DE3313836A1 - Roehrenbauteile - Google Patents

Roehrenbauteile

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Description

-I-
Hanau, 15. April 1983 ZPL-Pr/ha
W. C. Heraeus GmbH Patentanmeldung
"Röhrenbauteile"
Die Erfindung betrifft Röhrenbauteile aus dichtgesintertem keramischem Werkstoff.
Wegen ihrer guten Wärmeleitfähigkeit und ihres großen elektrischen Widerstandes werden dichtgesintertes Aluminiumoxid und, wo die Anforderungen von Aluminiumoxid-Keramik nicht mehr erfüllt werden, dichtgesintertes Berylliumoxid für Röhrenbauteile verwendet (Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, 1979, Band 17, Seite 525 - 527).
Obwohl dichtgesintertes Berylliumoxid sehr gute Eigenschaften besitzt,, stehen sein hoher Preis und die Giftigkeit des Berylliumoxid-Staubes einer breiten Anwendung dieses Werkstoffes entgegen.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen für Röhrenbauteile geeigneten keramischen Werkstoff, der ähnlich gute Eigenschaften wie dichtgesintertes Berylliumoxid besitzt, aber kostengünstiger und in die Gesundheit nicht gefährdender Weise hergestellt und verarbeitet werden kann, zu finden.
Die Aufgabe wird erfindungsgmäß durch dichtgesintertes Aluminiumnitrid gelöst.
cB - - 2 -
Röhrenbauteile aus dichtgesintertem Aluminiumnitrid gemäß der Erfindung besitzen hohe Festigkeit, gute Temperaturwechselbeständigkeit, hohen elektrischen Widerstand und gute dielektrische Eigenschaften. Da sie - anders als solche aus Berylliumoxid - ihre gute Wärmeleitfähigkeit auch bei hohen Temperaturen behalten, sind diese Bauteile besonders für Laserröhren geeignet.
Die erfindungsgemäßen Röhrenbauteile lassen sich aufgrund des relativ hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des dichtgesinterten Aluminiumnitrids mit Metallen gut verbinden.
Ausgangsmaterial für die Herstellung der Röhrenbauteile sind vorzugsweise pulverförmige Gemische aus Aluminiumnitrid und 0,1 - 10 Gewichts-°o eines oxidischen Zusatzes. Diese Gemische werden durch Kaltpressen zur grünen Formkörpern verarbeitet, die in inerter Atmosphäre', vorzugsweise unter Stickstoff, dichtgesintert werden.
Thermischer Ausdehnungskoeffizient und Wärmeleitfähigkeit des dichtgesinterten Aluminiumnitrids lassen sich durch Art und Menge des oxidischen Zusatzes in gewünschter Weise beeinflussen.
Als oxidische Zusätze werden die Oxide der Erdalkalimetalle, der Seltenerdmetalle (Scandium, Yttrium und Lanthan bis Lutetium), der Übergangselemente der IV., V. und VI. Gruppe des Periodensystems, Aluminiumoxid und Siliciumoxid einzeln zu mehreren verwendet.
Besonders bewährt hat sich Yttriumoxid.
Überraschenderweise ist dichtgesintertes Aluminiumnitrid, das Yttriumoxid enthält, gegenüber Feuchtigkeit außerordentlich beständig.
Die Herstellung von Röhrenbauteilen gemäß der Erfindung kann vorteilhafterweise, wie in dem folgenden Beispiel beschrieben, erfolgen.
Beispiel
5000g einer Mischung aus 99 Gewichts-?o pulverförmigem Aluminiumnitrid und 1 Gewichts-?o pulverförmigem Yttriumoxid werden in einer Kugelmühle mit keramischen Mahlkörpern unter Argon als Schutzgas 40 Stunden lang gemahlen und anschließend auf ein Sieb mit einer Maschenweite von 100 Mikrometer gegeben.
Aus dem durch Sieben erhaltenen Pulver mit einer Korngröße unter 100 Mikrometer werden durch isostatisches Kaltpressen (Druck 2500 bar) röhrenförmige Preßlinge hergestellt und in einen elektrisch beheizten Sinterofen gegeben. Nach Evakuieren auf 10" rnbar wird in den Sinterofen Stickstoff eingeleitet, bis der Druck 5 mbar beträgt. Unter Aufrechterhalten dieses Drucks wird dann der Sinterofen beheizt, bis innerhalb von 3 Stunden eine Temperatur von 1200 0C erreicht wird. Anschließend wird der Stickstoff-Druck auf 140 mbar und die Temperatur innerhalb einer Stunde auf 1850 0C - der Stickstoff-Druck beträgt jetzt 180 mbar - erhöht.
Diese Temperatur und dieser Druck werden 2 Stunden lang aufrechterhalten; dann wird gekühlt. Nach Belüften des Sinterofens werden die dichtgesinterten Röhrenbauteile entnommen.
Die so hergestellten Röhrenbauteile besitzen einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 4 ΙΟ"6 κ"1, eine Wärmeleitfähigkeit von 200 W/m K und eine Biegefestigkeit von 320 N/mm .

Claims (6)

  1. Hanau, 15. April 1983 ZPL-Pr/ha
    W.C. Heraeus GmbH Patentanmeldung
    "Röhrenbauteile11
    Patentansprüche
    lJ Röhrenbauteile aus dichtgesintertem keramischem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus dichtgesintertem Aluminiumnitrid bestehen.
  2. 2. Röhrenbauteile nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein oder mehrere oxidische Zusätze.
  3. 3. Röhrenbauteile nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze Oxide der Erdalkalimetalle, der Seltenerdmetalle, der Übergangselemente der IV., V. oder VI. Gruppe des Periodensystems, Aluminiumoxid oder Siliciumoxid sind.
  4. 4. Röhrenbauteile nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an oxidischen Zusätzen 0,1 .- 10 Ge\i/ichts-?o beträgt.
  5. 5. Röhrenbauteile nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oxidische Zusatz Yttriumoxid ist.
  6. 6. Röhrenbauteile nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es Laserröhrenbauteile sind.
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