DD299119A7 - PROCESS FOR PREPARING POLYCRYSTALLINE SILICON NITRIDE INTERCOLORS - Google Patents

PROCESS FOR PREPARING POLYCRYSTALLINE SILICON NITRIDE INTERCOLORS Download PDF

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DD299119A7
DD299119A7 DD33817590A DD33817590A DD299119A7 DD 299119 A7 DD299119 A7 DD 299119A7 DD 33817590 A DD33817590 A DD 33817590A DD 33817590 A DD33817590 A DD 33817590A DD 299119 A7 DD299119 A7 DD 299119A7
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Hagen Klemm
Udo Gerlach
Mathias Hermann
Christian Schubert
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Konstruktionskeramik und betrifft ein Verfahren zur Herstellung von polykristallinen Siliziumnitridsinterkoerpern, die als Schneidwerkstoffe und als keramische Verschleiszteile im Armaturen- und Motorenbau zur Anwendung kommen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Herstellung von polykristallinen Siliziumnitridsinterkoerpern, bei dem Silizium- und/oder Siliziumnitridpulver mit einer mittleren Korngroesze, der Pulverteilchen von 5 mm, mit einem oder mehreren Sinterhilfsmitteln der Gruppe der Seltenen Erden, wobei dem Pulvergemisch Einlagerungs- und/oder Verstaerkungskomponenten zugegeben sein koennen, in einer fluessigen Phase aus organischen Loesungsmitteln oder Loesungsmittelgemischen und/oder Wasser gemischt werden, wobei gleichzeitig gemahlen werden kann, danach das Pulvergemisch von der fluessigen Phase getrennt und getrocknet wird und eine Weiterverarbeitung zu polykristallinen Sinterkoerpern erfolgt, erfindungsgemaesz dadurch geloest, dasz dem Pulvergemisch vor oder waehrend oder nach dem Mischen oder Mischmahlen Dicarbonylverbindungen in einer Menge, die groeszer als die stoechiometrische Menge zur Bildung von Seltenerdmetalloxiddicarbonylkomplexen ist, zugegeben werden, diese mit dem Pulvergemisch gemischt und/oder gemahlen werden, und dasz nach dem Abtrennen und Trocknen des Pulvergemisches und vor oder waehrend der Weiterverarbeitung zu Sinterkoerpern die Dicarbonylmetalloxidkomplexe bei Temperaturen bis 600C zersetzt werden. Erfindungsgemaesz hergestellte Siliziumnitridsinterkoerper haben verbesserte Hochtemperatureigenschaften und eine erhoehte Zuverlaessigkeit.{Konstruktionskeramik; Sinterkoerper, polykristallin; Siliziumnitrid; Schneidwerkstoff; Verschleiszteil; Pulver; Sinterhilfsmittel; Mischen; Mischmahlen; Zersetzung}The invention relates to the field of structural ceramics and relates to a process for the production of polycrystalline Siliziumnitridsinterkoerpern, which are used as cutting materials and as ceramic wear parts in valve and motor construction. The object of the invention is achieved by a process for producing polycrystalline Siliziumnitridsinterkoerpern, wherein the silicon and / or Siliziumnitridpulver with a mean grain size, the powder particles of 5 mm, with one or more sintering agents of the rare earth group, wherein the powder mixture Einlagerungs- and / or reinforcing components may be added, mixed in a liquid phase of organic solvents or solvent mixtures and / or water, which can be ground simultaneously, then the powder mixture is separated from the liquid phase and dried and further processing to polycrystalline sintered bodies, according to the invention thereby dissolved in the powder mixture before or during or after mixing or mixing dicarbonyl compounds in an amount which is greater than the stoichiometric amount to form rare earth oxide dicarbonyl complexes, these with the Mixed powder mixture and / or are ground, and that after the separation and drying of the powder mixture and before or during the further processing into sintered bodies the Dicarbonylmetalloxidkomplexe be decomposed at temperatures up to 600C. Silicon nitride sinters produced according to the invention have improved high temperature properties and increased reliability. {Construction ceramics; Sintered body, polycrystalline; silicon nitride; Cutting material; Verschleiszteil; Powder; Sintering aids; Mix; Mixed grinding; Decomposition}

Description

ZIoI der ErfindungZIoI the invention

Ziel der Erfindung ist es, das Anwendungsgebiet von erfindungsgemäß hergestellten polykristallinen Siliziumnitridsintorkörpern gegenüber dem Stand der Technik hergestellten polykristallinen Siliziumnitridsinterkörpern zu erweitern.The aim of the invention is to broaden the field of application of polycrystalline Siliziumnitridsintorkörpern according to the invention over the prior art produced polycrystalline Siliziumnitridsinterkörpern.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung litgt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Zuverlässigkeit und die Hochtemperatureigenschaften von polykristallinen Slntsrkörpern verbessert werden.The invention has for its object to provide a method by which the reliability and high temperature properties of polycrystalline Slntsrkörpern be improved.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Herstellung von polykristallinen Siliziumnitridsinterkörpern, bei dem Silizium- und/oder Siliziumnitridpulver mit einer mittleren Korngröße dei Pulverteilchen von < 5μπι, mit einem oder mehreren Sinterhilfsmitteln der Gruppe der Seltenen Erden, wobei dem Pulvergemisch Einlagerungs- und/oder Verstärkungskomponenten zugegeben sein können, in einer flüssigen Phase aus organischen Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen und/oder Wasser gemischt werden, wobei gleichzeitig gemahlen werden kann, danach das Pulvergemisch von der flüssigen Phase getrennt und getrocknet wird und eine Weiterverarbeitung zu polykristallinen Sinterkörpern erfolgt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Pulvergemisch vor oder während oder nach dem Mischen oder Mischmahlen Dicarbonylverbindungen In einer Menge, die größer ist als die stöchiom6trische Menge zur Bildung von Seltenerdmetalloxiddicarbonylkomplexen, zugegeben werden, diese mit dem Pulvergemisch gemischt und/oder gemahlen werden, und daß nach dem Abtrennen und Trocknen des Pulvergemisches und vor oder während der Weiterverarbeitung zu Sinterkörpern die Dicarbonylmetalloxidkomplexe bei Temperaturen bis 60O0C zersetzt werden.The object of the invention is achieved by a process for producing polycrystalline Siliziumnitridsinterkörpern, wherein the silicon and / or Siliziumnitridpulver with a mean particle size dei powder particles of <5μπι, with one or more sintering agents of the rare earth group, wherein the powder mixture storage and / or reinforcing components may be added, are mixed in a liquid phase of organic solvents or solvent mixtures and / or water, wherein simultaneously can be ground, then the powder mixture is separated from the liquid phase and dried and further processing to polycrystalline sintered bodies, according to the invention thereby solved in that dicarbonyl compounds are added to the powder mixture before or during or after mixing or mixing in an amount greater than the stoichiometric amount to form rare earth metal dicarbonyl complexes be mixed and / or ground the powder mixture, and that after separation and drying of the powder mixture and before or during further processing into sintered bodies Dicarbonylmetalloxidkomplexe be decomposed at temperatures up to 60O 0 C.

Vorteilhafterweise werden als Dicai bonylverbindungen Acetylaceton und/oder dessen Derivate eingesetzt.Advantageously, acetyl acetone and / or its derivatives are used as Dicai bonylverbindungen.

Vorteilhaft ist es auch, beim Einsatz von Dicai honylverbindungen nach dem Mischen und/oder Mahlen die Suspension auf die Siedetemperatur der flüssigen Phase zu erwärmen und danach wieder abzukühlen.It is also advantageous when using Dicai honylverbindungen after mixing and / or grinding, the suspension to the boiling point of the liquid phase to heat and then cool again.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die als Oxide vorliegenden Seltenon Erden während der Mischmahlung durch Komplexbildung übe r die Püssige Phase auf der Oberfläche der Pulverteilchen fein verteilt aufgefällt.In the process according to the invention, the rare earths present as oxides are precipitated on the surface of the powder particles in a finely divided manner during the mixed grinding by complex formation over the liquid phase.

Im Falle der Zugabe der Dicarbonylverbindungen nach der Mahlung wird die Suspension danach auf die Siedetemperatur der flüssigen Phase erwärmt und wieder abgekühlt, wobei hier die Komplexbildung über thermische Aktivierung erfolgt. Nach dem Abtrennen der Mahlflüssigkeit erfolgt eino Temperaturerhöhung auf Temperaturen bis 600 °C. Dadurch werden die fein verteilten kleinen Teilchen aus Dicarbonylmetalloxidkomplexen thermisch zersetzt und es liegen die Oxide dieser Verbindungen vor. Diese Oxide wirken als Sinterhilfsmittel, die sehr fein Vui teilt im Pulvergemisch vorliegen.In the case of addition of the dicarbonyl compounds after grinding, the suspension is then heated to the boiling temperature of the liquid phase and cooled again, in which case the complex formation takes place via thermal activation. After the milling liquid has been separated, the temperature is raised to temperatures of up to 600 ° C. As a result, the finely divided small particles of Dicarbonylmetalloxidkomplexen thermally decomposed and there are the oxides of these compounds. These oxides act as sintering aids, which are very finely divided in the powder mixture.

Es zeigt sich hierbei, daß durch diese Pulveraufbureitunrj keine signifikante Erhöhung des Sauerstoffgehaltes des Fv''vergemisches eintritt. Obwohl der Sinterhilfsmittelgehalt im Formkörper unverändert bleibt, wird eine höhere Hochtemperaturfestigkeit dieser Sinterkörper im Vergleich zu den über Mischmahlung hergestellten erreicht. Außerdem wird auch eine höhere Zuverlässigkeit erreicht, die in Fo. m des Weibulimoduls gemessen wird.It can be seen here that no significant increase in the oxygen content of the Fv''vergemisches occurs by these Pulveraufbureitunrj. Although the sintering aid content in the shaped body remains unchanged, a higher high-temperature strength of these sintered bodies is achieved in comparison to those produced by mixed grinding. In addition, a higher reliability is achieved in Fo. m of the Weibulimoduls is measured.

Ein zusätzlicher Vorteil besteht noch darin, daß durch die gute Verteilung des Sinterhilfsmittei im Grünkörper eine hohe Sinteraktivität erreicht wird. Dadurch kann der Anteil an Sinterhilfsmitteln verringert werden. Dies wirkt sich ebenfalls vorteilhaft auf die Hochtemperatureigenschaften des Sinterkörpers aus.An additional advantage is that a high sintering activity is achieved by the good distribution of Sinterhilfsmittei in the green body. As a result, the proportion of sintering aids can be reduced. This also has an advantageous effect on the high-temperature properties of the sintered body.

Ausführungsbeispieleembodiments

Beispiel 1-3Example 1-3

Siliziumnitridpulver mit einer spezifischen Oberfläche von 10,5m2g-\ einem Verunreinigungsgrad von 0,5% und einem Sauerstoffgehalt von 1.55% wird mit einem Gemisch von Oxiden der Seltenerdelemente Neodym, Prasodym, Lanthan, Samarium und Cer (im weiteren als Didymoxid, R2Oa bezeichnet) und Aluminiumoxid (Zusammensetzung siehe Tabelle 1) und mit 20ml Acetylaceton (Pentandion-2,4) 300min in 85ml 96%igem Ethanol gemischt und danach auf die Siedetemperatur der ethanolischen Lösung erwärmt und wieder abgekühlt. Anschließend wird das Pulvergemisch im Vakuum getrocknet, granuliert undmit250MPazuFcrmkörpern5 χ 60 χ 6mmgepreßt.DanachwerdendieFormkörperanLuftinlOhaufeineTemperaturvon 500°C erwärmt und wieder abgekühlt.Silicon nitride powder having a specific surface area of 10.5 m 2 g-1 impurity of 0.5% and an oxygen content of 1.55% is mixed with a mixture of oxides of rare earth elements neodymium, prasodymium, lanthanum, samarium and cerium (hereinafter referred to as Didymoxid, R 2 Oa) and aluminum oxide (composition see Table 1) and mixed with 20 ml of acetylacetone (Pentandion-2.4) for 300min in 85 ml of 96% ethanol and then heated to the boiling point of the ethanolic solution and cooled again. Subsequently, the powder mixture is dried in vacuo, granulated and pressed with 250 MPa to 5 × 60 × 6 mm beads. Thereafter, the molded bodies are heated in air to a temperature of 500 ° C and cooled again.

Anschließend werden die Formkörper bei 1700 bis 195O0C bei einem Stickstoffdruck bis 80bar gesintert. Nach einer entsprechenden Finishbearbeitung (Abschleifen der Mantelflächen um ca. 0,3mm) wird die Vierpunktbiegebruchfestigkeit σ4 und der Weibulimodul m bei Raumtemperatur sowie die Vierpunktbiegebruchfestigkeit σ4 bei 1200°C bestimmt.Subsequently, the moldings are sintered at 1700 to 195O 0 C at a nitrogen pressure to 80bar. After a corresponding finishing treatment (grinding of the lateral surfaces by approx. 0.3 mm), the four-point bending strength σ 4 and the Weibuli modulus m at room temperature and the four-point bending strength σ 4 at 1200 ° C. are determined.

Diese Festigkeitseigenschaften sind mit denen von gesinterten Formkörpern gleicher Ausgangszusammensetzung, aber mit dem Verfahren mittels Mischmahlung in der Planetarkugelmühle, hergestellt, verglichen worden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.These strength properties have been compared with those of sintered moldings of the same starting composition, but with the method by means of mixing in the planetary ball mill manufactured. The results are shown in Table 1.

Tabelle 1: Charakterisierung der SinterkörperTable 1: Characterization of the sintered bodies

Nr.No. Si3N4 Si 3 N 4 AusgangszusammensetzungBasic composition der erfindungsgemäßthe invention Festigkeit in MPaStrength in MPa der durch Mischmahlungthe by mixed grinding mRT m RT in Masseanteilenin mass proportions hergestellten Sinterkörperproduced sintered body hergestellten Sinterkörperproduced sintered body 88th R2O3 AI2O3 R 2 O 3 Al 2 O 3 Cr4RT O41200Cr 4 RT O 4 1200 O4RT O41200O 4 RT O 4 1200 1111 91,591.5 762 530762 530 745 412745 412 1212 89,989.9 770 549770 549 "1RT" 1 RT 756 380756,380 11 88,688.6 6,8 1,76.8 1.7 756 543756 543 1919 743 406743 406 22 7,8 2,37.8 2.3 2121 33 8,8 2,68.8 2.6 2424

Beispiel 4Example 4

Siliziumnitridpulver wird entsprechend Beispiel 1 mit einem Gemisch aus Aluminiumoxid und Didymoxid entsprechend Tabelle 2 und mit 15ml Acetylaceton (Pentandion-2,4) 250min in 85ml 96%igem Ethanol mischgemahlen.Silicon nitride powder is mixed according to Example 1 with a mixture of alumina and didymium oxide according to Table 2 and mixed with 15 ml of acetylacetone (pentanedione-2,4) 250min in 85 ml of 96% ethanol.

Anschließend wird das Pulvergemisch getrocknet und granuliert und In einer Graphitmatrize bei 18400C 60 min unter einem Druck von 30MPa heißgepreßt. Für die mit Diamantwerkzeugen aus dichtgesinterten Scheiben geschnittenen und gefinishten Prüfkörper (3,5 χ 60 χ 4,5)mm werden nach der Messung der Festigkeit folgend Werte erhalten (siehe Tabelle 2).Then, the powder mixture is dried and granulated and in a graphite die at 1840 0 C for 60 min under a pressure of 30MPa hot pressed. For the test specimens (3.5 χ 60 χ 4.5) mm cut and finished with diamond tools of densely sintered disks, values are obtained following the measurement of the strength (see Table 2).

Tabelle 2: Charakterisierung der SinterkörperTable 2: Characterization of the sintered bodies

Ausgangsjusam. nensetzg.Ausgangsjusam. nensetzg.

in Masseanteilen Si3N4 R2O3 AI2O3 in mass proportions Si 3 N 4 R 2 O 3 Al 2 O 3

Festigkeit in MPaStrength in MPa

erfindungsgemäß hergestellter SinterkörperAccording to the invention produced sintered body

durch Mischmahlung hergestellter Sinterkörpersintered body produced by mixed grinding

93,893.8

5,OR 1,25, OR 1,2

D4RT 852D 4 RT 852

0*1200 6570 * 1200 657

O4RT 843O 4 RT 843

0*1200 5210 * 1200 521

Beispiel 5Example 5

80g Siliziumpulver mit einer spezifischen Oberfläche von 5m*/g, einem Verunreingungsgrad von 0,4% und einem Sauerstoffgehalt von 1,1 % werden mit 9,5g R2O3 (siehe Beispiel 1), 2,2g AI2O3 und 25ml Trifluoracetylaceton 250min in 75ml reinem Ethanol mischgemahlen. Anschließend wird das Pulvergemisch getrocknet, granuliert und mit 200MPa zu Formkörpern mit den Abmessungen 5 x 60 χ 6mm gepreßt. Danach werden die Formkörper stufi nweise auf eine Temperatur von 142O0C erwärmt und nitridiert. Anschließend erfolgt die Sinterung der Stäbe bei Temperaturen von 1700-19500C bei eii.em Stickstoff druck von 80 bar. So hergestellte Si3N4-Stäbe zeigen die in Tabelle 3 angegebenen mechanischen Eigenschaften.80g of silicon powder with a specific surface area of 5m * / g, an impurity level of 0.4% and an oxygen content of 1.1% are mixed with 9.5 g of R 2 O 3 (see Example 1), 2.2 g of Al 2 O 3 and Mix 25 ml of trifluoroacetylacetone for 250 min in 75 ml of pure ethanol. Subsequently, the powder mixture is dried, granulated and pressed with 200MPa to form bodies with the dimensions 5 x 60 χ 6mm. Thereafter, the moldings are stufi nweise heated to a temperature of 142O 0 C and nitrided. Subsequently, the sintering of the rods takes place at temperatures of 1700-1950 0 C at eii.em nitrogen pressure of 80 bar. Si 3 N 4 rods produced in this way exhibit the mechanical properties given in Table 3.

Tabelle 3: Charakterisierung der SinterkörperTable 3: Characterization of the sintered bodies

AusgangszusammensetzungBasic composition

in Masseanteilen Si3N4 R2O3 AI2O3 in mass proportions Si 3 N 4 R 2 O 3 Al 2 O 3

Festigkeit in MPaStrength in MPa

der erfindungsgemäß hergestellten Sinterkörperthe sintered body produced according to the invention

der durch Mischmahlung hergestellten Sinterkörperthe sintered body produced by Mischmahlung

91,b'91, b '

6,86.8

1,71.7

O4RT 640O 4 RT 640

0*1200 4500 * 1200 450

mRT 15 m RT 15

O4RT 618O 4 RT 618

σ*1 200 400σ * 1 200 400

mRT 10 m RT 10

BeispieleExamples

Siliziumnitridpulver wird entsprechend Beispiel 1 mit einem Gemisch aus Aluminiumoxid und Didymoxid entsprechend Tabelle 4 250min in 200ml Isopropanol mischgemahlen. Anschließend werden 15ml Acetylaceton (Pentandion-2,4) hinzugegeben und die Suspension 15min unter Rückfluß erhitzt. Danach wird die Suspension im Wirbelschichttrockner getrocknet und granuliert. Für die analog Beispiel 1 bis 3 hergestellten Prüfkörper werden folgende Festigksitswerte gemessen (siehe Tabelle 4).Silicon nitride powder is mixed-milled in accordance with Example 1 with a mixture of aluminum oxide and didymium oxide according to Table 4 for 250 minutes in 200 ml of isopropanol. Subsequently, 15 ml of acetylacetone (pentanedione-2,4) are added and the suspension is refluxed for 15 minutes. Thereafter, the suspension is dried in a fluidized bed dryer and granulated. For the test specimens prepared analogously to Examples 1 to 3, the following strength values are measured (see Table 4).

Tabelle 4: Charakterisierung der SinterkörperTable 4: Characterization of the sintered bodies

AusgangszusammensetzungBasic composition

in Masseanteilen Si3N4 R2O3 AI2O3 in mass proportions Si 3 N 4 R 2 O 3 Al 2 O 3

Festigkeit in MPaStrength in MPa

der erfindungsgemäß hergestellten Sinterkörperthe sintered body produced according to the invention

derdurch Mischmahlung hergestellten Sinterkörperthe sintered body produced by mixing

91,591.5

6,86.8

1,71.7

O4RT 770O 4 RT 770

0*1200 5250 * 1200 525

O4RT 755O 4 RT 755

o*1200 430o * 1200 430

Claims (3)

-1- 299 Patentansprüche:-1- 299 claims: 1. Verfahren zur Herstellung von polykristallinen Siliziumnitridsinterkörpern, bei dem Silizium- und/ oder Siliziumnitridpulver mit einer mittleren Korngröße der Pulver von <5μιτι, mit einem oder mehreren Sinterhilfsmitteln der Gruppe der Seltenen Erden, wobei dem Pulvergemisch Einlagerungs- und/oder Verstärkungskomponenten zugegeben sein können, in einer flüssigen Phase aus organischen Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen und/oder Wasser gemischt werden, wobei gleichzeitig gemahlen werden kann, danach das Pulvergemisch von der flüssigen Phase getrennt und getrocknet wird und eine Weiterverarbeitung zu polykristallinen Sinterkörpern erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pulvergemisch vor oder während oder nach dem Mischen oder Mischmahlen Dicarbonylverbindungen in einer Menge, die größer als die stöchiometrische Menge zur Bildung von Seltenerdmetalloxiddicarbonylkomplexen ist, zugegeben werden, diese mit dem Pulvergemisch gemischt und/oder gemahlei ι werden, und daß nach dem Abtrennen und Trocknen des Pulvergemisches und vor oder während der Weiterverarbeitung zu Sinterkörpern die Dicarbonylmetalloxidkomplexe bei Temperaturen bis 600cC zersetzt werden.1. A process for the preparation of polycrystalline Siliziumnitridsinterkörpern, wherein the silicon and / or Siliziumnitridpulver with an average particle size of the powder of <5μιτι, with one or more sintering agents of the rare earth group, wherein the powder mixture storage and / or reinforcing components may be added be mixed in a liquid phase of organic solvents or solvent mixtures and / or water, which can be ground simultaneously, then the powder mixture is separated from the liquid phase and dried and further processing to polycrystalline sintered bodies, characterized in that the powder mixture before or during or after mixing or mixing, dicarbonyl compounds are added in an amount greater than the stoichiometric amount to form rare earth metal dicarbonyl complexes, these are mixed with the powder mixture and / or be gemleilei ι , And that after the separation and drying of the powder mixture and before or during further processing into sintered bodies Dicarbonylmetalloxidkomplexe be decomposed at temperatures up to 600 c C. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Dicarbonylverbindungen Acetylaceton und/oder dessen Derivate eingesetzt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that acetylacetone and / or its derivatives are used as dicarbonyl compounds. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zugabe von Dicarbonylverbindungen nach dem Mischen und/oder Mahlen die Suspension auf die Siedetemperatur der flüssigen Phase erwärmt und danach wieder abgekühlt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that upon addition of dicarbonyl compounds after mixing and / or grinding, the suspension is heated to the boiling temperature of the liquid phase and then cooled again. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Konstruktionskeramik und betrifft ein Verfahren zur Herstellung von polykristallinen Siliziumnitridsinterkörpern, die als Schneidwerkstoffe und als keramische Verschleißteile im Armaturen- und Motorenbau zur Anwendung kommen.The invention relates to the field of structural ceramics and relates to a process for the production of polycrystalline Siliziumnitridsinterkörpern, which come as cutting materials and as ceramic wear parts in fittings and engine used. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Bei der Herstellung von polykristallinen SiI :iumnitridmaterialien werden für das Sintern zu hochfesten Werkstoffen in der Regel Sinterhilfsmittel zugesetzt. Diese Sinterhilfsmittel sind meistens Oxide der Elemente Yttrium, der seitenden Erden, Magnesium, Aluminium, Strontium, Scandium oder Nitride, wie z. B. Aluminiumnitrid. Um eine homogene Verteilung dieser Sinterhilfsmittel in dem zu sinternden Siliziumnitridpulver und/oder -gemisch zu erreichen, werden verschiedene Verfahren angewandte. In der Patentschrift WP 292588 erfolgt das Einbringen mittels Mischmahlung. Der Nachteil einer solchen Mischmahlung im trockenen Zustand oder in Suspension ist die Notwendigkeit großer Mahlzeiten, die bei begrenzter Dispersität und Homogenität des Mahlgutes die Anwendung teurer und verschleißfester Mahlaggregate notwendig machen. Dabei gelingt die Verteilung des Sinterhilfsmittels nicht in dem gewünschten Maße, was sich auch auf die Zuverlässigkeit der hergestellten Sinterkörper negativ auswirkt.In the production of polycrystalline silicon nitride materials, sintering aids are generally added for sintering into high-strength materials. These sintering aids are mostly oxides of the elements yttrium, the earth side, magnesium, aluminum, strontium, scandium or nitrides, such as. B. aluminum nitride. In order to achieve a homogeneous distribution of these sintering aids in the silicon nitride powder and / or mixture to be sintered, various methods are used. In patent specification WP 292588, the introduction takes place by means of mixed grinding. The disadvantage of such mixed grinding in the dry state or in suspension is the need for large meals, which require the use of expensive and wear-resistant grinding aggregates with limited dispersity and homogeneity of the ground material. In this case, the distribution of the sintering aid does not succeed in the desired extent, which also has a negative effect on the reliability of the sintered body produced. Weiterhin können eingebrachte Seltenerduxide in den kaltgepreßten Formkörpern mit Luftfeuchtigkeit reagieren und die Formkörper unter Volumenzunahme mechanisch geschädigt werden.Furthermore, introduced rare earth oxides in the cold-pressed moldings can react with atmospheric moisture and the moldings are mechanically damaged while increasing the volume. Eine höhere Homogenität der Verteilung der Sinterhilfsmittel gelingt durch Auffällen von Hydroxiden oder Oxalaten geir.äü der Patentschrift DE 3717831 und anschließendem Kalzinieren zu den Oxiden. Dem Vorteil einer besseren Dispersität steht folgender Nachteil entgegen: als Sinterhilfsmittel verwendete Seltenerdoxide lassen sich erst bei Temperaturen um 1000°C wasserfrei erhalten, so daß bei diesen hohen Temperaturen das Wasser entsprechend der GleichungA higher homogeneity of the distribution of the sintering aids is achieved by precipitating hydroxides or oxalates geir.äü the patent DE 3717831 and then calcining to the oxides. The advantage of better dispersity is counteracted by the following disadvantage: rare earth oxides used as sintering aids can only be obtained anhydrous at temperatures around 1000 ° C., so that at these high temperatures the water corresponds to the equation Si3N4 + 6H2O -> 3SiO2 + 4NH3 Si 3 N 4 + 6H 2 O -> 3SiO 2 + 4NH 3 mit dem sinteraktiven Siliziumnitrid zu Siliziumdioxid reagiert. Damit steigt der Sauerstoffgehalt in den zu sinternden Pulvern unerwünscht an, was eine Beeinträchtigung der Hochtemperatureigenschaften infolge der Bildung von mehr bzw. niedrigviskoserer Glasphase zwischen den Siliziumnitridkörnern zur Folge hat. Das Einbringen von Sinterhilfsmitteln über Metallnitrate gemäß der Offenlegungsschrift DE-OS 3711191 erfolgt zwar aus homogener Lösung, doch läßt sich das Metallnitrat am Siliziumnitrid nicht auffällen und in hoher Verteilung fixieren. Außerdem entsteht bei der Zersetzung aktiver Sauerstoff, der sinteraktives Siliziumnitridpulver nach der Gleichungreacts with the sintering silicon nitride to silicon dioxide. Thus, the oxygen content in the powders to be sintered undesirably increases, resulting in deterioration of the high temperature properties due to the formation of more or less viscous glass phase between the silicon nitride grains. Although the introduction of sintering aids via metal nitrates according to the published patent application DE-OS 3711191 takes place from homogeneous solution, but the metal nitrate can not be noticed on the silicon nitride and fix in high distribution. In addition, upon decomposition of active oxygen, the sintered silicon nitride powder is formed according to the equation Si3N4 + 6O2 -> 3SiO2 + 2N2 Si 3 N 4 + 6O 2 -> 3SiO 2 + 2N 2 z.T. oxidiert, was wiederum eine Verschlechterung der Hochtemperatureigenschaften zur Folge hat. Der Nachteil dieses Herstellungsverfahrens besteht darin, daß bei so hergestellten Siliziumnitridsinterkörpern durch die unzureichenden Hochtemperatureigenschaften das Anwendungsgebiet eingeschränkt ist.z.T. oxidized, which in turn results in a deterioration of the high temperature properties. The disadvantage of this production method is that in the case of silicon nitride sintered bodies produced in this way, the field of application is limited by the insufficient high-temperature properties.
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