DE1926136C3 - Verfahren zur Herstellung von Siliciumnitrid-Keramikgegenständen - Google Patents

Claims (6)

i 926 136 ι 2 von der Spritzpistole und deren Abstand zum Faser-Patentansprüche: material, der Fördergeschwindigkeit des Pulvers, Pulvertemperatur und Geschwindigkeit in der Spritz-

1. Verfahren zur Herstellung eines Verbund- pistole und gegebenenfalls anderen Faktoren, so daß werkstoffs in Form einer reaktionsgebundenen 5 das ganze Verfahren sehr komplex ist.
SUiciumnitrid-Keramikgrundmasse, dadurch Zylindrische Ringe von 50 mm Durchmesser und gekennzeichnet, daß man Siüciumpulver 15mm Höhe wurden hergestellt unter Verwendung auf ein verstärkendes Material in Form von Fa- von feinen Wolfram- und Molybdändrähten als Versern oder Fäden durch Flammspritzen aufbringt steifung. Eine Schicht Silicium wurde auf einen Dorn und das ganze in nitrierender Atmosphäre bis zur io aufgespritzt und über dieser eine Schicht aus Faser-Umwandlung des Siliciums in Siliciumnitrid er- material aufgebracht, wie es in Form von Drähten hitzt. oder als Fasern mit einer Stärke von etwa 0,1 bis

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 0,25 mm oder darüber verwendet wird. Darauf wird kennzeichnet, daß das verstärkende Material ein eine weitere Siliciumschicht gespritzt, die sich eng an endloser Faden ist 15 die Fasern anschließt Bei jedem Darüberstreichen

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- der Spritzpistole soll weniger als 25 μ Silicr&r» aufgekennzeichnet, daß man den endlosen Faden auf tragen werden.

einen durch Flammspritzen mit Silicium vorbe- Bis zur Erreichung der gewünschten Form und

schichteten Dorn aufwickelt. Große werden abwechselnd die Schichten von SiIi-

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch 20 ciurr. und Fasermaterial aufgebracht. Auf diese Weise gekennzeichnet, daß man eine Vielzahl von über- erhält man ein sehr hohes Verhältnis von Verstärkereinander angeordneten Schichten von Fäden auf- material zu Grundmaterial, was sich sehr günstig wickelt, wobei jeweils dazwischen durch Flamm- auswirkt gegenüber üblicher Herstellungsverfahren spritzen Silicium aufgetragen wird. für Verbundswerkstoffe. Die mit Fasern verstärkten

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- 35 Körper aus Silicium werden dann in Stickstoff oder kennzeichnet, daß man das Flammspritzen und Ammoniak reaktionsgesintert. Eine Reaktion der Sidas Aufwickeln des Fadens kontinuierlich vor- lieiumgrundmasse mit den verstärkenden Fasern nimmt. sollte sehr gering oder vernachlässigbar sein im Hin-

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5. dadurch blick auf den Faserzusammenhalt. Dies ist mit z.B. gekennzeichnet, daß das Fasermaterial Wolfram, 30 Siliciumcarbidfascrn gegeben.

Molybdän. Siliciumcarbid oder siliciumcarbid· Um eine gute Verbindung zu erreichen, können

überzogenes Wolfram oder Kohlenstoff ist. die Fasern und das Silicium kontinuierlich durch

automatische Verfahren zu einem mehrschichtigen

Verbundwerkstoff abgeschieden werden. Da man die

3S abgeschiedene Siliciummasse außerordentlich dünn,

z.B. etwa 25a machen kann, sind Faserschichten in

engem Abstand verfügbar, so daß man eine außerordentliche hohe Packungssdiicht der ["as:rn erreichen kann.

Das sogenannte Reaktionssintern von grünen SiIi- 4» Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich besonciumformkörpcrn zu Siliciumnitridkörpern ist be- ders gut für die Herstellung von Hohlkörpern und kannt (französische Patentschrift 1 071 933). Nach Honlprofilen anwenden. Die Maßnahme des Aufwikeincm älteren Vorschlag (deutsche Offenlegungs- kelns ist für Fasern gegenüber anderen Verurbeischrift 1646 798) findet dieses Reaktionssintern von tungsverfahren deshalb vorteilhaft, weil leicht hand-Siliciumpulver in einer vorgewärmten Form in Stick- 45 bare Endlosfäden angewandt werden können. Das stoff oder Ammoniak statt. Fasermaterial wird in eingestellter Orientierung und

Die Erfindung betrifft nun die Herstellung von genau gewünschtem Volumenanteil ,.1 die Grundreaktionsgebundenen Keramikkörpern. wobei ein masse eingebracht, so daß die Vorteile von in einer faserförmiges Material durch Flammspritzen mit SiIi- Richtung angeordneten Verstärkungsfasern voll ausciumpulvcr versehen und das Silicium dann in einer su genützt werden können. Man kann jedoch auch die Atmosphäre von Stickstoff oder Ammoniak durch Fasern in anderer Weise aufbringen.
Reaktionssintern in das Siliciumnitrid überführt wird. Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen

Nach einer besonderen Ausführungsform des er- Verfahrens liegt darin, daß während der Nitrierung findungsgemäßcn Verfahrens wird das Siüciumpulver die Porosität der Grundmasse weitgehend verringert zu einer porösen Grundmasse mit Hilfe einer Spritz- 55 wird. Man kann also die Permeabilität der Grundpistole auf das Fasermaterial aufgetragen. Dieses masse wesentlich herabsetzten, ja sogar bis gegen 0. kann aus Wolfram, Molybdän. Siliciumcarbid oder wobei jedoch die Dimensionsänderungen des Vcrsiliciumcarbidübcrzogenem Wolfram und Kohlen- bundwerkstoffes insgesamt unbedeutend sind. Warmstofl bestehen. Diese poröse Siliciumgrundmasse wird feste Metalle, wie Molybdän, überstehen ein Erhitzen dann mit Stickstof! oder Ammoniak unter Bildung «0 auf 1200⁰C während zumindest 24h an der Luft von Siliciumnitrid zur Reaktion gebracht und bildet ohne Oxidation, wenn sie sich in einer nitrierten eine siliciumnitridgebundenc keramische Masse. Die Grundmasse mit einer Dichte von etwa 2,6g'ccm bePorosität der Matrix hängt von verschiedenen Fak- finden.

toren ab, wie den Fließeigenschaften des Siliciumpiil- Durch das erfindungsgemäße Verfahren erhält

vers (also Teilchengröße. Korngrößenverteilung. 85 man reaktionsgebundene Siliciumnitrid-Keramikmas Kornform), Zusammensetzung des Pulvers, Art des sen, die sich durch besondere Festigkeit, Zähigkeit Flamnisprit/.ens, Art des Fascriiraterials, Tempera- und Beständigkeit gegenüber Zersplittern auszeichturvertcilung innerhalb des aufgespritzten Siliciums, nen.