DE102008013471A1 - Ceramic substrates whose sintering shrinkage can be adjusted comprise particles with specified maximum primary particle size and specified percentage by volume of particles of significantly greater primary particle size - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Keramik und betrifft keramische Grünkörper mit einstellbarer Sinterschwindung, die beispielsweise für keramische Bauteile mit partiell elektrisch leitfähigen, magnetischen oder transparenten Eigenschaften eingesetzt werden können und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Grünkörper sowie deren Verwendung.The This invention relates to the field of ceramics and relates to ceramic Green body with adjustable sintering shrinkage, for example, for ceramic components with partially electrically conductive, magnetic or transparent Properties can be used and a procedure for producing such green bodies and their Use.
Der Trend technischer Entwicklungen geht zunehmend zur Multifunktionalisierung von Bauteilen. Dabei sollen die Eigenschaften verschiedener Materialien an bestimmten Einsatzstellen zum Tragen kommen. Konventionell werden für diese Materialverbunde Einzelkomponenten hergestellt und in einem anschließenden Schritt gefügt. Dabei handelt es sich insbesondere bei keramischen Komponenten um komplizierte und aufwändige Verfahren, wie dem Aktivlöten oder Diffusionsschweißen. Diese Methoden erfordern unter anderem hohe Temperaturen, bestimmte Ofenatmosphären oder Hochvakuum, sowie definierte Fügezonengeometrien und Oberflächengüten. Des Weiteren können durch das Fügeverfahren die Einsatzbedingungen, wie die Temperatur- oder Korrosionsbeständigkeit des Verbundes eingeschränkt werden.Of the Trend of technical developments is increasingly becoming multifunctional of components. It should have the properties of different materials to be used at certain locations. Become conventional individual components made for these composite materials and joined in a subsequent step. there In particular ceramic components are complicated and elaborate methods, such as active soldering or Diffusion welding. These methods require, among other things high temperatures, certain furnace atmospheres or high vacuum, as well as defined joining zone geometries and surface qualities. Furthermore, by the joining method, the Operating conditions, such as temperature or corrosion resistance of the network are restricted.
Wird der Fügeschritt bereits in das Formgebungsverfahren integriert, ergeben sich sowohl ökonomische als auch produktionstechnische Vorteile, da hier der Verbund bereits im Grünteil realisiert wird und Prozessschritte eingespart werden können.Becomes the joining step already integrated in the molding process, arise both economic and production engineering Advantages, as the composite is already realized in the green part and process steps can be saved.
Eine große Herausforderung ergibt sich aus der Tatsache, dass die verwendeten Materialien während der Herstellung den gleichen Prozessparametern ausgesetzt sind. Als besonders kritisch ist die gemeinsame Wärmebehandlung zu sehen. Beim Co-Sintern müssen die Schwindungen der Partner in engen Toleranzen aneinander angepasst werden, da andernfalls in der Fügezone thermische Spannungen entstehen, die zu Rissen und zum Versagen des Bauteils führen.A big challenge stems from the fact that the materials used during the manufacture of the same process parameters are exposed. As especially critical is the common heat treatment to see. When co-sintering The shrinkage of the partners must be within close tolerances be adapted, otherwise in the joining zone thermal Tensions arise, causing cracks and failure of the component to lead.
Die
Herstellung von Werkstoffverbunden bereits im Formgebungsschritt
ist auf dem Gebiet der Hochleistungskeramik und der traditionellen
Keramik Stand der Technik. Dazu sind das Mehrlagenpressen oder Mehrkomponentenpressen,
das Garnieren im Bereich der Gießtechnologie, das Mehrlagenfoliengießen
[
Die Herstellung von keramischen Körpern erfolgt in der Regel über die Formgebung pulverförmiger Ausgangsstoffe, die in einer anschließenden Wärmebehandlung unterhalb der Schmelztemperatur verdichtet werden. Dabei werden die Porenräume geschlossen und das Bauteil erfährt einen Sinterschrumpf, der abhängig von der Packungsdichte im Grünkörper ist.The Production of ceramic bodies usually takes place over the shaping of powdery starting materials, which in a subsequent heat treatment below the melting temperature be compacted. The pore spaces are closed and the component undergoes a sintering shrinkage that depends of the packing density in the green body.
Demzufolge muss zur Beeinflussung der Schwindung die Gründichte gezielt eingestellt werden. Für eine Erhöhung der Schwindung kann beispielsweise bei der thermoplastischen Formgebung der Binderanteil angehoben werden. Jedoch sind damit häufig technologische Probleme, wie das Entmischen von Feststoff und Binder während der Formgebung oder eine zu geringen Grünfestigkeit während des Entbinderns verbunden.As a result, must be targeted to influence the shrinkage, the green density be set. For an increase in shrinkage For example, in the case of thermoplastic molding, the binder content can be increased become. However, these are often technological problems, like the segregation of solid and binder during the Shaping or too low green strength during associated with the removal of the child.
Eine andere Methode besteht darin, Pulver verschiedener Partikelgrößen zur Anpassung der Schwindung zu verwenden.A Another method is to use powders of different particle sizes to use for adjusting the shrinkage.
Die
Beeinflussung der Sinterschwindung durch Veränderung der
Partikelgröße wird in
Durch
die Verwendung mindestens zweier Fraktionen keramischer Partikel
mit unterschiedlicher mittlerer Korngröße lassen
sich bekanntermaßen die Kornzwischenräume besser
ausfüllen und auf diese Weise höhere Gründichten
im Formkörper einstellen [
Mit
der Verwendung von multimodalen Pulvermischungen kann ebenfalls
die Packungsdichte verändert werden. Gemäß den
Angaben aus Veröffentlichungen [
Nachteilig ist dabei, dass bei Verwendung zweier Pulver, die sich in ihrer Teilchengröße nur wenig (nicht um mehr als eine Größenordung) voneinander unterscheiden, der Einfluss der höheren Sinteraktivität des Pulvers mit der kleineren Teilchengröße nicht spürbar zum Tragen kommt.adversely is that when using two powders that are in their Particle size only a little (not more than one Magnitude) differ from each other, the influence the higher sintering activity of the powder with the smaller particle size not noticeable comes to fruition.
Gemäß der
Von hochdispersen oder nanoskaligen Pulvern ist bekannt, dass sie eine sehr hohe spezifische Oberfläche aufweisen und aus diesem Grund eine außerordentlich hohe Sinteraktivität besitzen.From fumed or nanoscale powders are known to have a have very high specific surface area and from this Reason an extremely high sintering activity have.
Nachteilig bei der Verarbeitung derartiger Pulver ist jedoch, dass sich in daraus hergestellten Formkörpern infolge der starken interpartikulären Wechselwirkungen und der hohen inneren Pulverreibung nur relativ gering Gründichten erzielen lassen, die wiederum einer vollständigen Verdichtung während der Sinterung im Wege stehen.adversely in the processing of such powders, however, is that in molded articles produced therefrom due to the strong interparticle Interactions and high internal powder friction only relatively low Greening, which in turn is complete Compaction during sintering in the way.
Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, diese Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und keramische Grünkörper abzugeben, bei denen die Sinterschwindung für ein nachfolgendes Sinterverfahren gezielt eingestellt wird und verbesserte Oberflächeneigenschaften des gesinterten Grünkörpers erreicht werden, sowie ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zu seiner Herstellung und ihre Verwendung anzugeben.task The invention is now, these disadvantages of the prior art to eliminate and give off ceramic green bodies, in which the sintering shrinkage for a subsequent sintering process is targeted and improved surface properties of the sintered green body, as well as a simple and inexpensive process for its production and indicate their use.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention this object by the invention specified in the claims solved. Advantageous embodiments are the subject of Dependent claims.
Die erfindungsgemäßen keramischen Grünkörper mit einstellbarer Sinterschwindung bestehen aus keramischen Partikeln mit mindestens zwei deutlich unterschiedlichen Primärpartikelgrößen, die homogen verteilt vorliegen, wobei mindestens eine Primärpartikelgröße ≤ 100 nm beträgt und die andere Primärpartikelgröße deutlich größer ist, und wobei der Volumenanteil der Partikel mit der deutlich größeren Primärpartikelgröße mindestens 10% beträgt.The ceramic green body according to the invention with adjustable sinter shrinkage consist of ceramic particles with at least two distinctly different primary particle sizes, which are homogeneously distributed, wherein at least one primary particle size ≤ 100 nm and the other primary particle size is significantly larger, and where the volume fraction the particles with the significantly larger primary particle size at least 10%.
Vorteilhafterweise bestehen die keramischen Partikel aus unterschiedlichen keramischen Materialien.advantageously, The ceramic particles consist of different ceramic Materials.
Ebenfalls vorteilhafterweise sind nanostrukturierte keramische Partikel mit einer Primärpartikelgröße von ≤ 100 nm vorhanden.Also Advantageously, nanostructured ceramic particles with a primary particle size of ≤ 100 nm available.
Weiterhin vorteilhafterweise unterscheidet sich der Medianwert der zwei unterschiedlichen Primärpartikelgrößen um mindestens 1 Größenordnung (= eine 10-Potenz), noch vorteilhafterweise um 2 bis 4 Größenordnungen voneinander.Farther Advantageously, the median value of the two different ones differs Primary particle sizes at least 1 Magnitude (= a 10-power), even more advantageous by 2 to 4 orders of magnitude from each other.
Und auch vorteilhafterweise beträgt die eine Primärpartikelgröße ≤ 40 nm.And also advantageously, the one primary particle size is ≤40 nm.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die eine Primärpartikelgröße ≤ 25 nm beträgt.Advantageous it is also when the one primary particle size ≤ 25 nm is.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der Volumenanteil der Partikel mit der deutlich größeren Primärpartikelgröße 10 Vol.-% bis 99 Vol.-% beträgt.Farther It is advantageous if the volume fraction of the particles with the significantly larger primary particle size 10% by volume to 99% by volume.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn der d50-Wert der Partikel mit der Primärpartikelgröße von ≤ 100 nm ≤ 80 nm beträgt.It is likewise advantageous if the d 50 value of the particles having the primary particle size of ≦ 100 nm is ≦ 80 nm.
Und auch vorteilhaft ist es, wenn der d95-Wert der Partikel mit der Primärpartikelgröße von ≤ 100 nm ≤ 250 nm beträgt.And it is also advantageous if the d 95 value of the particles having the primary particle size of ≦ 100 nm ≦ 250 nm.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von keramischen Grünkörpern mit einstellbarer Sinterschwindung werden keramische Partikeln mit mindestens zwei deutlich unterschiedlichen Primärpartikelgrößen zu einer homogenen Partikelverteilung verarbeitet, wobei nanostrukturierte keramische Partikel mit mindestens eine Primärpartikelgröße ≤ 100 nm und weitere keramische Partikel mit einer deutlich größeren Primärpartikelgröße eingesetzt werden, wobei mindestens 10 Vol.-% an weiteren keramischen Partikeln mit der deutlich größeren Primärpartikelgröße eingesetzt werden, und die homogene Partikelverteilung durch trockene, thermoplastische, plastische oder nasse Formgebungsverfahren zu einem keramischen Grünkörper mit einstellbarer Sinterschwindung verarbeitet werden.In the method according to the invention for producing ceramic green bodies with adjustable sintering shrinkage, ceramic particles having at least two distinctly different primary particle sizes are processed into a homogeneous particle distribution, wherein nanostructured ceramic particles having at least one primary particle size ≦ 100 nm and further ceramic particles having a significantly larger primary particle size are used, wherein at least 10 vol .-% of other ceramic particles are used with the much larger primary particle size, and the homogeneous particle distribution by tro be processed, thermoplastic, plastic or wet molding process to a ceramic green body with adjustable sinter shrinkage.
Vorteilhafterweise wird die homogene Partikelverteilung mittels Spritzgießen zu einem Grünkörper verarbeitet.advantageously, is the homogeneous particle distribution by injection molding processed into a green body.
Ebenfalls vorteilhafterweise wird die homogene Partikelverteilung mittels Trockenpressen zu einem Grünkörper verarbeitet.Also Advantageously, the homogeneous particle distribution by means of Dry presses processed into a green body.
Erfindungsgemäß werden die keramischen Grünkörpers mit einstellbarer Sinterschwindung zusammen mit mindestens einem weiteren keramischen Grünkörper, dessen Sinterschwindung der der eingestellten Sinterschwindung des keramischen Grünkörpers entspricht, zur Herstellung von keramischen Sintercompositen verwendet.According to the invention the ceramic green body with adjustable Sinterschwindung together with at least one other ceramic Green body whose sintering shrinkage of the set sintering shrinkage of the ceramic green body, for the production used of ceramic sintered composites.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann durch die gezielte Einstellung der Sinterschwindung von keramischen Grünkörpern eine verbesserte Sinteraktivität und Sinterverdichtung der Materialien erreicht werden. Dazu wird einerseits die hohe Sinteraktivität von keramischen Partikeln mit Primärpartikelgrößen ≤ 100 nm ausgenutzt, die erfindungsgemäß mit dem Einsatz von mindestens weiteren keramischen Partikeln mit einer deutlich größeren Primärpartikelgröße kombiniert wird.With the solution according to the invention can by the targeted adjustment of the sintering shrinkage of ceramic green bodies an improved sintering activity and sintering compaction the materials are achieved. On the one hand, the high sintering activity of ceramic particles with primary particle sizes ≤ 100 nm exploited, according to the invention with the use of at least another ceramic particles with a clear larger primary particle size combined.
Durch den Einsatz der bimodalen Primärpartikel, die homogen ineinander verteilt vorliegen, wird im keramischen Grünkörper eine einstellbare Gründichte erreicht, die zu einer einstellbaren Sinterschwindung führt. Dabei wird mit zunehmenden Anteil an keramischen Partikeln mit Primärpartikelgrößen ≤ 100 nm deren bessere Sinteraktivität und höhere spezifischen Oberfläche ausgenutzt, so dass trotz teilweise sinkender Gründichtewerte eine verbesserte Verdichtung im Sinterkörper erreicht werden kann und damit auch die Festigkeit und die Oberflächeneigenschaften des Sinterkörpers verbessert werden können.By the use of bimodal primary particles, which are homogeneously intertwined distributed, is in the ceramic green body achieved an adjustable green density, which is adjustable to a Sinterschwindung leads. It is with increasing share on ceramic particles with primary particle sizes ≤ 100 nm whose better sintering activity and higher specific Surface exploited, so that despite partially decreasing green light values an improved compression in the sintered body can be achieved can and thus also the strength and the surface properties of the sintered body can be improved.
Der
besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit der Steuerung
des Verhältnisses zwischen gröberen und feineren
Primärpartikelanteilen ein gewünschter Wert der
Sinterschwindung eingestellt werden kann (siehe
Bekanntermaßen kann durch Einstellung der dichtesten Kugelpackung einer bimodalen Partikelverteilung von keramischen Partikeln die geringste Sinterschwindung bei gleichzeitig hoher Gründichte erreicht werden.As is known, can be adjusted by adjusting the densest sphere packing of a bimodal Particle distribution of ceramic particles the lowest sintering shrinkage be achieved at the same time high green density.
Mit der vorliegenden Lösung wird aber gerade keine dichteste Kugelpackung der bimodalen Partikelverteilung der keramischen Partikel angestrebt, sondern ein Überschuss an Partikeln mit Primärpartikelgrößen ≤ 100 nm. Diese Partikel mit Primärpartikelgrößen ≤ 100 nm nehmen die deutlich gröberen Primärpartikel auf und schaffen mehr oder weniger große Abstände zwischen ihnen. Damit werden immer noch hohe Gründichtewerte erreicht, die gepaart mit der deutlich besseren Sinteraktivität dieser Partikel mit Primärpartikelgrößen ≤ 100 nm zur Einstellung bestimmter Absolutwerte der Sinterschwindung dieses keramischen Grünkörpers führen. Aus der vorliegenden Gründichte und den für die jeweils eingesetzten keramischen Partikel bekannten Sinterdichten kann gemäß dem Zusammenhang nach Gleichung 1 die Sinterschwindung leicht ermittelt werden. The present solution, however, does not aim for the densest spherical packing of the bimodal particle distribution of the ceramic particles, but rather an excess of particles having primary particle sizes ≦ 100 nm. These particles having primary particle sizes ≦ 100 nm take up the significantly coarser primary particles and create more or less large distances them. Thus, high green density values are still achieved, which, coupled with the significantly better sintering activity of these particles with primary particle sizes ≦ 100 nm, lead to the setting of specific absolute values of the sintering shrinkage of this ceramic green body. From the green density present and the sintering densities known for the respective ceramic particles used, the sintering shrinkage can be easily determined in accordance with the relationship according to equation 1.
Die Gründichten keramischer Grünkörper können bekanntermaßen mittels Quecksilbervolumenometrie oder geometrischer Methoden ermittelt werden.The Green densities of ceramic green bodies can known by mercury volume or geometric Methods are determined.
Durch die erfindungsgemäß gezielte Einstellung der Sinterschwindung der keramischen Grünkörper, die durch trockene, thermoplastische, plastische oder nasse Formgebungsverfahren hergestellt werden, werden die Abhängigkeiten der Sinteraktivität von der spezifischen Oberfläche keramischer Pulver und der Gründichte vom Mischungsverhältnis mehrerer Pulver mit deutlich unterschiedlicher Teilchengrößenverteilung ausgenutzt.By the invention targeted setting the sintering shrinkage ceramic green body covered by dry, thermoplastic, plastic or wet molding processes become the dependencies of the sintering activity from the specific surface of ceramic powders and the green density of the mixing ratio of several Powder with significantly different particle size distribution exploited.
Die Packungsdichte von Pulvern hängt von deren Partikelgröße und -form ab, wobei intrapartikuläre Wechselwirkungen die mögliche Annäherung der Partikel bestimmen. Bei groben Pulvern mit kleinen Oberfläche-Volumen-Verhältnissen wird die Packungsdichte durch die geometrisch möglichen Anordnungen der Partikel und den entstehenden Hohlräumen bestimmt. Per Definition besitzen sogenannte Nanopulver eine Primärteilchengröße < 100 nm. Mit abnehmender Partikelgröße erhöht sich der Einfluss der Oberfläche im Verhältnis zum Volumen. Aufgrund der wachsenden Oberfläche nimmt die Bedeutung intrapartikulärer Kräfte, wie der Abstoßung durch elektrostatische Wechselwirkungen zu. Gleichzeitig verstärken sich die kohäsive Anziehung und die Adsorbtion von Feuchtigkeit an der Oberfläche, wodurch sich die Agglomerationsneigung der Pulver erhöht. Diese schwer aufbrechbaren, porösen Agglomerate begrenzen die realisierbare Packungsdichte für sehr feine Pulver.The packing density of powders depends on their particle size and shape, with intraparticle interactions determining the possible approach of the particles. For coarse powders with small surface-to-volume ratios, the packing density is determined by the geometrically possible arrangements of the par and the resulting cavities. By definition, so-called nanopowders have a primary particle size <100 nm. As the particle size decreases, the influence of the surface in relation to the volume increases. Due to the growing surface, the importance of intraparticulate forces, such as repulsion due to electrostatic interactions, increases. At the same time, the cohesive attraction and the adsorption of moisture on the surface increase, which increases the agglomeration tendency of the powder. These difficult to break up, porous agglomerates limit the feasible packing density for very fine powders.
Im Rahmen der Erfindung werden nanostrukturierte keramische Pulver eingesetzt. Dabei werden diese nanostrukturierten keramischen Pulver aus keramischen Primärpartikeln ≤ 100 nm gebildet, die ganz oder teilweise agglomeriert sein können.in the The invention relates to nanostructured ceramic powders used. These nanostructured ceramic powders formed from ceramic primary particles ≤ 100 nm, which may be agglomerated in whole or in part.
Entscheidend für die vorliegende Erfindung ist jedoch die jeweilige Primärpartikelgröße.critical however, for the present invention is the respective Primary particle size.
Mit
der erfindungsgemäßen Lösung bestimmt
der volumenmäßig vorherrschende Anteil an Primärpartikeln
die Eigenschaften des keramischen Grün- und Sinterkörpers.
Bilden die groben Partikel ein Netzwerk, füllen die feineren
Teilchen die Hohlräume zwischen den groben Partikeln aus,
wodurch die Packungsdichte erhöht wird (
Insbesondere durch den Einsatz von keramischen Primärpartikeln ≤ 100 nm wird die effektive Gesamtoberfläche bereits mit geringen Feinanteilen deutlich verändert und die Sinterschwindung kann einstellbar verändert werden. Bei Formgebungsverfahren, in denen Lösungsmittel oder hohe Binderanteile zur Anwendung kommen, bewirkt die hohe Oberfläche des Feinanteils, dass überschüssiger Binder adsorbiert und Entmischungsvorgänge unterbunden werden.Especially through the use of ceramic primary particles ≤ 100 nm, the effective total surface area is already low Fines significantly changed and the sintering shrinkage can be changed adjustable. In the molding process, in which solvents or high binder contents are used, causes the high surface of the fine fraction that excess Binder adsorbed and prevented segregation become.
Durch die Erzeugung einer homogenen Partikelverteilung unter Einsatz von keramischen Primärpartikeln ≤ 100 nm kann die Schwindung keramischer Sinterkörper, die über trockene, thermoplastische oder nasse Formgebungsverfahren hergestellt werden, während der Sinterung gezielt eingestellt werden.By the generation of a homogeneous particle distribution using ceramic primary particles ≤ 100 nm, the Shrinkage of ceramic sintered bodies passing over dry, thermoplastic or wet molding processes be targeted during sintering.
Der
Zusammenhang zwischen Sinterschwindung, spezifischer Oberfläche,
Sinteraktivität und Gründichte im Verhältnis
von Grob- und Feinanteil in der Primärpartikelgröße
ist in
Erfindungsgemäß kann nicht nur der Absolutbetrag der Sinterschwindung des keramischen Grünkörpers eingestellt werden, sondern auch der Temperaturbereich, in dem die Sinterschwindung beginnt und/oder auftritt in weiten Grenzen beeinflusst werden. Dadurch können insbesondere Komposite aus Materialien hergestellt werden, die normalerweise deutlich unterschiedliche Sinterschwindungstemperaturen aufweisen.According to the invention not only the absolute amount of sintering shrinkage of the ceramic Green body to be adjusted, but also the Temperature range in which the sintering shrinkage begins and / or occurs be influenced within wide limits. This allows in particular Composites are made from materials that are normally have significantly different Sinterschwindungstemperaturen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mehrere keramische Partikel mit deutlich unterschiedliche Partikelgrößen eingesetzt werden können, die sowohl aus gleichen oder auch unterschiedlichen keramischen Materialien im Verbund mit nichtkeramischen Materialien eingesetzt werden können.One Another advantage of the invention is that several ceramic Particles with significantly different particle sizes can be used, both from the same or Also different ceramic materials in combination with non-ceramic Materials can be used.
Weiterhin ist die erfindungsgemäße Lösung besonders erfolgreich anwendbar, wenn die Unterschiede zwischen den Primärpartikelgrößen wenigstens zwei Größenordnungen (= zwei Zehnerpotenzen) betragen.Farther the solution according to the invention is particular successfully applicable if the differences between the primary particle sizes at least two orders of magnitude (= two orders of magnitude) be.
Nachfolgend wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.following The invention will be closer to several embodiments explained.
Beispiel 1example 1
Als Pulver wurde ein grobes ZrO2-Pulver (PYT05.005H, Unitec Ceramics) mit BET = 4,3 m2/g, d50 = 1 μm und ein über Flammpyrolyse hergestelltes, nanostrukturiertes ZrO2-Pulver (VP Zirconium Oxide-3YSZ, Evonik Degussa GmbH) mit BET = 43 m2/g, d50 = 20 nm verwendet.The powders were a coarse ZrO 2 powder (PYT05.005H, Unitec Ceramics) with BET = 4.3 m 2 / g, d 50 = 1 μm and a nanopatterned ZrO 2 powder prepared by flame pyrolysis (VP Zirconium Oxide-3YSZ Evonik Degussa GmbH) with BET = 43 m 2 / g, d 50 = 20 nm.
Die Pressversätze wurden mit unterschiedlichen Fein- und Grobanteilen Xfein = 25, 50, 75, 90 Ma.-% über Mischmahlung mit ZrO2-Mahlkugeln für 24 h und anschließender Gefriertrocknung hergestellt. Als Grünkörper wurden Tabletten mit einem Durchmesser von 12 mm und einer Höhe von 6 mm über uniaxiales Pressen bei 150 MPa hergestellt.The press offsets were prepared with different fine and coarse fractions X fine = 25, 50, 75, 90% by mass via mixed grinding with ZrO 2 grinding balls for 24 h and subsequent freeze-drying. As green bodies, tablets having a diameter of 12 mm and a height of 6 mm were produced by uniaxial pressing at 150 MPa.
Bei diesen Grünkörpern ist eine gezielte Einstellung der Sinterschwindung erreicht.at These green bodies is a targeted attitude the sintering shrinkage reached.
Die
Sinterungen erfolgten bei 1650°C für 2 h, wobei
Dichten > 96% bezogen
auf die theoretische Dichte erreicht wurden. Zur Ermittlung der
Schwindung wurden die Presslinge vermessen und aus der Volumenschwindung
die lineare Schwindung berechnet.
Beispiel 2Example 2
Als Pulver wurde ein grobes ZrO2-Pulver (PYT05.005H, Fa. Unitec Ceramics) mit BET = 4,3 m2/g, d50 = 1 μm und ein über Flammpyrolyse hergestelltes, nanostrukturiertes ZrO2-Pulver (VP Zirconium Oxide-3YSZ, Fa. Evonik Degussa GmbH) mit BET = 43 m2/g, d50 = 20 nm verwendet.The powder was a coarse ZrO 2 powder (PYT05.005H, Unitec Ceramics) with BET = 4.3 m 2 / g, d 50 = 1 .mu.m and a nanostructured ZrO 2 powder prepared by flame pyrolysis (VP zirconium oxides -3YSZ, Fa. Evonik Degussa GmbH) with BET = 43 m 2 / g, d 50 = 20 nm.
Es wurden Spritzgießmassen, sogenannte Feedstocks, mit einem Feinanteil von Xfein = 25 Ma.-% und unter Verwendung des Bindersystems Licomont EK583 (Fa. Clariant) hergestellt. Für eine gute Homogenisierung und zuverlässiges Aufbrechen der Agglomerate wurden die Massen auf einem Scherwalzenextruder (Fa. Bellaform) in 3 Durchgängen compoundiert. Der optimale Pulverfüllgrad wurde über Drehmomentmessung mit einem Messkneter (W50EHT, Fa. Grabender) bestimmt. Es wurden Stäbe mit den Abmaßen 7·3,5·70 mm3 auf einer Spritzgussmaschine (320S, Fa. Arburg) gespritzt.Injection molding compounds, so-called feedstocks, having a fine fraction of X fine = 25% by mass and using the binder system Licomont EK583 (Clariant) were produced. For good homogenization and reliable breakup of the agglomerates, the masses were compounded on a shear roller extruder (Bellaform) in 3 passes. The optimal degree of powder filling was determined by torque measurement with a measuring mixer (W50EHT, from Brabender). Rods with the dimensions 7 × 3.5 × 70 mm 3 were sprayed on an injection molding machine (320S, Arburg).
Bei diesen Grünkörpern ist eine gezielte Einstellung der Sinterschwindung erreicht.at These green bodies is a targeted attitude the sintering shrinkage reached.
Die
Entbinderung erfolgte in Luftatmosphäre bis 400°C.
Anschließend wurden sie bei 1600°C, 4 h gesintert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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