DE2554969A1

DE2554969A1 - Glasierbare, nichtporoese keramische sinterkoerper hoher mechanischer festigkeit mit steatitanalogen elektrischen isolationseigenschaften

Info

Publication number: DE2554969A1
Application number: DE19752554969
Authority: DE
Inventors: Joachim Graul; Walter Dipl Ing Liebschwager; Horst Dipl Chem Dr Nieswand; Werner Tuemmler; Joachim Dipl Ing Dr Wiegmann
Original assignee: HERMSDORF KERAMIK VEB; Keramische Werke Hermsdorf VEB
Current assignee: HERMSDORF KERAMIK VEB; Keramische Werke Hermsdorf VEB
Priority date: 1974-12-13
Filing date: 1975-12-06
Publication date: 1976-06-16
Also published as: DE2554969C3; DD120008A1; SU695988A1; BG48968A1; FR2294145A1; FR2294145B3; RO72155A; CS215875B1; DE2554969B2; BE836596A

Description

Erfinder: 253/2105/111

Dr. Horst Nieswand Berlin, den 5· Dezember

Dr. Joachim Wiegmann

Chem.-Ing. Joachim Graul

Dipl.-Ing. Walter LiebSchwager

Keram.-Ing. ferner Tümmler

Glasierbare, nichtporöse keramische sinterkörper hoher mechanischer Festigkeit mit steatitanalogen elektrischen Isolationseigenschaften.

Die Erfindung betrifft ^lasierbare, nichtporöse keramische Sinterkörper hoher mechanischer Festigkeit auf der Basis von Aluminiumoxid und Glas, bestehend aus bei Temperaturen unter 1050^oC, gegebenenfalls unter Formgebung, gesintertem Material sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Sinterkörper. Diese Sinterkörper entsprechen in ihren elektrischen Eigenschaften den wesentlichen Anforderungen für elektrische V/erkstoffe nach KER 225 TGL 7338 und übertreffen sie hinsichtlich der mechanischen Festigkeiten.

Es ist bekannt, daß elektrokeramische Erzeugnisse der Gruppe 200 OXrL 7838 aus Magnesiumsilikaten, Tonen und Flußmittelzusätzen wie Feldspat bzw. Bariumkarbonat durch einen Brennprozeß bei Temperaturen oberhalb 1350⁰C hergestellt

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v/erden. Dabei bildet sich ein keramischer Scherben, der aus einer Glasphase und der kristallinen Phase Protoenstatit besteht. Die elektrischen Eigenschaften des Scherbens werden wesentlich durch die chemische Zusammensetzung der Glasphase bestimmt. Enthält sie Alkalien, herrührend aus dem Flußmittel Feldspat, so entsprechen die elektrischen Eigenschaften dieser keramischen Erzeugnisse den Forderungen gemäß dem Typ KER 220, bei Verwendung des Flußmittels Bariumkarbonat hingegen denen des Typs KER 221. Es ist ferner bekannt, daß aus xiluminiumoxid unter Zusatz von geeigneten gegenüber Aluminiumoxid reaktionsfähigen Gläsern und bzw. oder Z-. solchen Gläsern reagierenden Rohstoffkomponenten Sinterwerkstoffe mit guten mechanischen und elektrischen Eigenschaften herstellbar sind, die jedoch Brenntemperaturen über 1300⁰C erfordern.

Hohe Brenntemperaturen, die naturgemäß hohe Kosten verursachen, sind bei allen genannten keramischen Erzeugnissen notwendig, weil zur Bildung des dichten keramischen Scherbens eine bestimmte Menge Schmelzphase erforderlich ist. Diese wird aber erst durch Schmelzen der im Versatz enthaltenen Flußmittel bzw. durch zugesetzte Glaskomponente gebildet. Von der primär gebildeten Schmelze können dann die weiteren physikalischen und chemischen Umwandlungen ausgehen. Diese erfordern wiederum h:^ he Brenntemperaturen, damit technisch ausreichende Reaktionsgeschwindigkeiten erreicht werden können.

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Br ist bekannt, daß sich die relativ hohen Brenntemperaturen der üblichen keramischen Massen durch Erhöhung des Flußmittelanteils im Versatz senken lassen. Die Steigerung der Flußmittelanteile in den vorgenannten keramischen Versätzen ist jedoch begrenzt, weil es zu einer unvermeidbaren Deformation der zu fertigenden Werkstücke beim Dichtbrande kommt und gegebenenfalls die geforderten Eigenschaften des Scherbens infolge seines erhöhten Glasanteils nicht erreicht werden können.

Es ist desweiteren bekanntgemacht worden, das durch den Einsatz von vorgefertigten Gläsern bzw. Glasfritten als Flußmittelträger in üblichen Versätzen eine Herabsetzung der Brenntemperatur bis unter I050 C möglich ist. So werden in den beiden US-Patentschriften 3.672.092 und 3·7Ο7·499 dichte keramische dielektrische Massen beschrieben, die durch Sintern von 40-60 Gew.% bzw. 75 Gew.%, feinstgeraahlener Bleibariumborosxlikatglaser und 60-40 Gew.% bzw, 25 Gew.% eines keramischen Pulvers, darunter Aluminiumoxid, unterhalb 1000°C innerhalb weniger Minuten herstellbar sind. Den beiden US-Patentschriften ist zu entnehmen, daß für den besonderen Verwendungszweck der keramischen Masse zu dünnen dielektrischen Schichten ein Glas mit besonderen, dem Zweck angepaßten Eigenschaften eingesetzt werden mußten. Die in den US-Patentschriften aufgeführten Blei-, Barium- und Boroxid- gehalte sind für das Erreichen der geforderten Viskositätseigenschaften der Gläser erforderlich. Aus den angegebenen chemischen Zusammensetzungen der Gläser berechnen sich die Elastizitätsmoduln (E) zu 0,65 biß Ο,

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Der Fachmann kann daraus entnehmen, daß die Verwendung derartiger Gl-^;.iser in Verbindung mit den angegebenen keramischen Pulvern unter den offenbarten Bedingungen kein keramisches Produkt liefern kann, das in seinen mechanischen Pestigkeitsv/erten die TGL-Forderungen fur KER 118 erfüllt.

wird in der UJ-Patentschrift 3.832.192 di< Herst^Sshing von keramischen Substraten für Mehrscjaxcht-SchaltkreiaiSL beschrieben. Dazu wird eine ke rauft sehe Masse

aus 35 Gew.-/S biss£5 Gew.-/o einer GalcJ^önbleiboraluminiumsilikatfritte und 65 GewVc/S bis 35 Gpw,-?* eines zinkoxid- und zirkondioxidha] tigen noma^n^gpinells verwendet, die «witschen 800 und 900⁰G dichfc^gebraiöfct wird. In ihren angegebenen Anforderungen aja^Trodukte der KElS^SO nahe. Der Nachteil der vorgegrfinlagenen keramischen Masses^jestefrk in der Verwendung^er bleihaltigen Fritte und des speziellen Spi-

. Verwendung eines Spinells und einer bleihaltigen [tte ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung,

Desweiteren sind keramische Massen bekanntgemacht worden, die auf der Basis AlpO« und Borsilikatglas unterhalb 1050⁰C zu Isoliermaterialien für Glaslot-Verbindungen in der Halbleiterindustrie verarbeitet werden können. Der sowjetische Urheberschein 347.602 verwendet dazu eine Masse aus 10 bis 30 Gew.-$ einer Spezialtonerde und 90 bis 70 Gew.-5£ eines nicht näher charakterisierten Borosilikatglases. In einem weitern sowjetischen Urheberschein (351*248) werden für den zuvor genannten Verwendungszweck Massen aus 65 bis 70 Gew.-% Glaspulver und

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bis 25 Gew,-% eines Gemisches verschiedener Tonerden mit Zusätzen von Talk beschrieben. Schließlich soll auch nach dem sowjetischen Urheberschein 386.872 eine spannungsfreie, lötbare Keramik für die Halbleiterindustrie herstellbar sein, indem eine Masse aus 45 bis 80 Gew.-% 0C-Al₂O₃, und 45 Gew.-!& eines nicht näher definierten Borosilikatglases unter Zusatz von 5 Gew.-% eines Speaialglases, das zur Vermeidung störender Gristobalitausscheidungen beim Sintern angesetzt werden muß, gebrannt wird.

Allendrei sowjetischen Urheberscheine ist gemeinsam das Bestreben bislang übliche 3intergl^:iser durch den Einbau von Füll» mitteln, im besonderen AlpO-», thermisch und mechanisch zu stabilisieren. Die Stabilisierung von Sintergläsern durch Füllmittel wie Α1«0« liefert bekanntermaßen keine Produkte, die die Anforderungen der KER 225 erfüllen. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der Mangel des Standes der Technik glasierbare, nicht poröse keramische Sinterkörper auf der Basis von Korund und Glas zu entwickeln, die die elektrischen Eigenschaften des Merkstofftyps KER 225 erfüllen und die bereits bei Temperaturen unterhalb 1050⁰C iichtsintern, die jedoch mit Biegefestigkeiten über 1300 kp/cm'¹ bessere mechanische Eigenschaften als herkömmliche Steatitwerkstoffe aufweisen und in dieser Beziehung mit Tonerdeporzellan vergleichbar sind.

Es wurden glasiurbare, nicht poröse kerrmische Sinterkörper hoher Mechanischer Festigkeit mit ateatitanalogen elektrischen Ieolationseigenschaften, auf der Basis von Korund und Glas, bestehend aus bei Temperaturen unter 1050⁰C, gegebenenfalls unter Formgebung, gesintertem Material gefunden. ^c

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Es konnte festgestellt werden, daß die KER 225 entsprechenden elektrischen Eigenschaften und die KER 118 entsprechenden mechanischen Festigkeiten nur mit Erdalkalialumesilikatgläsern, die vorzugsweise Magnesium- und Calciumoxid enthalten und deren Gehalt an Alkalioxiden sehr gering ist, erreichbar sind, wobei besonders die Gehalte an Magnesium-, Calcium- und Aluminiumoxid durch ihren erhöhenden Einfluß auf den Elastizitätsmodul des Glases die mechanischen Eigenschaften positiv beeinflussen. Um das Sintern des erfindungsgemäßen Gemisches zu einem nicht porösen Sinterkörper zu ermöglichen, ist es notwendig, dae Glas In seiner chemischen Zusammensetzung so zu wählen, daß während des Brennprozesses bis zum Beginn des Dichtsinterne keine Sinterblockaden durch Kristallisation der glasigen Phase allein oder im Zusammenwirken mit dem Korund auftreten· In dieser Hinsicht erweisen sich Gehalte an Boroxid im Glas als günstig· Eine Kristallisation der glasigen Phase allein oder im Zusammenwirken mit dem Korund nach dem Dicht sintern des Gemisches bedeutet jedoch keine Verschlechterung der Eigenschaften der gebildeten Sinterkörper,

Die mittleren linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der erfindungsgemäßen Gläser dürfen von 20⁰C bis zur Transformationstemperatur des Glases höchstens wenig größer als die des Korundes sein, um tangential· Zugspannungen in der Glasmatrix, die zu einer Festigkeitsminderung führen, zu behindern· Die weiteren erforderlichen physikalischen Eigenschaften dor «rfin-

dungsgemäßen Gläser wurden bereits im vorhergehenden genannt· Der Versatzaufbau und das Verfahren zur Herstellung von Sinterkörpern aus ihm sind den Ansprüchen zu entnehmen»

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Das erfindungsgemäße Gemisch läßt sich im Rahmen technisch vertretbarer Zeit etwa von der Erweichungstemperatur des Glases an dichtsintern. Die günstigsten Sinterbedingungen liegen, in Abhängigkeit von den durch die Glaszusamiaensetzung beeinflußten Viskositäts-Temperatur-Eigenschaften und unter Berücksichtigung einer möglichen Deformation während des Brandes, bei Temperaturen zwischen 25 und 100⁰C oberhalb des Erweichungspunktes des Glases.

Die erfindungsgemäß hergestellten Sinterkörper enthalten praktisch den gesamten Korundgehalt des Rohstoff gemisches in unveränderter Form, wie durch röntgendiffraktometrische Untersuchungen und durch mikroskopische Gefügeuntersuchungen festgestellt wurde. Die Mikroskopie bestätigte weiter, daß Kernformen und Größenverteilung des Korundes im Sinterkörper denen der Ausgangsmischungen entsprechen. Dieses Verhalten bedingt, daß zur Erzielung nichtporöser Sinterkörper der Glasanteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen mindestens so groß sein muß, daß er alle Hohlräume* die sich bei der Packung des gerüst bildenden Korundanteiles ergeben, vollständig ausfüllen kann· Um den notwendigen Glasanteil möglichst gering zu hnlten, sollte die durchschnittliche Korngröße der eingesetzten Gläser daher vorzugsweise unter der des eingesetzten Korundes liegen« Höhere Glasanteile sind vom Standpunkt der Sinterung zulässig, jedoch sinkt bei zu großem Glasanteil die Festigkeit der Sinterkörper und die Gefahr einer Deformation der Formkörper während des Dichtbrandee nimmt zu·

Rttntgenografische und gefügemikroskoDisehe Untersuchungen an

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Sinterkörpern aus Korund und Erdalkalialumesilikat-Gläsern ergebet, däB gegen Ende der Dicht Sinterung merkliche Anteile kristalliner Phasen ausgeschieden werden können» die mit den erwähnten Methoden nachv/eisbar sind. Hierbei tritt bei fast allen Glasern, die Magnesium- und bzw· oder Calciumoxid enthalten, eine Feldspatphase vom Anorthit-Typ auf, de-

■ '■'■■..' f ■. ■■ ■ · ■ ■ ' ■ ' ■ ren Menge mit abnehmendem Borgehalt des Glases zunimmt· Die Feldspatphase kann bei einem nahezu borfreien Magneaium-Calciumalumo'silikat-Glas nach dem Sintern bis zu 20 Gew·-^ des Sinterkörpers ausmachen, während sie bei einem hochaluminiumoxidhaltigen Glas mit einem Boroxidgehalt über 8 Mol.-56 völlig zurücktritt und statt dessen eine hochquarzähnliche Phase in geringen Mengen,auftritt. Heben diesen Phasen können je nach der Zusammensetzung des Glases noch geringfügige Anteile anderer Phasen, wie Cristobalit oder gittergestörter Cordlerit auftreten, die mit den erwähnten Methoden nachzuweisen waren· Derartige kristalline Ausscheidungen bewirken eine vorteilhafte Stabilisierung der Sinterkörper gegenüber Deforaationen bei Erweichen der Glasphase während des Brennprozesses·

Die Zerkl«fsrie_!rung des verwendeten Korunds und des erfindungsgemäßen Glases kann in einer oder mehreren Stufen einsein oder gemeinsam unter Verwendung an sich bekannter Zerkleine— rungseinriiciitungen:erfolgen.

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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen insbesondere darin, daß nichtporöse Sinterkörper mit nahezu beliebiger Formgestaltung auf der Basis von Korund und Glas, die in ihren elektrischen Eigenschaften den Forderungen von KER und in ihren mechanischen Festigkeiten den Forderungen von KER 118 entsprechen, bei Temperaturen unter 1050⁰C und demgemäß energie- und brennhilfsmittelsparend, hergestellt werden können. Diese Sinterkörper können mit Oberflächenveredelungen in Form von Glasuren nach den in der Keramikindustrie üblichen Verfahren versehen werden·

Die Erfindung wird durch folgende Ausführungsbeispiele noch näher erläutert, wobei die Erfindung aber nicht auf die Beispiel· beschränkt ist.

Beispiel 1:

Rohstoffe!

1. Es wurde eine handelsübliche keramische Tonerde mit einem Gehalt

anct-Al₂O₃ von 99 Gew.-#_t

einer Dichte von 4,04 g/cnr

einer spezifischen Oberfläche von 0,7 m²/g eingesetzt, die aus idiomorphen, tafelförmigen Einzelkristallen bestand und keinen nennenswerten Anteil an Kristallaggregaten aufwies.

Diese Tonerde wurde durch kurzes Trockenmahlen in einer Laborvibrationskugelmiihle so zerkleinert, daß sich folgende Kornverteilung für das Mahlgut ergab:

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Kornanteil kleiner als 20 /um gleich 91 Gew,-?6 Kornanteil kleiner als 6,3 #um gleich 54 Gew,-S6 Kornanteil kleiner als 2,0 /um gleich 15 Gew,-56

2. Gefrittetes Glas mit	folgender chemischer Zusammensetzung	* 3,8 ^# 10"⁶ grd*¹
SiO₂	57» 1 Mol·-56	- 675⁰C
Al₂O₃	8,6 Mol.-%	■ 840⁰C
B₂O₃	6,8 Mol,-S6	- 500⁰C
CaO	24,7 Mol.-*	*« 0,87 10⁶ kp ^# cm"²**
MgO	0,6 UoI.-%
R₂O	0,6 Mol.-$S
P	1,3 Μο1·-?6
und folgenden physikalischen Parametern:
Ak (20-400⁰C)
Tg
^Tsoft
*k100
E

Das in Form von Frit te vorliegende Glas wird zunächst mit einem Backenbrecher vorzerkleinert und durch Fassieren über einen Magnetschneider vom Eisenabrieb befreit· Das vorserkleinerte Glas wird in einer Laborvibrationskugelmühle unter Alkohol naß gemahlen, daß sich folgend· Kornverteilung ergibt:

Kornanteil kleiner als 6,3 /um gleich 90 Gew.-56 Kornanteil kleiner als 2,0 /um gleich 33 Gew.-St

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Jeweils 55,1 g des zerkleinerten Glases werden mit 44»9 g der feingemahlenen Tonerde einer gemeinsamen kurzzeitigen Mischmahlung unterworfen. 100 g des so erhaltenen Gemisches werden mit 12 ml einer wäßrigen 4»5 #igen Lösung von Polyvinylalkohol innig vermischt und zum Granulieren durch ein 1- mm-Sieb gegeben. Das so vorbereitete Gemisch wird in der für das Trockenpressen üblichen Weise bei einem Preßdruck von 1000 kp/cm zu zylinderförmigen Formungen gepreßt. Die erreichten Preßdichten liegen zwischen 57 und 59 % der theoretischen Dichte. Jeweils mehrere Formlinge werden in einem elektrisch beheizten Muffelofen eingesetzt, und nach einer Yerweilzeit von 30 Minuten bei 600°C zum Temperaturausgleich, während der auch die organische Substanz ausbrennt, mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2 grd/min auf die Sintertemperatur gebracht, bei der die Probekörper verschieden lange gehalten werben« Die nach den verschiedenen Brennbehandlungen entnommenen formbeständigen Sinterkörper besitzen folgende Eigenschaftenι

Kennwertes Brand 1 Brand 2 Brand 3 Sintertemperatur .

in ⁰C 860 875 975

Sinterdauer

in h 2 1 1

linear· Brennschwin-

dung bee· auf rohen

Prefiling in % 12,4 12,1 11,3 Porosität»prüfung

alt Fuoheinlöeung dicht dicht dicht

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.25Ρ5Λ969 - 12 -

Kennv/erte: Brand 1 Brand 2 Brand

mittlerepBiegefestigkeit
in kp/cm

2050 2250 1940

mittlerer lin.
therm. Ausdehnungskoeffizient von - r
5O-4OO°C in grd .4T* - 5,88

Rohdichte in %

der theoretischen

Dichte 93,6 92,4 89,0

Die elektrischen Eigenschaftswerte wurden an dem vom keramischen Standpunkt auo günstigs-ten Brand 2 gemessen und ergeben folgendes:

Spezifischer Volumenwiderstand

bei 200⁰C ^ 10¹² Ohm · cm bei 400°C = 2Ί0¹⁰ Ohm · cm bei 600° C = Π0⁸ Ohm * cm Dielektrischer Verlustfaktor gemessen bei 3,2 MHz = 8 * 10*"*

2. Beispiel;
Rohstoffe:

1. Tonerde der gleichen Aufbereitung und Kornverteilung wie unter Beispiel 1;

2. Gefrittetes Glas mit folgender chemischer Zusammensetzung!

SiO₂ 57,1 Mol.-9g' Al₂O₃ 9,3 M0I.-S6 B₂O₃ 7,7 Mol,-%

GaO 19,7 Mol,-?g

5,9 Μο1·-% 0,7 Mol.-JS

- 15 -

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und folgenden physikalischen Parametern;

Ak(5O - 400⁰C) = 5,2 . 10"⁶ Tg

F> A Τ R 9

-1

= 685°C

¹IlIOO

= 886⁰C = 500°C

""²

E = 0,89 . 10 kp . cm

Die Glasfritte wird wie unter Beispiel 1 vorzerkleinert und von Eisenabrieb befreit. Das vorzerkleinerte Glas wird in einer Iaborscheibenschwingmühle trocken gemahlen, so daß sich folgende Kornverteilung ergibt:

Kornanteil kleiner als 20 /Um gleich 83 Gew.-% Kornanteil kleiner als 6,3 /um gleich 52 Gew.-/o Kornanteil kleiner als 2,0 /um gleich 22 Gew.-%

Jeweils 43,2 g dieses Glasrohstoffes werden mit 51,0 g des gemj^lenen Korundrohstoffes einer kurzzeitigen gemeinsamen Mischmahlung unterworfen. Das so erhaltene Gemisch wird wie unter Beispiel 1 angemacht, geformt und gebrannt. Die erhaltenen Probekörper zeigen folgende Kennwerte:

Kennwerte;

Sintertemperatur in ⁰C Sinterdauer in h

lineare Brennschwindung bezogen auf rohen Preßling in /a Rohdichte in % der theoretischen Dichte

Porositätsprüfung mit Fuchsinlösung

mittlere Biegefestigkeit in kp/cn -k (50 - 400⁰C) in 10~⁶

Brand 1	Brand 2
950	975
4	0,5
10,3	10,0
91,1	90,1
dicht	dicht
1810	1770
6,1

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Die elektrischen Eigenschaften wurden an dem vom keramischen Standpunkt aus günstigen Brand 1 gemessen und ergaben folgendes:
Spezifischer Volumenwiderstand

bei 200⁰C = 5,5 · 1O¹¹ Ohm · cm bei 400⁰C = 2,7 . 10⁹ Ohm . cm bei 60O⁰C = 3,3 . 10⁷ Ohm . cm

Dielektrischer Verlustfaktor
gemessen bei 10⁶ - 10? Hz = 8 . 10"^

Beispiel.3:

Rohstoffe:

1.Es wurde eine handelsübliche keramische Tonerde mit einem Gehalt an (X -ALpO- von 99 Gew.—% einer Dichte von 4,06 g/cm-^

einer spezifischen Oberfläche von 0,4 in /g

eingesetzt, die aus idiomorphen, tafelförmigen Einzelkristallen besteht und keinen nennenswerten Anteil an Kristallaggregaten aufweist. Diese Tonerde wird durch kurzes Trockenmahlen in einer Vibrationskugelmühle so zerkleinert, daß sich folgende Kornverteilung für das Mahlgut ergibt:

Kornanteil kleiner als 20 /Um gleich 93 Gew.-% Kornanteil kleiner als 6,3 /um gleich 51 Gew_#-% Kornanteil kleiner als 2,0 /um gleich 4 Gew.-%,

- 15 60 9825/1003

2, Scherben eines Glases mit folgender chemischer Zusam mensetzung :

SiO₂

SiO₂ 61,3 ΜοΙ,-%

Al₂O₃ 11,3 ΜοΙ,-%

B₂Oo 3,1 Mol.-%

CaO 11,7 Mol.-#

MgO 9,4 Mol.-%

BaO 1,1 Mol.-%

ZnO 2,1 Mol.-56

und folgenden physikalischen Parametern:

Ak(20 - 400⁰C) = 4,2 . 10"⁶ grd~¹ Tg = 7O3°C

*Boft = ⁸²⁰°^C

E = 0,88 . 10^G kp , cm""²

Die Glasscherben v/erden wie im Beispiel 1, aufbereitet und gemhalen, so daß sich folgende Kornverteilung ergibt:

Kornanteil kleiner als 6,3 /Ura gleich 95 Ge\v,-/a Kornanteil kleiner als 2,0 /Um gleich 34 Gev/,-%, Jeweils 50,9 g des zerkleinerten Glases und 49,1 g der gemahlenen Tonerde werden einer kurzzeitigen Michmahlung unterworfen. Da so erhaltene Gemisch wird wie unter Beispiel 1 angemacht, geformt und gebrannt.

Die erhaltenen Probekörper zeigen folgende Kennwerte:

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- 16	Kennwerte:	-	Brand 1	2554	969
Sintertemperatur in ⁰C	900	Brand 2	Brand 3
Sinterdauer in h	6	925 ..	950
lineare Brennschwindung be zogen auf rohen Preßling in %	12,8	4	2
Rohdichte in % der theoretischen Dichte	92,4	13,3	13,0
Porositätsprüfung mit Fuchsinlösung	dicht	95,0	93,6
mittlerepBiegefestigkeit in kp/cra	1980	dicht	dicht
Ak(5CMJOO°C) in 10**⁶ grd"¹	-	2210	2260
7,10	7,10

Die elektrischen Eigenschaften wurden an dem vom keramischen Standpunkt aus günstigen Brand 3 gemessen und ergaben folgendes:

Spezifischer Volumenwiderstand

bei 200°C
bei 400⁰C
bei 600⁰C

= 3 . 10 = 1 . 10

Dielektrischer Verlustfaktor

gemessen bei 3,2 MHz

= 1 . 10

β 8■. 10

Ohm · cm Ohm « cm Ohm · cm

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Claims

Patentansprüche:

Glasierbare, nichtporöse keramische Sinterkörper hoher mechanischer Festigkeit mit steatitanalogen elektrischen Isolationseigenschaften, auf der Basis von Korund und Glas, bestehend aus bei Temperaturen unterhalb 1050 ⁰G gesintertem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das zu sinternde Material aus einem innigen Gemisch von 36 bis 60 Gew.-% feinkörnigen Korundes mit einer Korngrößenverteilung

Kornanteil von mehr als 85 Gew.-% unter 20 /um 65 Kornanteil von mehr als 3 Gew.-% unter 2 /um 18 und 64 bis 40 Gew. -% eines zerkleinerten Erdalkalialumo- 10 Silikatglases aus dem Bereich der chemischen Zusammen- 26 setzung in Mol-% 20 SiO₂ 52 bis 4 Al₂O₃ 7 bis 3 B₂O₃ 1 bis 2 GaO 5 bis 1,5 MgO 0 bis BaO 0 bis ZnO 0 bis F₂O₅ 0 bis F 0 bis

sowie weniger als 1,5 Mol-% Alkalioxid, das eine Transformationstemperatur (Tg) zwischen 64O und 750 ⁰C, einen Erweichungspunkt (^T _sof·+) zwischen 800 und 1000 ⁰C, eine t,,_ηΛ-Temperatür, bei der die spezifische elektrische

^KX -10 -1 -1

Leitfähigkeit 100 . 10 ^ιυ 0hm ' . cm ' erreicht wird, größer als 500 ⁰C, einen Elastizitätsmodul (E) größer als 0,75 . 10 kp/cm und einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten Ak (20 - 4OO ⁰C) kleiner als 7,5 . 10"" grd~" hat, mit einer Korn verteilung

Kornanteil unter 20 /um mehr als 80 Gew.-%, vorzugsweise über 95 Gew.-%

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Kornanteil unter 6,3 /Um mehr als 45 Gew.-%, vorzugsweise über 75 Gew.-%

Kornanteil unter 2 um mehr als 15 Gew.-%, vorzugsweise über 25 Gew.-%

besteht.

Glasierbare, nichtporöse Iceramische Sinterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korund handelsübliche keramische Tonerde, die aus idiomorphen, tafelförmigen Einzelkristallen besteht, und die keine nennenswerten Anteile an Kristallaggregaten enthält, mit einem Mindestgehalt an <λ -Al₂Oo von 94 Gew,-% und

weniger als 4 Gew.-% B-Al₀O₀ sowie einer Dichte von mindestens 3i95 g/cnr und einer spezifischen Oberfläche

kleiner als 2 m /g ist.

3. Glasierbare, nichtporöse keramische Sinterkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Korund ein Schmelzkorundabfall ist.

4. Glasierbare, nichtporöse keramische Sinterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zerkleinerte ErdaIkalialumosilikatglas ein Abfallglas, insbesondere aus der Faserglasherstellung ist.

5. Verfahren zur Herstellung der glasierbaren, nichtporösen keramischen Sinterkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Versatz unter Zusatz von an sich bekannten Formgebungshilfsmitteln, die bei Temperaturen unter 70O⁰C durch Verdampfen, Zersetzen und bzw. oder Oxydation wieder entfernbar sind, ein inniges Gemisch bereitet wird, das unter Verwendung von in der Keramikindustrie an sich bekannten Formgebungsverfahren, vorzugsweise unter einem Druck von mindestens 300 kp/cm verformt, die Formkörper auf eine Temperatur unterhalb 1050⁰C, vorzugsweise zwischen ^_SOf*. des

Glases und 100°C darüber, gegebenenfalls unter Einlegen einer Haltezeit bei einer Temperatur unter 640°C, aufgeheizt und bei dieser Temperatur dichtgesintert und gegebenenfalls durch Verlängerung der Sinterzeit die Glasphase teilweise kristallisiert wird.

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