CZ300254B6

CZ300254B6 - Tvarové teleso ze sintrovaného karbidu kremíku povlecené grafitem

Info

Publication number: CZ300254B6
Application number: CZ20013321A
Authority: CZ
Inventors: Thaler@Hubert; Schwetz@Karl; Kayser@Armin
Original assignee: Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2009-04-01
Also published as: EP1188942B1; JP2002114585A; JP4152610B2; CA2357208A1; US20020074744A1; CZ20013321A3; EP1188942A1; DE10045339A1; DE50100022D1; US6777076B2

Abstract

Rešení se týká tvarového telesa na bázi polykrystalického karbidu kremíku s hustotou vyšší než 90 % jeho teoretické hustoty a s grafitovou vrstvou na svém povrchu, u kterého je grafitová vrstva krystalická, má tlouštku 0,1 až 100 .mi.m a je vyrobena povrchovým termickým rozkladem karbidu kremíku po jeho sintrování do husta až do vzniku uzavrených póru.

Description

Vynález se týká tvarových těles ze sintrovaného karbidu křemíku povlečených grafitem.

Dosavadní stav techniky

Tvrdý, síntrovaný karbid křemíku se vyznačuje kombinací cenných vlastností, jako je vysoká tvrdost a odolnost proti otěru, odolnost proti vysokým teplotám, vysoká tepelná vodivost, odolnost proti teplotním šokům a rovněž odolnost vůči oxidaci a korozi. .Na základě těchto vlastností se dnes sintrovaný karbid křemíku v pevné fázi osvědčil jako téměř ideální materiál pro kluzná ložiska a kluzná kruhová těsnění příkladně při stavbě chemických aparátů a ve strojírenství.

Z US 5 939 185 že 17. 8. 1999 je známo, že karbid křemíku je při minimalizovaném obsahu hraničních zrn rezistentní i proti korozi horkou vodou. To je způsobeno bimodální, hrubě krystalickou destičkovou strukturou karbidu křemíku a navíc rovněž přítomností grafitu, který je jako partikulární doprovodná fáze přítomný v celém tělese kluzného kruhového těsnění z karbidu křemíku. Tento grafit snižuje tribochemickou korozi na hranicích zrna, ke které dochází při účinku teplot nad 200 °C. Nevýhodou je, že kluzná kruhová těsnění z tohoto hrubě krystalického materiálu vykazují velmi dlouhé doby zabíhání (asi 200 hodin). Navíc se také u tohoto kluzného materiálu v případě, že byl zabudován elektricky izolovaně (příkladně jako kluzné těsnicí kroužky v napájecím vodním čerpadle) objevuje koroze na kroužku z karbidu křemíku, kterou nelze vysvětlit ani chemicky, ani tribochemicky (Obrázek 1). Konírny poškozeného tvaru kroužku nemohou vzniknout mechanickými ani chemickými zásahy. Objevují se také poškození, která přesahují funkční plochy, aniž by u nich docházelo k mechanickému namáhání. Odpovídající korozní jevy se označují jako elektrokoroze (viz J. Nosowicz a A. Eiletz: „Operating performan30 ce of mechanical seals for boiler feed pumps“ v BHR-Conference of Fluid Sealig, Maastricht 1997, 341-351).

Problémy při výrobě, jako je tvorba trhlin při tvarování a následujícím sintrování karbidu křemíku obsahujícího grafit je možné odstranit, jestliže se místo grafitu vneseného do struktury karbidu křemíku nanese grafitová vrstva na povrch sintrovaného tělesa z karbidu křemíku.

JP 04041590 A firmy NÍPPON CEMENT KK uveřejňuje výrobu tvarového tělesa z karbidu křemíku opatřeného povlakem grafitu, u kterého se vrstva grafitu vytvoří chemickým vyloučením z plynné fáze (CVD) z uhlovodíků ve směsi s vodíkem na tvarové těleso z karbidu křemíku s otevřenými póry. Proces je náročný a drahý. Navíc není vrstva grafitu vyloučená procesem CVD zakotvena pevně na povrchu karbidu křemíku. Vrstva grafitu CVD slouží především k utěsnění otevřených pórů a jako mazací prostředek, kteiý zlepšuje kluzné vlastnosti vstoupením do pórů karbidu křemíku. Základní těleso karbidu křemíku k tomu musí mít otevřené póry, protože * tyto póry slouží jako zásobník grafitu působícího jako kluzný prostředek.

Úkolem předloženého vynálezu je dát k dispozici tvarové těleso zplynotěsně (= s uzavřenými póry) sintrovaného karbidu křemíku o hustotě vyšší než je 90 % teoretické hustoty s grafitovou vrstvou na jeho povrchu, u kterého je grafitová vrstva pevně spojena s karbidem křemíku a u kterého nedochází k elektrokorozi.

-1 CZ 3UUZ54 B6

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen pomocí tvarového tělesa z póly krystalického smiřovaného karbidu křemí5 ku, který se vyznačuje tím, že grafitová vrstva má sílu 0,1 až 100 pm a že se provede povrchový termický rozklad karbidu křemíku po jeho sintrování do hustá až do vzniku uzavřených pórů.

S výhodou je grafitová vrstva provedena jako jednovrstvá.

S výhodou má grafitová vrstva specifický elektrický odpor 0,5 až 5,0 mQcm.

Obzvláště výhodně má grafitová vrstva specifický elektrický odpor 0,8 až 1,9 mOcm.

S výhodou se grafitová vrstva nachází na tribologicky účinné funkční ploše a/nebo na tribologic15 ky neúčinné ploše pláště tvarového tělesa.

Na tribologicky účinných funkčních plochách zlepšuje vrstva grafitu za podmínek směsného tření případně částečného chodu na sucho zabíhací charakteristiku a rovněž hodnotu tření tvarového tělesa podle vynálezu.

Na plochách pláště tvarového tělesa zabraňuje grafitová vrstva elektrokorozí. Ukazuje se, že elektricky izolovaná vestavba známého kluzného kroužku karbidu křemíku vede ke vzniku potenciálu a v důsledku toho ke korozním jevům na kroužku z karbidu křemíku. Této elektrické korozi je možné zabránit odvedením potenciálu pomocí elektricky vodivého spojení kluzného kroužku z karbidu křemíku. Protože tvarové těleso z karbidu křemíku nemá na základě vysokého Specifického odporu karbidu křemíku asi 1 - l0⁴Ocm dostatečnou povrchovou vodivost, není zaručené odvedení potenciálu z obvyklého materiálu karbidu křemíku možné. V případě tvarového tělesa podle vynálezu se odvedení provádí pomocí dobře uchycené elektricky vodivé grafitové vrstvy na povrchu tvarového tělesa.

Tvarové těleso podle vynálezu sestává z obvyklého sintrovaného tělesa z karbidu křemíku s uzavřenými póry, které je pokryté grafitovou vrstvou o síle 0,1 až 100 pm, vyrobenou povrchovým rozkladem.

S výhodou sestává tvarové těleso podle vynálezu ze 77 až 99,7 % hmotnostních polykrystalického karbidu křemíku s velikostí krystalů 1 až 2000 pm, a rovněž 0,2 až 5,0 % hmotnostních boru, sloučenin boru, hliníku, sloučenin hliníku a rovněž 0,1 až 25,0 % hmotnostních dodatečného uhlíku (ve formě amorfního uhlíku a/nebo grafitu), přičemž tvarové těleso vykazuje případně celkovou pórozitu až do 10 % objemových ve formě nezávislých uzavřených pórů.

Vynález se týká také způsobu výroby tvarového tělesa podle vynálezu.

Tento způsob se vyznačuje tím, že se obvyklé sintrované těleso z karbidu křemíku s uzavřenými póry zahřeje na teplotu nad teplotou rozkladu karbidu křemíku ve vakuu nebo v ochranné atmo45 sféře (argon, helium a pod.). Povrchový termický rozklad hustě sintrovaného tvarového tělesa z karbidu křemíku probíhá podle rovnice:

SÍC(p_Cvný) — SÍ(ptyn) + C(pevný)·

Vytvořený uhlík zůstává jako grafit na povrchu (viz obrázek 2), zatímco uvolněný křemík se odpaří grafitovou vrstvou a kondenzuje v chladných částech pece.

Tvarové těleso použité ve způsobu podle vynálezu se může vyrábět libovolným beztlakým procesem sintrování.

-2CZ 3U0Z54 B6

S výhodou se při způsobu podle vynálezu zahřeje obvyklé sintrované těleso z karbidu křemíku s uzavřenými póry na teplotu mezi 1600 až 2200 °C, s výhodou na 1800 až 2000 °C. Při této teplotě se udržuje po dobu 10 až 180 minut, s výhodou po dobu 30 až 90 minut. V průběhu této doby dochází ke tvorbě grafitové vrstvy na povrchu.

S výhodou se v průběhu procesu udržuje vnitřní tlak v peci 0,1 MPa až 1 Pa, s výhodou 1 až 50 mbar.

io Následně se tvarové těleso s povlakem ochladí obvyklým způsobem na teplotu místnosti.

V případě grafitové vrstvy podle vynálezu se jedná převážně o hexagonální grafit 2H. To je identifikovatelné z diagramu rentgenové difrakce při teplotě 1800 až 2000 °C ve vakuu rozložených povrchů karbidu křemíku ze tří reflexí při 2Θ ~ 26,6° / 45,4° a 54,7° (CuKa-záření). Sílu grafito15 vé vrstvy je možné řízené regulovat změnou procesních parametrů teplota/doba zdržení/tlak v uvedených hranicích. To je názorně zobrazené na sloupcovém diagramu na obrázku 3.

Specifický elektrický odpor (obrázek 4) grafitu jako funkce teploty při tvorbě grafitu nevykazuje žádné kontinuální stoupající nebo klesající chování. Při způsobu podle vynálezu tedy probíhají proti sobě dva mechanismy, které vedou k maximálnímu odporu. Maximum při 1,8 mQcm přitom odpovídá běžným obchodním nej čistším druhům grafitu EK 88 firmy Ringsdorff (Bonn).

Při teplotě 1600 °C a méně se již ani při velmi dobrém vakuu 0,1 Pa netvoří uhlíková vrstva a nad teplotou 2050 °C je již rozklad karbidu křemíku při vnitřním tlaku pece 1 kPa příliš velký.

Do teploty 2200 °C se přitom může parciálním tlakem argonu až do tlaku okolí řídit proces proti tomuto vývoji.

Způsob podle vynálezu se může provádět bezprostředně v návaznosti na obvyklé husté sintrování k výrobě tvarového tělesa z karbidu křemíku, je však rovněž možné provádět způsob teprve v návaznosti na tvrdé opracování sintrovaného tvarového tělesa.

Prvně jmenovaný způsob je z nákladových důvodů výhodný, protože se může provádět ve stejném sintrovacím cyklu jako je výroba výchozího tělesa k sintrování. Je to ovšem možné provádět pouze tehdy, jestliže sintrované tvarové těleso před provedením způsobu podle vynálezu bez dalších úprav již splňuje specifikace na dané použití (příkladně drsnost, rozměrové tolerance jako průměr, výška, síla stěny). Přitom se s výhodou postupuje následovně: v návaznosti na známým způsobem provedené sintrování tělesa z karbidu křemíku se zvolí parametry teplota/doba zdržení a vnitřní tlak pece jak je uvedeno výše. Přitom se rozkladem karbidu křemíku tvoří grafitová vrstva již ve fázi ochlazování sintrovacího cyklu.

Pokud je ke splnění specifikací požadovaných k danému použití (rozměry, drsnost povrchu) nutné tvrdé opracování sintrovaného tvarového tělesa z karbidu křemíku, pak se způsob podle ^τ vynálezu provádí teprve po tomto tvrdém opracování. Potom je nutné provádět způsob podle vynálezu jako samostatný procesní krok. Ten se s výhodou provádí s vysokým počtem kusů potahovaných tvarových těles z karbidu křemíku v pecním agregátu obvyklém pro sintrování karbidu křemíku.

V návaznosti na způsob podle vynálezu nejsou nutné žádné dodatečné zkoušky kvality, protože při teplotách žíhání používaných, při způsobu podle vynálezu již nedochází k žádným změnám rozměrů případně tvaru tvarového tělesa z karbidu křemíku.

Nekontrolovaná tvorba grafitové vrstvy při sintrování karbidu křemíku ve vakuu se popisuje v japonském patentovém spisu JP 59184769 A firmy Hitachi CHEM, Co Ltd. V tomto spisu se ovšem explicitně požaduje sintrovat karbid křemíku s vyšším parciálním tlakem křemíku při sint55 rování tělesa z karbidu křemíku od teploty 1800°C k zabránění rozkladu karbidu křemíku

-3CZ 3UUZ54 B6 a k omezení nežádoucího rozkladu vrstvy uhlíku, V protikladu ke způsobu podle vynálezu, ve kterém se povrchový rozklad vede teprve po tvrdém sintrování, to znamená ve stadiu uzavřených pórů, dochází zde k řízenému povrchovému rozkladu karbidu křemíku za tvorby grafitu již časně během beztlakého procesu sintrování, což vede k nežádoucím silným a lokálně nehomogenním tloušťkám vrstvy. Sintrované těleso z karbidu křemíku povlečené grafitem, uvedené v této přihlášce v jednom srovnávacím příkladu je jako kluzný materiál nevhodné, protože vrstva grafitu má sílu 500 pm. Grafitová vrstva o této síle je nehomogenní a není pevně spojena s karbidem křemíku, který se nachází pod ní.

io Problémy difúze plynného křemíku, kterými je ovlivňována tvořící se vrstva grafitu způsobují se stoupající sílou vrstvy problémy s trhlinami z napětí a rovněž tvorbu bublin na hranící mezi karbidem křemíku a grafitem, čímž vzrůstá tendence k odlamování vrstvy grafitu z základního tělesa karbidu křemíku. Obecně platí, že se sklon k odlamování chová úměrně k síle vrstvy.

Vynález se dále týká použití tvarového tělesa podle vynálezu jako dílu podléhajícího otěru a rovněž dílu podléhajícího otěru, vyznačujícího se tím, že sestává z tvarového tělesa podle vynálezu. V případě dílu podléhajícího otěru se s výhodou jedná o kroužek nebo protikroužek mechanického těsnění s kluzným kroužkem nebo o díly ložiska. Vynález se dále týká mechanického těsnění s kluzným kroužkem, který obsahuje díl podléhající otěru podle vynálezu.

Příklady takových těsnění jsou uvedeny dále:

- kruhové kluzné těsnění, sestávající z kluzného kroužku z karbidu křemíku a grafitového protikroužku, které se vyznačuje tím, že kluzný kroužek z karbidu křemíku je tvarovým tělesem podle vynálezu,

- kruhové kluzné těsnění, sestávající z kluzného kroužku z karbidu křemíku a grafitového protikroužku, které se vyznačuje tím, že kluzný kroužek z karbidu křemíku nebo protikroužek z karbidu křemíku je tvarovým tělesem podle vynálezu. V jedné variantě tohoto kruhového kluzného těsnění jev kluzném kroužku a v protikroužku struktura karbidu křemíku s bimodálním rozdělením, sestávající z ekvíaxiálních nebo destičko vitých krystalů o průměru do 50 pm a destickovitých krystalů o délce do 2000 pm,

- v další variantě tohoto kruhového kluzného těsnění jev kluzném kroužku a v protikroužku monomodální, jemnozmná struktura karbidu křemíku s průměrem krystalů až do 10 pm. Přitom je jeden z obou kroužků tvarovým tělesem podle vynálezu,

- v další váriaňtě tohoto kruhového kluzného těsnění podle vynálezu jev kluzném kroužků a v protikroužku, sestávajícího z rotujícího kluzného kroužku z karbidu křemíku a stacionárního protikroužku z karbidu křemíku sestává rotující kluzný kroužek z monomodální, jemnozmné struktury karbidu křemíku s průměrem až do 10 pm a stacionární protikroužek z bimodální hrubozmné struktury destiček s délkou destiček až do 2000 pm, přičemž funkční plochy nejméně jednoho kroužku jsou opatřeny grafitovou vrstvou,

- v další variantě tohoto kruhového kluzného těsnění, sestávajícího z rotujícího kluzného kroužku z karbidu křemíku a stacionárního protikroužku z karbidu křemíku vykazuje nejméně jeden z kroužků strukturu s kulovitými uzavřenými póry o velikosti 40 až 100 pm a nejméně jeden kroužek vykazuje grafitovou vrstvu.

S výhodou se tvarové těleso z karbidu křemíku povlečeného grafitem podle vynálezu používá v párování tvrdý/tvrdý.

Tvarové těleso z karbidu křemíku povlečeného grafitem je v oblastí těsnění vhodné také pro párován í tvrdý/měkký.

-4CZ JIMIZM B6

Tvrdý/tvrdý znamená, že kroužek a protikroužek jsou ze sintrované tvrdé hmoty; příkladně kroužek a protikroužek jsou z karbidu křemíku, přičemž kroužek z karbidu křemíku povlečený podle vynálezu se také považuje za tvrdý. .

Tvrdý/měkký znamená, že jeden kroužek sestává z tvrdého materiálu a protilehlý kroužek je z uhlíkového grafitu (příkladně kluzný kroužek z karbidu křemíku a protikroužek z uhlíkového grafitu).

Také na funkčních plochách zpracovaných do tvrdá působí grafitová vrstva positivně na chování těsnění při zabíhání. Při dalším využívání zabraňuje grafitová vrstva v těsnění také hydrotermální korozi na hranici zrn. Tím se prodlužuje životnost takového kruhového kluzného těsnění.

Jako další pozitivní efekt se ukazuje, že hrubozmný, obzvláště korozně odolný karbid křemíku (obchodně dostupný u firmy ESK (Kempten) pod označením EKasic W) po opatření grafitovou vrstvou podle vynálezu vynikajícím způsobem běží i proti jemnozmnému karbidu křemíku. Mechanické zatížení, obzvláště při zabíhání je zde od počátku minimální. Protože příčina předčasného výpadku je převážně ve fázi najíždění (-velká oblast smíšeného tření), může se tímto způsobem dramaticky snížit procentní podíl funkčních výpadků. Takové počáteční poškození bylo často pozorováno u nepovlečeného párování tvrdý/tvrdý, obzvláště u kruhových kluzných těsnění z materiálů karbidu křemíku s rozdílnými strukturami.

Grafitová vrstva na materiálu EKasic W zlepšuje chování kruhového kluzného těsnění při zabíhání také v dalším ohledu. Záběhová charakteristika tohoto materiálu je normálně poněkud nesourodá. Povlečení funkčních ploch grafitem toto koriguje v klidnou a rovnoměrnou startovací fázi a zároveň snižuje dále náchylnost vůči poškozování hranic zrna.

Dobrá elektrická vodivost grafitové vrstvy zabraňuje vzniku potenciálu odváděním z povrchu, takže nemůže docházet k elektrokorozi.

Přehledobrázků na výkresech

Obrázek 1 ukazuje typickou formu elektrokoroze na průřezu jednoho kruhového kluzného těsně35 ní podle stavu techniky využívaném při praktickém užití. Kluzný kroužek (EKasic D, nepovlečený) byl během používání vyhlouben, zatímco na protikroužku (EKasic D, nepovleěený) byly opracovány obě přesahující vnitřní i vnější hrany. Střední plocha protikroužku zůstala téměř nedotčena.

Obrázek 2 ukazuje snímek pořízený elektronovým rastrovacím mikroskopem lomové plochy kluzného kroužku z beztlakově sintrovaného karbidu křemíku povlečeného grafitem podle vynálezu. Grafitová vrstva byla vyrobena způsobem podle vynálezu (tlak 1 kPa/teplota 1900 °C/doba zdržení 90 minut). Zřetelně je rozpoznatelná asi 6 gm silná vrstva grafitu.

Obrázek 3 ukazuje síly vrstev grafitu na karbidu křemíku podle vynálezu

a) jako funkci teploty žíhání při době zdržení 30 minut

b) jako funkci doby zdržení při teplotě 1850 a 1900 °C.

Obrázek 4 ukazuje specifický elektrický odpor grafitové vrstvy podle vynálezu

a) jako funkci teploty žíhání při době zdržení 30 minut

b) jako funkci doby zdržení při teplotě 1850 a 1900 °C.

-5CZ 3U0Z54 BO

Příklady provedeni vynálezu

Vynález bude blíže vysvětlen na základě následujících příkladů:

Příklad l až 9

Výroba sintrovaných těles podle vynálezu io

Tvarová tělesa z beztlakově sintrovaného karbidu křemíku o sintrovací hustotě >3,10 g/cm³ se pomocí způsobu podle vynálezu opatří vrstvou grafitu. Proces se provede ve vysokoteplotní vakuové peci za tvorby grafitu. Sintrovaná tělesa karbidu křemíku se nejprve zahřívají po dobu 60 minut ve vakuu rotační vývěvy v rozmezí 0,1 až 1 kPa na teplotu 1050 °C, v teplotním režimu řízeném pyrometrem se potom následně v průběhu asi 80 minut zahřejí na teplotu 1700 °C (odpovídá rychlosti ohřevu asi 500 °C/h) a během dalších 15 minut na teplotu 1800 °C (odpovídá rychlosti ohřevu 400 °C/hj.

Od tohoto okamžiku se najede variabilní cílová teplota příkladů 1 až 9 (1800 až 2000 °C; viz tabulka 1), s rychlostí ohřevu 300 °C/h. V těchto příkladech se mění doba zdržení od 30 na 60 až na 90 minut při dvou středních teplotách ( viz tabulku 1). Proměnlivé pokusné parametry teplota/doba zdržení jsou reprodukovány v tabulce 1. V tabulce 1 jsou rovněž uvedeny elektrická vodivost a specifický elektrický odpor grafitové vrstvy takto získaných tvarových těles z karbidu křemíku povlečených grafitem podle vynálezu.

Teplota tvorby vrstvy je silně závislá na atmosférickém tlaku. Tak je možné vyrábět grafitové vrstvy již od teploty 1780 °C a za tlaku 10 Pa. Za parciálního tlaku argonu asi 30 kPa dochází ke tvorbě vrstvy teprve od teploty 2150 °C. S výhodou se použijí tlaky plynů mezi 0,1 a 1 kPa při teplotách od 1800 do 2000 °C.

-6CZ 300Z54 B6

Tabulka 1

Elektrická vodivost případně specifický elektrický odpor C-vrstev na karbidu křemíku měřeno 5 podle Van der Pauw**

Příklad	Teplota / doba zdržení	C- vrštvá	Vodivost	Odpor
°C/min *	D v pm	kS/m	íícm-
1	1800/30	0,9	69,1	1,45 IO'³
2	1850/30	2,1	59,2	1,69 10 ³
3'	1850/60	: 3, ó	72,1	1.39 10'³
4	1850/90	5,1	63,9	1,57 IO'³
5	1900/30	4,9	56,-2	1,78 10'³
6	1900/60	5,1	; 79,6	1,26 10'³
7	.1900/90	6,4	82,0	1,22 10³
8	1950/30	5,8	89,3	1,12 10'³
9	2000/30	7.8	116,4	0,86' 1Ό'³
Srovnaní	povrch SiC	(=0-¹)	0,05	2 10³

* pří tlaku 0,1 až 1 kPa io ** 4-bodová měřicí metoda, vzdálenost kontaktů 10,00 mm, (mikrovoltmetr značky Keithley, typ 197 A)

Příklad 10 a l 1 ' ' .....

¹⁵

Použití kluzných kroužků podle vynálezu zkušebním stavu firmy Burgmann

Příklad 10

Kluzné kruhové těsnění podle vynálezu (kluzný kroužek podle vynálezu : SSiC sjemnozrnnou ekviaxiální strukturou a vrstvou grafitu o síle 5 pm / protikroužek : SSiC sjemnozrnnou ekviaxiální strukturou) se použije v těsnění zatíženém tlakem 1,2 MPa ve zcela odsolené vodě. Po době 48 hodin s tychlostí kluzu 7,6 m/s se pokus přeruší a po dalších 500 hodinách chodu se ukončí. Ukazuje se, že doba zabíhání téměř okolo 0 je možná, protože se od počátku ustaví velmi klidný a rovnoměrný charakter chodu. Keramografické šetření funkčních ploch po 48 hodinách stejně jako po dalších 500 hodinách ukazuje nepoškozenou dráhu běhu.

-7CZ 300254 B6

Příklad 11

Kluzné kruhové těsnění podle vynálezu (kluzný kroužek podle stavu techniky : SSiC s jemnozm5 nou ekviaxiální strukturou / protikroužek podle vynálezu: hrubozrnná struktura saž 2000 pm velkými destičkami z karbidu křemíku obchodně dodávaný pod označením EKasic* W, ale opatřený 5 pm silnou vrstvou grafitu) se použije vtěsnění zatíženém tlakem 1,2 MPa ve zcela odsolené vodě. Po době 48 hodin s rychlostí kluzu 7,6 m/s se pokus přeruší a po dalších

500 hodinách ehodu se ukončí, to

Chování těsnění při Zabíhání odpovídá příkladu 10. Tento příklad dokládá obzvláště dobře výhodné účinky grafitové vrstvy. Kombinace kluzných kroužků, jaká se zde používá, avšak bez grafitové vrstvy, vykazuje za těchto podmínek ehodu již po 48 hodinách poškození funkčních ploch.

Keramografické šetření funkčních ploch nevykazuje ani po 500 hodinách ehodu žádná poškození takového druhu, nýbrž ideálně zaběhnuté funkční plochy.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

25 1. Tvarové těleso na bází polykrystalického karbidu křemíku s hustotou větší než 90 % jeho teoretické hustoty a s grafitovou vrstvou na povrchu, vyznačující se tím, že grafitová vrstva je kiystalická, vykazuje tloušťku 0,1 až 100 pm aje vyrobena povrchovým termickým rozkladem karbidu křemíku po jeho sintrování do hustá až do vzniku uzavřených pórů.

30
2. Tvarové těleso podle nároku 1, vyznačující se tím, že grafitová vrstva vykazuje tloušťku 0,5 až 20,0 pm.
3. Tvarové těleso podle nároku 1 nebo2, vyznačující se tím, že grafitová vrstva má specifický elektrický odpor 0,5 až 5,0 pOcm.
4. Tvarové těleso podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznač uj íc í se t í m , že grafitová vrstva má specifický elektrický odpor 0,8 až 1,9 pQcm.

40 5. Tvarové těleso podle kteréhokoli z nároků laž4, vyznačující se tím, že sestává ze

77 až 99,7 % hmotnostních karbidu křemíku s velikostí krystalů 1 až 2000 pm, jakož i 0,2 až 5,0 % hmotnostních boru, sloučenin boru, hliníku, sloučenin hliníku, jakož i

45 0,1 až 25,0 % hmotnostních přídavného uhlíku ve formě amorfního uhlíku a/nebo grafitu, přičemž tvarové těleso vykazuje případně celkovou porozitu až do 10 % objemových ve formě nezávislých uzavřených pórů.

6. Způsob výroby tvarového tělesa z karbidu křemíku podle kteréhokoli z nároků 1 až 5,

50 vyznačující se tím, že se sintrované těleso z karbidu křemíku s uzavřenými póry zahřeje na teplotu nad teplotou rozkladu karbidu křemíku ve vakuu nebo v atmosféře ochranného plynu.

-8CZ 3UUZ54 B6

7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že tvarové těleso z karbidu křemíku zahřeje na teplotu mezi 1,600 a 2200 °C a při této teplotě se udržuje po dobu 10 až 1,80 minut.

8. Způsob podle nároku 6 nebo 7, vyznačující setím, že se udržuje tlak plynu
5 0,1 MPa až 1 Pa.
9. Použití tvarového tělesa podle kteréhokoli z nároků 1 až 5 jako dílu namáhaného otěrem.
10. Díl namáhaný otěrem, vyznačující se tím, že sestává z tvarového tělesa podle io některého z nároků 1 až 5.
11. Kluzné kruhové těsnění obsahující díl namáhaný otěrem podle nároku 10.
12. Kluzné kruhové těsnění podle nároku 11, sestávající z kluzného kroužku z karbidu křemíku

15 a z protikroužku z uhlíkového grafitu, vyznačující se tím, že kluzný kroužek z karbidu křemíku je tvarové těleso podle některého z nároků 1 až 5.
13. Kluzné kruhové těsnění podle nároku 11, sestávající z kluzného kroužku z karbidu křemíku a z protikroužku z karbidu křemíku, vyznačující se tím, že kluzný kroužek z karbidu

20 křemíku nebo protikroužek z karbidu křemíku je tvarové těleso podle některého z nároků 1 až 5.
14. Kluzné kruhové těsnění podle nároku 13, vyznačující se tím, že kluzný kroužek a protikroužek má strukturu karbidu křemíku s bimodálním rozdělením sestávajícím zekviaxiálních nebo destičkovitých krystalů o průměru do 50 pm a destičkovitých krystalů o délce do

25 2 0 00 pm.
15. Kluzné kruhové těsnění podle nároku 13, vyznačující se tím, že kluzný kroužek a protikroužek má monomodální jemnozmnou strukturu s průměrem krystalů < 10 pm..

30
16. Kluzné kruhové těsnění podle nároku 11, sestávající z rotujícího kluzného kroužku z karbidu křemíku a stacionárního protikroužku z karbidu křemíku, vyznačující se tím, že rotující kluzný kroužek sestává nejméně z 98 % objemových z monomodální jemnozmné struktury karbidu křemíku s průměrem krystalů až do 10 pm, a stacionární protikroužek zbímodátní hrubozrnné struktury destiček s délkou destiček až do 2000 pm, přičemž funkční plochy nejméně

35 jednoho kroužku jsou opatřeny grafitovou vrstvou.
17. Kluzné kruhové těsnění, sestávající z rotujícího kluzného kroužku z karbidu křemíku a stacionárního protikroužku z karbidu křemíku, vyznačující se tím, že nejméně jeden z těchto kroužků má strukturu s kulovitými uzavřenými póry o velikosti 40 až 100 pm, a nejméně

40 jeden z kroužků je opatřen grafitovou vrstvou.