DE1906522C

DE1906522C - Process for the manufacture of a sintered aluminum nitride ytnum oxide article

Info

Publication number: DE1906522C
Authority: DE
Inventors: Katsutoshi Kawasaki Inoue Hiroshi Kawaguchi Komeya, (Japan)
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Publication date: 1972-08-24

Description

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekenn- 25 ratur zur Umsetzung der Aluminiumpulver mit Stick zeichnet, daß die Pulvermischung 0,3 bis 40 Ge- stoff liegt bei etwa 600° C.3. The method according to claim 2, characterized in that it draws 25 temperature for the implementation of the aluminum powder with stick, that the powder mixture of 0.3 to 40 substances is around 600 ° C.

wichtsprozent pi:!verförmiges Yttriumoxid und 10 Die britische Patentschrift 949 471 enthält eine Vicl-weight percent pi:! deformed yttrium oxide and 10 British patent specification 949 471 contains a Vicl-

bis 50 Gewichtsprozent pulverförmiges Aluminium- zahl von Vorschlägen in bezug auf die mit Aluminiumup to 50 percent by weight of powdered aluminum; number of proposals in relation to those with aluminum

metall, jeweils bezogen au/ die gesamten Ausgangs- nitrid zu verwendenden Verbindungen, ohne einen materialien, enthält. 30 Hinweis darauf zu geben, daß speziell mit Yttrium-metal, in each case based on / the entire starting nitride compounds to be used, without one materials, contains. 30 to indicate that especially with yttrium

4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch oxid die vorteilhaften Sinterkörper gemäß der vorgekennzeichnet, daß die Temperatur zur Um- liegenden Erfindung hergestellt werden können. Ferner setzung mit Stickstoff höchstens etwa 600°C be- erfolgt gemäß dieser Patentschrift die Preßverformung trägt. stets bei hoher Temperatur.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that oxide the advantageous sintered body according to the pre-identified, that the temperature surrounding the invention can be established. Further According to this patent specification, the compression molding takes place with nitrogen at a maximum of about 600 ° C wearing. always at high temperature.

35 Die vorliegende Erfindung wir! durch die nach-35 The present invention we! through the subsequent

folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mitfollowing detailed description in connection with

den Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen haben folgende Bedeutung:the drawings explained in more detail. The drawings have the following meanings:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung F i g. I ist ein Kurvendiagramm das die BeziehungThe invention relates to a method for producing F i g. I is a graph showing the relationship

eines gesinterten Aluminiumnitrid-Yttriumoxid-Ge- 40 zwischen den Mengenanteilen der Komponenten eines genstands mit hoher Dichte, ausgezeichneter mecha- erfindungsgemäßen Aluminiumnitrid-Yttriumoxid-Sinnischer Festigkeit und ausgezeichneten Hochtempe- terkörpers und der erhaltenen Dichte dieses Körpers ratureigenschaften. darstellt, unda sintered aluminum nitride-yttrium oxide Ge 40 between the proportions of the components of a High density item, excellent mecha- aluminum nitride-yttria sensor according to the invention Strength and excellent high temperature body and the obtained density of this body rature properties. represents, and

Aluminiumnitrid wird in großem Ausmaß in elek- F i g. 2 ist ein Kurvendiagramm, das die BeziehungAluminum nitride is used extensively in electrical engineering. 2 is a graph showing the relationship

trischen Isoliermaterialien, dielektrischen Materialien, 45 zwischen den Mengenanteilen der Komponenten eines Gefäßen zum Schmelzen von Metallen, Schmelztiegeln erfindungsgemäßen Aluminiumnitrid-Yttriumoxid-Sinzur Vakuumablagerung usw. verwendet. Wo AIu- terkörpers und der erhaltenen Verformungsbeständigminiumnitrid verwendet wird, insbesondere in einem keit (deflective strength) dieses Körpers zeigt.
Gefäß zum Schmelzen von Metallen oder zur Vakuum- Yttriumoxid hat einen Schmelzpunkt von 2410° Ctric insulating materials, dielectric materials, 45 between the proportions of the components of a vessel for melting metals, crucibles of the present invention, aluminum nitride-yttria, sine for vacuum deposition, and so on. Where the aluminum body and the resulting deformation resistance are used, this body shows in particular in one deflective strength.
Vessel for melting metals or for vacuum yttrium oxide has a melting point of 2410 ° C

ablagerung, muß es so kompakt (dicht) und fest wie 50 und ist ein elektrischer Isolator. Es hat einen kleineren möglich und praktisch frei von Luftblasenporen sein. thermischen Ausdehnungskoeffizienten als anderedeposition, it must be as compact (dense) and firm as 50 and be an electrical insulator. It has a smaller one possible and practically free of air bubble pores. thermal expansion coefficient than others

Aluminiumnitrid bildet jedoch bei Normaltempe- Oxide, wie z. B. Aluminiumoxid oder Zirkondioxid, ratur keine flüssige Phase, sondern kann bei alleiniger und derart gute Sinterungseigenschaften, daß es bei Verwendung nur mit langsamer Geschwindigkeit ge- lstündiger Sinterung bei einer Temperatur von 1600C sintert werden, und der erhaltene Gegenstand besitzt 55 eine Dichte von bis zu 97% des theoretischen Werts dadurch im allgemeinen eine geringere Sinterdichte erreicht. Ein geformter Körper, der nur aus Yttrium- und mechanische Festigkeit als solche aus gewöhn- oxid besteht, hatte jedoch die Nachteile, daß er bei liehen gesinterten Oxiden. Um den Aluminiumnitrid- thermischer Behandlung eine außerordentlich große Gegenstand kompakter zu machen, gibt es ein be- Kristallwachstumsgeschwindigkeit aufwies, so daß bei kanntes Verfahren, das darin besteht, das Aluminium- 60 langer Verwendung bei erhöhten Temperaturen ein nitrid beispielsweise mit der Warmpreßmethode zu Sinterprodukt daraus trotz des obengenannten hohen sintern. Wenn jedoch ein gesinterter Gegenstand mit Schmelzpunktes von Yttriumoxid eine enorm hohe einer komplizierten Form, wie z. B. ein Behälter, her- Kristallwachstumsgeschwindigkeit und eine deutlich gestellt werden soll, führt diese Methode unvermeid- geringere mechanische Festigkeit aufwies,
lieh zu einem außerordentlich beschwerlichen Her- 65 Es wurde nun gefunden, daß dann, wenn das diese stcllungsvcrfahrcn und ist infolgedessen für die Massen- unerwünschten Eigenschaften aufweisende YttriumproOiklion ungeeignet. oxid zusammen mit Aluminiumnitrid gesintert wird,However, aluminum nitride forms at normal temperature oxides, such as. B. aluminum oxide or zirconium dioxide, temperature is not a liquid phase, but can be sintered with sole and such good sintering properties that it can be sintered at a temperature of 160C if only at a slow speed, and the object obtained has a density of up to 55 97% of the theoretical value thereby generally achieved a lower sintered density. A molded body consisting only of yttrium and mechanical strength as such made of common oxide, however, had the disadvantages that it could not be used with borrowed sintered oxides. In order to make the aluminum nitride thermal treatment of an extremely large object more compact, there is a known method that has a crystal growth rate that consists in using the aluminum for a long time at elevated temperatures to form a nitride, for example with the hot pressing method, to sinter a product therefrom despite the above high sintering. However, when a sintered article with the melting point of yttria has an enormously high of a complicated shape such. B. a container, her- crystal growth rate and one should be clearly made, this method leads inevitably- had lower mechanical strength,
It has now been found that if the yttrium production, which has undesirable properties in terms of mass, is unsuitable for this process, it has now been found that it is unsuitable. oxide is sintered together with aluminum nitride,

Die vorliegende Erfindung trägt den obengenannten das obenerwähnte unerwünschte schnelle Kristall-The present invention contributes to the aforementioned undesirable rapid crystal

wachstum des Yttriumoxids eingeschränkt ν ird unter Verbesserung seiner Hochtemperatureigenschaften, wobei ein Sinterkörper entsteht, der eine derart hohe Dichte und mechanische Festigkeit aufweist, wie sie mit dem bisher bekannten Aluminiumnitrid nicht erzielbar war. The growth of yttrium oxide is restricted and its high-temperature properties are improved, resulting in a sintered body which has such a high density and mechanical strength that could not be achieved with the previously known aluminum nitride.

Zum Vergleich wurden ein gesinterter Körper, der nur aus Yttriumoxid bestand, und eine Sintermasse, die lus 20 Gewichtsteilen Aluminiumnitrid und 80 Gev.ichtsteilen Yttriumoxid bestand, hergestellt. Beim Erhitzen dieser Probtn auf 1800⁰C in einer Argonatmosphäre wurde bestätigt, daß das K ristall wachstum in der Sintermasse auf etwa ein Zehntel desjenigen verringert wurde, das in dem nur aus Yttriumoxid be- For comparison, a sintered body consisting only of yttria and a sintered mass consisting of 20 parts by weight of aluminum nitride and 80 parts by weight of yttria were prepared. Heating of this Probtn to 1800 ⁰ C in an argon atmosphere, it was confirmed that the K ristall growth was in the sintered mass reduced to about one tenth of that, the loading in which only of yttria

Mengenanteile am Yttriumoxid und Aluminiumnitrid hängen mit der Dichte und der mechanischen Festigkeit des erhaltenen Sinterkörpers in der Weise zusammen, daß diese Eigenschaften proportional zum wamsenden Gehalt an Yttriumoxid verbessert werden, ao Wenn jedoch das Yttriumoxid in übermäßig großen M.!igen zugegeben wird, führt die bei erhöhten Temperaturen und innerhalb langer Zeiträume durchgeführte Sinterung leicht zur Eildung einer festen Lösung, so daß es erforderlich ist, so geringe Mengen an \ itnumoxid wie möglich zu verwenden, um einen kompakten Sinterkörper ohne Verschlechterung der Eigenschaften des Aluminiumnitrids herzustellen. Da Yniiumoxid teuer i;.t, ist es um so wirtschaftlicher, je geringer die Menge an Yttriumoxid ist. Wenn beispielsweise Yttriumoxid in einer Menge von mehr als 40 GewK'htsprozent, bezogen auf die gesamten Ausgangsmuterialien, eingearbeitet wird, dann wird in erster Linie eine Umsetzung des Yttriumoxids mit AIutTMiiunirtrid in fester Lösung erfolgen, wodurch die Eigenschaften von Aluminiumnitrid in unerwünschtem Maße verschlechtert werden. Wenn auf der anderen Seite der Gehalt an Yttriumoxid unterhalb 0,3 Gewichtsprozent fällt, wird nicht der volle Effekt erzielt.The proportions of yttrium oxide and aluminum nitride depend on the density and mechanical strength of the sintered body obtained in such a way that these properties are proportional to wamsenden content of yttrium oxide can be improved, ao However, if the yttria is added in excessively large amounts, this will result in elevated temperatures and sintering carried out over long periods of time easily to form a solid solution, so that it is necessary to use as small amounts of \ itnumoxid as possible to a to produce a compact sintered body without deteriorating the properties of the aluminum nitride. There Ynium oxide expensive i; .t, it is the more economical, ever less is the amount of yttria. For example, if Yttrium oxide in an amount of more than 40 percent by weight, based on the entire starting material, is then incorporated first Line a conversion of yttrium oxide with AIutTMiiunirtrid done in solid solution, reducing the properties of aluminum nitride in undesirable Dimensions are deteriorated. If, on the other hand, the yttria content is below 0.3 percent by weight falls, the full effect is not achieved.

Angesichts dieser Tatsachen kann das Ziel, einen kompakten und mechanisch festen Sinterkörper heimstellen, dadurch erreicht werden, daß man so kleine Mengen wie möglich an Yttriumoxid verwendet, wobei man vorher Aluminiummetallpulver in eine Mischung aus Aluminiumnitrid- und Yttriumoxidpulvern einarbeitet, die Mischung in Form zusammengepreßter Pulver preßverformt und die Masse zur Umsetzung der Aluminiumpulver mit N₂ in einer Stickstoff- oder Ammoniakatmosphäre auf eine Temperatur von etwa 600 C erhitzt und die Sinterung bei einer Temperatur von 1500 bis 2200"C durchführt. Die bevorzugte Temperatur zur Umsetzung mit N₂ der Aluminiumpulver liegt bei etwa 600"C. Bei diesen Temperaturen reagiert Yttriumoxid nicht mit Aluminiummetall, und nach der N₂-Umsetzung besteht die Masse aus Aluminiumnitrid in Mischung mit Yttriumoxid. Wenn in diesem Falle Aluminiumpulver in großen Mengen vorliegen, erfolgt die Umsetzung des Metalls mit N₂ in Form einer exothermen Reaktion.In view of these facts, the object of providing a compact and mechanically strong sintered body can be achieved by using as small amounts as possible of yttria, beforehand incorporating aluminum metal powder into a mixture of aluminum nitride and yttria powder, the mixture in the form of compressed powder Press-formed and the mass for reacting the aluminum powder with N _{2 is} heated in a nitrogen or ammonia atmosphere to a temperature of about 600 C and sintering is carried out at a temperature of 1500 to 2200 "C. The preferred temperature for reacting with N _{2 is} the aluminum powder at about 600 "C. At these temperatures yttrium oxide does not react with aluminum metal, and after the N ₂ conversion the mass consists of aluminum nitride mixed with yttrium oxide. If, in this case, aluminum powder is present in large quantities, the conversion of the metal with N _{2 takes place} in the form of an exothermic reaction.

Demgemäß macht die für diese N_a-Umsetzimg anfänglich zugeführte Wärme in Verbindung mit der auf Grund der exothermen Reaktion freigesetzten zusätzlichen Wärme die Aluminiummetallpulver weich oder viskos genug, so daß sie sich leicht agglomerieren und die N₂-Umsetzung des Aluminiums hemmen oder eine Sintermasse mit ungleichmäßiger Zusammensetzung bilden. Der Anteil an Aluminiumpulverii beträgt deshalb vorzugsweise maximal 50%, bezogen auf die gesamten Ausgangsinaterialien. Andererseits genügt ein Aluminiumgehalt unterhalb 10 Gewichtsprozent nicht, um die Sintermasse im wesentlichen kompakt zu machen, so daß es erforderlich ist. Aluminiumpulver bis zu einer Menge von minimal 10 Gewichtsprozent zuzugeben. Bezüglich der Sinterungstemperatur sei darauf hingewiesen, daß die Sinterung von Aluminiumnitrid und Yttriumoxid behindert wird, wenn sie weniger als 1500°C beträgt, wobei kein vollständig kompakter und mechanisch fester Sinterkörper erhalten wird. Wenn andererseits die Sinterungstemperatur 220O⁰C übersteigt, wird das Aluminiumnitrid teilweise sublimiert und zersetzt, was zu einem inhomogenen Sinterprodukt führt. Accordingly, the _{heat initially supplied for this N a} conversion in conjunction with the additional heat released due to the exothermic reaction makes the aluminum metal powders soft or viscous enough that they agglomerate easily and _{inhibit the N 2} conversion of the aluminum or carry a sintered mass with it form uneven composition. The proportion of aluminum powder is therefore preferably a maximum of 50%, based on the entire starting materials. On the other hand, an aluminum content below 10 percent by weight is insufficient to make the sintered mass substantially compact, so that it is necessary. Add aluminum powder up to an amount of at least 10 percent by weight. With regard to the sintering temperature, it should be noted that the sintering of aluminum nitride and yttrium oxide is hindered if it is less than 1500 ° C., and a completely compact and mechanically strong sintered body is not obtained. On the other hand the sintering temperature exceeds 220O ⁰ C, the aluminum nitride is partially sublimated and decomposed, resulting in a non-homogeneous sintered product.

r\„ .^»^.„„,„„„siia cintorbnrmr kann außer Aluminiumnitrid und Yttriumoxid geeignete Mengen Berylliumoxid zur Verbesser. ;.g des Wärmeübergangs oder geeignete Mengen an tvlnallsiliziden, Metallcarbiden, Metallboriden oder Metallnitriden (mit Ausnahme der Nitride von Bor, Aluminium und Beryllium) enthalten, um die Sintermasse elektrisch leitfähig zu machen. r \ „. ^» ^. „„, „„ „siia cintorbnrmr, in addition to aluminum nitride and yttrium oxide, suitable amounts of beryllium oxide can be used for improvement. ; .g of the heat transfer or suitable amounts of aluminum silicides, metal carbides, metal borides or metal nitrides (with the exception of the nitrides of boron, aluminum and beryllium) in order to make the sintered mass electrically conductive.

Ein bei der Preßverformung einer Mischung aus den obengenannten Pulvern verwendeten Bindemittel kann aus organischen Verbindungen, wie z. B. Stearinsäure, Paraffin, Polyvinylalkohol oder Polyäthylenglycol, oder aus Anorganika, wie z. B. Phosphorsäure, bestehen. A binder used in compression molding a mixture of the above powders can from organic compounds, such as. B. stearic acid, paraffin, polyvinyl alcohol or polyethylene glycol, or from inorganics, such as. B. phosphoric acid exist.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. In den folgenden Beispielen sind alle Teile auf das Gewicht bezogen.The present invention is illustrated in more detail by the following examples, but without being restricted thereto to be. In the following examples all parts are by weight.

example 1

Es wurdeii Proben hergestellt durch Mischen von Aluminiumnitridpulvern mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 25 Mikron mit 0 Gewichtsprozent, 20 Gewichtsprozent, 40 Gewichtsprozent, 60 Gewichtsprozent bzw. 80 Gewichtsprozent Yttriumoxidpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,8 Mikron in einer Kugelmühle. Diese Proben wurden als Ausgangsmaterialien verwendet. Zu jeder Probe wurden 5 Gewichtsprozent Stearinsäure als Bindemittel zugegeben. Die Masse wurde unter Anwendung eines Drucks von 5 t/cm² ?u einem Stab mit einem Durchmesser von 8 mm und einei Länge von 20 mm kalt verformt. Dann wurden in einer Stickstoffatmosphäre einige der geformten Proben bei einer Temperatur von 1700 C gesintert, wobei die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 40^C pro Minute auf diesen Wert erhöht wurde, und die anderen Proben wurden bei einer Temperatur von 1800°C gesintert, wobei die Temperatur mit der gleichen Geschwindigkeit erreicht wurde. Man ließ alle Proben 2 Stunden lang bei diesen Sinterungstemperaturen stehen und ließ sie dann auf natürliche Weise abkühlen, wobei man Aluminiumnitrid-Yttriumoxid-Sintermassen erhielt. Es wurde die relative Diente der so hergestellten Sinterkörper bestimmt, wobei die Beziehung zwischen den Mcngenanteilen an Aluminiumnitrid und Yttriumoxid und der relativen Dichte der Sinterkörper in der Fig. 1 angegeben ist.Samples were prepared by mixing aluminum nitride powders having an average particle size of 25 microns with 0 weight percent, 20 weight percent, 40 weight percent, 60 weight percent and 80 weight percent yttria powder having an average particle size of 0.8 microns in a ball mill. These samples were used as starting materials. 5 percent by weight stearic acid was added as a binder to each sample. The mass was cold deformed using a pressure of 5 t / cm ² using a rod with a diameter of 8 mm and a length of 20 mm. Then, in a nitrogen atmosphere, some of the molded samples were sintered at a temperature of 1700 ° C., the temperature being increased to this value at a rate of 40 ° C. per minute, and the other samples were sintered at a temperature of 1800 ° C., with the temperature was reached at the same rate. All samples were allowed to stand at these sintering temperatures for 2 hours and then allowed to cool naturally to obtain aluminum nitride-yttria sintered masses. The relative diene of the sintered bodies thus produced was determined, the relationship between the proportions of aluminum nitride and yttrium oxide and the specific gravity of the sintered bodies being shown in FIG.

In der F i g. I ist auf der Ordinate die relative Dichte und auf der Abszisse sind die Mengenanteile in Gewichtsprozent an Aluminiumnitrid und Yttriumoxid angegeben. Die Kurve .·( bezieht sich auf die Sinterung bei einer Temperatur von IROO"C und die Kurve H aufIn FIG. I is the relative density on the ordinate and the proportions in percent by weight of aluminum nitride and yttrium oxide are indicated on the abscissa. The curve. · (Refers to the sintering at a temperature of IROO "C and the curve H on

die Sinterung bei einer Temperatur von 1700⁰C. Der wobei die Temperatur stufenweise, wie in der folgenden hier verwendete Ausdruck »relative Dichte« bedeutet Tabelle I angegeben, anstieg, einen Relativwert, der aus dem Verhältnis der tatsächlichen Schüttdichte eines gesinterten Körpers zu dessen theoretischer Dichte bestimmt wurde, wobei man 5 Tabelle Ithe sintering at a temperature of 1700 ^° C. The temperature increasing in steps, as indicated in the following expression "relative density" means Table I, a relative value that is derived from the ratio of the actual bulk density of a sintered body to its theoretical Density was determined, 5 Table I

davon ausging, daß die Sintermasse aus einer einfachen assumed that the sintered mass consists of a simple

Mischung von Aluminiumnitrid (wirkliche DichteMixture of aluminum nitride (real density

3,25 g/cm³) mit Yttriumoxid (wirkliche Dichte 48 g/ Temperaturbereich3.25 g / cm ³ ) with yttrium oxide (real density 48 g / temperature range

cm³) besteht. CC)cm ³ ). CC)

Die F i g. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Ver- ioThe F i g. 2 shows the relationship between the ver io

formungsbeständigkeit der nach diesem Beispiel her- Raumtemperatur bis 300Resistance to deformation of the room temperature up to 300 according to this example

gestellten Sinterkörper und den Mengenanteilen der 300 bis 400 sintered bodies and the proportions of the 300 to 400

jeweiligen Komponenten. In dieser Figur ist auf der 400 bis 550 respective components. This figure is on the 400 to 550

Ordinate die Verformungsbeständigkeit, die mit zwei 550 bis 700 Ordinate the resistance to deformation, which with two 550 to 700

in einem Abstand von 10 mm voneinander angebrach- 15 700 bis 1700 at a distance of 10 mm from each other 15 700 to 1700

Geschwindigkeitspeed

des Temperaturanstiegsof temperature rise

(°C/Std.)(° C / hour)

50 25 50 25 5050 25 50 25 50

ten Auflagepunkten bestimmt wurde, und auf der Abszisse sind die Mengenanteile in Gewichtsprozent an Aluminiumnitrid und Yttriumoxid angegeben. Die Der geformte Stab wurde 4 Stunden lang bei einer Kurve A bedeutet die Sinterung bei einer Temperatur Temperatur von 1700⁰C gesintert und dann abkühlen von 1800⁰C und die Kurve B die Sinterung bei einer 20 gelassen. Der durch Anwendung dieses Erhitzungs-Temperatur von 1700°C. Verfahrens hergestellte gesinterte Körper war eineth support points was determined, and on the abscissa the proportions in percent by weight of aluminum nitride and yttrium oxide are given. The shaped rod was sintered for 4 hours at a curve A means the sintering at a temperature temperature of 1700 ^° C. and then allowed to cool from 1800 ^° C. and the curve B left the sintering at a 20 ° C. By applying this heating temperature of 1700 ° C. Process-made sintered bodies was one

Wie aus den F i g. 1 und 2 klar hervorgeht, waren Masse aus Aluminiumnitrid und Yttriumoxid, in derAs shown in FIGS. 1 and 2 are clearly shown, were masses of aluminum nitride and yttrium oxide, in the

die Dichte und die Verformungsbeständigkeit eines ersteres die größere Komponente darstellte, in der diethe density and resistance to deformation of a former represented the major component in which the

mit zunehmende Mengen von bis zu 80% Yttriumoxid relative Dichte 96,3 °/₀ und die Verformungsbeständig-with increasing amounts of up to 80% yttrium oxide relative density 96.3 ° / ₀ and the deformation resistance

hergestellten Sinterkörpers entsprechend erhöht. Eine as keit 40,i kg/cm¹ betrug.produced sintered body increased accordingly. An as speed was 40.1 kg / cm ¹ .

Verwendung von mehr als 80% Yttriumoxid führte Es wurden mehrere Stäbe aus Aluminiumnitrid-,Use of more than 80% yttria resulted in several rods made of aluminum nitride,

jedoch dazu, daß nur die Verforrnungsbeständigkeit Yttriumoxyd- und Aluminiurometallpulver mit derHowever, to the fact that only the deformation resistance yttrium oxide and aluminum metal powder with the

scharf abfiel. Bezüglich der Sinterungstemperatur geht gleichen Teilchengröße wie in dem oben beschriebenenfell sharply. As for the sintering temperature, the particle size is the same as that described above

daraus hervor, daß die höhere Temperatur von 1800° C Beispiel hergestellt, wobei die Mengenanteile diesershows that the higher temperature of 1800 ° C example produced, the proportions of these

zur Erhöhung sowohl der Dichte als auch dei Verfor- 30 Komponenten, der Verformungsdruck und die Sin-to increase both the density and the deformation components, the deformation pressure and the sin-

mungsbeständigkeit der Sintermasse wirksamer ist als terungstemperatur variiert wurden. Die Dichte und d'eresistance of the sintered mass is more effective than the tempering temperature were varied. The density and d'e

die Temperatur von 1700⁰C. mechanische Festigkeit (Verformungsbeständigkeit)the temperature of 1700 ⁰ C. mechanical strength (resistance to deformation)

der gesinterten Körper sind zusammen mit denjenigen des Beispiels 1 in der folgenden Tabelle II angegeben.the sintered bodies, along with those of Example 1, are shown in Table II below.

Beispiel 2 ₃₅ I_n allen Beispielen 2 bis 19 wurde der geformte KörperExample 2 ₃₅ I _n all of the examples 2 to 19 was the molded body

von dem Bindemittel befreit, indem die Temperaturfreed from the binder by increasing the temperature

Es wurden 60 Teile Aluminiumnitrid mit 40 Teilen mit einer Geschwindigkeit von 5O°C/Std. auf bis zu Yttriunioxid, die beide der gleichen Art waren wie im 400⁰C erhöht wurde, dieser 3 Stunden lang bei einer Beispiel 1, vermischt. Die Mischung wurde auf die Temperatur von etwa 600⁰C zur N_t-Umsetzung des gleiche Weise wie im Beispiel 1 zu verschiedenen Ge- 40 Aluminiummetalls gehalten wurde. Danach wurde die genständen kalt verformt. Diese geformten Proben Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 100⁰C pro wurden 2 Stunden lang in einer Stickstoffatmosphäre Stunde auf die obengenannte Sinterungstemperatur bei den verschiedenen Temperaturen von 1900, 2000 erhöht, und der geformte Körper wurde 3 Stunden und 2200⁰C gesintert. Bei Zunahme der Sinterungs- lang bei dieser Temperatur gehalten und anschließend temperatur stieg die Dichte des gesinterten Körpers. 45 auf natürliche Weise abkühlen gelassen. Bei einer Sinterungstemperatur bei beispielsweise In der folgenden Tabelle wird die mechanische Festig-2200°C zeigte der erhaltene gesinterte Körper eine keit durch den Verformungsbeständigkeitswert ausrelative Dichte von 95 % des theoretischen Werts. gedrückt, der mit zwei in einem Abstand von 10 mmThere were 60 parts of aluminum nitride with 40 parts at a rate of 50 ° C / hour. up to yttriunioxide, both of which were of the same type as in the 400 ⁰ C was increased, this for 3 hours in an example 1, mixed. The mixture was kept at the temperature of about 600 ^° C. for N _t conversion in the same way as in Example 1 to give various Ge 40 aluminum metal. The objects were then cold-formed. These molded samples temperature at a rate of 100 ^° C per hour were raised to the above sintering temperature at the various temperatures of 1900, 2000 for 2 hours in a nitrogen atmosphere, and the molded body was sintered for ^{3 hours and 2200 ° C.} With an increase in the sintering time, the density of the sintered body was kept at this temperature for a long time and then temperature increased. 45 left to cool naturally. At a sintering temperature at, for example, in the following table, the mechanical strength -2200 ° C, the obtained sintered body showed a strength by the deformation resistance value from the relative density of 95% of the theoretical value. pressed, the one with two at a distance of 10 mm

Wenn die Sinterungsatmosphäre aus einem inerten voneinander angebrachten Auflagepunkten bestimmtWhen the sintering atmosphere is determined by an inert support points attached to each other Gas, wie z. B. Argon, an Stelle des obengenannten 50 wurde.Gas, such as B. argon, instead of the above 50 was. Stickstoffs bestand, wurden ebenfalls die gleichen Er- Wie aus der folgenden Tabelle II hervorgeht, hattenAs can be seen in Table II below, the same values were also obtained

gebnisse erhalten. die gesinterten Körper der Beispiele 16 und 18, die ledigget results. the sintered bodies of Examples 16 and 18, the single

Hch durch Mischen von Aluminiumnitrid und Yttrium·Hch by mixing aluminum nitride and yttrium Beispiel 3 ^oxid ohne Einarbeitung von gepulvertem Aluminium-Example 3 ^oxide without incorporation of powdered aluminum

55 metall und anschließende Sinterung hergestellt wurden,55 metal and subsequent sintering were produced,

Zu einer Mischung aus 76 Teilen Aluminiumnitrid, eine niedrigere Sinterdichte und mechanische Festigkeit 5 Teilen Yttriumoxid und 19 Teilen Aluminiummetall, als diejenigen der Beispiele 2,6,10,11 und 14. Andererwobei jedes in Form eines Pulvers mit einer Teilchen- seits hatten die gesinterten Körper der Beispiele 15 größe von < 0,044 mm (325 mesh) vorlag, wurden und 17, die ebenfalls lediglich durch Mischen von ge-8 Teile Stearinsäure als Bindemittel zugegeben und an- 60 pulvertem Aluminiumnitrid und Aluminiummetall schließend sorgfältig gemischt. Die Masse wurde unter ohne Zugabe von Yttriumoxid hergestellt wurden, eine Anwendung eines Drucks von i0 t/cm* zu einem Stab geringere Sinterdichte und mechanische Festigkeit als von 8 mm Durchmesser und 20 mm Länge preß- diejenigen der anderen Beispiele, in denen der gesinverformt. Der geformte Körper wurde in eiren aus teile Körper aus den drei Komponenten bestand. Kohle hergestellten Muffelofen gebracht, der mit Alu- 65 Wie bereits oben angegeben, liefert die vorliegende miniumnitridpulvern beschickt war. Die Sinterung Erfindung mit wirtschaftliciiejn Vorteil einen Aluwurde in Sticksioffströmen durchgeführt, die mit einer miniumnitrid-Yttriumoxid-Sinterkörper, der haupt-Geschwindigkeit von 800 1/Std. eingeleitet wurden, sächlich aus Aluminiumnitrid bestehί, dessen Sinter-To a mixture of 76 parts of aluminum nitride, a lower sintered density and mechanical strength 5 parts of yttria and 19 parts of aluminum metal than those of Examples 2, 6, 10, 11 and 14. The sintered bodies of Examples 15 were each in the form of a powder with one particle side size of <0.044 mm (325 mesh) were present, and 17, which were also only added by mixing 8 parts of stearic acid as a binder and powdered aluminum nitride and aluminum metal then carefully mixed. The mass was prepared under without adding yttrium oxide, a Applying a pressure of 10 t / cm * to a rod lower sintered density and mechanical strength than of 8 mm in diameter and 20 mm in length - those of the other examples in which the deformed. The molded body was made up of parts made up of the three components. Coal-made muffle furnace brought with aluminum 65 As already stated above, the present one delivers Minium nitride powders was charged. The sintering invention with economical advantage of an aluminum was carried out in nitrogen streams, which with a miniumnitrid-yttria-sintered body, the main speed of 800 1 / h. were introduced, consisting mainly of aluminum nitride, the sintered

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dichte und mechanische Festigkeit durch Variieren der Mengenanteile an Yttriumoxid und Aluminiummetall gegenüber demjenigen von Aluminiumnitrid frei ^inreguliert werden kann, wodurch ermöglicht wird, daii die Dichte und die mechanische Festigkeit jederzeit dem beabsichtigten Zweck entsprechen.density and mechanical strength by varying the proportions of yttrium oxide and aluminum metal compared to that of aluminum nitride can be freely ^ inregulated, which enables that the density and mechanical strength always correspond to the intended purpose.

Ein erfindungsgemäß so hergestellter gesinterter Körper besitzt sowohl die Eigenschaften von Aluminiumnitrid als auch von Yttriumoxid, insbesondere eine gute Wärme- und Korrosionsbeständigkeit, so daß er besonders geeignet ist zur Verwendung als Material für Gegenstände, die mit geschmolzenem Metall in Berührung kommen, wie z. B. für Gefäße zum Schmelzen von Metallen, zur Vakuumablagerung oder für Anwendungen, in denen eine Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist.A sintered one produced according to the invention in this way Body possesses the properties of both aluminum nitride and yttrium oxide, in particular good heat and corrosion resistance, so that it is particularly suitable for use as a material for objects that come into contact with molten metal, such as B. for vessels for melting of metals, for vacuum deposition or for applications requiring corrosion resistance is required.

Table II

MengenanteileProportions 55 55 AlAl VerformungsDeformation End-end
Sintcrungs-Sintering
temperaturtemperature SinterSinter MechanischeMechanical Beispielexample an Rohmaterialienof raw materials 55 55 1919th druckpressure ("C)("C) dichtedensity Festigkeitstrength AIN ! YtO₁ AIN! YtO ₁ 55 55 1919th (t/cm¹)(t / cm ¹ ) 17001700 (·/·)(· / ·) (kg/mm¹)(kg / mm ¹ ) 11 7676 11 55 1919th 1010 17001700 96,396.3 40,240.2 22 7676 33 —- 19,819.8 55 18001800 91,091.0 32,832.8 33 7676 55 55 19,419.4 55 17001700 99,199.1 43,143.1 44th 79,279.2 1010 —- 1919th 33 17001700 80,180.1 16,016.0 55 77.677.6 2020th 55 1818th 33 17001700 82,582.5 17,417.4 66th 7676 3030th 55 1616 33 17001700 88,088.0 25,825.8 77th 7272 85 ^! 585 ^! 5 1414th 33 17001700 92,792.7 34,534.5 gG 6464 5555 1010 33 17001700 96,596.5 38,238.2 99 5656 7676 4040 33 17001700 98,198.1 39,439.4 1Γ1Γ 7676 1919th 33 17001700 86,486.4 21,721.7 1111th 7676 1919th 33 18001800 95,795.7 35,835.8 1212th 8080 1919th 33 22002200 98,298.2 41,241.2 1313th 9595 2020th 33 17001700 99,899.8 45,045.0 1414th 8080 —- 33 17001700 87,487.4 25,125.1 1515th 9595 2020th 55 17001700 81,281.2 17,017.0 1616 7676 —- 55 17001700 73,173.1 13,713.7 1717th 1919th 33 17001700 78,178.1 14,214.2 1818th 33 14001400 68,968.9 10,110.1 1919th 33 75,875.8 12,212.2

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Circumstances relating to the production of a sintered patent claims: Article which consists mainly of aluminum nitride and yet has a high sintering density and me-

1. Verfahren zur Herstellung eines gesinterten chanische Festigkeit aufweist, Rechnung. Aliminiumnitrid - Yttriumoxid - Gegenstands, d a- 5 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung durch gekennzeichnet, daß man eine eines gesinterten Aluminiumnitrid-Yttriumoxid-Ge-Mischung aus Aluminiumnitrid- und Yttriumoxid- genstands, das dadurch gekennzeichnet ist, dall r_llan Pulvern bei normaler Temperatur preßverformt eine Mischung aus Aluminiumnitrid- und Yttrium- und die so geformte Masse in einer Atmosphäre oxidpulvern bei normaler Temperatur preUverformt von Stickstoff oder einem inerten Gas bei Tempe- io und die so geformte Masse in einer Atmosphäre von raturen in dem Bereich von 1500 bis 22OO°C sintert. Stickstoff oder einem inerten Gas bei Temperaturen1. Process for producing a sintered mechanical strength, invoice. Aliminium nitride - yttrium oxide - object, d a- 5 The invention relates to a method for production, characterized in that one of a sintered aluminum nitride-yttrium oxide-Ge mixture of aluminum nitride and yttrium oxide object, which is characterized in that r _llan powders Normal temperature press-deformed a mixture of aluminum nitride and yttrium and the mass formed in this way in an atmosphere of oxide powders at normal temperature preUverformt by nitrogen or an inert gas at temperature and the mass formed in this way in an atmosphere of temperatures in the range from 1500 to Sinters 22OO ° C. Nitrogen or an inert gas at temperatures

2. Process for the production of a sintered sintered in the range from 1500 to 2200 C. Furthermore, aluminum nitride - yttrium oxide - object, the invention relates to a method for production characterized in that a mixture of a sintered aluminum nitride-yttrium oxide-Ce aluminum nitride is used. Yttrium oxide and aluminum is eenstands, which is characterized in that metal, all of which are in the powdered form, a mixture of Aiuminiummmu, rmiuinuwo u.iu, press-formed at normal ten-nerature, the aluminum metal in this way, all of which are formed in the powdered form The mass is present in a nitrogen or ammonia, press-formed at normal temperature, the atmosphere is heated to an atmosphere sufficient to convert the aluminum into a nitrogen or ammonia-minium metal powder with nitrogen to a temperature sufficient to convert the aluminum and then heated Mass in metal powder heated with nitrogen at a sufficient temperature of this atmosphere or in an inert gas and then this mass is ^{sintered in this atmosphere at temperatures in the range from 1500 to 2200 0} C or in an inert gas at temperatures in the range. sinters from 1500 to 2200 "C. The preferred temperature