DE1942460B2 - Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Sillclumnitridkörpers - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten SillclumnitridkörpersInfo
- Publication number
- DE1942460B2 DE1942460B2 DE1942460A DE1942460A DE1942460B2 DE 1942460 B2 DE1942460 B2 DE 1942460B2 DE 1942460 A DE1942460 A DE 1942460A DE 1942460 A DE1942460 A DE 1942460A DE 1942460 B2 DE1942460 B2 DE 1942460B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- silicon
- fiber
- silicon nitride
- production
- nitride body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 12
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 12
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 description 4
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 3
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 3
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 3
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 1
- RZWWGOCLMSGROE-UHFFFAOYSA-N n-(2,6-dichlorophenyl)-5,7-dimethyl-[1,2,4]triazolo[1,5-a]pyrimidine-2-sulfonamide Chemical compound N1=C2N=C(C)C=C(C)N2N=C1S(=O)(=O)NC1=C(Cl)C=CC=C1Cl RZWWGOCLMSGROE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
- C04B35/591—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride obtained by reaction sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
- D01F11/10—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
- D01F11/12—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with inorganic substances ; Intercalation
- D01F11/128—Nitrides, nitrogen carbides
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.
5
5
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 |
|---|---|
| GB1280459A (en) | 1972-07-05 |
| DE1942460A1 (de) | 1970-02-26 |
| JPS4928248B1 (de) | 1974-07-25 |
| SE353074B (de) | 1973-01-22 |
| AT298412B (de) | 1972-05-10 |
| FR2015951A1 (de) | 1970-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE1915912A1 (de) | Verstaerkter Kohlenstoff- und Graphitartikel | |
| CH521228A (de) | Unterlage mit Schutzschicht, insbesondere mit Flammen in Berührung stehende Metallelemente | |
| DE1942460C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Siliciumnitridkörpers | |
| DE853698C (de) | Verfahren zur Herstellung von Phosphatueberzuegen auf Zink | |
| DE1942460B2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Sillclumnitridkörpers | |
| DE975008C (de) | Verfahren zur Herstellung von Phosphatueberzuegen auf Zink und dessen Legierungen | |
| DE1571571C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von selbstgebundenen Korpern aus teilchenförmigen Materialien | |
| DE2015072B2 (de) | Emailpulver fuer den elektrostatischen pulverauftrag und verfahren zu deren herstellung | |
| DE715540C (de) | Verfahren zur Herstellung von Stickstoffphosphorsaeureverbindungen | |
| DE2217493C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Trägerkatalysatoren | |
| AT305206B (de) | Verfahren zur Herstellung eines Siliziumnitriderzeugnisses | |
| EP0008284A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von mit Kunststoff beschichteten Zierbetonsteinen | |
| DE1225093C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von waermeisolierenden, mit Alkalisilikaten kombinierten Blechen | |
| DE871097C (de) | Fritte zur Herstellung von Schmelzemails, insbesondere solchen mit niedrigen Brenntemperaturen | |
| DE1417731A1 (de) | Herstellung von Katalysatoren | |
| DE900162C (de) | Phosphatierverfahren | |
| DE642724C (de) | Verfahren zur Herstellung isolierter Pulver und zur Fertigung von Massekernen | |
| DE328732C (de) | Verfahren zur Herstellung von hitzebestaendigem Hartpapier | |
| DE2718143B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von aus Graphit oder aus graphitahnlichem Werkstoff gebildeten Formkörper mit einer Schutzschicht aus Karbid | |
| DE2037396A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Sihciummtridproduktes | |
| DE1669804C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von zug- und druckfesten, dehnbaren PolyolefinpreBmassen | |
| DE615400C (de) | Verfahren zur Herstellung von haertbaren Kondensationsprodukten aus Thioharnstoff oder Gemischen von Thioharnstoff und Harnstoff mit Formaldehyd | |
| AT230269B (de) | Verfahren zum Herstellen von zinkoxydhaltigen keramischen Farbkörpern | |
| DE508190C (de) | Verfahren zum Schutze von Kohlenelektroden fuer elektrische OEfen, insbesondere zur Schmelzflusselektrolyse, gegen Abbrand an der Luft | |
| DE3801592A1 (de) | Verfahren zum aufbringen einer keramischen schicht auf kohlenstoff-fasern |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |