DE4102249A1

DE4102249A1 - Conductive surface prodn. on silicon carbide workpiece - during sintering, to allow direct electro-erosion machining

Info

Publication number: DE4102249A1
Application number: DE19914102249
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr Rer Nat Pilz; Lutz Dipl Ing Mueller; Joerg Dipl Ing Adler
Original assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Current assignee: PILZ, ROLF, DR.RER.NAT., 09130 CHEMNITZ, DE MUELLE
Priority date: 1991-01-23
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 1992-07-30

Abstract

An electrically conductive rim zone is produced on sintered silicon carbide ceramic workpieces by exposing the workpieces, during sintering in a vacuum sintering furnace, to an additional holding time of 60-150 mins. at 1900-2150 deg.C. so that an electrically conductive carbon layer is formed over the entire workpiece surface. ADVANTAGE - The workpieces can be directly machined by electro-erosion without the need for application of a conductive starting layer or introduction of a conductive phase

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer elektrisch leitenden Randzone bei Werkstücken aus gesinter ter Siliziumkarbidkeramik, die keine bzw. eine niedrige elektrische Leitfähigkeit aufweist.The invention relates to a method for generating a electrically conductive edge zone for sintered workpieces ter silicon carbide ceramics that have no or a low has electrical conductivity.

Um Siliciumkarbidwerkstoffe elektroerosiv zu bearbeiten, muß eine für dieses Verfahren erforderliche elektrisch leitende Startschicht mit einer Mindestleitfähigkeit von 10 bis 100 mS/cm vorhanden sein. Diese Startschicht wurde bisher auf das Siliziumkarbid-Keramikbauteil nach dem Sintervorgang aufgetragen. Dafür finden unterschiedliche Technologien Einsatz, beispielsweise erfolgt der Auftrag einer elektrisch leitenden Silberschicht. Andere Lösungen gehen von einer Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des Werkstoff-Grund gefüges durch Einbringen einer elektrisch leitenden Phase aus, die wie auch das Auftragen einer elektrisch leitenden Startschicht einen hohen zusätzlichen technologischen Auf wand erfordert und die physikalisch-mechanischen Eigen schaften des Grundwerkstoffes negativ beeinflußt.In order to machine silicon carbide materials electro-erosively an electrically conductive required for this process Starting layer with a minimum conductivity of 10 to 100 mS / cm to be available. This starting layer has been on so far the silicon carbide ceramic component after the sintering process applied. There are different technologies for this Use, for example, is applied electrically conductive silver layer. Other solutions start from one Increasing the electrical conductivity of the material base structure by introducing an electrically conductive phase from that as well as applying an electrically conductive Start shift a high additional technological opening wall requires and the physical-mechanical properties properties of the base material are negatively affected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit der Randzone zu entwickeln, welches ohne zusätzlichen technologischen Aufwand durchge führt werden kann und eine Beeinträchtigung der physika lisch-mechanischen Eigenschaften des Grundwerkstoffes ver meidet.The invention has for its object a method for increasing to develop the electrical conductivity of the peripheral zone, which goes through without additional technological effort can lead and an impairment of the physika mechanical-mechanical properties of the base material ver avoids.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine zusätzliche Haltezeit von 60 bis 150 Minuten bei einer Temperatur von 1900°C bis 2150°C während des Sintervorganges der Silizium karbid-Keramik gelöst. Dadurch entsteht eine besser leitende kohlenstoffangereicherte Randschicht, die mehrere Mikrometer beträgt. Somit besteht die Möglichkeit, während der Werk stoffherstellung die Voraussetzung für eine effektive elek troerosive Bearbeitung zu schaffen. Die auf dem Bauteil verbleibende kohlenstoffangereicherte Randschicht kann sich nachteilig auf bestimmte Anwendungsrichtungen auswirken. Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.This object is achieved by an additional Holding time of 60 to 150 minutes at a temperature of 1900 ° C to 2150 ° C during the sintering process of the silicon carbide ceramic dissolved. This creates a more conductive carbon-enriched surface layer that is several micrometers is. So there is a possibility during the work fabric production is the prerequisite for effective elec to create troerosive machining. The one on the component remaining carbon-enriched surface layer can become adversely affect certain application directions. The invention is described below using an exemplary embodiment explained in more detail.

Voraussetzung für die elektroerosive Bearbeitung von Werk stücken aus gesinterter Siliziumkarbid-Keramik, die keine bzw. eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist, bildet die Präparation der Werkstücke mit einer elektrisch leiten den Randschicht. Das geschieht im Gegensatz zu anderen Be schichtungsverfahren, die einen zusätzlichen technologischen Aufwand darstellen, während der Herstellung der Werkstücke aus Siliziumkarbid-Keramik. Dafür wird der Sinterprozeß im Vakuum-Sinterofen durch eine zusätzliche Haltezeit, bei spielsweise während der Abkühlphase mit einem Temperatur regime von 1900°C bis 2150°C modifiziert. Infolge des Ab dampfens von Silizium entsteht eine kohlenstoffangereicherte Randschicht. Bei einer Variation der Haltedauer von 60 bis 150 Minuten kann die Randschicht eine elektrische Leitfähig keit von größer als 2 S/cm erreichen. Diese gut elektrisch leitende Kohlenstoffschicht übernimmt den Transport der Ladungsträger als Voraussetzung für eine elektroerosive Bearbeitung dieser Werkstücke aus gesinterter Silizium karbid-Keramik.A prerequisite for electro-erosive machining at the factory pieces of sintered silicon carbide ceramics that none or has a low electrical conductivity conduct the preparation of the workpieces with an electric one the boundary layer. In contrast to other Be stratification processes that add an additional technological Represent effort during the manufacture of the workpieces made of silicon carbide ceramic. For this, the sintering process in Vacuum sintering furnace due to an additional holding time for example during the cooling phase with a temperature Modified from 1900 ° C to 2150 ° C. As a result of Ab vaporization of silicon creates a carbon-enriched Boundary layer. With a variation of the holding period from 60 to The surface layer can be electrically conductive for 150 minutes reach greater than 2 S / cm. This well electric conductive carbon layer takes over the transport of the Charge carriers as a prerequisite for an electroerosive Processing of these sintered silicon workpieces carbide ceramic.

Claims

Method for producing an electrically conductive edge zone in workpieces made of sintered silicon carbide ceramic, which has no or low electrical conductivity, using a sintering furnace, characterized in that the workpieces during the sintering process in the vacuum sintering furnace with an additional holding time of 60-150 minutes exposed to a temperature of 1900 ° C to 2150 ° C, which forms a good electrically conductive carbon layer on the entire surface of the workpiece.