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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
keramischen Formteils mit einer dreidimensionalen Netzstruktur.
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Herkömmlich ist
ein Verfahren zur Herstellung dieser Art von keramischen Formteilen
bekannt, bei dem aufeinander folgend die folgenden Schritte durchgeführt werden:
Tränkung
eines Schaumkunststoffs mit einer keramischen Masse, Trocknen der
keramischen Masse, thermische Zersetzung des Schaumkunststoffs und
Sintern von keramischen Partikeln (siehe z. B. die japanische Patentanmeldungs-Oftenlegungsschrift
Nr. 5-50182).
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Da
jedoch ein derartiges herkömmliches
keramisches Formteil eine nicht einheitliche Zellengröße sowie
eine nicht einheitliche Zellenverteilung aufweist, existiert das
folgende Problem: Wenn das Formteil als Verstärkungsmaterial für ein Metallmatrixverbundelement
verwendet wird, ist es möglich, dass
große
Unterschiede in mechanischen Eigenschaften, wie der Festigkeit und
den Gleiteigenschaften, physikalischen Eigenschaften, wie der Kühlungsfähigkeit
und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten,
usw. des Metallmatrixverbundelements in einigen Teilen des Elements
auftreten.
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Unter
den genannten Umständen
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung eines keramischen Formteils mit verbesserter Einheitlichkeit
von Zellengröße und Zellenverteilung
anzugeben.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Formteils
mit einer dreidimensionalen Netzstruktur aus einer Mehrzahl von
sphärischen
Zellen und einer Mehrzahl von Durchgangslöchern, die in Trennwänden zwischen
benach barten sphärischen
Zellen vorhanden sind, vorgesehen, wobei das Verfahren umfasst:
einen Schritt des Mischens eines Aggregats von sphärischen
Kunstharzpartikeln und eines Aggregats von keramischen Partikeln,
die einen kleineren Durchmesser als die sphärischen Kunstharzpartikel aufweisen,
um ein Aggregat von beschichteten Partikeln zu erhalten, bei dem eine
Mehrzahl der keramischen Partikel an der Oberfläche der sphärischen Kunstharzpartikel angebracht ist,
einen Schritt des Bringens des Aggregats von beschichteten Partikeln
in eine Form und des Ausführens
einer Behandlung, um die beschichteten Partikel in einer am dichtesten
gepackten Form anzuordnen, einen Schritt des Füllens von Lücken im Aggregat von beschichteten
Partikeln mit einer Keramik, so dass sich ein geformtes Produkt
ergibt, einen Schritt des Entformens des geformten Produkts aus
der Form, einen Schritt des thermischen Zersetzens der sphärischen
Kunstharzpartikel des geformten Produkts, um die sphärischen
Zellen und die Mehrzahl von Durchgangslöchern in Trennwand-bildenden
Abschnitten zu bilden, die zwischen benachbarten sphärischen
Zellen vorhanden sind und die aus der Mehrzahl von keramischen Partikeln
und der Keramik gebildet sind, und einen Schritt des Sinterns der Mehrzahl
von keramischen Partikeln und der Keramik, um die Trennwände zu bilden.
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Gemäß dem genannten
Verfahren ist es möglich,
ein keramisches Formteil zu erhalten, das eine sehr einheitliche
Größe und Verteilung
der sphärischen
Zellen besitzt. Da die Größe der sphärischen Zellen
von der Größe der sphärischen
Kunstharzpartikel abhängt,
ist es ferner einfach, die Größe der sphärischen
Zellen einzustellen. Dieses keramische Formteil ist daher als Verstärkungsmaterial
für ein Metallmatrixverbundelement
verwendbar.
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Die
oben genannte Aufgabe, andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden deutlich aus einer Erläuterung
von bevorzugten Ausführungsformen,
die im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
werden. Es zeigt:
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1 eine
Perspektivansicht eines Metallmatrixverbundelements,
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2 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
wichtigen Teils des Metallmatrixverbundelements,
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3 eine
Perspektivansicht eines keramischen Formteils,
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4 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
wichtigen Teils des keramischen Formteils,
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5 ein
Diagramm zur Erläuterung
von Schritten zur Herstellung des keramischen Formteils, und
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6 ein
Diagramm zur Erläuterung
eines anderen Beispiels von beschichteten Partikeln.
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In 1 und 2 ist
ein Metallmatrixverbundelement 1, das in der Form eines
rechteckigen Parallelepipeds ausbebildet ist und eine hohe Festigkeit
aufweist, aus einem keramischen Formteil 2 gebildet, welches
eine dreidimensionale Netzstruktur aufweist, sowie aus einer Metallmatrix 3,
mit der das keramische Formteil 2 gefüllt ist. In 3 und 4 besitzt
das keramische Formteil 2 die Form eines rechteckigen Parallelepipeds
und besitzt eine Mehrzahl von sphärischen Zellen 4,
die in einer dichtest gepackten Form angeordnet sind, und eine Mehrzahl von
Durchgangslöchern 6,
die in Trennwänden 5 zwischen
benachbarten sphärischen
Zellen 4 vorhanden sind.
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Der
Median MD des Innendurchmessers des Durchgangslochs 6 ist
als MD ≥ 1 μm gewählt, um eine
Druckbefüllung
mit einer Schmelze der Metallmatrix 3 zu ermöglichen.
Um die Festigkeit des keramischen Formteils 2 sicherzustellen,
ist ferner das Verhältnis
Md/MD zwischen dem Median MD des
Innendurchmessers des Durchgangslochs 6 und dem Median
MD des Innendurchmessers der sphärischen Zelle 4 als
0,1 < Md/MD < 0,5
gewählt.
Wenn das Verhältnis
Md/MD ≤ 0,1
ist, wird die Festigkeit des Elements 1 verschlechtert,
da die Belastung am Rand des Durchgangslochs 6 konzentriert
ist.
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Demgegenüber ist
dann, wenn Md/MD ≥ 0,5 ist, die Festigkeit und
Steifigkeit des Elements 1 verschlechtert, da sich die
zur Verfügung
stehende Menge der Trennwand 5 verringert. Der Median MD des Innendurchmessers der sphärischen
Zelle 4 wird durch eine 3D-CT-Analyse bestimmt, und der
Median Md des Innendurchmessers des Durchgangslochs 6 wird
durch ein Quecksilberintrusionsverfahren bestimmt.
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Als
Komponentenmaterialien des keramischen Formteils 2 sind
technische Keramiken, wie SiC, Al2O3, Si3N4 und
AlN bevorzugt, aber sie sind nicht hierauf beschränkt. Als
Komponentenmaterialien der Metallmatrix 3 werden Al, eine
Al-Legierung, Si, eine Si-Legierung, Cu, eine Cu-Legierung, Mg, eine
Mg-Legierung, usw. verwendet.
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Beim
Herstellen des keramischen Formteils 2 werden die in 5 gezeigten
Schritte ausgeführt.
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Schritt
(a): Ein Aggregat von sphärischen Kunstharzpartikeln 7 zum
Bilden der sphärischen Zellen 4 und
ein Aggregat von keramischen Partikeln 8 mit einem Durchmesser
kleiner als derjenige der Kunstharzpartikel 7 wird hergestellt.
Als sphärische Kunstharzpartikel 7 werden
solche mit einem Mediandurchmesser DM von
beispielsweise 10 μm ≤ DM ≤ 1000 μm verwendet,
wohingegen als keramische Partikel 8 solche mit einem Mediandurchmesser
dM von beispielsweise 0,1 μm ≤ dM ≤ 100 μm verwendet werden.
Die keramischen Partikel 8 sind das Hauptkomponentenmaterial
des keramischen Formteils 2 und das Material ist wie oben
beschrieben. Als sphärische
Kunstharzpartikel 7 werden PMMA-(Polymethylmethacrylat)-Partikel,
PS-(Polystyrol)-Partikel usw.
verwendet. In diesem Fall ist es auch möglich, C-(Kohlenstoff)-Partikel zu verwenden.
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Schritt
(b): Die beiden Aggregate werden in einen Beschichtungsprozessor
geladen, um ein Aggregat von beschichteten Partikeln 9 zu
erhalten, bei dem die keramischen Partikel 8 dicht an der
Oberfläche
der Kunstharzpartikel 7 angebracht sind. Ein geeignetes
Massenmischungsverhältnis
zwischen dem Aggregat von Kunstharzpartikeln 7 und dem
Aggregat von keramischen Parikeln 8 ist 0,1 ≤ W1/W2 ≤ 10, wobei
das Gewicht des Aggregats von Kunstharzpartikeln 7 W1 ist und das Gewicht des Aggregats von keramischen
Partikeln 8 W2 ist. Wenn W1/W2 > 10 ist, kann aufgrund
dessen, dass die Menge von keramischen Partikeln bezüglich der
Menge von Kunstharz unzureichend ist, nicht die gesamte Fläche der Kunstharzpartikel 7 mit
den keramischen Partikeln 8 bedeckt werden, wohingegen
dann, wenn W1/W2 < 0,1 ist, aufgrund
dessen, dass die Menge von keramischen Partikeln relativ zur Menge
von Kunstharz zu groß ist,
eine große
Menge von übrig
bleibenden keramischen Partikeln 8 verbleibt, die die Fläche des Harzes
nicht bedecken. Als Beschichtungsprozessor wird ein durch Hosokawa
Micron Corporation hergestellter AM-15F verwendet (siehe die japanische
Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2003-160330). Seine Drehzahl
RS wird auf 500 UpM ≤ RS ≤ 2500 UpM
eingestellt, die Behandlungszeit t wird auf 0,25 h ≤ t ≤ 1 h eingestellt
und der innere Stückabstand
wird auf 1 mm eingestellt.
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Schritt
(c): Das Aggregat von beschichteten Parikeln 9 wird in
eine Form gebracht und einer Behandlung zur dichtesten Packung unterworfen.
Diese Behandlung wendet ein Vakuumfiltrationsverfahren an, bei dem
eine poröse
Form, etwa ein Gips, eine aus verschiedenen Metallarten oder PTFE
hergestellte und eine Mehrzahl von Saugöffnungen in der Basis aufweisende
Form usw. verwendet wird. In diesem Fall kann ein Mittel zum Unterdrucksetzen
des Inneren der Form von der Öffnungsseite
her verwendet werden, falls notwendig.
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Schritt
(d): Eine keramische Masse, die beispielsweise eine Keramik 10 desselben
Materials wie die keramischen Partikel 8 enthält, wird
in die Form eingefüllt,
um die Lücken
im Aggregat auszufüllen. Die
keramische Masse ist aus keramischen Parikeln, einem Dispergiermittel,
einem Bindemittel und destilliertem Wasser gebildet. Als Dispergiermittel
wird ein quartäres
Ammoniumsalz, ein Acrylsäureoligomer, Monoethylamin,
usw. verwendet. Als Bindemittel wird ein Polyvinylalkohol, eine
Acrylemulsion, Polyvinylbutyral, Me thylzellulose, β-1,3-Glucan
usw. verwendet. Beim Herstellen der keramischen Masse wird ein Verfahren
verwendet, bei dem ein Gemisch, das das Bindemittel und destilliertes
Wasser enthält,
hergestellt wird und dann dieses Gemisch, die keramischen Partikel,
das Dispergiermittel und destilliertes Wasser durch Verwendung einer
Kugelmühle
gemischt werden und danach folgend im Vakuum entgast werden. Eine
geeignete Viskosität η der keramischen
Masse ist 0,05 Pa·s ≤ η ≤ 5 Pa·s. Wenn η < 0,05 Pa·s ist,
gibt es aufgrund dessen, dass die Menge von Wasser im Überschuss
vorhanden ist, eine starke Deformation und Schrumpfen der Keramik nach
dem Trocknen und Kalzinieren (Brennen), wohingegen dann, wenn η > 5 Pa·s ist,
es unmöglich wird,
die Masse in ausreichendem Maß in
die Lücken im
Aggregat einbringen zu lassen, da die Viskosität der Masse zu hoch ist.
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Schritt
(e): Nachdem die keramische Masse getrocknet ist, wird ein Formteil 11,
das aus der Keramik 10 und den beschichteten Partikeln 9 gebildet
ist, aus der Form entformt. Beim Trocknen wird eine primäre Trocknungsbehandlung,
bei der 10°C ≤ T ≤ 30°C und 5 h ≤ t ≤ 40 h ist,
und eine sekundäre
Trocknungsbehandlung, bei der 30°C ≤ T ≤ 120°C und 1 h ≤ t ≤ 20 h ist,
eingesetzt, wobei T die Erwärmungstemperatur
und t die Erwärmungszeit
ist.
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Schritt
(f): Das geformte Produkt 11 wird in einen Sinterofen unter
einer vorbestimmten Atmosphäre
gebracht. Dann wird die Temperatur im Ofen mit einer vorbestimmten
Temperaturanstiegsrate unter einem vorbestimmten Druck im Ofen auf
eine Erwärmungstemperatur
erhöht,
bei der die Kunstharzpartikel 7 thermisch zersetzt werden
können.
Diese Erwärmungstemperatur
wird für
eine vorbestimmte Zeitdauer aufrechterhalten. Während dieses Prozesses zersetzen
sich die Kunstharzpartikel 7 thermisch, um sphärische Zellen 4 zu
bilden. Der durch Entweichen des thermischen Zersetzungsgases erzeugte Druck
bildet eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 6 in Trennwand-bildenden
Abschnitten 5a, die zwischen benachbarten sphärischen
Zellen 4 vorhanden sind und die aus der Mehrzahl von keramischen
Partikeln 8 und der Keramik 10 gebildet sind.
Die Atmosphäre
innerhalb des Ofens ist Luft oder ein inertes Gas, wie Stickstoff
oder Argon. Trotz der Ab hängigkeit
vom Material der Kunstharzpartikel 7 wird der Druck P innerhalb
des Ofens generell auf 0,01 MPa ≤ P ≤ 1 MPa eingestellt,
die Temperaturanstiegsrate Hr auf 5°C/h ≤ Hr ≤ 120°C/h eingestellt, die Erwärmungstemperatur
T auf 300°C ≤ T ≤ 600°C eingestellt
und die Erwärmungszeit t auf 0,5 h ≤ t ≤ 10 h eingestellt.
Bezüglich
der Atmosphäre
innerhalb des Ofens tendiert bei einer gegebenen Temperaturanstiegsrate
eine Atmosphäre
aus Stickstoff im Vergleich zu einer Atmosphäre von Luft dazu, den Verlust
der Aggregate an Kunstharzpartikeln zu verlangsamen, d.h. den thermischen
Zerfall zu verlangsamen. Wenn der Druck innerhalb des Ofens P < 0,01 MPa ist, kann
aufgrunddessen, dass der Druck des durch den thermischen Zerfall
der Kunstharzpartikel (C-Partikel) oder des Bindemittels erzeugte
Druck hoch ist, das geformten Erzeugnis deformiert werden oder zerbrechen,
wohingegen dann, wenn P > 1
MPa ist, ausreichende Durchgangslöcher nicht erhalten werden
können,
da der Druck des erzeugten Gases niedrig ist. Wenn die Temperaturanstiegsrate
Hr < 5°C/h ist,
können
ausreichende Durchgangslöcher nicht
erhalten werden, da der Druck des erzeugten Gases niedrig ist. Demgegenüber kann
dann, wenn Hr > 120°C/h ist,
das geformte Erzeugnis deformiert sein oder zerbrechen, da der Druck
des erzeugten Gases hoch ist. Wenn die Erwärmungstemperatur T < 300°C ist, können ferner
die Kunstharzpartikel, das Bindemittel usw. nicht aureichend verdampft
werden und im geformten Erzeugnis verbleiben, wohingegen dann, wenn
T > 600°C ist, die
Nähe der
Oberfläche des
geformten Erzeugnisses allmählich
durch die Atmosphäre
beeinträchtigt
wird. Wenn die Erwärmungszeit t 0,5 h ist, können die
Kunstharzpartikel oder das Bindemittel in einigen Fällen verbleiben,
wohingegen dann, wenn t > 10
h ist, die Nähe
der Oberfläche
des geformten Ereugnisses allmählich
durch die Atmosphäre
beeinträchtigt
wird.
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Schritt
(g): Die Temperatur des Innenraums des Ofens wird auf eine Temperatur
erhöht,
bei der ein Sintern der keramischen Partikel 8 möglich ist, und
diese Sintertemperatur wird für
eine vorbestimmte Zeitdauer aufrechterhalten. Auf diese Weise wird das
keramische Formteil 2 mit einer dreidimensionalen Netzstruktur
erhalten. Trotz der Abhängigkeit
vom Material der kera mischen Partikel 8 wird die Sintertemperatur
T im Allgemeinen auf 1000°C ≤ T < 2300°C eingestellt
und die Sinterzeit t wird auf
2 h ≤ t ≤ 6 h eingestellt.
Wenn die Sintertemperatur T < 1000°C ist, ist
die Sinterung nicht ausreichend, wohingegen dann, wenn t > 2300°C ist, die
Keramik zu sublimieren beginnt. Wenn die Sinterzeit t < 2
h ist, ist ferner das Sintern nicht ausreichend, wohingegen dann,
wenn t = 6 h ist, es nicht notwendig ist, die Sinterzeit noch länger zu
wählen,
da die Sinterung der Keramik ausreichend ausgeführt ist. Bei Berücksichtigung
der Kosten, Verbesserung der Lebensdauer des Ofens usw. kann die
Sintertemperatur verringert werden durch Einsatz von Mitteln wie
der Verwendung eines ein Sintern unterstützenden Mittels oder durch
Arbeiten bei erhöhtem
Atmosphärendruck.
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Im
oben genannten Herstellungsverfahren hängen der Innendurchmesser der
sphärischen
Zellen 4 und die Gleichförmigkeit des Innendurchmessers
vom Mediandurchmesser DM der Kunstharzpartikel 7 ab.
Eine einheitliche Verteilung der sphärischen Zellen 4 kann
erreicht werden durch Ausführen der
Behandlung zur dichtesten Packung des Schritts (c). Ferner wird
der Innendurchmesser der Durchgangslöcher 6 durch die Atmosphäre innerhalb
des Ofens, die Temperaturanstiegsrate, den Druck innerhalb des Ofens,
die Viskosität
der keramischen Masse (Konzentration der Keramik 10) usw.
in Schritt (f) gesteuert/geregelt. Beispielsweise ist es durch Einstellen
des Mediandurchmesers DM der Kunstharzpartikel 7 auf
einen vorbestimmten Wert und Steuern/Regeln der Temperaturanstiegsrate
Hr möglich, ein
Verhältnis
Md/MD zwischen den beiden Medianen Md und
MD innerhalb von 0,1 ≤ Md/MD < 0,5 zu erhalten.
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Wie
in 6 gezeigt ist, kann bezüglich der beschichteten Partikel 9 ein
Mittel verwendet werden, bei dem einige der keramischen Partikel 8 durch Kunstharzpartikel 71 mit kleinerem Durchmesser ersetzt
werden und bei dem die Bildung der Durchgangslöcher 6 durch thermischen
Zerfall der Kunstharzpartikel 71 mit
kleinerem Durchmesser gefördert wird,
wodurch der Median Md des Innendurchmessers der Durchgangslöcher 6 gesteuert/geregelt
wird.
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Spezifische
Beispiele werden im Folgenden beschrieben.
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(Ausführungsform 1)
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Die
Schritte (a) bis (g) wurden unter den folgenden Bedingungen durchgeführt, um
ein keramisches Formteil in der Form eines rechteckigen Parallelepipeds
mit einer Höhe
von 20 mm, einer Breite von 30 mm und einer Länge von 40 mm zu erhalten.
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Schritt
(a): Aggregat von sphärischen
Kunstharzpartikeln: Ein Aggregat von PMMA-Partikeln mit einem Mediandurchmesser
DM von 90 μm (Produktname MR-90G, hergestellt
durch Soken Kagaku K.K.), Aggregat von keramischen Partikeln: ein
Aggregat von SiC-Partikeln mit einem Mediandurchmesser dM von 0,5 μm
(Produktname OY-20, hergestellt von Yakushima Denko Co., Ltd.).
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Schritt
(b): Gewichtsmischungsverhältnis zwischen
einem Aggregat von Kunstharzpartikeln (W1)
und einem Aggregat von keramischen Prtikeln (W2):
W1/W2 = 1/1, Beschichtungsprozessor:
Produktname AM-15F, hergestellt von Hosokawa Micron Corporation,
Drehzahl RS 1000 UpM, Behandlungszeit t 0,5
h, innerer Stückabstand
1 mm.
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Schritt
(c): Abmessungen und Struktur der Form: Zwei PTFE-Blöcke mit
einer Höhe
von 20 mm, einer Breite von 30 mm und einer Tiefe von 20 mm wurden
derart angeordnet, dass sie einander zugewandt waren. Dies ergab
eine Form mit einem Hohlraum von 20 mm Höhe, 30 mm Breite und 40 mm Länge, dichteste
Packungsbehandlung einschließlich
Vakuumfiltration: ein Glasfaserfiltermaterial mit 0,7 μm Durchgangslöchern wurde
am Boden eines der Blöcke
angeordnet, der eine Mehrzahl von Saugöffnungen aufwies. Der Hohlraum
wurde nachfolgend mit den beschichteten Partikeln über eine Öffnung des
anderen Blocks gefüllt
und das Innere des Hohlraums wurde dann durch die Sauglöcher des
einen Blocks evakuiert.
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Schritt
(d): Keramikmasse: SiC-Masse, Zusammensetzung: Ein Aggregat von
SiC-Partikeln (α-SiC,
Mediandurchmesser 0,5 μm)
61,7 Massen-%, 20%- iges quartäres
Ammoniumsalz 2,8 Massen-%, 35%-ige Acrylemulsion 1,9 Massen-%, destilliertes
Wasser 33,6 Massen %, Viskosität η = 0,32 Pa· s.
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Schritt
(e): Primäre
Trocknungsbehandlung: Erwärmungstemperatur
T 20°C,
Erwärmungszeit t 20 h, sekundäre Trocknungsbehandlung:
Erwärmungstemperatur
T 90°C,
Erwärmungszeit t 1 h.
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Schritt
(f): Atmosphäre
innerhalb des Ofens: Luft, Druck P innerhalb des Ofens: 0,1 MPa,
Temperaturanstiegsrate Hr: 10°C/h,
Erwärmungstemperatur T:
500°C, Erwärmungszeit
t: 1 h.
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Schritt
(g): Sintertemperatur T: 2000°C,
Sinterzeit t: 3 h.
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Ein
auf diese Weise erhaltenes keramisches Formteil 2 besaß eine dreidimensionale
Netzstruktur, die Mehrzahl von sphärischen Zellen 4 war
in einer am dichtesten gepackten Form angeordnet, der Median MD ihres Innendurchmessers war 80 μm, der Median
Md des Innendurchmessers der Durchgangslöcher 6 war 16 μm und daher
war das Verhältnis
Md/MD zwischen den beiden Medianen Md und MD 0,2.
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(Ausführungsform 2)
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Die
Schritte (a) bis (g) wurden unter den folgenden Bedingungen ausgeführt, um
ein keramisches Formteil mit rechteckiger Parallelepipedform mit
einer Höhe
von 20 mm, einer Breite von 30 mm und einer Länge von 40 mm zu erhalten.
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Schritt
(a): Aggregat von sphärischen
Kunstharzpartikeln: Ein Aggregat von PMMA-Partikeln mit einem Mediandurchmesser
DM von 10μm
(Produktname MX-1000, hergestellt durch Soken Kagaku K.K.), Aggregat
von keramischen Partikeln: ein Aggregat von SiO2-Partikeln
mit einem Mediandurchmesser dM von 0,01 μm (Produktname
S-5280, hergestellt durch SIGMA) und ein Aggregat von Al2O3-Partikeln mit
einem Mediandurchmesser dM von 0,28 μm (Produktname
Taimicron TM-D, hergestellt durch Taimei Chemicals Co., Ltd.), wobei
das SiO2/Al2O3-Massenmischungsverhältnis zwischen dem Aggregat
von SiO2-Partikeln und dem Aggregat von
Al2O3-Partikeln
= 1/20 war.
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Schritt
(b): Gewichtsmischungsverhältnis zwischen
einem Aggregat von Kunstharzpartikeln (W1)
und einem Aggregat von keramischen Partikeln (W2):
W1/W2 = 1/1, Beschichtungsprozessor:
Produktname AM-15F, hergestellt durch Hosokawa Micron Corporation,
Drehzahl RS 1000 UpM, Behandlungszeit t 0,5
h, innerer Stückabstand
1 mm.
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Schritt
(c): Abmessungen und Struktur der Form: Zwei PTFE-Blöcke mit
einer 20 mm hohen, 30 mm breiten und 20 mm tiefen Vertiefung wurden
derart angeordnet, dass sie einander zugewandt waren, wodurch eine
Form mit einem 20 mm hohen, 30 mm breiten und 40 mm langen Hohlraum
erhalten wurde, dichteste Packungsbehandlung einschließlich Vakuumfiltration:
ein Glasfaserfiltermaterial mit 0,7 μm Durchgangslöchern wurde
auf dem Boden eines der Blöcke
angeordnet, der eine Mehrzahl von Sauglöchern aufwies, der Hohlraum
wurde nachfolgend mit den beschichteten Partikeln über eine Öffnung des anderen
Blocks gefüllt
und das Innere des Hohlraums wurde dann durch die Sauglöcher des
einen Blocks evakuiert.
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Schritt
(d): Keramische Masse: Al2O3-Masse, Zusammensetzung:
ein Aggregat von Al2O3-Partikeln (Mediandurchmesser
0,28 μm)
40,6 Massen-%, Ammoniumpolycarboxylat 1,3 Massen-%, Acrylemulsion 1,9
Massen-%, destilliertes Wasser 56,2 Massen-%, Viskosität η = 0,43
Pa·s.
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Schritt
(e): Primäre
Trocknungsbehandlung: Erwärmungstemperatur
T 20°C,
Erwärmungszeit t 20 h, sekundäre Erwärmungsbehandlung:
Erwärmungs temperatur
T90°C, Erwärmungszeit t 1 h.
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Schritt
(f): Atmosphäre
innerhalb des Ofens: Luft, Druck P innerhalb des Ofens: 0,1 MPa,
Temperaturanstiegsrate Hr: 10°C/h,
Erwärmungstemperatur T:
500°C, Erwärmungszeit
t: 1 h.
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Schritt
(g): Sintertemperatur T: 1600°C,
Sinterzeit t: 3 h.
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Ein
auf diese Weise erhaltenes keramisches Formteil 2 besaß eine dreidimensionale
Netrstruktur, die Mehrzahl von sphärischen Zellen 4 war
in einer am dichtesten gepackten Form angeordnet, der Median MD ihres Innendurchmessers war 10 μm, der Median
Md des Innendurchmessers der Durchgangslöcher 6 war 2 μm und daher
war das Verhältnis
Md/MD zwischen den beiden Medianen Md und MD 0,2.
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Als
Beispiele für
ein Metallmatrixverbundelement können
angeführt
werden ein Motorzylinderblock, bei dem wenigstens eine ausgewählte Stelle aus
dem Bereich um eine Zylinderbohrung, einer Zylinderkopfdichtfläche, einer
Bolzenbefestigungssitzfläche,
dem Bereich um ein Kurbelzapfenlager usw. verstärkt ist, ein Zylinderkopf,
bei dem wenigstens eine Stelle aus einer Zylinderkopfdichtfläche, einer Bolzenbefestigungssitzfläche, dem
Bereich um ein Nockenwellenlager, einem Ventilsitreinpressabschnitt,
einem Ventilführungseinpressabschnitt
usw. verstärkt
ist, und ein Gehäuse
oder eine Abdeckung, bei der wenigstens eine Stelle aus einer Bolzenbefestigungssitzfläche, einer
Berührungsfläche usw. verstärkt ist.
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Obwohl
oben Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben worden sind, kann
die vorliegende Erfindung in einer Vielzahl von Arten modifiziert
werden, ohne von dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Ein
Verfahren zum Herstellen eines keramischen Formteils (2)
mit einer drei dimensionalen Netzstruktur aus einer Mehrzahl von
sphärischen Zellen
(4) und einer Mehrzahl von Durchgangslöchern (6), die in
Trennwänden
(5) zwischen den sphärischen
Zellen (4) vorhanden sind, umfasst: einen Schritt des Erhaltens
eines Aggregats von beschichteten Partikeln (9), in denen
eine Mehrzahl von keramischen Partikeln (8) an der Oberfläche von sphärischen
Kunstharzpartikeln (7) angebracht ist, einen Schritt des
Anordnens des Aggregats von beschichteten Partikeln (9)
in einer am dichtesten gepackten Form in einer Form, einen Schritt
des Füllens von
Lücken
im Aggregat von beschichteten Partikeln (9) mit einer Keramik
(10), so dass sich ein geformtes Produkt (11)
ergibt, einen Schritt des Entformen des geformten Produkts (11)
aus der Form, einen Schritt des thermischen Zersetzens der sphärischen
Kunstharzpartikel (7) des geformten Produkts (11),
um die sphärischen
Zellen (4) zu bilden und die Mehrzahl von Durchgangslöchern (6)
in Trennwand-bildenden Abschnitten auszubilden, die zwischen benachbarten sphärischen
Zellen (4) vorhanden sind, sowie einen Schritt des Sinterns
der keramischen Partikel (8) und der Keramik (10),
um die Trennwände
(5) zu bilden.