DE19730742A1 - Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffes, Formkörpern aus diesem Werkstoff und deren Verwendung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffes, Formkörpern aus diesem Werkstoff und deren VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
eines Si-enthaltenden nichtoxidischen keramischen
Werkstoffes, Verfahren zur Herstellung von Formkör
pern aus diesem Werkstoff und die Verwendung des
Werkstoffes.
Nichtoxidische, Silizium enthaltende Keramikwerkstof
fe zeichnen sich normalerweise durch relativ kleine
Dichten, hohe Härte, hohe chemische und thermische
Beständigkeit und weiter dadurch aus, daß sie in wei
ten Grenzen gegenüber hohen Temperaturen stabil sind.
Bei ihnen ist es in relativ weiten Grenzen möglich,
bestimmte Eigenschaften, wie Wärme- oder elektrische
Leitfähigkeit zu beeinflussen, so daß sie für die
verschiedensten Anwendungen in der Technik geeignet
sind.
Bauteile aus solchen keramischen Werkstoffen werden
bekanntermaßen in einer Pulvertechnologie herge
stellt, wobei die Bindung der einzelnen Pulverkörner
durch verschiedene Möglichkeiten erreicht werden
kann, die wiederum Einfluß auf die Eigenschaften des
letztendlichen Werkstoffes haben. Solche Bauteile
werden in der Regel durch herkömmliche Sinterverfah
ren hergestellt, wobei das Sintern bei den bisher
bekannten Verfahren ohne Sinterhilfsmittel nicht
durchgeführt werden kann. Dies ist beispielsweise für
Siliziumcarbidkeramik von J. Kriegesmann in Techni
sche Keramische Werkstoffe, Kapitel 4.3.2.0 "Silizi
umcarbidkeramik", herausgegeben von Prof. J. Krieges
mann, Deutscher Wirtschaftsdienst, erklärt worden.
Die bisher üblicherweise verwendeten verschiedenen
Sinterverfahren haben jedoch wesentliche Nachteile,
die einmal einen hohen Aufwand bei der Verfahrensfüh
rung mit entsprechend hohen Temperaturen bedingen und
zum anderen bestimmte Formen für Bauteile nicht rea
lisiert werden können. Ganz besonders negativ wirkt
sich die relativ hohe Schwindung des Werkstoffes nach
dem Sintern aus, die nicht in jedem Fall ausreichend
berücksichtigt bzw. kompensiert werden kann. Diesen
Nachteilen konnte in der Vergangenheit durch die Her
stellung von beispielsweise Siliziuminfiltriertem SiC
(SiSiC) entgegen getreten werden. Dabei erfolgt die
Bindung beim pulverförmigen Ausgangsmaterial beim
Infiltrieren bei relativ niedrigeren Temperaturen
(ca. 1600°C) über ein Sekundär-SiC. Ein so herge
stellter Werkstoff weist nahezu keine Schwindung mehr
auf. Die unterste Temperaturgrenze für die Infiltra
tion wird durch den Schmelzpunkt von Silizium, der
bei 1410°C liegt, vorgegeben.
Eine SiSic-Keramik kann auf zwei verschiedenen Wegen
hergestellt werden.
Dabei ist es einmal möglich, eine Mischung von minde
stens einem SiC-Pulver und einer weiteren kohlen
stoffhaltigen Verbindung zu verwenden. Die kohlen
stoffhaltige Verbindung sichert die Grünfestigkeit
und mittels eines zwischengeschalteten Pyrolyse
schrittes wird dieser Kohlenstoff in elementaren Koh
lenstoff umgewandelt. Im Anschluß daran wird dieser
elementare Kohlenstoff wiederum mit einer Reaktion
mit dem flüssigen oder gasförmigen Silizium zu Sekun
där-SiC umgewandelt und die verbliebenen Poren mit
Silizium gefüllt. Dabei kann der Siliziumanteil im
fertigen Werkstoff im Bereich zwischen 8 bis 15 Mas
se-% liegen, wie dies von P. Popper, Reaction-Sinte
ring with Spezial Reference to Non-Oxid Ceramics, in
Trans. VII. Intern. Ceram. Congr., London, 1960, Sei
ten 451 bis 460 beschrieben worden ist. Der hierbei
erforderliche zusätzliche Pyrolyseschritt erhöht den
technologischen Aufwand und es müssen außerdem gebil
dete Abprodukte beseitigt werden (K. Berroth, Her
stellung von großen komplexen Bauteilen aus SiSiC
durch Schlickerguß, Pulvertechnologische Wege in die
Zukunft, 1995, Band 11, Seiten 243 bis 249).
Die zweite bekannte Möglichkeit besteht darin, rekri
stallisiertes RSiC mit Silizium zu infiltrieren.
Hierfür sind jedoch Temperaturen im Bereich von ca.
2200°C für die Rekristallisation erforderlich und es
können nicht beliebige Formen hergestellt werden, so
daß eine sinnvolle technische Nutzung dieses Verfah
rens bisher nicht bekannt sind. In jüngster Vergan
genheit wurden neue Verfahren zur Herstellung von
Formkörpern vorgestellt, bei denen diese generativ,
d. h. schrittweise, selbsttragend aufgebaut werden.
Hierfür wird bevorzugt das in US 4,863,538 und in US
5,182,170 beschriebene selektive Lasersintern verwen
det. Dort ist auch darauf hingewiesen worden, daß als
Ausgangspulver für die generativ hergestellten Bau
teile auch verschiedene Keramiken eingesetzt werden
können.
Dabei wird insbesondere in US 5,182,170 auf den Ein
fluß verschiedener Atmosphären während des selektiven
Lasersinterns hingewiesen, wobei jedoch kein konkre
tes keramisches Ausgangsmaterial bezeichnet worden
ist. Dabei sollen nach der dort beschriebenen Lehre
das keramische pulverförmige Ausgangsmaterial in Ver
bindung mit mindestens einer zusätzlichen Material
komponente eingesetzt werden.
Nach dem aus US 5,182,170 bekannten Verfahren bildet
sich eine Bindephase, die dann Bestandteil des Werk
stoffes wird und demzufolge dessen eigentlichen Ei
genschaften maßgeblich bestimmt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren
vorzugeben, mit dem keramische Werkstoffe oder aus
diesem gebildete Formkörper aus nichtoxidischen, Si
lizium enthaltenden Pulvern hergestellt werden kön
nen, das einen geringen Herstellungsaufwand bedingt,
eine große Formenvielfalt ermöglicht und eine breite
Verwendungsvielfalt garantiert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal
tungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich mit Anwendung der in den untergeordneten Ansprü
chen genannten Merkmale.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Silizium
enthaltender nichtoxidischer Keramikwerkstoff aus
einem homogenen Pulver einer nichtoxidischen Silizi
umverbindung oder reinem Silizium einer Wärmebehand
lung bei Temperaturen von mindestens 800°C in einer
oxidierenden Atmosphäre unterzogen. Dabei kann dieses
Pulver mit einem bekannten Formgebungsverfahren in
Form eines Grünkörpers gebracht oder als Schicht auf
ein Substrat aufgebracht werden. Die Wärmebehandlung
kann auf herkömmliche Weise in einem Ofen durchge
führt oder durch gezielte relativ kurzzeitige lokale
Erwärmung mit einem Strahl hoher Intensität, wie z. B.
einem Laserstrahl, lokal differenziert, für bestimmte
Bereiche schichtweise einen generativ zu erzeugenden
Schichtaufbau erreichend durchgeführt werden oder der
Laserstrahl im Nachgang über die Oberfläche des Grün
körpers oder des Schichtaufbaus geführt wird. Dabei
bietet sich insbesondere das aus dem Stand der Tech
nik bekannte selektive Lasersintern an. Mit diesem
Verfahren können neben einfachen Schichtaufbauten
auch relativ kompliziert konturierte Formkörper
schichtweise aufgebaut werden, wobei auch Überhänge
und innere Hohlräume in den verschiedensten Formen
und Konturen herstellbar sind.
Als Ausgangsmaterial können homogene Si, SiC oder
Si3N4-Pulver, d. h. Pulver ohne Zusätze und Verunreini
gungen verwendet werden.
Bei der bereits beschriebenen Wärmebehandlung bildet
sich zwischen den Pulverkörnern eine temporäre Binde
phase über die Reaktion der Oberfläche mit atmosphä
ren Bestandteilen aus, wobei die Wärmebehandlung in
einer Atmosphäre aus Luft oder einem Argon-Luftge
misch durchgeführt werden kann. Die ausgebildete tem
poräre Bindephase garantiert dann bei bereits sehr
kleinen Gehalten eine verhältnismäßig hohe Festigkeit
und es entstehen bei dieser Behandlung nahezu keine
unerwünschten Abprodukte. Die temporäre Bindephase
kann Silizium und/oder Verbindungen aus dem System
Si-O-N sein, die sich in situ ausbilden. Sie entsteht
durch Oxidation der Kornoberfläche und Verdampfungs- und
Kondensationsprozesse. Nach der Wärmebehandlung
verfügt das Bauteil bzw. der Schichtaufbau über eine
ausreichende Grünfestigkeit für eine eventuell erfor
derliche Nachbehandlung oder der Werkstoff kann be
reits in dieser Form für verschiedene Applikationen
eingesetzt werden. Wegen der relativ hohen Porosität
des Werkstoffes ist eine Verwendung als Filtermateri
al denkbar. Wird der Werkstoff aus SiC hergestellt,
kann wegen der elektrischen Leitfähigkeit durch Anle
gen eines elektrischen Feldes auch ein elektrostati
scher Filter erhalten werden.
Wird der Grünkörper oder die Schicht aus reinem Sili
zium hergestellt, wird dieses vor der weiteren Be
handlung in einer Stickstoffatmosphäre bei Temperatu
ren von 1350 bis 1450°C, zumindest teilweise in Si3N4
umgewandelt.
Das zu verwendende Pulver sollte eine mittlere Kör
nung im Bereich zwischen 1 und 250 µm, bevorzugt zwi
schen 10 und 100 µm aufweisen. Wird ein Grünkörper
oder ein Schichtaufbau mit dem selektiven Lasersin
tern erzeugt, ist es günstig die mittlere Körnung des
verwendeten Pulvers kleiner als die Dicke der
Schicht, mit der das Pulver vor jeder Laserbehandlung
aufgetragen wird, gewählt wird.
Vorteilhaft ist es, den, wie beschrieben, erhaltenen
Grünkörper oder eine solche Schicht im Nachgang mit
einem Metall zu infiltrieren. Bei dem auszuwählenden
Metall für die Infiltrierung ist ein gewisses Maß an
Benetzungsvermögen des vorab erhaltenen Werkstoffes
erforderlich, so daß eine Infiltration z. B. mit Alu
minium möglich ist, wobei die Infiltration durch ei
nen zusätzlichen Druckeinfluß, mit dem das Metall in
den Werkstoff gepreßt wird, unterstützt werden kann.
Ganz besonders vorteilhaft ist eine Infiltration mit
Silizium, die bei Temperaturen zwischen 1410 und
1800°C, bevorzugt bei 1600°C durchgeführt werden
kann. Bei der Infiltration von Si3N4 sollte diese
ebenfalls druckunterstützt erfolgen.
Es hat sich überraschend herausgestellt, daß hier
durch der Siliziumgehalt in einer nichtoxidischen
Keramik im Bereich zwischen 5 und 50 Masse-% ein
stellbar ist, wobei die Siliziumgehalte oberhalb 20
Masse-% bei solchen Keramikwerkstoffen, die auf her
kömmliche Art und Weise hergestellt worden sind, bis
her nicht erhalten werden konnten. Nach der Infiltra
tion hat der Werkstoff eine wesentlich höhere Festig
keit und es können nahezu alle Poren im vorher porö
sen Ausgangswerkstoff geschlossen werden. Durch Ein
stellung des Siliziumgehaltes kann gezielt Einfluß
auf die gewünschten Eigenschaften des Werkstoffes
genommen werden. Dies betrifft im Wesentlichen Wärme- und
elektrische Leitfähigkeit sowie die Dichte und
demzufolge auch die Masse des Werkstoffes.
Die Infiltration soll bevorzugt im Vakuum durchge
führt werden. Wird der erfindungsgemäße Werkstoff
durch selektives Lasersintern als Grünkörper oder als
Schichtaufbau hergestellt, kann bevorzugt ein CO2-La
ser, der einen Lichtstrahl bei einer Wellenlänge von
10,6 µm aussendet, eingesetzt werden, da das Aus
gangspulver bei dieser Wellenlänge einen hohen Ab
sorptionsgrad aufweist und nur ein geringer Anteil
reflektiert wird. Mit dem selektiven Lasersintern
kann eine Schicht, die auch aus mehreren Lagen beste
hen kann, auf einem metallischen Substrat aufgebracht
werden, die im Nachgang dann ebenfalls mit bevorzugt
Silizium infiltriert wird, so daß das metallische
Substrat mit einer Schutzschicht versehen werden
kann. Dabei entstehen keine Probleme, soweit Substra
te aus einem Metall verwendet werden, die eine
Schmelztemperatur oberhalb der Schmelztemperatur des
Siliziums aufweisen. Hat das verwendete Substrat je
doch eine Schmelztemperatur unterhalb der Schmelztem
peratur des Siliziums, so kann die Infiltration bei
gleichzeitiger Kühlung des metallischen Substrates
durchgeführt werden.
Günstig ist es außerdem, wenn als Substrat reines
Silizium verwendet wird, so daß der Grünkörper oder
ein Schichtaufbau direkt auf einem Silizium-Wafer
ausgebildet werden kann. Dies hat den Vorteil, daß
das ganze Gebilde in einen evakuierbaren Ofen gegeben
und nach Aufheizung das geschmolzene Silizium des
Substrates zur Infiltration ausgenutzt werden kann,
so daß kein zusätzlicher Aufwand für das Lösen des
beim selektiven Lasersintern hergestellten Grünkör
pers von einer Grundplatte, auf der der Grünkörper
generativ schichtweise hergestellt worden ist, erfor
derlich ist.
Nach dem Stand der Technik werden bisher üblicherwei
se Stützkonstruktionenen auf der Grundplatte durch
selektives Lasersintern hergestellt, auf denen dann
der Aufbau des Grünkörpers erfolgt und dieser Grün
körper dann nach Trennen der Stützkonstruktionen von
der Grundplatte abgenommen werden kann, wobei an den
Stellen der ursprünglichen Stützkonstruktion eine
mechanische Nachbearbeitung in aufwendiger Form er
forderlich ist, die bei der beschriebenen Verwendung
von Silizium-Wafern entfallen kann.
Der für das selektive Lasersintern verwendete CO2-Laser
hat vorzugsweise eine Leistung zwischen 45 und
60 W, wobei sein Strahl auf einen Strahldurchmesser
zwischen 0,3 und 0,6 mm fokussiert werden sollte. Der
Laserstrahl wird in bekannter Weise mit einem X-Y-Scanner
mit einer Geschwindigkeit zwischen 200 und
300 mm/s bewegt. Dabei ist es günstig, die Laserlei
stung und/oder den Laserstrahl so einzustellen, daß
die Körner des homogenen Ausgangspulvers zumindest
teilweise zertrümmert werden, so daß zu der Bindung
mit den temporären Bindephasen auch ein Anteil mecha
nischer Bindung durch Verzahnung der Pulverkörner
hinzu kommt.
Als besonders günstig, bei dem erfindungsgemäß herge
stellten Werkststoff, hat sich herausgestellt, daß
die temporären Bindephasen bei der nachfolgenden In
filtration in Bestandteile des Werkstoffes umgewan
delt werden und nicht wie dies bei den bekannten Ver
fahren der Fall ist, als Abprodukte anfallen.
Außerdem können Bauteile oder Schichten aus nichtoxi
dischen, Silizium enthaltenden Ausgangsmaterialien
hergestellt werden, bei denen keine Sinterhilfsmittel
erforderlich sind und die während des gesamten Her
stellungsprozesses nahezu keiner Schwindung unterlie
gen.
Die Verfahrensführung kann weiter dahingehend ergänzt
werden, daß dem Grünkörper oder der Schicht vor der
Infiltration Kohlenstoff zugegeben wird. Dies kann
beispielsweise durch Tränken mit einem thermoreakti
ven Kunststoff erfolgen. Dies führt dazu, daß während
der Infiltration bei Siliziumcarbid als Ausgangspul
ver sekundäres Siliciumcarbid gebildet wird, ohne daß
die aus dem Stand der Technik (RSiC) bekannten Nach
teile auftreten.
Nach der Erfindung können aber auch größere oder kom
pliziertere Formkörper aus mehreren Grün- oder Form
körpern hergestellt werden, wenn diese zumindest
teilweise mit einem Auftrag einen Suspension des Si
lizium enthaltenden Pulvers auf den miteinander zu
Verbindenden Oberflächenbereichen Versehen, diese
Oberflächenbereiche dann miteinander in Kontakt ge
bracht werden und in dieser Stellung die Infiltration
durchgeführt wird, so daß eine dauerhafte Verbindung
der Grün- oder Formkörper erhalten werden kann, wobei
in der Regel auf eine Nachbearbeitung der Nahtstellen
zwischen den miteinander verbundenen Grün- oder Form
körpern verzichtet werden kann.
Nach der Infiltration kann der Werkstoff eine Dichte
aufweisen, die oberhalb 99% der theoretischen Dichte
beträgt.
Die letztendliche Dichte des Werkstoffes kann ent
sprechend des Siliziumanteils zwischen der Ausgangs
dichte des Verwendeten homogenen Pulvers und der
Dichte des Siliziums eingestellt werden. Dadurch kann
in weiten Grenzen die Masse und Festigkeit eines aus
dem erfindungsgemäßen Werkstoff hergestellten Bautei
les beeinflußt werden.
Nachfolgend soll die Erfindung an Ausführungsbeispie
len beschrieben werden:
Für die Herstellung von prismatischen Vollkörpern mit
Abmessungen 6×6×50 mm (Biegebruchstab) wird han
delsübliches, reines SiC-Pulver mit einer Dichte von
3,21 g/cm3 verwendet, das eine mittlere Korngröße von
23 µm aufweist und gut rieselfähig ist. Dieses Pulver
wird als Pulverbett mit einer Schichtdicke von 50 µm
aufgebracht, wobei eine Bauplattform aus gestrahltem
Stahl mit RZ = 30 µm verwendet wird.
Die so aufgebrachte Schicht wird mit einem CO2-Laser
mit einer Leistung zwischen 45 und 60 W bestrahlt,
wobei der Laserstrahl auf 0,3 bis 0,6 mm Strahldurch
messer fokussiert wird. Der Laserstrahl wird mit ei
ner Geschwindigkeit zwischen 200 und 300 mm/s abge
lenkt und vorzugsweise kreuzweise über die Oberfläche
der Schicht geführt. Dabei kann der Laserstrahl ge
zielt abgelenkt werden, so daß der Sintervorgang des
SiC-Pulvers lokal differenziert durchgeführt wird,
wie dies vom selektiven Lasersintern her bekannt ist.
Dabei ist es sehr günstig, den Laserstrahl so zu
steuern, daß keine größeren Flächenbereiche hinter
einander nachfolgend gesintert werden und kleinere
Flächenbereiche, die voneinander beabstandet sind,
nacheinander sprungweise bestrahlt werden. Dadurch
können nahezu gleiche Sinterbedingungen in einer
Schicht erreicht werden, da die kleinen lokal gesin
terten Bereiche relativ schnell abkühlen und das Sin
tern bei nahezu konstanten Temperaturen auf der ge
samten Schichtoberfläche erfolgt. Das selektive La
sersintern wird bei atmosphären Bedingungen durchge
führt, so daß in der Umgebung normale Luft vorhanden
ist. Mittels dem selektiven Lasersintern kann dann
ein nahezu beliebig geformter Formkörper aufgebaut
werden, der keine Gefügefehler (Risse, Delaminatio
nen, Verformungen) aufweist und dessen geometrische
Abweichungen kleiner als 0,1 mm von der Vorgabe sind,
wobei diese Abweichungen durch Verbesserungen der
Software noch verkleinert werden können.
Der so aufgebaute Formkörper hat eine ausreichende
Grünfestigkeit und kann im Nachgang mit Silizium in
filtriert werden, wobei die Infiltration vorzugsweise
ohne Ausheizen in einem Vakuumofen bei 1600°C durch
geführt werden kann.
Die so erhaltenen Körper haben eine Dichte von 2,65
g/cm3 und sind porenfrei infiltriert. Im Werkstoff
hat sich eine ausgeprägte Schichtstruktur ausgebil
det. Die so hergestellten Biegebruchstäbe haben eine
Biegebruchfestigkeit von ca. 195 MPa und einen E-Mo
dul von ca. 225 GPa.
Hierbei wurden dünnwandige sechseckige Hohlprismen
mit einem offenen Boden und einer geschlossenen Deck
schicht mit einer Kantenlänge von 15 mm, einer Wand
stärke von 1,5 mm und einer Deckschichtdicke von 3 mm
hergestellt.
Die Herstellung der Hohlprismen erfolgte, wie beim
Beispiel 1 beschrieben, wobei jedoch die Laserlei
stung auf 45 W und die Ablenkgeschwindigkeit des La
serstrahles bei 200 mm/s gehalten worden ist.
Die Prismen hatten eine sehr gute Maßhaltigkeit, ent
sprachen der gewünschten Form und konnten im Nachgang
gut bearbeitet werden, wobei die Deckschicht nach dem
Infiltrieren durch eine mechanische Nachbearbeitung
(Schleifen, Läppen und Polieren) auf eine mittlere
Rauhtiefe von Ra ≦ 10 nm geglättet worden ist.
Claims (23)
1. Verfahren zur Herstellung eines Silizium enthal
tenden nichtoxidischen Keramikwerkstoffes,
bei dem ein aus einem homogenen Pulver einer
nichtoxidischen Siliziumverbindung oder reinem
Silizium geformter Grünkörper oder eine solche
Schicht in oxidierender Atmosphäre einer Wärme
behandlung bei Temperaturen von mindestens
800°C unterzogen wird und/oder ein Wärmeeintrag
mit einem abgelenkten Laserstrahl erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Grünkörper oder
die Schicht nach der Wärmebehandlung mit einem
Metall infiltriert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Grünkörper oder
die Schicht mit Silizium infiltriert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Infiltration bei
Temperaturen zwischen 1410 und 1800°C durchge
führt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder,
dadurch gekennzeichnet, daß die Infiltration im
Vakuum durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Metall oder Si
lizium beim Infiltrieren in den Grünkörper oder
die Schicht eingepreßt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Grünkörper oder
die Schicht aus reinem Silizium einer Stick
stoffatmosphäre ausgesetzt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß ein SiC-Pulver oder
ein Si3N4-Pulver verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulver mit einer
mittleren Körnung zwischen 1 und 250 µm verwen
det wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß im fertigen Werk
stoff ein Si-Gehalt zwischen 5 und 50 Masse-%
eingestellt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Grünkörper durch
schichtweises selektives Lasersintern herge
stellt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht auf ein
metallisches oder keramisches Substrat durch
selektives Lasersintern aufgebracht wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht auf ein
Siliziumsubstrat aufgebracht oder der Grünkörper
dort generativ aufgebaut wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Laserprozeßpara
meter so eingestellt werden, daß die Pulverkör
ner zumindest teilweise zertrümmert werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wärmebehand
lung in oxidierender Atmosphäre zwischen den
Pulverkörnern temporäre Bindephasen aus Silizium
und/oder dem System Si-O-N in situ erzeugt und
bei der Infiltration wieder gelöst werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß temporäre Bindepha
sen in Bestandteile des Werkstoffes umgewandelt
werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Grünkörper oder
der Schicht vor der Infiltration Kohlenstoff
zugegeben wird.
18. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus
einem Werkstoff, hergestellt mit einem Verfahren
nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper
schichtweise durch selektives Lasersintern her
gestellt wird.
19. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus
einem Werkstoff, hergestellt mit einem Verfahren
nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Grünkörper aus
einer Suspension des Si-enthaltenden Pulvers
vorgeformt und im Anschluß daran einer Wärmebe
handlung unterzogen wird.
20. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach
Anspruch 18 oder 19,
daß mehrere Grün- oder Formkörper durch zumin
dest teilweisen Auftrag einer Suspension des Si-ent
haltenden Pulvers auf zu fügende Oberflächen
bereiche, diese Oberflächenbereiche miteinander
in Kontakt gebracht und anschließend diese Ober
flächenbereiche der Formkörper bei der Infiltra
tion miteinander verbunden werden.
21. Verwendung des nach Anspruch 1 hergestellten
Werkstoffes als Filtermaterial.
22. Verwendung des nach Anspruch 1 hergestellten
Werkstoffes durch Anlegen eines elektrischen
Feldes als elektrostatischer Filter.
23. Verwendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 17
hergestellten Werkstoffes als Schutzschicht auf
metallischen Substraten.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19730742A DE19730742C2 (de) | 1997-07-17 | 1997-07-17 | Verfahren zur Herstellung eines Silizium enthaltenden nichtoxidischen Keramikformkörpers oder einer solchen Schicht |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19730742A DE19730742C2 (de) | 1997-07-17 | 1997-07-17 | Verfahren zur Herstellung eines Silizium enthaltenden nichtoxidischen Keramikformkörpers oder einer solchen Schicht |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19730742A1 true DE19730742A1 (de) | 1999-01-21 |
DE19730742C2 DE19730742C2 (de) | 2000-03-09 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19730742A Expired - Fee Related DE19730742C2 (de) | 1997-07-17 | 1997-07-17 | Verfahren zur Herstellung eines Silizium enthaltenden nichtoxidischen Keramikformkörpers oder einer solchen Schicht |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19730742C2 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013114003A1 (de) | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Bundesanstalt für Materialforschung und -Prüfung (BAM) | Verfahren zur Sinterherstellung eines dreidimensionalen strukturierten Objektes und Sintervorrichtung hierzu |
EP2987779A1 (de) * | 2014-08-19 | 2016-02-24 | Schunk Kohlenstofftechnik GmbH | Verfahren zur herstellung eines keramischen formkörpers sowie keramische formkörper |
WO2017089494A1 (de) * | 2015-11-24 | 2017-06-01 | Sgl Carbon Se | 3d drucken von einem keramischen bauteil |
EP3412641A1 (de) * | 2017-06-05 | 2018-12-12 | Tallinn University of Technology | Fasernetzwerke von si3n4 mit komplexer geometrie und deren herstellung |
EP4049988A4 (de) * | 2019-10-23 | 2024-03-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Verfahren zur herstellung eines keramischen gegenstands, flüssigkeit mit metallkomponenten, kit zur herstellung eines keramischen gegenstands und keramischer gegenstand |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10257458A1 (de) * | 2002-12-09 | 2004-06-24 | Saint-Gobain Industriekeramik Rödental GmbH | Solarthermische Empfängereinheit mit keramischem Formkörper sowie Verfahren zur Herstellung entsprechender keramischer Körper |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3205043A (en) * | 1962-04-04 | 1965-09-07 | Carborundum Co | Cold molded dense silicon carbide articles and method of making the same |
EP0180924A2 (de) * | 1984-11-05 | 1986-05-14 | HELIOTRONIC Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft für Solarzellen-Grundstoffe mbH | Werkstoff aus in Gegenwart von Kohlenstoff reaktiongebundenen, elementares Silicium enthaltenden Partikeln und Verfahren zu seiner Herstellung |
US4863538A (en) * | 1986-10-17 | 1989-09-05 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method and apparatus for producing parts by selective sintering |
US5182170A (en) * | 1989-09-05 | 1993-01-26 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method of producing parts by selective beam interaction of powder with gas phase reactant |
US5431967A (en) * | 1989-09-05 | 1995-07-11 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Selective laser sintering using nanocomposite materials |
-
1997
- 1997-07-17 DE DE19730742A patent/DE19730742C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3205043A (en) * | 1962-04-04 | 1965-09-07 | Carborundum Co | Cold molded dense silicon carbide articles and method of making the same |
EP0180924A2 (de) * | 1984-11-05 | 1986-05-14 | HELIOTRONIC Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft für Solarzellen-Grundstoffe mbH | Werkstoff aus in Gegenwart von Kohlenstoff reaktiongebundenen, elementares Silicium enthaltenden Partikeln und Verfahren zu seiner Herstellung |
US4863538A (en) * | 1986-10-17 | 1989-09-05 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method and apparatus for producing parts by selective sintering |
US5182170A (en) * | 1989-09-05 | 1993-01-26 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method of producing parts by selective beam interaction of powder with gas phase reactant |
US5431967A (en) * | 1989-09-05 | 1995-07-11 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Selective laser sintering using nanocomposite materials |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013114003A1 (de) | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Bundesanstalt für Materialforschung und -Prüfung (BAM) | Verfahren zur Sinterherstellung eines dreidimensionalen strukturierten Objektes und Sintervorrichtung hierzu |
WO2015086585A1 (de) | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Bundesrepublik Deutschland, Vertreten Durch Den Bundesminister Für Wirtschaft Und Energie, Dieser Vertreten Durch Den Präsidenten Der Bundesanstalt Für Materialforschung Und -Prüfung (Bam) | Verfahren zur sinterherstellung eines dreidimensionalen strukturierten objektes und sintervorrichtung hierzu |
EP2987779A1 (de) * | 2014-08-19 | 2016-02-24 | Schunk Kohlenstofftechnik GmbH | Verfahren zur herstellung eines keramischen formkörpers sowie keramische formkörper |
DE102014216433A1 (de) * | 2014-08-19 | 2016-02-25 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers sowie Formkörper |
CN105367129A (zh) * | 2014-08-19 | 2016-03-02 | 申克碳化技术股份有限公司 | 生产模制体的方法及模制体 |
JP2016044122A (ja) * | 2014-08-19 | 2016-04-04 | シュンク コーレンストフテヒニーク ゲーエムベーハー | 成形体を生成するための方法および成形体 |
CN105367129B (zh) * | 2014-08-19 | 2018-03-20 | 申克碳化技术股份有限公司 | 生产模制体的方法及模制体 |
US9926237B2 (en) | 2014-08-19 | 2018-03-27 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Method for producing a molded body |
WO2017089494A1 (de) * | 2015-11-24 | 2017-06-01 | Sgl Carbon Se | 3d drucken von einem keramischen bauteil |
US11795112B2 (en) | 2015-11-24 | 2023-10-24 | Sgl Carbon Se | 3-D printing of a ceramic component |
EP3412641A1 (de) * | 2017-06-05 | 2018-12-12 | Tallinn University of Technology | Fasernetzwerke von si3n4 mit komplexer geometrie und deren herstellung |
EP4049988A4 (de) * | 2019-10-23 | 2024-03-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Verfahren zur herstellung eines keramischen gegenstands, flüssigkeit mit metallkomponenten, kit zur herstellung eines keramischen gegenstands und keramischer gegenstand |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19730742C2 (de) | 2000-03-09 |
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