CS198809B1 - Method of producing self-binding compact silicon carbide - Google Patents

Method of producing self-binding compact silicon carbide Download PDF

Info

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
Application number
CS783870A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Vladimir Kotek
Original Assignee
Vladimir Kotek
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 Vladimir Kotek filed Critical Vladimir Kotek
Priority to CS783870A priority Critical patent/CS198809B1/en
Publication of CS198809B1 publication Critical patent/CS198809B1/en

Links

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

objemová hmotnost density 3,1 g/cm^ 3.1 g / cm @ 2 nasákavost absorbability 0 % 0% mechanická pevnost v ohybu mechanical bending strength HOMPa HOMPa mechanické pevnost v tlaku mechanical compressive strength 49OMPa 49OMPa tepelná vodivost thermal conductivity 42 W/m.K 42 W / m.K měrné teplo specific heat 590 J/kg.K 590 J / kg.K odolnost proti, náhlým změnám resistance to sudden changes 1 300 °C - 1300 ° C - -> 20 °C - > 20 ° C teploty 10 cyklů temperature 10 cycles 1 500 °C - 1,500 ° C - -20 °C -15 ° C střední součinitel teplotní délkové roztažnosti mean coefficient of thermal linear expansion 4,03 °C_1 4.03 ° C _1 . IO6 . IO 6

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)

Způsob výroby samovazného hutného karbidu křemíku lisováním výchozí kompozice tlakem 100 až 140MPa k získání výlisků a výpalem těchto výlisků v přítomnosti drceného křemíku při teplotě 2 000 až 2 200 °C, vyznačený tím, 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, 33 sž 35 hmotnostních % karbidu křemíku mletého, jehož zbytek na sítě 0,063 je menší než 5 %,A process for producing self-bonded dense silicon carbide by molding the starting composition at a pressure of 100 to 140MPa to obtain compacts and firing these compacts in the presence of crushed silicon at a temperature of 2,000-2,200 ° C, characterized in that a starting material composition consisting of 47-53 % by weight of silicon carbide with a specific grain size of 630 to 800 µm and / or silicon carbide with a specific grain size of 60 to 400 µm, 33 to 35% by weight of ground silicon carbide, the net residue of which is 0.063 less than 5%, 8 až 11 hmotnostních % grafitu krystalického, jehož alespoň 50 % částic je menší než 5/um8 to 11% by weight of graphite crystalline, of which at least 50% of the particles are less than 5 µm 198 809 a 100 % částic je menší než 12/tim, a 4 až 9 hmotnostních % pětiprocentního vodného roztoku sulfitového louhu nebo osmiprocentního vodného roztoku polyvinylalkoholu.198,809 and 100% of the particles are less than 12%, and 4 to 9% by weight of a 5% aqueous solution of sulfite lye or an 8% aqueous solution of polyvinyl alcohol.
CS783870A 1978-06-14 1978-06-14 Method of producing self-binding compact silicon carbide CS198809B1 (en)

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)

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