WO1994010101A1 - Verfahren zur herstellung von formkörpern aus reaktionsgebundenem, siliciuminfiltriertem siliciumcarbid sowie pressmasse als zwischenprodukt - Google Patents

Verfahren zur herstellung von formkörpern aus reaktionsgebundenem, siliciuminfiltriertem siliciumcarbid sowie pressmasse als zwischenprodukt Download PDF

Info

Publication number
WO1994010101A1
WO1994010101A1 PCT/EP1993/003027 EP9303027W WO9410101A1 WO 1994010101 A1 WO1994010101 A1 WO 1994010101A1 EP 9303027 W EP9303027 W EP 9303027W WO 9410101 A1 WO9410101 A1 WO 9410101A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
silicon carbide
silicon
water
amount
organic compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP1993/003027
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Albert Kerber
Mehmet Kara
Karl-Ludwig Eckert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lonza Werke GmbH
Original Assignee
Lonza Werke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lonza Werke GmbH filed Critical Lonza Werke GmbH
Publication of WO1994010101A1 publication Critical patent/WO1994010101A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C04B35/634—Polymers
    • C04B35/63404—Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63416—Polyvinylalcohols [PVA]; Polyvinylacetates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/573—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of moldings from reaction-bonded, silicon-infiltrated silicon carbide. It further relates to a finished mass based on silicon carbide as an intermediate in the process according to the invention.
  • Silicon infiltrated silicon carbide is a ceramic composite material that is becoming increasingly important due to its extreme hardness and wear resistance, its resistance to oxidation and corrosion (in the acidic, neutral and weakly basic range) and its good resistance to temperature changes and high temperatures as well as its gas tightness.
  • Applications for silicon infiltrated silicon carbide are, for example, mechanical seals and bearings for pumps, combustion chambers, welding nozzles, flame tubes etc. (see, for example, M. Blecha et al., Conference room 123, 263-268 (1990)).
  • Shaped bodies made of reaction-bound, silicon-infiltrated silicon carbide are usually produced by molding a green body from silicon carbide grain which contains a certain proportion of elemental carbon and has an open porosity. The green body is then infiltrated with liquid silicon, which reacts with the free carbon and forms silicon carbide. Ideally, the finished molded body contains neither pores nor unreacted carbon, and the spaces between the particles are filled with metallic silicon.
  • the shaping in the production of green bodies can in principle be carried out by all methods customary in ceramics, preferably by molding. For this it is necessary to add temporary binders and plasticizers in order to achieve sufficient strength of the green body and sufficient formability.
  • temporary binders and plasticizers in order to achieve sufficient strength of the green body and sufficient formability.
  • organic polymers in the form of thermoplastics or resins or thermosets which harden during the pressing process or subsequently harden
  • resins M. Blecha et al., Loc.
  • the object is achieved by the method according to claim 1 and the molding compound according to claim 11.
  • Such mixtures are known per se, their structure is advantageously optimized depending on the intended use, size and shape of the molded body to be produced. This procedure is known to the person skilled in the art.
  • good results were obtained with mixtures of more than 15% by weight, preferably more than 20% by weight, of very fine grain with an average particle size of 1-10 ⁇ m and a "coarse grain" proportion with average particle sizes in the range 25- 150 ⁇ m achieved.
  • Graphite is preferably used as the carbon source, soot can also be used. It is also within the scope of the invention to use another carbon source with a high carbon content, for example petroleum coke.
  • the carbon source is expediently used in an amount of 4-20% by weight, calculated as carbon and based on the amount of silicon carbide. Particularly good results are achieved with graphite in amounts of 6-8% by weight if the coarse grain fraction of the SiC offset is at an average grain size of approximately 50 ⁇ m.
  • polyvinyl alcohol carboxymethyl cellulose, polyethylene glycols, alginates or dextrins can be used as water-soluble polymers.
  • Polyvinyl alcohol is particularly preferred.
  • the wax used as a pressing aid according to the invention is expediently used as an aqueous emulsion.
  • Such wax emulsions are commercially available, for example from Zschimmer & Schwarz, Lahnstein / Rhein.
  • a hygroscopic organic compound is used as a further pressing aid.
  • a polyol ie a dihydric or polyhydric alcohol, is preferably used for this.
  • Glycols such as, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol or propylene glycol or compounds with three or more alcohol functions such as glycerol or the so-called sugar alcohols such as mannitol, sorbitol etc. are particularly suitable for this purpose.
  • the combination of temporary binder and pressing aids according to the invention is preferably used in a total amount (without the water used as solvent or for the preparation of the emulsion) of less than 10% by weight, based on the amount of silicon carbide. Amounts of less than 5% by weight are particularly preferred.
  • the mixture of silicon carbide grains and binder / pressing aid combination is produced in a manner known per se; it is advantageously concluded with a granulation and drying step.
  • the molding compound or granules obtained in this way is also the subject of the present invention. Under normal conditions, it can be kept practically indefinitely and can be pressed in without further pretreatment.
  • the pressing process is known per se. Pressures in the order of magnitude of 1000 bar (100 MPa) to 2500 bar (250 MPa) are advantageously used.
  • an isostatic post-compression can advantageously be connected to the (uniaxial) compression molding process. This procedure is also known per se.
  • green bodies with densities of 2.45 to 2.57 g / cm- * - * can be obtained in this way. Comparative tests with water-soluble polymer alone gave only green densities up to 2.44 g / cm * - *.
  • the green bodies produced according to the invention can be subjected to silicon infiltration even without special heat treatment because of their low content of coking organic substance.
  • the heat treatment can be carried out in one step, temperatures of from 200 to 400 ° C. being expediently maintained.
  • the temperature is preferably 220 to 300.degree.
  • the heat treatment can take place in air, whereby the air can either freely enter or the air access is controlled by a powder bed. Silicon carbide powder is preferably used as the powder bed. This ensures an even temperature distribution and prevents contamination of the green bodies by foreign material.
  • This heat treatment enables final densities of approx. 3J0 g / cm * - 5 to be achieved in the subsequent silicon infiltration.
  • the infiltration as such is carried out in a manner known per se, as is any post-processing that may be required.
  • a binder performance was set up according to the following recipe and mixed thoroughly.
  • the raw materials were premixed dry in an Eirich mixer according to the following recipe:
  • Silicon carbide F230 (FEPA standard) 1600 g
  • the compacts obtained according to Example 3 were heated to 300 ° C. in air in a powder bed made of silicon carbide (grain size 0.2-0.5 mm). Alternatively, some of the compacts were heated free-standing to 300 ° C or 260 - 280 ° C.
  • the pre-treated compacts were placed in a graphite crucible, the bottom of which had previously been coated with an approx. 10 mm thick layer of SiC (grain size 0.5 - 1 mm) and a 5 - 10 mm thick layer of a mixture of 75% by weight SiC (grain size 0 - 0.2 mm) and 25% by weight of silicon powder.
  • the temperature of 1480 ° C. was maintained for a further 10 hours, then the mixture was cooled to room temperature.
  • the samples infiltrated in this way had the following densities:

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

Formkörper aus reaktionsgebundenem, siliciuminfiltriertem Siliciumcarbid werden unter Verwendung von Graphit oder Russ als Kohlenstoffquelle hergestellt. Als temporärer Binder wird eine Mischung aus einem wasserlöslichen organischen Polymer, einer wässrigen Wachsemulsion und einer hygroskopischen organischen Verbindung eingesetzt. Vor der Siliciuminfiltration werden die durch Pressen erhaltenen Grünkörper einer kontrollierten Wärmebehandlung unterzogen. Das Verfahren ermöglicht das Erreichen hoher Gründichten und hoher infiltrierter Dichten. Die Formkörper eignen sich beispielsweise als Gleitringe und Lager für Pumpen, Schweissdüsen oder Flammrohre.

Description

Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus reaktionsgebundenem, siliciuminfiltriertem Siliciumcarbid sowie Pressmasse als Zwischenprodukt
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus reaktionsgebundenem, siliciuminfiltriertem Siliciumcarbid. Sie betrifft weiterhin eine press¬ fertige Masse auf Siliciumcarbidbasis als Zwischenprodukt in dem erfindungsgemässen Verfahren.
Siliciuminfiltriertes Siliciumcarbid (SiSiC) ist ein keramischer VerbundwerkstofiF, der wegen seiner extremen Härte und Verschleissfestigkeit, seiner Beständigkeit gegen Oxidation und Korrosion (im sauren, neutralen und schwach basischen Bereich) und seiner guten Temperaturwechselbeständigkeit und Hochtemperaturfestigkeit sowie seiner Gasdichtigkeit immer mehr an Bedeutung gewinnt. Anwendungen für siliciuminfiltriertes Siliciumcarbid sind beispielsweise Gleitringdichtungen und Lager für Pumpen, Brennkammern, Schweissdüsen, Flammrohre etc. (s. z. B. M. Blecha et al., Sprechsaal 123. 263 - 268 (1990)).
Formkörper aus reaktionsgebundenem, siliciuminfiltriertem Siliciumcarbid werden üblicher¬ weise hergestellt, indem ein Grünkörper aus Siliciumcarbidkorn geformt wird, der einen ge¬ wissen Anteil an elementaren Kohlenstoff enthält und eine offene Porosität aufweist. Der Grünkörper wird anschliessend mit flüssigem Silicium infiltriert, wobei dieses mit dem freien KohlenstofF reagiert und Siliciumcarbid bildet. Im Idealfall enthält der fertige Formkörper weder Poren noch unreagierten KohlenstofF, und die Räume zwischen den Partikeln sind mit metallischem Silicium gefüllt.
Einen Überblick über Herstellung, Eigenschaften und Anwendung von reaktionsge¬ bundenem, siliciuminfiltriertem Siliciumcarbid gibt H. Cohrt in Z. Werkstofftech. .16, 277 - 285 (1985).
Die Formgebung bei der Grünkörperherstellung kann grundsätzlich nach allen in der Keramik üblichen Methoden erfolgen, vorzugsweise durch Formpressen. Hierfür ist es erforderlich, temporäre Bindemittel und Plastifizierer zuzusetzen, um eine ausreichende Festigkeit des Grünkörpers und genügende Formbarkeit zu erreichen. Zu diesem Zweck wurden bisher meistens organische Polymere in Form von Thermoplasten oder Harzen beziehungsweise Duroplasten (die während des Pressvorgangs oder anschliessend aushärten) verwendet. Die bisher üblichen Binder und Plastifizierungsmittel erforderten in der Regel eine Reihe spezieller Wärmebehandlungen in kontrollierten Atmosphären (H. Cohrt, loc. cit.). Bei Verwendung von Harzen (M. Blecha et al., loc. cit.), ist ausserdem zu beachten, dass diese erst kurz vor der Pressung zugemischt werden können, um unkontrol¬ liertes Aushärten der Masse zu vermeiden, oder eine spezielle Wärmebehandlung zur Aus¬ härtung benötigen. Schliesslich erfordert ihre Verwendung oft den Einsatz organischer Lösungsmittel, was zusätzlichen Aufwand zur Vermeidung von Umweltbelastungen nötig macht. Es ist ebenfalls bekannt, wasserlösliche Binder wie Carboxymethylcellulose zu verwenden. Hiermit konnten jedoch nur massige Gründichten von maximal ca. 2,25 g/cm-> und Dichten der infiltrierten Körper von maximal 3,03 g/cm^ erreicht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren zur Herstellung von reaktions¬ gebundenem, siliciuminfiltriertem Siliciumcarbid bereitzustellen, das nur geringe Mengen Binder erfordert, ohne organische Lösungsmittel auskommt und Grünkörper hoher Dichte und ausreichender Festigkeit liefert, die ohne aufwendige Wärmebehandlungen vor der Silicium-Infiltration Endprodukte hoher Dichte und Festigkeit ergeben. Weiterhin war Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine lagerstabile und gut verarbeitbare gebrauchs¬ fertige Pressmasse zur Durchfuhrung des erfindungsgemässen Verfahrens bereitzustellen.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch das Verfahren nach Patentanspruch 1 und die Pressmasse nach Patentanspruch 11 gelöst.
Es wurde gefunden, dass bei Verwendung von Graphit oder Russ als KohlenstofiFquelle und einer Kombination eines wasserlöslichen Polymeren mit einem Wachs und einer hygros¬ kopischen organischen Verbindung als temporärem Binder und Presshilfsmittel bereits mit relativ geringen Mengen organischer Zusätze sehr gute Verarbeitungseigenschaften, hohe Gründichten und ausgezeichnete Enddichten der Formkörper erreicht werden. Das Verfah¬ ren erfordert keine organischen Lösungsmittel und ist einfach durchzufuhren. Wegen der geringen Menge organischer Zusätze kann die Wärmebehandlung vor der Siliciumin- filtration mit geringer SchadstofFentwicklung durchgeführt werden, ausserdem sind relativ niedrige Temperaturen ausreichend und es muss dabei keine besondere Atmosphäre herge¬ stellt werden. Als Siliciumcarbid-Kornmischung kann eine Mischung aus Feinst- und Grobkorn oder mehreren Kornfraktionen eingesetzt werden. Solche Mischungen sind an sich bekannt, ihr Aufbau wird vorteilhaft je nach Verwendungszweck, Grosse und Form des herzustellenden Formkörpers optimiert. Diese Vorgehensweise ist dem Fachmann bekannt. Bei der Erprobung des erfindungsgemässen Verfahrens wurden gute Ergebnisse mit Mischungen von mehr als 15 Gew.%, vorzugsweise mehr als 20 Gew.% Feinstkorn mit einer mittleren Teilchengrösse von 1 - 10 μm und einem "Grobkorn"-Anteil mit mittleren Teilchengrössen im Bereich 25 - 150 μm erzielt.
Es liegt ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung, anstelle einer Mischung verschiedener Korngrössen eine Einzelkörnung einzusetzen. In diesem Fall wird zweckmässig eine relativ grosse Kohlenstoffmenge (bis etwa 20 Gew.%) eingesetzt.
Als KohlenstofiFquelle wird vorzugsweise Graphit eingesetzt, die Verwendung von Russ ist ebenfalls möglich. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, eine andere KohlenstofiFquelle mit hohem KohlenstofiFgehalt einzusetzen, beispielsweise Petrolkoks.
Die KohlenstofiFquelle wird zweckmässig in einer Menge von 4 - 20 Gew.%, gerechnet als KohlenstofF und bezogen auf die Siliciumcarbidmenge, eingesetzt. Besonders gute Ergeb¬ nisse werden mit Graphit in Mengen von 6 - 8 Gew.% erzielt, wenn die Grobkornfraktion des SiC- Versatzes bei einer mittleren Korngrösse von etwa 50 μm liegt.
Als wasserlösliche Polymere können beispielsweise Polyvinylalkohol, Carboxymethyl- cellulose, Polyethylenglykole, Alginate oder Dextrine eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist Polyvinylalkohol.
Falls die Grünkörper noch einer mechanischen Nachbearbeitung unterzogen werden müssen, kann es von Vorteil sein, zur weiteren Erhöhung der Festigkeit zusätzlich geringe Mengen Harz als temporären Binder zu verwenden. Im allgemeinen ist jedoch die mit den wasserlöslichen Polymeren erreichbare Festigkeit ausreichend. Das erfindungsgemäss als Presshilfsmittel verwendete Wachs wird zweckmässig als wässrige Emulsion eingesetzt. Solche Wachsemulsionen sind kommerziell erhältlich, beispielsweise von der Firma Zschimmer & Schwarz, Lahnstein/Rhein.
Als weiteres Presshilfsmittel wird erfindungsgemäss eine hygroskopische organische Verbindung eingesetzt. Hierfür wird vorzugsweise ein Polyol, also ein zwei- oder mehrwertiger Alkohol verwendet. Hierfür eignen sich insbesondere Glykole, wie beispiels¬ weise Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol oder Propylenglykol oder Verbindungen mit drei und mehr Alkoholfünktionen wie Glycerin oder die sogenannten Zuckeralkohole wie Mannit, Sorbit usw. Besonders bevorzugt ist Glycerin.
Die erfindungsgemässe Kombination aus temporärem Binder und Presshilfsmitteln wird vorzugsweise in einer Gesamtmenge (ohne das als Lösungsmittel beziehungsweise zur Herstellung der Emulsion verwendete Wasser) von zusammen weniger als 10 Gew.%, bezogen auf die Siliciumcarbidmenge, eingesetzt. Besonders bevorzugt sind Mengen von weniger als 5 Gew.%.
Die Herstellung der Mischung aus Siliciumcarbidkörnungen und Binder/Presshilfsmittel- Kombination erfolgt auf an sich bekannte Weise, sie wird vorteilhaft mit einem Granulations- und Trocknungschritt abgeschlossen.
Die so erhaltene Pressmasse beziehungsweise das Pressgranulat ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Sie ist unter normalen Bedingungen praktisch unbegrenzt haltbar und kann ohne weitere Vorbehandlung verpresst werden.
Der Pressvorgang ist an sich bekannt. Vorteilhaft werden Pressdrücke in der Grössen- ordnung von 1000 bar (100 MPa) bis 2500 bar (250 MPa) angewandt. Zur weiteren Erhöhung der Gründichte kann an den (uniaxialen) Formpressvorgang vorteilhaft eine isostatische Nachverdichtung angeschlossen werden. Auch diese Vorgehensweise ist an sich bekannt. Durch Verwendung der erfindungsgemässen Binder / Presshilfsmittel-Kombination können auf diese Weise Grünkörper mit Dichten von 2,45 bis 2,57 g/cm-*-* erhalten werden. Vergleichsversuche mit wasserlöslichem Polymer allein ergaben nur Gründichten bis 2,44 g/cm*-*.
Die erfindungsgemäss hergestellten Grünkörper können wegen ihres geringen Gehalts an verkokbarer organischer Substanz auch ohne besondere Wärmebehandlung der Silicium- infiltration unterworfen werden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, trotzdem einen Wärmebehandlungsschritt vorzusehen, um eine kontrollierte Zersetzung der organischen Komponenten zu erreichen. Die Wärmebehandlung kann einstufig durchgeführt werden, wobei zweckmässig Temperaturen von 200 bis 400°C eingehalten werden. Vorzugsweise liegt die Temperatur bei 220 bis 300°C. Die Wärmebehandlung kann in Luft erfolgen, wobei die Luft entweder frei zutreten kann oder der Luftzutritt durch ein Pulverbett kontrolliert wird. Als Pulverbett wird vorzugsweise Siliciumcarbidpulver verwendet. Damit ist eine gleichmässige Temperaturverteilung gewährleistet und eine Verunreinigung der Grünkörper durch Fremdmaterial ausgeschlossen. Durch diese Wärmebehandlung können bei der anschliessenden Siliciuminfiltration Enddichten von ca. 3J0 g/cm*-5 erreicht werden. Die Infiltration als solche erfolgt in an sich bekannter Weise, ebenso eine gegebenenfalls erforderliche Nachbearbeitung.
Beispiel 1
Herstellung der Binderlösung
Nach folgender Rezeptur wurde eine Binderleistung angesetzt und gründlich durchgemischt.
Polyvinylalkohollösung 110 Teile
(10 Gew.%, MowiolR GE 04 - 86)
Wachsemulsion 30 Teile
(Zusoplast-R* WE8, Zschimmer und Schwarz) Glycerin 98%ig 20 Teile
Ammoniaklösung l,25%ig 10 Teile
Entsalztes Wasser 40 Teile
Die so erhaltene Lösung wurde vor dem Gebrauch nur jeweils kurz aufgerührt.
Beispiel 2
Herstellung einer Pressmasse
In einem Eirich-Mischer wurden gemäss folgender Rezeptur die Rohstoffe trocken vorgemischt:
Siliciumcarbid F230 (FEPA-Standard) 1600 g
F280 " 800 g
F360 " 600 g
UFB5* 1000 g
Graphit (LONZA KS6, Korngrösse <6μm) 300 g
* ultrafein, spez. Oberfläche (BET) 5 ± 1 m-lg
Anschliessend wurde mit einer Dosierpumpe 610 - 620 g Binderlösung (siehe Beispiel 1) mit einer Geschwindigkeit von ca. 1,5 ml/s bei laufendem Mischer zugegeben, so dass sich ein Granulat bildete. Dieses wurde noch weitere 3 min gemischt und anschliessend bei 60°C bis auf eine Restfeuchte von 2 - 3% getrocknet. Beispiel 3 Presslingsherstellung
Jeweils 4 g der Pressmasse aus Beispiel 2 wurden in einer Matrize von 14 mm Durchmesser bei 100 MPa und einer Haltezeit von 5 s uniaxial gepresst.
Anschliessend wurden die Presslinge bei 250 MPa isostatisch nachverdichtet. Es wurden Gründichten von 2,50 - 2,58 g/cm*^ erreicht.
Zum Vergleich wurden unter gleichen Bedingungen Presslinge aus einer Pressmasse hergestellt, bei der die Wachsemulsion in der Binderlösung weggelassen war. Hierbei wurden nur Gründichten von 2,40 - 2,44 g/cm**-* erreicht.
Beispiel 4 Infiltration
Die nach Beispiel 3 erhaltenen Presslinge wurden an der Luft in einem Pulverbett aus Siliciumcarbid (Korngrösse 0,2 - 0,5 mm) auf 300°C erhitzt. Alternativ wurde je ein Teil der Presslinge freistehend auf 300°C bzw. 260 - 280°C erhitzt.
Die so vorbehandelten Presslinge wurden in einen Graphittiegel eingelegt, dessen Boden zuvor mit einer ca. 10 mm dicken Schicht SiC (Korngrösse 0,5 - 1 mm) und einer 5 - 10 mm dicken Schicht einer Mischung aus 75 Gew.% SiC (Korngrösse 0 - 0,2 mm) und 25 Gew.% Siliciumpulver bedeckt wurde.
Anschliessend wurden die Presslinge mit weiterer SiC/Si-Mischung überschüttet, so dass sie vollständig in dieser eingebettet waren. Unter einer Argonatmosphäre (Druck 4 mbar) wurde die ganze Anordnung dann gemäss folgender Brennkurve auf 1480°C erhitzt:
20 - 400°C 5 K/min 400 - 1100°C 28 K min 1100 - 1300°C 20 K/min 1300 - 1480°C 10 K/min
Die Temperatur von 1480°C wurde noch 10 h gehalten, dann Hess man auf Raum¬ temperatur abkühlen.
Die so infiltrierten Proben wiesen folgende Dichten auf:
im Pulverbett bei 300°C vorbehandelt: 3,07 - 3J 0 g/cm3 freistehend " " " : 3,04 - 3,05 g/cm3 bei 260 - 280°C " : 3,07 - 3,09 g/cm3

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus reaktionsgebundenem silicium¬ infiltriertem Siliciumcarbid durch Herstellen einer Mischung aus Siliciumcarbid- körnungen, einer KohlenstofiFquelle und einem temporären Binder, gegebenenfalls Granulation der Mischung, Pressen zu einem Grünkörper, gegebenenfalls Wärmebe¬ handlung des Grünkörpers, sowie Infiltration des porösen Grünkörpers mit flüssigem Silicium, dadurch gekennzeichnet, dass als KohlenstofiFquelle Graphit und/oder Russ und als temporärer Binder und Presshilfsmittel ein Gemisch aus einem wasserlöslichen organischen Polymer, einer wässrigen Wachsemulsion und einer hygroskopischen organischen Verbindung eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als wasserlösliches Polymer Polyvinylalkohol eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als hygroskopische organische Verbindung ein Polyol eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Polyol eine Verbindung aus der Gruppe Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Glycerin, Propylen- glykol eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Polyol Glycerin eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserlösliche Polymer, das Wachs und die hygroskopische organische Verbindung in einer Menge von zusammen weniger als 10 Gew.%, bezogen auf die Siliciumcarbidmenge, eingesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserlösliche Polymer, das Wachs und die hygroskopische organische Verbindung in einer Menge von zusammen weniger als 5 Gew.%, bezogen auf die Siliciumcarbidmenge, eingesetzt werden.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Siliciuminfiltration eine Wärmebehandlung bei 200 bis 400°C in Luft¬ atmosphäre durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung in einem Pulverbett durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung bei freiem Luftzutritt bei 220 bis 300°C durchgeführt wird.
11. Pressmasse zur Herstellung von Formkörpern aus reaktionsgebundenem, silicium¬ infiltriertem Siliciumcarbid, bestehend aus Siliciumcarbidkörnungen, einer Kohlen¬ stofiFquelle und einem temporären Binder, dadurch gekennzeichnet, dass sie als KohlenstofiFquelle Graphit und/oder Russ und als temporären Binder und Press¬ hilfsmittel ein Gemisch aus einem wasserlöslichem Polymer, einem Wachs und einer hygroskopischen organischen Verbindung enthält.
12. Pressmasse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie als wasserlösliches Polymer Polyvinylalkohol enthält.
13. Pressmasse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie als hygroskopische organische Verbindung ein Polyol enthält.
14. Pressmasse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Polyol eine Verbindung aus der Gruppe Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Glycerin, Propylenglykol enthält.
15. Pressmasse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Polyol Glycerin enthält.
16. Pressmasse nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass sie das wasserlösliche Polymer, das Wachs und die hygroskopische organische Verbindung in einer Menge von zusammen weniger als 10 Gew.%, bezogen auf die Siliciumcarbidmenge, enthält.
17. Pressmasse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie das wasserlösliche Polymer, das Wachs und die hygroskopische organische Verbindung in einer Menge von zusammen weniger als 5 Gew.%, bezogen auf die Siliciumcarbidmenge, enthält.
PCT/EP1993/003027 1992-11-02 1993-10-29 Verfahren zur herstellung von formkörpern aus reaktionsgebundenem, siliciuminfiltriertem siliciumcarbid sowie pressmasse als zwischenprodukt Ceased WO1994010101A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH340092 1992-11-02
CH03400/92-8 1992-11-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1994010101A1 true WO1994010101A1 (de) 1994-05-11

Family

ID=4255162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1993/003027 Ceased WO1994010101A1 (de) 1992-11-02 1993-10-29 Verfahren zur herstellung von formkörpern aus reaktionsgebundenem, siliciuminfiltriertem siliciumcarbid sowie pressmasse als zwischenprodukt

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO1994010101A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009021976A1 (de) * 2009-05-19 2010-11-25 Skz - Kfe Ggmbh Kunststoff-Forschung Und -Entwicklung Verfahren zur Herstellung eines Bauteils

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2104103A (en) * 1981-08-21 1983-03-02 Shinetsu Chemical Co Forming shaped silicon carbide bodies

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2104103A (en) * 1981-08-21 1983-03-02 Shinetsu Chemical Co Forming shaped silicon carbide bodies

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009021976A1 (de) * 2009-05-19 2010-11-25 Skz - Kfe Ggmbh Kunststoff-Forschung Und -Entwicklung Verfahren zur Herstellung eines Bauteils

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69420741T2 (de) Dichtes, selbstgesintertes silicumcarbid/kohlenstoff-graphitkomposit und verfahren zur herstellung desselben
DE19736560C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines porösen Körpers, Körper aus SiC, sowie Verwendung des porösen Körpers
DE3344050A1 (de) Siliciumcarbid-graphit-verbundmaterial und verfahren zu seiner herstellung
DE2734425A1 (de) Siliciumcarbid-borcarbid-sinterkoerper und verfahren zum herstellen
DE3305529C2 (de)
DE4130630C2 (de) Verfahren zur Herstellung poröser, durchströmbarer Formkörper aus Siliciumcarbid und Dieselruß-Filterelement
DE2803658A1 (de) Verfahren zur herstellung von dichten, gesinterten siliciumcarbidkoerpern aus polycarbosilan
CH623018A5 (en) Process for producing a sintered silicon carbide object
EP2597075A1 (de) Poröser alpha-SiC-haltiger Formkörper mit durchgehend offener Porenstruktur
DE966860C (de) Bornitridhaltige Massen und Koerper sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
DE1227373B (de) Verfahren zur Herstellung von feinporigen Kohlenstofformkoerpern
DE68903505T2 (de) Verfahren zur herstellung eines siliciumcarbid-sinterkoerpers hoher dichte.
DE60120586T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Siliziumnitridfilters
EP0119475B1 (de) Verfahren zur Herstellung poröser, durchströmbarer Formkörper aus Kohlenstoff
DE1118079B (de) Verfahren zur Herstellung von Koerpern aus Graphit und Metallkarbiden
DE2910628A1 (de) Verfahren zur herstellung eines reaktionsgebundenen siliziumkarbidkoerpers
DE2923729A1 (de) Sinterkeramisches produkt und verfahren zu seiner herstellung
EP1795513A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Silicumcarbid-Keramik
DE2916817A1 (de) Sinterkeramischer koerper aus hochdichtem siliciumcarbid und verfahren zu seiner herstellung
WO1994010101A1 (de) Verfahren zur herstellung von formkörpern aus reaktionsgebundenem, siliciuminfiltriertem siliciumcarbid sowie pressmasse als zwischenprodukt
DE1244037B (de) Verfahren zur Verringerung der Durchlaessigkeit von Kohlenstoffsteinen
DE3116786C2 (de) Homogener Siliciumcarbid-Formkörper und Verfahren zu seiner Herstellung
EP0406549A2 (de) Verfahren zur Herstellung von feuerfesten, kohlenstoffgebundenen keramischen Formkörpern
DE3108259C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Siliziumkarbidkörpern
DE4201240C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers und Formkörper aus Siliciumcarbid

Legal Events

Date Code Title Description
AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE BF BJ CF CG CI CM GA GN ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: CA