DE3930326A1 - Verfahren zum isotstatischen heisspressen eines keramik-formkoerpers unter anwendung einer glaskapsel - Google Patents
Verfahren zum isotstatischen heisspressen eines keramik-formkoerpers unter anwendung einer glaskapselInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem ein isostatisches
Heißpressen unter der Bedingung durchgeführt wird, daß ein Ke
ramik-Formkörper in eine Glasschmelze eingetaucht ist, um einen
Sinterkörper mit einer hohen Dichte zu erhalten. Dieses Verfah
ren wird nachstehend als Glaskapsel-IHP-Verfahren bezeichnet.
Bei dem Glaskapsel-IHP-Verfahren werden alle Oberflächen des zu
sinternden Keramik-Formkörpers mit einer dünnen Glasschicht bzw.
einem Glasfilm überzogen, der gasdichte Eigenschaften hat. Dann
wird der mit einer Glasschicht überzogene Keramik-Formkörper ei
nem isostatischen Heißpressen bei z.B. 10,1 bis 304,0 MPa (100
bis 3000 atm) und 1000 bis 2300°C unterzogen, um den Sinterkör
per mit einer hohen Dichte zu erhalten. In diesem Fall sind als
Verfahren zum Aufbringen der Glaskapsel auf den Keramik-Formkör
per ein Ampullenverfahren, ein Sinterglasverfahren und ein Glas
badverfahren bekannt.
Eines der Glasbadverfahren ist aus der JP-AS 62-22 954 bekannt.
Bei diesem Verfahren wird, wie es in Fig. 2a bis 2c gezeigt ist,
ein Keramik-Formkörper 22 in einem Tiegel 21 mit einer unteren
Glasplatte 23, einer oberen Glasplatte 23′ und Glaspulver 24 um
geben. Eine dünne Graphitschicht oder eine Graphitfolie 25, die
flexibel und gasdicht ist, wird zwischen dem Tiegel 21 einer
seits und den Glasplatten 23, 23′ und dem Glaspulver 24 anderer
seits und ferner auf der oberen Glasplatte 23′ angeordnet. Au
ßerdem wird auf der Graphitschicht 25, die sich auf der oberen
Glasplatte 23′ befindet, ein Gewichtsstück 26 beweglich angeord
net, um zu verhindern, daß sich der Keramik-Formkörper 22 wäh
rend des IHP-Vorgangs in der Glasschmelze nach oben bewegt.
Bei dem vorstehend erwähnten Verfahren ist es mittels des Ge
wichtsstückes 26 möglich, das vorstehend erwähnte Problem zu
verhindern, so daß die Glasplatten 23, 23′ und das Glaspulver
24 bei niedrigen Temperaturen, bei denen der Keramik-Formkörper
noch keine hohe Dichte hat, geschmolzen werden und der Keramik-
Formkörper in der Glasschmelze schwimmt. Die dünne Graphit
schicht oder Graphitfolie 25 wie z.B. Grafoil ist jedoch nicht
vollkommen gasdicht, und die Endstufe des IHP-Vorgangs wird in
einem zustand durchgeführt, bei dem der zu sinternde Keramik-
Formkörper 22 mit der dünnen Graphitschicht oder Graphitfolie
25 verbunden ist, wie es in Fig. 2c gezeigt ist. Infolgedessen
wird auf den Keramik-Formkörper 22 kein ausreichender isostati
scher Druck ausgeübt, und aus dem Graphittiegel 21 entweicht
ein Gas, das durch die Graphitfolie 25 hindurchgeht. Folglich
tritt wegen des mangelhaften Zustands der Glaskapsel der Nach
teil auf, daß die Durchführung eines zufriedenstellenden IHP-
Verfahrens nicht möglich ist.
Um den vorstehend erwähnten Nachteil auszuschalten, kann anstel
le der aus der JP-AS 62-22 954 bekannten Graphitfolie eine Molyb
dänfolie bzw. ein Molybdänblech, das einen hohen Schmelzpunkt
hat, verwendet werden. In diesem Fall nimmt die Molybdänfolie
jedoch einen gewellten Zustand ein, wie er in Fig. 2c gezeigt
ist, und folglich tritt der Nachteil auf, daß die teure Molyb
dänfolie nicht wiederverwendet werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend er
wähnten Nachteile auszuschalten und ein Glaskapsel-IHP-Verfah
ren für einen Keramik-Formkörper bereitzustellen, bei dem eine
Folie bzw. ein Blech bzw. eine Platte aus teurem Molybdän wie
derholt verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum isostatischen Heiß
pressen eines Keramik-Formkörpers unter Anwendung einer Glaskap
sel, bei dem der Keramik-Formkörper in einem Tiegel mit einem
Glas, das einen niedrigen Schmelzpunkt hat, umgeben wird und
mit dem Keramik-Formkörper, auf dem ein Gewichtsstück angeord
net ist, ein isostatisches Heißpressen durchgeführt wird, ge
löst, das einen Schritt aufweist, bei dem der Glaskapsel-IHP-
Vorgang unter der Bedingung durchgeführt wird, daß zwischen ei
ner inneren Bodenfläche des Tiegels und einer unteren Oberflä
che des Glases mit einem niedrigen Schmelzpunkt wenigstens eine
Molybdänplatte bzw. wenigstens ein Molybdänblech angeordnet ist.
Bei dem vorstehend erwähnten Lösungsweg kommt es zu keiner un
mittelbaren Verbindung zwischen einer inneren Bodenfläche des
Tiegels und dem zu sinternden Formkörper, wenn der zu sinternde
Formkörper, weil er eine hohe Dichte erhält, in der Glasschmel
ze eine nach unten gerichtete Bewegung zeigt, sondern es bleibt
eine Glasschicht dazwischen, weil zwischen der inneren Bodenflä
che des Tiegels und einer unteren Oberfläche der Glasplatte mit
einem niedrigen Schmelzpunkt dicke Molybdänplatten angeordnet
werden. Das Glaskapsel-IHP-Verfahren kann infolgedessen immer
unter gasdichten Bedingungen durchgeführt werden.
Ferner können die teuren Molybdänplatten wiederverwendet werden,
weil die dicken Molybdänplatten nach dem IHP-Vorgang nicht ver
formt bzw. umgeformt sind und leicht aus der Glasschmelze her
ausgenommen werden können. Zu diesem zweck wird vorzugsweise
eine Molybdänplatte mit einer Dicke von mehr als 1 mm verwendet.
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachste
hend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher er
läutert.
Fig. 1a bis 1c sind Schnittzeichnungen und zeigen die einzelnen
Schritte eines erfindungsgemäßen Glaskapsel-IHP-Verfahrens.
Fig. 2a bis 2c sind Schnittzeichnungen und zeigen die einzelnen
Schritte eines üblichen Glaskapsel-IHP-Verfahrens.
Die Fig. 1a bis 1c sind Schnittzeichnungen, die die einzelnen
Schritte eines erfindungsgemäßen Glaskapsel-IHP-Verfahrens zei
gen. Bei dieser Ausführungsform wird auf einer inneren Seiten
fläche eines Graphittiegels 1 ein Dichtungsteil 2 wie z.B. eine
Graphitfolie, eine Molybdänfolie oder ein Molybdänblech angeord
net. Auf einer inneren Bodenfläche des Graphittiegels 1 werden
Molybdänplatten 3-1 bis 3-3, die jeweils dieselbe festgelegte
Dicke haben, angeordnet, und auf den Molybdänplatten 3-1 bis
3-3 wird eine Glasplatte 4 angeordnet, die beispielsweise aus
Pyrex (Handelsname) hergestellt ist. Ferner wird auf der Glas
platte 4 ein zu sinternder Formkörper 5, der beispielsweise aus
Siliciumnitrid hergestellt ist, angeordnet, und um den Formkör
per 5 herum wird Glaspulver 6 eingefüllt, das z.B. aus Pyrex-
Glas hergestellt ist. Danach wird auf dem Formkörper 5 und dem
Glaspulver 6 eine aus Pyrex-Glas hergestellte Glasplatte 7 an
geordnet, und auf der Glasplatte 7 wird ein Gewichtsstück 8 an
geordnet. In diesem Fall wird vorzugsweise ein gasdichtes Ge
wichtsstück 8 verwendet. Dann sind die Vorbereitungen zum Ein
setzen des Formkörpers 5 in eine IHP-Vorrichtung beendet.
Dann wird ein IHP-Vorgang durchgeführt, nachdem der Tiegel 1,
in den der zu sinternde Formkörper 5 eingebracht ist, in die be
kannte IHP-Vorrichtung eingesetzt worden ist. Der IHP-Vorgang
kann in diesem Fall immer im gasdichten zustand durchgeführt
werden, wie Fig. 1b zeigt, weil der Formkörper 5 selbst bei ge
schmolzenem Zustand des Glases nicht unmittelbar mit der inne
ren Bodenfläche des Tiegels 1 verbunden ist und die Glasschmel
ze dazwischenbleibt. Nach der Beendigung des IHP-Vorgangs kann
das Dichtungsteil 2 nicht wiederverwendet werden, weil das Dich
tungsteil 2 einen gewellten zustand einnimmt, wie er in Fig. 1c
gezeigt ist, jedoch sind die Molybdänplatten 3-1 bis 3-3 über
haupt nicht verformt und können wiederverwendet werden.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele erläutert.
Mit dem aus Siliciumnitrid hergestellten Formkörper wurde der
IHP-Vorgang in der vorstehend erwähnten Weise durchgeführt, wo
bei jedoch auf der inneren Bodenfläche des Graphittiegels je
weils eine aus verschiedenen Materialien, die in Tabelle 1 ge
zeigt sind, hergestellte Folie oder Platte angeordnet wurde. In
diesem Fall wurde der IHP-Vorgang 1 h lang unter den in Tabelle
2 gezeigten Drücken bei 1700°C durchgeführt. Die relative Dich
te des auf diese Weise erhaltenen Sinterkörpers und seine Biege
festigkeit unter Anwendung von vier Auflagerpunkten (JIS R 1601)
wurden gemessen, und ferner wurde geprüft, ob die auf der inne
ren Oberfläche des Graphittiegels gebildete Folie bzw. Platte
wiederverwendet werden kann oder nicht. Tabelle 2 zeigt die Er
gebnisse dieser Messungen.
Aus den in Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die Molybdänplat
ten verwendet werden, ein Keramik-Sinterkörper mit einer hohen
Dichte und einer hohen Biegefestigkeit erhalten werden kann und
die Molybdänplatten wiederholt verwendet werden können. Außer
dem wird vorzugsweise eine Molybdänplatte mit einer Dicke von
mehr als 1 mm verwendet, weil die Molybdänfolie mit einer Dicke
von 100 µm nicht wiederholt verwendet werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend erwähnte Ausführungs
form eingeschränkt; vielmehr sind im Rahmen der Erfindung ver
schiedene Abänderungen möglich. Beispielsweise werden bei der
vorstehend erwähnten Ausführungsform drei Molybdänplatten ver
wendet; es versteht sich jedoch, daß die Zahl der Molybdänplat
ten nicht auf drei beschränkt ist.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, kann der IHP-
Vorgang im Rahmen der Erfindung bis zu seinem Ende immer in ei
nem gasdichten Zustand durchgeführt werden und kann die Molyb
dänplatte wiederholt verwendet werden, weil die Molybdänplatte
zwischen der inneren Bodenfläche des Tiegels und der Glasplatte
mit einem niedrigen Schmelzpunkt angeordnet wird.
Bei einem Verfahren zum isostatischen Heißpressen eines Keramik-
Formkörpers unter Anwendung einer Glaskapsel, bei dem das iso
statische Heißpressen unter der Bedingung durchgeführt wird,
daß der Keramik-Formkörper in einem Tiegel in eine Glasschmelze
eingetaucht ist, um einen Sinterkörper mit einer hohen Dichte
zu erhalten, ist zwischen einer inneren Bodenfläche des Tiegels
und einer unteren Oberfläche des Glases eine Molybdänplatte an
geordnet. Die Molybdänplatte wird während des isostatischen
Heißpreßvorgangs unter Anwendung der Glaskapsel nicht verformt
und kann wiederholt verwendet werden.
Claims (2)
1. Verfahren zum isostatischen Heißpressen eines Keramik-Form
körpers unter Anwendung einer Glaskapsel, bei dem der Keramik-
Formkörper in einem Tiegel mit einem Glas, das einen niedrigen
Schmelzpunkt hat, umgeben wird und mit dem Keramik-Formkör
per, auf dem ein Gewichtsstück angeordnet ist, ein isostati
sches Heißpressen durchgeführt wird, gekennzeichnet durch einen
Schritt, bei dem das isostatische Heißpressen unter Anwendung
der Glaskapsel unter der Bedingung durchgeführt wird, daß zwi
schen einer inneren Bodenfläche des Tiegels und einer unteren
Oberfläche des Glases mit einem niedrigen Schmelzpunkt wenig
stens eine Molybdänplatte angeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Molybdänplatte eine Dicke von mehr als 1 mm hat.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP63235079A JPH0283271A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | セラミックス成形体のガラスカプセルhip方法 |
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- 1988-09-21 JP JP63235079A patent/JPH0283271A/ja active Pending
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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