DE19619616A1 - Verfahren zum Einstellen der Porosität von keramischen Verbundwerkstoffen aus siliciumorganischen Polymeren - Google Patents
Verfahren zum Einstellen der Porosität von keramischen Verbundwerkstoffen aus siliciumorganischen PolymerenInfo
- Publication number
- DE19619616A1 DE19619616A1 DE1996119616 DE19619616A DE19619616A1 DE 19619616 A1 DE19619616 A1 DE 19619616A1 DE 1996119616 DE1996119616 DE 1996119616 DE 19619616 A DE19619616 A DE 19619616A DE 19619616 A1 DE19619616 A1 DE 19619616A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- filler
- porosity
- pyrolysis
- grain size
- temperature
- 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.)
- Ceased
Links
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
- C04B35/589—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 from Si-containing polymer precursors or organosilicon monomers
-
- 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
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/0022—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof obtained by a chemical conversion or reaction other than those relating to the setting or hardening of cement-like material or to the formation of a sol or a gel, e.g. by carbonising or pyrolysing preformed cellular materials based on polymers, organo-metallic or organo-silicon precursors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach der Gattung des
Anspruchs 1.
Unter Porosität ist die scheinbare bzw. offene Porosität zu
verstehen, die gemäß DIN EN 623 (Teil 2) definiert ist als das
Verhältnis des Gesamtvolumens der offenen Poren eines porösen
Körpers zu seinem Rohvolumen, wobei unter Rohvolumen die Summe
der Volumina von Feststoff, offenen Poren und geschlossenen
Poren eines porösen Körpers zu verstehen ist, offene Poren,
solche sind, die im Vakuum von einer Immersionsflüssigkeit bzw.
mit der Atmosphäre im Kontakt sind und geschlossene Poren sol
che sind, die nicht von einer Immersionsflüssigkeit penetriert
werden bzw. nicht mit der Atmosphäre in Verbindung stehen.
Um mechanisch stabile Keramikkörper aus siliciumorganischen
Polymeren herzustellen, genügen bereits Temperaturen von etwa
800°C, während Sinterpulver meist erst bei Sinter-Temperaturen
oberhalb von 1200°C mechanisch stabile Körper ergeben. Die
Herstellung keramischer Formkörper aus gefüllten siliciumor
ganischen Polymeren erfordert also wesentlich niedrigere
Temperaturen als das Sintern keramischer Pulver. Ein solches
Verfahren ist beispielsweise aus der EP 0 412 428 B1 bekannt.
Dabei wird dem Ausgangspolymeren ein metallischer Füller zuge
mischt, der mit den bei der Pyrolyse der Polymerverbindungen
entstehenden Zersetzungsprodukten reagiert. Bei der Pyrolyse
wird bei einer Temperatur im Bereich zwischen 600 bis - wegen
der hohen Anwendungstemperatur - 1800°C und häufig in einer
Inertgasatmosphäre gearbeitet. Als Füllerkomponenten werden
u. a. solche aus Chrom, Molybdän, Silicium und intermetallischen
Verbindungen von Vertretern der vierten bis sechsten Nebengrup
pe des Periodensystems mit Bor, Silicium oder Aluminium einge
setzt. Mit dem Verfahren sollen Verbundkörper mit Eigenschaften
hergestellt werden, die für Verwendungen geeignet sind, bei
welchen sie mechanisch und thermisch hoch beansprucht werden,
und eine hohe Dichte aufweisen. Es wird als Vorteil herausge
stellt, daß die hergestellten Verbundkörper nur sehr kleine
Poren aufweisen.
Ein wesentlicher Vorteil bei den durch Pyrolyse erzeugten
Keramiken gegenüber gesinterten Keramiken besteht außerdem
darin, daß durch die Art des Füllers weitere Funktionseigen
schaften, wie beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit und
die katalytische Aktivität, gezielt eingestellt werden können,
d. h. es können Werkstoffe mit gezielt einstellbarem Eigen
schaftsprofil für mehrfunktionelle Anwendungen hergestellt
werden. Die Herstellung von keramischen elektrischen Widerstän
den, durch Pyrolyse mindestens eines siliciumorganischen
Polymers und mindestens eines mindestens eine hochschmelzende
leitfähige oder isolierende Komponente enthaltenden Füllers
sind in der DE 44 35 324 A1 beschrieben. Die Füller-Komponente
besteht z. B. aus CrSi₂, MoSi₂, Si₃N₄, Graphit, Fe, Pt, Al₂O₃,
Si und wird mit 5 bis 50 Vol. -% bezogen auf die lösungsmittel
freie Polymer-Füller-Mischung eingesetzt. Pyrolysiert wird
beispielsweise bei einer Endtemperatur von 1200°C.
Zwar werden zur Charakterisierung der in der DE 44 35 324 A1
beschriebenen Produkte auch ihre offene Porosität angegeben,
bisher war es jedoch nicht möglich, die Porosität solcher Werk
stoffe, insbesondere eine hohe Porosität, gezielt einzustellen.
Dies wäre vorteilhaft: durch die Kombination von hoher Porosi
tät und angepaßtem elektrischem Widerstand könnten beispiels
weise direkt elektrisch beheizbare Filter oder Katalysator
träger realisiert werden. In Kombination mit katalytisch
wirkenden Füllern, wie z. B. Platin, könnten eigenbeheizbare
Katalysatoren hergestellt werden.
Das Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 ermöglicht die Einstellung der Porosität innerhalb
weiter Grenzen. Dadurch, daß das erwünschte Ergebnis auf
verschiedenen Wegen, d. h. durch das Verändern verschiedener
Parameter und zwar einzeln oder in Kombination, erreicht werden
kann, ist es möglich die Porosität zu verändern, ohne daß des
halb eine beachtliche Verschlechterung anderer Eigenschaften,
auf die es bei der beabsichtigten Anwendung ankommt, in Kauf
genommen werden muß, oder daß auf den Einsatz der preisgün
stigsten Ausgangsmaterialien oder des technisch günstigsten
Herstellungsverfahrens verzichtet werden muß.
Da bei der Auswahl des Füllers, bei dem es sich um ein Gemisch
von Materialien handeln kann, wirtschaftliche Überlegungen eine
Rolle spielen, ist es vorteilhaft, wenn zunächst ein möglichst
preisgünstiger Füller ausgesucht wird und dann die gewünschte
Porosität über die entsprechende Einstellung der mittleren
Korngröße(n) des Füllers, des Füllergehalts und der
Pyrolyseendtemperatur gesteuert wird.
Da man sich aufwendige Mahl- und Klassieroperationen spart,
wenn man sich auf handelsübliche Korngrößen festlegt, ist es
vorteilhaft, wenn außer der Art des Füllers auch noch seine
mittlere(n) Korngröße(n) festgelegt wird (werden) und dann die
gewünschte Porosität über eine entsprechende Einstellung des
Füllergehalts und der Pyrolyseendtemperatur gesteuert wird.
Da bei teuren Füllern auch der Füllergehalt eine wirtschaftlich
bedeutsame Größe ist, ist es in einem solchen Fall vorteilhaft,
wenn die Art und die mittlere Korngröße(n) des Füllers, und
auch noch der Füllergehalt festgelegt wird, und dann die Poro
sität über die Pyrolyseendtemperatur gesteuert wird. Da jedoch
die Pyrolyseendtemperatur auch Bedingungen unterliegen kann,
beispielsweise dann, wenn das Pyrolyseprodukt bei seiner Anwen
dung hohen Temperaturen ausgesetzt werden soll, kann es auch
geboten sein, außer der Art und der (den) mittleren Korngrö
ße(n) des Füllers auch die Pyrolyseendtemperatur festzulegen
und die Porosität über die Einstellung des Füllergehalts zu
steuern. Dies kann auch noch deshalb vorteilhaft sein, weil
sich über den Füllergehalt die höchsten Porösitäten einstellen
lassen.
Da sich bereits bei etwa 800°C Körper mit Keramikcharakter
bilden und höhere Temperaturen als 1200°C normalerweise nicht
notwendig sind, ist es vorteilhaft, die Pyrolyseendtemperatur
auf einen Wert im Bereich zwischen etwa 780 und etwa 1200°C
einzustellen, wobei der Bereich zwischen etwa 800 und etwa
900°C besonders dann vorteilhaft ist, wenn eine hohe Porosität
angestrebt wird. Allerdings haben die in dem niedrigen Tempera
turbereich gesinterten Materialien nur eine geringe mechanische
Festigkeit.
Füller, die aus der Gruppe ausgewählt sind, welche aus Metal
len, Siliciden, Silicium, Carbiden, Graphit, Boriden, Bor, Oxi
den und Nitriden oder Kombinationen aus zwei oder mehr dieser
Materialien besteht, sind nicht nur vorteilhaft, weil sich mit
ihnen die Porosität wirksam steuern läßt, sondern auch wegen
ihrer chemischen Beständigkeit, weil sie der Keramik gute
mechanische Eigenschaften verleihen und weil sich, wenn aus
ihnen die dafür geeigneten ausgesucht werden, bei ihrer Zugabe
Keramiken mit speziellen, z. B. elektrischen oder dielektrischen
Eigenschaften erzeugen lassen. In dieser Hinsicht sind insbe
sondere Füllstoffe aus der Gruppe, Molybdänsilicid, Chromsili
cid, Siliciumnitrid, Silicium, Aluminiumoxid, Zirkonoxid,
Eisen, Platin, Graphit und Kombinationen aus zwei dieser
Materialien vorteilhaft.
Der Füllergehalt, bezogen auf die - lösungsmittelfreie -
Polymer-Füller-Mischung, liegt bevorzugt zwischen etwa 2 und 95
Vol.-%, da sich innerhalb dieses Bereichs Keramiken mit
günstigen Eigenschaften erzeugen lassen. Dabei sind Gehalte
zwischen etwa 40 und etwa 90 Vol.-% besonders vorteilhaft.
Die Teilchengröße des Füllers liegt bevorzugt zwischen etwa 0,5
und etwa 80 µm, wobei eine Teilchengröße zwischen etwa 0,9 und
etwa 20 µm besonders gut reproduzierbare Porösitäten ergibt.
Zur Herstellung der keramischen Verbundkörper ist es
vorteilhaft, als siliciumorganische Polymere Polysiloxan,
Polysilan, Polycarbosilan oder Polysilazan einzusetzen.
Zum Mischen des Polymers und des Füllers ist es günstig, wenn
diese als Pulver vorliegen und trocken miteinander vermischt
werden oder wenn der Füller in einer Lösung des Polymers
dispergiert wird.
Die Zeichnung zeigt in Diagrammen die Abhängigkeit der schein
baren Porosität Πa von der Pyrolyseendtemperatur Tp bei einer
mit CrSi₂ gefüllten Keramik (Fig. 2) und vom Füllergehalt Cf
bei mit CrSi₂ (Fig. 1) bzw. Si₃N₄ (Fig. 3) gefüllten Keramiken.
In der folgenden Beschreibung wird zur Erläuterung der Erfin
dung als siliciumorganisches Polymer ein Polysiloxan, wie
additionsvernetztes Methyl-Phenyl-Vinyl-Hydrogen-Polysiloxan,
und als Füller Si₃N₄ bzw. CrSi₂ eingesetzt. Es sei aber
klargestellt, daß die Erfindung nicht auf die Anwendung dieser
Materialien beschränkt ist. Vielmehr läßt sich die mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren angestrebte Wirkung auch bei
Anwendung der anderen in den Ansprüchen beanspruchten
Materialien erzielen.
Zur Herstellung des keramischen Verbundkörpers aus einem
Gemisch eines Polysiloxans mit Si₃N₄ bzw. CrSi₂ als Füller wird
das Polysiloxan in einem Lösungsmittel, wie Aceton, Hexan,
alicyclischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, gelöst. In
dieser Lösung wird der Füller beispielsweise mittels eines
üblichen Rührers dispergiert. Aus der erhaltenen Suspension
wird das Lösungsmittel, beispielsweise in einem Umluft-Trocken
schrank ausgetrieben. Es wird dabei eine knetfähige Masse
erhalten, die in einer Preßform verdichtet und unter Druck
(typischerweise etwa 10 MPa) und Anwendung von Wärme
(typischerweise etwa 200°C) ausgehärtet wird.
Es ist auch möglich, das pulverförmig vorliegende Polymer mit
dem Füller - beispielsweise mittels einer Kugelmühle - zu
mischen und dann das Pulvergemisch in einer Preßform zu ver
dichten. Diese Vorgehensweise ist sogar geboten, wenn der ange
strebte Füllergehalt sehr hoch (<70 Vol.-%) ist, weil bei
einem solchen Mischungsverhältnis, wenn man große Lösungsmit
telmengen vermeiden will, eine homogene Dispersion praktisch
nicht herstellbar ist.
Der erhaltene Formkörper wird unter einem fließenden Gas,
welches mit dem Polymer und dem Füller nicht reagiert,
beispielsweise Argon, pyrolysiert, wobei die Temperatur mit
einer Geschwindigkeit im Bereich zwischen etwa 0,1 und etwa 5°C
pro Minute zunächst auf eine Temperatur von etwa 450°C, auf
der etwa zwei Stunden lang angehalten wird, und dann auf die
Pyrolyseendtemperatur, die im Bereich zwischen etwa 780 und
etwa 1200°C liegt und die etwa vier Stunden lang gehalten wird,
erhitzt. Anschließend wird mit einer Geschwindigkeit, die
innerhalb des angegebenen Bereichs liegt wieder auf Raumtem
peratur abgekühlt. Das skizzierte Verfahren ist in der
DE 44 37 324 A1 beschrieben.
Erhalten wird eine Matrix aus SiOC-Glas, in welche der Füller
eingebaut ist. Die Füllerpartikel, beispielsweise aus CrSi₂,
können bei der Pyrolyse äußerlich mit dem Polymer unter Bildung
von Carbid reagieren.
Zur Steuerung der Porosität, genauer gesagt der offenen bzw.
scheinbaren Porosität, wird erfindungsgemäß einer oder mehrere
der Parameter aus der Gruppe, Art und Korngröße des Füllers,
Füllergehalt und Pyrolyseendtemperatur verändert. Diese Para
meter beeinflussen zum Teil auch andere Eigenschaften des Pyro
lyseprodukts. Deshalb ist es sehr günstig, daß erfindungsgemäß
die Porosität sich mittels verschiedener Parameter steuern
läßt, weil man dadurch - durch entsprechende Wahl des (der)
Parameter(s) - eine gewünschte Porosität einzustellen kann,
ohne in Kauf nehmen zu müssen, daß sich gleichzeitig eine
andere Produkteigenschaft beachtlich verschlechtert, auf die es
bei der beabsichtigten Anwendung ankommt.
Je nach der Anwendung, die ins Auge gefaßt ist, können als
siliciumorganische Polymere, außer Polysiloxan, insbesondere
Polysilan, Polycarbosilan oder Polysilazan und als Füller,
außer Si₃N₄ und CrSi₂, insbesondere MoSi₂, Si, SiC, Graphit,
Al₂O₃, Fe, Pt, ZrO₂, AlN, BN und Kombinationen von zwei oder
mehr dieser Stoffe eingesetzt werden.
Der anwendbare Bereich der Pyrolyseendtemperatur ist nach unten
einerseits - sofern es auf die mechanische Festigkeit des Pyro
lyseprodukts ankommt - dadurch begrenzt, daß erst ab Tempera
turen von ungefähr 800°C eine durchgängige Keramisierung
stattfindet und andrerseits dadurch, daß die Pyrolyseend
temperatur mindestens so hoch wie die Temperatur sein muß, bei
der das Pyrolyseprodukt eingesetzt wird. Die obere Grenze setzt
die Wirtschaftlichkeit: Man wird die Pyrolyseendtemperatur
nicht höher einstellen als nötig.
Bei der Auswahl des Füllers spielt eine Rolle, ob das
Pyrolyseprodukt elektrisch leitfähig oder elektrisch isolierend
sein soll und ob der Füller preisgünstig erhältlich ist.
Bei der Verwendung von im Handel erhältlichen Füllern ist es
praktisch und kostengünstig, sich bei der Festlegung der
Korngrößen an die vom Handel angebotenen zu halten, da man sich
dadurch Mahl- und Klassieroperationen erspart.
Da die Porosität stark vom Füllergehalt abhängt, ist der Fül
lergehalt mit der wesentlichste Parameter für die Steuerung der
Porosität. Ein weiterer bevorzugt angewandter Parameter ist die
Pyrolyseendtemperatur, der sich insbesondere dann anbietet,
wenn einer niedrigen (ca. <800°C) Pyrolyseendtemperatur sonst
nichts entgegensteht.
Gemessen wird die scheinbare Porosität mit dem Immersions
verfahren (s. DIN EN 623, Teil 2), das im Prinzip so verläuft,
daß zunächst die Masse der getrockneten Probe bestimmt wird,
anschließend an der unter Vakuum mit Immersionsflüssigkeit
penetrierten Probe mittels Tauchens in derselben Flüssigkeit
und Wägung deren scheinbare Masse bestimmt wird und die noch
penetrierte aber von anhaftender Oberflächenflüssigkeit
befreite Probe an Luft gemessen wird. Aus den so erhaltenen
Meßwerten wird die scheinbare Porosität berechnet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen noch
detaillierter beschrieben. Die in den Beispielen erzielten
Ergebnisse sind zusammen mit den zugehörigen, die Porosität
beeinflussenden Parametern in der Tabelle aufgelistet. Die
Ergebnisse zeigen, inwieweit die Porosität durch Änderung eines
Parameters (die anderen Parameter werden festgehalten)
gesteuert werden kann.
In ein Becherglas wurden 23,1 g additionsvernetztes Methyl-
Phenyl-Vinyl-Hydrogen-Polysiloxan (Wacker Silicon-Imprägnier
harz H62 C) eingegeben und in 50 ml Aceton gelöst. In dieser
Lösung wurde mittels eines Magnetrührers soviel CrSi₂-Pulver
(H. C. Starck Chromsilicid, <10 micron, Korngröße d₅₀ = 3,7 µm)
dispergiert, daß - bezogen auf die lösungsmittelfreie Polymer-
Füller-Mischung - ein Füllgrad von 30 Vol.-% erreicht wurde.
Die Suspension wurde auf eine HostaphanTM-Folie gegossen und
das Aceton im Umluft-Trockenschrank bei 50°C ausgetrieben. Es
wurde eine knetfähige Masse erhalten, die in einer Preßform
verdichtet und bei einem Druck von 10 MPa und einer Temperatur
von 200°C 30 Minuten lang ausgehärtet wurde. Der so erhaltene
Formkörper wurde unter fließendem Argon (etwa 5 l/Std.) mit
einer Aufheizgeschwindigkeit von 5°C/Min. zunächst auf 450°C
erhitzt, zwei Stunden lang bei dieser Temperatur belassen, dann
mit derselben Aufheizgeschwindigkeit auf 1200°C erhitzt und
vier Stunden bei dieser Temperatur belassen, bevor mit einer
Abkühlgeschwindigkeit von 2,5°C/Min. wieder auf Raumtemperatur
abgekühlt wurde. Die gemessene scheinbare Porosität lag bei
5,5% (s. die Tabelle).
Außer daß der Gehalt des CrSi₂ bei 35, 40, 50 bzw. 60 Vol.-%
lag, wurde in den Beispielen 2 bis 5 in derselben Weise
vorgegangen wie in Beispiel 1.
Die in den Beispielen 1 bis 5 erhaltenen Porösitäten sind in
dem in der Fig. 1 gezeigten Diagramm gegen die entsprechenden
Füllergehalte aufgetragen. Wie dem Diagramm zu entnehmen ist,
hat die Porosität bei einem CrSi₂-Gehalt von etwa 40 Vol.-%
überraschenderweise ein Minimum.
Außer daß ein CrSi₂-Pulver mit einer mittleren Korngröße von
1,1 µm verwendet wurde, wurde in derselben Weise wie in
Beispiel 1 vorgegangen. Der Vergleich der im Beispiel 6
erreichten Porosität mit der im Beispiel 4 ereichten zeigt, daß
durch die Verminderung der mittleren Korngröße von 3,7 auf 1,1
µm die Porosität um mehr als den Faktor 5 abnahm.
Außer daß bei der Pyrolyse nur auf 600, 800 bzw. 1000°C
erhitzt wurde, wurden bei den Beispielen 7 bis 9 in derselben
Weise wie in Beispiel 3 vorgegangen.
In dem in der Fig. 2 gezeigten Diagramm sind die in den Bei
spielen 3 und 7 bis 9 erreichten Porösitäten gegen die entspre
chenden Pyrolyseendtemperaturen aufgetragen. Wie dem Diagramm
zu entnehmen ist, weist das Diagramm bei einer Pyrolyseendtem
peratur im Bereich von etwa 800°C überraschenderweise ein
Maximum auf.
Außer daß statt CrSi₂ Si₃N₄ als Füller eingesetzt wurde, wurde
in den Beispielen 10 bis 12 in derselben Weise vorgegangen wie
in den Beispielen 1, 3 bzw. 4. Wie man aus den in der Tabelle
aufgeführten Ergebnissen ersieht, läßt sich mit Si₃N₄ bei höhe
ren Gehalten eine wesentlich höhere Porosität erreichen wie mit
CrSi₂. Die in den Beispielen 10 bis 12 gemessenen Porösitäten
sind in dem Diagramm der Fig. 3 gegen die zugehörigen
Si₃N₄-Gehalte aufgetragen. Das Diagramm zeigt, daß die Porosität mit
zunehmendem Füllergehalt fast linear ansteigt, so daß sich
extrapolieren läßt, daß bei noch höheren Si₃N₄-Gehalten Porösi
täten von deutlich über 40% erhalten werden können. Die ande
ren Ergebnisse lassen den Schluß zu, daß, wenn man gleichzei
tig zusätzlich noch die Korngröße des Füllers erhöht und/oder
die Pyrolyseendtemperatur auf einen Wert nahe bei 800°C
bringt, sich die Porosität auf Werte von über 50% steigern
läßt.
Die Ergebnisse der Beispiele zeigen, daß mit dem erfin
dungsgemäßen Verfahren die Porosität innerhalb eines großen
Bereichs variiert werden kann.
Claims (16)
1. Verfahren zum Einstellen der Porosität von keramischen
Verbundwerkstoffen, die durch Pyrolyse von siliciumorganische
Polymere und einen anorganischen, bei der Pyrolyse höchstens
oberflächlich mit dem Polymer reagierenden, unschmelzbaren
Füller enthaltenden Gemischen hergestellbar sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Porosität durch die aufeinander
abgestimmte Festlegung der Art und der mittleren Korngröße(n)
des Füllers, des Füllergehalts und der Pyrolyseendtemperatur
eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Art des Füllers festgelegt wird und dann die gewünschte
Porosität über die entsprechende Einstellung der mittleren
Korngröße(n) des Füllers, des Füllergehalts und der
Pyrolyseendtemperatur gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Art und die mittlere(n) Korngröße(n) des Füllers festgelegt
wird und dann die gewünschte Porosität über eine entsprechende
Einstellung des Füllergehalts und der Pyrolyseendtemperatur
gesteuert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Art und die mittlere(n) Korngröße(n) des Füllers, und der
Füllungsgehalt festgelegt werden und dann die gewünschte
Porosität über die Einstellung der Pyrolyseendtemperatur
gesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Art und die mittlere(n) Korngröße(n) des Füllers und die Pyro
lyseendtemperatur festgelegt werden und dann die gewünschte
Porosität über die Einstellung des Füllergehalts gesteuert
wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß auf eine Pyrolyseendtemperatur im Bereich
zwischen etwa 780 und etwa 1300°C erhitzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf
eine Pyrolyseendtemperatur im Bereich zwischen etwa 800 und
etwa 900°C erhitzt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Füller aus der Gruppe ausgewählt ist,
welche aus Metallen, Siliciden, Silicium, Carbiden, Graphit,
Boriden, Bor, Oxiden und Nitriden oder Kombinationen von zwei
oder mehr dieser Materialien besteht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Füller aus der Gruppe, Molybdänsilicid, Chromsilicid,
Siliciumnitrid, Silicium, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Eisen,
Platin, Graphit und Kombinationen von zwei oder mehr dieser
Materialien ausgewählt ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Füllergehalt - bezogen auf das Polymeren-
Füller-Gemisch - zwischen etwa 20 und etwa 95 Vol.-%
eingestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der
Füllergehalt zwischen etwa 40 und etwa 70 Vol.-% eingestellt
wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die mittlere(n) Korngröße(n) des Füllers
zwischen etwa 0,5 und etwa 80 µm eingestellt wird (werden).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
mittlere(n) Korngröße(n) zwischen etwa 0,9 und etwa 20 µm
eingestellt wird (werden).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß als siliciumorganische Polymere
Polysiloxan, Polysilan, Polycarbosilan oder Polysilazan
eingesetzt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß zum Mischen des Polymers und des Füllers,
der letztere in einer Lösung des Polymers dispergiert wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polymer und der Füller als Pulver
vorliegen und trocken miteinander vermischt werden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996119616 DE19619616A1 (de) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | Verfahren zum Einstellen der Porosität von keramischen Verbundwerkstoffen aus siliciumorganischen Polymeren |
PCT/DE1997/000276 WO1997043229A1 (de) | 1996-05-15 | 1997-02-13 | Verfahren zum einstellen der porosität von keramischen verbundwerkstoffen aus siliciumorganischen polymeren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996119616 DE19619616A1 (de) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | Verfahren zum Einstellen der Porosität von keramischen Verbundwerkstoffen aus siliciumorganischen Polymeren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19619616A1 true DE19619616A1 (de) | 1997-11-20 |
Family
ID=7794414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996119616 Ceased DE19619616A1 (de) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | Verfahren zum Einstellen der Porosität von keramischen Verbundwerkstoffen aus siliciumorganischen Polymeren |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19619616A1 (de) |
WO (1) | WO1997043229A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1035550A2 (de) * | 1999-03-10 | 2000-09-13 | Robert Bosch Gmbh | Keramischer elektrischer Widerstand |
DE10201516A1 (de) * | 2002-01-17 | 2003-08-07 | Fraunhofer Ges Forschung | Leitfähiges Formteil und Verfahren zu seiner Herstellung |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0412428B1 (de) * | 1989-08-07 | 1994-11-02 | Peter Prof. Dr. Greil | Keramische Verbundkörper und Verfahren zu ihrer Herstellung |
DE19538695A1 (de) * | 1994-10-19 | 1996-04-25 | Bosch Gmbh Robert | Keramischer elektrischer Widerstand und dessen Verwendung |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5563212A (en) * | 1994-05-24 | 1996-10-08 | Exxon Research And Engineering Company | Synthesis of microporous ceramics |
US5643987A (en) * | 1994-05-24 | 1997-07-01 | Exxon Research And Engineering Company | Synthesis of microporous ceramics |
WO1996013044A1 (de) * | 1994-10-19 | 1996-05-02 | Robert Bosch Gmbh | Keramischer elektrischer widerstand und dessen verwendung |
-
1996
- 1996-05-15 DE DE1996119616 patent/DE19619616A1/de not_active Ceased
-
1997
- 1997-02-13 WO PCT/DE1997/000276 patent/WO1997043229A1/de active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0412428B1 (de) * | 1989-08-07 | 1994-11-02 | Peter Prof. Dr. Greil | Keramische Verbundkörper und Verfahren zu ihrer Herstellung |
DE19538695A1 (de) * | 1994-10-19 | 1996-04-25 | Bosch Gmbh Robert | Keramischer elektrischer Widerstand und dessen Verwendung |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1035550A2 (de) * | 1999-03-10 | 2000-09-13 | Robert Bosch Gmbh | Keramischer elektrischer Widerstand |
EP1035550A3 (de) * | 1999-03-10 | 2003-09-17 | Robert Bosch Gmbh | Keramischer elektrischer Widerstand |
DE10201516A1 (de) * | 2002-01-17 | 2003-08-07 | Fraunhofer Ges Forschung | Leitfähiges Formteil und Verfahren zu seiner Herstellung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1997043229A1 (de) | 1997-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0004031B1 (de) | Dichte polykristalline Formkörper aus alpha-Siliciumcarbid und Verfahren zu ihrer Herstellung durch drucklose Sinterung | |
DE2643131C2 (de) | Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbundkeramik | |
DE10055082A1 (de) | Keramischer Verbundwerkstoff | |
DE2449662A1 (de) | Gesintertes dichtes siliziumkarbid | |
DE3127649A1 (de) | Dichtgesinterter siliciumcarbid-keramikkoerper | |
EP0094591A1 (de) | Polykristalline, praktisch porenfreie Sinterkörper aus Alpha-Siliciumcarbid, Borcarbid und freiem Kohlenstoff und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE68909673T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von keramischen Pulvern aus Borcarbid und Titandiborid mit Borcarbid als Substrat und danach hergestellte Zusammensetzung. | |
DE69015882T2 (de) | Siliciumnitrid-Siliciumkarbidverbundmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung. | |
DE2627856A1 (de) | Gesinterter siliziumkarbid-koerper und verfahren zu dessen herstellung | |
DE69223528T2 (de) | Gesinterter, keramischer Verbundwerkstoff, Verfahren zu seiner Herstellung und denselben nutzender Schieber | |
EP0071241A2 (de) | Praktisch porenfreie Formkörper aus polykristallinem Siliciumcarbid, die durch isostatisches Heisspressen hergestellt worden sind | |
DE2700208A1 (de) | Polykristalliner siliziumnitrid- koerper und verfahren zu dessen herstellung | |
DE2927226A1 (de) | Dichte formkoerper aus polykristallinem beta -siliciumcarbid und verfahren zu ihrer herstellung durch heisspressen | |
DE4105325A1 (de) | Herstellung von hochdichten Borcarbid-Keramikkörpern mit präkeramischen Polymerbindemitteln | |
DE19519864A1 (de) | Siliciumnitridsinterprodukt und Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP0110053B1 (de) | Verfahren zum Herstellen eines dichten polykristallinen Formkörpers aus SiC | |
DE19545346C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von keramischen Nanocomposites | |
DE19612926A1 (de) | Modifizierte Siliciumnitrid-Kompositpulver für thermische Beschichtungstechnologien und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE4233602C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines dichten Si¶3¶N¶4¶-Werkstoffes sowie dessen Verwendung | |
DE19619616A1 (de) | Verfahren zum Einstellen der Porosität von keramischen Verbundwerkstoffen aus siliciumorganischen Polymeren | |
DE19704910C2 (de) | Flüssigphasengesinterter elektrisch leitfähiger und oxidationsresistenter keramischer Werkstoff, ein Verfahren zu seiner Herstellung und dessen Verwendung | |
DE69508861T2 (de) | Herstellung von Zirkoncarbidkeramik hoher Dichte mit vorkeramischen Polymerbindern | |
DE3615861C2 (de) | ||
DE4015358A1 (de) | Zaeher sinterkoerper aus siliziumkarbid und seine herstellung | |
DE19855811A1 (de) | Reaktionsgebundene Werkstoffe auf Basis von Siliciumnitrid und Verfahren zu deren Herstellung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |