DE2643930C3 - Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus hexagonalem Bornitrid - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus hexagonalem BornitridInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus hexagonaiem Bornitrid, die in
verschiedenen Bereichen der Technik als hochfeuerfester Stoff, teinperaturwechsclbeständige Elcktroisolatoren,
Dielektrika in verschiedenen Elektroanlagen, Antifriklionsstoff, Behälter für aggressive Schmelzen
usw. weite Verwendung finden.
Hexagonales Bornitrid hat einen hohen Schmelzpunkt (30000C unter Slickstoffdruck), verfügt über hohe
Elektroisoliereigenschaften, ausgezeichnete Schmiereigenschaften, ist widerstandsfähig bei hohen Temperaturen
in neutralem und reduzierendem Gasmedium sowie im Kontakt mit vielen geschmolzenen Metallen,
Legierungen und Salzen.
Die wertvollen Eigenschaften von hexagonaiem Bornitrid sind auf die Besonderheiten seiner Krislallstruktur
zurückzuführen.
Hexagonales Bornitrid ist das nächste strukturelle Analogon von Graphit und besteht aus graphitartigen
Gittern, die zum Unterschied vom Graphit genau untereinander liegen, mit einer Aufeinanderfolge von
Atomen des Bors und Stickstoffs längs der Z-Achse. Das hexagonale Bornitrid, das eine kristalline Struktur
analog dem Graphit aufweist, unterscheidet sich vom letzteren durch die Beschaffenheit der chemischen
Bindung. Zum Unterschied von Graphit mit einem großen Anteil an Bindungen metallischer Natur weist
Bornitrid vorzugsweise eine kovalente und lonenbindung auf Es liegen Angaben über die vorwiegend
kovalente Bindung in den hexagonalen Gittern B-Nvor.
Die Eigenschaften des hexagonalen Bornitrids machen es zu einem wertvollen Stoff zur Herstellung von
Erzeugnissen, die in vielen Bereichen der modernen Technik (Elektronik, Radiotechnik, Chemie, Hüttenwesen
u. a.) eingesetzt werden.
ίο Die Herstellung von Erzeugnissen aus einem Pulver
aus hexagonaiem Bornitrid ist jedoch mit großen technologischen Schwierigkeiten verbunden, da sich das
reine kristalline Bornitrid sogar bei sehr hohen Temperaturen nicht zusammensintern läßt. Das hängt
damit zusammen, daß das Bornitrid einen niedrigen Diffusionskoeffizienten hat, wie die anderen Verbindungen
mit konvalenter Gitterbildung.
Damit bei derartigen Stoffen Diffusionserscheinungen eine merkliche Rolle spielen, ist ihre Erwärmung auf
sehr hohe Temperaturen (0,7 — 0,8 des Schmelzpunktes) erforderlich, bei denen wiederum das Bornitrid instabil
ist und in Bor und Stickstoff dissoziiert.
Das einzig mögliche Verfahren zur Herstellung hochdichter und fester Erzeugnisse aus einem Pulver
aus hexagonaiem Bornitrid ist das Heißpressen, bei dem das Brennen der Erzeugnisse gleichzeitig mit ihrem
Pressen erfolgt.
Die heißgepreßten Erzeugnisse werden dabei jedoch durch Beimengungen von Kohlenstoff (von den
in Graphiipreßformen) und Boroxid verunreinigt, die ihre
dielektrischen und Elcklroisoliereigcnschaflcn verschlechtern. Die Beimengung von Boroxid zum
heißgepreßten Sloff führt /u einer Zerstörung der Erzeugnisse bei raschem Erwärmen auf hohe Tcmpera-
■)ri türen, zu einer starken Verminderung ihrer mechanischen
Festigkeit bei hohen Temperaturen und verringert die chemische Widerslandsfähigkeit der Erzeugnisse
gegenüber vielen aggressiven Medien. Ein Stoff mit Beimengungen an Boroxid wird beim Aufbewahren
■in durch die Feuchtigkeit der Luft hydrolisiert und kann
nicht in feuchter Atmosphäre eingesetzt werden.
Ein weiterer Nachteil des hcißgepreßlen Stoffes ist die Anisotropie seiner Eigenschaften und das irreversible
Quellen beim Erwärmen, welches seine Anwendung
•Γι in der Hochtcmperaturtcchnik beschränkt.
In den letzten |ahren hat die Firma Union Carbide Corporation ein Verfahren zur Herstellung von
heißgepreßtem Stoff patentieren lassen, der in bedeutendem Maße dank hoher Reinheit der Erzeugnisse
diese Nachteile nicht aufweist. Das Herstellungsverfahren dieser Erzeugnisse ist jedoch durch zusätzliche
technologische Arbeitsgänge zeit- und arbeitsaufwendig, da ein chemisches Auswaschen der fertigen
heißgepreßten Erzeugnisse und nachfolgendes Brennen in einem inerten Medium bei 1600—21000C erforderlich
sind.
Ein derartiges Verfahren ist auch aus der US-PS 35 77 245 bekannt, bei dem Bornitridkörper durch
Heißpressen eines Pulvergemisches aus Boroxid B2O1
enthaltendem Bornitrid und Harnstoff in Gegenwart von CaO bei hohen Temperaturen erzeugt werden.
Das Heißpressen ist ein technisch kompliziertes, zeit- und arbeitsaufwendiges Verfahren, das sich schwer
automatisieren läßt, viel Stromaufwand erfordert, wenig produktiv ist und die Verwendung hochfeuerfester (in
der Regel graphitischer) Preßformen, die oft nicht mehr als 1—2 Preßvorgänge aushalten, erfordert. Deshalb ist
des Heißpressen ein kostspieliges und unwirtschaftli-
ches Verfahren zur Herstellung derartiger Erzeugnisse.
Bekannt ist auch ein einfacheres und produktiveres Herstellungsverfahren, und zwar Formen von Rohlingen
mit nachfolgendem Brennen. Es gelingt jedoch nicht, dicht zusammengesinterte Erzeugnisse aus hexagonaleni
Bornitrid mit Hilfe dieses Verfahrens zu gewinnen, selbst nicht bei Brenntemperaturen über
2000°C, was durch die Dissoziation des Bornitrids bei hohen Temperaluren wie auch das irreversible Quellen
kaltgepreßtcr Rohlinge beim Brennen erklärt wird. Im
Zusammenhang mit den negativen Ergebnissen bei Sinterungsversuchen mit reinem hexagonaiem Bornitrid
sind viele Herstellungsverfahren von Erzeugnissen auf der Grundlage von Bornitrid entwickelt worden, bei
denen Bindemittel aus anderen feuerbeständigen Verbindungen — Boriden, Nitridi-n, Oxiden .1. a.
verwendet werden.
Dabei gewinnt man Erzeugnisse mit einem Bornitridgehalt von 30—80%, was zur Verschlechterung einer
Reihe wichtiger Eigenschaften (dielektrischer, mechanischer bei hohen Temperaturen, chemischer u. a.) der
Erzeugnisse führt und ihren Verwendungsbereich einschränkt. Die Verfahren zur Herstellung von
Erzeugnissen aus Bornitrid mit Bindemitteln aus anderen Stoffen gestatten es nicht, in vollem Maße die
einzigartigen Eigenschaften von hexagonaiem Bornitrid selbst auszuwerten, wie niedrige dielektrische Verluste
und konstante Größe der Dielektrizitätskonstante in einem breiten Frequenz- und Temperaturbereich, das
Steigen der Festigkeit mit der Temperatur, hohe chemische Resistenz in aggressiven Medien, ausgezeichnete
Antifriklionseigenschaftcn u. a.
Daher sind Herstellungsverfahren von Erzeugnissen aus reinem hexagonaiem Bornitrid zukunftsweisender
und wertvoller.
Bekannt ist auch ein anderes Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus reinem Bornitrid
durch Kaltpressen der Rohlinge nut nachfolgendem Trocknen und Brennen in Stickstoff bei 1800"C. Die auf
solche Weise gewonnenen Erzeugnisse weisen eine niedrige Rohdichte, nachfolgend jeweils Dichte genannt,
von 1,1 —1,2 g/cm' (45 — 50% der Theorie) auf.
Bekannt ist ebenfalls ein anderes Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus reinem hexagonaiem
Bornitrid durch Pressen eines feindispersen Pulvers mit einer spezifischen Oberfläche von über 40 m2/g unter
nachfolgendem Brennen in Stickstoff bei hohen Temperaluren. Die aus einem derartigen Pulver
gewonnenen Erzeugnisse weisen jedoch auch eine niedrige Dichte von 1,0—1,2 g/cm 'auf.
Die Gewinnung von Erzeugnissen aus reinem hexagonaiem Bornitrid mit hoher Dichte (1,4 —1,6 g/
cm1) mit Hilfe der Kaltformung unter nachfolgendem Sintern gelingt lediglich unter Verwendung eines
speziellen komplizierten Verfahrens beim Brennen (Britische Patentschrift Nr. 10 73 936) bzw. unter Anwendung
von hohen Drücken beim Formen der Rohlinge (mindestens 200 N/nm2).
In der britischen Patentschrift 10 73 936 wird zur Steigerung der Dichte von Erzeugnissen vorgeschlagen,
die geformten Rohlinge in spezielle Formen einzubringen, um ihr irreversibles Quellen beim Brennen
einzuschränken und sie in den Formen ohne Anwendung von äußerem Durck bis auf Sinterungstemperatur
zu erhitzen. Auf solche Weise gelingt es, die Dichte der Erzeugnisse um 6—9% zu steigern, wobei es jedoch
mißlingt, ihre Festigkeit zu vergrößern. Beim Herstellen von Erzeugnissen nach diesem Verfahren war der
Druck auf die Form durch den beim Erwärmen sich ausdehnenden Rohling oft so groß, daß er die Form
zerstörte. Dieses Verfahren ist demnach kompliziert und unökonomisch wegen der Anwendung spezieller
hochfeuerfester Preßformen, die zur Herstellung sperriger
Erzeugnisse wenig geeignet sind.
Bekannt ist auch ein einfacheres Verfahren zur Steigerung der Dichte von Erzeugnissen aus reinem
hexagonaiem Bornitrid durch Pressen von Rohlingen bei einem hohen Druck von 700 N/mm·2 und anschließendes
Brennen in einer Atmosphäre aus Stickstoff bzw. trockenem Ammoniak bei Temperaturen bis zu 22000C.
Die Dichte der gebrannten Erzeugnisse beträgt hierbei 1,60 g/cmJ. Eine Steigerung der Festigkeit der Rohlinge
wurde jedoch nicht beobachtet. Dieses Verfahren besitzt auch eine Reihe anderer Nachteile.
Die Anwendung hohen Preßdrucks bei diesem Verfahren erfordert den Einsatz hochfester Preßformen
und hydraulischer Pressen mit großer Leistungsfähigkeit bzw. komplizierter isostatischer Pressen. Solch ein
Verfahren ist zur Herstellung sperriger Erzeugnisse wenig geeignet. Außerdem wird bei einem so hohen
Druck das Pressen feindisperser Bornitridpulver erschwert, die bei der Herstellung der Erzeugnisse als
Ausgangsstoff verwendet werden. Das Pressen solcher Pulver bei hohem Druck (über 100—200 N/mm2) führt
im Zusammenhang mit ihrer schlechten Preßbarkeit zu einem großen Prozentsatz an Ausschuß bei der
Herstellung von Erzeugnissen, besonders von sperrigen Werkstücken wegen Abschichtungen und übergepreßter
Sprünge in den Rohlingen.
In den bekannten Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus hexagonaiem Bornitrid werden beim
Pressen verschiedenartige organische Plastifikatoren (Kautschuklösung in Benzin, Polyvinylalkohol u. a.)
verwendet, die nach dem Brennen der Erzeugnisse in nichloxidierender Atmosphäre des öfteren die Erzeugnisse
durch Kohlenstoff verunreinigen. Die Festigkeit der mit Hilfe solcher Plastifikatoren gewonnenen
Rohlinge ist äußerst niedrig (weniger als I N/mm2), was die Beförderung besonders sperriger Erzeugnisse
erschwert.
Ein Verfahren dieser Art ist auch das in der DE-PS 2 82 748 beschriebene Verfahren, bei dem ein Formkörper
aus einem feinen Pulver aus hexagonaiem Bornitrid mit einer Beimengung von einer beim Erhitzen BjO)
bildenden Verbindung gepreßt wird, der entstandene Formkörper zur Überführung der Boroxidkomponente
in Borstickstoff in einer Ammoniakatmosphäre erhitzt wird und dann beim praktischen Einsatz gebrannt wird.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ein organisches Bindemittel verwendet werden muß, das beim
Brennen zerstört wird, wodurch die erhaltenen Erzeugnisse nicht genügend rein sind. Außerdem erfordert die
Herstellung des Rohlings die Anwendung hoher Drücke.
Die Umwandlung von BjOj in Bornitrid durch
Behandlung in einer NHj-Atmosphäre bei Temperaturen über 11000C ist auch aus der DE-AS 1104 930
bekannt, wobei der Bornitridkörper allerdings heißgepreßt wird.
Die bekannten Verfahren sind wenig wirksam zur Herstellung von Erzeugnissen mit hoher Festigkeit. Die
Erfindung bezweckt die Beseitigung der erwähnten Nachteile.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, ein Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus
hexagonaiem Bornitrid durch Brennen von zuvor
geformten Rohlingen zu entwickeln, das es ermöglicht, Rohlinge bei einem geringen Preßdruck zu gewinnen
und die Dichte und Festigkeit der Rohlinge wie auch die Dichte und Festigkeit der Fertigerzeugnisse bei hohem
Reinheitsgrad zu steigern.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Herstellen von Erzeugnissen aus hexagonalem Bornitrid,
bei dem ein Formkörper aus einem feinen Pulver aus hexagonalem Bornitrid mit einer Beimengung einer
beim Erhitzen B2O3 bildenden Verbindung gepreßt wird,
der entstandene Formkörper zur Überführung der Boroxidkomponente in Bornitrid in einer Ammoniakatmosphäre
erhitzt wird und danach bei einer höheren Temperatur gebrannt wird, erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß eine Mischung aus einem feinen Pulver aus hexagonalem Bornitrid und einem leicht schmelzbaren
Gemisch aus einer beim Erhitzen B2Oj bildenden
Verbindung und Harnstoff bei 80 bis K-O0C unter einem
Druck gepreßt wird, der ausreichend ist, um ein Eindringen der Schmelze des Gemischs in die Poren des
Rohlings unter deren Ausfüllen zu bewirken, wonach das Erhitzen in einer Ammoniakatmosphäre bei einer
Temperatur von 1000 bis 14000C erfolgt.
Es ist vorteilhaft, eine Ausgangsmischung einzusetzen, die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent
aufweist: hexagonales Bornitrid 60 bis 90, leicht schmelzbares Gemisch aus einer beim Erhitzen B2Oj
bildenden Verbindung und Harnstoff 10 bis 40. Das leicht schmelzbare Gemisch kann vorieilhafterweise ein
Gemisch aus Borsäure und Harnstoff im Verhältnis 1 :1 bis 1 : 3 sein.
Vorteilhaft wird das Ausgangsgemisch unter einem Druck von 25 — 100 N/mm·2 gepreßt, wobei Bornitridpulver
verwendet wird, das eine spezifische Oberfläche von 20 bis 300 m2/g aufweist.
Das Wesen der Erfindung besteht in folgendem. Das leicht schmelzbare Gemisch aus der beim Erhitzen B2Oj
bildenden Verbindung und Harnstoff ergibt beim ■ Erhitzen auf eine Temperatur von 80—160°C eine
Schmelze, die die Rolle eines Schmiermittels zwischen den Pulverteilchen beim Pressen spielt und es deshalb
gestattet. Erzeugnisse bei nicht sehr hohem Druck (25—100 N/mm2) zu formen.
Die untere Temperaturgrenze ist durch den Schmelzbeginn des Gemischs und die obere Grenze durch seine
Zersetzung bedingt. Die besten Preßbedingungen gewährleistet ein Temperaturbereich von 80 bis 160°C.
Bei einer oberhalb 1600C liegenden Temperatur
ändert sich die Schmelze durch Entwicklung gasförmiger Produkte, ihre Viskosität steigt, was zu einer
Verschlechterung der Preßbarkeit des Gemisches führt. Bei der Abkühlung des Rohlings auf 20-40°C erstarrt
die Schmelze und spielt die Rolle eines festen Bindemittels im geformten Erzeugnis. Der auf solche
Weise hergestellte Rohling weist eine niedrige Porosität (weniger als 15%) und eine hohe Festigkeit (über
5 N/mm2) auf.
Beim Formen des Rohlings bei 80-160°C füllt das leicht schmelzbare Gemisch die Poren des Rohlings aus
und durchtränkt ihn. 7 . L if.aetzung der Zersetzungsprodukte des Gemischs aus B2O3 bildender Verbindung
und Harnstoff in den Poren des Rohlings in Bornitrid wird der Rohling in einer Ammoniakatmosphäre auf
eine Temperatur von 1000 bis 14000C erhitzt.
Der so behandelte Rohling wird danach bei einer hohen Temperatur (1700—20000C) mit Hilfe eines der
bekannten Verfahren gebrannt. Das Bornitrid, das sich beim Erhitzen in einer Ammoniakatmosphäre zusätzlich
in den Poren des Rohlings gebildet hat. nimmt am Zusammensintern des Erzeugnisses bei hoher Brenntemperatur
teil und erhöht seine Dichte und Festigkeit.
Die mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens hergestellten Rohlinge weisen eine hohe Qualität und
keine Abschichtungen und Preßsprünge sogar bei hohem Preßdruck (bis 300 N/mm2) ?uf.
Die Dichte und Festigkeit der Rohlinge und der gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellten
ίο Erzeugnisse übertrifft die Dichte und Festigkeit von
Erzeugnissen, die bei gleichem Druck mit Hilfe der bekannten Verfahren gepreßt wurden, wobei dieser
Effekt mit einer Verringerung des Preßdrucks ansteigt. Die Erzeugnisse, die durch Pressen unter einem Druck
von 50 N/mm2 hergestellt wurden, weisen eine um 15 — 20% höhere Dichte und eine um das 2—3fache
höhere Festigkeit auf als Erzeugnisse, die mit Hilfe des bekannten Verfahrens mit organischen Plastifikationen
bei gleichem Preßdruck und gleicher Brenntemperatur (1800-1900°C) hergestellt wurden. Dabei ist die
Festigkeit der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Rohlinge um das 5—7fache
höher als die Festigkeil von Rohlingen, die mit Hilfe der bekannten Verfahren unter einem Druck von 50 N/mm2
gepreßt wurden.
Erzeugnisse, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Preßverfahrens unter einem Druck von lOON/mm2
gewonnen wurden, weisen eine um 8—10% höhere Dichte und eine um 1,5 —2 mal größere Festigkeit auf als
Erzeugnisse, die mit Hilfe des bekannten Verfahrens bei gleichem Druck hergestellt wurden.
Der Effekt einer Verdichtung von Erzeugnissen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entspricht dem
gemeinsamen Effekt zweier technologischer Arbeitsgänge: dem Pressen in Anwesenheit eines flüssigen
Schmiermittels und dem chemischen Durchtränken. Das chemische Durchtränken ist auf ein Ausfüllen der Poren
der Preßlinge durch die Schmelze und auf die Bildung einer zusätzlichen Menge von Bornitrid aus der
Schmelze in den Poren der Erzeugnisse beim nachfolgenden Brennen zurückzuführen.
Die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ' hergestellten Erzeugnisse können auf heizbaren Pressen
(hydraulische, isostatische) bzw. auf üblichen Pressen in Preßformen mit Wärmeisolation gepreßt werden. Nach
dem vorgeschlagenen Verfahren können sperrige dünnwandige Erzeugnisse mit Hilfe des isostatischen
Pressens erzeugt werden.
Die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Erzeugnisse haben einen Gehalt an
hexagonalem Bornitrid von über 98%, eine Rohdichte von 1,4—1,6 g/cm3 und eine Biegefestigkeit von
30—40 N/mm2. Solche Erzeugnisse verfügen über hohe
Elektroisoliereigenschaften ^25°C
> 10l4Ohm-cm
· ρ 18000C = 1,5 ■ 10" Ohm · cm), einen niedrigen
Wert des Ausdehnungskoeffizienten (λ 25-8000C = 1-2 · 10-b/°C) gute dielektrische Eigenschaften (e =
3,2-3,3;tgo = 2-3 ■ 10"4 bei 10"Hz), hohe thermische
und chemische Resistenz und ausgezeichnete mechanisehe Bearbeitbarkeit.
Auf diese Weise gestattet das erfindungsgemäße Verfahren, den Formungsdruck bei der Herstellung von
Erzeugnissen mit gleicher Dichte um das 5—lOfache zu verringern, qualitativ hochwertige Rohlinge aus feindispersem
Pulver des Bornitrids auch bei hohem Preßdruck zu gewinnen, die Dichte und Festigkeit der
Rohlinge zu steigern und die Dichte und Festigkeit der Erzeugnisse bei einem hohen Reinheitsgrad zu vergrö-
Bern.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat eine einfache Technologie und ermöglicht es, zur Herstellung sogar
von Erzeugnissen mit großen Abmessungen Pressen mit niedriger Leistungsfähigkeit zu verwenden. Das erfindungsgemäße
Verfahren ist von besonderem Interesse bei der Herstellung dünnwandiger Erzeugnisse mit
großen Abmessungen.
Zu einem besseren Verständnis des Wesens dieser Erfindung werden nachstehend konkrete Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens angeführt.
Man nahm ein Puiver mit einer spezifischen Oberfläche von 68 m2/g und einem Gehalt an Bornitrid
von 98,3% in einer Menge von 75 g und fügte 25 g eines Gemisches von Borsäure und Harnstoff hinzu. Das
beigegebene Gemisch wurde im Verhältnis von 1 Gew.-Teil Borsäure zu 2,5 Gew.-Teilen Harnstoff
genommen. Aus der vorbereiteten Masse wurden Rohlinge bei 800C und einem Druck von 25 N/mm2
gepreßt. Die geformten Rohlinge hatten eine Rohdichte von 1,75 g/cm3 und eine Biegefestigkeit von ca.
5 N/mm2. Die Rohlinge wurden auf HOO0C in einem
Ammoniakstrom erhitzt. Das endgültige Brennen erfolgte in einer Stickstoffatmosphäre bei 19500C.
Die gebrannten Erzeugnisse hatten einen Gehalt an Bornitrid von 98,5%, eine Rohdichte von 1,37 g/cm3 und
eine Biegefestigkeit von 28 N/mm2.
Man nahm ein feindisperses Pulver mit einem Gehalt an Bornitrid von 99,0% und einer spezifischen
Oberfläche von 38 m2/g in einer Menge von 70 g und fügte in Form einer wäßrigen Lösung 30 g eines
Gemisches von H3BO3 und CO(NH2)2 hinzu, genommen
in einem Verhältnis von 1 Gew.-Teil zu 1,50 Gew.-Teilen. Die gewonnene Masse wurde getrocknet und
daraus wurden bei 1000C und unter einem Druck von 50 N/mm2 Rohlinge gepreßt. Die Rohlinge hatten eine
Dichte von 1,88 g/cm3 und eine Biegefestigkeit von 7 N/mm2. Die gewonnenen Rohlinge wurden danach in
einem Ammoniakstrom auf 13000C erhitzt. Das endgültige Brennen erfolgte in einem Stickstoffmedium
bei 19000C. Die gebrannten Erzeugnisse hatten eine Dichte von 1,53 g/cm3 und eine Biegefestigkeit von
36 N/mm2. Zum Vergleich wurden aus dem gleichen Bornitridpulver ohne Zusätze gemäß dem bekannten
Verfahren unter Verwendung einer Kautschuklösung in Benzin a!s Bindemittel Rohlinge bei einem Druck vor.
50 N/mm2 gepreßt, wonach sie in einer Stickstoffatmosphäre bei 19000C gebrannt wurden. Die mit Hilfe des
bekannten Verfahrens hergestellten Erzeugnisse wiesen eine Dichte von 1,23 g/cm3 und eine Biegefestigkeit von
12 N/mm2 auf.
65 g Pulver mit einem Gehalt in Bornitrid von 98,5% und einer spezifischen Oberfläche von 49 m2/g wurden
mit 35 g eines Gemisches von 1 Gew.-Teil H3BO3 und 1,5 Gew.-Teilen CO(NH2)2, vermischt Aus der getrockneten
Masse wurden Rohlinge bei 1400C und einem Druck von 100 N/mm2 gepreßt Die so geformten
Rohlinge hatten eine Dichte von 1,87 g/cm3, eine Biegefestigkeit von ca. 9 N/mm2. Die Rohlinge wurden
in Ammoniak auf 13000C erhitzt und danach endgültig bei 19500C in Stickstoffatmosphäre gebrannt Die
gebrannten Erzeugnisse hatten eine Dichte von 1,48 g/cm3 und eine Biegefestigkeit von 34 N/mm2. Aus
dem gleichen Bornitridpulver wurden Rohlinge nach dem üblichen Verfahren unter Anwendung einer
Lösung von Kautschuk in Benzin als Bindemittel unter einem Druck von gleichfalls 100 N/mm2 gepreßt und
unter gleichen Bedingungen gebrannt wie die ersten Rohlinge.
Die Dichte der mit Hilfe des bekannten Verfahrens hergestellten Erzeugnisse betrug 1,32 g/cm3 und die
ίο Biegefestigkeit 18 N/mm2.
Man nahm 72 g feindisperses Pulver mit einem Gehalt an Bornitrid von 98,5% und einer spezifischen
Oberfläche von 49 m2/g und führte in das Pulver 28 g eines Gemisches von H3BO3 und CO(NHj)2 in einem
entsprechenden Verhältnis von 1 Gew.-Teil zu 1,5 Gew.-Teilen in Form einer wäßrigen Lösung ein. Die
getrocknete Masse wurde bei 1000C und einem Druck von 300 N/mm2 gepreßt Die geformten Rohlinge hatten
eine Dichte von 1,95 g/cm3 und eine Biegefestigkeit von 11 N/mm2. Danach wurden die Rohlinge im Ammoniakstrom
auf 14000C erhitzt. Das endgültige Brennen erfolgte in Stickstoffalmosphäre bei 1900°C. Die
gebrannten Erzeugnisse hatten eine Dichte von 1,57 g/cm3 und eine Biegefestigkeit von 39 N/mm2.
Man nahm ein Pulver mit einem Gehalt von Bornitrid von 98,3% und einer spezifischen Oberfläche von
23 m2/g in einer Menge von 90 g und fügte 10 g eines Gemisches von H3BO3 und CO(NH2)2 in Form einer
wäßrigen Lösung hinzu. Das hinzugefügte Gemisch wurde in einem Verhältnis von 1 Gew.-Teil H3BO3 zu
2 Gew.-Teilen von CO(N H2)2 zubereitet Aus der
getrockneten Masse wurden Rohlinge bei 1200C und einem Druck von 100 N/mm2 gepreßt. Die Rohlinge
hatten eine Dichte von 1,73 g/cm3. Das Erhitzen der Rohlinge im Ammoniakslrom erfolgte bis zu einer
Temperatur von 1200° C und das endgültige Brennen bei
19000C in inertem Gas. Die gebrannten Erzeugnisse hatten eine Dichte von 1,36 g/cm3.
Man nahm ein Pulver mit einem Gehalt an Bornitrid von 98,5% und einer spezifischen Oberfläche von
49 m2/g in einer Menge von 62 g und vermischte es mit 38 g eines Gemisches aus 1 Gew.-Teil H3BO3 und
1,5 Gew.-Teilen CO(NH2)j. Aus der Masse wurden
Rohlinge bei 1600C und einem Druck von 100 N/mm2
gepreßt. Die geformten Rohlinge hatten eine durchschnittliche Dichte von 1,84 g/cm3. Die Rohlinge
erhitzte man in Ammoniak auf 13000C und brannte sie endgültig bei 19000C im Stickstoff. Die gebrannten
Erzeugnisse hatten eine Dichte von 1,41 g/cm3 und eine Biegefestigkeit von 31 N/mm2.
Man nahm 72 g Pulver mit einem Gehalt an Bornitrid von 98,5% und einer spezifischen Oberfläche von
49 m2/g und fügte 28 g eines Gemisches von H3BO3 und
CO(NHj)2 in einem Verhältnis von 1 Gew.-Teil zu
1,5 Gew.-Teilen in Form einer wäßrigen Lösung hinzu.
Die getrocknete Masse wurde bei 8O0C und einem
Druck von 100 N/mm2 gepreßt Die geformten Rohlinge hatten eine durchschnittliche Dichte von 1,93 g/cm3 und
eine Biegefestigkeit von 9 N/mm2. Die Rohlinge wurden im Ammoniakstrom auf 13000C erhitzt und danach bei
1950°C im Stickstoffmedium endgültig gebrannt. Die gebrannten Erzeugnisse hatten eine Dichte von
1,56 g/cm3 und eine Biegefestigkeit von 38 N/mm2.
Man nahm 70 g feindisperses Pulver mit einem Gehall an Bornitrid von 99% und mit einer spezifischen
Oberfläche von 28 m2/g und mischte sie mit 38 g eines Gemisches aus einem Volumenteil Borsäure und 2,5
Volumenteilen Biuret. Aus der Masse wurden bei einer Temperatur von 150°C und bei einem Druck von
100 N/mm2 Rohlinge gepreßt. Die erhaltenen Rohlinge besaßen eine Dichte von im Mittel 1,65 g/cm3. Die
Rohlinge wurden in Ammoniak bis zur Temperatur von 13000C erhitzt und abschließend bei einer Temperatur
von 1800°C gebrannt. Die gebrannten Erzeugnisse
besaßen eine Dichte von 1,40 g/cm3 und eine Biegefestigkeit von 30 N/mm2.
Man nahm 65 g Pulver mit einem Bornitridgehalt 98% und einer spezifischen Oberfläche von 38 m2/g und
gab dazu in Form einer wäßrigen Lösung 35 g eines Gemischs aus Ammoniumpentaborat und Harnstoff, die
in einem Verhältnis von 1 Volumenteil pro 2,5 Volumenteile Harnstoff verwendet wurden. Die getrocknete
Masse wurde bei einer Temperatur von
ίο 120°C und bei einem Druck von 80 N/mm2 gepreßt. Die
gebildeten Rohlinge wiesen eine Dichte von 1,75 g/cm3 auf. Anschließend wurden die Rohlinge in einem
Ammoniakstrom auf eine Temperatur von 14000C erhitzt. Das abschließende Brennen wurde bei einer
Temperatur von 175O0C durchgeführt. Die gebrannten Erzeugnisse besaßen eine Dichte von 1,45 g/cm3 und
eine Biegefestigkeit von 35 N/mm2.
Claims (4)
1. Verfahren zum Herstellen von Erzeugnissen aus hexagonaiem Bornitri i. bei dem ein Formkörper aus
einem feinen Pulver aus hexagonaiem Bornitrid mit einer Beimengung einer beim Erhitzen B2Oj
bildenden Verbindung gepreßt wird, der entstandene Formkörper zur Oberführung der Boroxidkomponente
in Bornitrid in einer Ammoniakatmosphäre erhitzt wird und danach bei einer höheren
Temperatur gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Mischung aus einem feinen Pulver aus hexagonaiem Bornitrid und einen· leicht
schmelzbaren Gemisch aus einer beim Erhitzen B2Oj bildenden Verbindung und Harnstoff bei 80 bis
1600C unter einem Druck gepreßt wird, der ausreichend ist, um ein Eindringen der Schmelze des
Gemischs in die Poren des Rohlings unter deren Ausfüllen zu bewirken, wonach das Erhitzen in einer
Ammoniakatmosphäre bei einer Temperatur von 1000 bis 1400° C erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung gepreßt wird, die
folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten aufweist:
hexagonales Bornitrid 60 bis 90
leicht schmelzbares Gemisch aus einer beim Erhitzen B2O] bildenden Verbindung und Harnstoff 10 bis 40.
leicht schmelzbares Gemisch aus einer beim Erhitzen B2O] bildenden Verbindung und Harnstoff 10 bis 40.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als leicht schmelzbares Gemisch ein
Gemisch aus Borsäure und Harnstoff in einem Verhältnis von 1 : 1 bis 1 : 3 eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung unter einem Druck von
25—100 N/mm2 gepreßt wird, wobei Bornitridpulver verwendet wird, das eine spezifische Oberfläche von
20 bis 300 m2/g aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762643930 DE2643930C3 (de) | 1976-09-29 | 1976-09-29 | Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus hexagonalem Bornitrid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762643930 DE2643930C3 (de) | 1976-09-29 | 1976-09-29 | Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus hexagonalem Bornitrid |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2643930A1 DE2643930A1 (de) | 1978-03-30 |
DE2643930B2 DE2643930B2 (de) | 1979-09-06 |
DE2643930C3 true DE2643930C3 (de) | 1980-05-22 |
Family
ID=5989200
Family Applications (1)
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DE19762643930 Expired DE2643930C3 (de) | 1976-09-29 | 1976-09-29 | Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus hexagonalem Bornitrid |
Country Status (1)
Country | Link |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013224308A1 (de) * | 2013-11-27 | 2015-05-28 | Kennametal Inc. | Gesinterter Bornitrid-Körper sowie Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Bornitrid-Körpers |
Families Citing this family (3)
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CH677488A5 (de) * | 1989-02-14 | 1991-05-31 | Htm Ag | |
DE102009022982A1 (de) * | 2009-05-28 | 2010-12-02 | Oerlikon Trading Ag, Trübbach | Verfahren zum Aufbringen eines Hochtemperaturschmiermittels |
-
1976
- 1976-09-29 DE DE19762643930 patent/DE2643930C3/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013224308A1 (de) * | 2013-11-27 | 2015-05-28 | Kennametal Inc. | Gesinterter Bornitrid-Körper sowie Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Bornitrid-Körpers |
DE102013224308B4 (de) * | 2013-11-27 | 2017-02-02 | Kennametal Inc. | Gesinterter Bornitrid-Körper sowie Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Bornitrid-Körpers |
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