DE102012207803A1 - Silicon nitride ceramics and process for their preparation - Google Patents
Silicon nitride ceramics and process for their preparation Download PDFInfo
- Publication number
- DE102012207803A1 DE102012207803A1 DE102012207803A DE102012207803A DE102012207803A1 DE 102012207803 A1 DE102012207803 A1 DE 102012207803A1 DE 102012207803 A DE102012207803 A DE 102012207803A DE 102012207803 A DE102012207803 A DE 102012207803A DE 102012207803 A1 DE102012207803 A1 DE 102012207803A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- silicon nitride
- additive
- nitride ceramic
- sintering
- mixture
- 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.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
- C04B35/593—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride obtained by pressure sintering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62695—Granulation or pelletising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
- C04B2235/3222—Aluminates other than alumino-silicates, e.g. spinel (MgAl2O4)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3241—Chromium oxides, chromates, or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3251—Niobium oxides, niobates, tantalum oxides, tantalates, or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3256—Molybdenum oxides, molybdates or oxide forming salts thereof, e.g. cadmium molybdate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3272—Iron oxides or oxide forming salts thereof, e.g. hematite, magnetite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3272—Iron oxides or oxide forming salts thereof, e.g. hematite, magnetite
- C04B2235/3274—Ferrites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
- C04B2235/3865—Aluminium nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
- C04B2235/3873—Silicon nitrides, e.g. silicon carbonitride, silicon oxynitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
- C04B2235/3886—Refractory metal nitrides, e.g. vanadium nitride, tungsten nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5454—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof nanometer sized, i.e. below 100 nm
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/549—Particle size related information the particle size being expressed by crystallite size or primary particle size
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6567—Treatment time
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
- C04B2235/767—Hexagonal symmetry, e.g. beta-Si3N4, beta-Sialon, alpha-SiC or hexa-ferrites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/77—Density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
- C04B2235/785—Submicron sized grains, i.e. from 0,1 to 1 micron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
- C04B2235/788—Aspect ratio of the grains
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine gesinterte Siliziumnitridkeramik, welche insbesondere eine Komponente eines Wälz- oder Gleitlagers bildet. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Siliziumnitridkeramik. Das Verfahren umfasst zunächst einen Schritt, in welchem Siliziumnitrid Si3N4 bereitgestellt wird. Weiterhin wird ein erstes Additiv bereitgestellt, welches in Form von Primärpartikeln einer durchschnittlichen Primärpartikelgröße von weniger als 1 µm vorliegt. Das erste Additiv fungiert als Sinterhilfe. In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das Siliziumnitrid und das erste Additiv zu einer Mischung vermischt. Die Mischung wird anschließend zu einem Grünling geformt, welcher daraufhin zu einer Siliziumnitridkeramik gesintert wird. Dabei wird neben dem Siliziumnitrid auch das erste Additiv zu einem Bestandteil der Siliziumnitridkeramik.The present invention relates to a sintered silicon nitride ceramic, which in particular forms a component of a rolling or sliding bearing. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a silicon nitride ceramic. The method first comprises a step in which silicon nitride Si3N4 is provided. Furthermore, a first additive is provided which is in the form of primary particles having an average primary particle size of less than 1 μm. The first additive acts as a sintering aid. In a further step of the method according to the invention, the silicon nitride and the first additive are mixed to form a mixture. The mixture is then formed into a green body, which is then sintered to a silicon nitride ceramic. In addition to the silicon nitride, the first additive also becomes part of the silicon nitride ceramic.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine gesinterte Siliziumnitridkeramik, welche insbesondere eine Komponente eines Wälz- oder Gleitlagers bildet. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Siliziumnitridkeramik. The present invention relates to a sintered silicon nitride ceramic, which in particular forms a component of a rolling or sliding bearing. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a silicon nitride ceramic.
Gesinterte Siliziumnitridkeramiken sind wegen ihrer hohen Festigkeit, Risszähigkeit, Verschleiß-, Korrosions- und Temperaturwechselbeständigkeit sowie wegen ihrer geringen Dichte und ihrer geringen thermischen Ausdehnung ein häufig verwendeter Werkstoff im Maschinen- und Anlagenbau, in der chemischen Industrie, in der Gießereitechnik, in der Elektronik sowie in der Luft- und Raumfahrttechnik.Sintered silicon nitride ceramics are a frequently used material in mechanical and plant engineering, in the chemical industry, in foundry technology, in electronics, and because of their high strength, fracture toughness, wear, corrosion and thermal shock resistance as well as their low density and low thermal expansion in aerospace engineering.
Die
Aus der
Die
Die
Die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, eine Siliziumnitridkeramik und ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen, wobei eine vergleichsweise aufwandärmere Herstellung zu einer Siliziumnitridkeramik führt, welche sowohl eine hohe Festigkeit und Risszähigkeit, eine weitestgehend porenfreie Gefügestruktur als auch eine nur geringe Sinterhaut aufweist.The object of the present invention, starting from the prior art, is to provide a silicon nitride ceramic and a method for the production thereof, wherein a comparatively low-wall production leads to a silicon nitride ceramic which has both a high strength and fracture toughness, a largely non-porous microstructure and a small amount Having sinter skin.
Die genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie durch Siliziumnitridkeramiken gemäß den beigefügten nebengeordneten Ansprüchen 7 und 8.The above object is achieved by a method according to the appended claim 1 and by silicon nitride ceramics according to the attached independent claims 7 and 8.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung einer gesinterten Siliziumnitridkeramik, welche insbesondere als Komponente eines Wälz- oder Gleitlagers ausgebildet ist, beispielsweise als ein Lagerring oder als ein Wälzkörper. Das Verfahren umfasst zunächst einen Schritt, in welchem Siliziumnitrid Si3N4 bereitgestellt wird. Das Siliziumnitrid wird bevorzugt als Pulver bereitgestellt. Weiterhin wird ein erstes Additiv als Sinteradditiv bereitgestellt, welches in Form von Primärpartikeln einer durchschnittlichen Primärpartikelgröße von weniger als 1 µm vorliegt. Es handelt sich somit um nanoskalige Partikel, welche bevorzugt als Nanopartikel ausgebildet sind. Das erste Additiv fungiert im Weiteren als Sinterhilfe. In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das Siliziumnitrid, das erste Additiv und ggf. weitere Additive und Zusätze zu einer Mischung vermischt. Die Mischung wird anschließend zu einem Grünling geformt, welcher daraufhin zu einer Siliziumnitridkeramik gesintert wird. Das Sintern kann beispielsweise durch ein Gasdrucksintern oder durch einen Heißpressprozess erfolgen. Dabei wird neben dem Siliziumnitrid auch das erste Additiv zu einem Bestandteil der Siliziumnitridkeramik und bildet dabei eine Zweitphase, insbesondere eine glasartige Binder-, Füll- und Korngrenzphase aus.The inventive method is used to produce a sintered silicon nitride ceramic, which is designed in particular as a component of a rolling or sliding bearing, for example as a bearing ring or as a rolling element. The method first comprises a step in which silicon nitride Si 3 N 4 is provided. The silicon nitride is preferably provided as a powder. Furthermore, a first additive is provided as a sintering additive, which is in the form of primary particles having an average primary particle size of less than 1 micron. These are therefore nanoscale particles, which are preferably formed as nanoparticles. The first additive also acts as a sintering aid. In a further step of the method according to the invention, the silicon nitride, the first additive and optionally further additives and additives are mixed to form a mixture. The mixture is then formed into a green compact, which then is sintered to a silicon nitride ceramic. The sintering can be done for example by gas pressure sintering or by a hot pressing process. In this case, in addition to the silicon nitride and the first additive to a component of the silicon nitride ceramic and forms a second phase, in particular a glassy binder, filling and grain boundary phase.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch die Verwendung des ersten Additivs eine besonders homogene Verteilung der zum Flüssigphasensintern nötigen Elemente in der Si3N4-Keramik erreicht wird. Daraus resultiert ein besonders vorteilhaftes Sinterverhalten und ein porenfreies bzw. weitestgehend porenarmes Gefüge, welches es ermöglicht, auf eine heißisostatische Sinterverdichtung (HIP) der Si3N4-Keramik zu verzichten. Stattdessen lässt sich erfindungsgemäß eine Si3N4-Keramik mit etwa gleichwertigem Gefüge und Eigenschaften auch über einen weniger aufwändigen Gasdrucksinter- oder Heißpressprozess herstellen. A significant advantage of the method according to the invention is that a particularly homogeneous distribution of the elements required for liquid phase sintering in the Si 3 N 4 ceramic is achieved by using the first additive. This results in a particularly advantageous sintering behavior and a pore-free or largely pore-poor microstructure, which makes it possible to dispense with a hot isostatic sintering compaction (HIP) of the Si 3 N 4 ceramic. Instead, according to the invention, it is also possible to produce a Si 3 N 4 ceramic with an approximately equivalent microstructure and properties via a less complicated gas pressure sintering or hot pressing process.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht außerdem darin, dass während des Herstellungsprozesses oxidische Verbindungen/Elemente als Sinteradditive Verwendung finden können, die in intrinsischer Form hygroskopische Eigenschaften aufweisen (z. B. MgO, CaO) und sich deshalb normalerweise nicht wässrig dispergieren lassen. Das erfindungsgemäß zu verwendende erste Additiv erweist sich hingegen nicht als hygroskopisch, sondern ist auch in wässriger Umgebung stabil. Das Mischen des Siliziumnitridpulvers und des zumindest ersten Additivs sowie die weitere Aufbereitung können deshalb auch auf wässriger Basis erfolgen, sodass auf eine wesentlich teurere und gefährlichere lösungsmittelbasierte Aufbereitung verzichtet werden kann.A particular advantage of the method according to the invention is also that oxidic compounds / elements can be used as sintering additives during the production process, which have hygroscopic properties in intrinsic form (eg MgO, CaO) and therefore can not normally be dispersed in water. By contrast, the first additive to be used according to the invention does not prove to be hygroscopic, but is stable even in an aqueous environment. The mixing of the silicon nitride powder and the at least first additive and the further processing can therefore also be carried out on an aqueous basis, so that it is possible to dispense with a much more expensive and dangerous solvent-based preparation.
Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sehen weiterhin einen Nassmahlprozess für die Mischung vor, mit dem die gewünschte Feinheit, Homogenität und Oberflächenqualität der Mischung erreicht und gezielt eingestellt werden kann. Nachfolgend erfolgt bevorzugt ein Trocknen der gemahlenen Mischung zu einem feinen, gut rieselfähigen Granulat. Das anschließende Formen des Granulates zum Grünling erfolgt bevorzugt durch ein Pressen in eine Form. Preferred embodiments of the method further provide a wet grinding process for the mixture, with which the desired fineness, homogeneity and surface quality of the mixture can be achieved and adjusted in a targeted manner. Subsequently, a drying of the ground mixture is preferably carried out to a fine, free-flowing granules. The subsequent shaping of the granules to the green body is preferably carried out by pressing into a mold.
Das erste Additiv ist bevorzugt durch ein Oxid mit mehreren Kationen gebildet. Es handelt sich somit um die Kationen mindestens zweier verschiedener chemischer Elemente, insbesondere um die Kationen mindestens zweier verschiedener Metalle.The first additive is preferably formed by a multi-cation oxide. These are therefore the cations of at least two different chemical elements, in particular the cations of at least two different metals.
Das erste Additiv weist besonders bevorzugt eine Spinellstruktur auf, wobei unter dem Begriff Spinellstruktur hier ausdrücklich auch spinellartige Verbindungen, d. h. Spinellstrukturen mit nichtstöchiometrischen Zusammensetzungen eingeschlossen sind. Diese Mischoxidstrukturen eignen sich besonders gut als Sinterhilfsmittel und sind zudem nur gering hygroskopisch, sodass eine wässrige Dispergierung möglich ist.The first additive particularly preferably has a spinel structure, wherein the term spinel structure here expressly includes spinel-like compounds, ie. H. Spinel structures are included with non-stoichiometric compositions. These mixed oxide structures are particularly suitable as sintering aids and are also only slightly hygroscopic, so that an aqueous dispersion is possible.
Bei alternativen bevorzugten Ausführungsformen weist das erste Additiv eine Granatstruktur oder eine Perowskitstruktur auf.In alternative preferred embodiments, the first additive has a garnet or perovskite structure.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das erste Additiv die folgende allgemeine chemische Formel auf:
In dieser allgemeinen chemischen Formel steht MII für mindestens ein zweiwertiges Metall, während MIII für mindestens ein dreiwertiges Metall steht. Weiterhin gilt 0 ≤ x ≤ 0,7. Insofern x = 0 ist, liegt eine stöchiometrisch ausgeglichene chemische Verbindung vor. In this general chemical formula, M II represents at least one divalent metal, while M III represents at least one trivalent metal. Furthermore, 0 ≤ x ≤ 0.7. Insofar as x = 0, there is a stoichiometrically balanced chemical compound.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Variable x in der oben angegebenen allgemeinen chemischen Formel größer als Null, sodass eine überstöchiometrische Zusammensetzung des ersten Additivs gegeben ist. Es handelt sich somit um eine Spinellstruktur oder um eine spinellartige Struktur, d. h. eine dem Spinell ähnliche Struktur, die einen überhöhten Anteil des Oxides von MII umfasst, welches beim Sintern die Viskosität der sinteradditivbasierten Glasphase herabsetzt, sodass sich die Siliziumnitridkeramik bei einer vergleichsweise niedrigen Schmelztemperatur und mit einer vergleichsweise kurzen Sinterdauer vollständig verdichten lässt. Die Variable x ist besonders bevorzugt größer als 0,2.In preferred embodiments, the variable x in the general chemical formula given above is greater than zero, so that a superstoichiometric composition of the first additive is given. It is thus a spinel structure or a spinel-like structure, ie a spinel-like structure comprising an excessive proportion of the oxide of M II , which reduces the sintering additive-based glass phase during sintering, so that the silicon nitride ceramic at a relatively low melting temperature and completely compacted with a comparatively short sintering time. The variable x is particularly preferably greater than 0.2.
Die durchschnittliche Partikelgröße des ersten Additivs beträgt bevorzugt einige 10 nm bis einige 100 nm. Folglich beträgt die durchschnittliche Partikelgröße des ersten Additivs bevorzugt weniger als 500 nm. Im Weiteren beträgt die durchschnittliche Partikelgröße des ersten Additivs bevorzugt mehr als 50 nm.The average particle size of the first additive is preferably from about 10 nm to a few 100 nm. Accordingly, the average particle size of the first additive is preferably less than 500 nm. Furthermore, the average particle size of the first additive is preferably more than 50 nm.
Bei der Komponente MII der oben angegebenen allgemeinen chemischen Formel handelt es sich bevorzugt um eines oder mehrere Elemente, die aus der durch Mg, Ca, Ba und Sr gebildeten Gruppe ausgewählt sind. The component M II of the general chemical formula given above is preferably one or more elements selected from the group formed by Mg, Ca, Ba and Sr.
Bei der Komponente MIII der oben angegebenen allgemeinen chemischen Formel handelt es sich bevorzugt um ein oder mehrere Elemente, die aus der durch Al, Fe, Cr und Mn gebildeten Gruppe ausgewählt sind.The component M III of the general chemical formula given above is preferably one or more elements selected from the group formed by Al, Fe, Cr and Mn.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Komponente MII das Element Mg. Die Komponente MIII umfasst besonders bevorzugt das Element Al. In particularly preferred embodiments of the method according to the invention, the component M II comprises the element Mg. The component M III particularly preferably comprises the element Al.
Das erste Additiv weist bevorzugt die chemische Formel Mg1+x(Al,Fe)2O4+x auf, welche eine Konkretisierung der oben angegebenen allgemeinen chemischen Formel darstellt.The first additive preferably has the chemical formula Mg 1 + x (Al, Fe) 2 O 4 + x , which is a concretization of the general chemical formula given above.
Das erste Additiv weist bevorzugt die chemische Formel Mg1+xAl2O4+x auf, welche eine Konkretisierung der oben angegebenen allgemeinen chemischen Formel darstellt.The first additive preferably has the chemical formula Mg 1 + x Al 2 O 4 + x , which is a concretization of the general chemical formula given above.
Der Anteil des ersten Additivs beträgt bevorzugt zwischen 10 Gew.-% und 30 Gew.-% an der Mischung. Weiterhin beträgt der Anteil des ersten Additivs bevorzugt zwischen 10 Gew.-% und 15 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 12 Gew.-% und 13,5 Gew.-% an der Mischung. Grundsätzlich ist ein Anteil von mehr als 10 Gew.-% des Additivs zur Verwendung als Sinterhilfe vergleichsweise hoch. Dieser hohe Anteil führt zu einem vergleichsweise großen Anteil einer Glasphase in der gesinterten Siliziumnitridkeramik. Der größere Anteil der Glasphase gewährleistet neben einer verbesserten Flüssigphasensinterbarkeit eine höhere Elastizität, eine höhere Zähigkeit und eine verbesserte Schadenstoleranz.The proportion of the first additive is preferably between 10% by weight and 30% by weight of the mixture. Furthermore, the proportion of the first additive is preferably between 10 wt .-% and 15 wt .-%, more preferably between 12 wt .-% and 13.5 wt .-% of the mixture. In principle, a proportion of more than 10% by weight of the additive for use as a sintering aid is comparatively high. This high proportion leads to a comparatively large proportion of a glass phase in the sintered silicon nitride ceramic. The greater proportion of the glass phase, in addition to improved Flüssigphasensinterbarkeit ensures higher elasticity, higher toughness and improved damage tolerance.
Bei alternativen bevorzugten Ausführungsformen beträgt der Anteil des ersten Additivs zwischen 3 Gew.-% und 10 Gew.-% an der Mischung. Dieser Anteil wirkt sich hingegen vorteilhaft auf die Festigkeit, die Härte, die Korrosionsbeständigkeit und die Hochtemperatureigenschaften aus.In alternative preferred embodiments, the proportion of the first additive is between 3% by weight and 10% by weight of the mixture. In contrast, this proportion has an advantageous effect on the strength, the hardness, the corrosion resistance and the high-temperature properties.
Der Anteil des Siliziumnitrids beträgt bevorzugt zwischen 60 Gew.-% und 97 Gew.-% an der Mischung, besonders bevorzugt zwischen 80 Gew.-% und 90 Gew.-%. The proportion of silicon nitride is preferably between 60% by weight and 97% by weight of the mixture, more preferably between 80% by weight and 90% by weight.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird neben dem ersten Additiv kein weiteres Additiv der Mischung beigefügt. Somit enthalten die Mischung, der Grünling und die gesinterte Siliziumnitridkeramik neben dem Siliziumnitrid jeweils nur das erste Additiv. Die ausschließliche Verwendung des ersten Additivs als Additiv gewährleistet, dass das erste Additiv äußerst homogen in der Mischung verteilt ist. Bevorzugt ist die Mischung frei von Seltenerdelementen und deren Verbindungen, die für das erfindungsgemäße Verfahren verzichtbar sind.In preferred embodiments of the method according to the invention, no further additive of the mixture is added in addition to the first additive. Thus, the mixture, the green compact and the sintered silicon nitride ceramic contain only the first additive in addition to the silicon nitride. The exclusive use of the first additive as an additive ensures that the first additive is extremely homogeneously distributed in the mixture. Preferably, the mixture is free of rare earth elements and their compounds, which are dispensable for the process according to the invention.
Bei alternativen bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird neben den ersten Additiv ein zweites Additiv bereitgestellt und der Mischung beigegeben.In alternative preferred embodiments of the method according to the invention, in addition to the first additive, a second additive is provided and added to the mixture.
Auch das zweite Additiv liegt bevorzugt in Form von Primärpartikeln vor, welche eine durchschnittliche Primärpartikelgröße von weniger als 1 µm aufweisen.Also, the second additive is preferably in the form of primary particles which have an average primary particle size of less than 1 micron.
Bei dem zweiten Additiv handelt es sich bevorzugt um solche chemischen Verbindungen, die gemäß dem Stand der Technik als Additiv verwendet werden. Insbesondere ist das zweite Additiv bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Oxide und Nitride der Elemente Fe, Ti, Hf, Zr, Mo, Ta, Nb und Cr sowie der Oxide und Nitride der Seltenerdmetalle. Auch kann das zweite Additiv mehrere der genannten Verbindungen umfassen.The second additive is preferably those chemical compounds used according to the prior art as an additive. In particular, the second additive is preferably selected from the group of oxides and nitrides of the elements Fe, Ti, Hf, Zr, Mo, Ta, Nb and Cr and the oxides and nitrides of the rare earth metals. Also, the second additive may comprise several of the compounds mentioned.
Der Anteil des zweiten Additivs beträgt bevorzugt höchstens 5 Gew.-% an der Mischung. The proportion of the second additive is preferably at most 5 wt .-% of the mixture.
Bei weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein drittes Additiv bereitgestellt und der Mischung beigegeben. Das dritte Additiv kann sowohl bei Verwendung des ersten und zweiten Additivs als auch bei alleinigem Einsatz des ersten Additivs zugesetzt werden. Auch das dritte Additiv liegt bevorzugt in Form von Primärpartikeln vor, welche eine durchschnittliche Primärpartikelgröße von weniger als 1 µm aufweisen. In further alternative preferred embodiments of the method according to the invention, a third additive is provided and added to the mixture. The third additive can be added both when using the first and second additive and when using the first additive alone. Also, the third additive is preferably in the form of primary particles which have an average primary particle size of less than 1 micron.
Bei dem dritten Additiv handelt es sich bevorzugt um solche chemischen Verbindungen, welche bereits gemäß dem Stand der Technik als Additiv zum Sintern von Siliziumnitrid verwendet werden. Bevorzugt handelt es sich bei dem dritten Additiv um MgO, Al2O3, Y2O3 oder AlN. Auch kann das dritte Additiv mehrere der genannten Verbindungen umfassen.The third additive is preferably those chemical compounds which are already used according to the prior art as an additive for sintering silicon nitride. Preferred is the third additive is MgO, Al 2 O 3 , Y 2 O 3 or AlN. Also, the third additive may comprise several of said compounds.
Der Anteil des dritten Additivs beträgt bevorzugt höchstens 5 Gew.-% an der Mischung.The proportion of the third additive is preferably at most 5 wt .-% of the mixture.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Sintern bei einer Temperatur zwischen 1.500°C und 2.000°C, besonders bevorzugt zwischen 1.700°C und 1.900°C. Bei alternativen bevorzugten Ausführungsformen erfolgt das Sintern bei einer Temperatur zwischen 1.700°C und 2.000°C.In preferred embodiments of the method according to the invention, the sintering is carried out at a temperature between 1,500 ° C and 2,000 ° C, more preferably between 1,700 ° C and 1,900 ° C. In alternative preferred embodiments, the sintering is carried out at a temperature of between 1,700 ° C and 2,000 ° C.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können kurze Zeiten zum Sintern realisiert werden. Daher beträgt die Dauer des Sinterns bevorzugt zwischen einer Minute und 60 Minuten, besonders bevorzugt zwischen 20 Minuten und 30 Minuten. Bei alternativen bevorzugten Ausführungsformen beträgt die Dauer zum Sintern zwischen einer Stunde und vier Stunden, besonders bevorzugt zwischen zwei Stunden und drei Stunden.With the method according to the invention, short times for sintering can be realized. Therefore, the duration of sintering is preferably between one minute and 60 minutes, more preferably between 20 minutes and 30 minutes. In alternative preferred embodiments, the duration for sintering is between one hour and four hours, more preferably between two hours and three hours.
Das Bereitstellen der Partikel des ersten Additivs erfolgt bevorzugt dadurch, dass der Stoff des ersten Additivs aus einer flüssigen Phase gefällt wird. Alternativ erfolgt das Bereitstellen der Partikel des ersten Additivs bevorzugt dadurch, dass eine Flammenpyrolyse des Stoffes des ersten Additivs vorgenommen wird. Für beide Bereitstellungsvarianten des ersten Additivs kann eine bevorzugte Primärpartikelgröße und eine spezifische Oberfläche durch das nachträgliche Mahlen gröberer Partikel erreicht werden.The provision of the particles of the first additive preferably takes place in that the substance of the first additive is precipitated from a liquid phase. Alternatively, the provision of the particles of the first additive preferably takes place in that a flame pyrolysis of the substance of the first additive is carried out. For both deployment variants of the first additive, a preferred primary particle size and a specific surface can be achieved by the subsequent milling of coarser particles.
Das Sintern des Grünlings erfolgt bevorzugt durch ein Sintern unter Gasdruckatmosphäre oder alternativ durch ein uniaxiales Heißpressen. Da die erfindungsgemäß hergestellte Siliziumnitridkeramik bereits ein weitestgehend porenfreies Gefüge und eine hohe Festigkeit aufweist, wird bevorzugt kein heißisostatisches Pressen (HIP) durchgeführt.The sintering of the green body is preferably carried out by sintering under a gas pressure atmosphere or alternatively by a uniaxial hot pressing. Since the silicon nitride ceramic produced according to the invention already has a largely pore-free structure and a high strength, preferably no hot isostatic pressing (HIP) is carried out.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass keine oder nur eine dünne Sinterhaut der Siliziumnitridkeramik entsteht. Die beim Sintern entstehende Sinterhaut weist eine Dicke auf, die bevorzugt weniger als 0,5 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,2 mm und weiter bevorzugt weniger als 0,1 mm beträgt. Somit bedarf es keiner Maßnahme zum nachträglichen Verringern der Sinterhaut. Daher erfolgt bevorzugt keine Maßnahme zur nachträglichen Verringerung der Sinterhaut, wie beispielsweise ein Schleifen der Siliziumnitridkeramik. Auch erfolgt bevorzugt keine Maßnahme zur Verringerung des Sauerstoffgehaltes im Randbereich der Siliziumnitridkeramik, wie beispielsweise eine Desoxidierungsbehandlung vor dem Sintern.An advantage of the method according to the invention is that no or only a thin sintered skin of the silicon nitride ceramic is formed. The sintering skin produced during sintering has a thickness which is preferably less than 0.5 mm, more preferably less than 0.2 mm and more preferably less than 0.1 mm. Thus, there is no need for a measure to subsequently reduce the sinter skin. Therefore, there is preferably no measure for the subsequent reduction of the sintering skin, such as, for example, grinding of the silicon nitride ceramic. Also preferably no measure is taken to reduce the oxygen content in the edge region of the silicon nitride ceramic, such as, for example, a deoxidation treatment before sintering.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Siliziumnitridkeramik, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist. Another object of the invention is a silicon nitride ceramic, which is obtainable by the method according to the invention.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Siliziumnitridkeramik, die gesintert ist und neben Siliziumnitrid eine Zweitphase umfasst. Die Zweitphase ist durch eine chemische Verbindung aus Siliziumnitrid und einem ersten Additiv gebildet. Die Zweitphase weist eine durchschnittliche Größe von weniger als 1 µm auf A further subject of the invention is a silicon nitride ceramic which is sintered and comprises a second phase in addition to silicon nitride. The second phase is formed by a chemical compound of silicon nitride and a first additive. The second phase has an average size of less than 1 μm
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bezieht sich auf beide der oben genannten erfindungsgemäßen Siliziumnitridkeramiken.The following description of preferred embodiments relates to both of the above silicon nitride ceramics according to the invention.
Die Zweitphase ist binderähnlich ausgebildet. Bevorzugt ist die Zweiphase amorph oder teilkristallin ausgebildet.The second phase is similar to a binder. Preferably, the two-phase is formed amorphous or partially crystalline.
Die erfindungsgemäße Siliziumnitridkeramik weist hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, insbesondere hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung des ersten Additivs sowie ggf. weitere Additive und ihrer quantitativen Zusammensetzung bevorzugt auch diejenigen Merkmale auf, welche für das erfindungsgemäße Verfahren als bevorzugt angegeben sind. Dies gilt für die Zweitphase auch in Bezug auf das erste Additiv. So beträgt die durchschnittliche Größe der Zweitphase bevorzugt weniger als 500 nm. Weiterhin beträgt die durchschnittliche Größe der Zweitphase bevorzugt mehr als 50 nm. Die chemische Zusammensetzung des in der Zweitphase gebundenen ersten Additivs in der gesinterten Siliziumnitridkeramik gleicht bevorzugt der chemischen Zusammensetzung des ersten Additivs, welches gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt zu verwenden ist. Die chemische Zusammensetzung der ggf. in der gesinterten Siliziumnitridkeramik gebundenen weiteren Additive gleicht bevorzugt der chemischen Zusammensetzung der weiteren Additive, welche gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt zu verwenden sind.With regard to its composition, in particular with regard to the chemical composition of the first additive and optionally further additives and their quantitative composition, the silicon nitride ceramic according to the invention preferably also has those features which are specified as preferred for the process according to the invention. This applies to the second phase also with respect to the first additive. Thus, the average size of the second phase is preferably less than 500 nm. Furthermore, the average size of the second phase is preferably more than 50 nm. The chemical composition of the second additive bound in the first additive in the sintered silicon nitride ceramic preferably resembles the chemical composition of the first additive is preferred to use according to the inventive method. The chemical composition of the further additives optionally bound in the sintered silicon nitride ceramic preferably resembles the chemical composition of the further additives which are preferably to be used according to the method according to the invention.
Die erfindungsgemäße Siliziumnitridkeramik zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig guter Risszähigkeit aufweist. So beträgt die 3-Punkt-Biege¬festigkeit der erfindungsgemäßen Siliziumnitridkeramik mindestens 650 MPa, bevorzugt mindestens 750 MPa. Die Risszähigkeit nach Niihara beträgt gleichzeitig mindestens 6 MPam–0,5. Die Druckfestigkeit der erfindungsgemäßen Siliziumnitridkeramik bevorzugt mindestens 2.500 MPa, besonders bevorzugt mehr als 3.000 MPa. The silicon nitride ceramic according to the invention is characterized in that it has a high strength and at the same time good fracture toughness. Thus, the 3-point flexural strength of the silicon nitride ceramic according to the invention is at least 650 MPa, preferably at least 750 MPa. The Niihara fracture toughness is at least 6 MPam -0.5 at the same time. The compressive strength of the silicon nitride ceramic according to the invention is preferably at least 2,500 MPa, more preferably more than 3,000 MPa.
Die erfindungsgemäße Siliziumnitridkeramik weist bevorzugt eine Morphologie mit überwiegend nadelförmigen β-Si3N4-Kristallen auf, die in der glasartigen bzw. teilkristallinen Korngrenz- und Füllphase eingebettet sind. Die nadelförmigen Kristalle gewährleisten eine gute Risszähigkeit und Schadenstoleranz der Siliziumnitridkeramik. Dabei weisen die nadelförmigen Kristalle eine große relative Länge auf. Demzufolge besitzen die nadelförmigen Kristalle eine Länge und einen Durchmesser, deren Verhältnis im Durchschnitt bevorzugt größer als 2, besonders bevorzugt größer als 5 ist.The silicon nitride ceramic according to the invention preferably has a morphology with predominantly acicular β-Si 3 N 4 crystals which are embedded in the glassy or semicrystalline grain boundary and filling phase. The acicular crystals ensure a good fracture toughness and damage tolerance of the silicon nitride ceramic. In this case, the needle-shaped crystals have a large relative length. Accordingly, the needle-shaped crystals have a length and a diameter whose ratio on average is preferably greater than 2, more preferably greater than 5.
Die erfindungsgemäße Siliziumnitridkeramik ist bevorzugt porenfrei ausgebildet, ohne dass sie einem heißisostatischen Pressen oder einem vergleichbaren Verfahren unterzogen wurde. The silicon nitride ceramic according to the invention is preferably formed without pores, without being subjected to a hot isostatic pressing or a comparable method.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Siliziumnitridkeramik weisen eine Sinterhaut auf, die weniger als 0,5 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,2 mm und weiter bevorzugt weniger als 0,1 mm dick ist, ohne dass die Sinterhaut durch eine Maßnahme nach dem Sintern reduziert wurde. Preferred embodiments of the silicon nitride ceramic according to the invention have a sintered skin which is less than 0.5 mm, more preferably less than 0.2 mm and more preferably less than 0.1 mm thick, without the sintering skin being reduced by a measure after sintering ,
Die erfindungsgemäße Siliziumnitridkeramik ist bevorzugt als eine Komponente eines Lagers ausgebildet, beispielsweise als Komponente eines Gleitlagers oder eines Wälzlagers. Somit bildet eine Komponente eines Lagers, welche die erfindungsgemäße Siliziumnitridkeramik zumindest umfasst, ebenfalls einen Gegenstand der Erfindung. Im einfachsten Fall ist die Komponente des Lagers durch die erfindungsgemäße Siliziumnitridkeramik gebildet. The silicon nitride ceramic according to the invention is preferably designed as a component of a bearing, for example as a component of a sliding bearing or a roller bearing. Thus, a component of a bearing which at least comprises the silicon nitride ceramic according to the invention also forms an object of the invention. In the simplest case, the component of the bearing is formed by the silicon nitride ceramic according to the invention.
Die erfindungsgemäße Siliziumnitridkeramik ist bevorzugt als ein Lagerring oder als ein Wälzkörper ausgebildet. The silicon nitride ceramic according to the invention is preferably designed as a bearing ring or as a rolling element.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik, unter Bezugnahme auf die jeweiligen Tabellen und Zeichnung. Es zeigen:Further advantages, details and developments of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention in comparison with the prior art, with reference to the respective tables and drawings. Show it:
Im Folgenden werden zunächst einige Beispiele für Ausführungsformen der Erfindung erläutert, bei welchen ein gasdruckgesinterter Werkstoff hergestellt wird.In the following, some examples of embodiments of the invention are first explained, in which a gas-pressure sintered material is produced.
Zur Herstellung erfindungsgemäßer Siliziumnitridkeramiken wurden zunächst Materialmischungen gemäß den Tabellen 1 und 2 durch Dispergierung des Siliziumnitridpulvers und der Additive in wässrigem Medium unter Zusatz weiterer entsprechender Additive, wie einem Verflüssiger und einem Entschäumer hergestellt. Zur Einstellung der Sinteraktivität wurden diese Suspensionen anschließend in einer Attritormühle auf die gewünschte Kornfeinheit und spezifischen Oberfläche gemahlen. Die für eine anschließende Formgebung und Grünbearbeitung nötigen Bindemittel, Weichmacher und Presshilfsmittel wurden anschließend der Suspension zugesetzt und diese nochmals homogenisiert. Die Weiterverarbeitung der Materialmischung zu einem feinen, gut rieselfähigen und verpressbaren Granulat erfolgte im Anschluss durch Verdüsen und Trocknung der Suspension mittels Sprüh- bzw. Wirbelschichtgranulation.For the production of silicon nitride ceramics according to the invention, material mixtures according to Tables 1 and 2 were first prepared by dispersing the silicon nitride powder and the additives in an aqueous medium with the addition of further appropriate additives, such as a plasticizer and a defoamer. To adjust the sintering activity, these suspensions were then ground in an attritor mill to the desired particle size and specific surface area. The necessary for a subsequent shaping and green working binders, plasticizers and pressing aids were then added to the suspension and this homogenized again. The further processing of the material mixture to a fine, free-flowing and compressible granules was then carried out by atomizing and drying the suspension by means of spray or fluidized bed granulation.
Die hergestellten Granulate wurden anschließend über die Formgebungsverfahren eines kaltisostatischen Pressens (CIP) bzw. eines uniaxialen Trockenpressens mit kaltisostatischer Nachverdichtung zu Grünkörpern verarbeitet und bei Bedarf hinsichtlich Geometrie, Maßhaltigkeit, Toleranz und Oberflächengüte durch spanende Verfahren, wie Bohren, Drehen, Fräsen, Schleifen usw. im Grünzustand möglichst endkonturnah nachbearbeitet.The granules produced were then processed by the molding processes of a cold isostatic pressing (CIP) or a uniaxial dry pressing with cold isostatic densification into green bodies and if necessary in terms of geometry, dimensional accuracy, tolerance and surface quality Machining processes, such as drilling, turning, milling, grinding, etc. in the green state reworked as close to final contour as possible.
Anschließend erfolgte ein thermischer Entbinderungsschritt zum Entfernen aller für das anschließende Sintern nachteiligen, für die Formgebung jedoch nötigen organischen Bestandteile.Subsequently, a thermal debinding step was carried out to remove all the organic components which are disadvantageous for the subsequent sintering but which are necessary for shaping.
Das Sintern der Formkörper erfolgte danach je nach verwendetem Sinteradditivtyp und Sinteradditivgehalt bei Temperaturen zwischen 1.700 °C und 1.900 °C in einem Gasdrucksinterofen unter nichtoxidierender Atmosphäre mit zeitweisem Aufbringen eines Gasdruckes von 0,5 MPa bis 10 MPa. Depending on the type of sintering additive used and sintering additive content, the sintering of the shaped bodies was carried out at temperatures between 1.700.degree. C. and 1900.degree. C. in a gas pressure sintering furnace under non-oxidizing atmosphere with temporary application of a gas pressure of 0.5 MPa to 10 MPa.
Die Dichte der Keramik wurde durch Gegenrechnung der Proben bzw. der mit der Messmethode nach Archimedes ermittelten Bauteildichte und der über Heliumpyknometriemessung an einer feinstpulverisierten Werkstoffprobe ermittelten Reindichte des Siliziumnitridwerkstoffes ermittelt.The density of the ceramics was determined by comparing the samples or the component density determined by the Archimedes method of measurement and the true density of the silicon nitride material determined by helium pycnometry measurement on a very finely powdered material sample.
Aus den hergestellten Keramikproben bzw. -bauteilen wurden anschließend Prüfkörper für die Ermittlung der 3- bzw. 4-Punkt-Biegefestigkeit gemäß
Die Ermittlung des E-Moduls erfolgte durch Auswertung des Spannungs-Dehnungs-Verhältnisses aus der 3- bzw. 4-Punkt-Biegeprüfung gemäß der Norm
Die Prüfung der Härte erfolgte durch Vickers-HV20-Härteeindrücke gemäß der Norm
Die Prüfung der Risszähigkeit erfolgte durch das Ausmessen der von den Ecken der Härteeindrücke ausgehenden Risse und Berechnung gemäß der Formel für die Risszähigkeit KIc nach Niihara.The fracture toughness test was carried out by measuring the cracks emerging from the corners of the hardness impressions and calculating according to Niihara crack fracture formula KIc.
Die statistische Auswertung aller ermittelten mechanischen Kennwerte erfolgte nach der für monolithische Keramiken erlassenen Norm
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Siliziumnitridkeramiken wurde bevorzugt jeweils ein MII 1+xMIII 2O4+x als ein erstes Additiv verwendet, wobei MII für mindestens ein zweiwertiges Metall und MIII für mindestens ein dreiwertiges Metall steht und 0 ≤ x ≤ 0,7 gilt. Dabei handelt es sich um einen Spinell oder eine spinellartige Struktur, welche im Rahmen der Erfindung stöchiometrisch im Falle von x = 0 (vgl. Tabelle 1) oder überstöchiometrisch im Falle von x > 0 (vgl. Tabelle 2) dem Siliziumnitrid in unterschiedlichen Konzentrationen zugesetzt wurde. Das erste Additiv lag in Form von Primärpartikeln einer durchschnittlichen Primärpartikelgröße von weniger als 1 µm vor.For the preparation of the silicon nitride ceramics according to the invention, in each case one M II 1 + x M III 2 O 4 + x was preferably used as a first additive, where M II is at least one divalent metal and M III is at least one trivalent metal and 0 ≤ x ≤ 0 , 7 applies. This is a spinel or a spinel-like structure, which in the context of the invention stoichiometrically in the case of x = 0 (see Table 1) or superstoichiometric in the case of x> 0 (see Table 2) added to the silicon nitride in different concentrations has been. The first additive was in the form of primary particles having an average primary particle size of less than 1 μm.
Tabelle 1 zeigt verschiedene Anteile von von MII- und MIII-Metalloxiden MIIO, MIIIO zur erfindungsgemäßen Bereitstellung verschiedener Anteile des ersten Additivs mit jeweils stöchiometrischer Zusammensetzung für das Gasdrucksintern. Die Angaben in Tabelle 1 sind in Gew.-%. Tabelle 1 Table 1 shows various proportions of M II and M III metal oxides M II O, M III O according to the invention to provide various proportions of the first additive, each having a stoichiometric composition for gas pressure sintering. The data in Table 1 are in% by weight. Table 1
Tabelle 2 zeigt verschiedene Anteile von von MII- und MIII-Metalloxiden MIIO, MIIIO zur erfindungsgemäßen Bereitstellung verschiedener Anteile des ersten Additivs mit jeweils überstöchiometrischer Zusammensetzung (x = 0,5) für das Gasdrucksintern. Die Angaben in Tabelle 2 sind in Gew.-%. Tabelle 2 Table 2 shows various proportions of M II and M III metal oxides M II O, M III O according to the invention to provide various proportions of the first additive, each having a stoichiometric composition (x = 0.5) for the gas pressure sintering. The data in Table 2 are in% by weight. Table 2
Repräsentative Beispiele Nr. 1 bis 3 für die Eigenschaftswerte erfindungsgemäß gasdruckgesinterter Keramikwerkstoffe sind in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3 Representative examples Nos. 1 to 3 for the property values of gas pressure sintered ceramics according to the invention are shown in Table 3. Table 3
Die Auswertung des Gefüges, der Mikrostruktur und der Sinterhaut am Rand des Werkstoffes erfolgte durch die Herstellung feinpolierter Werkstoff- und Bauteilanschliffe und Analyse mittels Auflicht- bzw. Rasterelektronenmikroskopie.The evaluation of the structure, the microstructure and the sintering skin at the edge of the material was carried out by the production of finely polished material and Bauteilanschliffe and analysis by incidental or scanning electron microscopy.
Im Schliffbild ist ein Maßstab von 50 µm dargestellt. Die gezeigte Siliziumnitridkeramik ist annähernd porenfrei und homogen gesintert. Die sehr wenigen, schwarzen Punkte deuten auf kleine Restporen
Die in
Im Folgenden werden einige Beispiele für Ausführungsformen der Erfindung erläutert, bei welchen ein heißgepresster Werkstoff hergestellt wird.In the following, some examples of embodiments of the invention in which a hot-pressed material is produced will be explained.
Die Materialmischungen für die heißgepressten Werkstoffvarianten wurden analog zu dem bereits für das Gasdrucksintern beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrensweg hergestellt, jedoch unter Zugabe eines geringeren Gehaltes an Bindemittel vor der Granulation. Das rieselfähige Pulvermaterial wurde im Anschluss in eine Heißpressform gefüllt und bei Temperaturen zwischen 1.700 °C und 2.000 °C unter Aufbringung eines axialen bzw. uniaxialen Pressdruckes von 5 MPa bis 40 MPa verdichtet.The material mixtures for the hot-pressed material variants were prepared analogously to the process route according to the invention already described for gas pressure sintering, but with the addition of a lower content of binder before granulation. The free-flowing powder material was then filled in a hot press mold and compressed at temperatures between 1.700 ° C and 2000 ° C with application of an axial or uniaxial pressing pressure of 5 MPa to 40 MPa.
Tabelle 4 zeigt verschiedene Anteile von MII- und MIII-Metalloxiden MIIO, MIIIO zur erfindungsgemäßen Bereitstellung verschiedener Anteile des ersten Additivs mit jeweils stöchiometrischer Zusammensetzung (x = 0,0) für das Heißpressen. Das erste Additiv lag in Form von Primärpartikeln einer durchschnittlichen Primärpartikelgröße von weniger als 1 µm vor. Die Angaben in Tabelle 4 sind in Gew.-%. Tabelle 4 Table 4 shows various proportions of M II and M III metal oxides M II O, M III O for the inventive provision of various proportions of the first additive, each having a stoichiometric composition (x = 0.0) for hot pressing. The first additive was in the form of primary particles having an average primary particle size of less than 1 μm. The data in Table 4 are in% by weight. Table 4
Tabelle 5 zeigt verschiedene Anteile von von MII- und MIII-Metalloxiden MIIO, MIIIO zur erfindungsgemäßen Bereitstellung verschiedener Anteile des ersten Additivs mit jeweils überstöchiometrischer Zusammensetzung (x = 0,5) für das Heißpressen. Die Angaben in Tabelle 5 sind in Gew.-%. Tabelle 5 Table 5 shows various proportions of M II and M III metal oxides M II O, M III O according to the invention to provide various proportions of the first additive each having a stoichiometric composition (x = 0.5) for hot pressing. The data in Table 5 are in% by weight. Table 5
Ein repräsentatives Beispiel Nr. 4 für die Eigenschaftswerte der erfindungsgemäß heißgepressten Keramikwerkstoffe ist in Tabelle 6 aufgeführt.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 01 01
- Restporenresidual pores
- 02 02
- kristallisierte Körner eines Einfärbemittelscrystallized grains of a colorant
- 03 03
- kristallisierte Körner eines Einfärbe-Additivscrystallized grains of a coloring additive
- 04 04
- Restporenresidual pores
- 05 05
- 06 06
- Oberflächesurface
- 07 07
- Sinterhautsinterskin
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0587119 B1 [0003] EP 0587119 B1 [0003]
- DE 2353093 B2 [0004] DE 2353093 B2 [0004]
- DE 3734274 A1 [0005] DE 3734274 A1 [0005]
- DE 4013923 C2 [0006] DE 4013923 C2 [0006]
- DE 69427510 T2 [0007] DE 69427510 T2 [0007]
- DE 60218549 T2 [0008] DE 60218549 T2 [0008]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- DIN EN 843- [0065] DIN EN 843- [0065]
- DIN EN 843-2 [0066] DIN EN 843-2 [0066]
- DIN EN 843-4 [0067] DIN EN 843-4 [0067]
- DIN EN 843-5 [0069] DIN EN 843-5 [0069]
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012207803A DE102012207803A1 (en) | 2012-05-10 | 2012-05-10 | Silicon nitride ceramics and process for their preparation |
PCT/EP2013/059358 WO2013167519A2 (en) | 2012-05-10 | 2013-05-06 | Silicon nitride ceramic and method for the production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012207803A DE102012207803A1 (en) | 2012-05-10 | 2012-05-10 | Silicon nitride ceramics and process for their preparation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102012207803A1 true DE102012207803A1 (en) | 2013-11-28 |
Family
ID=48483033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102012207803A Ceased DE102012207803A1 (en) | 2012-05-10 | 2012-05-10 | Silicon nitride ceramics and process for their preparation |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102012207803A1 (en) |
WO (1) | WO2013167519A2 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2353093A1 (en) * | 1972-10-24 | 1974-05-02 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | Process for the production of sintered ceramic based on silicon nitride |
DE3734274A1 (en) | 1986-10-09 | 1988-04-21 | Nippon Denso Co | ELECTRICALLY INSULATING, CERAMIC, SINTERED BODY |
DE69302771T2 (en) * | 1992-07-17 | 1996-11-07 | Sumitomo Electric Industries | Process for the production of sintered silicon nitride |
EP0587119B1 (en) | 1992-09-08 | 1998-01-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | High thermal conductive silicon nitride sintered body and method of producing the same |
DE69427510T2 (en) | 1993-10-25 | 2001-10-04 | Toshiba Kawasaki Kk | Sinter based on silicon nitride |
DE4013923C2 (en) | 1989-06-07 | 2003-06-26 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Silicon nitride powder, process for its preparation and use of a silicon nitride powder |
DE60218549T2 (en) | 2001-01-12 | 2007-11-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Abrasion resistant silicon nitride component and method of making the component |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5187127A (en) * | 1987-09-18 | 1993-02-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fiber-reinforced silicon nitride ceramic |
US5214007A (en) * | 1988-03-31 | 1993-05-25 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Production process for silicon nitride sintered body |
JPH07102966B2 (en) * | 1989-02-27 | 1995-11-08 | 電気化学工業株式会社 | Method for manufacturing silicon nitride |
JP2003034581A (en) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Toshiba Corp | Silicon nitride abrasion resistant member and method for producing the same |
-
2012
- 2012-05-10 DE DE102012207803A patent/DE102012207803A1/en not_active Ceased
-
2013
- 2013-05-06 WO PCT/EP2013/059358 patent/WO2013167519A2/en active Application Filing
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2353093A1 (en) * | 1972-10-24 | 1974-05-02 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | Process for the production of sintered ceramic based on silicon nitride |
DE2353093B2 (en) | 1972-10-24 | 1977-07-28 | K.K. Toyota Chuo Kenkyusho, Nagoya, Aichi (Japan) | Process for the production of sintered molded bodies based on silicon nitride |
DE3734274A1 (en) | 1986-10-09 | 1988-04-21 | Nippon Denso Co | ELECTRICALLY INSULATING, CERAMIC, SINTERED BODY |
DE4013923C2 (en) | 1989-06-07 | 2003-06-26 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Silicon nitride powder, process for its preparation and use of a silicon nitride powder |
DE69302771T2 (en) * | 1992-07-17 | 1996-11-07 | Sumitomo Electric Industries | Process for the production of sintered silicon nitride |
EP0587119B1 (en) | 1992-09-08 | 1998-01-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | High thermal conductive silicon nitride sintered body and method of producing the same |
DE69427510T2 (en) | 1993-10-25 | 2001-10-04 | Toshiba Kawasaki Kk | Sinter based on silicon nitride |
DE60218549T2 (en) | 2001-01-12 | 2007-11-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Abrasion resistant silicon nitride component and method of making the component |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
DIN EN 843- |
DIN EN 843-2 |
DIN EN 843-4 |
DIN EN 843-5 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013167519A3 (en) | 2014-01-03 |
WO2013167519A2 (en) | 2013-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2513010B1 (en) | Ceramic composite material consisting of the predominant components alumina and zirconia and a dispersoide phase | |
DE3610041C2 (en) | Zirconia based ceramic with alumina, spinel, mullite or spinel and mullite and with improved hydrothermal and thermal stability | |
DE112009000280B4 (en) | Polycrystalline MgO sintered body and MgO sputtering target | |
DE3010545C2 (en) | Sintered ceramics, in particular for cutting tools, and processes for producing the same | |
EP3468939B1 (en) | Zirconia ceramic, cellular body therefrom and process for the manufacture of the zirconia ceramic | |
EP2819973B1 (en) | Process for producing a shaped sintered ceramic body composed of y2o3-stabilized zirconium oxide | |
DE2810134A1 (en) | ZIRCONIUM OXIDE CERAMICS WITH A FINE-GRAY AND THERMALLY STABLE STRUCTURE AND HIGH THERMAL SHOCK RESISTANCE, MOLDED BODIES MANUFACTURED FROM THEM, METHOD FOR MANUFACTURING THE MOLDED BODIES AND THEIR USE | |
EP0021239B1 (en) | Process for the production of dense polycrystalline alpha-silicon carbide shaped articles by hot pressing and so obtained shaped articles | |
EP3027579B1 (en) | Sintered ball | |
DE102020109047A1 (en) | SINTER CARBIDE POWDER FOR ADDITIVE MANUFACTURING | |
DE102010063286A1 (en) | Ceramic composite consisting of the main components aluminum oxide and zirconium oxide | |
EP2462080B1 (en) | Alpha-alumina based sintermaterial and process for the manufactiure of high-density, fine - crystalline formed body from said material and use thereof | |
EP0022522B1 (en) | Dense polycristalline beta-silicon carbide articles and process for their production by hot pressing | |
DE102012207803A1 (en) | Silicon nitride ceramics and process for their preparation | |
DE102012012227A1 (en) | Producing silicon carbide based ceramic sintered body that is useful e.g. for fabricating semiconductors, comprises sintering powder body in inert gas atmosphere, and performing gas pressure sintering in nitrogen-containing atmosphere | |
DE2937740A1 (en) | OXIDATION-RESISTANT SILICON NITRIDE WITH A RARE-EARTH OXIDE CONTENT | |
EP2674407B1 (en) | Refractory ceramic formulation and brick formed therefrom | |
DE19733700C2 (en) | Reinforced stabilized Zr02 ceramic with mechanical stability under hydrothermal stress, process for its production and use | |
DE102012207802A1 (en) | Silicon nitride ceramics and process for their preparation | |
EP3230233B1 (en) | Alpha/beta-sialon having improved sintering activity and high edge strength | |
DE102012200654A1 (en) | Slurry useful e.g. for producing or coating medical implants or technical engineering parts, comprises liquid medium having dispersed solid zirconium dioxide particles that are doped with magnesium oxide exhibiting monoclinic modification | |
EP0693465B1 (en) | Method for the production of sintered materials based on silicon nitride/boron nitride | |
EP2595939B1 (en) | Erodible ceramic material | |
DE3844881C2 (en) | Homogeneous sintered silicon nitride moulding | |
DE102012200652A1 (en) | Slip for manufacturing ceramics and molded product for e.g. medical implants, comprises doped zirconia solid particles having tetragonal and monoclinic modification and specified mean agglomerate size, dispersed in liquid medium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140218 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140218 |
|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20150216 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20150407 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |