DE10114484A1 - Verfahren für die Herstellung eines Komposit-Werkstoffs mit einem SiO¶2¶-Gehalt von mindestens 99 Gew.-%, nach dem Verfahren erhaltener Komposit-Werkstoff und Verwendung desselben - Google Patents
Verfahren für die Herstellung eines Komposit-Werkstoffs mit einem SiO¶2¶-Gehalt von mindestens 99 Gew.-%, nach dem Verfahren erhaltener Komposit-Werkstoff und Verwendung desselbenInfo
- Publication number
- DE10114484A1 DE10114484A1 DE10114484A DE10114484A DE10114484A1 DE 10114484 A1 DE10114484 A1 DE 10114484A1 DE 10114484 A DE10114484 A DE 10114484A DE 10114484 A DE10114484 A DE 10114484A DE 10114484 A1 DE10114484 A1 DE 10114484A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sio
- composite material
- particle
- primary particles
- granules
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
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
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/653—Processes involving a melting step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/06—Other methods of shaping glass by sintering, e.g. by cold isostatic pressing of powders and subsequent sintering, by hot pressing of powders, by sintering slurries or dispersions not undergoing a liquid phase reaction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/06—Other methods of shaping glass by sintering, e.g. by cold isostatic pressing of powders and subsequent sintering, by hot pressing of powders, by sintering slurries or dispersions not undergoing a liquid phase reaction
- C03B19/066—Other methods of shaping glass by sintering, e.g. by cold isostatic pressing of powders and subsequent sintering, by hot pressing of powders, by sintering slurries or dispersions not undergoing a liquid phase reaction for the production of quartz or fused silica articles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/12—Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B20/00—Processes specially adapted for the production of quartz or fused silica articles, not otherwise provided for
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
- C03C14/004—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of particles or flakes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
-
- 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
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/14—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2201/00—Glass compositions
- C03C2201/02—Pure silica glass, e.g. pure fused quartz
-
- 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
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/70—Nanostructure
- Y10S977/773—Nanoparticle, i.e. structure having three dimensions of 100 nm or less
- Y10S977/775—Nanosized powder or flake, e.g. nanosized catalyst
-
- 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
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/70—Nanostructure
- Y10S977/773—Nanoparticle, i.e. structure having three dimensions of 100 nm or less
- Y10S977/775—Nanosized powder or flake, e.g. nanosized catalyst
- Y10S977/776—Ceramic powder or flake
-
- 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
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/90—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure having step or means utilizing mechanical or thermal property, e.g. pressure, heat
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Es ist ein Verfahren für die Herstellung eines Komposit-Werkstoffs mit einer SiO¶2¶-haltigen Matrix, in der eine Quarzglaskörnung eingebettet ist, bekannt, bei welchem eine Suspension aus einer Teilchenmischung aus feinteiligem, mindestens zwei unterschiedliche Teilchenfraktionen aufweisenden SiO¶2¶-Pulver und der Quarzglaskörnung hergestellt wird, daraus ein Grünkörper geformt und dieser gesintert wird. Um hiervon eine kostengünstige Herstellung eines Komposit-Werkstoffs mit hoher Temperaturwechselbeständigkeit bei gleichzeitig hoher Dichte zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Matrix einen SiO¶2¶-Gehalt von mindestens 99 Gew.-% aufweist und aus mindestens einer ersten (33) und einer zweiten (35) Teilchenfraktion, die jeweils als Granulate nanoskaliger, amorpher, synthetisch erzeugter SiO¶2¶-Primärteilchen (2) mit einer mittleren Primärteilchengröße von weniger als 100 nm vorliegen, gebildet wird. Der nach dem Verfahren hergestellte Komposit-Werkstoff zeichnet sich durch eine SiO¶2¶-haltige Matrix aus, die einen SiO¶2¶-Gehalt von mindestens 99 Gew.-% aufweist. Er ist für Anwendungen, bei denen es auf Temperaturfestigkeit, Dichtheit und hohe Reinheit ankommt, besonders geeignet, wie zum Beispiel als Ausgangsmaterial für die Herstellung einer Kokille zum Schmelzen von Solarsilizium.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines Komposit-Werkstoffs mit
einem hohen SiO2-Gehalt, bei welchem in einer SiO2-haltigen Matrix eine
Quarzglaskörnung eingebettet ist, umfassend die Verfahrensschritte: Herstellen einer
Suspension aus einer Teilchenmischung aus feinteiligem, mindestens zwei
unterschiedliche Teilchenfraktionen aufweisenden SiO2-Pulver und der
Quarzglaskörnung, Formen der Suspension zu einem Grünkörper, und Sintern des
Grünkörpers.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Komposit-Werkstoff, der eine SiO2-haltige
Matrix aufweist, in welcher Quarzglaskörnung eingebettet ist.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung des erfindungsgemäßen Komposit-
Werkstoffs.
Bauteile aus einem Komposit-Werkstoff mit einem hohen SiO2-Gehalt von
mindestens 99 Gew.-% zeichnen sich durch einen niedrigen
Ausdehnungskoeffizienten und durch hohe chemische Beständigkeit aus. Derartige
Bauteile werden zum Beispiel in der Metallurgie eingesetzt, etwa als Form von
Tiegeln zum Schmelzen von Metallen, Düsen, Schutzrohren oder Gießrinnen.
Ein Komposit-Werkstoff gemäß der eingangs genannten Gattung und ein Verfahren
zur Herstellung eines feuerfesten, gesinterten Kieselglasgegenstandes sind aus der
DE 693 06 169 (T2) bekannt. Darin wird ein Verfahren beschrieben, bei dem als
Ausgangsstoffe zwei SiO2-Pulver mit unterschiedlichen Teilchengrößen eingesetzt
werden, die eine Bindephase für eine weitere SiO2-haltige Komponente in Form von
groben SiO2-Körnern mit einer Korngröße zwischen 40 µm und 1000 µm. Die beiden
feinkörnigeren SiO2-Pulver liegen zum einen als Quarzstaub vor, der aus im
wesentlichen kugelförmigen Teilchen gebildet wird, bzw. als feinkörnige SiO2-
Teilchen einer Teilchengröße unterhalb von 40 µm. Diese Komponenten werden in
einem Trockenmahlverfahren vorgemischt und anschließend wird daraus unter
Zusatz eines Stabilisators ein Schlicker hergestellt. Die Gewichtsanteile der einzelnen
Komponenten betragen in der Reihenfolge ihrer obigen Nennung 54% (grobe SiO2-
Körner), 33% (feinkörnige SiO2-Teilchen) und 13% (Quarzstaub). Der Schlicker wird
in Vakuum entgast und in eine Gipsform gegossen. Der so hergestellte Grünkörper
wird getrocknet und in einem Ofen bei 1050°C zu dem Komposit-Bauteil gesintert.
Für die Mikrostruktur des Bauteils sind grobe Quarzglaskörner, die in einer relativ
kontinuierlichen Matrix aus feineren Teilchen und aus kugelförmigen Teilchen aus
Quarzstaub eingebettet sind charakteristisch. Das Bauteil weist eine offene Porosität
von 13% auf, und seine Dichte liegt bei 1,91 g/cm3. Die kristallographische Analyse
ergibt einen Cristobalitgehalt von weniger als 2%.
Aufgrund seiner offenen - das heißt durchgehenden - Porosität ist der bekannte
Komposit-Werkstoff für Bauteile, bei denen es auf Dichtheit oder hohe Reinheit
ankommt, nicht uneingeschränkt einsetzbar. Metallische Schmelzen können durch
die Poren in die Bauteilwandung eindringen und zu Leckagen führen. Durch höhere
Sintertemperatur oder durch längere Sinterdauer wäre zwar grundsätzlich eine
höhere Dichte und eine geringere Porosität erreichbar, allerdings unter Inkaufnahme
einer stärkeren Cristobalitbildung. Die Cristobalitbildung wird durch Verunreinigungen
der Ausgansgkomponenten oder durch etwaige Zusatzstoffe, wie Stabilisatoren und
Sinterhilfsmittel, verursacht, schreitet bei erhöhter Temperatur rasch fort. Dies hätte
jedoch eine verminderte Temperaturwechselbeständigkeit und eine geringere
Festigkeit des Komposit-Werkstoffs zur Folge.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine
kostengünstige Herstellung eines Komposit-Werkstoffs ermöglicht, der sich durch
hohe Temperaturwechselbeständigkeit bei gleichzeitig hoher Dichte auszeichnet,
sowie einen Komposit-Werkstoff bereitzustellen, der für Anwendungen, bei denen es
auf Temperaturfestigkeit, Dichtheit und hohe Reinheit ankommt, einsetzbar ist, sowie
eine geeignete Verwendung desselben anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe ausgehend von dem oben genannten
Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Matrix einen SiO2-Gehalt von
mindestens 99 Gew.-% aufweist und aus mindestens einer ersten und einer zweiten
Teilchenfraktion, die jeweils als Granulate nanoskaliger, amorpher, synthetisch
erzeugter SiO2-Primärteilchen mit einer mittleren Primärteilchengröße von weniger
als 100 nm vorliegen, gebildet wird.
Zur Herstellung des Komposit-Werkstoffs werden beim erfindungsgemäßen
Verfahren - wie auch bei dem eingangs beschriebenen, bekannten Verfahren -
ausschließlich amorphe Ausgangssubstanzen eingesetzt, so dass im Komposit-
Werkstoff die (glasigen) Quarzglaskörner in einer Matrix (Bindephase) eingebettet
sind, die ebenfalls im wesentlichen aus Quarzglas besteht. Dadurch, dass die beiden
wesentlichen Komponenten des Komposit-Werkstoffs, nämlich "Matrix" und
"Quarzglaskörner" aus amorphem SiO2 bestehen, werden durch unterschiedliche
Ausdehnungskoeffizienten hervorgerufene Spannungen vermieden. Die Matrix wird
aus mindestens zwei verschiedenen Teilchenfraktionen gebildet, die - im Unterschied
zum bekannten Verfahren - jeweils als Granulate nanoskaliger, amorpher,
synthetisch erzeugter SiO2-Primärteilchen ausgebildet sind.
Die Quarzglaskörner dienen als Füllstoff. Sie zeigen keine offene Porosität und
begrenzen das Schrumpfen des Grünkörpers beim Sintern. Eine geschlossene
Porosität der Quarzglaskörner ist für das erfindungsgemäße Verfahren unschädlich
und kann - zum Beispiel zur Einstellung der gewünschten Opazität des Werkstoffs -
erforderlich sein.
Die Porosität des Komposit-Werkstoffs wird im wesentlichen durch die Matrix
bestimmt. Diese wird beim erfindungsgemäßen Verfahren im wesentlichen durch
sinteraktive Komponenten gebildet, wie im folgenden noch näher erläutert wird. Der
Einsatz mindestens zweier voneinander unterschiedlicher Teilchenfraktionen für die
Bildung der Matrix ermöglicht eine höhere Packungsdichte im Grünkörper und damit
einhergehend eine Optimierung von Dichte und Festigkeit des Komposit-Werkstoffs.
Diese Optimierung wird ermöglicht, indem sich die Teilchenfraktionen voneinander
unterscheiden, entweder in der Größe der Granulate, ihrer Dichte oder hinsichtlich
ihrer Sinterfähigkeit, wobei Dichte und Sinterfähigkeit der jeweiligen Teilchenfraktion
werden im wesentlichen durch thermische Vorbehandlung eingestellt.
Dadurch, dass mindestens die erste Teilchenfraktion und die zweite Teilchenfraktion
aus Granulaten bestehen, die aus nanoskaligen, amorphen SiO2-Primärteilchen mit
einer mittleren Primärteilchengröße von weniger als 100 nm gebildet werden, setzt
bereits im Grünkörper-Stadium eine das spätere Sintern begünstigende Verdichtung
und Verfestigung ein. Diese beruht auf einer gewissen Löslichkeit und Beweglichkeit
der einzelnen SiO2-Primärteilchen in der Suspension, die zur sogenannten
"Halsbildung" zwischen benachbarten Granulaten im Grünkörper beiträgt. Beim
Trocknen der mit SiO2 angereicherten Flüssigphase im Bereich der "Hälse"
verfestigen sich diese und führen zu einer festen Verbindung der einzelnen Granulat-
Partikel und zu einer Verdichtung und Verfestigung des Grünkörpers, die das
nachfolgende Sintern erleichtern und damit bereits bei einer niedrigen
Sintertemperatur zu einer vergleichsweise hohen Dichte des Komposit-Werkstoffs
führen. Die Löslichkeit einzelner Primärteilchen und der daraus gebildeten Granulate
in der Suspension ist umso ausgeprägter, je größer die spezifische Oberfläche der
Granulate ist. Diese - auf den nanoskaligen, amorphen SiO2-Primärteilchen
beruhenden - Effekte wirken sich sowohl auf den Grünkörper stabilisierend aus, als
auch auf den Komposit-Werkstoff. Daher ermöglicht das erfindungsgemäße
Verfahren ein Formen des Grünkörpers ohne Zuhilfenahme von Bindemitteln und
Stabilisatoren, als auch ein Sintern des Komposit-Werkstoffs ohne Zusatz von
Sinterhilfsmitteln. Somit können die mit dem Einsatz eines derartigen Zusatzstoffes
einhergehenden Verunreinigungen des Komposit-Werkstoffs vermieden werden.
Aufgrund ihrer hohen Sinteraktivität tragen die nanoskaligen, amorphen SiO2-
Primärteilchen somit zu einer hohen Dichte, mechanischen Festigkeit und Reinheit
des Komposit-Werkstoffs bei.
Eine Verstärkung dieser, die mechanische Festigkeit und Dichtheit fördernden
Wirkung der amorphen SiO2-Primärteilchen wird dadurch erreicht, dass das
erfindungsgemäße Verfahren ein Sintern des Grünkörpers bei vergleichsweise hoher
Sintertemperatur zulässt, ohne dass eine die Festigkeit des Komposit-Werkstoffs
beeinträchtigende Cristobalitbildung einsetzt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass
die SiO2-Primärteilchen synthetisch erzeugt werden, und die daraus gebildeten
Granulate dementsprechend geringe Verunreinigungsgehalte aufweisen. Ein geringer
Verunreinigungsgehalt erlaubt wiederum ein Sintern bei hoher Temperatur, ohne
dass es zu einer Entglasung kommt, so dass sich ein Komposit-Werkstoff mit hoher
Dichte und hoher Festigkeit ergibt. Die Reinheit der Granulate wird noch dadurch
begünstigt, dass sie unter Ausschluss von organischen Bindemitteln, wie sie sonst
bei der Granulat-Herstellung eingesetzt werden, erzeugt werden können. Wobei dies
durch die oben beschriebene Verdichtungs- und Verfestigungswirkung der
Primärteilchen, die auch bei der Herstellung des Granulats eintritt, ermöglicht wird.
Derartige Primärteilchen werden beispielsweise durch Flammenhydrolyse oder
Oxidation von Siliziumverbindungen durch Hydrolyse nach dem sogenannten Sol-
Gel-Verfahren oder in einer Flüssigkeit erhalten. Die erhaltenen feinteiligen
Primärteilchen werden mittels Granulierverfahren verdichtet, wobei sich durch
Zusammenlagerungen der feinteiligen Primärteilchen Granulate im Sinne der
vorliegenden Erfindung ausbilden. Die Granulate weisen somit ein Vielfaches der
Größe eines Primärteilchens auf. Die Größe der Primärteilchen liegt im
Nanometerbereich, währen die der Granulate üblicherweise im Mikrometerbereich
und darüber liegt. Verunreinigungsgehalte an Li, Na, K, Mg, Ca, Fe, Cu, Cr, Mn, Ti,
und Zr in den Granulaten von insgesamt weniger als 1 Gew.-ppm sind erreichbar.
Absichtlich hinzugefügte Dotierstoffe sind keine Verunreinigungen in diesem Sinn.
Besonders bewährt haben sich SiO2-Primärteilchen, die durch Flammenhydrolyse
einer Silizium enthaltenden Ausgangsverbindung hergestellt werden. Derartige SiO2-
Primärteilchen zeichnen sich durch besonders hohe Reinheit und Sinteraktivität aus,
so dass ihre Granulation mittels bekannter Granulierverfahren ohne Zusatz
artfremder Bindemittel erfolgen kann, da eine Bindungswirkung an den Kontaktstellen
einzelner Primärteilchen durch die oben erläuterte Sol-Gel-Bindung durch arteigenes
Material erreicht wird.
Es hat sich als günstig erweisen, eine erste Teilchenfraktion einzusetzen, die eine
spezifische BET-Oberfläche von mindestens 40 m2/g aufweist. Diese relativ große
BET-Oberfläche gewährleistet eine hohe Sinteraktivität dieser Granulate(im
folgenden auch als "Fein-Granulat" bezeichnet), deren mittlere Teilchengröße
typischerweise unterhalb von etwa 160 µm liegt. Die Oberfläche des Fein-Granulats
setzt sich aus äußerer und innerer Oberfläche zusammen, wobei Letztere im
wesentlichen durch durchgehende Porenkanäle bestimmt wird, die nach dem Sintern
als geschlossene Poren vorliegen und dem Komposit-Werkstoff ein opakes
Aussehen verleihen.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die zweite Teilchenfraktion eine geringere
spezifischen BET-Oberfläche als die erste Teilchenfraktion aufweist. Aufgrund der
geringeren BET-Oberfläche zeigt die zweite Teilchenfraktion eine geringere
Schwindung beim Trocknen und Sintern, so dass durch den Zusatz dieser
Teilchenfraktion die Formstabilität und Maßhaltigkeit des Grünkörpers beeinflusst
wird. Die zweite Teilchenfraktion weist vorzugsweise eine spezifischen BET-
Oberfläche von 35 m2/g oder weniger auf. Die zweite Teilchenfraktion weist
bevorzugt gröbere Teilchen auf als die erste Teilchenfraktion und kann demzufolge
durch thermische Behandlung ohne größere Probleme verfestigt werden. Die mittlere
Teilchengröße liegt in der Regel oberhalb von 200 µm (diese zweite Teilchenfraktion
wird im folgenden auch als "Grob-Granulat" bezeichnet).
Die erste und die zweite Teilchenfraktion werden vorzugsweise durch Granulation
nanoskaliger, amorpher SiO2-Teilchen und anschließender thermischer Verfestigung
der erzeugten Granulate erhalten. Die thermischer Verfestigung der so erzeugten
Granulate erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 900°C bis 1450°C, mit der
Maßgabe dass das die Temperatur beim Sintern der ersten Teilchenfraktion niedriger
ist als beim Sintern der zweiten Teilchenfraktion.
Die Quarzglaskörnung weist vorzugsweise eine spezifische BET-Oberfläche von
1 m2/g oder weniger auf. Dabei handelt es sich um amorphe Teilchen aus
synthetischem SiO2 oder aus natürlichem Rohstoff. Die Körnung weist keine oder
wenige durchgehenden Poren auf und sie trägt zur Schwindung des Grünkörpers
beim Trocknen und Sintern nicht bei. Sie dient im wesentlichen als Füllstoff, kann
jedoch auch im Hinblick auf besondere Wirkung auf die physikalischen oder
chemischen Eigenschaften des Komposit-Werkstoffs ausgewählt werden. So wird
zum Beispiel zur Erhöhung der Infrarot-Durchlässigkeit des Komposit-Werkstoffs
eher eine transparente Körnung bevorzugt, während eine blasenhaltige Körnung die
entgegengesetzte Wirkung hat und dem Komposit-Werkstoff ein opakes
Erscheinungsbild verleiht. Auf die Funktion der Quarzglaskörnung als "Füllmittel" hat
die Teilchengröße keinen wesentlichen Einfluss, so dass geeignete Korngrößen im
Bereich zwischen 0,1 und 4 mm liegen können.
Es hat sich als günstig erwiesen, eine Teilchenmischung einzusetzen, die zusätzlich
nicht oder nur leicht agglomerierte SiO2-Primärpartikel mit einer spezifischen BET-
Oberfläche von mindestens 40 m2/g umfasst. Die SiO2-Primärpartikeln liegen im
wesentlichen in nicht agglomerierter Form vor. Ihnen kommt eine bindemittelähnliche
Wirkung im Grünkörper zu, dessen Dichte und mechanische Festigkeit sie durch
Förderung der Halsbildung beim Trocknen erhöhen. Darüber hinaus wirkt sich der
Zusatz der Primärpartikel positiv auf die Sinteraktivität aus. Die nicht agglomerierten
SiO2-Primärpartikel werden der Teilchenmischung zusätzlich zu den oben
beschriebenen Teilchenfraktionen und der Quarzglaskörnung zugesetzt, wobei sie
vorzugsweise - wie im folgenden beschrieben - als Suspension vorgelegt werden.
Die Herstellung des Komposit-Werkstoffs erfolgt vorzugsweise mittels des
sogenannten Schlickergießverfahrens. Dabei wird eine Suspension aus einer
Flüssigkeit und mindestens einem Teil der SiO2-haltigen Ausgangskomponenten
hergestellt. Die Homogenisierung der Teilchenmischung gestaltet sich besonders
einfach, wenn die SiO2-Primärpartikel - auch in leicht agglomerierter Form - in einer
Suspension bereitgestellt werden. In diese werden anschließend auch die übrigen
Ausgangskomponenten eingebracht und darin homogenisiert.
Hinsichtlich des Komposit-Werkstoffs wird die oben angegebene Aufgabe ausgehend
von dem Komposit-Werkstoff der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß
dadurch gelöst, dass die Matrix einen SiO2-Gehalt von mindestens 99 Gew.-%
aufweist.
Der erfindungsgemäße Komposit-Werkstoff zeichnet sich durch eine Matrix aus, die
einen hohen SiO2-Gehalt von mindestens 99 Gew.-% aufweist. Der hohe SiO2-Gehalt
erlaubt eine Herstellung des Komposit-Werkstoffs durch Sintern eines Grünkörpers
bei vergleichsweise hoher Sintertemperatur oder langer Sinterdauer, ohne dass
merklich Cristobalitbildung einsetzt. Eine Cristobalitbildung würde die
Temperaturwechselbeständigkeit und Festigkeit des Komposit-Werkstoffs
beeinträchtigen. Durch eine hohe Sintertemperatur und/oder lange Sinterdauer ist
jedoch eine hohe Dichte und damit eine geringe offene Porosität einstellbar.
Der geringe Verunreinigungsgehalt der Matrix erlaubt somit ein Sintern bei einer - im
Vergleich zum bekannten Verfahren - hohen Temperatur, und damit die Herstellung
eines Komposit-Werkstoffs mit hoher Dichte, hoher Temperaturwechselbeständigkeit
und hoher Festigkeit.
Die Dichte und die mechanische Festigkeit des Komposit-Werkstoffs werden im
wesentlichen durch die Matrix bestimmt. Wie oben zum erfindungsgemäßen
Verfahren bereits beschrieben, wird die Matrix im wesentlichen aus Agglomeraten
nanoskaliger, synthetisch erzeugter, amorpher SiO2-Primärteilchen gebildet, die
bereits allein aufgrund ihrer hohen Sinteraktivität zu einer hohen Dichte und
mechanischen Festigkeit des Komposit-Werkstoffs beitragen. Außerdem wird
dadurch auch noch der Reinheitsgrad der Matrix begünstigt, da sie ohne Zusatz
artfremder - insbesondere alkalihaltiger - Bindemittel hergestellt werden kann.
Darüber hinaus zeichnet sich der erfindungsgemäße Komposit-Werkstoff durch eine
Matrix aus, die vollständig aus amorpher Phase besteht. Dadurch werden
mechanische Spannungen zwischen Matrix und den darin eingebetteten
Quarzglaskörnern vermieden, da Matrix und Quarzglaskörnung denselben
Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Es hat sich gezeigt, dass ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter
Komposit-Werkstoff besonders als Ausgangsmaterial für die Herstellung einer Kokille
zum Schmelzen von Solarsilizium geeignet ist. Für diesen Verwendungszweck ist die
Undurchlässigkeit des Werkstoffs für die Siliziumschmelze - und damit eine hohe
Dichte - unabdingbar, daneben sind mechanische Festigkeit und
Temperaturwechselbeständigkeit der Kokille erforderlich, wobei diese Eigenschaften
erhalten werden, wenn die Kokille aus einem Komposit-Werkstoff hergestellt wird,
wie er nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und einer
Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen im einzelnen
Fig. 1 ein typisches Korn eines durch Nassgranulation von SiO2-Primärteilchen
erhaltenen "Fein-Granulats" zum Einsatz bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren,
Fig. 2 ein typisches Korn eines durch Nassgranulation von SiO2-Primärteilchen
und thermischer Nachbehandlung erhaltenen "Grob-Granulats" zum
Einsatz bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, und
Fig. 3 ein Fließdiagramm zur Erläuterung einer Verfahrensweise zur Herstellung
des Komposit-Werkstoffs anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens
Ausgangsstoffe für die Herstellung des Komposit-Werkstoffs sind
- a) eine "Quarzglaskörnung" mit einer BET-Oberfläche von 1 m2/g und mit Korngrößen im Bereich von 1 mm bis 3 mm.
- b) ein "Fein-Granulat" mit einer spezifischen BET-Oberfläche von 45 m2/g, wobei die Größe der Granulatkörner im Bereich unterhalb von 160 µm liegt,
- c) ein "Grob-Granulat", bei dem durch thermische Verdichtung bei einer Temperatur von 1200°C im Drehrohrofen eine spezifische BET-Oberfläche von 20 m2/g und eine Stampfdichte von 1,4 g/cm3 eingestellt worden ist. Die Größe der Granulatkörner des "Grob-Granulats" liegt im Bereich zwischen 200 µm und 500 µm, und
- d) eine Suspension leicht agglomerierter "SiO2-Primärpartikeln", die eine spezifische BET-Oberfläche von mehr als 50 m2/g und eine Größe von weniger als 100 nm aufweisen.
Nachfolgend werden zunächst die einzelnen Ausgangskomponenten und deren
Herstellung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben:
Bei der Quarzglaskörnung handelt es sich um vollständig verglastes SiO2, das zum Beispiel durch Aufbereiten (Zerkleinern und Sieben) von synthetischem Quarzglas erhalten wird. Vorzugsweise aber durch Verglasen von "SiO2-Granulat", hergestellt aus pyrogenen SiO2-Primärteilchen, wie im folgenden näher beschrieben wird.
Bei der Quarzglaskörnung handelt es sich um vollständig verglastes SiO2, das zum Beispiel durch Aufbereiten (Zerkleinern und Sieben) von synthetischem Quarzglas erhalten wird. Vorzugsweise aber durch Verglasen von "SiO2-Granulat", hergestellt aus pyrogenen SiO2-Primärteilchen, wie im folgenden näher beschrieben wird.
Grob-Granulat und Fein-Granulat liegen als Agglomerate amorpher, durch
Flammenhydrolyse von SiCl4 erzeugter, pyrogener SiO2-Primärteilchen vor. Diese
zeichnen sich in nicht agglomerierter Form durch eine große spezifische Oberfläche
(nach BET) von 60 m2/g auf, wobei die einzelnen SiO2-Primärteilchen eine Größe von
weniger als 100 nm aufweisen. Für die Herstellung der Granulate sind die üblichen
Granulierverfahren, wie Nassgranulieren, Sprühgranulieren, Zentrifugalzerstäubung
oder Extrudieren geeignet.
Bei der Nassgranulation wird eine wässrige Suspension der SiO2-Primärteilchen
hergestellt, der unter fortwährendem Rühren in einem Mischer Feuchtigkeit entzogen
wird, bis diese unter Bildung einer körnigen Masse zerfällt. Nach dem Trocknen liegt
die spezifische Oberfläche (nach BET) des so erhaltenen Granulats bei 50 m2/g,
wobei die rundlichen Granulatkörner Durchmesser im Bereich von etwa 100 µm bis
1000 µm aufweisen, wobei die einzelnen Granulatkörner als Zusammenlagerung
einer Vielzahl von SiO2-Primärteilchen vorliegen.
Der Feinanteil der Nassgranulation mit einem Durchmesser von weniger als 160 µm
wird entweder ohne jede Nachbehandlung oder nach geringfügiger thermischer
Verfestigung bei einer Temperatur von etwa 950°C als "Fein-Granulat" zur
Herstellung des Komposit-Werkstoffs eingesetzt. Ein einzelnes Korn des so
erhaltenen Fein-Granulats ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Das Korn 1 liegt als
im wesentlichen sphärisches Agglomerat einzelner SiO2-Primärteilchen 2 mit einem
Durchmesser von ca. 150 µm vor. Die SiO2-Primärteilchen 2 sind in Fig. 1 aus
Darstellungsgründen vergrößert dargestellt; sie haben einen Durchmesser von etwa
50 nm. Das Agglomerat der SiO2-Primärteilchen 2 ist lose, so dass es durch leichten
mechanischen Druck zerstört werden kann. Zwischen den SiO2-Primärteilchen 2 sind
offene Porenkanäle 3 ausgebildet. Das "Fein-Granulat" hat eine spezifischen BET-
Oberfläche von etwa 45 m2/g, wobei sich die Oberfläche aufgrund der inneren,
durchgehenden Porenkanäle im wesentlichen als "innerer Oberfläche" darstellt.
Infolge einer geringfügigen thermischen Verfestigung bei einer Temperatur von
950°C wird die spezifische Oberfläche auch etwa 38 m2/g reduziert.
Der gröbere Anteil des oben erwähnten Nassgranulation wird nach dem Trocknen
durch eine Temperaturbehandlung in einem Durchlaufofen bei einer Temperatur von
ca. 1200°C in chlorhaltiger Atmosphäre unter Bildung des "Grob-Granulats"
thermisch vorverdichtet. Dabei wird das Granulat gleichzeitig gereinigt, wobei die
Reinigung mittels Chlor besonders effektiv ist, da die Oberfläche der SiO2-
Primärteilchen über die Porenkanäle für das Reinigungsgas zugänglich ist und die
gasförmigen Verunreinigungen leicht entfernt werden können.
Das Grob-Granulat zeichnet sich insgesamt durch eine spezifische BET-Oberfläche
von 20 m2/g und eine Stampfdichte von 1,4 g/cm3 aus. Der mittlere Korndurchmesser
liegt bei etwa 420 µm. Nach einer Heißchlorierung des Granulats liegt der
Gesamtgehalt der Verunreinigungen an Li, Na, K, Mg, Ca, Fe, Cu, Cr, Mn, Ti, und Zr
bei weniger als 500 Gew.-ppb.
Fig. 2 zeigt ein Korn 21 des thermisch verdichteten "Grob-Granulats" in
schematischer Darstellung. Die einzelnen SiO2-Primärteilchen 2 sind nach dem
Sintern durch sogenannte "Halsbildung" etwas fester miteinander verwachsen. Die
vor dem Sintern vorhandenen Porenkanäle sind zum großen Teil verschwunden,
jedoch sind eine Vielzahl geschlossener, feiner Poren 23 vorhanden.
Nachfolgend wird die Herstellung des erfindungsgemäßen Komposit-Werkstoffs unter
Einsatz der oben näher beschriebenen Ausgangskomponenten anhand Fig. 3
beispielhaft erläutert.
Die Herstellung des Komposit-Werkstoffs erfolgt mittels des sogenannten
Schlickergießverfahrens. Hierzu wird eine Suspension 31 von 14 kg eines amorphen
Kieselsäurestaubs mit Teilchengrößen von 10 nm bis 100 nm und einer spezifischen
Oberfläche von etwa 70 m2/g mit 17 kg entmineralisiertem Wasser hergestellt und in
einem Eirich-Mischer unter allmählichem Entzug von Feuchtigkeit solange gemischt,
bis das Mischgut unter Bildung eines Ausgangs-Granulats 32 zerbröselt. Das so
erzeugte Ausgangs-Granulat 32 ist fließfähig, bindemittelfrei und hat eine breite
Teilchengrößenverteilung, mit Teilchengrößen bis zu 4 mm. Es weist eine hohe
Festigkeit auf und ist daher leicht handhabbar. Es hat eine Restfeuchte von weniger
als 24 Gew.-%. Nach einer Trocknung im Drehrohrofen beträgt die Restfeuchte
weniger als 1 Gew.-%.
Der Feinanteil des Granulats 32 unterhalb von 160 µm wird abgesiebt und als "Fein-
Granulat" 33 zur weiteren Verwendung bereitgehalten.
Ein Teil des Grobanteils 34 (Teilchengrößen oberhalb von 160 µm) des Ausgangs-
Granulats 32 wird - wie oben beschrieben - durch eine Temperaturbehandlung in
einem Durchlaufofen bei einer Temperatur von ca. 1200°C in chlorhaltiger
Atmosphäre unter Bildung von "Grob-Granulat" 35 verdichtet.
Ein weiterer Teil des Grobanteils 34 wird durch eine Temperaturbehandlung bei
Temperaturen oberhalb von ca. 1350°C zu der eingangs genannten
Quarzglaskörnung 36 dicht gesintert. Dabei verringert sich die spezifische Oberfläche
auf Werte von weniger als 1 m2/g. Alternativ wird als Quarzglaskörnung 36 durch
Zerkleinern und Sieben aufbereiteter Recyclingrohstoff aus synthetischem Quarzglas
eingesetzt.
Aus einem Teil der ursprünglichen Suspension 31 wird durch Wasserzugabe eine
verdünnte Suspension 37 hergestellt, in welche die restlichen SiO2-
Ausgangskomponenten (Fein-Granulat, Grob-Granulat, Quarzglaskörnung)
zugemischt und in einer Kugelmühle homogenisiert werden. Die Gewichtsanteile der
einzelnen SiO2-Ausganskomponenten in der so hergestellten homogenen
Suspension 38 ergeben sich aus Tabelle 1:
Anschließend wird aus der homogenen Suspension 38 ein Grünkörper geformt.
Hierfür sind eine Vielzahl von Verfahren besonders geeignet.
- 1. Die Suspension wird in eine Druckgussform einer kommerziellen Druckgussmaschine gegossen und über eine poröse Kunststoffmembran unter Bildung eines porösen Grünkörpers 39 entwässert.
- 2. Die Suspension wird unter Zusatz einer Gel-bildenden Komponente, wie Ammoniumfluorid, in eine Kunststoffform abgegossen und nach Verfestigung als Grünkörper - mit hohem Wassergehalt - entformt. Hierbei ist eine langsame Trocknung erforderlich, um Trocknungsrisse zu vermeiden.
- 3. Es wird eine homogene Suspension mit geringem Feuchtigkeitsgehalt hergestellt und dieser wird anschließend eine Gel-bildende Komponente, wie Ammoniumfluorid, zugesetzt. Dadurch wird eine zähe Masse erhalten, die in eine entsprechende Form gepresst wird und darin erstarrt.
Zum Entfernen von gebundenem Wasser wird der Grünkörper 39 bei etwa 200°C in
einem belüfteten Ofen getrocknet und anschließend bei einer Temperatur von
1430°C zu einem opaken Formkörper 40 gesintert.
Der so erhaltene Komposit-Werkstoff 40 weist lediglich geschlossene Poren auf;
seine Dichte beträgt 2,1 g/cm3. Der Komposit-Werkstoff 40 hat keine kristallinen
Anteile und zeichnet sich daher durch hohe Temperaturwechselbeständigkeit sowie
durch ausgezeichnete chemische Beständigkeit, insbesondere gegenüber einer
Siliziumschmelze, aus. Der Komposit-Werkstoff ist daher für einen Einsatz als Kokille
zum Erschmelzen von Solarsilizium prädestiniert. Aufgrund seiner hohen Dichte
dringt die Siliziumschmelze nicht in die Wandung der Kokille ein.
Claims (12)
1. Verfahren für die Herstellung eines Komposit-Werkstoffs mit einem hohen
SiO2-Gehalt, bei welchem in einer SiO2-haltigen Matrix eine Quarzglaskörnung
eingebettet ist, umfassend die Verfahrensschritte:
Herstellen einer Suspension aus einer Teilchenmischung aus feinteiligem, mindestens zwei unterschiedliche Teilchenfraktionen aufweisenden SiO2- Pulver und der Quarzglaskörnung, Formen der Suspension zu einem Grünkörper, und Sintern des Grünkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix einen SiO2-Gehalt von mindestens 99 Gew.-% aufweist und aus mindestens einer ersten (33) und einer zweiten (35) Teilchenfraktion, die jeweils als Granulate nanoskaliger, amorpher, synthetisch erzeugter SiO2- Primärteilchen (2) mit einer mittleren Primärteilchengröße von weniger als 100 nm vorliegen, gebildet wird.
Herstellen einer Suspension aus einer Teilchenmischung aus feinteiligem, mindestens zwei unterschiedliche Teilchenfraktionen aufweisenden SiO2- Pulver und der Quarzglaskörnung, Formen der Suspension zu einem Grünkörper, und Sintern des Grünkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix einen SiO2-Gehalt von mindestens 99 Gew.-% aufweist und aus mindestens einer ersten (33) und einer zweiten (35) Teilchenfraktion, die jeweils als Granulate nanoskaliger, amorpher, synthetisch erzeugter SiO2- Primärteilchen (2) mit einer mittleren Primärteilchengröße von weniger als 100 nm vorliegen, gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die SiO2-
Primärteilchen (2) durch Flammenhydrolyse einer Silizium enthaltenden
Ausgangsverbindung hergestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste
Teilchenfraktion (33) eine spezifische BET-Oberfläche von mindestens 40 m2/g
aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die zweite Teilchenfraktion (35) eine geringere
spezifische BET-Oberfläche als die erste Teilchenfraktion (33) aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite
Teilchenfraktion (35) eine spezifische BET-Oberfläche von maximal 35 m2/g
aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die erste (33) und die zweite (35) Teilchenfraktion durch
Granulation nanoskaliger, amorpher SiO2-Promärteilchen (2) und
anschließender thermischer Verfestigung der Granulate (1; 21) erhalten
werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische
Verfestigung durch Sintern des Granulats (1; 21) bei einer Temperatur im
Bereich von 900°C bis 1450°C eingestellt wird, mit der Maßgabe dass das die
Temperatur beim Sintern der ersten Teilchenfraktion (33) niedriger ist als beim
Sintern der zweiten Teilchenfraktion (35).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Quarzglaskörnung (36) eine spezifische BET-
Oberfläche von maximal 1m2/g aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Teilchenmischung (38) zusätzlich nicht oder leicht
agglomerierte SiO2-Primärpartikel mit einer spezifischen BET-Oberfläche von
mindestens 40 m2/g umfasst.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht oder
leicht agglomerierten SiO2-Primärpartikel in einer Suspension (37) bereitgestellt
werden.
11. Komposit-Werkstoff, der eine SiO2-haltige Matrix aufweist, in welcher
Quarzglaskörnung eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix
einen SiO2-Gehalt von mindestens 99 Gew.-% aufweist.
12. Verwendung des nach den Ansprüchen 1 bis 11 hergestellten Komposit-
Werkstoffs als Ausgangsmaterial für die Herstellung einer Kokille zum
Schmelzen von Solarsilizium.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10114484A DE10114484C2 (de) | 2001-03-24 | 2001-03-24 | Verfahren für die Herstellung eines Komposit-Werkstoffs mit einem SiO¶2¶-Gehalt von mindestens 99 Gew.-%, und Verwendung des nach dem Verfahren erhaltenen Komposit-Werkstoffs |
EP02006082A EP1245703A1 (de) | 2001-03-24 | 2002-03-18 | Verfahren für die Herstellung eines Komposit-Werkstoffs mit einem SIO2-Gehalt von mindestens 99 Gew.-%, nach dem Verfahren erhaltener Komposit-Werkstoff und Verwendung desselben |
JP2002078840A JP4157933B2 (ja) | 2001-03-24 | 2002-03-20 | SiO2含有複合材料の製造方法及びその製造方法により得られる複合材料の使用 |
US10/103,660 US6660671B2 (en) | 2001-03-24 | 2002-03-21 | Method of producing a composite material having a high SiO2 content, composite material obtained according to the method, and permanent mold made thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10114484A DE10114484C2 (de) | 2001-03-24 | 2001-03-24 | Verfahren für die Herstellung eines Komposit-Werkstoffs mit einem SiO¶2¶-Gehalt von mindestens 99 Gew.-%, und Verwendung des nach dem Verfahren erhaltenen Komposit-Werkstoffs |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10114484A1 true DE10114484A1 (de) | 2002-10-17 |
DE10114484C2 DE10114484C2 (de) | 2003-10-16 |
Family
ID=7678854
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10114484A Expired - Lifetime DE10114484C2 (de) | 2001-03-24 | 2001-03-24 | Verfahren für die Herstellung eines Komposit-Werkstoffs mit einem SiO¶2¶-Gehalt von mindestens 99 Gew.-%, und Verwendung des nach dem Verfahren erhaltenen Komposit-Werkstoffs |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6660671B2 (de) |
EP (1) | EP1245703A1 (de) |
JP (1) | JP4157933B2 (de) |
DE (1) | DE10114484C2 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10243954B3 (de) * | 2002-09-20 | 2004-07-08 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren für die Herstellung eines opaken Quarzglas-Kompositwerkstoffs sowie Verwendung desselben |
WO2009071441A1 (de) * | 2007-12-03 | 2009-06-11 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur herstellung einer erhabenen markierung auf einem glasgegenstand |
DE102009056751A1 (de) | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren für die Herstellung eines Tiegels aus Quarzglas |
DE102011120932A1 (de) | 2011-12-14 | 2013-06-20 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren für die Herstellung eines Quarzglasbauteils miteiner transparenten Oberflächenschicht |
WO2013131995A1 (de) | 2012-03-09 | 2013-09-12 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur herstellung und verarbeitung einer pastösen sio2-masse, sowie deren verwendung |
Families Citing this family (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2858611B1 (fr) * | 2003-08-07 | 2006-11-24 | Saint Gobain Ct Recherches | Procede de fabrication d'une piece en silice amorphe frittee, moule et barbotine mis en oeuvre dans ce procede |
DE10339676A1 (de) * | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Wacker-Chemie Gmbh | SiO2-Formkörper, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung |
EP1577954A1 (de) * | 2004-03-09 | 2005-09-21 | RWE SCHOTT Solar GmbH | Verfahren zur Förderung von Feststoffpartikeln |
EP1785407A4 (de) * | 2004-07-13 | 2009-12-09 | Ngk Insulators Ltd | Verfahren zur herstellung eines porösen keramikartikels |
DE102004054392A1 (de) * | 2004-08-28 | 2006-03-02 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Verbinden von Bauteilen aus hochkieselsäurehaltigem Werkstoff, sowie aus derartigen Bauteilen zusammengefügter Bauteil-Verbund |
DE102006018711B4 (de) * | 2006-04-20 | 2008-09-25 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Werkstoff, insbesondere für ein optisches Bauteil zum Einsatz in der Mikrolithographie und Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus dem Werkstoff |
KR100813601B1 (ko) | 2006-09-28 | 2008-03-17 | 삼성전기주식회사 | 저온 소결용 나노글라스 분말의 제조방법 |
DE102006046619A1 (de) * | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Streichfähiger SiO2-Schlicker für die Herstellung von Quarzglas, Verfahren zur Herstellung von Quarzglas unter Einsatz des Schlickers |
DE102006058800A1 (de) * | 2006-12-13 | 2008-06-19 | Wacker Chemie Ag | Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren und deren Verwendung für die Gasphasenoxidation von Olefinen |
DE102006058813A1 (de) * | 2006-12-13 | 2008-06-19 | Wacker Chemie Ag | Verfahren zur Herstellung von stabilen, hochreinen Formkörpern aus pyrogenen Metalloxiden ohne Zusatz von Bindemitteln |
JP5086656B2 (ja) * | 2007-02-07 | 2012-11-28 | エスケー化研株式会社 | 白色ガラス粒子およびその製造方法 |
JP4666184B2 (ja) * | 2008-03-12 | 2011-04-06 | 信越化学工業株式会社 | フィルム蒸着用酸化珪素焼結体の製造方法、及び酸化珪素蒸着フィルムの製造方法 |
WO2010125739A1 (ja) | 2009-04-28 | 2010-11-04 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
US8420192B2 (en) | 2009-05-26 | 2013-04-16 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Silica container and method for producing the same |
JP4922355B2 (ja) | 2009-07-15 | 2012-04-25 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
JP4951040B2 (ja) | 2009-08-05 | 2012-06-13 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
JP4969632B2 (ja) | 2009-10-14 | 2012-07-04 | 信越石英株式会社 | シリカ粉及びシリカ容器並びにそれらの製造方法 |
JP4951057B2 (ja) | 2009-12-10 | 2012-06-13 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
DE102010008162B4 (de) * | 2010-02-16 | 2017-03-16 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren für die Herstellung von Quarzglas für einen Quarzglastiegel |
JP5250097B2 (ja) | 2011-12-12 | 2013-07-31 | 信越石英株式会社 | 単結晶シリコン引き上げ用シリカ容器及びその製造方法 |
EP3000790B2 (de) * | 2014-09-29 | 2023-07-26 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Verfahren für die Herstellung von Bauteilen aus synthetischem Quarzglas aus SiO2-Granulat |
TWI808933B (zh) | 2015-12-18 | 2023-07-21 | 德商何瑞斯廓格拉斯公司 | 石英玻璃體、二氧化矽顆粒、光導、施照體、及成型體及其製備方法 |
KR20180095619A (ko) | 2015-12-18 | 2018-08-27 | 헤래우스 크바르츠글라스 게엠베하 & 컴파니 케이지 | 실리카 유리 제조 동안 규소 함량의 증가 |
EP3390290B1 (de) | 2015-12-18 | 2023-03-15 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Herstellung eines opaken quarzglaskörpers |
WO2017103160A1 (de) | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Herstellung von quarzglaskörpern aus siliziumdioxidgranulat |
KR20180095879A (ko) | 2015-12-18 | 2018-08-28 | 헤래우스 크바르츠글라스 게엠베하 & 컴파니 케이지 | 상승된 온도에서 탄소-도핑된 실리카 과립을 처리하여 실리카 과립의 알칼리 토금속 함량의 감소 |
EP3390292B1 (de) | 2015-12-18 | 2023-03-15 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Herstellung einer synthetischen quarzglaskörnung |
JP2019502633A (ja) | 2015-12-18 | 2019-01-31 | ヘレウス クワルツグラス ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー | 均質な石英ガラス製のガラス繊維および母材 |
EP3390302B1 (de) | 2015-12-18 | 2023-09-20 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Herstellung eines quarzglaskörpers in einem schmelztiegel aus refraktärmetall |
US11492282B2 (en) | 2015-12-18 | 2022-11-08 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Preparation of quartz glass bodies with dew point monitoring in the melting oven |
KR20180095618A (ko) | 2015-12-18 | 2018-08-27 | 헤래우스 크바르츠글라스 게엠베하 & 컴파니 케이지 | 다중-챔버 가열로에서 실리카 유리체의 제조 |
EP3248950B1 (de) * | 2016-05-24 | 2020-08-05 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Verfahren zur herstellung eines poren enthaltenden, opaken quarzglases |
EP3339256A1 (de) * | 2016-12-23 | 2018-06-27 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Verfahren zur herstellung von opakem quarzglas, und rohling aus dem opaken quarzglas |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19601415A1 (de) * | 1995-02-04 | 1996-08-08 | Degussa | Granulate auf Basis von pyrogen hergestelltem Siliciumdioxid, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung |
DE69306169T2 (de) * | 1992-05-22 | 1997-03-27 | Produits Refractaires | Verfahren zur Herstellung von einem feuerfestem gesintertem Kieselglasgegenstand |
DE19936478A1 (de) * | 1999-08-03 | 2001-02-15 | Degussa | Sinterwerkstoffe |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4978640A (en) * | 1988-02-24 | 1990-12-18 | Massachusetts Institute Of Technology | Dispersion strengthened composite |
DD300159A7 (de) * | 1990-09-03 | 1992-05-27 | Universal Quarzgut Schmelze | Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen mit hohem SiO2-Gehalt |
DE4301846A1 (de) * | 1993-01-23 | 1994-07-28 | Lichtenberg Feuerfest | Quarzgut-Fertigbauteil für Anwendungen im ff-Bereich und Verfahren zur Herstellung derartiger Fertigbauteile |
US5360773A (en) * | 1993-07-28 | 1994-11-01 | Indresco Inc. | High density fused silica mixes, refractory shapes made therefrom, and method of making the same |
DE4334211C2 (de) * | 1993-10-07 | 2000-08-03 | Heraeus Kulzer Gmbh & Co Kg | Verfahren zur Herstellung eines feinteiligen anorganischen Füllstoffs in Form eines Verbundfüllstoffs aus Makrofüllstoff-Teilchen und Mikrofüllstoff-Teilchen und seine Verwendung |
US5674792A (en) * | 1993-11-12 | 1997-10-07 | Heraeus Quarzglas Gmbh | Shaped body having a high silicon dioxide content and a process for producing such shaped bodies |
DE19943103A1 (de) * | 1999-09-09 | 2001-03-15 | Wacker Chemie Gmbh | Hochgefüllte SiO2-Dispersion, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung |
-
2001
- 2001-03-24 DE DE10114484A patent/DE10114484C2/de not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-03-18 EP EP02006082A patent/EP1245703A1/de not_active Withdrawn
- 2002-03-20 JP JP2002078840A patent/JP4157933B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2002-03-21 US US10/103,660 patent/US6660671B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69306169T2 (de) * | 1992-05-22 | 1997-03-27 | Produits Refractaires | Verfahren zur Herstellung von einem feuerfestem gesintertem Kieselglasgegenstand |
DE19601415A1 (de) * | 1995-02-04 | 1996-08-08 | Degussa | Granulate auf Basis von pyrogen hergestelltem Siliciumdioxid, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung |
DE19936478A1 (de) * | 1999-08-03 | 2001-02-15 | Degussa | Sinterwerkstoffe |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10243954B3 (de) * | 2002-09-20 | 2004-07-08 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren für die Herstellung eines opaken Quarzglas-Kompositwerkstoffs sowie Verwendung desselben |
WO2009071441A1 (de) * | 2007-12-03 | 2009-06-11 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur herstellung einer erhabenen markierung auf einem glasgegenstand |
DE102009056751A1 (de) | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren für die Herstellung eines Tiegels aus Quarzglas |
WO2011067275A1 (de) | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren für die herstellung eines tiegels aus quarzglas |
DE102009056751B4 (de) * | 2009-12-04 | 2011-09-01 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren für die Herstellung eines Tiegels aus Quarzglas |
DE102011120932A1 (de) | 2011-12-14 | 2013-06-20 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren für die Herstellung eines Quarzglasbauteils miteiner transparenten Oberflächenschicht |
WO2013131995A1 (de) | 2012-03-09 | 2013-09-12 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur herstellung und verarbeitung einer pastösen sio2-masse, sowie deren verwendung |
DE102012004564A1 (de) | 2012-03-09 | 2013-09-12 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung einer pastösen SIO2-Masse,sowie deren Verwendlung |
US9533890B2 (en) | 2012-03-09 | 2017-01-03 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Process for producing and processing a paste-like SiO2 composition, and the use thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4157933B2 (ja) | 2008-10-01 |
US6660671B2 (en) | 2003-12-09 |
EP1245703A1 (de) | 2002-10-02 |
JP2002362932A (ja) | 2002-12-18 |
US20030119648A1 (en) | 2003-06-26 |
DE10114484C2 (de) | 2003-10-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10114484C2 (de) | Verfahren für die Herstellung eines Komposit-Werkstoffs mit einem SiO¶2¶-Gehalt von mindestens 99 Gew.-%, und Verwendung des nach dem Verfahren erhaltenen Komposit-Werkstoffs | |
EP1159227B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines quarzglastiegels | |
EP1240114B1 (de) | VERFAHREN FÜR DIE HERSTELLUNG VON OPAKEM QUARZGLAS, FÜR DIE DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS GEEIGNETES SiO2-GRANULAT UND BAUTEIL AUS OPAKEM QUARZGLAS | |
DE69938509T2 (de) | Aus abfallstoffen hergestellte keramische zusammensetzung und verfahren zur hertsellung gesinterter körper daraus | |
DE10019693B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus opakem, synthetischen Quarzglas, nach dem Verfahren hergestelltes Quarzglasrohr, sowie Verwendung desselben | |
EP2014622B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kieselglasgranulats | |
DE10243953B4 (de) | Verfahren für die Herstellung eines Bauteils aus opakem Quarzglas | |
DE102010008162B4 (de) | Verfahren für die Herstellung von Quarzglas für einen Quarzglastiegel | |
DE102004038602B3 (de) | Elektrogeschmolzenes, synthetisches Quarzglas, insbesondere für den Einsatz in der Lampen- und in der Halbleiterfertigung und Verfahren zur Herstellung desselben | |
EP3248950B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines poren enthaltenden, opaken quarzglases | |
EP1074513A2 (de) | Sinterwerkstoffe und deren Herstellungsverfahren und Verwendungen, Dispersionen von Siliciumdioxid-Granulaten und deren Verwendungen, sowie Verwendungen von Siliciumdioxid-Granulaten | |
DE102007031635A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Metalloxidgranulaten | |
DE2324513C2 (de) | Starrer, gebrannter Filter, zur Filtration von geschmolzenem Aluminium | |
DE102007031633A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von hochreinem Siliciumdioxidgranulat | |
DE10262015B3 (de) | Verfahren für die Herstellung eines opaken Quarzglas-Kompositwerkstoffs | |
DE69102805T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von nicht gesinterten Cristobalit-Teilchen. | |
DE69631093T2 (de) | Anorganischer, poröser träger für eine filtrationsmembran und herstellungsverfahren | |
DE10243954B3 (de) | Verfahren für die Herstellung eines opaken Quarzglas-Kompositwerkstoffs sowie Verwendung desselben | |
DE60206409T2 (de) | Siliziumkarbidfilter und verfahren zu dessen herstellung | |
DE4016581A1 (de) | Feuerfestes material mit chrom(iii)-oxid mit verbesserter waermeschockfestigkeit | |
EP1516864A2 (de) | Verfahren für die Herstellung eines Gussteils aus einem Kompositwerkstoff sowie Gussteil aus keramischen oder glasigem Kompositwerkstoff | |
DE19962452B4 (de) | Verfahren für die Herstellung von opakem Quarzglas | |
DE2200002B2 (de) | Ungebrannte heterogenesclunelzei"le Mischung | |
EP2091874B1 (de) | Verfahren und halbzeug zur herstellung von opakem quarzglas, sowie aus dem halbzeug hergestelltes bauteil | |
DE19542700C2 (de) | Großformatiger Schamottestein, insbesondere Zinnbadbodenstein, und Verfahren zu seiner Herstellung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right |