Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Nitriden Vorliegende
Erfindung betrifft eint Verfahren zur Her-Stellung von binde- und einterhilfsmittelfreien
Formkörpern aus Nitriden des Bors und/oder Siliciums und/ oder der Elemente der
4. bin 6. Nebengruppe. des 2eriodiechen Systeme der Elemente. Zu diesen Elementen
zählen ixt erster Linie Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niob und Tantal
sowie Ohrom, Molybdän und Wolfram. Es ist-bereits bekannt,
binde- und einterhilfemittelfreie Formkörper aus Nitriden.herzustellen. Hierzu
wurden bislang die pulverförmigen Ausgangsmaterialien durch Glühen bei sehr hohen
Temperaturen, in der Regel oberhalb 2000°0, vorverdichtet, wieder zerkleinert, zu
Formkörpern gepreßt oder im Sohliokerguß geformt und dann wiederum bei Temperaturen
über 2000o0 gesintert, druckgesintert oder durch direkten Stromdurchgang erhitzt@,
Die Herstellung derartiger Pormkürper ist daher sehr aufwendig, weil sie hohe: Temperaturen
erfordert und über mehrere Verfahrensstufen verläuft. Zwar wurde auch schon vorgeschlagen,
feinteilige Nitride zur Herstellung von Formkörpern einzusetzen, doch wurde nun
überraschenderweise gefunden, daß sich auch ohne Hinde- und Sinterhilfamittel die
Formkörper viel leich-ter herstellen lassen, nämlich durch druckfreies
Sintern
bei wesentlich tieferen Temperaturen und in weniger;Yerfahrenssehritten,
wenn man die Nitride mit einer Teilchengröße kleiner als 1vorzugsweise mit einer
Teilchengröße zwischen 0,5 und 0,005u, eineotzt. Dabei verfährt man so, daß man
zunächst aus den Nitrden, z.E. durch Pressar, vorteilhafterweise bei Zimmertemperatur
oder im Schlickerguß, die Formkörper herstellt, die anschließend bei Temperaturen
zwischen 1 104 und 1&00°0, vorzugsweise zwischen 1200 und 1504°C, druckfrei
gesintert werden. Als Ausgangsprodukte eignen sich insbesondere solche Ni-. tride,
die gemäß den Verfahren in den deutschen Patentschritten 1 160 831 und 1 193 405
gewonnen wurden. Hidrnach erhält man Nitriae aus den entsprechenden Metällohlo-Tiden
durbh Umsetzung.mit Ammoniak oder einem,Stekstoffpasseratoffgemiech in der Gasphase
bei erhöhter Teiaper,atur. Dabei wird beispielsweise ein in einem
elektrischen Dichtbogen in bekannter Weine auf Temperaturen von über 2500°0
erhitztes und als Wärmeüberträger dienendes Gas bzw. Gasgemisch in einer Nisch$one,
deren Wände auf einer Temperatur von unterhalb 55000, vorzugsweise bei etwa 200-0Q,
gehalten werden, mit dem gasförmigen Metallchlorid und dem Ammoniak'gleiohzeitig
oder nacheinander so rasch vermischt, daß das Gemisch noch mindestens 1:50flo0 heiß
ist. Anschließend werden die Reaktionsprodukte gekühlt und da% aus ihnen
isolierte Nitrid wird dann zur Herstellung der
Formkörper verwendet. Process for the Production of Moldings from Nitrides The present invention relates to a process for the production of binders and additives-free moldings from nitrides of boron and / or silicon and / or the elements of the 4th to 6th subgroup. of the two-period systems of the elements. These elements include primarily titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium and tantalum as well as ohrom, molybdenum and tungsten. It is already known to produce molded bodies free of binders and additives from nitrides. For this purpose, the powdery starting materials have hitherto been pre-compressed by annealing at very high temperatures, usually above 2000 ° 0, then comminuted again, pressed into moldings or molded in base casting and then again sintered at temperatures above 2000o0, pressure sintered or heated by direct current @, The production of such Pormkürper is very expensive because it requires high: temperatures and takes place over several process stages. Although it has already been proposed to use finely divided nitrides for the production of moldings, it has now surprisingly been found that the moldings can be produced much more easily even without hinders and sintering aids, namely by pressure-free sintering at significantly lower temperatures and in fewer steps , if the nitrides with a particle size smaller than 1, preferably with a particle size between 0.5 and 0.005u, are removed. The procedure here is that the molded bodies are first produced from the nitrides, e.g. by pressing, advantageously at room temperature or by slip casting, which are then sintered without pressure at temperatures between 1104 and 100 ° C, preferably between 1200 and 1504 ° C . Particularly suitable starting products are those Ni. trides obtained according to the methods in German patent steps 1 160 831 and 1 193 405. According to this, nitriae are obtained from the corresponding metallohlo-tides by reaction with ammonia or a Stekstoffpasseratoffgemiech in the gas phase with increased Teiaper, nature. For example, a gas or gas mixture that is heated to temperatures of over 2500 ° 0 in an electrical sealing arch in known wines and serves as a heat exchanger is kept in a niche, the walls of which are kept at a temperature of below 55000, preferably at about 200-0 ° are mixed with the gaseous metal chloride and the ammonia continuously or one after the other so rapidly that the mixture is still at least 1:50 o'clock hot. The reaction products are then cooled and the nitride isolated from them is then used to produce the molded bodies.
Während bei den handelsüblichen Nitridpulvern, die im all- ` gemeinen
Teilchengrößen oberhalb 5/u aufweisen, die Binterung erst bei Temperaturen über
2000°0 einsetzt, zeigen die erfindungsgemäß eingesetzten Nitridpulver bereite
Schrumpfungen
bei-1000 °C'ünd gestatten somit eine druckfreie Sinterung bei erheblich tieferen
Temperaturen. Die erhaltenen Formkörper zeichrien'eIch dadurch aus, daß sie trotz
der niederen Sintertemperatur frei von Poren, Bin-! de- und Sinterhilfsmitteln sind.
1eispiel feinteiliges Titannitrid (1), KorngröBe 0,01 bis Oi /u.,
sowie handelsüblIehe. Ttätrlzl (1I), Xorngröße 5 b,-s 60 u, den bei Rautemperätzu
Zylindern von 15 Durchmesser und ca. °10 mm flöhe verpreßt. Nach einstündigem Glühen
inrgo:samöephäre ohne Anwendung von guck wurde die der Tabelle angegebene 1)itht-e
'bzw.. Raumerfüllurig erreicht.
f 'bis -0 , 1 ;U , b.lt o .
qR aum#
f9üliung-
- Iun g -
. tob 3,91,0 59e5 le-
1. 220000 421 81 3r59 67,90
1. 50000 4-,85J 3V60 169,2
i . 40000 5911 98 -3j62
Unter dem oben genannten Sohliekerguß versteht man ein Verfahren, gemäß der, man
aus einem Metall- oder Hartstoff-Pulver und Wasser eine ä:ekflüssige aber noch gießfähige
Suspension herstellt und in formen, vorzugsweise Gipsformen, gießt, deren Material
in der zage ist, das Wasserder Suepeneion aufzusaugen.While in the case of the commercially available nitride powders, which generally have particle sizes above 5 / u, sintering only begins at temperatures above 2000 ° 0, the nitride powders used according to the invention show significant shrinkage at −1000 ° C. and thus allow pressure-free sintering significantly lower temperatures. The molded bodies obtained are characterized by the fact that, despite the low sintering temperature, they are free of pores, binders! de- and sintering aids are. Example of finely divided titanium nitride (1), grain size 0.01 to Oi / u., As well as customary. Ttätrlzl (1I), Xorn size 5 b, -s 60 u, which is pressed into cylinders with a diameter of 15 and approx. 10 mm at a rough temperature. After glowing for one hour inrgo: samöephäre without the use of peep, the 1) itht-e 'or. Raumerfüllurig indicated in the table was achieved. f 'to -0, 1; U, b.lt o .
q room #
filling-
- Iun g -
. tob 3,91,0 59e5 le-
1. 220 000 421 81 3r59 67.90
1. 500 0 0 4-, 85J 3V60 169.2
i. 40,000 5911 98 -3j62
The above-mentioned Sohliekerguß is understood to mean a process according to which, from a metal or hard material powder and water, a liquid but still pourable suspension is produced and poured into molds, preferably plaster molds, the material of which is timid that To soak up water of the suepeneion.