DE2848452C3 - Verfahren zur Herstellung von hochreinem, borhaltigem β -Siliziumcarbid und dessen Verwendung zur Herstellung von Sinterkörpern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von hochreinem, borhaltigem β -Siliziumcarbid und dessen Verwendung zur Herstellung von SinterkörpernInfo
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Description
Siliziumcarbid ist aufgrund seiner Eigenschaften, wie
Hochtemperaturfestigkeit, Oxidationsresistenz, Wärmeschockresistenz und Korrosionsbeständigkeit ein
vielseitig verwendbares Material. Siliziumcarbid-Sinter- <tr>
körper für Hochtemperatur-Baukomponenten werden nach dem Selbstbindeverfahren durch Heißpressen
oder durch druckloses Sintern hergestellt- Das Selbstbindeverfahren wird z. B. in den US-PS 32 05 043 und
95 939 beschrieben. Dabei wird ein Pulvergemisch r><
> aus Siliziumcarbid und Kohlenstoff geformt und der Formling in geschmolzenem metallischen Silizium
erwärmt, wobei die Zwischenräume in dem Formling mit /S-SiC gefüllt werden, das sich durch Reaktion von
Kohlenstoff und Silizium bildet. Das Selbstbindeverfah- r>r>
ren hat jedoch insofern Nachteile, .ils nicht-umgesetztes
Silizium und Kohlenstoff im Inneren des erhaltenen Sinterkörpers verbleiben, so daß auf diese Weise keine
Sinterkörper mit ausgezeichneten Hochtemperatureigenschaften, insbesondere mit einer hohen Festigkeit wi
bei hohen Temperaturen, erhalten werden können. Das Heißpreßverfahren wird z.B. in der JP-OS 7311/74
beschrieben. Beim Heißpreßverfahren wird feinverteiltes SiC-Pulver unter Druck zusammen mit einer kleinen
Menge an Sinterhilfsmittel, wie AbOi und dergleichen, tr>
gesintert. Nach dem Heißpreßverfahren können Sinterkörper mit einer Dichte, die nahezu der theoretischen
Dichte entspricht, erhalten werden, jedoch ist dieses Verfahren nur für Sinterkörper mit einfachen Formen
geeignet Das drucklose Sinterverfahren wird z.B. in den US-PS 40 04 934 und 40 80 415 offenbart- Beim
drucklosen Sinterverfahren w— Jn feinteilige SiC-Pulver
zusammen mit '....^.nuismitteln, wie B4C ohne
Anwendung von Druck gesintert Mit dem drucklosen Sinterverfahren können Sinterkörper mit komplizierten
Formen hergestellt werden, jedoch konnten bisher nach dem herkömmlichen durcklosen Sinterverfahren keine
Sinterkörper hergestellt werden, die eine ausreichende Dichte und mechanische Festigkeit aufweisen. Da SiC
eine Verbindung mit einer starken kovalenten Bindung ist, soll das beim drucklosen Sintern als Rohmaterial
verwendete SiC-Pulver eine hohe Sinterfähigkeit haben, und es ist erforderlich, daß sich das SiC-Pulver aus
gleichförmigen Teilchen von SubmikrongröBe zusammensetzt
und eine hohe Reinheit aufweist Der Gehalt an Verunreinigungen, insbesondere die Menge an Si,
S1O2 und anderen Oxiden, die in den SiC-Pulvern
enthalten sind, muß so niedrig wie möglich gehalten werden. Feinteiliges SiC-Pulver zur Verwendung beim
drucklosen Sinterverfahren wurde bisher durch Reduktion
von Siliziumdioxid mit Kohlenstoff oder durch thermische Zersetzung einer siliziumhaltigen Verbindung
zusammen mit einer kohlenstoffhaltigen Verbindung in der Gasphase hergestellt. Wenn jedoch
Siliziumdioxid mit Kohlenstoff reduziert wird, ist es außerordentlich schwierig, ^-SiC-Pulver mit ständig
gleichbleibenden Eigenschaften herzustellen; darüber hinaus neigen die erhaltenen ^-SiC-Pulver zur Aggregation
und enthalten große Mengen an Si und S1O2, welche sich beim Sintern als nachteilig erweisen. Wenn
andererseits /?-SiC-Pulver durch thermische Zersetzung in der Gasphase hergestellt werden, so ist die Kontrolle
der Reaktionsbedingungen aufgrund der Gasphasenreaktion schwierig und die erhaltenen jÜ-SiC-Pulver sind in
ihrer Qualität schwankend. Aus diesem Grunde ist es nicht möglich, Siliziumcarbid-Sinterkörper hoher Reinheit
und hoher mechanischer Festigkeit nach dem Sinterverfahren herzustellen.
Aus DE-AS 13 02 312 ist die Herstellung transparenter, hochreiner, bindemittelfreier Schichten aus Siliziumkarbid
durch thermische Zersetzung Silizium-organischer Verbindungen enthaltender Gasgemische und
Abscheidung des erhaltenen Siliziumcarbids auf erhitzten festen Trägern bei Über- oder Unterdruck bekannt.
Bei diesem Verfahren wird ein Gasgemisch aus einer Silizium-organischen Verbindung und einem gasförmigen
Verdünnungsmittel an einem Träger aus Bor, Silizium, hochschmelzenden Metallen oder hochschmelzenden
Carbiden bei einer Temperatur von etwa 1150 bis etwa 1800°C und Drücken von etwa 0,1 bis 100
Atmosphären vorbeigeleitet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein hochreines borhaltiges /9-SiC herzustellen, das eine besonders gute
Sinterfähigkeit hat und zu Sinterkörpern hoher Dichte und hoher mechanischer Festigkeit verarbeitet werden
kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäß erhaltene ß-SiC kann nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsforin
zur Herstellung von Siliziumkarbid-Sinterkörpern verwendet werden, indem man dem borhaltigen /J-SiC oder
einem Gemisch aus 1 Gcwichtsieil des borhaltigen /?-SiC und nicht mehr als 1,5 Gewichtsteilen anderer
SiC-Pulver mit einer Verteilung der Teilchengröße von 0,1 bis 44 μιη Kohlenstoff oder ein Gemisch aus
Kohlenstoff und Bor in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% von jeweils Kohlenstoff und Bor gibt, das
Gemisch geformt und der geformte Gegenstand bei einer Temperatur von 1800 bis 2300° C im Vakuum, in
CO-Gasaunosphäre oder in einer inerten Gasatmo-Sphäre
solange gesintert wird, bis man einen Sinterkörper mit einer Dichte von nicht unter 2,60 g/cm3 erhält
Ein Organosilizium-Polymer, weiches Si, B und O als Hauptgerüstkomponenten und C-haltige Gruppen in
der Seitenkette aufweist, wird bei einer Temperatur von 1300 bis 2000° C im Vakuum, in einer reduzierenden
Atmosphäre oder in einer Inertgasatmosphäre zersetzt Es ist wichtig, daß die Atmosphäre keinen Sauerstoff
enthält, da dieser während der thermischen Zersetzung mit dem Silizium unter Bildung von S1O2 reagiert, was
sich nachteilig auf die Sinterfälligkeit der resultierenden Siliziumcarbidpulver auswirkt. Bei einer Zersetzungstemperatur unter 1300°C findet keine vollständige
Zersetzung des Organosilizium-Polymers statt und die Ausbeute an Siliziumcarbid ist daher niedrig. Außerdem
weist das erhaltene Siliziumcarbid eine geringe Kristallinität auf und es können keine Siliziumcarbidpulver
mit ausgezeichneten Sintereigenschaften erhalten werden. Wenn die Zersetzungstemperatur über 20000C
liegt, weisen die erhaltenen Siliziumcarbidpulver eine 2ϊ
geringe Dispergierbarkeit auf und haben eine übermäßig große Partikelgröße und deshalb eine schlechte
Sinterfähigkeit.
Das bei der thermischen Zersetzung erhaltene Pulver, das in der Hauptsache aus borhaltigem Siliziumcarbid «t
besteht, enthält überschüssigen Kohlenstoff und kann deshalb nicht direkt zu kompakten Sinterkörpern
geformt werden. Aus diesem Grunde wird das bei der thermischen Zersetzung erhaltene Pulver, gegebenenfalls
nach Pulverisierung, in einer oxidierenden Atmo- J5 Sphäre auf eine Temperatur von 500 bis 800° C erwärmt,
um freien Kohlenstoff zu entfernen. Wenn die Erwärmungstemperatur unter 500°C liegt, so kann der
Kohlenstoff nicht in ausreichendem Maße entfernt werden, während im Falle einer Temperatur von über
800°C die Siliziumcarbidpulver merklich oxidiert werden.
Die in einer oxidierenden Atmosphäre erwärmten Pulver werden dann einer Säurebehandlung unterworfen.
Es ist erforderlich, daß die bei der Säurebehandlung <r>
verwendete Säure zumindest Flußsäure enthält. Bei einer bevorzugten Säurebehandlung werden die Pulver
zur Entfernung von Verunreinigungen wie Si und S1O2 mit einer Lösung aus Flußsäure zu Salpetersäure zu
Wasser im Verhältnis von 3:1:3 behandelt. Dann >o wäscht man mit Wasser und trocknet. Das borhaltige
j3-SiC-PuIver besteht aus gleichförmigen Teilchen mit
einer Teilchengröße von nicht mehr als 1 μιτι und weist
eine sehr hohe Sinterfähigkeit auf.
Gemäß der Erfindung kann das so hergestellte Siliziumcarbidpulver als solches oder als Gemisch aus 1
Gewichtsteil des Siliziumcarbidpulvers mit nicht mehr als 1,5 Gewichtsteilen anderer SiC-Pulver mit einer
Teilchengrößenverteilung von 0,1 bis 44 μιη als pulverförmiges
Rohmaterial zu Herstellung von Sinterkör- t>o pern verwendet werden. Das pulverförmige Rohmaterial
wird mit einem oder mehreren Sinterhilfsstoffen vermischt und das erhaltene Gemisch wird zu einem
Sinterkörper geformt. Die anderen SiC-Pulver umfassen z. B. im Handel erhältliche «-SiC-Pulver mit einer M
Verteilung der Teilchengröße von 0,1 bis 44 μηι oder
SiC-Pulver mit einer Verteilung der Teilchengröße von 0,1 bis 44 um, welche durch Pulverisieren der gemäß Ult
Erfindung erhaltenen Sinterkörper erhalten worden sind. Da diese SiC-Pulver hinsichtlich ihrer Sinterfähigkeit
den erfindungsgemäß hergestellten Siliziumcarbidpulvern aus hochreinem /J-SiC unterlegen sind, muß die
zugegebene Menge an diesen anderen SiC-Pulvern auf nicht mehr als 1,5 Gewichtsteile, bezogen auf 1
Gewichtsteil des erfindungsgemäß hergestellten Siliziumcarbidpulvers
begrenzt werden. Als Sinterhilfsmittel wird Kohlenstoff oder ein Gemisch aus Kohlenstoff und
Bor verwendet Als Kohlenstoffquelle wird fein verteilter Kohlenstoff oder eine carbonisierbare organische
Verbindung verwendet. Carbonisierbare organische Verbindungen sind Verbindungen, die bei der
Zersetzung in der Wärme Kolhlenstoff bilden; als solche Verbindungen werden vorzugsweise Polyphenylen,
Phenolharz und dergleichen, welche Kohlenstoff in großer Ausbeute bilden, verwendet. Als Borquelle
verwendet man Bor oder borhaltige Verbindungen, wie B4C, BCI3 oder BN. Bor kann in kristalliner oder
amorpher Form verwendet werden, jedoch wird eine kleinere Teilchengröße bevorzugt und es ist wünschenswert,
Bor mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 10 μηι zu verwenden. Das in dem Ausgangs-Organosilizium-Polymer
enthaltene Bor bildet bei der thermischen Zersetzung Borcarbid und liegt in den resultierenden
Siliziumcarbidpulvern in dispergierter bzw. verteilter Form vor oder es wird bei der thermischen Zersetzung
als Feststoff in den Siliziumcarbidpulvern gelöst. Aus diesem Grunde wird der Borgehalt in den Siliziumcarbidpulvern
bestimmt, bevor das Sinterhilfsmittel zu dem pulverförmigen Rohmaterial gegeben wird. Wenn der
Borgehalt innerhalb des gegebenen Bereiches liegt, so kann dies bei der Zugabe von Sinterhilfsmitteln
berücksichtigt werden, indem z. B. nur Kohlenstoff allein als Sinterhilfsstoff zugegeben wird. Gemäß der
vorliegenden Erfindung muß der Borgehalt und der Kohlenstoffgehalt in dem Gemisch aus pulverförmigem
Rohmaterial und Sinterhilfsmittel auf jeweils 0,1 bis 5 Gew.-% beschränkt werden. Wenn der Borgehalt oder
der Kohlenstoffgehalt unter 0,1% liegen, so ist es schwierig, das Bor und den Kohlenstoff homogen mit
dem pulverförmigen Rohmaterial zu vermischen und man erhält dann Sinterkörper mit geringer Dichte.
Wenn der Borgehalt in dem Gemisch über 5% liegt, so wird eine große Menge an B4C in dem erhaltenen
Sinterkörper gebildet, was dessen Eigenschaft verschlechtert. Liegt der Kohlenstoffgehalt des Gemisches
über 5%, so reagiert der Kohlenstoff in Form von freiem Kohlenstoff und beeinflußt die Formbarkeit und
Sinterfähigkeit des Gemisches nachteilig.
Das Gemisch, welches 0,1 bis 5 Gew.-°/o von jeweils Kohlenstoff und Bor enthält, wird vorzugsweise mit
Hilfe einer Kugelmühle mit Benzol gemischt, um ein homogenes Gemisch herzustellen, und, nachdem das
Benzol aus dem Gemisch entfernt worden ist, wird das Gemisch geformt. Der so hergestellte Formling wird im
Vakuum, in CO-Gas-Atmosphäre oder in einer inerten Gasatmosphäre bei 1800 bis 2300°C gesintert. Wenn die
Sintertemperatur unter 1800°C liegt, so ist es nicht möglich, einen Sinterkörper mit einer ausreichend
hohen Dichte zu erhalten. Wenn andererseits die Sintertemperatur über 2300° C liegt, so wird j3-SiC
schnell in «-SiC umgewandelt und das Kornwachstum von A-SiC wird gefördert, was der Bildung eines
Sin'erkörpers mit hoher Dichte hinderlich ist. Vorzugswc
liegt der Bereich der Sintertemperatur zwischen 2000 bis 2200'C. Der in der Sinteratmosphäre
vorliegende Sauerstoff reagiert mit SiC unter Bildung
von S1O2, was für die Sinterung nachteilig ist. Aus
diesem Grunde muß der Sauerstoffgehalt in der Sinteratmosphäre so niedrig wie möglich gehalten
werden. Die Sinterzeit muß lang genug sein, um einen Sinterkörper mit einer Dichte von nicht unter
2,60 g/cm3 zu erhalten. Die Sinterzeit muß in Abhängigkeit
von der Sintertemperatur, der Dichte und der Gestalt des herzustellenden Sinterkörpers variiert
werden, sie beträgt im allgemeinen mindestens 30 Minuten.
Beispiel 1
(A) Herstellung von borhaltigem /J-SiC
(A) Herstellung von borhaltigem /J-SiC
Ein Diphenylborsiloxan-Polymer mit an Si gebunde- H nen Phenylgruppen in der Seitenkette wurde unter
Argonatmosphäre 1 Stunde lang bei 17000C zersetzt, wobei ein Pulver erhalten wurde, das in der Hauptsache
aus borhaltigem j3-SiC besteht. Die Analyse ergab, daß in dem Pulver etwa 10% freier Kohler.stoff vorlag. Das 2»
Pulver wurde in Luft 1 Stunde auf 7000C erhitzt, mit einer sauren Lösung aus Fluorwasserstoffsäure zu
Salpetersäure zu Wasser = 3:1:3 behandelt, gewaschen und getrocknet, wobei ein Siliziumcarbidpulver
aus hochreinem, borhaltigen /J-SiC erhalten wurde. Röntgenanalyse und chemische Analyse des Pulvers
ergaben, daß es neben /J-SiC 1,5 Gew.-% (berechnet als Bor) B4C enthielt; jedoch war in den Pulvern überhaupt
kein freier Kohlenstoff vorhanden.
(B) Herstellung eines Sinterkörpers
Dieses Siliziumcarbidpulver aus hochreinem, borhaltigen /J-SiC wurde als Rohmaterial für die Herstellung
von Sinterkörpern verwendet. Zu dem Rohmaterial wurde Ruß gegeben, so daß das sich ergebende Gemisch J5
1 Gew.-% Ruß enthielt. Dieses Gemisch wurde zu einem Barren von 10 χ 10 χ 50 mm verpreßt. Der Barren
wurde dann t Stunde lang unter Argonatmosphäre bei 2150°C r"rintert, wobei ein Sinterkörper aus Siliziumcarbid
mit einer Dichte von 3,05 g/cm3 und einer Biegefestigkeit von 5600 kg/cm2 erhalten wurde.
Die Biegefestigkeit wird als Durchschnittswert angegeben. Die Biegefestigkeit wurde an fünf Probestücken
auf die folgende Weise bestimmt:
Jedes der fünf Probestücke von 3 χ 4 χ 40 mm -45
wurde von dem erhaltenen Barren abgeschnitten. Die Biegefestigkeit des Probestückes wurde nach der
Drei-Punkt-Träger-Methode in einer Spannweite von 30 mm bestimmt.
Für Vergleichszwecke wurde das gleiche Diphenyl- r>o
borsiloxan-Polymere thermisch unter den oben beschriebenen Bedingungen zersetzt. Das Pulver wurde zu
einem Sinterkörper geformt, und zwar unter den
gleichen Bedingungen wie oben beschrieben, mit der Ausnahme, daß die Wärmebehandlung in Luft und keine
Säurebehandlung durchgeführt warde. Der erhaltene Sinterkörper aus Siliziumcarbid wies eine Dichte von
1,90 g/cm3 und eine Biegefestigkeit von 1250 kg/cm2 auf.
Zu 1 Gewichtsteil hochreinem, borhaltigen /J-SiC, das
gemäß Beispiel 1 (A) erhalten worden war, wurden 0,5 Gewichtsteile a-SiC-Pulver mit einer Teilchengrößenverteilung
von 0,1 bis 44 μπι und einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 μπι gegeben. Das Gemisch
wurde homogen vermischt Dann wurde dieses pulverförmige Rohmaterial mit Bor und Ruß vermischt, so daß
das Gemisch 1 Gew.-% Bor und 2 Gew.-% Ruß enthielt Dieses Gemisch wurde extrudiert wobei ein Gegenstand
von 5 0 χ 30 mm geformt wurde. Dieser Formkörper wurde 1 Stunde lang unter Stickstoffatmosphäre
bei 22000C gesintert wobei ein Siliziumcarbid-Sinterkörper
einer Dichte von 2,91 g/cm3 und einer Biegefestigkeit von 3700 kg/cm2 erhalten wurde.
Ein Organosilizium-Polymer, welches aus einem Diphenylborsiloxan-Polymer mit Si, B und O Gerüstkomponenten
besteht und an Si gebundene Phenylgruppen in der Seitenkette enthält, wurde thermisch zersetzt
und die erhaltenen Pulver in Luft unter Bedingungen, wie sie in der nachfolgenden Tabelle 1 beschrieben
werden, zur Herstellung von Siliziumcarbidpulvem erhitzt. Bei der obigen Behandlung wurden die Pulver,
nach deren Behandlung in Luft in einer Lösung aus Fluorwasserstoffsäure zu Salpetersäure zu Wasser =
3:1:3 behandelt. Die wie oben beschriebenen Siliziumcarbidpulver wurden als pulverförmiges Rohmaterial
für Sinterkörper verwendet und mit einem Sinterhilfsstoff, wie in Tabelle 1 beschrieben, vermischt Das
erhaltene Gemisch wurde bei den in Tabelle 1 beschriebenen Bedingungen gesintert, wobei Siliziumcarbid-Sinterkörper
erhalten wurden. Die Dichte und die Biegefestigkeit der erhaltenen Sinterkörper sind in
der Tabelle aufgeführt.
Für Vergleichszwecke wurde das gleiche Organosilizium-Polymer wie oben beschrieben thermisch bei
22000C zersetzt und die erhaltenen Pulver in Luft bei 900° C erhitzt. Daraufhin wurden diese mit der gleichen
sauren Lösung wie oben beschrieben behandelt, wobei jS-SiC-Pulver erhalten wurden. Das pulverförmige /J-SiC
wurde mit einem Sinterhilfsstoff vermischt und das erhaltene Gemisch bei den in der Tabelle beschriebenen
Bedingungen zur Herstellung von Sinterkörpern gesintert. Die Eigenschaften des Sinterkörpers sind ebenfalls
in der Tabelle aufgeführt.
Beispiel Nr. |
Herslellungsbedingungen für Siliziumcarbidpulver |
Behand lungs- temperatur in Luft |
Gehaltan Hilfsstoff in den Rohmaterialpulvern *"ür Sinterkörper |
Sinterbedingungen | Atmosphäre | l'igenschaft des gesinterten Körpers |
Zei'sctzungs- lcrnperatur |
( C) | Bor Kohlenstoff | Temperatur Zeit | Dichte Biege festigkeit |
||
( C) | 80(1 | (M (M | ; ei (h) | Stickstoff | (g/cnv') (kg/cm2) | |
1 | 1300 | 7(i() | 5.0 2,0 | 2250 1 | Argon | 2,96 4900 |
2 | 1500 | 10 1.0 | 2100 1 | 3.07 6000 | ||
Fortsetzune
Herstellungsbedingungen für Siliziumcarbidpulver
Zersetzungs- Behandtemperatur lungs-
temperatur in Luft
Gehalt an Hilfsstoff
in den
Rohmaterial pulvern für Sinterkörper
Bor Kohlenstofl" Sinterbedingungen
' !genschal't des gesinterten Körpers
Temperatur Zeit Atmosphäre Dichte
Biegefestigkeit
( C)
C)
(h)
(g/cm1) (kg/cm2)
1700
2000
1700
1700
1700
2000
1700
1700
1700
Vergleichs- 2200
versuch
versuch
600 600 700 700 500
900
1,0 2,0 0,5 2,0 1,5 2,0
1,5 3,0 2,0 1,5 5,0
1,5
2150 | 1 | Argon | 3,12 | 6500 |
2050 | 0,5 | Argon | 3,01 | 5300 |
2100 | 1 | Vakuum | 3,04 | 5700 |
2050 | 1 | Argon | 3,01 | 5200 |
2050 | 1 | Argon | 2,70 | 3500 |
2100 | 1 | Argon | 2,31 | 1900 |
Wie aus der Tabelle zu ersehen ist, weisen sämtliche
Sinterkörper gemäß der Erfindung eine Dichte auf, die nicht unter 2,70 g/cm3 liegt und eine Biegefestigkeit, die
nicht unter 3500 kg/cm2 liegt. Demgegenüber weist der Sinterkörper des Vergleichs, welches bei Bedingungen
25 einer thermischen Zersetzungstemperatur von 22000C
und einer Erwärmungstemperatur in Luft von 9000C hergestellt wurde, wesentlich niedrigere Werte sowohl
der Dichte als auch der Biegefestigkeit auf.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von hochreinem, borhaltigen f?-SiC durch 'hermische Zersetzung Bor
enthaltender siliziumorganischer Verbindungen bei 1300 bis 2000° C in reduzierender oder inerter
Atmosphäre oder im Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß als Bor enthaltende siliziumorganische
Verbindung ein Organosilizium-Polymer,
welches Si, B und O als Hauptgerüstkomponenten und C-haltige Gruppen in der Seitenkette
aufweist, umgesetzt wird, die thermische Zersetzung durchgeführt wird, und das thermisch zersetzte,
pulverförmige Produkt bei einer Temperatur von 500 bis 800° C in einer oxidierenden Atmosphäre
erwärmt wird und daraufhin mit einer Säure, welche mindestens Flußsäure enthält, behandelt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organosilizium-Polymere ein
Diphenylborsiloxan-Polymer ist.
3. Verwendung des nach Anspruch 1 hergestellten #-SiC, zur Herstellung von Siliziumcarbid-Sinterkörpern,
dadurch gekennzeichnet, daß dem borhaltigen jS-SiC oder einem Gemisch aus einem Gewichtsteil
des borhaltigen /?-SiC mit nicht mehr als 1,5 Gewichtsteilen SiC-Pulver, das eine Teilchengröße
von 0,1 bis 44 μιη aufweist, Kohlenstoff oder ein
Gemisch aus Kohlenstoff und Bor in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% von jeweils Kohlenstoff und
Bor zu dem erhaltenen Gemisch zugegeben wird, das Gemisch geformt und der geformte Gegenstand
bei einer Temperatur von 1800 bis 2300° C solange im Vakuum, in CO-Gasatmosphäre oder in einer
inerten Gasatmosphäre gesintert wird, bis man einen Sinterkörper mit einer Dichte von nicht unter
2,60g/cm3erhält.
30
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Publications (3)
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55159793A (en) * | 1979-05-31 | 1980-12-12 | Gerumatsukusu:Kk | Cultivation of ginseng |
FR2462404A1 (fr) * | 1979-07-26 | 1981-02-13 | Nippon Crucible Co | Produits en carbure de silicium fritte et leur preparation |
JPS5891017A (ja) * | 1981-11-26 | 1983-05-30 | Denki Kagaku Kogyo Kk | α型窒化珪素の精製法 |
JPS6134333U (ja) * | 1984-07-31 | 1986-03-03 | 株式会社イナックス | 屋内設置用給湯機 |
JPH0625038B2 (ja) * | 1985-05-22 | 1994-04-06 | 住友化学工業株式会社 | 耐摩耗性炭化珪素焼結体の製造方法 |
JP2685370B2 (ja) * | 1991-05-31 | 1997-12-03 | シャープ株式会社 | セラミックスヒータ |
CN110436441A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-11-12 | 青岛大学 | 一种介孔空心碳球及其制备和在电磁吸收中的应用 |
Family Cites Families (4)
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