DE2916223A1 - Verfahren zur herstellung eines gegenstandes aus siliziumnitrid - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines gegenstandes aus siliziumnitrid

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Description

' Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus Siliziumnitrid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus Siliziumnitrid gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei der Herstellung solcher Gegenstände durch Zusammensintern von Pulver unter Anwendung isostatischen Druckes ist es zweckmäßig, das Pulver zu einem handhabbaren Pulverkörper vorzuformen. Dies kann dadurch geschehen, daß das Pulver kompaktiert wird, beispielsweise in einer geschlossenen Kapsel aus nachgiebigem Material, wie zum Beispiel Kunststoff. Die Kompaktierung kann vorzugsweise ohne Bindemittel bei einem Druck von mindestens 100 MPa und Raumtemperatur oder einer anderen Temperatur erfolgen, die wesentlich unter der Sintertemperatur beim Zusammenpressen liegt. Danach kann dem Produkt durch Werkzeugmaschinenbearbeitung die gewünschte Form gegeben werden. Für die Vorformung kann man u.a. auch herkömmliche Techniken zur Herstellung keramischen Guts anwenden. Hierbei wird meistens das Siliziumnitridpulver vor dem Formen mit einem temporären Bindemittel, z.B. Methyl-
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Zellulose, Zellulosenitrat, einem Akrylatbindemittel, einem Wachs oder einer Mischung von Wachsen gemischt. Das Bindemittel wird nach dem Vorformen durch Erhitzung entfernt, so daß der vorgeformte Pulverkörper praktisch frei von Bindemitteln ist.
Wenn der vorgeformte Pulverkörper bei der Sintertemperatür isostatisch gepreßt wird, dann muß er' zur Erzielung eines dichten gesinterten Produktes in eine Hülle eingeschlossen sein, die während des Pressens das Druckmittel, normalerweise ein Gas, daran hindert, in den Pulverkörper einzudringen. Die Hülle, die ebenso wie ihr Inhalt während eines Fertigungsvorganges vor dem Verschließen von nichterwünschten Gasen befreit wird, muß beim Pressen eine genügend hohe Festigkeit oder Viskosität haben, damit sie nicht selbst in die Poren des Pulverkörpers hineingedrückt wird. Wenn man als Hülle eine vorgeformte Kapsel aus Glas wählt, das einen hohen Schmelzpunkt haben muß, um bei der hohen Sintertemperatur nicht wegzurinnen oder in den Pulverkörper einzudringen, so kann man es nicht verhindern, daß sich das Glas, wenn es weich wird, in Taschen und andere Einbuchtungen des vorgeformten Pulverkörpers ansammelt. Dies führt beim Abkühlen des fertiggesinterten Gegenstandes oft zu Brüchen an vorstehenden Teilen des Gegenstandes, da die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Siliziumnitrid und Glas verschieden sind. Das Verfahren eignet sich daher nur zur Herstellung von Gegenständen sehr einfacher
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Form. Man kann, insbesondere wenn es sich um die Herstellung von Gegenständen komplizierter Form handelt, so vorgehen, daß die Hülle unmittelbar auf dem Pulverkörper gebildet wird, indem man den vorgeformten Pulverkörper in eine Aufschlämmung von Partikeln aus hochschmelzendem Glas taucht oder den Körper auf andere Weise mit einer Schicht aus Partikeln eines solchen Glases umgibt und danach den Pulverkörper unter Vakuum bei einer solchen Temperatur erwärmt, daß die Partikel eine dichte Hülle um den Körper bilden. Mit dem letztgenannten Verfahren kann eine dünne Hülle aufgebracht werden, die sich der Form des Pulverkörpers anpaßt, so daß Ansammlungen von Glas auf dem fertiggßsinterten Gegenstand und die damit verbundenen Nachteile vermieden werden. Eine dichte Hülle erhält man erst bei hohen Temperaturen, da das Glas ja hochschmelzender Art sein muß1, um nicht wegzurinnen oder beim Sintern des Siliziumnitrids in den Pulverkörper einzudringen. Um eine Dissoziation des Siliziumnitrids unter Stickstoffaustritt bei diesen Temperaturen zu vermeiden, wurde die Anwendung einer porösen Schicht aus hochschmelzendem Glas vorgeschlagen. In diesem bekannten Fall wird die äußere poröse Schicht in eine für das Druckmittel undurchlässige Schicht umgewandelt, während der Pulverkörper entgast wird. Nachdem sich eine dichte Schicht gebildet hat, kann ein Druck auf den eingeschlossenen Pulverkörper mit Argon oder Helium ausgeübt werden, um der Dissoziation des Siliziumnitrids bei fortgesetzter Temperaturerhöhung entgegenzuwirken. Bei der
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fortgesetzten Temperaturerhöhung reagiert das Glas der äußeren Schicht mit dem Material der inneren porösen Schicht unter Bildung eines mehr und mehr hochschmelzenden Glases und unter Aufrechterhaltung einer für das Druckmittel undurchlässigen Schicht. Schließlich wird eine für das Druckmittel undurchlässige Glasschicht aus dem innersten Teil der inneren porösen Schicht gebildet, bevor das Glas in der äußeren Schicht abrinnt. Diese zuletzt gebildete Glasschicht bildet eine dichte Hülle um den Pulverkörper, wenn das isostatische Pressen des vorgeformten Produktes bei Sintertemperatur durchgeführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, durch welches ein Gegenstand aus Siliziumnitrid mit hoher Dichte mit größerer Reproduzierbarkeit als durch die bekannten Verfahren herstellbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen genannt.
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Der vorgeformte Körper wird entgast, und zwar zweckmäßigerweise erst dann, nachdem die gasdurchlässige Hülle auf dem Körper angebracht worden ist.
. Eine mögliche Erklärung für die günstigen Resultate, die man mit dem Verfahren nach der Erfindung erreicht, "besteht darin, daß das Verfahren effektiver als die bekannten Verfahren die Bildung einer dichten Hülle um den vorgeformten Körper sicherstellt. Bei den bekannten Verfahren, bei denen die dichte Hülle auf dem Körper gebildet wird, erfolgt die Bildung unter Entgasung des Körpers. Das kontinuierliche Entweichen von Gasen, die im Pulverkörper vorhanden sind oder durch Verunreinigungen oder vom Pulvermaterial selbst im Pulverkörper gebildet werden, kann dabei zunächst zur Bildung von Blasen und später zu Beschädigungen oder Rissen in der Hülle führen, die den Pulverkörper dicht umschließen soll. Dieses dichte Umschließen des Körpers wird daher nicht erreicht,
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Entweichen von Gasen aus dem Pulverkörper beim Bilden der Hülle zum Einschließen des Pulverkörpers verhindert. Dies geschieht dadurch, daß man das Druckgas auf einem Druck hält, der mindestens so hoch ist, wie der Druck in dem in den Poren des Pulverkörpers befindlichen oder gebildeten Gas. Dies führt zur Bildung einer fehlerfreien Hülle.
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Als Druckmittel werden Edelgase wie Argon und Helium sowie Stickstoff bevorzugt. Es ist auch möglich, als Druckgas andere Gase zu verwenden, die dem Pulverkörper nicht durch die Bildung unerwünschter Reaktionsprodukte schaden oder eine nichtakzeptable Porosität im Pulverkörper verursachen.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung besteht die gasdurchlässige Hülle aus einer den vorgeformten Körper wenigstens nahezu vollständig umgebenden porösen Schicht, die in eine gasdichte Schicht um den vorgeformten Körper umgewandelt wird. Die poröse Schicht, die vorzugsweise eine Dicke von 0,05 - 1 mm hat, kann u.a. durch Eintauchen des vorgeformten Körpers in eine Aufschlämmung aus einem Partikelmaterial für die Hülle aufgebracht werden oder durch Flammspritzen oder ein anderes thermisches Spritzen. Die Partikel haben vorzugsweise eine Größe- von 0,1 bis 100 /um.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung bestaht die gasdurchlässige Hülle aus einem oder mehreren auf dem vorgeformten Körper angeordneten plattenförmigen oder anders geformten Teilen, die beim Erhitzen weich werden und unter Änderung ihrer Form dadurch in eine für das Druckmittel unddurchlässige Hülle übergehen, daß Teilbereiche dieser Teile bei der Formänderung miteinander in Kontakt kommen und zusammensintern.
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Das Material der Hülle, das heißt das Material der Partikel beziehungsweise der im vorangegangenen Absatz genannten Teile kann vorzugsweise ein hochschmelzendes Glas sein, wie Vycor-Glas, bestehend aus 96,7 Gewichtsprozent SiO2* 2,9 Ge-. Wichtsprozent BpO, und 0,4 Gewichtsprozent AIpO, ferner Quarzglas sowie Mischungen von Partikeln (bei der erstgenannten Ausführungsform) von beispielsweise SiO2 und B2O,, die beim Erhitzen eine gasundurchlässige Glasschicht bilden. Es ist auch möglich, ein hochschmelzendes metallisches Material zu verwenden, das die Fähigkeit hat, eine für das Druckmittel undurchlässige Schicht zu bilden, wie z.B. Molybdän, Wolfram und andere refraktäre Metalle.
Bei der Verwendung von hochschmelzendem Glas für die Hülle wird zweckmäßigerweise eine Temperatur von 1200 - 165O°C benutzt, wenn die Hülle für das Druckmittel undurchlässig gemacht wird.
Das Material der Hülle, d.h. das Material der Partikel beziehungsweise die Bauteile zur Herstellung der Hülle bei den vorgenannten Ausführungsformen kann unter gewissen Voraussetzungen auch ein niedrigschmelzendes Glas sein, nämlich dann, wenn eine poröse Schicht aus einem hochschmelzenden Material, wie ein hochschmelzendes Glas oder ein hochschmelzendes metallisches Material, innerhalb der Hülle angeordnet und in eine für das Druckmittel undurchlässige Schicht umgewandelt wird, nachdem die Hülle für das Druckmittel undurchlässig gemacht worden ist. Auch bei der Anwendung von mehr als
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einer porösen Schicht kann jede Schicht auf die anfangs beschriebene Art durch Eintauchen in eine Aufschlämmung des Partikelmaterials, durch Flammspritzen oder ein anderes thermisches Spritzen aufgebracht werden. Jede poröse Schicht kann zweckmäßigerweise eine Dicke von 0,05 - 1 mm haben, und die Partikel können eine Korngröße von 0,1 - 100 /um haben. Als Beispiel für anwendbare Materialien für die Hüllen aus niedrigschmelzendem Glas kann Pyrex-Glas genannt werden, das 80,3 Gewichtsprozent SiO2, 12,2 Gewichtsprozent B2O,, 2,8 Gewichtsprozent Al2O,, 4,0 Gewichtsprozent Na2O, 0,4 Gewichtsprozent K2O und 0,3 Gewichtsprozent CaO enthält, ferner ein Aluminiumsilikat, das 58 Gewichtsprozent SiO2, 9 Gewichtsprozent B2O^, 20 Gewichtsprozent Al2O,, 5 Gewichtsprozent CaO und 8 Gewichtsprozent MgO enthält, sowie Mischungen von Partikeln aus Stoffen, wie z.B. SiO2, B2O3, Al2O3 sowie Alkali- und Erdalkalimetalloxide, die beim Erhitzen eine gasundurchlässige Glasschicht bilden.
Bei der Verwendung von niedrigschmelzendem Glas für die Hülle wird zweckmäßigerweise eine Temperatur von 6OO - 10000C benutzt, um die Hülle für das Druckmittel undurchlässig zu machen, während zweckmäßigerweise eine Temperatur von 1200 - 16500C benutzt wird, um die innerhalb der Hülle liegende poröse Schicht für das"Druckmittel undurchlässig zu machen. Wenn die innere Schicht unter isostatischem Druck verdichtet wird, was geschehen kann, nachdem die äußere Schicht gasdicht geworden ist, können jedoch auch Temperaturen von 1000 - 12000C an-
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gewendet werden. Für eine solche Verdichtung ist ein Druck in der Größenordnung von 20 - 300 MPa erforderlich.
Der Druck beim Sintern des vorgeformten Siliziumnitridkörpers ist davon abhängig, ob dem Siliziumnitrid ein sinterungsfordernder Zusatz, wie Magnesiumoxyd, beigefügt worden ist oder nicht. Wenn.kein solcher Zusatz verwendet wird, soll der Druck mindestens 100 MPa, vorzugsweise 200 - 300 MPa betragen. Bei der Anwendung eines sinterungsfördernden Zusatzes kann ein niedrigerer Druck angewendet werden, der jedoch mindestens 20 MPa betragen soll. Das Sintern des vorgeformten Körpers wird bei mindestens 16000C, vorzugsweise 1600 - 1900°C durchgeführt .
Anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie der schematischen Darstellungen in den Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 einen vorgeformten Körper aus Siliziumnitrid, dessen Hülle vor der Wärmebehandlung aus einer porösen Schicht aus hochschmelzendem Glas besteht,
Fig. 2 einen vorgeformten Körper aus Siliziumnitrid, dessen Hülle vor der Wärmebehandlung aus plattenförmigen Teilen eines hochschmelzenden Glases besteht,
Fig. 3 den Körper nach Fig. 2 nach der Wärmebehandlung,
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Fig. 4 einen vorgeformten Körper aus Siliziumnitrid, dessen Hülle vor der Wärmebehandlung aus einer porösen Schicht eines niedrigschmelzenden Glases besteht,
Fig. 5 einen vorgeformten Körper aus Siliziumnitrid, dessen = Hülle aus plattenförmigen Teilen eines niedrigschmelzenden Glases besteht,
Fig. 6 den Körper nach Fig. 5 nach der Wärmebehandlung.
Siliziumnitridpulver mit einer Pulverkorngröße unter 7 /um und ungefähr 0,5 Gewichtsprozent freiem Silizium und ungefähr 0,1 Gewichtsprozent Magnesiumoxid wird in einer Kapsel aus Kunststoff, z.B. weichgemachtes Polyvinylchlorid, oder aus Gummi eingefüllt, die ungefähr dieselbe Form wie der herzustellende vorgeformte Pulverkörper hat. Die Kapsel wird dann verschlossen und in eine Preßanordnung gebracht, wie sie beispielsweise aus den Figuren 1 und 2 der DE-OS 2 548 740 bekannt ist. Das Pulver wird 5 Minuten lang einer Kompaktierung bei 600 MPa ausgesetzt. Nach beendeter Kompaktierung wird die Kapsel entfernt und dem so hergestellten, vorgeformten Pulverkörper durch Bearbeitung mittels Werkzeugmaschinen die gewünschte Form gegeben.
Beispiel 1
Der in Figur 1 gezeigte vorgeformte Körper 10, der zylindrisch ist und scheibenförmige Flansche hat, wird vier Stunden lang im Vakuum bei 1000° C entgast, falls er nicht aus einem Pulver vorgeformt wurde, das seinerseits bereits vier Stunden lang im Va- = kuum bei 1000° C entgast wurde. Der entgaste oder aus im voraus entgastem Pulver hergestellte vorgeformte Körper wird mit einer ~~ gasdurchlässigen Hülle in Form einer porösen Schicht 11 versehen, indem er in eine Wasseraufschlämmung eines Glaspulvers, das aus 96,7 Gewichtsprozent SiO2, 2,9 Gewichtsprozent B O^ und
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und 0,4 Gewichtsprozent Al2O, besteht, getaucht und getrocknet wird.
Der so behandelte vorgeformte Pulverkörper wird danach in einen Hochdruckofen eingebracht, der mit einer Leitung versehen ist, über die einerseits zum Zwecke der Entgasung des Pulverkörpers Gas abgeleitet werden kann und andererseits zur Erzeugung des erforderlichen Druckes für das isostatische
Gas
Pressenyzugefuhrt werden kann. Der Ofen ist ferner mit einer Heizvorrichtung versehen. Ein solcher Hochdruckofen ist beispielsweise aus der vorgenannten DE-OS 2 548 740 bekannt.
Der in seiner Hülle befindliche vorgeformte Pulverkörper wird zunächst etwa zwei Stunden lang bei Raumtemperatur im Hochdruckofen entgast. Danach wird der Ofen bei Atmosphärendruck mit Stickstoff gefüllt, und gleichzeitig die Temperatur des Ofens bei unverändertem Druck auf 12000C erhöht, was etwa zwei Stunden dauern kann. Danach wird die Temperatur sukzessiv während einer Zeitspanne von drei Stunden von 12000C auf 165O°C erhöht, wobei gleichzeitig sukzessiv Stickstoff bis auf einen Druck von 0,7 MPa zugeführt wird, so daß der Dr.uck außerhalb der Hülle des vorgeformten Körpers während der ganzen Zeit auf mindestens dem Druck gehalten wird, der in dem in den Poren des vorgeformten Körpers zurückgebliebenen Gas herrscht. Wenn die Temperatur 165O°C erreicht hat, hat sich eine für den Stickstoff undurchlässige Hülle aus der
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Schicht 11 gebildet. Danach wird weiterer Stickstoff oder Argon oder Helium bis zur Erreichung eines Druckes zugeführt, der im Druckmittel bei der endgültigen Sinterungstemperatur einen Druck von 200 - 300 MPa ergibt. Die Temperatur wird danach auf 1700 - 18000C erhöht, d.h. auf eine für das Siliziumnitrid geeignete Sintertemperatur. Eine geeignete Zeit für das Sintern unter den angegebenen Bedingungen sind mindestens 2 Stunden. Nach beendetem Zyklus muß der Ofen auf eine angemessene Entleerungstemperatur abkühlen und der gesinterte Gegenstand durch Sandstrahlbeblasung von Glas befreit werden.
Beispiel 2
Der in Figur 2 gezeigte vorgeformte zylindrische Körper 12 wird mit einer gasdurchlässigen Hülle umgeben, die aus zwei an den Endflächen 13 und 14 angebrachten Platten 15 und 16 aus demselben Glas besteht, wie es im Pulver des Beispiels 1 verwendet wird. Nachdem der Körper mit der Hülle in einen Hochdruckofen eingebracht wurde, wird er derselben Behandlung unterzogen wie der Körper in Beispiel 1, d.h. er wird entgast, wärmebehandelt und unter den im Beispiel· genannten Bedingungen isostatisch gepreßt. Während der Temperaturerhöhung von 12000C auf 165O0C und der gleichzeitigen Druckerhöhung wird die Platte 15 weich und nimmt die in Figur 3 gezeigte Form an. Die Enden 15a und 16 a der Platten sintern zusammen, so daß die Hülle dicht wird.
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Beispiel 3
Der in Figur 4 gezeigte vorgeformte Körper 10, der dieselbe Form wie der Körper in Figur 1 hat, wird mit einer gasdurchlässigen Hülle in Form einer inneren porösen Schicht aus einem Glas mit hohem Schmelzpunkt und einer äußeren porösen Schicht 17 aus einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt umgeben. Dies wird dadurch erreicht, daß der Körper zunächst in eine Wasseraufschlämmung aus Pulver eines hochschmelzenden Glases getaucht wird, das aus 96,7 Gewichtsprozent SiO2, 2,9 Gewichtsprozent B2O, und 0,4 Gewichtsprozent Al2O^ besteht, und nach dem Trocknen dieser Schicht in eine Wasseraufschlämmung aus einem Pulver eines niedrigschmelzenden Glases getaucht wird, das aus 80,3 Gewichtsprozent SiO2, 12,2 Gewichtsprozent B2O-Z, 2,8 Gewichtsprozent Al2O-,, 4,0 Gewichtsprozent Na2O, 0,4 Gewichtsprozent K2O und 0,3 Gewichtsprozent CaO besteht, worauf ein erneutes Trocken' erfolgt.
Der vorgeformte Körper mit den porösen Schichten wird danach in einen Hochdruckofen eingebracht und wie im Beispiel 1
bei Raumtemperatur entgast. Nach dem Einfüllen von Stickstoff bei Atmosphärendruck wird die Temperatur des Ofens bei gleichbleibendem Druck auf 600°C erhöht, was ungefähr zwei Stunden dauert. Danach wird die Temperatur sukzessiv während einer Zeitspanne von drei Stunden von 600°C auf 1000°C erhöht, wobei gleichzeitig sukzessiv Stickstoff bis auf
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einen Druck von 0,7 MPa zugeführt wird, so daß der Druck außerhalb der Hüllen des vorgeformten Körpers während der ganzen Zeit auf mindestens dem Druck gehalten wird, der in dem in den Poren des vorgeformten Körpers zurückgebliebenen Gas herrscht. Wenn die Temperatur 1000°C erreicht hat, hat sich eine für den Stickstoff undurchlässige Hülle aus der Schicht 17 .gebildet. Danach wird weiterer Stickstoff oder Argon oder Helium bis zur Erreichung eines Druckes zugeführt, der einem Druck von 100 MPa bei 12000C entspricht. Die Temperatur wird danach langsam auf 12000C erhöht. Der Druck steigt dann gleichzeitig. Diese Temperaturerhöhung erfolgt so langsam, daß das Glas in der inneren Schicht 18 eine gasundurchlässige Schicht bilden kann, bevor das Glas der äußeren Schicht 17 abrinnen kann. Der Druck und die Tem-
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peraturl werden danach auf die im Beispiel 1 genannten Werte
zur Sinterung des vorgeformten Körpers erhöht.
Beispiel 4
Der in Fig. 5 gezeigte vorgeformte zylindrische Körper 12 wird mit einer gasdurchlässigen Hülle umgeben, die aus zwei an den Endflächen 13 und 14 angebrachten Platten 19 und 20 aus demselben Glas, wie es für die Schicht 17 im Beispiel 3 verwendet wird, besteht, sowie aus einer innerhalb der Platten liegenden porösen Schicht 21 derselben Art, wie die Schicht im Beispiel 3. Nachdem der Körper mit der Hülle in einen Hochdruckofen eingebracht worden ist, wird er derselben Behandlung unterzogen wie der Körper im Beispiel 3, d.h. er wird
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entgast, wärmebehandelt und unter den im Beispiel 3 genannten Bedingungen isostatisch gepreßt. Während der Temperaturerhöhung von 6000C auf 10000C und der gleichzeitigen Druckerhöhungen wird die Platte 19 weich und nimmt die in Figur 6 gezeigte Form an. Die Enden 19a und 20a der Platten sintern dann zusammen, so daß die Hülle dicht wird.
Die Teile 15, 16, 19 und 20 in den Figuren 2 bzw. 5 müssen nicht plattenförmig sein. Sie können beispielsweise eine mehr oder weniger gebogene Form haben oder aus einem mit Öffnung versehenen Behälter oder einer Flasche bestehen. Sie sind jedoch zweckmäßigerweise der Form des vorgeformten Körpers angepaßt.
Wenn ein Bindemittel, wie die anfangs beschriebenen Methylzellulosen, Zellulosenitrat, ein Akrylatbindemittel, ein Wachs oder eine Mischung von Wachsen mit verschiedenen Schmelzpunkten bei der Herstellung des vorgeformten Pulverkörpers verwendet wird, so wird das Bindemittel vor oder nach dem Auftragen der porösen Schichten entfernt, und zwar zweckmäßigerweise durch Erhitzung des Pulverkörpers auf 400 - 7000C im Vakuum. Danach kann die Entgasung und die weitere Behandlung erfolgen, wie es für einen vorgeformten Pulverkörper ohne Bindemittel beschrieben wurde.
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Claims (8)

Patentansprüche
1.) Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus Siliziumnitrid durch isostatisches Pressen eines aus Siliziumnitridpulver vorgeformten Körpers mittels eines gasförmigen Druckmittels, wobei der vorgeformte Körper mit einer gasdurchlässigen Hülle umgeben wird, die in eine für das Druckmittel undurchlässige und den vorgeformten Körper einschließende Hülle umgewandelt wird, bevor das isostatische Pressen unter Sinterung des vorgeformten Körpers erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung der gasdurchlässigen Hülle in die für das Druckmittel undurchlässige Hülle stattfindet, während sich die gasdurchlässige Hülle in Kontakt mit einem Druckgas befindet, dessen Druck so gesteuert wird, daß er mindestens so groß ist, wie der gleichzeitig herrschende Druck des in den Poren des vorgeformten Körpers befindlichen Gases.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zur Bildung der für das Druckmittel undurchlässigen Hülle als Druckgas ein Gas benutzt wird, das zumindest zum wesentlichen Teil aus Stickstoff besteht.
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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gasdurchlässige Hülle eine den vorgeformten Körper zumindest annähernd vollständig umgebende poröse Schicht ist, die in eine für das Druckmittel undurchlässige und den vorgeformten Körper einschließende Schicht übergeführt wird.
4.. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gasdurchlässige Hülle aus einem oder mehreren...außerhalb des vorgeformten Körpers angeordneten plattenförmigen oder anders geformten Teilen besteht, die bei Erhitzung weich werden und unter Änderung ihrer Form dadurch in eine für das Druckmittel undurchlässige Hülle übergehen, daß Teilbereiche der Teile bei der Formveränderung miteinander in Kontakt kommen und zusammensintern.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Hülle ein Glas mit hohem Schmelzpunkt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeformte Körper auf eine Temperatur von 1200 - 16500C zur Bildung der für das Druckmittel undurchlässigen Hülle erhitzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Hülle ein Glas mit niedrigem Schmelzpunktyund daß eine poröse Schicht aus einem
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Material mit hohem Schmelzpunkt innerhalb der erstgenannten Hülle angebracht ist und in eine für das Druckmittel undurchlässige Schicht umgewandelt wird, nachdem die erstgenannte Hülle für das Druckmittel undurchlässig gemacht worden ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeformte Körper auf eine Temperatur von 600..-10000C zur Bildung der für das Druckmittel undurchlässigen erstgenannten Hülle erhitzt wird und danach auf eine Temperatur von 1200 - 165O°C oder auf eine Temperatur von 1000 - 12000C unter gleichzeitiger isostatischer Kompaktierung erhitzt wird zur Umwandlung der innerhalb der erstgenannten Hülle angeordneten porösen Schicht in eine für das Druckmittel undurchlässigen Schicht.
90S8A5/077S
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3207371A1 (de) * 1981-03-10 1982-12-02 ASEA AB, 72183 Västerås Verfahren zur herstellung von keramischen gegenstaenden aus pulver

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57106574A (en) * 1980-12-19 1982-07-02 Kobe Steel Ltd Method of sintering silicon nitride
GB8926455D0 (en) * 1989-11-23 1990-05-30 T & N Technology Ltd Manufacture of shaped articles from sinterable powder
SE469467B (sv) * 1990-12-21 1993-07-12 Asea Cerama Ab Saett att vid isostatisk pressning foerse en poroes kropp med ett foer en glasomslutning ogenomtraengligt skikt
SE9100396D0 (sv) * 1991-02-08 1991-02-08 Sandvik Ab Saett foer framstaellning av en kompoundkropp
SE9103065D0 (sv) * 1991-10-21 1991-10-21 Sandvik Ab Metod foer framstaellning av keramisk kropp
US5503926A (en) * 1995-01-11 1996-04-02 Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corporation Hipped silicon nitride having a reduced reaction layer

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE348961C (sv) * 1971-03-15 1982-04-19 Asea Ab Forfarande for framstellning av en sintrad pulverkropp
DE2349277A1 (de) * 1973-10-01 1975-04-24 Feldmuehle Anlagen Prod Verfahren zur herstellung dichter formkoerper aus siliziumnitrid
AU507155B2 (en) * 1976-01-29 1980-02-07 Aktiebolag Asea Silicon nitride article
US4112143A (en) * 1977-01-18 1978-09-05 Asea Aktiebolag Method of manufacturing an object of silicon nitride
SE414920C (sv) * 1978-05-02 1982-03-04 Asea Ab Sett att framstella ett foremal av ett material i form av ett pulver genom isostatisk pressning av en av pulvret forformad kropp
DE3040771A1 (de) * 1980-10-29 1982-05-27 Elektroschmelzwerk Kempten GmbH, 8000 München Verfahren zur herstellung von praktisch porenfreien, polykristallinen formkoerpern duch isostatisches heisspressen in glashuellen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NICHTS-ERMITTELT *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3207371A1 (de) * 1981-03-10 1982-12-02 ASEA AB, 72183 Västerås Verfahren zur herstellung von keramischen gegenstaenden aus pulver

Also Published As

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ZA792082B (en) 1980-05-28
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CA1133683A (en) 1982-10-19

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