DE2510938B2 - Verfahren zur oberflaechenbehandlung von aus keramik hergestellten bauteilen, werkstuecken oder dergleichen - Google Patents

Verfahren zur oberflaechenbehandlung von aus keramik hergestellten bauteilen, werkstuecken oder dergleichen

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DE2510938B2 DE19752510938 DE2510938A DE2510938B2 DE 2510938 B2 DE2510938 B2 DE 2510938B2 DE 19752510938 DE19752510938 DE 19752510938 DE 2510938 A DE2510938 A DE 2510938A DE 2510938 B2 DE2510938 B2 DE 2510938B2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung der aus Keramik auf Siliziumbasis bestehenden Oberflächen von Keramikbauteilen durch Oxydation bei Temperaturen ab etwa 800° C.
Als Beispiel für Hochtemperaturanwendungen von Keramik sei hier die aus Keramik bestehende Gasturbine genannt, deren Komponenten, wie Schaufein, Leitapparat, Brennkammer, Nasenkonus usw. im Betrieb Temperaturen im Bereich von 14000C ausgesetzt sind.
Es ist nun festgestellt worden, daß Keramik wie z. B. Siliziumnitrid (S13N4) oder Siliziumkarbid (Si C) bei Temperaturen ab ca. 800° C an der Oberfläche oxydiert, wobei sich hier etoe Glasschicht bildet, die je nach ihrer chemischen Zusammensetzung eine weitere Oxydation mehr oder weniger stark verlangsamt, indem sie den Zutritt von Sauerstoff an das darunterliegende Grundmaterial verzögert. Die vorerwähnte chemische Zusammensetzung der Oberflächenglasschicht ist im wesentlichen abhängig von Verunreinigungen und/oder Zusätzen im Keramik-GrundmateriaL
Bei poröser Keramik, z. B. bei reaktionsgesintertem Siliziumnitrid, wirkt sich eine weitere Oxydation besonders ungünstig aus, da durch die Poren der Sauerstoff freien Zugang zum Grundmaterial Findet und der Werkstoff sehr tief bzw. vollständig oxydiert und unbrauchbar wird.
Es ist versucht worden, die Oxydationsbeständigkeit von Keramik-Bauteilen dadurch zu erhöhen, daß Verunreinigungen des Grundmaterials bei der Herstellung soweit als möglich vermieden werden. Solche Maßnahmen haben jedoch bisher zu keinen befriedigenden Ergebnissen geführt Darüber hinaus ist grundsätzlich für die Darstellung der Keramik die Anwendung von Sinterhilfen, wie z. B. Kalzium, notwendig, wodurch nun die Oxydationsbeständigkeit andererseits wesentlich verschlechtert wird.
Die vorliegende Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, ein neues Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Keramik anzugeben, welches gewährleistet, daß eine Oxydation bei der späteren Hochtemperaturanwendung der Keramikbauteile im wesentlichen vollständig vermieden wird.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Erhöhung der Oxydationsbeständigkeit der Oberfläche auf dieser eine Schicht, bestehend aus einem Element, das sich im Netz der SiO2-Glasschicht, dieses Netz verstärkend, einbauen läßt, gleichmäßig aufgebracht und wärmebehandelt wird.
Eine derartige Schicht kann beispielsweise auf das Keramikbauteil im Hochvakuum aufgedampft werden.
Die anschließende Wärmebehandlung besteht vorzugsweise aus mehreren unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden Behandlungsphasen.
Eine wirksame Schutzschicht läßt sich besonders leicht durch Aluminium, Magnesium oder Titan herstellen.
Vorteilhaft sind auch Metalle wie Blei, Zink, Cadmium sowie seltene Erden, wie z. B. Lanthan und Yttrium.
Für Aluminium kann beispielsweise eine erste Wärmebehandlungsphase bei einer Temperatur von ca. 6400C und eine zweite bei einer Temperatur von ca. 1300° C vorgesehen sein.
Wie sich gezeigt hat, bildet sich auf der Oberfläche der Keramik-Bauteile oder dergleichen bei Anwendung ausreichend hoher Temperaturen eine Glasschicht, welche eine weitere Oxydation verhindert oder zumindest stark verzögert.
Beispiel
Auf die Oberfläche einer aus reaktionsgesintertem Siliziumnitrid bestehenden Turbinenschaufel wurde im Hochvakuum eine Aluminiumschicht aufgedampft. Anschließend wurde dieses Bauteil bei ca. 64O0C für 2 Stunden wärmebehandelt. Eine weitere Wärmebehandlung erfolgte bei ca. 1300° C für etwa 1 bis 2 Tage.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Eehaiidlung der aus Keramik auf Siliziumbasis bestehenden Oberflächen von Kera- s mikbauteilen durch Oxydation bei Temperaturen ab etwa8000C, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Oxydationsbeständigkeit der Oberfläche auf dieser eine Schicht, bestehend aus einem Element, das sich im Netz der SiOj-Glasschicht, dieses Netz verstärkend, einbauen läßt, gleichmäßig aufgebracht und anschließend wärmebehandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung aus mehreren unterschiedlichen, aufeinanderfolgende Behandlungsphasen besteht
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aluminiumschicht aufgedampft wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnesiumschicht aufgedampft wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Titanschicht aufgedampft wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Wärmebehandlungsphase bei einer Temperatur von ca. 6400C vorgesehen ist.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Wärmebehandlungsphase bei einer Temperatur von ca. 1300° C vorgesehen ist.
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DE19752510938 1975-03-13 1975-03-13 Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Keramik hergestellten Bauteilen, Werkstücken oder dergleichen Expired DE2510938C3 (de)

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SE7602460A SE417819B (sv) 1975-03-13 1976-02-26 Sett att for okning av oxidationsbestendigheten behandla ytan pa en av kiselkeramik framstelld kropp
CH251976A CH599069A5 (de) 1975-03-13 1976-03-01
GB9435/76A GB1538114A (en) 1975-03-13 1976-03-09 Silicon-based material components for use in a hot environment
IT48525/76A IT1057985B (it) 1975-03-13 1976-03-11 Procedimento per il trattamento superficiale di elementi strutturali pezzi o simili di ceramica
FR7607239A FR2303775A1 (fr) 1975-03-13 1976-03-12 Procede de traitement superficiel de pieces, materiaux, etc., en ceramique
JP51027607A JPS51122114A (en) 1975-03-13 1976-03-13 Surface treatment for ceramic structual members or building materials
US05/838,599 US4159357A (en) 1975-03-13 1977-10-03 Process for surface treating parts made of ceramic material

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DE2510938A1 DE2510938A1 (de) 1976-09-23
DE2510938B2 true DE2510938B2 (de) 1977-01-13
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DE4405331A1 (de) * 1994-02-21 1995-08-24 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Verfahren zur Herstellung eines Keramikbauteils

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CH599069A5 (de) 1978-05-12
DE2510938A1 (de) 1976-09-23
SE417819B (sv) 1981-04-13
JPS51122114A (en) 1976-10-26
GB1538114A (en) 1979-01-10
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