DE2112396C2 - Process for the production of products from silicon nitride with the aid of a dispersed organic binder - Google Patents

Process for the production of products from silicon nitride with the aid of a dispersed organic binder

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus Siliciumnitrid gemäß der Im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art.The invention relates to a process for the production of products made of silicon nitride according to FIG Art.

Ein Verfahren dieser Art Ist durch die Druckschrift Trans.-Brlgt. Ceram. Soc. 60 (1961), Seite 607, Abs. 2, bekanntgeworden. Als dlsperglertes, organisches Bindemittel wird hiernach dem Slllclumpulver eine Wachsemulsion zugesetzt, um zu einem guten Fließvermögen während des Pressens zu kommen. Vor dem Nitridleren wird die Emulsion durch eine Verbrennung an Luft ausgebrannt, was zunächst eine Zündung erforderlich M macht.One method of this type is described in Trans.-Brlgt. Ceram. Soc. 60 (1961), page 607, paragraph 2, became known. A wax emulsion is then added to the clay powder as a pearled organic binder in order to ensure good flowability during pressing. Before the Nitridleren the emulsion is burnt by combustion in air, which at first ignition requires M.

Die Zugabe von Wachs beim Formen und Sintern keramischer Pulver als Preßhilfsmittel und zur Verbesserung der Grünfestigkeit Ist auch nach der Veröffentlichung des US-Atomlc Energy Comlsslon Oakrldge, Tenn. USA. I-3O-52-885-W 14 808, July 1945: »The Preparation of Crucibles from Nitrides«, S. 11 bis 13, by LS. Foster bekannt. Dabei wird Wachs In einer heißen Benzollösung eingebracht, der zur Ausscheidung des Wachses Äther zugesetzt wurde, nachdem zunächst die Lösung mit den Nitriden vermischt wurde. Nach dem Ausscheiden des Wachses wird die überstehende Flüssigkeit dekantiert und die feste Substanz getrocknet sowie durch ein Sieb gepreßt. Die Artikel des Nitrides werden durch den mittels Äther ausgeschiedenen Wachs eingehüllt. Man kommt somit zu einem verhältnismäßig dichten Körper, der sich für eine nachfolgende Nitridierung nicht eignet. Vor dem Brennen des Erzeugnisses muß er zunächst erhitzt werden, damit Bindemittel und Schmiermittel ausgebrannt werden. Dabei können sich auch verkrackte Produkte bilden, wenn die Erzeugnisse unter hohem Druck stehen, der ein Entweichen im dampfförmigen Zustand verhindert. Somit können die vorerwähnten Erzeugnisse die Voraussetzung für eine erste später einsetzende Nitridierung, bei welcher das Metall von Sauerstoff und Verunreinigungen frei bleiben muß, nicht erfüllen.The addition of wax during the molding and sintering of ceramic powders as a pressing aid and to improve the green strength is also according to the publication of the US Atomic Energy Comlsslon Oakrldge, Tenn. UNITED STATES. I-3O-52-885-W 14 808, July 1945: "The Preparation of Crucibles from Nitrides", pp. 11 to 13, by LS. Foster known. Thereby wax is introduced into a hot benzene solution, which was added to the excretion of the wax, after first the Solution was mixed with the nitrides. After the wax has separated out, the supernatant liquid is decanted and the solid substance is dried as well pressed through a sieve. The articles of nitride are enveloped by the wax excreted by the ether. A relatively dense body is thus obtained, which is suitable for subsequent nitriding not suitable. Before the product is fired, it must first be heated to allow binding agent and Lubricants are burned out. Cracked products can also form if the products are under high pressure, which prevents them from escaping in the vaporous state. Thus, the The above-mentioned products are the prerequisite for a first later onset of nitriding, in which the Metal must remain free of oxygen and impurities, does not meet.

Zur Herabsetzung der Bruchgefährdung bei Erzeugnissen aus Siliciumnitrid war es nach der DE-OS 19 42 460 bekannt, schichtweise faserartiges Material abwechselnd mit pulverförmigem Silicium auf eine Unterlage aufzutragen und alsdann eine Nitridierung In einem vakuumdichten Ofen bei hoher Temperatur vorzunehmen. Dabei entstehen dünne, kompakte Schichten, bei denen es nicht darauf ankommt, eine Porosität zu schaffen.To reduce the risk of breakage in products made of silicon nitride, it was according to DE-OS 19 42 460 known to apply layers of fibrous material alternately with powdered silicon on a substrate and then to carry out nitriding in a vacuum-tight oven at high temperature. Included thin, compact layers are created in which it is not important to create porosity.

Nach der GB-PS 9 27 921 und nach Ceramic Age, Febr. 1960, Seite 28, waren gelöste Polymethacrylate als leicht ausheizbare Bindemittel in keramischen Massen bekannt. Hierbei sowie im Falle anderer Lösungen als Bindemittel, wie zum Beispiel bei der Verwendung von Zucker in Lösung nach der GB-PS 9 51 681, bildet sich jedoch bei Verdampfung des Lösemittels eine Filmschicht auf den Oberflächen der Partikel des Preßllnges, wobei unter diesem Film auch Luft eingeschlossen sein kann. Bereits beim Entfernen des Lösungsmittels, spätestens aber beim Ausheizen des Bindemittels, kann es im Bereich eingeschlossener Luft zu einem Auftreiben kommen, welches den Preßling beschädigt. Darüber hinaus können die aus Silicium bestehenden Partikel nicht Im erforderlichen Maße frei von Sauerstoff gehalten werden, um späterhin eine durchgreifende Nitridierung zu erfahren.According to GB-PS 9 27 921 and Ceramic Age, Feb. 1960, page 28, dissolved polymethacrylates were as easily baked-out binders known in ceramic masses. Here as well as in the case of solutions other than Binders, such as when using Sugar in solution according to GB-PS 9 51 681, but when the solvent evaporates, a film layer forms on the surfaces of the particles of the pressed length, air can also be trapped under this film. Already when the solvent is removed, but at the latest when the binder is baked out, it can occur in the In the area of trapped air, there will be a swelling, which will damage the compact. Furthermore the silicon particles cannot be kept free of oxygen to the required extent, to later experience a thorough nitriding.

Entsprechende Erscheinungen treten bei einem Verfahren gemäß der als älteres Recht benannten DE-PS 1 94 95 087 auf. Ein organisches Bindemittel wird hierbei In Form einer Lösung mit der Maßgabe verwendet, daß das Lösungsmittel nach Herstellung des Formkörpers verdampft wird.Corresponding phenomena occur in a procedure according to the DE-PS named as the earlier right 1 94 95 087. An organic binder is used here in the form of a solution with the proviso that the solvent is evaporated after the molding has been produced.

Vom einleitend beschriebenen Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei den Erzeugnissen aus Siliciumnitrid die Blldsarnkelt, die Maßhaltigkeit und die mechanischen Eigenschaftswerte zu verbessern. Eine Oxydation des Slliclums, wie sie durch ein Ausbrennen des Bindemittels unvermeidlich Ist, soll dabei vermieden werden. Der erzeugte »grüne« Preßling soll nach dem Ausheizen des Bindemittels eine hinreichende Porosität aufweisen, um In der Nltrldlerungsphase eine gleichmäßige Einwirkung der stickstoffhaltigen Atmosphäre zu ermöglichen.Proceeding from the prior art described in the introduction, the invention is based on the object the products made of silicon nitride, the To improve dimensional accuracy and mechanical property values. An oxidation of the silicium like her Is unavoidable due to the binding agent burning out, should be avoided. The generated »green« After the binding agent has baked out, the compact should have sufficient porosity to enable the nitrogen-containing atmosphere to act evenly during the development phase.

Diese Aufgabenstellung wird gemäß dem Vorschlag des Kennzelchnungstells des Patentanspruchs 1 gelöst, für den die Unteransprüche 2 bis 8 vorteilhafte Weiterentwicklungen vorsehen.This problem is solved according to the proposal of the identification number of claim 1, for which the dependent claims 2 to 8 provide advantageous further developments.

Somit gelangt erfindungsgemäß eine definierte Dispersion zur Anwendung, bei der es gewährleistet Ist. daß die einzelnen Slllclumtellchen durch Plastikteilchen vonein-Thus, according to the invention, a defined dispersion is used that is guaranteed. that the individual slllclumtellchen by plastic particles from one-

ander auf Abstand gehalten werden. Hierzu kommt es nicht nur dann, wenn das Dispersionsmittel vor der Herstellung des Preßlings entfernt wird, sondern auch dann, wenn das Dispersionsmittel nach der Herstellung des Preßlings noch in 'letzterem vorhanden ist. Dabei bleibt ein zusammenhängendes Porenvolumen erhalten, so daß eventuell eingeschlossene Luft ohne Schwierigkelten beim endgflltlgen Entfernen des Bindemittels entweichen kann, ohne durch Treiben den Preßling zu beschädigen. Das offene Porenvolumen ermöglicht In gleicher Weise die Entfernung des polymeren Materials beim Ausheizen. others are kept at a distance. This occurs not only when the dispersant is removed before the compact is manufactured, but also when the dispersant is still present in the compact after the compact has been manufactured. A coherent pore volume is retained, so that any trapped air can escape without difficulty during the final removal of the binding agent, without damaging the compact by drifting. In the same way, the open pore volume enables the polymeric material to be removed during baking.

Die Entfernung des Dispersionsmittels wird zweckmäßig erst nach der Ausformung des Gegenstandes vorgenommen. Eingeschlossene Luft läßt sich wirkungsvoll noch dadurch verringern, daß nach der Entfernung des Dispersionsmittels ein weiterer Preßvorgang angeschlossen wird, wobei zwar eine Verdichtung des Gegenstandes eintritt, jedoch die Offenporigkelt erhalten bleibt. Zu einem besonders wirtschaftlichen Verfahrensablauf kommt man, wenn die Behandlung der Gegenstände in einem Ofen durchgeführt wird, der eine stickstoffhaltige Atmosphäre aufweist, und In weichern sowohl das polymere Material bei der Erhitzung entfernt als auch das Silicium in Siliciumnitrid umgewandelt wird.The dispersant is expediently removed only after the object has been shaped. Trapped air can be effectively reduced by the fact that after the removal of the Dispersant a further pressing process is connected, although a compaction of the object occurs, but the open pore size is retained. to A particularly economical process flow is achieved if the treatment of the objects in a furnace that contains a nitrogenous Has atmosphere, and In soften both the polymer When heated, material is removed and the silicon is converted to silicon nitride.

Die Erhaltung des Porenvolumens als Voraussetzung zu einer abschließenden, durchgreifenden Nltridlerung kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung noch dadurch sichergestellt werden, daß der aus Silicium und der Dispersion des polymeren Materials bestehenden Mischung noch faseriges, hitzebeständiges Material zugesetzt wird. Man kommt hierbei nicht, wie es bekannt war, zu einer kompaktl;-ten Struktur, sondern zu einem In seiner Porosität erhalten gebliebenen Gefüge mit hoher Festigkeit. Als faseriges, hitzebeständiges Material können sowohl Sillciumnitrld-Fasern als auch Alumlnlumslllkat-Fasern verwendet werden.The maintenance of the pore volume as a prerequisite for a final, thorough cleaning can still be ensured according to a further proposal of the invention that the silicon and fibrous, heat-resistant material was added to the existing mixture of the dispersion of the polymeric material will. One does not arrive at a compact structure, as it was known, but at one The structure retained in its porosity high strength. Both silicon nitride fibers and aluminum foil fibers can be used as fibrous, heat-resistant material be used.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird 1 kg feinkörniges Slllclumpulver (Felnkörnlgkeltsgrad = 3 μπι) In einen Rührwerksmischer mit einer Dispersion von Acryl-Latex In 150 cm' Wasser gebracht. Das Acryl-Latex besteht dabei aus 249 cm' eines Erzeugnisses, das als »Acronal 4D« (Römpp »Chemielexikon«, 6. Auflage, Band I, Selten 48/49) bekannt Ist. Zur Vermeidung einer Schaumbildung während des Mlschens werden 5 cmJ eines geeigneten Antischaummittel zugesetzt. Die gesamte Mischung wird dann Im Rührwerksmischer gründlich für die Zelt von 6 Stunden gemischt und dann In einem Luft-Trommeltrockner zur Herstellung eines Pulvers getrocknet. Das Pulver wird zu flachen Bändern unter einem Druck von etwa 70 mPa gepreßt und sodann in reduzierender Atmosphäre aus gespaltenem Ammoniak für 2 Stunden bei 450° C gesintert und weitere 2 Stunden bei 1150° C behandelt, um das polymere Acrylatmaterlal zu entfernen und ein Slllclumband herzustellen. Das Slllclumband wird dann nltrldlert. Indem es In einer gasabgebenden Atmosphäre aus 10% Wasserstoff und 90% Stickstoff für eine Zelt von 16 Stunden bei 135O°C und für 7 Stunden bei 14500C erhitzt wird; das Enderzeugnis besteht dann aus einem Blech aus Slllclum-Nltrid mit einem Bruchmodul von 246 mPa. Im AusfUhrungsbelsplel 1st es vorteilhaft, daß das Dispersionsmittel aus der aus Silicium und dem polymeren Material bestehenden Mischung entfernt wurde, bevor die Mischung zu einem Gegenstand verformt wurde, well auf diese Welse ein Pulver gewonnen wurde, daß dann zu dem Gegenstand gepreßt werden konnte.According to a first embodiment of the invention, 1 kg of fine-grained Slllclumpulver (Felnkörnlgkeltsgrad = 3 μm) is brought into an agitator mixer with a dispersion of acrylic latex in 150 cm 'of water. The acrylic latex consists of 249 cm 'of a product known as "Acronal 4D" (Römpp "Chemielexikon", 6th edition, Volume I, rare 48/49). To avoid foaming during mixing, 5 cm J of a suitable antifoam agent is added. The entire mixture is then mixed thoroughly in the agitator mixer for the period of 6 hours and then dried in an air drum dryer to produce a powder. The powder is pressed into flat strips under a pressure of about 70 mPa and then sintered in a reducing atmosphere of split ammonia for 2 hours at 450 ° C. and treated for a further 2 hours at 1150 ° C. in order to remove the polymeric acrylate material and to produce a Slllclumband . The clipboard is then activated. By heating it in a gas-emitting atmosphere of 10% hydrogen and 90% nitrogen for a tent by 16 hours at 135o ° C and for 7 hours at 1450 0 C; the end product then consists of a sheet of silicate nitride with a modulus of rupture of 246 mPa. In the embodiment it is advantageous that the dispersant was removed from the mixture consisting of silicon and the polymeric material before the mixture was shaped into an object, so that a powder was obtained in this way which could then be pressed into the object.

In einer Abwandlung des ersten Ausführungsbelsplels der Erfindung wird 1 kg Slllclumpulver mit durchschnittlicher Partikelgröße von 3 μπι für die Zelt von 6 Stunden In einem Rührwerksmischer In wäßriger Dispersion von 416 cm3 von Acryl-Latex gemischt. Wahrend der ersten 4 Stunden der Mischung wird sie erwärmt, um das Dlsperslonsmitte! auszutreiben und ein Pulver zu erzeugen, das dann In einem üblichen Pulverwalzwerk zu einem flachen Bandmaterial mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 m/min bei einem Walzdruck von etwa 14 mPa verarbeitet wird. Das erzeugte Band wird dann gesintert, um das Acrylmaterial zu entfeinen und poröses Silicium zu bilden. Dabei wird ein Zweizonenofen mit einer Atmosphäre aus gespaltenem Ammoniak verwendet, wobei die Temperaturen In den Zonen 450° C und 900° C betragen. In der Zone mit 450° C wird das Band für eine Stund? gehalten, um dann in der Zone mit 900° C eine weitere Stunde gehalten zu werden. Das poröse Silicium wird dann In einem getrennten Ofen nitridlert, wobei es einer gasabgebenden Atmosphäre aus 90% Stickstoff und 10% Wasserstoff für eine Zeit von 16 Stunden beiIn a modification of the first embodiment of the invention, 1 kg of clay powder with an average particle size of 3 μm for a period of 6 hours is mixed in an agitator mixer in an aqueous dispersion of 416 cm 3 of acrylic latex. During the first 4 hours of the mixture, it is heated to the middle of the floor! to drive out and to produce a powder, which is then processed in a conventional powder mill to a flat strip material at a speed of about 3 m / min at a rolling pressure of about 14 mPa. The resulting ribbon is then sintered to refine the acrylic material and form porous silicon. A two-zone furnace with an atmosphere of split ammonia is used, the temperatures in the zones being 450 ° C and 900 ° C. In the 450 ° C zone, the tape will last for an hour? held and then held in the zone at 900 ° C for a further hour. The porous silicon is then nitrided in a separate furnace, where it is exposed to a gassing atmosphere of 90% nitrogen and 10% hydrogen for a period of 16 hours

Μ 1350° C und von 7 Stunden bei 1450° C ausgesetzt Ist.Μ 1350 ° C and exposed for 7 hours at 1450 ° C.

Vorteilhafterweise kann man das gemäß dieser Abwandlungsforrn hergestellte Pulver zu gewelltem Band verarbeiten, Indem man es mit entsprechend geformten Walzen behandelt. Wahlwelse läßt sich auch das flache, gewalzte Band einer weiteren Formgebung unterziehen, um zum Beispiel ein gewelltes Band zu erzeugen, bevor das Band für die Entfernung des Acrylmatertels erhitzt wird.The powder produced according to this modification form can advantageously be converted into corrugated tape process by treating it with appropriately shaped rollers. Selective catfish can also be used for the flat, subject the rolled strip to further shaping, for example to produce a corrugated strip before the tape is heated to remove the acrylic material.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird 1 kg feinkörnigen Slliciumpulvers (Felnkörnigkeitsgrad 3 μπι) mit 41J cm1 Acryl-Latex in einem Mischer für 15 Minuten bis zur Bildung eines Teiges gemischt. Der erzeugte Teig wird dann von Hand auf einer Unterlage aus Polyäthylen ausgeformt und unter einem Rakel hindurchgeführt, um aus dem Teig ein Flacherzeugnis zu bilden, das dann bei 800C für 3 Stunden in Luft getrocknet wird, um das wäßrige Dispersionsmittel aus der Mischung des Slllciums mit polymerem Acryl zu entfernen. Das Flachmsterlal wird dannAccording to a second embodiment of the invention, 1 kg of fine-grain silicon powder (degree of granularity 3 μm) is mixed with 4 1 J cm 1 of acrylic latex in a mixer for 15 minutes until a dough is formed. The dough produced is then shaped by hand on a base made of polyethylene and passed under a doctor blade to form a flat product from the dough, which is then dried in air at 80 ° C. for 3 hours in order to remove the aqueous dispersant from the mixture of the Remove silicon with polymeric acrylic. The Flachmsterlal is then

*o In einem Ofen bei 450° C für eine halbe Sidnde und bei 900° C für eine weitere halbe Stunde In einer aus gespaltenem Ammoniak bestehenden Atmosphäre gebacken, um das polymere Material aus dem Flachmaterial zu entfernen und poröses Silicium zu bilden. Das poröse SlIlclum kann in diesem Zustand behandelt werden und läßt sich mittels üblicher Reaktionssinterverfahren nltrldleren. Beispielswelse kann man die Nltridlerung durch Erhitzung des porösen Slllciums wie vorbeschrieben für 16 Stunden bei 135O0C und für 7 Stunden bei 1450° C ausführen, wobei das Enderzeugnis In einem mechanisch festen Slllclum-Nltrld-Blech besteht. In einem Beispielsfall hatte das Enderzeugnis einen Bruchmodul von 280 + 35 mPa. Bei diesem zweiten Ausfuhrungsbeispiel Ist es von Vorteil, daß die Mischung aus Silicium und dem polymerem Material von einem Teig ausgehend In der gewünschten Welse ausgeformt wird, bevor das Dispersionsmittel aus der Mischung entfernt wird.* o Baked in an oven at 450 ° C for half an hour and at 900 ° C for another half hour in an atmosphere consisting of cracked ammonia to remove the polymeric material from the flat material and to form porous silicon. The porous membrane can be treated in this state and can be cleaned by means of conventional reaction sintering processes. Example catfish can be the Nltridlerung by heating the porous Slllciums as described above for 16 hours at 135o 0 C and run for 7 hours at 1450 ° C, wherein the final product is in a mechanically fixed Slllclum-Nltrld sheet. In one example, the final product had a modulus of rupture of 280 + 35 mPa. In this second exemplary embodiment, it is advantageous that the mixture of silicon and the polymeric material, starting from a dough, is shaped into the desired catfish before the dispersant is removed from the mixture.

Bei einem dritten erfindungsgemäßen AusfUhrungsbelsplel werden 20 g Slllclum-Nltrld-Fasern und 1 I Wasser zu der gemäß dem vorstehenden Beispiel aus Silicium und Acryl-Latex bestehenden Mischung zugegeben; die auf diese Welse gebildete Aufschlämmung wird unter Verwendung einer mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Scheibe gemischt, um eine einwandfreie Verteilung der Fasern In der Mischung zu erhalten, ohne sie zu beschädigen. Die Mischung wird dann filtriert und zur Bildung eines Teiges verwendet, der von der erforderlichen Beschaffenheit Ist, um sich formen zu lassen; erIn a third embodiment according to the invention, 20 g of silicate-Nltrld fibers and 1 l of water are added to the mixture consisting of silicon and acrylic latex according to the above example; the slurry formed in this way is mixed using a rotating disc at high speed in order to obtain a proper distribution of the fibers in the mixture without damaging it. The mixture is then filtered and used to form a dough which is of the consistency required to be shaped; he

wird dann zur Entfernung des Dispersionsmittel und des polymeren Materials gebacken und in ähnlicher Weise wie vorbeschrieben nitridiert.is then used to remove the dispersant and of the polymeric material and nitrided in a similar manner as described above.

Bei einer Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels werden die Sillcium-Nltrld-Fasern dieses Beispiels durch Aluminlum-Slllkat-Fasern in Form von Stapeloder Schüttware ersetzt. Die Alumlnium-Sllikat-Fasern werden mit dem Silicium und der Acryl-Latex-Dispersiott gemischt, wobei im Falle der Schüttware ein Vibrationsmischer Verwendung findet. Die Mischung wird dann zu einem Teig verarbeitet, der nach der Ausformung zu den gewünschten Gegenständen gebacken wird, um das Dispersionsmittel und ds polymere Material zu entfernen; schließlich wird das Silicium in irgendeiner geeigneten Welse nitridiert.In a modification of the third embodiment The silicon nitride fibers of this example are replaced by aluminum silicate fibers in the form of staples or Bulk goods replaced. The aluminum silicate fibers are made with the silicon and the acrylic latex dispersion mixed, a vibration mixer being used in the case of bulk goods. The mix will then processed into a dough which, after molding, is baked into the desired objects, to remove the dispersant and polymeric material; eventually the silicon becomes in some suitable catfish nitrided.

Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel wird 1 kg Slllciumpulver mit 3 I einer zweiprozentigen Mischung Aluminium-Silikat-Faser in Wasser unter Verwendung einer mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Scheibe gemischt. Bei der Aluminium-Silikat-Faser handelt es sich um solche, wie sie als Fiberfrax bekannt ist (Römpp Chemielexikon, 6. Auflage, Band II, Seite 2071). Die Mischung wird dann filtriert und zusammen mit einer wäßrigen Dispersion von 416 cm3 des Acryl-Latex in einen Rohrwerksmischer gebracht, woraufhin das Material während des Mischvorganges erhitzt wird, um das wäßrige Dispersionsmittel zu entfernen und ein Pulver herzustellen, das dann gewalzt, in einem Zweizonenofen zur Entfernung des polymeren Materials gesintert und schließlich in einem getrennten Ofen nitridiert wird.According to a fourth embodiment, 1 kg of silicon powder is mixed with 3 l of a two percent mixture of aluminum-silicate fiber in water using a disk rotating at high speed. The aluminum silicate fibers are those known as Fiberfrax (Römpp Chemielexikon, 6th edition, Volume II, page 2071). The mixture is then filtered and placed in a tubular mixer along with an aqueous dispersion of 416 cm 3 of the acrylic latex, whereupon the material is heated during the mixing process to remove the aqueous dispersant and produce a powder which is then rolled in one Two-zone furnace is sintered to remove the polymeric material and finally nitrided in a separate furnace.

Gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel wird die teigartige Mischung aus Silicium und einer Acryl-Latex-Dlspersion zusammen mit Slliclum-Nitrld-Fasern oder AIuminium-Stlikat-Fasern vorbereitet und nach Ausformung des Gegenstandes zur Entfernung des Dlspersionsmitteta getrocknet. Vor dem Backen für die Entfernung des polymeren Materials wird der Gegenstand dann In einer Form unter einem Druck bis zu etwa 79 mPa gepreßt. Nach der Entfernung des polymeren Materials wird der Gegenstand in der beschriebenen Weise nRridiert. According to a fifth embodiment, the dough-like mixture is made of silicon and an acrylic latex dispersion prepared together with Siliclum-Nitrld-Fibers or Aluminium-Stlikat-Fibers and after shaping of the object dried to remove the dispersant. Before baking for removal of the polymeric material, the article is then placed in a mold under a pressure of up to about 79 mPa pressed. After the polymeric material has been removed, the article is hydrated in the manner described.

Die Toleranzen des fertigen Siliclum-Nitrid-Erzeugnisses lassen sich nach der Ausformung des Silicium enthaltenden Teiges zu der beabsichtigten Gegenstandsform In sehr engen Grenzen halten, weil das Backen beim Teig zur Entfernung des polymeren Material nur zu einer Schwindung von 0,1% führt und keine weiteren Maßänderungen beim Nltridieren des Siliciums auftreten. Man kann auch dann, wenn aus der telgänlichen Mischung ein Körper geformt wurde, weitere Formgebungen am geformten Körper vornehmen, nachdem das Dispersionsmittel entfernt wurde.The tolerances of the finished silicon nitride product can be determined after the silicon has been formed Keep dough to the intended object shape within very narrow limits, because baking with dough Removal of the polymeric material only leads to a shrinkage of 0.1% and no further dimensional changes occur during the nitriding of silicon. You can also use the traditional mix a body has been molded, make further sculptures on the molded body after the dispersant was removed.

Bei Sinterung für die Entfernung des Acrylmaterials und Nitrldierung in einer nltridicsanden Atmosphäre im gleichen Ofen wird die zur Form gestaltete Mischung aus Siliciumpulver und Acryl-Latex unmittelbar in den Nitridierofen chargiert und in einer gasabgebendsn Atmosphäre mit einer Geschwindigkeit von 400°C/Std auf eine Temperatur von 12500C erhitzt, zu welcher Zeit dann die Temperatur für 3 Stunden konstant gehalten wird, um das Acrylmaterial zu entfernen. Die Ofentemperatur wird dann auf 13500C für 16 Stunden und auf 145O0C für 7 Stunden erhöht, um die Nitrldierung durchzuführen.In the case of sintering for the removal of the acrylic material and nitriding in a nltridicsand atmosphere in the same furnace, the mixture of silicon powder and acrylic latex, which has been shaped into a form, is charged directly into the nitriding furnace and brought to a temperature in a gas-emitting atmosphere at a rate of 400 ° C / hour heated of 1250 0 C, is held at which time the temperature for constant for 3 hours, remove the acrylic material. The oven temperature is then increased to 1350 0 C for 16 hours and at 145 ° 0 C for 7 hours to complete the Nitrldierung perform.

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus Siliciumnitrid, wobei Silicium in Pulverform mit einem dispergieren, organischen Bindemittel In einer mit Silicium nicht reagierenden Flüssigkeit zunächst gemischt wird, dann das Erzeugnis geformt und danach das organische Bindemittel durch Erhitzen entfernt und das Erzeugnis In stickstoffhaltiger Atmo- to Sphäre bis zur Umwandlung des Slliclums in Siliciumnitrid erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Bindemittel ein Poly-Acrylester In Form einer wäßrigen, weichmacherfreien Dispersion verwendet wird, aus der nach durch Erhitzen erfolgter Entfernung des Dispersionsmittels das polymere Material in reduzierender Atmosphäre entfernt wird.1. Process for the manufacture of products from silicon nitride, silicon being in powder form with a dispersing, organic binder in a with silicon non-reactive liquid is first mixed, then the product is shaped and then the organic binder is removed by heating and the product is In a nitrogen-containing atmosphere The sphere is heated until the silicon is converted into silicon nitride, characterized in that that as an organic binder a poly-acrylic ester In In the form of an aqueous, plasticizer-free dispersion is used, from which after done by heating Removal of the dispersant, the polymeric material is removed in a reducing atmosphere. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersionsmittel aus der aus Silicium und polymerem Material bestehenden Mischung entfernt wird, bevor der Gegenstand ausgeformt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the dispersant consists of the mixture consisting of silicon and polymeric material is removed before the article is molded. 3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersionsmittel aus der aus Silicium und polymerem Material bestehenden Mischung entfernt wird, nachdem die Mischung zu dem Gegenstand ausgeformt wurde.3. The method according to claim I, characterized in that the dispersant consists of the mixture consisting of silicon and polymeric material is removed after the mixture has been molded into the article. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand nach Entfernung des Dispersionsmittels zur weiteren Entfernung der eingeschlossenen Luft gepreßt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the object after removal of the Dispersant is pressed to further remove the trapped air. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand In einer stickstoffhaltigen Atmosphäre In einem Ofen mit der Maßgabe erhitzt wird, daß das polymere Material entfernt und das Silicium im gleichen Ofen In Siliciumnitrid umgewandelt wird.5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the object is heated in a nitrogen-containing atmosphere in an oven with the proviso that the polymeric material is removed and converting the silicon to silicon nitride in the same furnace. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß faseriges, hitzebeständiges Material der aus Silicium und der Dispersion des polymeren Materials bestehenden Mischung zugesetzt wird. *o6. The method according to claims 1 to 3, characterized in that fibrous, heat-resistant material is added to the mixture consisting of silicon and the dispersion of the polymeric material. *O 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige, hitzebeständige Material aus Slllclumnltrld-Fasern besteht.7. The method according to claim 6, characterized in that the fibrous, heat-resistant material consists of Slllclumnltrld fibers. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige, hitzebeständige Material <5 aus Alumlnlumslllkat-Fasern besteht.8. The method according to claim 6, characterized in that the fibrous, heat-resistant material < 5 consists of Alumlnlumslllkat fibers.
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