DE1942460B2 - Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Sillclumnitridkörpers - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten SillclumnitridkörpersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
tines faserverstärkten Siliciumnitridkörpers.
Aus »The Engineering Index«, 1968, S. 1718, ist die Herstellung von Siliciumnitridkeramiken durch Flammspritzen
von Sil'ciumpulver und nachfolgende Nitrierung bekannt. Dieses bekannte Verfahren hat den
Nachteil, daß sich eine starke Schwankung des Bruchmoduls des Fertigproduktes ergeben kann. Die vorliegende
Erfindung bezweckt die Verminderung einer solchen Schwankung.
Aus der Zeitschrift »Trans. Brit Ceram. Soc«, Bd. 60,
1961, S. 615 bis 619, ist die Herstellung von Siliciumnitrid- Whiskermaterialien durch Nitrieren von Silicium
bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren spielt zwar auch eine Faserverstärkung des Grundmaterials eine
Rolle-, da aber keine Fasern getrennt von dem Siliciummaterial aufgespritzt werden, erhält man Erzeugnisse,
die nicht die für manche Zwecke erforderliche hohe Festigkeit aufweisen.
Gemäß der DTPS 19 26136 wurde schon vorgeschlagen,
Siliciumpulver auf ein Faserverstärkungsmaterial aufzuspritzen. Da nur das Silicium, aber nicht die
Fasern aufgespritzt werden, unterscheidet sich dieses ältere Verfahren grundlegend von dem nachstehend
definierten erfindungsgemäßen Verfahren.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Siliciumnitridkörpers
durch Aufspritzen von Silicium auf einen Dorn, Einbetten von inerten Fasern in das Silicium und anschließendes
Erhitzen des derart gebildeten Körpers in einer Stickstoffatmosphire bis zur Umwandung des Siliciums
in Siliciumnitrid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Fasermaterial durch Spritzen aufgetragen wird.
Vorzugsweise spritzt man abwechselnd bis zur Erreichung der gewünschten Dicke eine Siliciumschicht und
darauf eine Schicht des inerten, faserartigen Materials.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform ist die, daß man das inerte, faserartige Material mit dem Silicium
mischt und die Mischung direkt auf den Dorn aufspritzt.
Dabei kann eine Vielfalt von Formen inerten, faserartigen Materials verwendet werden, z. B. Asbest,
Fasermaterialien des Handels, wie eine verwebbare, anorganische Faser auf Kaolinbasis und flaumige Mineralfaser,
oder Whiskermaterialien, wie Siliciumnitrid und Siliciumcarbid.
Das Spritzen des Fasermaterials kann beispielsweise
durch Flammspritzen erfolgen.
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Zur Prüfung der Wirksamkeit des Zusatzes des faserartigen Materials wurde durch Flammspritzen »on SiIiciuni
auf eine luftgekühlte, mit Natriumchlorid überzogene Stahlunterlage eine Plattierung bzw. Platte gebildet
und dann die Unterlage abgekühlt und in heißem, entionisiertem Wasser gebadet, um die Siliciumschicht
abzulösen und jegliche Salzspuren zu entfernen, worauf
is die Nitrierung in einem vakuiumdichten Ofen in einer
Atmosphäre aus 90% Stickstoff und 10% Wasserstoff erfolgte (Kontrollprodukt). Die Temperatur wurde mit
80°C/h auf 1275°C erhöht, 12 h auf diesem Wert gehalten,
dann auf 14500C erhöht und hierauf weitere 18 h
ίο aufrechterhalten. In dem gleichen Ofen wurde ein zweites
Produkt behandelt, das sich von dem Kontrollpunkt dadurch unterschied, daß zu dem Silicium 5 Gewichtsprozent
Asbest hinzugegeben wurden. In dem gleichen Ofen wurde weiter ein drittes Produkt behandelt wo·
bei das Silicium mit 5 Gewichtsprozent anorganischer Faser auf Kaolinbasis versetzt war. Zur Bildung der zusammengesetzten
Produkte wurde abwechselnd nach der Flammspritztechnik eine 0,05 mm dicke Siliciumschicht
aufgebracht und mittels einer Spritzpistole der Lackspritz-Bauart eine wäßrige Suspension des Fasermaterials
in einer Dicke in der Größenordnung von 0,005 bis 0,01 mm aufgespritzt. Die Unterlage wurde
auf 175° C gehalten, um das Trägerwasser zu verdampfen
und das Eintreten einer Laminatbilduiig in dem Überzug zu vermeiden. Die Schicht wurde in dieser
Weise auf eine Dicke von etwa 2 mm aufgebaut.
Die drei Produkte wurden auf ihre Bruchmodulwerte bestimmt, wobei sich als Maximalwerte bei dem Siliciumnitridprodukt,
dem Produkt mit Asbest-Zusatz und dem Produkt mit Kaolinfaser-Zusatz 2454, 2243 bzw.
2158 kg/cm2 ergaben. Die Minimalwerte jedoch betrugen 1455, 1856 bzw. 2057 kg/cm2 und die Mittelwerte
1821, 2018 bzw. 2109 kg/cm2. Diese Werte lassen leicht erkennen, daß zwar durch den Zusatz der Fasermaterialien
die Maximalwerte vermindert werden, aber die Minimalwerte beträchtlich erhöht sind, woraus eine
Gesamterhöhung des Mittelwertes bei beträchtlich geringerer Streuung resultiert.
Das faserartige Material wird in dem vorstehenden Beispiel abwechselnd mit dem Silicium spritzaufgetragen,
bis die benötigte Dicke erreicht ist. Ein ähnliches Ergebnis ist jedoch auch erhältlich, indem man das
faserartige Material mit dem Siliciumpulver mischt und die Mischung durch Flammspritzen direkt auf die Stahl-
SS platte aufträgt. Man muß darauf achten, die Fasergröße so zu wählen, daß die Faser die Flammspritzpistole passieren
kann. Auch andere Spritzkombinationen sind durchführbar; z. B. kann man das Silicium und die Fasern
gleichzeitig aus getrennten Pistolen spritzauftragen. Beim Spritzauftragen der Fasern bei niedriger
Temperatur soll man die Pistolen in einem zweckentsprechenden Abstand anordnen und unter Luftkühlung
arbeiten.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Siliciumnitridkörpers durch Aufspritzen von Silicium
auf einen Dorn, Einbetten von inerten Fasern in das Silicium und anschließendes Erhitzen des derart
gebildeten Körpers in einer Stickstoffatmosphäre bis zur Umwandlung des Siliciums in Siliciumnitrid,
dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial durch Spritzen aufgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das inerte, faserartige Material mit dem Silicium vermischt und die Mischung direkt auf
den Dorn aufgespritzt wird.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB39790/68A GB1280459A (en) | 1968-08-20 | 1968-08-20 | Silicon nitride products |
| GB3979068 | 1968-08-20 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1942460A1 DE1942460A1 (de) | 1970-02-26 |
| DE1942460B2 true DE1942460B2 (de) | 1975-06-26 |
| DE1942460C3 DE1942460C3 (de) | 1976-02-12 |
Family
ID=
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3245412A1 (de) * | 1982-12-08 | 1984-06-14 | Hutschenreuther Ag, 8672 Selb | Verfahren zur herstellung eines faserverstaerkten verbundwerkstoffes |
| EP0240177A2 (de) * | 1986-03-17 | 1987-10-07 | Sumitomo Electric Industries Limited | Kompakter keramischer Körper, insbesondere auf Basis von Siliciumnitrid und keramischen Fasern und sein Herstellungsverfahren |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3245412A1 (de) * | 1982-12-08 | 1984-06-14 | Hutschenreuther Ag, 8672 Selb | Verfahren zur herstellung eines faserverstaerkten verbundwerkstoffes |
| EP0240177A2 (de) * | 1986-03-17 | 1987-10-07 | Sumitomo Electric Industries Limited | Kompakter keramischer Körper, insbesondere auf Basis von Siliciumnitrid und keramischen Fasern und sein Herstellungsverfahren |
| EP0240177A3 (en) * | 1986-03-17 | 1988-06-08 | Sumitomo Electric Industries Limited | Ceramic compact, in particular based on silicon nitride and ceramic fibres and process for its production |
| EP0494706A2 (de) * | 1986-03-17 | 1992-07-15 | Sumitomo Electric Industries Limited | Verfahren zur Herstellung eines mit Fasern oder Whiskern verstärkten, keramischen Körpers |
| EP0494706B1 (de) * | 1986-03-17 | 1995-06-28 | Sumitomo Electric Industries Limited | Verfahren zur Herstellung eines mit Fasern oder Whiskern verstärkten, keramischen Körpers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2015951A1 (de) | 1970-04-30 |
| SE353074B (de) | 1973-01-22 |
| DE1942460A1 (de) | 1970-02-26 |
| GB1280459A (en) | 1972-07-05 |
| JPS4928248B1 (de) | 1974-07-25 |
| AT298412B (de) | 1972-05-10 |
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