DE2104080A1

DE2104080A1 - Porous absorptive shapes contg silicon nitride - for refractory ceramic use

Info

Publication number: DE2104080A1
Application number: DE19712104080
Authority: DE
Inventors: Horst 6000 Frankfurt; Antrag auf Nichtnennung. B28b 13-04 Jaeckel
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1971-01-29
Filing date: 1971-01-29
Publication date: 1972-08-03

Abstract

Silicon (particle size 0.075 mm) is pressed into the required shape and sintered in a N2 atmosphere at 1250 degrees C for 16 hours and then at 1450 degrees C for 4 hours. SiC or MgO may be added to the Si powder before pressing.

Description

Poröse, saugfähige Arbeitsform für die keramische Industrie. Porous, absorbent working form for the ceramic industry.

Die Erfindung betrifft aus reaktionsgesintertem Siliciumnitrid bestehende poröse, saugfähige Arbeitsformen, insbesondere Rollerformen für keramische Erzeugnisse.The invention relates to reaction sintered silicon nitride porous, absorbent working forms, in particular roller forms for ceramic products.

Pür die Herstellung keramischer Erzeugnisse ist es bekannt, zur Verformung der Masse Arbeitsformen aus Gips zu verwenden. Die Funktionstüchtigkeit derartiger Arbeitsformen für Dreh-, Gieß- oder Pressvorgänge beruht auf dem offenen Porensystem des Formbauwerkstoffs. Es ist auch vorveröffentlicht, die Festigkeitseigenschaften der Gipsformen dadurch zu steigern, dass Kunstharz, Kalk oder Zement dem Anmachwasser für den Gips zugesetzt werden. Ein bekannter Vorschlag sieht auch die Herstellung von Formen aus anorganischem Füllstoff bestimmter Korngrösse vor, der mit Epoxidharzen oder Polyesterharzen gebunden ist ( Ber.DEG 45, 1968, Heft 7, S. 373 ff). Derartige Formen haben gegenüber den gebräuchlichen Gipsformen gesteigerte Festigkeitseigenschaften und verbesserte Wärmebeständigkeit und erhöhte Gebrauchsdauer. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Arbeitsformen bereitzustellen, die erheblich gesteigerte Festigkeitseigenschaften aufweisen und eine hohe Gebrauchsdauer besitzen.For the manufacture of ceramic products, it is known for deformation to use the mass working forms made of plaster of paris. The functionality of such Working forms for turning, casting or pressing processes are based on the open pore system of the mold material. It's also prepublished the strength properties to increase the plaster molds by adding synthetic resin, lime or cement to the mixing water for the plaster of paris to be added. A well-known proposal also sees the manufacture of molds made of inorganic filler of a certain grain size, that with epoxy resins or polyester resins is bound (Ber.DEG 45, 1968, Issue 7, p. 373 ff). Such Have shapes increased compared to the common plaster molds Strength properties and improved heat resistance and increased service life. The invention is based on the object of providing forms of work that significantly have increased strength properties and have a long service life.

Hierzu sieht die Erfindung aus reaktionsgesintertem Siliciumnitrid bestehende poröse, saugfähige Arbeitsformen, insbesondere Rollerformen, für keramische Erzeugnisse vor.To this end, the invention provides for reaction-sintered silicon nitride existing porous, absorbent working forms, in particular roller forms, for ceramic Products before.

Formteile aus reaktionsgesintertem Siliciumnitrid sind an sich bekannt und werden z.B. als Auskleidungen für Öfen und Pfannen, als Tiegelmaterial für Laboratoriumszwecke, Thermoelementrohre, GießfOrmen für den Leichtmetallguss usw.Molded parts made from reaction-sintered silicon nitride are known per se and are used e.g. as linings for ovens and pans, as crucible material for laboratory purposes, Thermocouple tubes, casting molds for light metal casting, etc.

verwendet Zur Herstellung der erfindungsgemässen Arbeitsformen wird von Silicium einer Reinheit von 98 % ( 0,6 - 0,7 ffi Fe, 0,6 Al, 0,2 Ca) und einer Korngrösse von etwa 0,075 mm ausgegangen. In einer auf die jeweils herzustellende Arbeitsform ausgerichteten Presse mit Graphitformen wird die Verdichtung des Materials herbeigeführt. Der Reaktionssinterprozess wird bei Temperaturen zwischen 1200 und 1900°C üblicherweise in zwei Stufen ausgeführt. Beispielsweise wird in reinem Stickstoff eine Reaktionesinterung bei i2500C wahrend 16 Stunden vorgenommen, an die sich eine solche während 4 Stunden bei 145000 anschliesst. In an sich benannter Weise können dem Siliciumpulver ferner noch Zusätze beigegeben werden, wie Siliciumcarbid oder Magnesiumoxid. Durch Reaktionssinterung bei 135000 in sauerstoff-fr.iem Stickstoff lassen sich Formteile mit einer offenen Porosität von 18 bis 37% herstellen. Hierbei beträgt die Dichte des Körpers 2,0 bis 2,6 g/cm3 und die durchschnittliche Porengrösse 0,2/um. Weitere mechanischen Festigkeitswerte sind: Härte HV (10g) 1400 kg/mm² Druckfestigkeit 60 bis 100 kp/mm2 Biegefestigkeit 15 bis 20 " E-Modul 1,Obis 1,5 kp/mm2 io3 Die erfindungsgemässen porösen und saugfähigen Arbeitsformen für keramische Erzeugnisse besitzen grosse Vorteile.is used to produce the working forms according to the invention of silicon with a purity of 98% (0.6-0.7 ffi Fe, 0.6 Al, 0.2 Ca) and one Assumed grain size of about 0.075 mm. In one based on the one to be produced Working mold aligned press with graphite molds is the compaction of the material brought about. The reaction sintering process is carried out at temperatures between 1200 and 1900 ° C usually carried out in two stages. For example, in pure nitrogen a reaction sintering was carried out at i2500C for 16 hours, to which a this is followed by 4 hours at 145,000. Can in a manner named in itself the silicon powder can also be added to additives, such as silicon carbide or Magnesium oxide. By reaction sintering at 135,000 in oxygen-free nitrogen molded parts with an open porosity of 18 to 37% can be produced. Here the density of the body is 2.0 to 2.6 g / cm3 and the average pore size 0.2 / µm. Further mechanical strength values are: Hardness HV (10g) 1400 kg / mm² compressive strength 60 to 100 kp / mm2 bending strength 15 to 20 "modulus of elasticity 1, Obis 1.5 kp / mm2 io3 The porous and absorbent working forms according to the invention for ceramic products have great advantages.

Die Albeitsformen, insbesondere Dreh- oder Rollerformen, haben gegenüber Arbeitsformen aus Gips eine höhere und unbegrenztere Verschleissfestigkeit sowie eine höhere Druckfestigkeit und Biegezugfestigkeit. Der Werkstoff Siliciumcarbid ist ferner in hohem Maße temperaturwechselbeständig. Die Arbeitsformen sind ferner mit hoher Formgenauigkeit sowie gleichmässiger und jeweils gewünschter Porosität herzustellen und besitzen darüber hinaus neben guten mechanischen Festigkeitswerten eine hervorragende chemische Bestandigkeit.The Albeitsformen, especially turning or roller forms, have opposite Working forms made of plaster of paris have a higher and more unlimited wear resistance as well a higher compressive strength and flexural strength. The material silicon carbide is also highly resistant to temperature changes. The forms of work are also with high dimensional accuracy and uniform and desired porosity and also have good mechanical strength values excellent chemical resistance.

PatentanspruchClaim

Claims

Claim consisting of reaction-sintered silicon nitride porous, absorbent working form, especially roller form, for ceramic products.