AT319129B - Verfahren zur Herstellung eines Paares miteinander verbundener Teile aus Siliziumnitrid - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Paares miteinander verbundener Teile aus
Siliziumnitrid. 



   Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass man zuerst einen ersten Teil aus Siliziumnitrid herstellt, dass man dann auf diesen ersten Teil eine Mischung aus Siliziumnitrid, das sich im wesentlichen in der Alphaphase befindet, und aus einem Flussmittel aufbringt, das mehr als 0 und weniger als 25 Gew.-% der Mischung ausmacht, und dass man die Mischung aus Siliziumnitrid und Flussmittel mit dem ersten Teil heissverpresst, so dass ein zweiter heissverpresster Siliziumnitridteil gebildet wird, der mit dem ersten Teil verbunden ist. 



   Während des Pressvorganges ist der erste Siliziumnitridteil vorzugsweise in einer komplementär ausgebildeten Form vorgesehen. 



   Die Mischung aus Siliziumnitrid und Flussmittel ist vorzugsweise in Pulverform auf dem ersten Teil vorgesehen ; es ist aber auch möglich sie als Paste, Schlamm oder als Vorform mit der gewünschten Gestalt anzuordnen. 



   Das Flussmittel ist vorzugsweise Magnesiumoxyd und ist in der Mischung zwischen 1 und 5 Gew.-%, bezogen auf die Mischung vorhanden. Die Temperatur des Heisspressens kann zwischen 1400 und 1750 C liegen. 



   In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise dargestellt :   Fig. 1   zeigt eine Seitenansicht eines Gegenstandes aus Siliziumnitrid, der nach einer Ausführungsform des erfinderischen Verfahrens hergestellt worden ist ; Fig. 2 zeigt einen Schnitt und veranschaulicht eine Stufe des
Verfahrens bei der Herstellung des Gegenstandes gemäss   Fig. 1.   



   Bei einer Ausführungsform der Erfindung war die Herstellung des   Gegenstandes--11--aus   Siliziumnitrid gefordert. Der   Gegenstand --11-- hat   einen zylindrischen   Kopfteil --12-- mit 2, 54   cm Durchmesser und
0, 36 cm axialer Länge. Der zylindrische Schenkel--13--, der sich mit einem Ende an den   Kopfteil--12--   anschliesst, hat eine Schenkellänge und einen Schenkeldurchmesser von 0, 63 cm. 



   Der   Gegenstand --11-- besteht   also aus einem Paar miteinander verbundener Teile aus Siliziumnitrid und wurde so hergestellt, dass Siliziumnitridpulver zusammen mit einem Flussmittel auf einem zylindrischen heissverpressten   Nitridteil--14--heissverpresst   wurde. Der Teil--14--hat eine axiale Länge von 0, 52 cm und einen Durchmesser von 0, 63 cm. Zur Herstellung des   Gegenstandes--11--wurde   der Teil--14--in eine Form--15--eingebracht, die innerhalb des Gehäuses --16-- vorgesehen war. Das   Gehäuse--16--   bestand aus Atcheson CS-Graphit und die Wände der   Form--15--wurden   mit Bornitridpulver besprüht.

   Die   Ausnehmung--15--der   Form hatte eine Stufe, um einen schmalen   Teil --15a-- und   einen breiten Teil   - -15b-- zu bilden.   Der   Teil-14--,   der beim fertigen Gegenstand den   Schenkel --13-- bildet,   wurde in den schmalen Teil--15a--eingebracht, ragte jedoch mit einem Ende 0, 32 cm in den breiten   Teil--15b--.   



  Wie in Fig. 2 gezeigt ist, hat man das in den breiten Teil--15b--hineinragende Ende des   Teiles--M--   abgeschrägt, so dass während des Heisspressens zur Herstellung des   Gegenstandes--11--eine   Komponente der Druckkraft auf die zylindrische Fläche des   Teiles--14--nahe   dem Ende des Teiles aufgebracht worden ist. 



  Auf diese Weise war es möglich, einen heissverpressten Gegenstand herzustellen, dessen Dichte über den gesamten Körper im wesentlichen konstant war. 



   Nachdem der Teil--14--in die   Form--15--eingebracht   worden war, wurde eine Mischung aus Siliziumnitridpulver und   1, 25 Gew. -% eines Flussmittels   aus pulverisiertem Magnesiumoxyd in den breiten Teil   --15b-- der   Form eingebracht. Das Siliziumnitrid in der Mischung war wenigstens zu 90% in der Alphaphase und hatte eine Teilchengrösse kleiner als 8 Mikron, wobei die mittlere Teilchengrösse 2 Mikron betrug. Die Pulvermischung wurde zusammengedrückt, um eine dichte   Pulverschicht-17-mit eine ; Höhe   von 1, 27 cm über der Stufe der Form--15--zu bilden.

   Ein zylindrisches Druckglied --18-- wurde dann in den breiten Teil--15b--der Form--15--auf dem den Teil --14-- gegenüberliegenden Ende eingebracht, so dass das freie Ende des   Druckgliedes--18--auf   der Oberfläche der Pulverschicht--17--aufruhte. Das Druckglied   --18-- stellt   einen Teil einer zweiteiligen Druckanordnung--19--dar, dessen anderer Teil die Form eines Hohlzylinders--21--hat, der das   Druckglied--18--umgibt.   Die Teile--18, 21-- waren relativ zueinander bewegbar und bestanden beide aus Morgan EY9-Graphit.

   Es wurde dann eine zusätzliche Menge der Mischung aus Siliziumnitrid- und Magnesiumoxydpulver auf die   Pulverschicht--17--in   der   Form--15--   aufgebracht, so dass nach einem Zusammendrücken eine zweite   Pulverschicht--22--einer   Höhe von 0, 63 cm erzielt wurde. Jetzt wurde der   Zylinder--21--in   die   Form--15--eingebracht   und kam mit der Oberfläche der   Pulverschicht --22-- in Kontakt ;   die gesamte Anordnung war nun für das Heisspressen vorbereitet. 



   Zur Durchführung dieses Heisspressens wurde die gesamte Anordnung in eine weitere, nicht dargestellte Form eingebracht, die in einem geeigneten Ofen vorgesehen war. Zum Pressen des Pulvers in der   Form--15--   
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    24-aus--18--   vom Ende des   Druckstückes--24--0, 63   cm, so dass während des Pressvorganges der Zylinder   - 21-sich anfänglich   relativ zum   Glied --18-- bewegt   hat. Die relative Anordnung der   Teile-18, 21-   

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 war notwendig, um eine gleichmässige Verdichtung des Pulvers während des Heisspressvorganges zu gewährleisten. 



   Es wurde dann zwischen den   Druckstücken--23   und   24--ein   Druck von 281   kg/cm2   aufgebracht und die
Temperatur des Ofens wurde auf 17400C erhöht, um das Heisspressen durchzuführen. Obwohl nach Aufbringen des Druckes auf die   Druckstücke-23, 24-der Zylinder-21-sich   anfänglich relativ zum   Glied-18-   bewegt hat, haben sich die   Teile-18, 21-während   der Endstufe des Verpressens des in der   Form-IS--   befindlichen Pulvers gemeinsam bewegt, um das Pulver bis zu der in Fig. 2 strichlierten Linie zusammenzudrücken. Die Bruchwerte, die man entlang der Verbindung festgestellt hat, haben einen Mittelwert
8440 kg/cm2. 



   Die Mischung aus Siliziumnitrid und dem Flussmittel kann auch in Form einer Paste oder als Vorform vorliegen. Der erste Siliziumnitridteil kann auch aus durch Reaktion gebundenem Siliziumnitrid hergestellt sein und nicht, wie beschrieben, aus heissverpresstem Siliziumnitrid. Es sei darauf hingewiesen, dass ein heissverpresster Siliziumnitridteil ein Teil ist, der durch heisses Verpressen von Siliziumnitridpulver in die gewünschte Form gebracht worden ist ; ein durch Reaktion gebundener Siliziumnitridteil ist ein Teil, der durch Sintern von Silizium in einer Stickstoff enthaltenen Atmosphäre hergestellt worden ist. 



   In der obigen Beschreibung wurde Magnesiumoxyd als bevorzugtes Flussmittel angegeben. Es können jedoch auch andere Flussmittel, wie z. B. Magnesiumnitrid und Eisenoxyd, an Stelle von Magnesiumoxyd verwendet werden. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Herstellung eines Paares miteinander verbundener Teile aus Siliziumnitrid, 
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 dann auf diesem ersten Teil eine Mischung aus Siliziumnitrid, das sich im wesentlichen in der Alphaphase befindet, und aus einem Flussmittel aufbringt, das mehr als 0 und weniger als 25 Gew.-% der Mischung ausmacht, und dass man die Mischung aus Siliziumnitrid und Flussmittel mit dem ersten Teil heissverpresst, so dass ein zweiter heissverpresster Siliziumnitridteil gebildet wird, der mit dem ersten Teil verbunden ist. 
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Claims (1)

1. aus Siliziumnitrid und dem Flussmittel in Form einer Vorform der gewünschten Gestalt auf den ersten Teil aufgebracht wird. EMI2.3