DE3431828A1 - Reaktionsgebundenes siliziumkarbid-artefakt - Google Patents

Reaktionsgebundenes siliziumkarbid-artefakt

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Kenneth Wirral Liverpool Parkinson
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Description

3431823
2 9. AUB. 1984
84 qZ6_ KU/_u
United Kingdom Atomic Energy Authority, 11 Charles II
Street, London SWlY 4QP, England
AjNRj_ 1005693
VNR: 106836
Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr. 8323994 vom 7. September 1983 beansprucht.
Reaktionsgebundenes SiIiziumkarbid-Artefakt
Die Erfindung bezieht sich auf reaktionsgebundene SiI iziumkarbid-Artefakte.
Reaktionsgebundene Siliziumkarbid-Artefakte werden durch Reaktionssintern eines kohärenten Gemisches (oder Rohkörpers) aus Kohlenstoff- und Silizium-Karbidpulvern in Gegenwart von geschmolzenem Silizium hergestellt, wobei dieses Verfahren als "Aufsi1izieren" bekannt ist. Kohlenstoff im Gemisch wird in bindendes Siliziumkarbid umgewandelt, und eine im wesentlichen kontinuierliche Siliziumkarbidmatrix wird in einer im wesentlichen kontinuierlichen freien Siliziumphase gebildet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält eine SiIiziumkarbid—SiIiziummatrix-Zusammensetzung unreagierte Graphitpartikeln, die in der gesamten Zusammensetzung dispergiertsind.
Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung werden grobe Kohlenstoffpartikelη (z.B. Graphit) mit einer Dicke von mindestens 0,963 g/ml in ein kohärentes Gemisch aus Kohlenstoff- und Siliziumkarbidpulvern eingegeben, und das kohärente Gemisch wird dann aufsi1iziert, um ein
reaktionsgebundenes Siliziumkarbid-Artefakt mit darin dispergierten Graphitpartikeln zu erzeugen.
Die Grobkohlenstoffpartikeldichte von mindestens 0,963 g/ml ist so, daß die Partikeln einer Durchdringung durch Silizium während des Aufsilizierens widerstehen. Die Partikeln werden demgemäß im aufsi1izierten Produkt zurückgehalten, wo sie sich als Schmierfähigkeitsverbesserer durch Reduzierung der Gleitreibung herausgestellt haben.
Die Fähigkeit von Graphit in einer Dichte von mindestens 0,963 g/ml, der Durchdringung durch Silizium zu widerstehen, ist bereits bekannt, und es wurde von dieser Eigenschaft Gebrauch gemacht, um während des Aufsilizierens die Form eines Hohlraumes in einem rohen Siliziumkarbidkörper zu schützen, und zwar durch Einschluß eines Stopfens oder Formteils aus dichtem Graphit im Rohkörper. Nach der vorliegenden Erfindung liegt jedoch das Graphit in Partikelform vor und ist im gesamten Rohkörper dispergiert, der ein kohärentes Gemisch aus Kohlenstoff- und Siliziumkarbidpulvern ist, oder es ist dispergiert in jenem Teil des Rohkörpers, der eine Oberfläche von verbesserter Gleitfähigkeit bilden soll.
Im typischen Fall wird das Kohlenstoffpulver des kohärenten Gemischs eine Submikron-Partikelgröße haben und liegt vorzugsweise in Form von kolloidalem Graphit vor. Die groben Partikeln, die ebenfalls Graphit sein können, werden dagegen eine Partikelgröße (im Rohgemisch) von mindestens 40 Mikron haben, mehr bevorzugt allerdings mindestens 75 Mikron, und im typischen Fall im Bereich von 75 bis 300 Mi krön.
Die Erfindung wird durch folgende Beispiele veranschaulicht:
_ 5 _ 3431823
Beispiel I
400 g Siliziumkarbidpulver und 100 g kolloidales Graphitpulver wurden mit 48,8 g Graphitpartikeln und einem Plastikbinder gemischt. Das Gemisch wurde unter isostatischem Druck von 103,5 MPa in einen Rohkörper geformt, in welchem die Graphitpartikeln 10 % des Gesamtvolumens des Rohkörpers einnahmen. Die Graphitpartikelgröße lag im Bereich zwischen 75 und 150 Mikron,und die Dichte betrug 1,73 g/ml. Der Rohkörper wurde dann auf 1.400 bis 1.65O0C/'trt Gegenwart von geschmolzenem Silizium erhitzt·,-■■ -weΥξijes mit dem kolloidalen Graphit reagierte und dieses dabei in Siliziumkarbid umwandelte.
Beispiel II
Das Experiment von Beispiel I wurde wiederholt unter Verwendung von Graphitpartikeln von größerer Dichte, und zwar im Größenbereich von 150 bis 300 Mikron.
Bei_spie_l_ IΠ
Das Experiment von Beispiel I wurde wiederholt, wobei das durch die dichten Graphitpartikeln im Rohkörper eingenommene Volumen durch Verdopplung der Menge dieser Partikeln im anfänglichen Gemisch mit dem Siliziumkarbidpulver und kolloidalem Craphit erhöht wurde.
Das Produkt aus allen drei Beispielen war ein reaktionsgebundenes Siliziumkarbid-Artefakt mit einer im wesentlichen kontinuierlichen freien Siliziumphase und einer Matrix aus Siliziumkarbid, in der die Graphitpartikeln dispergiert waren, wobei das geschmolzene Silizium nur mit der Oberfläche dieser Partikeln reagiert hatte.

Claims (7)

PATENTANWALT Friedrich-Ebert-Str. 27 DIPL-ING. ROLF PÜRCKHAUER π^ϊτΐϊ"28 ι O / Q 1 G 7 Q D- 5900 Siegen 1 J/+0 ' Ö L ° Telefon (0271)^^^1 31 50 < Telegramm-Anschrift Patschub, Siege 84 026 KU/u United Kingdom Atomic Energy Authority 2 9. AUG. 1984 ΑϋΊΐ 1005693 VNR^ 106836 Patentansprüche
1. Siliziumkarbid-Siliziummatrix-Zusammensetzung, gekennzeichnet durch in der gesamten Zusammensetzung dispergierte unreagierte grobe Kohlenstoffpartikel η.
2. Verfahren zur Erzeugung eines reaktionsgebundenen Siliziumkarbid-Artefakts, dadurch gekennzeichnet, daß grobe Kohlenstoffpartikelη mit einer Dichte von mindestens 0,963 g/ml in ein kohärentes Gemisch aus Kohlenstoff- und Siliziumkarbid-Pulvern eingebracht werden und daß das Gemisch aufsiliziert wird, um ein reaktionsgebundenes Siliziumkarbid-Artefakt mit darin dispergierten Kohlenstoffpartikeln zu erzeugen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die groben Kohlenstoffpartikelη eine Abmessung von mindestens 40 Mikron aufweisen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die groben Kohlenstoffpartikelη eine Größe von mindestens 75 Mikron aufweisen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die groben Kohlenstoffpartikelη in der Größenordnung von 75-300 Mikron liegen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenstoffpulver im kohärenten Gemisch eine Submirkon-Partikelgröße aufweist.
7. Verfahren bzw. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die groben Kohlenstoffpartikelη Graphitteilchen sind.
DE19843431828 1983-09-07 1984-08-30 Reaktionsgebundenes siliziumkarbid-artefakt Withdrawn DE3431828A1 (de)

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