DE2510938C3 - Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Keramik hergestellten Bauteilen, Werkstücken oder dergleichen - Google Patents
Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Keramik hergestellten Bauteilen, Werkstücken oder dergleichenInfo
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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. 8000C an der Oberfläche oxydiert, wobei sich hier eine Glasschicht bildet, die je nach ihrer
Ci.emischen 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 ir. wesentlichen abhängig von Verunreinigungen und/oder Zusätzen
im Kcramik-Grundmaterial.
Bei poröser Keramik, /.. B. bei reakticnsgesintertem
Siliziumriitrid, wirkt sich eine weitere Oxydation besonders ungünstig aus, da durch die Poren der
Sauerstoff freien Zugang zum Grundmaterial findet und der Werkstoff sehr lief bzw. vollständig oxydiert und
unbrauchbar wird.
Es ist versucht worden, die Oxydationsbeständigkeit von Keramik-Bauteilen dadurch zu erhöhen, daß
Verunreinigungen des Grundmaterial 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.
640°C und eine zweile 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.
Auf die Oberfläche einer aus reaktionsgesintertem Siliziumnitrid bestehenden Turbinenschaufel wurde im
Hochvakuum eine Aluminiumschicht aufgedampft. Anschließend wurde dieses Bauteil bei ca. 6400C für 2
Stunden wärmebehandelt. Eine weitere Wärmebehandlung erfolgte bei ca. 1300°C für etwa 1 bis 2 Tage.
Claims (7)
1. Verfahren zur Behandlung der aus Keramik auf Siliziumbasis bestehenden Oberflüchen von Keramikbauteilcn
durch Oxydation bei Temperaturen ab etwa800"C, 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, aufeinanderfolgenden Behandlungsphasen besteht.
3. Verfahren nach den Ansprüchen I und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Aluminiumschicht aufgedampft wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen I 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 Wärmebehandlungsphasc
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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Priority Applications (8)
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| DE19752510938 DE2510938C3 (de) | 1975-03-13 | Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Keramik hergestellten Bauteilen, Werkstücken oder dergleichen |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE2510938A1 DE2510938A1 (de) | 1976-09-23 |
| DE2510938B2 DE2510938B2 (de) | 1977-01-13 |
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