CS198809B1 - Method of producing self-binding compact silicon carbide - Google Patents
Method of producing self-binding compact silicon carbide Download PDFInfo
- Publication number
- CS198809B1 CS198809B1 CS783870A CS387078A CS198809B1 CS 198809 B1 CS198809 B1 CS 198809B1 CS 783870 A CS783870 A CS 783870A CS 387078 A CS387078 A CS 387078A CS 198809 B1 CS198809 B1 CS 198809B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- silicon carbide
- weight
- producing self
- grain size
- less
- Prior art date
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 24
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu výroby samovazného hutného karbidu křemíku (SiC) lisováním výchozí kompozice tlakem 100 až 140 MPa k získání výlisků a výpalem těchto výlisků v přítomnosti drceného křemíku při teplotě 2 000 až 2 200 °C.The invention relates to a process for the production of self-binding dense silicon carbide (SiC) by compressing the starting composition at a pressure of 100-140 MPa to obtain compacts and firing these compacts in the presence of crushed silicon at a temperature of 2000-2200 ° C.
Hutný polykrystalický karbid křemíku je v oblasti hmot na bázi karbidu křemíku materiálem špičkových vlastností. V současné době jednou z cest, které vedou k jeho přípravě, je metoda reakčního slinování, kdy vazná složka střepu vzniká chemickou reakcí během výpalu. Tepelným zpracováním vhodně volené výchozí kompozice vzniká sekundární karbid křemíku, který spojuje primární zrna výchozí směsi v hutný celek. Vysoký obsah karbidu křemíku, malé množství příměsí dávají výrobku špičkové vlastnosti. Důležitou roli v procesu reakčního slinování představuje v současné době vhodné složení výchozí směsi. Do směsi karbidu křemíku různého granulometrického složení se vnáší kromě pojivá ještě látky, které slouží jako zdroj uhlíku pro reakci s křemíkem na sekundární karbid křemíku, tvořící vaznou složku.Dense polycrystalline silicon carbide is a top-quality material in the field of silicon carbide-based materials. At present, one of the ways leading to its preparation is the method of reaction sintering, where the binding component of the body is formed by chemical reaction during firing. The heat treatment of a suitably selected starting composition results in a secondary silicon carbide which joins the primary grains of the starting mixture into a dense whole. High silicon carbide content, small amount of impurities give the product top quality. An important role in the reaction sintering process is currently the appropriate composition of the starting mixture. In addition to the binder, substances which serve as a carbon source for reaction with silicon to form a secondary silicon carbide forming a binding component are introduced into the silicon carbide mixture of different granulometric composition.
Charakter těchto látek a způsob,jakým jsou do směsi vnášeny určuje další postup při zpracování polotovarů. Některé zdroje uhlíku vyžadují chemickou úpravu (polykondenzace furfuralu) nebo rekrystalizační výpal (dávkuje-li se uhlíkatá látka do polotovaru v kapalném stavu), který předchází vlastnímu vysokoteplotnímu reakčnímu slinování, což zvyšuje náklady na výrobu hutného karbidu křemíku. Jsou známy i postupy, které se těmto komplikacímThe nature of these substances and the way in which they are introduced into the mixture determines the further processing of the blanks. Some carbon sources require chemical treatment (polycondensation of furfural) or recrystallization firing (when the carbonaceous material is fed to the preform in the liquid state) that precedes its own high-temperature reaction sintering, increasing the cost of producing dense silicon carbide. Methods are known to address these complications
198 809198 809
198 809 vyhýbají. Ty však používají dosti vysoké procento látky, která slouží jako zdroj uhlíku (grafit, íurfural, naftový koks), což má za následek vyšší obsah zbytkového uhlíku ve střepu a často vede k povrchovým vadám, zejména k praskání výrobku. Další nevýhodou je i okolnost, že dávkují-li se uhlíkaté látky v kapalném stavu, je nutno použít dvojího výpalu na vysokou teplotu, až 2 200 C, čímž se výroba prodražuje.198 809. However, they use a fairly high percentage of a carbon source (graphite, furfural, diesel coke), which results in a higher residual carbon content in the body and often leads to surface defects, particularly the cracking of the product. Another disadvantage is the fact that when carbonaceous substances are dosed in liquid form, it is necessary to use double firing at a high temperature of up to 2200 ° C, which makes production more expensive.
Uvedené nedostatky známého stavu techniky odstraňuje vynález, jehož podstatou je, že se jako výchozí kompozice použije směsi, sestávající ze 47 až 53 hmotnostních % karbidu křemíku o měrné velikosti zrna 630 až 800 /um a/nebo karbidu křemíku o měrné velikosti zrna 60 až 400/um a 33 až 35 hmotnostních % karbidu křemíku mletého, jehož zbytek na sítě 0,063 je menší než 5 %, a dále 8 až 11 hmotnostních % grafitu krystalického, jehož alespoň 50 % částic je menší než 5 /um a 100 % částic je menší než 12 /um, a 4 až 9 hmotnostních % pětiprocentního vodného roztoku sulfitového louhu nebo osmiprocentního vodného roztoku polyvinylalkoholu. 1 These drawbacks of the prior art are overcome by the invention, which comprises using as a starting composition a mixture consisting of 47 to 53% by weight of silicon carbide with a grain size of 630 to 800 µm and / or silicon carbide with a grain size of 60 to 400 and 33 to 35% by weight of ground silicon carbide having a sieve residue of less than 5% on a mesh of 0.063, and 8 to 11% by weight of crystalline graphite of which at least 50% of the particles are less than 5 µm and 100% of the particles are smaller. and from 4 to 9% by weight of a 5% aqueous solution of sulphite lye or an 8% aqueous solution of polyvinyl alcohol. 1
Výhodou vynálezu je, že hmota,obsahující relativně malé množství uhlíkaté látky (do 15 % grafitu), má menší procento povrchových vad a vyžaduje pouze jednorázové tepelné zpracování, přičemž získaný materiál má stejné špičkové vlastnosti jako materiály získané výše uvedenými postupy.An advantage of the invention is that the mass containing a relatively small amount of carbonaceous material (up to 15% graphite) has a smaller percentage of surface defects and requires only a one-time heat treatment, the material obtained having the same peak properties as those obtained by the above processes.
Vynález bude blíže popsán a vysvětlen na dvou příkladech možného provedení.The invention will be described and explained in more detail on two examples of possible embodiments.
Příklad 1Example 1
V konkrétním příkladu provedení podle vynálezu byla připravena základní směs ve složení :In a particular embodiment of the invention, a masterbatch was prepared comprising:
karbid křemíku o měrné velikosti zrna 630 až 800/um 47,4 hmotnostních % karbid křemíku o měrné velikosti zrna 250 až 315/um 4,3 hmotnostních % karbid křemíku mletý 34,5 hmotnostních % grafit CR - 5 (tj. 100 % částic * 12^um obsah uhlíku minimálně 99,5 %, obsah popele maximálně 0,5 %) 8,6 hmotnostních %silicon carbide with a specific grain size of 630 to 800 µm 47.4 weight% silicon carbide with a specific grain size of 250 to 315 µm 4.3 weight% of silicon carbide ground 34.5 weight% graphite CR - 5 (ie 100% particles * 12 µm carbon content 99.5% minimum, ash content 0.5% maximum) 8.6% by weight
5%ní vodný roztok sulfitového louhu 5,2 hmotnostních %5% aqueous solution of sulphite liquor 5.2% by weight
Polotovary ve tvaru válečku o poloměru 15 mm a výšce 15 mm a trámečky 7 x 7 x 70 mm byly vytvářeny lisováním shora uvedené kompozice tlakem 140 MPa, uloženy do grafitových pouzder a zasypány vrstvou drceného křemíku dostatečné čistoty (minimálně 98 %) tak, že výška vrstvy křemíku přesahovala minimálně o 5 mm výšku výlisků. Křemík se pak v průběhu výpalu stal druhou komponentou reakceRoller blanks with a diameter of 15 mm and a height of 15 mm and beams of 7 x 7 x 70 mm were formed by pressing the above composition at 140 MPa, embedded in graphite sleeves and covered with a layer of crushed silicon of sufficient purity (at least 98%). The layer of silicon exceeded the height of the moldings by at least 5 mm. Silicon then became the second component of the reaction during firing
Vlastní výpal ae prováděl v inertní dusíkové atmosféře (může být též argonová) na teplotu 2 000 °C vhodně voleným režimem a výdrží na konečné teplotě 30 až 60 minut.The firing was carried out in an inert nitrogen atmosphere (which may also be argon) at a temperature of 2000 ° C by a suitably selected mode and held at a final temperature of 30 to 60 minutes.
Tímto postupem byl získán hutný polykryetalický karbid křemíku 8 vysokými fyzikálně chemickými a mechanickými vlastnostmi, která jsou dále uvedeny :By this process dense polycryetallic silicon carbide 8 was obtained with high physicochemical and mechanical properties, as follows:
198 809198 809
Příklad 2Example 2
V konkrétním příkladu podle vynálezu byla připravena základní směs o složení :In a specific example according to the invention, a base mixture having the following composition was prepared:
karbid křemíku o měrné velikosti zrna 200 až 250/um 51,2 hmotnostních % karbid křemíku o měrné velikosti zrna 63 až 80yum 12,8 hmotnostních % karbid mletý 21,3 hmotnostních % grafit CR - 5 (viz příklad 1) 7,7 hmotnostních %silicon carbide having a specific grain size of 200 to 250 µm 51.2 weight% silicon carbide having a specific grain size of 63 to 80 µm 12.8 weight% ground carbide 21.3 weight% graphite CR-5 (see Example 1) 7.7 weight% %
8%ní vodný roztok polyvinylalkoholu 7 hmotnostních %8% aqueous polyvinyl alcohol solution 7% by weight
Další postup byl stejný jako v prvém příkladu. Výsledný materiál měl tyto vlastnosti :The procedure was the same as in the first example. The resulting material had the following characteristics:
objemový hmotnost 3,02 g/cm^ nasákavost 0 % mechanická pevnost v ohybu 90MPa mechanická pevnost v tlaku 795MPa tepelná vodivost 30 W/m.K měrné teplo 690 J/kg.Kbulk density 3,02 g / cm ^ absorbability 0% mechanical flexural strength 90MPa mechanical compressive strength 795MPa thermal conductivity 30 W / m.K specific heat 690 J / kg.K
Hutný samovazný karbid křemíku nachází použití v řadě aplikací, které využívají jeho vysokou pevnost, tepelnou vodivost, odolnost proti teplotnímu rázu a korozi. Jedná se o součásti tepelných výměníků, sálové topné trubky, formy pro odlévání kovu, ochranná pouzdra pro pyrometry, různé otěruvzdorné součásti, jako trysky, písty čerpadel a kuličková ložiska. Jako perspektivní se jeví využití hutného karbidu křemíku v generátorech.Dense self-bonding silicon carbide finds use in a number of applications that utilize its high strength, thermal conductivity, resistance to thermal shock and corrosion. These include heat exchanger components, main heating tubes, molds for metal casting, protective sleeves for pyrometers, various abrasion-resistant components such as nozzles, pump pistons and ball bearings. The use of dense silicon carbide in generators seems to be promising.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS783870A CS198809B1 (en) | 1978-06-14 | 1978-06-14 | Method of producing self-binding compact silicon carbide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS783870A CS198809B1 (en) | 1978-06-14 | 1978-06-14 | Method of producing self-binding compact silicon carbide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS198809B1 true CS198809B1 (en) | 1980-06-30 |
Family
ID=5380053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS783870A CS198809B1 (en) | 1978-06-14 | 1978-06-14 | Method of producing self-binding compact silicon carbide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS198809B1 (en) |
-
1978
- 1978-06-14 CS CS783870A patent/CS198809B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4312954A (en) | Sintered silicon carbide ceramic body | |
| JPH0131471B2 (en) | ||
| JPS6313955B2 (en) | ||
| JPH0768066B2 (en) | Heat resistant composite and method for producing the same | |
| NO144485B (en) | SINTERABLE SILICON CARBID POWDER. | |
| JPH09511981A (en) | Silicon nitride / silicon carbide composite powders, their manufacture and densification materials made using this composite powder | |
| BG62648B1 (en) | CONSTRUCTION HEAT INSULATION MATERIAL | |
| JPS5874570A (en) | Substantially pore-free formed body comprising polycrystal silicon nitride and silicon carbide and manufacture of same by equilibrium thermal compression | |
| US4237085A (en) | Method of producing a high density silicon carbide product | |
| US4564601A (en) | Shaped polycrystalline silicon carbide articles and isostatic hot-pressing process | |
| US3238018A (en) | Making articles of aluminum nitride | |
| US4101616A (en) | Process for producing Si3 N4 article | |
| CS198809B1 (en) | Method of producing self-binding compact silicon carbide | |
| US3079266A (en) | Process for the manufacture of refractory materials and resultant product | |
| JPH0925168A (en) | High strength silicon nitride sintered compact | |
| JPH0253388B2 (en) | ||
| JPS6212663A (en) | Method of sintering b4c base fine body | |
| JP2614874B2 (en) | Pressureless sintered boron nitride compact | |
| RU2036136C1 (en) | Method for manufacture of blanks used for production of graphite material | |
| US3552915A (en) | Sintered wollastonite | |
| JPS6346029B2 (en) | ||
| SU810649A1 (en) | Method of producing porous articles from silicon carbide | |
| JPS5988374A (en) | Manufacture of silicon nitride ceramics | |
| Yuan et al. | Reaction‐Formed Processes for AlN/Al Ceramic Composites | |
| Zhang et al. | Nanostructured SiC ceramics prepared by a new process—Crystallization of interfacial glass |