DE1915912A1 - Verstaerkter Kohlenstoff- und Graphitartikel - Google Patents

Verstaerkter Kohlenstoff- und Graphitartikel

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DE1915912A1 DE19691915912 DE1915912A DE1915912A1 DE 1915912 A1 DE1915912 A1 DE 1915912A1 DE 19691915912 DE19691915912 DE 19691915912 DE 1915912 A DE1915912 A DE 1915912A DE 1915912 A1 DE1915912 A1 DE 1915912A1
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Description

ine Carborundum Company Niagara Falls, New York (V.at.A.)
Verstärkter Kohlenstoff- und Graphitartikel
Die Järfindung betrifft verstärkte Kohlenstoff- und Graphitartikel und insbesondere verstärkte Kohlenstoff- und Graphitartikel mit verbesserten physikalischen Eigenschaften und einer erhöhten Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen im Vergleich zu bekannten verstärkten Kohlenstoff- und Graphitartikeln.
Verstärkte Kohlenstoff- und Graphitartikel haben vielfache Anwendung im industriellen .Bereich gefunden, besonders in der Kaum- und Luftfahrt, wo eine Aideratandsfähigkeit gegen Korrosion, hohe Temperaturen und thermische Stoßbelastung sowie ausgezeichnete Verschleißeigenschaften von dem zu verwendenden tVerkstoff verlangt werden. In diesem Zusammenhang haben
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sioh Artikel als Überragend erwiesen, die im wesentlichen aus Kohlenstoff- oder Graphitfasern bestehen, die durch eine Kohlenstoff- oder Graphitgrundmasse zu einstückigen Körpern gebunden sind. Ein Verfahren zur Herstellung lamellierter Graphitartikel ist aus der US Patentschrift 3 174 895 bekannt.
Verstärkte Kohlenetoff- und Graphitkörper unterliegen einer Entbindung, wenn aie hohen Belastungen unterzogen werden, ferner wird die Lebensdauer soloher Körper als FoI^e der Oxidation des Kohlenstoffs und des Graphits in den verstärkenden Fasern und im Bindemittel verküret, wenn sie hohen Temperaturen in Gegenwart von Sauerstoff ausgesetzt sind..
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verstärkten Kohlenstoff- oder Graphitartikel zu schaffen, der eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit und höhere festigkeitseigensohaften im Vergleich zu bekannten verstärkten Kohlenstoff- und Graphitartikeln hat. Dabei soll der verstärkte Kohlenstoffoder Graphitartikel insbesondere das an Ort und Stelle anfallende Keaktioneprodukt aus Kohlenstoff und einem Bor enthaltenden Additiv enthalten, um dadurch die festigkeitseigenschaften und die Oxidationsbeständigkeit dee Artikels zu verbessern.
Die Merkmale gemäß der Erfindung sowie die durch die Erfindung erbrachten Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen hervor·
In der nachfolgenden Beschreibung und in den Ansprüchen wird die Zusammensetzung der verstärkten Artikel, die gemäß der Erfindung hergestellt sind, Kohlenstoff genannt· Durch die Verwendung dee Wortes Kohlenstoff ist dabei an Kohlenstoff in all seinen formen gedaoht, unter Einschluß von Graphit·
Gemäß der Erfindung ist festgestellt worden, daß durch den Einschluß des an Ort und Stelle anfallenden Keaktionsprodukts
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BAD ORJGiMAL
auβ Kohlenstof und einem Bor enthaltenden Additiv in mindestens einem Teil eines verstärkten Kohlenstoffkörpers die Festigkeit und die Oxidationsbeständigkeit dee Körpers dadurch erheblioh verbessert werden und daß solche Körper eine hohe Festigkeit bei Temperaturen in der Größenordnung von 1.ooo°C beibehalten und eine erhöhte Lebensdauer haben, auch wenn sie solchen Temperaturen ausgesetzt sind. Darüber hinaus ist festgestellt worden, daß durch den Einschluß des an Ort und Stelle anfallenden Reaktionsprodukte aus Kohlenstoff und einem Bor enthaltenden Additiv in verstärkten Kohlenetoffkörpern die VereohlelßgeBOhwindibkelt solcher Körper gegenüber verstärkten Kohlenstoffkörpern verbessert wird, die nicht solche an Ort und Stelle anfallenden Reaktionsprodukte enthalten· In vielen Fällen wird dabei der Keibungskoeffizient des verstärkten Kohlenstoffartikels wesentlich gegenüber dem Reibungskoeffizienten verringert, den bekannte verstärkte Kohlenstoffartikel haben.
Innerhalb der gemäß der Erfindung hergestellten Kohlenstoffartikel bildet sich an Ort und Stelle ein Keaktionsprodukt aus Kohlenstoff und dem Bor enthaltenden Additiv. Die genaue Art und Weise, wie sich dieees Keaktionsprodukt bildet und das Ausmaß, in der es sich bildet, iet nicht festgestellt worden. Es ist jedoch zu schließen, daß mindestens ein Teil fies Bors -in dem Additiv mit dem Kohlenstoff des Bindemittels und der Faser in dem das Additiv umgebenden Bereich reagiert, um an Ort und Stelle Borkarbid su bilden. Darüber hinauB bildet eich bei Verwendung eines feuerfesten Metallboride für das Bor enthaltende Additiv etwas feuerfestes Metallkarbid. Die erhebliche Verbesserung in der Oxidationsbeständigkeit von gemäß der Erfindung hergestellten Körpern kann auch darauf zurückgeführt werden, daß mindestens in Spuren elementares Bor vorhanden ist, das als Inhibitor zur Verhinderung der Oxidation von Kohlenstoff fungiert·
Die Bor enthaltenden Additive, die gemäß der Erfindung verwendet werden, sind Bor und Borverbindungen, wobei das Element,
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BAD ORIGINAL
daa nicht Bor iet, in Gegenwart von Kohlenstoff stabile Karbide bildet oder flüohtig iet. PUr die Zweoke der Erfindung werden vorzugsweise als Additiv die feuerfesten Metallboride, Bornitrid oder Boreilieid sowie elementares Bor verwendet. Element der feuerfesten Metallboride, das nicht Bor ist, und Borsilieid bilden stabile Karbide, die die Eigenschaften der gemäß der Erfindung hergestellten Artikel verbessern. Der Stickstoff des Bornitrids, der bei der Bildung des an Ort und atelle anfallenden Keaktionsprodukte vorhanden ist, wird während der Herstellung mühelos aus dem Körper ausgeschieden. Zu den feuerfesten Metallboriden gehören die Boride von Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niobium, !Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram·
Her Begriff "mindestens ein Seil des Körpers" bedeutet, daß das Bor enthaltende Additiv gleichförmig im ganzen verstärkten Kohlenstoff körper oder nur in bestimmten Teilen davon verteilt sein kann, beispielsweise in einem Körperteil, der hohen Temperaturen oder einer Oxidation unterliegt· Das Beispiel für einen solchen Körper ist eine Flugeeugbremsanlage, bei der die Bremse eine Anzahl nebeneinanderliegender verstärkter Kohlenetoffscheiben aufweist, die innerhalb der Nabe und um die Kadaohse herum angeordnet sind. Dabei sind eine Aniahl der Scheiben an der Nabe befestigt und rotieren bei drehendem Rad um die Achse, und eine Anzahl anderer Scheiben sind feststehend an der Achse befestigt· Die rotierenden und die feststehenden Soheiben sind jeweils ineinandergeschachtelt. In einer solchen Anlage werden die Scheiben susammengedrUckt, so daß die Soheibenflachen in Anlage aneinandergebracht werden, um damit das Bremsen zu bewirken. In einer solchen Bremsanlage sind die äußere Peripherie der rotierenden Soheiben und die innere Peripherie der feststehenden Scheiben relativ hohen Temperaturen in Gegenwart von Sauerstoff ausgesetzt. Demgemäß ist die Verwendung eines Bor enthaltenden Additivs in diesen Bereichen, die bei hoher Temperatur einer Oxidation ausgesetzt sind, in der Erhöhung der Lebensdauer der Bremsscheiben hochgradig wirksam·
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Vorzugsweise werden Kohlenstoffartikel gemäß der Erfindung dadurch hergestellt, daß Kohlenstoffaaern in die vorgesehene Form gebracht werden, der Faserformling unter Druck mit einem karbonisierbaren Bindemittel imprägniert wird und der imprägnierte Formling bei ausreichender Temperatur in inerter Atmosphäre gebrannt wird, um das Bindemittel zu karbonisieren und damit zu bewirken, daß die Fasern in einen einstücki^en Körper mit einem Kohlenstoffbindemittel gebunden werden· Das Imprägnieren und das Karbonisieren werden mehrere Male wiederholt, was noch zu beschreiben sein wird, bis die Dichte des Artikels den gewünschten Wert hat, normalerweise 1,4 g/onr und mehr. Die Kohlenstoffaserformlinge werden dadurch hergestellt, daß Kohlenstofftuohlagen geschichtet werden oder daß Kohlenstofffasern um Dorne herumgewickelt werden oder daß Kohlenstofffasern entweder wahllos oder geriohtet in eine Form gebraoht werden. In den hier beschriebenen Ausführungebeispielen werden die Faeerformlinge dadurch hergestellt, daß mit der gewünschten Schichtzahl Kohlenstoffgewebe ubereinandergeeohiohtet wird, so daß die einzelnen üohichten oder Lagen in Bezug auf angrenzende Schichten oder Lagen axial aufeinanderfolgen.
Zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird das Bor enthaltende Additiv im Faaerformling dadurch verteilt, daß es in der Form fein zerteilter Partikel zwischen die Faserlagen gestreut wird, während der Faserformling hergestellt wird. Fein geteilte Partikel lassen sich gleichmäßig über die einzelnen Sohichten verteilen, so daß daduroh im ganzen Körper das Additiv gleichmäßig verteilt ist, oder sie können nur über einen Teil des Faserformlings verstreut werden, was im einzelnen noch zu beschreiben sein wird. Darüber hinaus können jedoch die Kohlenatoffasern der Körper, die gemäß der Erfindung hergestellt werden, durch eine Beschichtung mit dem Bor enthaltenden Additiv vorbehandelt werden, ehe der Faeerformling gebildet wird. Bei Verteilung als fein geteilte Partikel hat das *or enthaltende Additiv vorzugsweise ein· Partikelgröflt von 25o Mikron oder darunter· - 6 -
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Der Anteil dee in irgendeinem Teil des Kohlenstoffaserformlings verteilten Bor enthaltenden Additivs soll etwa 7 VoI.-^ des betreffenden Seils des fertigen Artikels nicht überschreiten· Man erhält ausgezeichnete ^rjebnisse, wenn in dem FaBerformlin^ etwa 3,5 V01.-/6 des Bor enthaltenden Additivs verteilt sind· Ha ist festgestellt worden, daß bei irnohun^ des Anteils des Bor enthaltenden Additivs über etwa 7 Vol.-# keine oder nur eine geringe Erhöhung in der festigkeit oder in der Oxidationsbeständigkeit des Körpers erzielt wird und daß darüber hinaus möglicherweise sogar die Kohlenstoffbindung geschwächt wird·
Gemäß dtr Erfindung hergestellte verstärkte Kohlenstoffartikel können in den vielfältigsten Formen hergestellt werden, die den Herstellungsbedin&ungen verstärkter Kohlenstoffkörper entsprechen. Sie können als solche als Verschleißmaterial in Nasenspitzen und Flugzeughäuten, Raketendüsen, Formen für rtarmpreßwerkatoffe, Iransportmitteln für metallurgische Arbeiten bei hoher Temperatur und Behältern für hochgradig korrodierende Werkstoffe verwendet werden. Darüber hinaus kann der Reibungskoeffizient der Kohlenetoffartikel so geändert werden, daß ein Artikel mit einem erheblich geringeren Reibungskoeffizienten als bekannte verstärkte Kohlenstoffartikel für bestimmte Aufgaben gefertigt werden kann, beispielsweise für Lager, bei denen man einen geringen Reibungskoeffizienten erwünscht, üin Reibungskoeffizient, der höher als der in bekannten verstärkten Kohlenstoffkörpern vorliegende ist, wird erreicht, wenn als Bor enthaltendes Additiv dem Körper ein Wolfraaborid zugegeben wird. Dieser Merkstoff hat sich als sehr nützlich in Bremssystemen erwiesen, da neben der erhöhten Oxidationsbeständigkeit und den verbesserten mechanischen Eigenschaften die durch gemäß der Erfindung hergestellten Körpern erreicht werden, Artikel, die folframboride enthalten, eine geringste Einlaufzeit für Reibungsbremsen erfordern, im Gegensatz zu bekannten verstärkten Kohlenetoffwerkstoffen.
BAD ORIGINAL
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Die folgenden Beispiele veraneohaulichen deutlicher die genaue Art und tfeise, wie das Verfahren gemäß der ürfindun^ durchgeführt werden kann, obgleich die Erfindung natürlich nicht auf die betreffenden Artikel beschränkt ist, wie sie gemäß den Beispielen hergestellt werden·
BKISPIbL
213 g schweres einfach gewebtes Kohlenstofftuch wurde in mehrere 3tücke geschnitten, die einen Durchmesser von 265 om hatten. 64 StUcke des Kohlenstofftuohs wurden axial fluchtend vertikal übereinandergesohichtet, um einen Faserformling zu bilden« der 12,7 mm dich war· Über jede Lage wurden 1,15 g fein oeteilten Bors gleichförmig verteilt· über den gesamten Faserformling waren damit insgesamt 73»6 g fein geteilten Bors gleichmäßig verteilt« Diese Menge entspricht 3»5 Vol.-/* des fertigen Artikels« Das elementare Bor hatte eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 12 Mikron.
Der Paserformling wurde leicht zusammengedruckt urd in einen Autoklaven geeetzt, der auf einen Druck von weniger als 3 mm Quecksilbersäule leergepumpt wurde. Danach wurde der Druck im Autoklaven auf 7 kp/om gebracht und der Formling mit einem kohlestoffhaltigen Harzgemisoh imprägniert, das aus 5o Gew.-S& Furan und 5o Gew.-^ mit 3 1» Maleinanhydrid katalisiertes Furfural bestand. Die Imprägnierung wurde etwa 1 Stunde lang durchgeführt, und danach wurde der harzimprägnierte Formling aus dem Autoklaven entnommen, auf eine Dicke von 16 mm gepreßt, wieder in den Autoklaven gesetzt und bei einem Druok von 7 kp/om 8 Stunden lang auf eine Temperatur von etwa 15o° C erwärmt, um das Harz aushärten zu lassen. Naoh dem Auehärten wurde der imprägnierte Formling aus dem Autoklaven genommen und in einen -brennofen gesetzt, wo er bei einer Temperatur von 8oo° G 4ö Stunden lang in einer Schutzatmosphäre von Stickstoff
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BAD ORIGINAL
gebrannt wurde, um den Harz zu karbonisieren. Nach Abschluß des Urennens wurde der i'ormling £wei weitere Male wie zuvor beschrieben imprägniert und gebrannt und dann einem Hoohtemperaturbrennen bei 1.650 C unterzogen. Danach wurde der Körper zwei weitere Male imprägniert und gebrannt, so daß also insgesamt fünfmal imprägniert und fünfmal gebrannt wurde. Der fertige Formling wurde dann maeohinell in eine Scheibe mit einem Durchmesser von 222 mm und einer Stärke von 12,7 mm geiormt. Die Dichte dee Endprodukts betrug 1,45 g/om .
Zur Ver^leichsprüfun^ wurde eine Scheibe, die im wesentlichen aus kohlenstoffverstärkenden Fasern und einem Kohlestoffbindemittel bestand, in üenau der gleichen neise hergestellt, außer daß die VerglSichtscheibe kein Additiv enthielt. Diese Scheibe stellte einen bekannten verstärkten Kohlenstoffartikel dar·
Beide Scheiben wurden Prüfungen unterzogen, um die mechanischen Aigenechaiten und die Cxidationebeständigkeit zu bestimmen. Die Zugfestigkeit wurde nach den Vorschriften der amerikanischen Norm AuTM D-638, die Biegefestigkeit nach den Vorschriften der amerikanischen Norm AuTM D-79o, die Druckfestigkeit parallel zur ächichtriohtung nach den Vorschriften der ame· rikaniechen Norm AbIM D-695 bestimmt. Die Oxidationsbeständigkeit wurde dadurch bestimmt« daß zunächst eine Scheibe gewogen und dann in einer Stickstoffatmosphäre auf 1.OÜÜ0 0 erwärmt und auf dieser Temperatur 1o Minuten lang gehalten wurde, ehe die heiße Scheibe herausgenommen und in Luft abgekühlt wurde. Das wurde zwanzigmal wiederholt. Nach Abschluß dieser Reihe wurde die ücheibe gewogen, um den Gevvichirrerlust zu bestimmen, und die !scheibe wurde Druckproben unterzogen, um die Abnahme in der Druckfestigkeit zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle A angegeben.
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TABELLE A
Prüfergebnisse der physikalischen Eigenschaften und dor üxidation verstärkter Kohlenstoffkörper
Geprüftes Material Bekannte Scheibe Kohlenstoff«
scheibe mit .Borzusatz
Biegefestigkeit 8,4 kp/mm2 12,4 kp/mm2
Druckfestigkeit 7,ο kp/mm 14,46kp/mm Oxidationsprüfungen
/u-Gewichtsverlust 27 ^ 6 ?4
abnahme 45 ρ 2o /»
Dyn· Reibungskoeffizient o,25 o,o75
(geprüftes Material gegenüber bekanntem verstärkten Kohlenstoff)
Aus der Tabelle A geht hervor, daß die Biegefestigkeit und die Druckfestigkeit des das Boradditiv enthaltenden Körpers wesentlich höher als die Festigkeit des bekannten verstärkten Kohlenstoffkörperβ sind. Der das Boradditiv enthaltende Körper ist erheblioh stärker und weniger stark entbindung»anfällig, wenn er hoher Beanspruchung unterliegt. Außerdem ist die Oxidationsbeständigkeit des Körpers, gemessen durch deesen Oewichtsverlust naoh der Oxidation und dessen Druckfestigkeitsabnahme, wesentlich besser als bei den bekannten verstärkten Kohlenetoffkörpern. Darüber hinaus ist der dynamisch· Reibungskoeffizient, der ein Maß für den ersielten Reibungswider-
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BAD ORIGiMAL
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stand ist, wenn ein aus dem zu prüfenden material bestehender Körper über bekannten verstärktem Kohlenstoff bewegt wird, erheblich niedrigerer bei dem das üoradditiv enthaltenden Material als bei dem bekannten verstärktem kohlenstoff. ώΐη solcher niedriger Äeibuufasicoeffizient ist im hohen Maße iür Anwendungsbereiche erwünscht, bei denen bewegliche Seile vorhanden sind, beispielsweise in Lagern, Lagerbuchsen u.dgl.
Das folgende Beispiel gibt andere i>or enthaltende additive an, die zur Herstellung von körpern gemäß der ürfindunfc fcut geeignet sind·
BUSPIUE 2-5
Verstärkte Kohlenstoffscheiben, die das ueaktionsprodukt aus Kohlenstoff und lior enthaltenden Additiven enthielten, wurden in der gleichen .«elee wie die Scheibe gemäß ilig. 1 hergestellt· In allen i'ällen wurde das Bor enthaltende Additiv dem i'aserformling in einer Menge zubesetat, die gleich 3»5 Vol.-> des fertigen Artikels war« na wurden einseine Scheiben hergestellt, die jeweils alB Bor enthaltendes Additiv die folgenden Substanzen enthielten! Titandiborid, Zirkoniumdiborid, JJiwolframmonoborid und eine Zusammenaetaung bestehend aus ,85 - 95 Mol-/· Zirkoniumdiborid und 5-15 Λοί-?· Molybdändisiliaid, das als ijorid rtZH gekennseichnet ist. Die üor enthaltenden Additive wurden wie im Beispiel 1 fein zerteilt. In allen fällen wurde das Bor enthaltende Additiv zwischen den eineeinen ochichten des Kohlenatofftuoha wie in Beispiel 1 gleichförmig verteilt, außer daß dae Gewicht des Additivs in Gramm jeweils an die Dichte des Additive angepaßt wurde. In der nachfolgenden Tabel« le B sind die Druokftstigkeiten und die dynamischen Relbungako-
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BAD ORfGfNAL
effizienten der Jcheibea angegeben, die verschiedene Additive ^emäü der arfindung enthalten.
TABELLE B
Druckfestigkeiten und dynamische Reibungskoeffizienten verstärkter Kohlenetoffkörper mit Bor enthaltenden Additiven
Bor enthaltendes Druckfestigkeit Dynamischer Rei-
iidditiv (parallel zur Be- bungekoeffizient
schichtungsrichtung)
TiB5 11,55 kp/mm2 0,08
ZrB^ 1o,5 kp/^m o,o5
Borid "Z" 11,06 kp/mm2 o,13
«,B 9,24 kp/mm2 o,28
Aue Tabelle B geht hervor, daß der dynamische Heibunfeskoeffizient aller Körper außer dee Körpers, dem Diwolframborid zugesetzt wurde, niedriger als der Reibungskoeffizient bekannten verstärkten Kohlenstoffs war, so daß sie folglich für Verwendungszwecke geeignet sind, bei denen eine niedrige Verschleißrate und ein niedriger Reibungskoeffizient erwünscht sind.
Besonders zu beachten ist der Körper, der das Reaktionsprodukt aus Kohlenstoff und Diwolframborid enthielt. Dabei ergab sich eine Zunahme im dynamischen Reibungskoeffizienten. Ein solcher Körper eignet sich für Anwendungefälle, bei denen ein hoher Reibungskoeffizient erwünscht ist und bei denen eine Oxidationsbeständigkeit und eine Widerstandsfähigkeit gegen hohe Tempera-
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BAD ORiGfHAL
türen erwünscht sind. n»in solches AnwendungBbeispiel liegt bei den Jiremssystemen· von Flugzeugen vor» i>ie Verwendung von ftolfraaboridadditiven in Körpern, die gemäß der Erfindung hergestellt sind, führt zu einem Fertigprodukt, daß keine oder nur eine geringe ainlaufzeit in Anwendungsbereichen erfordert, bei denen eine hohe Jtieibung erfolgen soll. Gleichzeitig hat dieses Fertigprodukt die verbesserte Oxidationsbeständigkeit und die verbesserten physikalischen üigenschaften verstärkter Kohlenstoffkörper, die andere Bor enthaltende Additive enthalten·
BiISPlJaI
verstärkte Kohlenstoffscheibe mit einem Gesamtdurchmesser von 222 mm und einer Stärke von 12,7 mm, bei der ein peripherer Bereich des an Ort und Stelle entstehende Reaktioneprodukt von Kohlenstoff und Bor enthielt, wurde in der folgenden it eise hergestellt!
iiinfach gewebtes Kohlenstoff tuch wie in Beispiel 1 wurde in stücke uescl:initten, die einen Durchmesser von 165 mm hatten. Wie im Beispiel 1 wurde ein Kohlenstoffaserformling dadurch hergestellt, daß 64 Kohlenstoffschichten axial aufeinandergelegt wurden. Nach jedem Auflegen eines Kohlenstofftuchs zur Herstellung dea Kohlenstoffaaerformlings wurde eine Pappscheibe über die Mitte dee Tuchs gelegt, die einen -Uurehmesser von 216 mm hatte, bo daß der äußere, etwa 25 mia breite Hand des Tuchs nicht abgedeckt blieb. o,59 g des fein geteilten Bors genau Beispiel 1 wurden gleichmäßig über den nicht abgedeckten uandbereich verteilt. Lie Scheibe wurde dann von der Lage abgenommen und eine weitere Lage daraufgele^t. Das Verteilen des
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ORIGINAL
Bors wurde bei jeder der 64 Lagen wiederholt, während sie aufgelegt wurden. Die am äußeren Rand des Faeerformlinge verteil te Borge8amtmenge betrug 37,67 g, was 3» 5 VoIr-> des peripheren Bereiche des Pertigartikels entspricht. Der Faserformling wurde auf 12,7 mm Stärke komprimiert und in der im Beispiel 1 angegebenen Weise imprägniert und gebrannt· Der fertige Artikel wurde maschinell auf einen Durchmesser von 222 mm gebracht, um damit eine verstärkte Kohlenstoffscheibe zu bilden, die einen 12,7 mm breiten Kandbereioh hatte, der das an Ürt und Stelle anfallende Reaktionsprodukt aus Kohlenstoff und Bor enthielt. Kin im Durchmesser 21o mm großer mittlerer Bereich bestand im wesentlichen aus Kohlenstoff.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, das an Ort und Stell· anfallende Reaktionsprodukt aus Kohlenstoff und einem Bor enthaltenden Additiv in einem Teil eines Artikels vorzusehen, während ein anderer Teil des Artikels das an ürt und Stelle anfallend· Reaktionsprodukt aus Kohlenstoff und einem anderen Bor enthaltenden Additiv enthält. Im Beispiel 6 kann also der mittlere Bereich der Scheibe beispielsweise das an Ort und Stelle anfallende Reaktionsprodukt aus Kohlenstoff und Diwolframborid enthalten, während der Randbereich das an Ort und Stelle anfallende Reaktionsprodukt aus Kohlenstoff und Bor enthält.
Wie bereits erwähnt» geben die Beispiele verstärkte Kohlenstoffartikel an, es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, Artikel, die das an Ort und Stelle anfallende Reaktionsprodukt aus Kohlenstoff und Bor enthaltenden Additiven enthalten, einer luaätalichen Graphitisierung su unterziehen, indem die Artikel auf eint Temperatur von zwischen etwa 2.5oo° C und 2.8oo° O erhitzt werden, um damit verstärkte Graphitkörper herzustellen, die verbesserte physikalische Eigenschaften und eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit im Vergleich zu bekannten verstärkten Graphitkörpern haben.
Patentansprüche»
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BAD ORiGINAL

Claims (18)

  1. JH
    Pat entansprüche
    71. J Verstärkter aLohlenstoff artikel, bestehend aus einem \-s lenatoff-Faserforinliii^, der durch ein Kohlenstoff bindemittel gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Artikels das an Ort und stelle anfallende lleaktionsprodukt aus Kohlenstoff und einen Bor enthaltenden Additiv enthalt, wobei das Bor enthaltende Additiv aus Bor, Bornitrid, Borsilizid und feuerfeeten Metallboriden gewählt let.
  2. 2. Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bor enthaltende Additiv Bor let.
  3. 3. Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bor enthaltende Additiv Zirkoniumdiborid ist.
  4. 4. Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv Diwolframmonoborid ist·
  5. 5. Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv Titandiborid ist.
  6. 6. Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv ein Gemisch ist, das aus 85 - 95 -iol-;* Zirkoniumdiborid und 5-15 Mol-;i Molybdändisilizid besteht,
  7. 7. Verfahren tür Herstellung Terstärkter Kohlenstoffartikel insbesondere nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kohlenstoff-Faeerforalintj; hergestellt wird, ein Bor enthaltendes Additiv mindestens in einem Teil des Kohlenetoff-PaserformlinoS verteilt wird, wobei das Additiv aus der Bor, Bornitrid, Borsilizid und feuerfesten Metallboriden enthaltenden Gruppe gewählt wird, der Kohlenstoff-Paserformling mit einem karbonisierbaren Bindemittel im-
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    prägniert wird und der Formling zum Karbonisieren des
    Bindemittels und zum Bilden des an Qrt und Stelle anfallenden üeaktioneproduktB aus Kohlenstoff und dem Bor enthaltenden Additiv erhitzt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7f dadurch gekennzeichnet, daß
    das Bor enthaltende Additiv in dem Kohlenstoff-Faserformlint, in Anteilen bis zu 7 Vol.-£ des verstärkten Kohlenstoffartikels verteilt wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Bor enthaltende Additiv in dem Faeerformlinü in einem Anteil verteilt wird, der gleich 3t5 Vol.-^ des verstärkten Kohlenstoffartikelβ ist.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, daß das Bor enthaltende Additiv nur in einem Teil des Kohlenetoff-Faserformlinüs in Anteilen bis zu 7 Vol.-J» des Teils in
    dem verstärkten Artikel verteilt wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bor enthaltende Additiv in dem Kohlenstoff-Faserformling
    in der Form fein zerteilter Partikel verteilt wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Bor enthaltendes Additiv Bor verwendet wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß als Bor enthaltendes Additiv Zirkoniumdiborid verwendet wird.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, daß als Bor enthaltendes Additiv Diwolframmonotorid verwendet wird.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Bor enthaltendes Additiv Titandiborid verwendet wird.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ale
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    Bor enthaltendes Additiv eine Misohung verwendet wird« die i* wesentlichen au· 85 - 95 MoI-* Zirkoniumdiborid und 5-15 Mol-l ilolybdändisilizid besteht.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenneeich.net, daß der Kohlenetoff-Faeerformling aus einer Vielzahl axial nebeneinanderliegender Lagen gewobener Kohlenstoffaser besteht» wobei zwischen den Lagen das Bor enthaltende Additiv in fein zerteilter Form verteilt wird.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet» daß der Kohlenstoff-Faserformling mindestens einer Verfahrensfolge unterzogen wird» bei der der Formling bei einem Druck von 7 kp/cm mit einem kohlenstoffhaltigen Harsgemiech imprägniert wird, das aus 5o Gew.-yi Furan und 5o Gew.-* mit 3 1* Maleinanhydrid katalisiertem Furfural besteht» der Formling auf die gewünschte -Dicke gepreßt wird» der imprägnierte Formling sum Aushärten des Harzgemisches erhitzt und der Formling weiter erhitzt wird» um das Harzgemisch zu karbonisieren und an Ort und Stell· das Eeaktionsprodukt aus Kohlenstoff und dem Bor enthaltenden Additiv zu bilden.
    19· erfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet» daß ioi Kohlenstoff-Faserformling 5.solcher Verfahrensfolgen unterzogen wird und am Ende der dritten Verfahrensfolge auf eine Temperatur von 1.650° C erhitzt wird.
    2o. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Artikel auf eine Temperatur von 2.5üO° C - 2.800° 0 zum Graphitisieren des Artikels erhitzt wird.
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