DE1104930B - Verfahren zur Herstellung von heisspressbarem stabilisiertem Bornitrid - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von heisspressbarem stabilisiertem BornitridInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von heißpreßbarem Bornitrid.
Bornitridmaterial als solches ist nicht neu. Man war aber der Ansicht, daß Bornitrid als solches nicht ohne
Anwendung eines Bindemittels zu festen Gegenständen gepreßt werden kann. Versuche zur Pressung von
Bornitrid führten zu weichen Körpern mit so geringer mechanischer Festigkeit, daß sie leicht zerbrachen und
zerkrümelten.
Es ist ein Verfahren von heißpreßbarem Bornitridmaterial vorgeschlagen worden, gemäß dem für viele
Verwendungszwecke ausreichend harte, feste Körper hergestellt werden können. Ein typische Analyse dieses
bekannten Bornitridmaterials ist wie folgt:
Verfahren zur Herstellung
von heißpreßbarem stabilisiertem
Bornitrid
Bestandteile | Menge |
Bor | 41,45% 44,00% 0,75% 0,28% nachgewiesen nachgewiesen 0,26% |
Stickstoff Freie Borsäure (angenommen als H3BO3) Kieselsäure Calcium Phosphat (PO4) Bei 110° C flüchtiges Material |
Anmelder:
The Carborundum Company,
Niagara Falls, N. Y. (V. St. A.)
Niagara Falls, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. W. Cohausz, Dipl.-Ing. W. Florack
und Dipl.-Ing. K.-H. Eissei, Patentanwälte,
Düsseldorf, Schumannstr. 97
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. März 1954
V. St. v. Amerika vom 2. März 1954
Da sich 44% Stickstoff mit nur 34% Bor zu Bornitrid der chemischen Formel B N verbinden, ist es
augenscheinlich, daß dieses bekannte Bornitridmaterial etwa 7,45% Bor enthält, das in einer anderen Form
als Bornitrid vorhanden ist. Nur ein geringer Prozentsatz (0,75 %) dieses Bors ist in Form freier Borsäuren
vorhanden. Dieses nicht gepreßte Material enthält also keine nennenswerten Bestandteile von alkohol- oder
wasserlöslichem Material. Trotzdem zeigte sich, daß aus solchem Bornitrid hergestellte Körper nach der
Heißpressung etwa 15 bis 20% alkohollösliches Material enthalten, selbst dann, wenn das ursprüngliche
ßornitridmaterial so behandelt worden ist, daß diese Bestandteile entfernt und die Körper in einer nichtoxydierenden
neutralen Atmosphäre wie Stickstoff oder Helium gebrannt wurden. Auf Grund des hohen
Prozentsatzes alkohollöslichen Materials in diesen heißgepreßten Bornitridkörpern besitzen sie nur eine
sehr geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber Alkoholen
und Wasser und zersetzen sich darin verhältnismäßig schnell. Gemäß dem obenerwähnten älteren Vorschlag
können heißgepreßte, gegen Wasser und Alkohol stabilisierte Bornitridkörper auch aus Bornitridmaterial
hergestellt werden, zu dessen Rohmischung gewisse Stabilisierungszusatzmittel beigegeben worden sind.
Kenneth Merland Taylor, Lewiston, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
Obwohl die sich dann ergebenden stabilisierten Bornitridkörper eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber
Wasser und Alkohol haben, erwiesen sie sich dennoch nicht als vollkommen zufriedenstellend wegen
der Anwesenheit dieser Stabilisierungszusatzmittel.
Unter »stabilisiertem Bornitrid« und »nichtstabilisiertem Bornitrid« soll im folgenden Bornitridmaterial verstanden werden, das in seiner Analyse nach Erhitzen unter Druck in einer neutralen Atmosphäre bei einer Temperatur von 1500 bis 1800° C während einer Stunde weniger bzw. mehr als 7% freies B2 O3 enthält.
Unter »stabilisiertem Bornitrid« und »nichtstabilisiertem Bornitrid« soll im folgenden Bornitridmaterial verstanden werden, das in seiner Analyse nach Erhitzen unter Druck in einer neutralen Atmosphäre bei einer Temperatur von 1500 bis 1800° C während einer Stunde weniger bzw. mehr als 7% freies B2 O3 enthält.
Aus nichtstabilisiertem Bornitrid heißgepreßte Körper sind in Wasser oder Alkohol nicht beständig, wohingegen
feste, heißgepreßte Körper aus stabilisiertem Bornitrid keine Zersetzungserscheinungen zeigen, wenn
sie längere Zeit der Einwirkung von Wasser oder Alkohol ausgesetzt worden sind. Der Begriff »gepreßt«
bzw. »heißgepreßt« soll bedeuten, daß das zu erhitzende Material genügend hohem Druck ausgesetzt wird, um
wesentliche Verluste durch Verflüchtung von Boroxyd zu vermeiden. Unter »Stabilisationsprozentsatz« soll
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im folgenden der Prozentsatz an freiem B2O3 verstanden
werden, das nach Erhitzung in dem Material vorhanden ist.
Zweck der Erfindung ist, ein stabilisiertes Bornitridmaterial herzustellen, das zur Bildung fester Körper
mit keinem nennenswerten Gehalt von alkohollöslichem Material heißgepreßt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß ein nichtstabilisiertes Bornitridmaterial, das nach etwa
einstündiger Erhitzung unter Druck auf 1500 bis 1800° C in einer neutralen Atmosphäre einen Gehalt
von mehr als 7% freiem B2 O3 hat, in einer Ammoniakatmosphäre
so lange auf wenigstens 1100° C erhitzt wird, bis sich ein Teil der nichtnitrierten Borverbindung
umsetzt, und daß diese Hitzebehandlung abgebrochen wird, solange das Material noch heißpreßbar
ist.
Es ist an sich bekannt, Boroxyd enthaltendes Bornitrid zu zermahlen und nochmals mit Ammoniak bei
über 1000° C zu behandeln. Der Zweck des bekannten Vorschlags war aber nicht, heißpreßbares Bornitrid
herzustellen, und so wurden auch nicht bestimmte Minimal- und Maximaltemperaturen vorgeschlagen,
im Gegenteil wurden zur schnelleren Umsetzung möglichst hohe Temperaturen vorgeschlagen. Auf diese
Weise wurde heißpreßbares Bornitrid nicht erhalten.
Gegenüber dem bekannten Vorschlag besteht die erfinderische Erkenntnis in der Auswahl eines ganz
bestimmten nichtstabilisierten Bornitridmaterials und in der Auswahl eines genau definierten Temperaturbereiches
und in dem Abbrechen der Erhitzung in einem bestimmten Zeitpunkt.
Das nichtstabilisierte Bornitridmaterial, das gemäß vorliegender Erfindung verwendet wird, kann durch
Reaktion einer Sauerstoff enthaltenden Borverbindung und Ammoniak hergestellt werden. Es wird dann eine
Mischung hergestellt aus einer Sauerstoff enthaltenden Borverbindung, wie z. B. verschiedenen Borsäuren (einschließlich
Borsäureanhydrid) und einem säurelöslichen Mittel, das bei den Nitriertemperaturen nicht
schmilzt oder verdampft und der Borverbindung und dem Ammoniak gegenüber neutral ist. Dann wird die
Mischung auf eine Temperatur von 800 bis 1100° C erhitzt, und zwar während mehrerer Stunden in einer
Ammoniakatmosphäre zur Nitrierung des größten Teils der Borverbindung, und dann wird das Bornitrid
enthaltende Reaktionsprodukt in verdünnter Säure, Alkohol und Wasser behandelt. Die Mischung des
Rohmaterials wird durch Anfeuchten mit Wasser zu kleinen Agglomeraten geformt und die angefeuchtete
Mischung durch ein grobes Maschensieb gepreßt und vor dem Nitriervorgang getrocknet. Es hat sich gezeigt,
daß beim Nitrieren bei zu hohen Temperaturen während einer zu langen Zeit das sich ergebende Bornitridmaterial
nicht zufriedenstellend heißgepreßt werden kann und beim Nitrieren bei zu geringen Temperaturen
das sich ergebende Erzeugnis zu stark säurelöslich ist und von den übrigen Reaktionsprodukten
nicht zufriedenstellend getrennt werden kann. Die Nitriertemperatur sollte deswegen zur Erzielung bester
Ergebnisse um etwa 900° C gehalten werden, obwohl auch Nitrierungen zur Herstellung heißpreßbaren
Materials auch bei Temperaturen von 800 bis 1100° C durchgeführt worden sind. Das sich ergebende nichtstabilisierte
Bornitridmaterial hat einen Stabilisationsprozentsatz von 15 bis 20%.
Nichtstabilisiertes Bornitrid kann auch durch einen ähnlichen Vorgang, wie oben beschrieben, hergestellt
werden, wobei jedoch an Stelle eines säurelöslichen Verdünnungsmittels vorher hergestelltes Bornitrid zugegeben
werden kann. Dieser letztere Vorgang macht dann eine Säurebehandlung des Reaktionsproduktes
nicht mehr erforderlich.
Die Natur des Bornitriderzeugnisses gemäß vorliegender Erfindung hängt ab von den Bedingungen, die
während der Stabilisierung vorherrschen, sowie von der Art des Bornitridausgangsmaterials. Der Stabilisationsprozentsatz
des Bornitriderzeugnisses ist umgekehrt proportional sowohl der Stabilisationstemperatur,
ίο auf die das Ausgangsbornitridmaterial erhitzt wird,
als auch der Zeitdauer des Erhitzens und direkt proportional dem Stabilisationsprozentsatz des Ausgangsbornitridmaterials,
d. h., der Stabilisationsprozentsatz des Erzeugnisses fällt mit größeren Stabilisationstemperaturen
und Zeiten und mit verminderten Stabilisationsprozentsätzen des verwendeten Ausgangsmaterials.
■
Vorzugsweise wird das Erhitzen in der Ammoniakatmosphäre wie folgt vorgenommen:
Bei 1200° C 12 bis 100 Stunden lang, vorzugsweise 50 bis 60 Stunden lang. Es kann aber auch bei 1300° C
3 bis 32 Stunden lang, vorzugsweise 8 bis 16 Stunden, erhitzt werden oder bei 1400° C 1 bis 12 Stunden lang,
vorzugsweise 2 bis 5 Stunden lang, oder bei 1500° C 1Zi bis 4 Stunden, vorzugsweise 40 Minuten bis
2 Stunden.
Als Beispiel zeigt Tabelle I unten die zur Stabilisierung eines nichtstabilisierten Bornitridmaterials
erforderlichen Zeiten für einen gewünschten Gehalt von 5% freiem B2O3 nach der Erhitzung. Das Bornitridmaterial
wurde gemäß dem oben beschriebenen verfahren hergestellt, bei dem ein säurelösliches Mittel,
vornehmlich Tricalciumphosphat, verwendet wurde, und das nichtstabilisierte Bornitridmaterial hatte einen
Gehalt von 15 bis 20% freiem B2O3.
Tabelle I | Stabilisationszeit | |
40 | Stabilisationstemperatur | 40 Stunden 5 Stunden 1 Stunde V2 Stunde |
45 | 1200° C 1300° C 1400° C 1500° C |
|
Aus Tabelle I geht hervor, daß zur Herstellung stabilisierten Bornitrids mit vorher bestimmtem Stabilisationsprozentsatz
kürzere Stabilisationszeiten erforderlich sind, wenn die Stabilisationstemperatur erhöht
wird.
Das gemäß vorliegender Erfindung verwendete nichtstabilisierte Bornitridmaterial hat einen Stabilisationsprozentsatz
von etwa 15 bis 20%, und die Stabilisation wird so durchgeführt, daß das stabilisierte
Erzeugnis einen Stabilisationsprozentsatz von etwa 2 bis 5% aufweist. Tabelle II zeigt die ungefähren
Zeiten und Temperaturen, die nach vorliegender Erfindung erforderlich sind.
Tabelle II | Stabilisationszeit | |
65 | Stabilisationstemperatur | 50 Stunden 8 Stunden 2 Stunden 40 Minuten |
70 | 1200° C 1300° C 1400° C 1500° C |
|
Für bestimmte Anwendungsarten ist Bornitrid mit einem Stabilisationsprozentsatz von etwas mehr als
7% vollkommen ausreichend, so daß kürzere Erhitzungsperiöden bei den verschiedenen Temperaturen
ausreichend sind, z. B. kann Bornitridmaterial mit einem Stabilisationsprozentsatz von etwa 10% bei
nicht zu großen Anforderungen zu festen Körpern heißgepreßt werden. Dieses Material kann auch in
Verbindung mit einem Stabilisierungszusatzmittel ge-
siertem Bornitrid oder einem Bindemittel. Aus einer solchen Rohmischung können dann feste, heißgepreßte
Körper hergestellt werden.
Eine mikroskopische Untersuchung des stabilisierten Bornitridmaterials gemäß Tabelle II zeigt, daß
das Bornitrid von sehr geringer Partikelgröße ist und nur sehr spärlich ausgebildete Kristalle aufweist. Beispielsweise
hat stabilisiertes Bornitrid, das durch Brennen eines nichtstabilisierten Materials mit 15 bis
maß dem eingangs erwähnten älteren Vorschlag als ao 20% alkohollöslichem Material während 8 Stunden
Ausgangsmischung für feste, stabilisierte Körper An- bei 1300° C in Ammoniak hergestellt wurde, eine
wendung finden. maximale Partikelgröße von etwa 1,0 Mikron und eine
WirdstabilisiertesBornitridmaterialalsRohmischung durchschnittliche -Partike'lgröße von etwa 0,1 bis
zum Heißpressen fester, stabilisierter Bornitridgegen- 0,2 Mikron. Das Material hat ein trübes, pulveriges
stände verwendet, so muß erfindungsgemäß ein nicht- 15 Aussehen und bildet eher Agglomerate oder kleine
stabilisiertes Bornitridmaterial verwendet werden, das Partikeln als einzelne Kristalle. Man nimmt an, daß
Material mit einer maximalen Partikelgröße von etwa 1,5 Mikron und einer Durchschnittspartikelgröße von
0,3 Mikron nach vorliegender Erfindung zu harten Körpern heißgepreßt werden kann.
Ebenfalls kann man feste, stabilisierte Bornitridkörper durch ein Verfahren herstellen, indem man ein
körniges, heißpreßbares, nichtstabilisiertes Bornitridmaterial auswählt und dieses Material dann gemäß
Bei der Herstellung eines heißgepreßten Körpers 25 der Erfindung stabilisiert. Das stabilisierte Bornitridvorher
bestimmter Dichte und Härte aus dem gleichen material wird dann in eine Form gegeben, und Form
nichtstabilisierten Bornitridmaterial besteht also ein und Inhalt werden unter Druck bei einer Temperatur
kritisches Zeit-Temperatur-Verhältnis, d. h., es gibt von über 1400° C zur Bildung des gewünschten heißeine
kritische maximale Stabilisationszeit für jede gepreßten Herstellungsgegenstandes erhitzt. Die Roh-Stabilisationstemperatur.
Beispielsweise zeigt Ta- 30 mischung kann auch zusätzlich zu dem stabilisierten belle III unten die annähernde maximale Stabilisa- Bornitrid noch nichtstabilisiertes Bornitridmaterial
tionszeit bei verschiedenen Stabilisationstemperaturen enthalten.
für das Stabilisieren des oben beschriebenen nicht- Körper, die aus Rohgemischen aus nur Bornitrid-
stabilisierten Bornitridmaterials, das einen Stabi- material heißgepreßt wurden, können als selbstbindend
lisationsprozentsatz von 15 bis 20% hat, wenn der 35 bezeichnet werden, da kein weiteres Bindemittel der
heißgepreßte Körper eine Dichte von nicht weniger Rohmischung beigegeben wird. Wird eine Rohmischung
als 1,9 g/cm3 haben soll.
auch für sich selbst heißgepreßt werden kann. Nichtstabilisiertes Bornitrid, das nach dem oben beschriebenen
Verfahren hergestellt worden ist, ist heißpreßbar.
Praktisch hat sich gezeigt, daß bei Erhöhung der Stabilisierungszeiten und Temperaturen über gewisse
Grenzen die aus dem stabilisierten Bornitridmaterial heißgepreßten Körper weicher und weniger fest sind.
Stabilisationstemperatur | Maximale Stabilisationszeit |
1200° C 1300° C 1400° C 1500° C |
60 Stunden 16 Stunden 5 Stunden 2 Stunden |
aus nur stabilisiertem Bornitridmaterial verwendet, so besteht der sich ergebende heißgepreßte Körper aus
reinem Bornitrid. Gemäß vorliegender Erfindung er-40 haltene Körper werden aus einer Rohmischung heißgepreßt, die aus Material gemäß Tabelle II besteht,
d. h. aus Material mit einem Stabilisationsprozentsatz von etwa 2 bis 5%. Ein Preßdruck von mindestens
etwa 140 kg/cm2 eignet sich am besten, obwohl auch 45 Drücke von etwa 35 kg/cm2 befriedigende Ergebnisse
geben. Die sich ergebenden heißgepreßten Körper sind fest und hart, von äußerster Reinheit und haben bei
Es ist bisher noch nicht bekannt, warum es eine Zimmertemperatur eine Druckfestigkeit von etwa
kritische Maximalstabilisationszeit für jede Stabili- 2900 kg/cm2 und ein spezifisches Gewicht von etwa
sationstemperatur gibt. Man nimmt jedoch an, daß die 50 2,1 (verglichen mit einem spezifischen Gewicht von
Kristallgröße des Bornitrids der wesentliche Faktor etwa 2,25 für nichtgepreßtes stabilisiertes Bornitrid),
ist, wobei kleinere Kristalle beim Heißpressen die eine Sandstrahleindringtiefe von etwa 0,25 mm oder
dichteren Körper ergeben. Gemäß dieser Theorie geringer (verglichen mit einer Sandstrahleindringtiefe
nimmt man an, daß die Kristallgröße des Bornitrids von 0,25 mm bei Flachglas) und einem Bornitridgehalt
sich beim Erhitzen vergrößert, wobei die Geschwindig- 55 von etwa 95% oder mehr.
keit des Kristallwachstums beim Ansteigen der Tem- Die Körper haben eine ausgezeichnete Stabilität
gegenüber Wasser, Alkohol und Säuren und zeigen keinerlei Anzeichen von Zersetzungen, wenn sie bis zu
mehreren Wochen Wasser ausgesetzt waren.
Beim Heißpressen ist es gewöhnlich nicht nötig, den gepreßten Körper sehr lange auf Maximaltemperatur
zu halten, da eine größte Dichte zu dem Zeitpunkt erreicht wird, wenn die höchste Temperatur erreicht ist.
Mehrere Proben eines erfindungsgemäß stabilisierten Obwohl diese Art stabilisierten Bornitridmaterials 65 Bornitrids wurden heißgepreßt, und es wurden Verzur
Bildung fester Körper nicht heißgepreßt werden suche durchgeführt, um die Eigenschaften der heißkann,
kann das Material als solches doch gebraucht gepreßten Körper festzustellen. Tabelle IV zeigt die
werden, wenn äußerst reines Bornitrid gewünscht Stabilisationsbedingungen, die Bedingungen des Heißwird·,
oder man kann es auch in Verbindung mit an- pressens und einige Eigenschaften der sich ergebenden
derem Material verwenden, wie z. B. mit nichtstabili- 70 Körper.
peraturen auch größer ist. Je größer die Kristalle in dem stabilisierten Erzeugnis, um so weniger dicht sind
die daraus heißgepreßten Körper. Der Stabilisationsprozentsatz wird beim Ansteigen der Stabilisationszeit
und Temperaturen kleiner. Material, das entsprechend lange Zeit und bei hoher Temperatur stabilisiert wird,
hat einen äußerst geringen Stabilisationsprozentsatz und besteht fast ausschließlich aus reinem Bornitrid.
Versuchs- Nr. |
Stabilisations- temperatur |
Stabilisationszeit | Preßtemperatur | Preßdruck | Dichte | Stabilisation (freies B2O3) |
Sandstrahl eindringtiefe (Flachglas 0,25 mm) |
1 2 3 4 5 6 |
1200° C 1200° C 1300° C 1300° C 1400° C 1400° C |
8 Stunden 18 Stunden 8 Stunden 8 Stunden 3 Stunden 8 Stunden |
1800° C 1800° C 1800° C 1500° C 1800° C 1800° C |
140 kg/cm2 140 kg/cm2 140 kg/cm2 140 kg/cm2 140 kg/cm2 140 kg/cm2 |
2,10 2,11 2,10 2,03 1,95 1,83 |
9,75% 7,59 %■ 4,50% 2,72% 1,74% |
0,17 mm 0,15 mm 0,225 mm 0,25 mm 0,35 mm |
Die Versuche 1, 2, 5 und 6 zeigen klar, daß erhöhte Stabilisationszeiten bei gleichen Stabilisationstemperaturen
Erzeugnisse mit einem geringen Stabilisationsprozentsatz
ergeben. Die Versuche 1 bis 6 zeigen, daß wahrscheinlich der wichtigste Faktor die Stabilisationstemperatur
ist. Bei 1200° C während 8 Stunden (Versuch 1) hat das Material einen Stabilisationsprozentsatz
von 9,75%, wohingegen für die gleiche Zeit bei 1400° C (Versuch 6) das stabilisierte Material
einen Stabilisationsprozentsatz von 1,74% hat. Der Sstündige Versuch bei 1300° C (Versuch 3) ergab
einen dazwischenliegenden Gehalt an freiem B2O3.
Die Versuche 5 und 6 zeigen, daß die Körper bei hohen Temperaturen und einer langen Zeitdauer nur
eine geringe Dichte ergeben. Die stabilisierten Materialien der Versuche 3, 5 und 6 mit weniger als 5 %
freiem B2O3 bestehen im wesentlichen aus Bornitrid,
und zwar ist alles vorhandene Bor in dem nichtstabilisierten Bornitrid vorhanden und während der Stabilisation
vollkommen zu Bornitrid stabilisiert worden. Gleichermaßen bestehen die heißgepreßten Körper der
Versuche 3, 5 und 6 im wesentlichen aus Bornitrid, wobei der vorhandene Bornitridgehalt größer als
95% ist.
f | Zusammensetzung der Rohmischung | Tabelle V | Stabilisations- prozentsatz des gepreßten K.öroers |
Dichte | Sandstrahl eindringtiefe |
|
Versuchs- Nr. |
10 [ | (freies B2O3) | (Flachglas 0,25 cm) | |||
11 { | 70% stabilisiertes BN 30% nichtstabilisiertes BN |
5,48% | 2,02 | 1.25 mm | ||
6 | 80% stabilisiertes BN 20% nichtstabilisiertes BN |
4,45% | 2,05 | 2,25 mm | ||
90% stabilisiertes BN 10% nichtstabilisiertes BN |
2,78% | 1,97 | 2,00 mm | |||
100% stabilisiertes BN | 1,74% | 1,83 | 3,5 mm | |||
} | ||||||
} | ||||||
} | ||||||
Versuch 6 ist in Tabelle V zum Zwecke des Vergleichs mit eingegliedert.
Aus dieser Tabelle geht hervor, daß ausschließlich aus diesem für eine lange Zeit bei hohen Temperaturen
stabilisierten Material heißgepreßte Körper nur eine geringe Dichte haben, während Körper, die aus Rohmischungen
gepreßt worden sind, die im wesentlichen aus hochstabilisiertem Material bestehen und nur geringe
Mengen nichtstabilisierten Materials aufweisen, Dichten von 2 g/cm3 und mehr haben können. Weiterhin
können Körper, die sowohl aus hochstabilisiertem und nichtstabilisiertem Material heißgepreßt worden
sind, einen freien B0O3-GeImIt von weniger als 5%
aufweisen; sie sind Wasser und Alkohol gegenüber in hohem Maße widerstandsfähig.
Abgesehen davon, daß Bornitridmaterial, das nach vorliegender Erfindung hergestellt ist, als Rohmischung
zur Herstellung heißgepreßter Körper brauchbar ist, kann es auch in loser, körniger Form als Isolationsmaterial bei hohen Temperaturen verwendet werden,
wo Oxydationserscheinungen nicht in Betracht gezogen zu werden brauchen. Auf Grund seiner dem
Graphit ähnlichen Kristallstruktur eignet es sich auch als Schmiermittel, besonders bei hohen Temperaturen.
Weiterhin kann das Material als Mittel zur Verhinderung des Zusammenhaftens bei der Herstellung
von Glasperlen u. dgl. verwendet werden. Gemäß dieser Erfindung heißgepreßte Bornitridkörper sind auch gut
verwendbar bei Hochtemperaturlagern, Verbrennungskammern von Strahltriebwerken, Auskleidungen von
Austrittsdüsen, Schmelztiegeln und anderen feuerfesten Gegenständen sowie für verschiedene Arten von elektrischen
Isolatoren u. dgl.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von heißpreßbarem stabilisiertem Bornitrid, dadurch gekennzeichnet,
daß ein nichtstabilisiertes Bornitridmaterial, das nach etwa 1 stündiger Erhitzung unter Druck auf
1500 bis 1800° C in einer neutralen Atmosphäre einen Gehalt von mehr als 7% freiem B2O3 hat, in
einer Ammoniakatmosphäre so lange auf wenigstens 1100° C erhitzt wird, bis sich ein Teil der
nichtnitrierten Borverbindung umsetzt, und daß diese Hitzebehandlung abgebrochen wird, solange
das Material noch heißpreßbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen in der Ammoniakatmosphäre
bei 1200° C 12 bis 100 Stunden, vorzugsweise 50 bis 60 Stunden, vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen in der Ammoniakatmosphäre
bei 1300° C 3 bis 32 Stunden, vorzugsweise 8 bis 16 Stunden, vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen in der Ammoniakatmosphäre
bei 1400° C 1 bis 12 Stunden, vorzugsweise 2 bis 5 Stunden, vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen in der Ammoniakatmosphäre
bei 1500° C 1U bis 4 Stunden, vorzugs-
Minuten bis 2
Stunden, vorgenommen
weise 40
wird.
wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtstabilisierte
Bornitridmaterial eine durchschnittliche Korngröße von 0,3 Mikron bei einer maximalen Korngröße
von 1,5 Mikron besitzt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 282 701, 282 748;
britische Patentschrift Nr. 483 201.
Deutsche Patentschriften Nr. 282 701, 282 748;
britische Patentschrift Nr. 483 201.
109 57T/348 4.61
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US700750A US3058809A (en) | 1957-12-05 | 1957-12-05 | Methods for making boron nitride materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1104930B true DE1104930B (de) | 1961-04-20 |
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ID=24814724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DEC10839A Pending DE1104930B (de) | 1957-12-05 | 1955-03-01 | Verfahren zur Herstellung von heisspressbarem stabilisiertem Bornitrid |
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Country | Link |
---|---|
US (1) | US3058809A (de) |
DE (1) | DE1104930B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1182214B (de) * | 1961-12-07 | 1964-11-26 | Kempten Elektroschmelz Gmbh | Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung von Bornitrid |
US3241918A (en) * | 1962-05-09 | 1966-03-22 | Union Carbide Corp | Method for preparing boron nitride |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1052295A (de) * | 1963-09-19 | |||
GB1071870A (en) * | 1965-04-13 | 1967-06-14 | Montedison Spa | Production of boron nitride |
US3386918A (en) * | 1965-10-06 | 1968-06-04 | Air Force Usa | High temperature dielectric reinforced composite |
CH494187A (de) * | 1966-03-09 | 1970-07-31 | Lonza Werke Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Bornitrid |
US3660027A (en) * | 1969-05-06 | 1972-05-02 | Union Carbide Corp | High purity hot pressed boron nitride |
US3720740A (en) * | 1970-06-24 | 1973-03-13 | Hitachi Ltd | Low pressure sintering of boron nitride using low thermal expansion static sintering molds |
US3668059A (en) * | 1971-01-08 | 1972-06-06 | Carborundum Co | High modulus boron nitride fibers |
US3816242A (en) * | 1972-04-17 | 1974-06-11 | Standard Oil Co | Process for producing boron nitride felt |
US4104096A (en) * | 1974-08-28 | 1978-08-01 | Laboratoire Suisse De Recherches Horlogeries | Diffusion barrier and separation substance for metal parts adjoining each other in an oxygen free atmosphere |
US4605588A (en) * | 1985-03-14 | 1986-08-12 | The Boeing Company | Barrier coated ceramic fiber and coating method |
US4948662A (en) * | 1985-03-14 | 1990-08-14 | The Boeing Company | Boron nitride coated ceramic fibers and coating method |
US20050153082A1 (en) * | 2004-01-14 | 2005-07-14 | Holcombe Cressie E. | Boron nitride reaction capsule/vessel |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE282701C (de) * | ||||
DE282748C (de) * | 1913-10-23 | 1915-03-19 | ||
GB483201A (en) * | 1936-07-31 | 1938-04-13 | British Thomson Houston Co Ltd | Improvements in and relating to boron nitride and methods of producing the same |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1157271A (en) * | 1913-02-03 | 1915-10-19 | Gen Electric | Stable boron nitrid and the process of making the same. |
US2808314A (en) * | 1952-05-17 | 1957-10-01 | Carborundum Co | Method of making molded boron nitride bodies |
US2801903A (en) * | 1953-09-16 | 1957-08-06 | Norton Co | Process for the manufacture of boron nitride |
US2865715A (en) * | 1955-03-03 | 1958-12-23 | Nat Distillers Chem Corp | Manufacture of boron compounds |
-
1955
- 1955-03-01 DE DEC10839A patent/DE1104930B/de active Pending
-
1957
- 1957-12-05 US US700750A patent/US3058809A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE282701C (de) * | ||||
DE282748C (de) * | 1913-10-23 | 1915-03-19 | ||
GB483201A (en) * | 1936-07-31 | 1938-04-13 | British Thomson Houston Co Ltd | Improvements in and relating to boron nitride and methods of producing the same |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1182214B (de) * | 1961-12-07 | 1964-11-26 | Kempten Elektroschmelz Gmbh | Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung von Bornitrid |
US3241918A (en) * | 1962-05-09 | 1966-03-22 | Union Carbide Corp | Method for preparing boron nitride |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3058809A (en) | 1962-10-16 |
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