CZ382697A3 - Kluzný materiál z karbidu křemíku, způsob jeho výroby a jeho použití - Google Patents

Kluzný materiál z karbidu křemíku, způsob jeho výroby a jeho použití Download PDF

Info

Publication number
CZ382697A3
CZ382697A3 CZ973826A CZ382697A CZ382697A3 CZ 382697 A3 CZ382697 A3 CZ 382697A3 CZ 973826 A CZ973826 A CZ 973826A CZ 382697 A CZ382697 A CZ 382697A CZ 382697 A3 CZ382697 A3 CZ 382697A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
silicon carbide
sliding
sintering
sliding material
sintered
Prior art date
Application number
CZ973826A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ291903B6 (cs
Inventor
Jochen Greim
Hubert Thaler
Michael Fundus
Original Assignee
Eleltroschmelzwerk Kempten 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 Eleltroschmelzwerk Kempten Gmbh filed Critical Eleltroschmelzwerk Kempten Gmbh
Publication of CZ382697A3 publication Critical patent/CZ382697A3/cs
Publication of CZ291903B6 publication Critical patent/CZ291903B6/cs

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
    • C04B35/515—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
    • 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
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62655—Drying, e.g. freeze-drying, spray-drying, microwave or supercritical drying
    • 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
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/6267—Pyrolysis, carbonisation or auto-combustion reactions
    • 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
    • C04B35/636—Polysaccharides or derivatives thereof
    • 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
    • C04B35/638—Removal thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/043—Sliding surface consisting mainly of ceramics, cermets or hard carbon, e.g. diamond like carbon [DLC]
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817—Carbides
    • C04B2235/3826—Silicon carbides
    • C04B2235/383—Alpha silicon carbide
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3865—Aluminium nitrides
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3895—Non-oxides with a defined oxygen content, e.g. SiOC, TiON
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/402—Aluminium
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/421—Boron
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/425—Graphite
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5409—Particle size related information expressed by specific surface values
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/604—Pressing at temperatures other than sintering temperatures
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/608—Green bodies or pre-forms with well-defined density
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C04B2235/6581—Total pressure below 1 atmosphere, e.g. vacuum
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/661—Multi-step sintering
    • C04B2235/662—Annealing after sintering
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/782—Grain size distributions
    • C04B2235/783—Bimodal, multi-modal or multi-fractional
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/786—Micrometer sized grains, i.e. from 1 to 100 micron
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/94—Products characterised by their shape
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/95—Products characterised by their size, e.g. microceramics
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
    • C04B2235/9615—Linear firing shrinkage
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
    • C04B2235/9623—Ceramic setters properties
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
    • Y10T428/259—Silicic material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2918—Rod, strand, filament or fiber including free carbon or carbide or therewith [not as steel]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/298—Physical dimension

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)

Description

Kluzný materiál z karbidu křemíku, použití způsob jeho výroby a jeho
Oblast techniky
Vynález se týká kluzných materiálů z karbidu křemíku, způsobu jejich výroby a jejich použití.
Dosavadní stav techniky
Hustý slinutý karbid křemíku se vyznačuje vysokou tvrdosti, odolností proti vysokým teplotám, vysokou tepelnou vodivostí, odolností proti teplotnímu šoku, odolností proti oxidaci a vysokou odolností proti abrazi a korozi. Vykazuje také velmi dobré tribologické chování, čímž se rozumí chování z hlediska tření a otěru s mazáním a bez mazání. Z těchto důvodů se slinutý, čistý karbid křemíku zavedl jako téměř ideální materiál pro kluzná ložiska namáhaná otěrem a obzvláště pro kluzné těsnicí kroužky a vytlačil v těchto aplikacích jiné materiály jako příkladně oxid hlinitý nebo tvrdokovy. Tak se kluzné těsnicí kroužky a kluzná ložiska ze slinutého karbidu křemíku (SSiC) s úspěchem používají od konce sedmdesátých let v čerpadlech, která podléhají silným korozním zatížením a namáhání abrasivním otěrem.
Hustý slinutý karbid křemíku má čistotu a 98,5 % hmotnostních karbidu křemíku a vykazuje slinovanou hustotu α typicky 3,10 - 3,16 g/cm , která odpovídá zbytkové porozitě 1 - 3 % objemových. Díky své vysoké tvrdosti (Knoop ΗΚθ = 2500) a pevnosti (mez pevnosti v ohybu : asi 400 MN/m^) je
• Λ · · · · ·
slinutý karbid křemíku mimořádně odolný proti otěru pevnými částicemi, které jsou přinášeny kapalným prostředím. Dokonce i při kombinaci abrasivního a korozního otěru je tento keramický materiál odolný.
Na základě univerzální odolnosti proti korozi, mimořádné odolnosti proti otěru a dobrých tribologických vlastností bylo možné dosud řešit pomocí hustě slinutého karbidu křemíku (prodávaného příkladně firmou Elektroschmelzwerk Kempten pod označením EKasic D) řadu problémů s ložisky a s těsněním Tento materiál je popsán příkladně v Proč. lOth Int. Pumps Users Symposium, strany 63-69. Také v případě hermeticky uzavřených čerpadel, která v rámci přísných pravidel ochrany životního prostředí získávají stále více na významu, bylo dosaženo zlomu teprve s kluznými R ložisky mazanými mediem z materiálu EKasic D.
Mnohé problémy s kluzným třením, které se v praxi přesto vyskytují, jsou důsledkem přerušení ideálních podmínek, to znamená podmínek chodu za řádného mazání.
Přitom se dostávají kluzné plochy daného ložiska nebo těsnění do vzáj emného kontaktu a dochází ke tření pevných těles nebo k suchému tření, které se projevuje velmi intenzivním vzestupem hodnot tření a vede ke vzniku teplotních maxim.
Pro použití za ztížených hydrodynamických podmínek jsou známé modifikace materiálů, které vhodným vytvořením funkčních ploch zaručuj i i při krátkodobém běhu se smíšeným třením a běhu na sucho ještě dostačující stabilizaci hydrodynamického mazacího filmu :
Firma Elektroschmelzwerk Kempten GmbH (ESK) nabízí pod
ρ označením EKasic Tribo 2000 materiál z karbidu křemíku s definovanými vnesenými póry (střední velikost pórů asi 40gm). U tohoto materiálu působí póry jako mazací mikrokapsy v kluzné ploše.
o
Dále nabízí firma ESK pod označením EKasic Tribo 2000-1 materiál z karbidu křemíku s definovanými vnesenými póry a částicemi grafitu (střední velikost zrna asi 60 gm). Tento materiál vykazuje výrazně zlepšené chování při běhu v dynamických těsněních s kluzným kroužkem při párování tvrdý/tvrdý (karbid křemíku prolti karbidu křemíku), která běží za vysokých tlakových rozdílů za podmínek smíšeného tření a mezního tření.
Materiály s definovanými vnesenými póry popisuje EP-A 685 437. Materiály obsahující velké částice grafitu popisuje EP 709 352.
Ačkoliv se známými modifikacemi materiálů z karbidu křemíku se může nalézt úspěšné řešeni pro mnohá použití v oblasti ložisek a těsnění, stále ještě existují kritické případy použití, obzvláště v oblasti horkovodní techniky, kde může dojít ke korozním jevům na kluzných plochách i u slinutých materiálů z karbidu křemíku.
Použití v oblasti horkovodní techniky jsou příkladně těsnicí kluzné kroužky v párování tvrdý/měkký (karbid křemíku proti grafitu) nebo v párování tvrdý/tvrdý (karbid křemíku proti karbidu křemíku) pro topenářská a elektrárenská čerpadla s následuj ícími provozními podmínkami : teplota media : s výhodou 50 až 200 °C, obzvláště výhodně 60 až 150 °C, tlakový spád 0,2 - 2 MPa, s výhodou 0,5-1 MPa, kluzná rychost : s výhodou 2 až 20 m/s, obzvláště
-4• ·
výhodně < 10 m/s.
Při vysokých kluzných rychlostech a nepříznivých podmínkách běhu může příkladně dojit v těsnění s kluzným kroužkem ke krátkodobému běhu za sucha s lokálními teplotními maximy na kluzných plochách > 200 °C. Na základě dobré tepelné vodivosti karbidu křemíku se dosáhne těchto vysokých teplot sice jen po krátkou dobu v oblátech blízkých povrchu (hot spots), přesto mohou tato teplotní maxima vést k výskytu mezikrystalické koroze až do hloubky asi 20 gm. V přítomnosti jemnozrnné struktury karbidu křemíku, pod čímž se rozumí struktura karbidu křemíku s velikostí zrna < 20 gm, může v těchto oblastech docházet v důsledku výlomů krystalitů v těsnicí spáře k tribochemické reakci, která potom může vést ke tvorbě vrstvy oxidu křemičitého na kluzných plochách. Tyto vrstvy, s částečně prostým okem viditelnými bílými vrstvami, mohou změnit geometrii těsnicí spáry až k selhání těsnění.
Ačkoliv hustý, slinutý karbid křemíku se se situacemi takového druhu obecně vyrovná lépe než j iné druhy keramiky, existuje potřeba dalšího vývoje kluzných materiálů z karbidu křemíku obzvláště pro použití v horkovodní technice .
Vznikl tak úkol, zlepšit korozní odolnost ve vodném prostředí za zvýšeného teplotního namáhání.
Podstata vynálezu
Tento úkol se podle vynálezu řeší kluzným materiálem s převážně hrubozrnnou strukturní matricí karbidu křemíku z beztlakově slinutého karbidu křemíku s bimodálním roz-5• · ·· · · · ······ • · · · · · · * · * · • a · · ···· • · ·· · ······ • · · · · · · dělením velikosti zrna, vyznačující se tím, že bimodální rozdělení velikosti zrna je tvořeno 50 až 90 % objemovými prizmatických krystalitů karbidu křemíku tvaru destiček o délce 100 až 1500 μιη a 10 až 50 % objemovými prizmatických krystalitů karbidu křemíku tvaru destiček o délce 5 až < 100 gm.
Zatímco obvyklé snahy o optimalizaci struktury vedou ve směru homogenní zrnitosti struktury kluzného materiálu z karbidu křemíku, je u kluzného materiálu z karbidu křemíku podle vynálezu podíl mezikrystalů minimalizován záměrným zhrubnutím strukury. U kluzných materiálů podle vynálezu j sou velké krystality karbidu křemíku v poloze blízko povrchu zakotveny hluboko ve struktuře nenapadané mezikrystalickou korozí. Tím se korozní napadení, které probíhá obzvláště při zvýšeném tepelném namáhání přes mezikrystaly redukuje a v důsledku hlubokého zakotvení (až asi 1500 gm) jednotlivých krystalitů v matrici ztrácí své účinky spočívajíc! v poškozování kluzných ploch. Pravděpodobnost vylomeni zrn se tím výrazně snižuje a na kluzných plochách nedochází ke tvorbě vrsty, která ohrožuje funkčnost.
S výhodou je bimodální rozdělení velikosti zrna tvořeno 60 až 90 % objemovými prizmatických krystalitů karbidu křemíku tvaru destiček o délce 100 až 1500 gm a 10 až 50 % objemovými prizmatických krystalitů karbidu křemíku tvaru destiček o délce 5 až < 100 gm.
Kluzný materiál z karbidu křemíku podle vynálezu sestává s výhodou z α-karbidu křemíku. Jako aditivum ke slinování obsahuje s výhodou až 2 % hmotnostní hliníku a/nebo boru. Dále může obsahovat až do 5 % hmotnostních uhlíku ve formě sazí a/nebo grafitu. Grafit může být ve
4 4 4
-644 4444 <* 4 4 4 4 formě částic. Ve formě částic má s výhodou velikost zrna asi 60 gm.
Materiál podle vynálezu může být hustý nebo porézní s uzavřenými póry až do 10 % hmotnostních. U porézního karbidu křemíku s uzavřenou porozitou činí střední velikost pórů s výhodou asi 40 gm.
S výhodou činí u hustě beztlakově slinovaného karbidu křemíku zbytková porozita 1 - 3 % objemová a u porézního karbidu křemíku s uzavřenou porozitou 4 - 6 % objemových.
Výroba kluzných materiálů z karbidu křemíku podle vynálezu se může provádět pomocí způsobů známých podle stavu techniky.
Pro výrobu kluzných materiálů z karbidu křemíku podle vynálezu se jako výchozí prášek karbidu křemíku používá s výhodou obchodně dodávaný α-karbid křemíku s rozdělením velikosti zrna < 5 gm, s výhodou < 3 gm a specifickým povrchem 10 - 15 m /g (měřeno podle BET) a s čistotou nejméně 99,5 % hmotnostních, vztaženo na kovové nečistoty.
K výrobě materiálu podle vynálezu se zpracuj e výchozí prášek karbidu křemíku dotovaný slinovacími aditivy příkladně známým způsobem s až 7 % hmotnostními obvyklých pomocných lisovacích prostředků za vzniku licí břečky a následně se vhodným způsobem, příkladně pomocí sušení rozstřikováním připravené břečky, zpracuje na volně tekoucí granulát. Navíc se mohou přidat materiály tvořící póry obecně známého druhu v obvyklých množstvích. To je příkladně zohledněno v EP-A-685437, strana 5, řádky 9 až 38 (zahrnuto jako reference) . Je také možné vnášet grafitové částice známého
-Ίφφφφ φφφφ φ φ • · φ φ «φφφ • φ φφ φ φφφφφφ φφφ φ φ φ φ druhu v obvyklých množstvích. Zde je možné odkázat příkladně na EP 709352 (zahrnuto jako reference).
Vhodná slinovací aditiva jsou příkladně elementární uhlík, elementární hliník, elementární bor, nitrid hliníku a karbid boru, přičemž se obzvláště osvědčil elementární uhlík ve formě částeček grafitu nebo sazí a amorfní bor.
Vhodnými pomocnými lisovacími prostředky jsou příkladně polyvinylalkohol, pólyvinylacetát, stearan hlinitý, polyakrylát, polyether a cukr. S výhodou se jako pomocný lisovací prostředek použije polyvinylalkohol, který pod jménem Polyviol dodává firma Vacker-Chemie GmbH, Mnichov, spolu s. cukrem (sacharoza).
Hotová lisovací směs se následně lisuje za tvarování příkladně axiálním zápustkovým lisováním nebo isostatickým lisováním za vzniku předlisku. Slisovaná tvarová tělesa se podrobí 10 až 24-hodinovému tepelnému zpracováni při teplotách v rozsahu mezi 100 a 1000 °C v přítomnosti inertní atmosféry, aby se tak odstranil pomocný lisovací prostředek a došlo k pyrolyze případně přítomných prostředků ke tvorbě pórů. Následně se předehřátá tvarová tělesa slinují při teplotě slinování 2040 °C - 2090 °C s výhodou v přítomnosti ochranné atmosféry nebo ve vakuu (3 až 80 kPa) po dobu 20 až o
minut na vysokou hustotu (3,14 - 3,19 g/cmJ) s jemnozrnnou strukturou. Následně se za výše uvedených podmínek v ochranné atmosféře temperuje při teplotě růstu zrn 2100 °C - 2220 °C za tvorby kluzného materiálu z karbidu křemíku podle vynálezu.
Kluzné materiály z karbidu křemíku podle vynálezu se mohou používat jako těsnicí kroužky pro axiální těsnění
-8• ·
• · · · • · · • · · • · · > · » · • · · • · s kluzným kroužkem v párování tvrdý/tvrdý a tvrdý/měkký, s výhodou v párování tvrdý/tvrdý. Jsou vhodné také k výrobě ochranných pouzder pro hřídele a stavebních dílů kluzných ložisek, u kterých se má zlepšit jejich odolnost proti otěru a spolehlivost za zvýšeného teplotního namáhání.
Obzvláště j sou kluzné materiály podle vynálezu vhodné pro tribologická použití ve vodných mediích za vysokého teplotního zatížení. Takové použití je příkladně pro těsnění s kluzným kroužkem a kluzná ložiska při párování tvrdý/tvrdý a tvrdý/měkký pro čerpadla v chemickém průmyslu, pro účely vytápění a pro elektrárny.
S výhodou se kluzné materiály podle vynálezu použij i pro těsnění s kluzným kroužkem při párování tvrdý/tvrdý pro čerpadla, obzvláště pro topenářská čerpadla a čerpadla používaná v elektrárnách pro horkou vodu.
Přehled obrázků na výkresech
Obrázek 1 zobrazuje charakteristickou bimodálni destičkovou strukturu kluzného materiálu z karbidu křemíku podle vynálezu podle příkladu 1 při 20-ti násobném zvětšení (vpravo nahoře), 200 násobném zvětšení (vlevo nahoře) a 1000 násobném zvětšení (dole).
Obrázek 2 ukazuje schematicky průběh poškození běžného těsnění s kluzným kroužkem z karbidu křemíku při zvýšeném teplotním namáhání. Na obrázku 2 je znázorněno obvyklé těsnění s kluzným kroužkem 1. a protikroužkem 2 z jemnozrnného karbidu křemíku s velikostí zrna 95 % objemových < 5 gm. Krystality uvolněné mezikrystalickou korozí 3 až do
-9« · · · · · maximální hloubky asi 20 gm jsou při použití za zvýšeného teplotního zatížení vypuzeny do těsnicí spáry 4 a jemně rozemlety. Tribochemickou reakcí potom dochází ke tvorbě vrstvy oxidu křemičitého, který narušuje funkčnost.
Obrázek 3, 3a zobrazuje schematicky, jak se materiálem podle vynálezu zamezí obvyklému průběhu poškozeni. Na obrázku 3 je znázorněno těsnění s kluzným kroužkem 5 a protikroužkem 6 z hrubozrnnmého karbidu křemíku podle vynálezu s bimodální destičkovou strukturou. Hlubokým, prostorovým zakotvením destiček karbidu křemíku v matrici, které nelze znázornit dvourozměrovým jednoduchým náčrtem, nedochází při použití přes mezikrystalickou korozi 7 až do maximální hloubky asi 20 gm k vylamování krystalitů a tím také k žádným tribochemickým reakcím s tvorbou vrstvy oxidu křemičitého na kluzných plochách. Na obrázku 3a, ve výřezu lila dvourozměrně znázorněné krystality jsou ve skutečnosti trojrozměrně zakotveny v matrici s přesahem hloubky koroze.
Obrázek 4 ukazuje kluzné plochy kluzného kroužku podle vynálezu po 500 hodinách běhu na zkušebním stavu, jak je popsáno v příkladu 4 (zvětšeno 20x).
Obrázek 5 zobrazuje kolmý řez kluznou plochou kluzného kroužku z obrázku 4 (zvětšeno lOOOx).
Obrázek 6 zobrazuje kluzné plochy kluzného kroužku známého podle stavu techniky po 248 hodinách běhu na zkušebním stavu, jak je popsáno v příkladu 4 (zvětšeno lOOOx).
Obrázek 7 zobrazuje tvorbu vrstvy oxidu křemičitého na kluzných plochách kluzného kroužku známého podle stavu
techniky po 500 hodinách běhu na zkušebním stavu, jak je popsáno v příkladu 4 (zvětšeno 20x).
Obrázek 8 zobrazuje kolmý řez kluznou plochou kluzného kroužku s vrstvou oxidu křemičitého z obrázku 7 (zvětšeno 500x).
Obrázek 9 zobrazuje kluzné plochy kluzného kroužku s částicemi grafitu po 500 hodinách běhu na zkušebním stavu při tlaku 7,5 MPa, jak je popsáno v příkladu 5 (zvětšeno lOOx).
Příklady provedení vynálezu
Dále uvedené příklady slouží k bližšímu popisu vynálezu :
Přikladl
Výroba kluzného kroužku a protikroužku z materiálu podle vynálezu
Jako výchozí materiál se použije jemný slinovací prášek α-karbidu křemíku se střední velikostí částic 0,6 gm a specifickým povrchem 12 m na gram. Zbytkový obsah kyslíku činí 0,6 % hmotnostních. Podle následující receptury se připraví vodná břečka :
slinovací prášek α-karbidu křemíku Přísada bóru
99,6 dílů hmotnostních 0,4 dílů hmotnostních
100,0 dílů hmotnostních
-11• · • · « ·
Pomocné lisovací prostředky
Cukr
Polyviol
3,5 dílů hmotnostních 2,0 dílů hmotnostních
Nejprve se za míchání vyrobí 60 % disperze práškového karbidu křemíku ve vodě, ve které se předem disperguji případně rozpustí dotovací prostředky a pomocné lisovací prostředky. Pomocí přídavku vody se upraví litrová hmotnost na 1600 g/1 a takto připravená břečka se vysuší v rozprašovací sušárně za standardních podmínek.
Získaný sypký lisovací granulát se nakonec zpracuje zápustkovým lisováním v lisovacím automatu za sucha za tlaku
100 MPa na kluzné kroužky a protikroužky s lisovací hustotou σ
1,84 g/cm a přibližnými rozměry da - 88, d^ = 66, h = mm. Nato se výlisky předehřejí v koksovací peci po dobu 24 hodin k šetrnému odstranění kluzných prostředků a poj iv a k pomalé pyrolýze organické látky tvořící saze v proudící atmosféře argonu jako ochranného plynu při teplotě 800 °C.
Kluzné kroužky zbavené pojivá a ochlazené na teplotu místnosti se následně slinují v grafitových kelímcích, které se umístí do topné zóny grafitové trubkové pece po dobu 30 minut při teplotě 2080 °C a podtlaku 60 kPa na hustotu 3,17 g/cm . Následně se provádí temperovací fáze při teplotě růstu zrn 2155 “C a době zdržení 40 minut v atmosféře argonu. U slinovaných těles dojde k 18 % lineárnímu smrštění vztaženo na průměr kroužku a vykazují slinovací hustotu průměrně 3,17 g/cm , odpovídající celkové porozitě 1,0 % obj emových.
44 4 44
4444 44 ·· ·· · ·· · · ···· ·· ·· · ······ • · · · · · ·
-12·· · · · ·
Příklad 2
Výroba dalších kluzných kroužků a protikroužků z materiálu podle vynálezu
Jako výchozí materiál se použije jemný slinovací prášek α-karbidu křemíku se střední velikosti částic 0,6 gm a specifickým povrchem 12 m na gram. Zbytkový obsah kyslíku činí 0,6 % hmotnostních. Podle následující
receptury se připraví vodná břečka •
slinovací prášek
α-karbidu křemíku 99,0 dílů hmotnostních
Přísada bóru 0,5 dílů hmotnostních
Aglomerované saze
(45 - 80 gm) 0,5 dílů hmotnostních
100,0 dílů hmotnostních
Pomocné lisovací prostředky
Cukr 3,5 dílů hmotnostních
Polyviol 2,0 dílů hmotnostních
Nejprve se za míchání vyrobí 60 % disperze práškového karbidu křemíku ve vodě, ve které se předem dispergují případně rozpustí dotovací prostředky a pomocné lisovací prostředky. Pomocí přídavku vody se upraví litrová hmotnost na 1600 g/1 a takto připravená břečka se vysuší v rozprašovací sušárně za standardních podmínek.
Získaný sypký lisovací granulát se nakonec zpracuje zápustkovým lisováním v lisovacím automatu za sucha za tlaku
-13·· ·· • » · · • · · • · 9 9 • 99
99·· ·· ·· «··· • 9 9 • 9 · • » · 9 • » ·· *
100 MPa na kluzné kroužky a protikroužky s lisovací hustotou 1,79 g/cm a přibližnými rozměry d& = 88, d^ = 66, h = mm. Nato se výlisky předehřejí v koksovací peci po dobu 24 hodin k šetrnému odstranění kluzných prostředků a poj iv a k pomalé pyrolýze organické látky tvořící saze v proudící atmosféře argonu jako ochranného plynu při teplotě 800 °C.
Kluzné kroužky zbavené pojivá a ochlazené na teplotu místnosti se následně slinují v grafitových kelímcích, které se umístí do topné zóny grafitové trubkové pece za stejných slinovacích a teplotních podmínek jako v příkladu 1.
U slinovaných těles dojde k 18 % lineárnímu smrštění vztaženo na průměr kroužku a vykazuj i slinovací hustotu q průměrně 3,14 g/cm , odpovídaj ící celkové porozitě 1,5 % obj emových.
Příklad 3
Výroba kluzných kroužků a protikroužků z obvyklého jemnozrnného karbidu křemíku
Jako výchoz! materiál se použije jemný slinovací prášek α-karbidu křemíku se střední velikostí částic 0,6 gm a specifickým povrchem 12 m na gram. Zbytkový obsah kyslíku čini 0,6 % hmotnostních. Podle následující receptury se připraví vodná břečka :
slinovací prášek
α-karbidu křemíku 98,5 dílů hmotnostních
Přísada bóru 0,5 dílů hmotnostních
Saze 1,0 dílů hmotnostních
100,0 dílů hmotnostních
-14• · · ·
3,0 dílů hmotnostních
2,0 dílů hmotnostních
Pomocné lisovací prostředky
Cukr
Polyviol
Nejprve se za mícháni vyrobí 60 % disperze práškového karbidu křemíku ve vodě, ve které se předem dispergují případně rozpustí dotovací prostředky a pomocné lisovací prostředky. Pomocí přídavku vody se upraví litrová hmotnost na 1600 g/1 a takto připravená břečka se vysuší v rozprašovací sušárně za standardních podmínek.
Získaný sypký lisovací granulát se nakonec zpracuje zápustkovým lisováním v lisovacím automatu za sucha za tlaku
100 MPa na kluzné kroužky a protikroužky s lisovací hustotou a
1,82 g/cm a přibližnými rozměry da = 88, d^ = 66, h = mm. Nato se výlisky předehřejí v koksovací peci po dobu 24 hodin k šetrnému odstranění kluzných prostředků a poj iv a k pomalé pyrolýze organické látky tvořící saze v proudící atmosféře argonu jako ochranného plynu při teplotě 800 °C. Kluzné kroužky zbavené pojivá a ochlazené na teplotu místnosti se následně slinují v grafitových kelímcích, které se umístí do topné zóny grafitové trubkové pece po dobu 30 minut při teplotě 2030 °C a podtlaku 60 kPa. U slinovaných těles dojde k 17,5 % lineárnímu smrštění vztaženo na průměr kroužku a vykazuj i slinovací hustotu průměrně 3,15 g/cm , odpovídající celkové porozitě 1,3 % objemových.
Příklad 4
Kluzné kroužky z příkladů 1 a 3 se obvyklým způsobem rovinně lapuj í volným diamantovým zrnem < 20 gm na požado-15• · · ·
váné konečné rozměry a použijí se jako testovací kroužky. Pokusy se provádějí na testovací stolici pro kluzné těsnicí kroužky (firma Burgmann) za následujících podmínek :
tlakový rozdíl : kluzná rychlost : doba proběhu : teplota media
0,6 MPa 8 m/s 500 hodin VE-voda 60 °C
Posouzení účinků mezikrystalické koroze se provádí keramografickou cestou s pomocí světelného mikroskopu.
Posouzení kluzného kroužku podle vynálezu podle příkladu 1 :
Jak ukazuje obrázek 4, je hrubozrnná rovinná struktura zřetelně rozeznatelná také na kluzné ploše po proběhu na zkušební stolici. Ačkoliv došlo ke korozi podél hranic zrn, jak je zobrazeno na obrázku 5 (kolmý řez kluznou plochou), nedošlo na základě hlubokého zakotvení destiček karbidu křemíku v matrici k vylomení jednotlivých krystalitů a tím nemohlo doj it ani ke tvorbě vrstvy oxidu křemičitého na kluzné ploše (srovnej schematické znázorněni na obrázku 3).
Posouzení obvyklého jemnozrnného kluzného materiálu z karbidu křemíku podle příkladu 3 :
Obrázek 6 ukazuje mezikrystalickou korozi v nejvíce zatížené oblasti kluzné plochy po 248 hodinách proběhu do hloubky asi 20 gm. Na základě jemnozrnné struktury vykazuje různé polohy zrn a vede tak k velkoplošnému rozvolnění struktury (srovnej schematické znázornění na obrázku 2). Jednotlivé uvolněné krystality v blízkosti povrchu jsou za
-16• · · · · · zatížení vytlačeny do těsnicí spáry a v důsledku tribochemické reakce rozemlety na Si-O-OH. Jak je zřejmé z obrázku
7, dochází po 500 hodinách běhu ke tvorbě vrstvy oxidu křemičitého na kluzné ploše, což vede k selhání těsnění.
Příklad 5
Výsledek dalšího testu kluzných kroužků na zkušební stolici
Kluzné kroužky z příkladu 2 se obvyklým způsobem rovinně lapuj í volným diamantovým zrnem < 20 gm na požadované konečné rozměry a použijí se jako testovací kroužky. Pokusy se prováděj í na testovací stolici pro kluzné těsnicí kroužky (firma Burgmann) za následujících podmínek :
tlakový rozdíl : 7,5 MPa kluzná rychlost : 8 m/s doba proběhu : 500 hodin teplota media VE-voda 60 °C
Posouzeni účinků mezikrystalické koroze se provádí keramografickou cestou s pomocí světelné mikroskopie.
Posouzení kluzného kroužku podle vynálezu podle příkladu 2 :
Jak ukazuje obrázek 9, je hrubozrnná rovinná struktura s částicemi grafitu velikosti 45 - 80 gm zřetelně rozeznatelná také na kluzné ploše po proběhu na zkušební’stolici. Ani v tomto případě nedošlo ke tvorbě vrstvy oxidu křemičitého na kluzné ploše.
Výsledky dokládaj í účinnost hrubší struktury nového
-17• · · · bimodálního kluzného materiálu z karbidu křemíku s plošnou strukturou podle vynálezu ve srovnání s obvyklým jemnozrnným kluzným materiálem z karbidu křemíku.

Claims (9)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Kluzný materiál s převážně hrubozrnnou strukturní matricí karbidu křemíku z beztlakově slinutého karbidu křemíku s bimodálnim rozdělením velikosti zrna, vyznačující se tím, že bimodální rozdělení velikostí zrna je tvořeno 50 až 90 % objemovými prizmatických krystalitů, karbidu křemíku tvaru destiček o délce 100 až 1500 gm a 10 až 50 % objemovými prizmatických krystalitů karbidu křemíku tvaru destiček o délce 5 až < 100 gm.
  2. 2. Kluzný materiál z karbidu křemíku podle nároku 1, vyznačující se tím, že bimodální rozdělení velikosti zrna je tvořeno 60 až 90 % objemovými prizmatických krystalitů karbidu křemíku tvaru destiček o délce 100 až 1500 gm a 10 až 40 % objemovými prizmatických krystalitů karbidu křemíku tvaru destiček o délce 5 až < 100 gm.
  3. 3. Kluzný materiál z karbidu křemíku podle nároku 1 nebo 2,vyznačuj ící se tim, že krystality karbidu křemíku sestávají z α-karbidu křemíku a z až 2 tnostních (součet) hliníku a/nebo bóru.
  4. 4. Kluzný materiál z karbidu křemíku podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že obsahují až do 5 % hmotnostních uhlíku ve formě sazí a/nebo grafitu.
  5. 5. Kluzný materiál z karbidu křemíku podle některého z nároků 1 až 4, vyznačuj ící se tím, vnesené póry a/nebo částice grafitu.
    že obsahuj í řízené
  6. 6. Způsob výroby kluzných materiálů podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se jemnozrnný prášek α-karbidu křemíku, obsahující slinovací aditiva a pomocné lisovací prostředky a případně látky tvořící póry slisuje za tvarování za vzniku předlisku, předlisek se v přítomnosti atmosféry ochranného plynu předehřeje při teplotách až do 1000 “Ca předehřáté předlisky se následně při teplotách 2040 °C až 2090 °C slinují až do vzniku slinutých těles o hustotě 90 % až 99 % čisté hustoty karbidu křemíku a následně se temperuj i při teplotě růstu zrn 2100 °C - 2220 °C až do vzniku struktury podle vynálezu po dobu 20 až 60 minut.
  7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že se jako slinovací aditivum použije nitrid hlinitý a/nebo bór v množství až do 2 % hmotnostních.
  8. 8. Způsob podle některého z nároků 6 nebo 7, vyznačující se tím, že se slinování předehřátých předlisků provádí v přítomnosti inertní atmosféry při absolutním tlaku s 3 kPa.
  9. 9. Použití kluzných materiálů z karbidu křemíku podle jednoho nebo několika nároků 1 až 5 jako těsnicích kroužků v axiálních těsněních s kluzným kroužkem pro použití v horkovodních systémech ve vzáj emném párování.
CZ19973826A 1996-12-23 1997-12-02 Kluzný materiál z karbidu křemíku, způsob jeho výroby a jeho použití CZ291903B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19654174A DE19654174A1 (de) 1996-12-23 1996-12-23 Gleitwerkstoff aus Siliciumcarbid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ382697A3 true CZ382697A3 (cs) 1998-07-15
CZ291903B6 CZ291903B6 (cs) 2003-06-18

Family

ID=7816115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19973826A CZ291903B6 (cs) 1996-12-23 1997-12-02 Kluzný materiál z karbidu křemíku, způsob jeho výroby a jeho použití

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5939185A (cs)
EP (1) EP0850898B1 (cs)
JP (1) JP3122074B2 (cs)
CA (1) CA2220238C (cs)
CZ (1) CZ291903B6 (cs)
DE (2) DE19654174A1 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ300254B6 (cs) * 2000-09-14 2009-04-01 Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg Tvarové teleso ze sintrovaného karbidu kremíku povlecené grafitem

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070044513A1 (en) * 1999-08-18 2007-03-01 Kear Bernard H Shrouded-plasma process and apparatus for the production of metastable nanostructured materials
DE10032044B4 (de) * 2000-07-05 2008-09-11 Walter Spang Gleitlager mit Festschmierstoff
DE10111225A1 (de) * 2001-03-08 2002-09-19 Wacker Chemie Gmbh Verbundwerkstoff auf der Basis von Siliciumcarbid und Kohlenstoff, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung
US6716800B2 (en) * 2002-04-12 2004-04-06 John Crane Inc. Composite body of silicon carbide and binderless carbon, process for producing such composite body, and article of manufacturing utilizing such composite body for tribological applications
DE10241265A1 (de) * 2002-09-06 2004-03-18 Ceram Tec Ag Innovative Ceramic Engineering Gesinterte Siliciumcarbidkörper mit optimierten tribologischen Eigenschaften ihrer Gleitbeziehungsweise Dichtfläche
RU2476736C1 (ru) * 2011-11-01 2013-02-27 Закрытое акционерное общество "Авиационные технологии. Инжиниринг и консалтинг" Подшипник скольжения с наноструктурным антифрикционным керамическим покрытием
RU2485365C1 (ru) * 2012-02-28 2013-06-20 Закрытое акционерное общество "Авиационные технологии. Инжиниринг и консалтинг" Подшипник скольжения с наноструктурным металлокерамоматричным антифрикционным покрытием
RU2578840C1 (ru) * 2014-12-25 2016-03-27 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Подшипник скольжения с наноструктурным функционально-градиентным антифрикционным покрытием
RU2647021C1 (ru) * 2016-11-22 2018-03-13 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Межроторная опора газотурбинного двигателя
RU176132U1 (ru) * 2017-07-07 2018-01-09 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Подшипник скольжения
RU2680466C1 (ru) * 2018-04-20 2019-02-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Подшипник скольжения межроторной опоры
CN108530085A (zh) * 2018-06-14 2018-09-14 长沙鹏登生物陶瓷有限公司 一种修补牙齿瓷贴面的复合材料
RU185233U1 (ru) * 2018-07-25 2018-11-27 Юрий Борисович Назаренко Опора ротора газотурбинного двигателя
CN115572878A (zh) * 2022-09-30 2023-01-06 蒋孟瑶 一种硬质合金材料及其制备方法和应用
CN115677350B (zh) * 2022-11-22 2024-05-24 苏州东南佳新材料股份有限公司 一种新能源汽车电子水泵用碳轴套的制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2809278A1 (de) * 1978-03-03 1979-09-06 Kempten Elektroschmelz Gmbh Dichte polykristalline formkoerper aus alpha-siliciumcarbid und verfahren zu ihrer herstellung durch drucklose sinterung
US5543371A (en) * 1992-03-31 1996-08-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Slide member and method of manufacturing the same
US5518673A (en) * 1993-10-14 1996-05-21 Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corp. Silicon nitride ceramic having high fatigue life and high toughness
DE4419243A1 (de) * 1994-06-01 1995-12-07 Kempten Elektroschmelz Gmbh Gleitwerkstoff aus porösem SiC mit trimodaler Porenzusammensetzung
DE4438464A1 (de) * 1994-10-27 1996-05-02 Kempten Elektroschmelz Gmbh Praktisch porenfreie Sinterkörper auf Basis von Siliciumcarbid enthaltend grobkörnigen Graphit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ300254B6 (cs) * 2000-09-14 2009-04-01 Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg Tvarové teleso ze sintrovaného karbidu kremíku povlecené grafitem

Also Published As

Publication number Publication date
DE19654174A1 (de) 1998-06-25
DE59701507D1 (de) 2000-05-31
US5939185A (en) 1999-08-17
CZ291903B6 (cs) 2003-06-18
EP0850898B1 (de) 2000-04-26
JP3122074B2 (ja) 2001-01-09
CA2220238A1 (en) 1998-06-23
CA2220238C (en) 2002-04-16
EP0850898A1 (de) 1998-07-01
JPH10203872A (ja) 1998-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ382697A3 (cs) Kluzný materiál z karbidu křemíku, způsob jeho výroby a jeho použití
US5707567A (en) Process for producing a self-sintered silicon carbide/carbon graphite composite material having interconnected pores which maybe impregnated
CA2146399C (en) Bearing material of porous sic having a trimodal pore composition
US8906522B2 (en) Hard non-oxide or oxide ceramic / hard non-oxide or oxide ceramic composite hybrid article
US5422322A (en) Dense, self-sintered silicon carbide/carbon-graphite composite and process for producing same
US4690909A (en) Silicon carbide-graphite composite material and process for producing same
Cho Processing of boron carbide
EP2658827B1 (en) Process for the fabrication of boron carbide based materials
US20020160902A1 (en) Composite material based on silicon carbide and carbon, process for its production and its use
US5538649A (en) Carbon composite mateiral for tribological applications
EP0864549B1 (en) Sintered silicon carbide with graphite added thereto, sintered composite containing the same, and mechanical seal
Gutierrez-Mora et al. Influence of microstructure and crystallographic phases on the tribological properties of SiC obtained by spark plasma sintering
CN105198435A (zh) 一种碳化硅/碳复合材料及其制备方法
CZ300254B6 (cs) Tvarové teleso ze sintrovaného karbidu kremíku povlecené grafitem
JPH04293998A (ja) 摺動部材
CN118580081A (zh) 一种高弹性模量的硅-碳化硅陶瓷材料
Sütçü Development of dense ceramic tiles from mixtures of alumina powders with different PSD
Kazakov et al. The dopant-modified structure and properties of corundum refractories for slot-nozzle blowing facilities
Lange et al. Sintering kinetics of pure and doped boron carbide. Final technical report
JPS589786B2 (ja) 炭化ケイ素セラミツクの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MK4A Patent expired

Effective date: 20171202