchte ich 2 Sorten Siliciumcarbid vergleichen. Einmal das grobe technische Siliciumcarbid das ich bisher verwendet habe, FEPA Nr. 10 (1680 - 2380 µm) und einmal ein feines Siliciumcarbid (Carborundum TECHNICAL 0,105 mm CAS: 409-21-2) von VWR. Das feine Siliciumcarbid besteht aus völlig transparenten Kristallen.

Die Versuche wurden wieder in einer Moulinex FM 2915 mit 750 W durchgeführt.

Das Bild wurde nach 2 min bei 750 W aufgenommen. Links das grobe Siliciumcarbid, rechts das feine Siliciumcarbid. Das feine Siliciumcarbid wird zwar heiß aber es fängt nicht an zu glühen. Um den Effekt von Hotspots auszuschließen wurden die Tiegel umgedreht.

Das Bild wurde nach 2 min bei 750 W aufgenommen. Links das feine Siliciumcarbid, rechts das grobe Siliciumcarbid. Es glüht wieder das grobe Siliciumcarbid.

Aus dem feinen Siliciumcarbid wurde mit Wasserglas, Kaolin und Kieselsäure eine Keramikmasse hergestellt (Mischungsverhältnis 40 : 20 : 10 : 2), diese Probe hat mir ein Freund zur Verfügung gestellt.

Nach 2 min bei 750 W fängt ein Teil der Keramik an zu glühen, der Tiegel mit dem groben Siliciumcarbid diente nur als Vergleich.

Als nächstes wurde ein noch feineres Siliciumcarbid getestet, es handelt sich um ein Strahlmittel mit der Körnung FEPA Nr. 280 (22 - 61 µm). Zum Vergleich diente wieder das grobe Siliciumcarbid.

SiC 98,60 %
SiO2 0,25 %
Si 0,15 %
C (frei) 0,15 %
Fe2O3 0,05 %

Nach 2 min bei 750 W wird das feine Siliciumcarbid (links) nur heiß.

Keramik

In diesem Versuch möchte ich 2 Sorten Keramik vergleichen. Links Mahlkugeln und eine Kugellagerkugel aus Siliciumnitrid (Si3N4). Die Zusammensetung der Mahlkugeln ist nicht bekannt, da die Dichte der Kugeln aber unter 4 g/cm3 liegt handelt es sich wohl um ein Gemisch aus Zirkonoxid (ZrO2), Aluminiumoxid (Al2O3) und Siliciumoxid (SiO2). Zum Vergleich diente wieder das grobe Siliciumcarbid.

Nach 2 min bei 750 W werden die Mahlkugeln und das Siliciumnitrid nur handwarm.

Auch Bariumferrit (BaFe2O4) eignet sich nicht als Suszeptor. Zum Vergleich diente wieder das grobe Siliciumcarbid.

Nach 2 min bei 750 W wird das Bariumferrit (links) nur heiß.

Silicium

Für diesen Versuch wurden Bruchstücke von Solarzellen verwendet. Zum Vergleich diente wieder das grobe Siliciumcarbid.

Nach 2 min bei 750 W wird das Silicium nur heiß, zwischen den beiden Stücken kam es aber zu Überschlägen.

Zirkonoxid Mahlkugeln

Das Zirkonoxid (ZrO2) der Mahlkugeln ist mit Yttriumoxid (Y2O3) stabilisiert. Durch das Yttriumoxid liegt das Zirkonoxid auch bei Raumtemperatur in der kubischen Phase vor. Dadurch kommt es beim Erhitzen nicht zu Spannungen im Material. Normalerweise liegt das Zirkonoxid bei Raumtemperatur in der monoklinen Phase vor die eine geringere Dichte von 5,7 g/cm3 aufweist. Die beim Erhitzen entstehende tetragonale Phase hat eine deutlich höhere Dichte von 6,1 g/cm3 was bei der Umwandlung zu starken Spannungen führt. Zum Vergleich diente wieder das grobe Siliciumcarbid.

Nach 3 min bei 750 W werden die Mahlkugeln nur lauwarm.

Graphit

Das Graphit liegt in Form einer porösen Platte von, die Dicke beträgt 4 mm.

Nach 5 min bei 750 W wird die Platte nur heiß.

Magnetit

Das Magnetit (Fe3O4) hatte ich als Nanopulver selbst hergestellt, vor dem Einsatz in der Mikrowelle wurde die organische Beschichtung durch Glühen entfernt. Zum Vergleich diente wieder das grobe Siliciumcarbid.

Nach 3 min bei 750 W fängt das Magnetit wie das Siliciumcarbid an zu glühen.

Zinkoxid

Das Zinkoxid (ZnO) liegt als feines Pulver vor. Zum Vergleich diente wieder das grobe Siliciumcarbid.

Nach 5 min bei 750 W wird das Zinkoxid nur heiß.

Eisen(III)-oxidhydrat

Das Eisen(III)-oxidhydrat enthält ca. 80 % (Fe2O3). Zum Vergleich diente wieder das grobe Siliciumcarbid.

Nach 5 min bei 750 W wird das Eisenoxid nur heiß.

Siliciumcarbid Suszeptor

Dieses Stück Suszeptor stammt aus einem kommerziellen Mikrowellenofen der Firma CEM. Er war in einem Ofen eingebaut der für 950 C ausgelegt war. Zum Vergleich diente wieder das grobe Siliciumcarbid.

Nach 5 min bei 750 W fängt der Suszeptor gerade leicht an zu glühen. Im Vergleich mit dem groben Siliziumcarbid eher enttäuschend.

Suszeptor im Eigenbau

Diesen Suszeptor in einem Tontopf hat mir ein Freund zur Verfügung gestellt. Er hat folgende Zusammensetzung:

20 Teile Wasserglas
2 Teile Kaolin
3 Teile Graphit
10 Teile Siliciumcarbid (23 µm)
40 Teile Siliciumcarbid (grob)
0,5 Teile Propylencarbonat


Propylencarbonat

Graphit und Siliciumcarbid bilden den Suszeptor, Kaolin (ein Aluminiumsilikat) und Wasserglas (Kalium-/Natriumsilikat) dienen als Bindemittel. Propylencarbonat (C4H6O3) als Katalysaor sorgt für eine schneller Abbindung der Masse. Zum Vergleich diente wieder das grobe Siliciumcarbid.

Nach 5 min bei 750 W fängt der Suszepor gerade an ganz leicht zu glühen, das ist auf dem Bild aber nicht zu erkennen.


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