DE3412332A1 - Verfahren zum verbinden von siliziumkarbidkoerpern - Google Patents

Verfahren zum verbinden von siliziumkarbidkoerpern

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DE3412332A1
DE3412332A1 DE19843412332 DE3412332A DE3412332A1 DE 3412332 A1 DE3412332 A1 DE 3412332A1 DE 19843412332 DE19843412332 DE 19843412332 DE 3412332 A DE3412332 A DE 3412332A DE 3412332 A1 DE3412332 A1 DE 3412332A1
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Peter Broughton Preston Kennedy
Kenneth Wirral Liverpool Parkinson
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Description

  • Verfahren zum Verbinden von Silizium-
  • karbidkörpern Die Erfindung bezieht sich auf das Verbinden bzw.
  • Zusammenfügen von Siliziumkarbidkörpern.
  • Reaktionsgebundene Siliziumkarbidkörper werden durch Reaktionssintern eines kohärenten Gemisches (oder eines Rohkörpers) aus Kohlenstoff- und Siliziumkarbidpulver in Anwesenheit von geschmolzenem Silizium hergestellt, wodurch der Kohlenstoff im Gemisch in bindendes Siliziumkarbid umgewandelt und eine im wesentlichen kontinuierliche Siliziumkarbidmatrix in einer im wesentlichen kontinuierlichen freien Siliziumphase gebildet wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zwischen zwei solcher reaktionsgebundener Siliziumkarbidkörper vorzusehen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Kohlenstoffmaterial zwischen Oberflächen von zwei miteinander zu verbindenden reaktionsgebundenen Siliziumkarbidkörpern sandwichartig eingebracht wird und daß geschmolzenes Silizium veranlaßt wird, zwischen die Oberflächen zu fließen und mit dem Kohlenstoffmaterial zu reagieren, um dieses in Siliziumkarbid umzuwandeln und eine Verbindung zwischen den Oberflächen herzustellen.
  • Während der Reaktion zwischen dem Kohlenstoffmaterial und dem geschmolzenen Silizium kommt es zu einem Aufquellen, und das Kohlenstoffmaterial kann so angeordnet (und die Mengen und Reaktionsteilnehmer können so ausgewählt werden), daß jeder Spalt zwischen den miteinander zu verbindenden Oberflächen durch Expansion des Kohlenstoffmaterials bei seiner Umwandlung in Siliziumkarbid und durch das geschmolzene Silizium ausgefüllt wird. Es ist beabsichtigt, daß das Kohlenstoffmaterial und das daraus gebildete Siliziumkarbid Kapillarwege bilden, durch welche das geschmolzene Silizium gezogen wird, und das Kohlenstoffmaterial wird demgemäß in Abhängigkeit von dem Spalt zwischen den miteinander zu verbindenden Oberflächen ausgewählt. Dieser Spalt ist manchmal nur eng infolge der sorgfältigen Bearbeitung der miteinander zu verbindenden Oberflächen, und bei einem Spalt von beispielsweise 0,05 mm können die Oberflächen mit kolloidalem Graphit überzogen werden. Bei etwas weiteren Spalten kann Graphitpapier als Kohl enstoffmaterial verwendet werden, und bei noch weiteren Spalten kann das Kohlenstoffmaterial mit Silizium- und/oder Siliziumkarbidpulver gemischt werden, um einen Füllstoff für die Verbindung zu schaffen.
  • Das Silizium, das benötigt wird, um zwischen die miteinander zu verbindenden Oberflächen zu fließen, kann aus einer lokalen Quelle zugeführt werden, indem das Silizium als Pulver in eine Paste mit beispielsweise einem Epoxyharz gebildet wird und die Paste auf die miteinander zu verbindenden Körper aufgebracht wird, und zwar dort, wo bei Anstieg der Temperatur zum Schmelzen des Siliziums das geschmolzene Silizium zwischen die miteinander zu verbindenden Oberflächen fließen und mit dem sandwichartig zwischen diese Oberflächen eingebrachten Kohlenstoffmaterial in Berührung kommen kann.
  • Wenn nicht ein Vakuum oder eine inerte Atmosphäre um die miteinander zu verbindenden Teile aufrechterhalten wird, muß die Siliziumpaste gegen Oxidation während der Erhitzung zum Schmelzen des Silizium geschützt werden. Demgemäß kann eine Schicht aus Kohlenstoff und/oder einem geeigneten Glas über der äußeren Oberfläche der Paste vorgesehen werden, wenn diese auf die miteinander zu verbindenden Körper aufgebracht wird.
  • Das Silizium kann Legierungselemente enthalten, wie dies in der DE-PS 21 45 113 beschrieben ist, die mithelfen, die miteinander zu verbindenden Oberflächen zu benetzen.
  • Ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung kann darin bestehen, daß eine uffenverbindung zwischen zwei Rohren aus reaktionsgebundenem Siliziumkarbid hergestellt wird, indem Graphitpapier um das einzusteckende Ende herum gewickelt wird, eine Graphitpapierscheibe zwischen die Stoßflächen der beiden Rohre eingesetzt wird oder beide Maßnahmen getroffen werden, und indem die Verbindung in Kontakt mit Silizium durch Induktionserhitzung auf 14000C bei hoher Frequenz von mindestens 400 Hertz beaufschlagt wird.

Claims (8)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Verbinden bzw. Zusammenfügen von Oberflächen zweier reaktionsgebundener Siliziumkarbidkörper, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kohlenmaterial sandwichartig zwischen die miteinander zu verbindenden Oberflächen eingefügt wird und daß geschmolzenes Silizium veranlaßt wird, zwischen die Oberflächen zu fließen und mit dem Kohlenstoffmaterial zu reagieren, um dieses in Siliziumkarbid umzuwandeln.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenstoffmaterial kolloidaler Graphit verwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenstoffmaterial Graphitpapier verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenstoffmaterial mit Silizium- und/oder Siliziumkarbidpulver gemischt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Silizium aus einer Paste zugeführt wird, die Siliziumpulver enthält, welches auf die zu verbindenden Körper dort aufgebracht wird, wo beim Schmelzen das Silizium zwischen die miteinander zu verbindenden Oberflächen fließen kann.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Silizium gegen Oxidation durch eine Schicht aus Kohlenstoff über der äußeren Oberfläche der Paste geschützt wird, wenn diese auf die zu verbindenden Körper aufgebracht wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Silizium gegen Oxidation durch eine Schicht aus Glas über der äußeren Oberfläche der Paste geschützt wird, wenn diese auf die zu verbindenden Körper aufgebracht wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenzeichnet, daß das geschmolzene Silizium Legierungselemente enthält.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1930306A1 (de) * 2006-11-30 2008-06-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Keramikverbundelement und zugehöriges Herstellungsverfahren
WO2013045308A1 (de) * 2011-09-30 2013-04-04 Sgl Carbon Se Laserstrahllöten von materialien auf siliciumkarbidbasis

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6140874A (ja) * 1984-07-31 1986-02-27 三井造船株式会社 セラミツク部材用接着剤及びそれを用いた接合方法
JPH03279276A (ja) * 1990-03-28 1991-12-10 Ngk Insulators Ltd セラミック接合体及びその接合方法
JP2000081062A (ja) * 1998-09-08 2000-03-21 Ngk Insulators Ltd ブレーキ用部材
JP4924200B2 (ja) * 2007-05-22 2012-04-25 トヨタ自動車株式会社 ＳｉＣ単結晶の製造装置および製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2319323A (en) * 1938-04-11 1943-05-18 Carborundum Co Siliconized silicon carbide connection and method of making the same
DE2922953A1 (de) * 1978-06-09 1979-12-20 Norton Co Verfahren zur dauerhaften verbindung von feuerfesten bauteilen aus siliciumcarbid
DE3037199A1 (de) * 1980-10-02 1982-04-08 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Verfahren zum herstellen von formkoerpern aus siliziumkarbid oder formkoerpern aus graphit oder graphitaehnlichem werkstoff mit einer aus siliziumkarbid bestehenden oberflaeche

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5895667A (ja) * 1981-11-30 1983-06-07 トヨタ自動車株式会社 炭化珪素セラミック体の接合装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2319323A (en) * 1938-04-11 1943-05-18 Carborundum Co Siliconized silicon carbide connection and method of making the same
DE2922953A1 (de) * 1978-06-09 1979-12-20 Norton Co Verfahren zur dauerhaften verbindung von feuerfesten bauteilen aus siliciumcarbid
DE3037199A1 (de) * 1980-10-02 1982-04-08 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Verfahren zum herstellen von formkoerpern aus siliziumkarbid oder formkoerpern aus graphit oder graphitaehnlichem werkstoff mit einer aus siliziumkarbid bestehenden oberflaeche

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Z.: Industrie-Diamanten Rundschau 15, 1981, Nr. 3, S. 140-144 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1930306A1 (de) * 2006-11-30 2008-06-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Keramikverbundelement und zugehöriges Herstellungsverfahren
US8956482B2 (en) 2006-11-30 2015-02-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Ceramics composite member and method of producing the same
WO2013045308A1 (de) * 2011-09-30 2013-04-04 Sgl Carbon Se Laserstrahllöten von materialien auf siliciumkarbidbasis

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GB8309857D0 (en) 1983-05-18

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