EP2004572A1 - Schlicker sowie damit hergestellter keramischer verbundwerkstoff - Google Patents

Schlicker sowie damit hergestellter keramischer verbundwerkstoff

Info

Publication number
EP2004572A1
EP2004572A1 EP07711865A EP07711865A EP2004572A1 EP 2004572 A1 EP2004572 A1 EP 2004572A1 EP 07711865 A EP07711865 A EP 07711865A EP 07711865 A EP07711865 A EP 07711865A EP 2004572 A1 EP2004572 A1 EP 2004572A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
acid
ceramic
slip
slurry
ceramic composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07711865A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walther Glaubitt
Arne RÜDINGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2004572A1 publication Critical patent/EP2004572A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/624—Sol-gel processing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111—Fine ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/185—Mullite 3Al2O3-2SiO2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C04B35/486—Fine ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/50—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds
    • C04B35/505—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds based on yttrium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0045—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by a process involving the formation of a sol or a gel, e.g. sol-gel or precipitation processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/441—Alkoxides, e.g. methoxide, tert-butoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/449—Organic acids, e.g. EDTA, citrate, acetate, oxalate

Definitions

  • the invention relates to ceramic slip, with which duk ⁇ ile ceramic fiber composites can be manufactured. They can be stretched under tension without the occurrence of a brittle fracture typical of ceramic materials.
  • the slips should be easy to handle and have a low crystallization temperature.
  • a slurry which contains at least one inorganic filler and a molecularly disperse sol.
  • the sol contains at least one carboxylate of a metal selected from the group of oxide-ceramic monosubstituted and multisubstance systems, for example aluminum, magnesium, calcium, titanium, zirconium, niobium, manganese or cerium.
  • a metal selected from the group of oxide-ceramic monosubstituted and multisubstance systems, for example aluminum, magnesium, calcium, titanium, zirconium, niobium, manganese or cerium.
  • One and two-substance systems of the oxide ceramics mentioned are preferably used.
  • Preference is furthermore given to aluminasoxide-containing monosubstituted and multisubstance systems and particularly preferably alumina-containing mono- and binary systems.
  • a particular feature of the present invention is that part of the carboxylates is formed from a higher fatty acid. These are fatty acids with at least 12 C atoms to understand.
  • the slip according to the invention consist of molecularly disperse solutions of said carboxylates, in which dense-crystalline fillers are suspended in the form of powder.
  • the inventive concept is now based on the fact that instead of used in the prior 'art propionic acid in addition to the longer chain fatty acids Car- boxylierung the metal alkoxides used, eg aluminum-sec. Butylate, are used and so a mixture of different metal carboxylates is available. These are then processed together with the ceramic filling powders to form a slurry. Annealing to a maximum of 1250 ° C. results in nanoscale open porosity, the pores preferably having a diameter in the range from 3 nm to 300 nm.
  • This nanoporous scaffold was investigated for matrices made of various aluminum carboxylates, Corundum is then formed, as found in mixtures of aluminum carboxylates with tetraalkoxysilane, from which mullite is formed.
  • yttrium and zirconium alcoholates can be reacted with carboxylic acids such as nonanoic acid and caproic acid, whereby a molecular disperse solution is likewise obtained which, in combination with the fillers, forms a nanoporous ceramic matrix.
  • An advantage in relation to the present invention is based on the fact that the starting compounds used are commercially available, non-toxic and readily miscible and the reactions can proceed in a single aggregate, without any special expenditure on equipment would be necessary.
  • the molecular disperse solution is mixed with powder and results in a homogeneous slip, which is storage stable over several weeks.
  • the slip has the advantage that its tack at room temperature allows a very flexible shaping - laminating, infiltrating, pressing, gluing - the green body (prepregs). In a temperature range of 70 0 C to 120 0 C forms the dried at 20 to 50 0 C slip a thermoplastic phase, which can be compacted by pressing.
  • the carboxylates used crystallize preferably at temperatures below 1200 0 C and then form a nanoporous matrix with the fillers.
  • the low crystallization temperature of the metal carboxylate of ⁇ 1200 0 C and the training of resilient material bridges between ceramic reinforcing fibers and inorganic filler powder place at temperatures ⁇ 1250 0 C have two great advantages.
  • the reinforcing fiber is not damaged in the transformation of the green body in the ceramic fiber composite material and the slurry forms a nanoporous scaffold by pyrolysis and sintering processes, whereby mechanical energies, which are registered locally by train or pressure, can be distributed over the entire material.
  • This nanoporous matrix thus meets the requirements for the construction of damage-tolerant oxide-ceramic fiber composite materials, as formulated by F. Lang.
  • the nanoporous matrix interface layers are superfluous, which also cause only insufficiently improved fracture behavior of the component and must be applied in an additional step on ceramic reinforcing fibers.
  • the slips according to the invention are used for the production of oxide-ceramic materials by infiltration and impregnation of ceramic materials in the form of woven and long fibers and subsequent lamination to so-called prepregs according to methods known from the field of plastics technology.
  • Another use relates to the production of oxide ceramic composite materials by infiltration and impregnation of ceramic fiber mats, such as insulation material in the field of furnace construction. It is also possible that a conversion of infiltrated and laminated green bodies, ie prepregs, takes place in ceramic end products.
  • the ceramic materials can also be made by coating such Materials with the slip according to the invention takes place.
  • the mixture is hydrolyzed with a mixture of 1.40 mol (25.19 g) of deionized water and 0.135 mol (50.64 g) of aluminum nitrate nonahydrate.

Abstract

Die Erfindung betrifft keramische Schlicker, mit denen duktile keramische Faserverbundwerkstoffe gefertigt werden können. Sie können unter Zug gedehnt werden, ohne dass ein bei keramischen Materialien typischer Sprödbruch auftritt.

Description

Schlicker sowie damit hergestellter keramischer
Verbundwerkstoff
Die Erfindung betrifft keramische Schlicker, mit denen dukπile keramische Faserverbundwerkstoffe gefertigt werden können. Sie können unter Zug gedehnt werden, ohne dass ein bei keramischen Materialien typischer Sprödbruch auftritt .
Zahlreiche Systeme keramischer Schlicker zur Herstellung von oxidkeramischen Werkstoffen und Verbundwerkstoffen sind bekannt (z.B. J. Göring et al . : Oxid/ Oxid-Verbundwerkstoffe: Herstellung, Eigenschaften und Anwendungen, in W. Krenkel : Keramische Verbundwerkstoffe, 2001, S. 123 bis 147, F.F. Lange et al . : Oxide/Oxide Composites : Control of Microstructure and Properties, in 4th International Conference on High Temperature Matrix Composites (HAT-CMC4), 2001, S. 587 bis 609, R.A. Simon et al . : Kolloidale Herstellung und Eigenschaften einer neuen faserverstärkten Oxidkeramik, in H. P. Degischer: Verbundwerkstoffe, S. 298 bis 303, R. A. Simon: Thermal Shock Resistance of Nextel™ 610 and Nextel™ 720 Continuous Fiber- Reinforced Mullite Matrix Composites, in Ceramic En- gineering and Science Proceedings, 25 (4), 2004, S.
105 bis 110, CG. Levi et al . : Microstructural Design of Stable Porous Matrices for All-Oxide Ceramic Composites, Z. Metallkd. 90 (1999) 12, S. 1037 bis 1047) . Das sind teilwässrige kolloiddisperse Sole mit keramischen Füllpulvern bzw. rein wässrige Schlicker mit keramischen Füllpulvern. Die Schlicker sintern bei Temperaturen > 1250 0C, wodurch mit eingesetzte, polykristalline keramische Fasern bereits geschädigt werden. Keramische Faserverbundwerkstoffe mit dukti- len Eigenschaften lassen sich mit solchen Schlickern nicht ohne eine Schädigung der Verstärkungsfasern herstellen.
Aus der EP 1 050 520 Bl sind keramische Schlicker be- kannt, wobei die hier beschriebenen Sole bei Sintertemperaturen < 1250 0C dichten Mullit bilden.
Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Oxidkeramiken mit duktilen Eigenschaften und hierfür verwendbare Schlicker bereitzustellen.
Gleichzeitig sollten die Schlicker dabei einfach zu handhaben sein und eine niedrige Kristallisationstemperatur aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch den gattungsgemäßen Schlicker mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und durch den keramischen Verbundwerkstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildun- gen auf. Erfindungsgemäß wird ein Schlicker bereitgestellt, der mindestens einen anorganischen Füllstoff und ein molekulardisperses SoI enthält. Das SoI enthält dabei mindestens ein Carboxylat eines Metalls, ausgewählt aus der Gruppe oxidkeramischer Ein- und MehrstoffSysteme, z.B. Aluminium, Magnesium, Calcium, Titanium, Zirkonium, Niob, Mangan oder Cer. Vorzugsweise werden dabei Ein- und ZweistoffSysteme der genannten Oxidkeramiken verwendet. Bevorzugt sind weiterhin alumini - umoxidhaltige Ein- und MehrstoffSysteme und besonders bevorzugt aluminiumoxidhaltige Ein- und ZweistoffSysteme .
Besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, dass ein Teil der Carboxylate aus einer höheren Fettsäure gebildet ist. Hierunter sind Fettsäuren mit mindestens 12 C-Atomen zu verstehen.
Die erfindungsgemäßen Schlicker bestehen aus moleku- lardispersen Lösungen der genannten Carboxylate, in denen dicht-kristalline Füllstoffe in Form von Pulver suspendiert werden.
Das erfindungsgemäße Konzept basiert nun darauf, dass anstelle der im Stand'der Technik verwendeten Propionsäure zusätzlich längerkettige Fettsäuren zur Car- boxylierung der verwendeten Metallalkoxide, z.B. Aluminium-sek. -butylat , eingesetzt werden und so eine Mischung aus verschiedenen Metallcarboxylaten vor- liegt. Diese werden dann zusammen mit den keramischen Füllpulvern zu einem Schlicker verarbeitet. Durch eine Temperung bis maximal 1250 0C wird eine nanoskali- ge offene Porosität erreicht, wobei die Poren bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von 3 nm bis 300 nm aufweisen. Dieses nanoporöse Gerüst wurde bei Matrizes aus verschiedenen Aluminiumcarboxylaten, aus de- nen dann Korund entsteht, ebenso gefunden wie bei Mischungen von Aluminiumcarboxylaten mit Tetraalkoxysi- lan, aus dem Mullit gebildet wird.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, für die Herstellung der genannten nanoporösen Matrix abgesehen von Aluminium andere Metalle einzusetzen. So können beispielsweise Yttrium- und Zirkoniumalkoholate mit Carbonsäuren wie Nonansäure und Capronsäure umgesetzt werden, wobei ebenfalls eine molekulardisperse Lösung erhalten wird, die in Kombination mit den Füllstoffen eine nanoporöse keramische Matrix bildet.
Ein Vorteil in Bezug auf die vorliegende Erfindung beruht darauf, dass die verwendeten Ausgangsverbindungen kommerziell verfügbar, nicht giftig und problemlos mischbar sind und die Reaktionen in einem einzigen Aggregat verlaufen können, ohne dass ein besonderer apparativer Aufwand nötig wäre.
Die molekulardisperse Lösung wird mit Pulver vermischt und es resultiert ein homogener Schlicker, der über mehrere Wochen lagerstabil ist. Der Schlicker bietet den Vorteil, dass seine Klebrigkeit bei Raum- temperatur eine sehr flexible Formgebung — laminie- ren, infiltrieren, verpressen, kleben — der Grünkörper (Prepregs) erlaubt. In einem Temperaturbereich von 70 0C bis 120 0C bildet der bei 20 bis 50 0C getrocknete Schlicker eine thermoplastische Phase, die durch Pressen verdichtet werden kann.
Die verwendeten Carboxylate kristallisieren dabei bevorzugt bei Temperaturen unterhalb von 1200 0C und bilden dann mit den Füllstoffen eine nanoporöse Mat- rix. Die niedrige Kristallisationstemperatur der Metall- carboxylate von < 1200 0C und die Ausbildung von belastbaren Materialbrücken zwischen keramischen Verstärkungsfasern und anorganischem Füllpulver bei Tem- peraturen < 1250 0C haben zwei große Vorteile. Die Verstärkungsfaser wird bei der Umwandlung des Grünkörpers in den keramischen Faserverbundwerkstoff nicht geschädigt und der Schlicker bildet durch Pyrolyse- und Sinterprozesse ein nanoporöses Gerüst aus, wodurch mechanische Energien, die lokal durch Zug oder Druck eingetragen werden, über den gesamten Werkstoff verteilt werden können. Diese nanoporöse Matrix erfüllt damit die Anforderungen zum Aufbau von schadenstoleranten oxidkeramischen Faserverbundwerk- Stoffen, wie sie von F. Lang formuliert worden sind. Durch die Verwendung der nanoporösen Matrix werden Interface-Schichten überflüssig, die zudem ein nur unzureichend verbessertes Bruchverhalten des Bauteils bewirken und in einem zusätzlichen Arbeitsschritt auf keramische Verstärkungsfasern aufgebracht werden müssen.
Verwendung finden die erfindungsgemäßen Schlicker zur Herstellung von oxidkeramischen Werkstoffen durch In- filtration und Tränkung von keramischen Werkstoffen in Form von Gewebe- und Langfasern und anschließendem Laminieren zu sog. Prepregs nach aus der Kunststoff- technik bekannten Verfahren. Eine andere Verwendung betrifft die Herstellung oxidkeramischer Verbundwerk- Stoffe durch Infiltration und Tränkung von keramischen Fasermatten, z.B. Isolationsmaterial aus dem Bereich des Ofenbaus. Ebenso ist es möglich, dass eine Überführung von infiltrierten und laminierten Grünkörpern, d.h. Prepregs, in keramische Endprodukte erfolgt. Die keramischen Werkstoffe können auch hergestellt werden, indem eine Beschichtung derartiger Werkstoffe mit den erfindungsgemäßen Schlickern erfolgt.
Beispiel
In einem 2 1-Rundkolben werden 1,365 Mol (336,20 g) Aluminium-tri-sec. -butylat vorgelegt, das mit 1,365 Mol (104,15 g) 2-Isopropoxy-ethanol versetzt wird (exotherme Reaktion, Bildung eines tetrameren Alumi- niumalkoholats aus dem trimeren Aluminium- sec . - butylat) . Zu diesem Zwischenprodukt wird ein Gemisch aus 0,15 Mol (38,46 g) Palmitinsäure und 0,75 Mol (118,68 g) Nonansäure gegeben (exotherme Reaktion, Bildung von Aluminiumnonat und Aluminiumpalmitat) . Danach kommen 1,5 Mol (215,32 g) Octansäure zum Ansatz (exotherme Reaktion, Bildung von Aluminiumocta- nat) und zum Schluss noch 4,43 Mol (327,80 g) Propionsäure (exotherme Reaktion, Bildung von Alumini- umpropionat) . Für eine Mullit-Keramik wird dem Ansatz dann noch 0,495 Mol (103,12 g) Tetraethoxysilan zugemischt .
Hydrolysiert wird das Stoffgemisch mit einer Mischung aus 1,40 Mol (25,19 g) deionisiertem Wasser und 0,135 Mol (50,64 g) Aluminiumnitrat Nonahydrat . Nach der
Hydrolyse werden der Lösung 75 Massenanteile Korundpulver mit einer mittleren Korngröße von 1 μm zugegeben. Diese Suspension wird dann noch in einer Kugelmühle homogenisiert und es entsteht der erfindungsge- mäße Schlicker.

Claims

Patentansprüche
1. Schlicker enthaltend mindestens einen anorganischen Füllstoff und ein molekulardisperses SoI enthaltend mindestens ein Carboxylat von Aluminium, Yttrium und/oder Zirkonium,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass zumindest ein Teil der Carboxylate auf einer höheren Fettsäure mit mindestens 12 C-Atomen basiert.
2. Schlicker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Palmi- tinsäure, Stearinsäure, Laurinsäure, Myristin- säure, Linolsäure, Ölsäure und Erucasäure.
3. Schlicker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Carboxylate der Propionsäure, Capronsäure, Octansäure, Nonansäure, Essigsäure, Buttersäure, Valerian- säure und Heptansäure enthalten sind.
4. Schlicker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlicker eine Viskosität im Bereich von 0,1 bis 5,0 Pas, ge- messen mit einer Scherrate von 100 l/s an einem Rotationsviskometer aufweist.
5. Schlicker nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass der getrocknete Schlicker im Temperaturbereich von 70 bis 120 0C thermoplastische Eigenschaften aufweist.
6. Schlicker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlicker eine Lagerstabilität von mindestens einem Monat aufweist.
7. Schlicker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 30 bis 80 Gew.-%, insbesondere 50 bis 75 Gew. -% Füllstoff enthal- ten sind.
8. Schlicker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff aus einem keramischen Material besteht.
9. Schlicker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff aus- gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus keramischen Metalloxiden, insbesondere Al2O3, SiO2 oder ZrO2.
10. Keramischer Verbundwerkstoff mit duktilen Eigenschaften hergestellt aus einem Schlicker nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem keramischen Werkstoff durch Tempern bei Temperaturen im Bereich von 1000 bis 1250 0C unter Ausbildung einer Matrix mit einer nanoskaligen, offenen Porosität.
11. Keramischer Verbundwerkstoff nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser der Poren im Bereich von 3 bis 300 nm liegt .
12. Keramischer Verbundwerkstoff nach einem der An- sprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff in Form von Fasern, insbesondere Gewebe- oder Lang- fasern enthalten ist.
EP07711865A 2006-03-10 2007-03-08 Schlicker sowie damit hergestellter keramischer verbundwerkstoff Withdrawn EP2004572A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006011224A DE102006011224B4 (de) 2006-03-10 2006-03-10 Schlicker sowie damit hergestellter keramischer Verbundwerkstoff
PCT/EP2007/002041 WO2007104477A1 (de) 2006-03-10 2007-03-08 Schlicker sowie damit hergestellter keramischer verbundwerkstoff

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2004572A1 true EP2004572A1 (de) 2008-12-24

Family

ID=38230133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07711865A Withdrawn EP2004572A1 (de) 2006-03-10 2007-03-08 Schlicker sowie damit hergestellter keramischer verbundwerkstoff

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20090221414A1 (de)
EP (1) EP2004572A1 (de)
DE (1) DE102006011224B4 (de)
WO (1) WO2007104477A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112015021620B1 (pt) * 2013-03-12 2020-11-17 Robert Bosch Gmbh método para a fabricação de um elemento sensor eletrolítico para a detecção de pelo menos uma propriedade de um gás de medição em uma câmara de gás de medição
DE102013204202A1 (de) 2013-03-12 2014-09-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Sensorelements zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3896018A (en) * 1973-09-24 1975-07-22 Gen Electric Method of forming beta-alumina articles
US4285732A (en) * 1980-03-11 1981-08-25 General Electric Company Alumina ceramic
WO1992009540A1 (en) * 1990-12-03 1992-06-11 Manville Corporation Method of preparing ceramic materials
KR940000726B1 (ko) * 1991-04-23 1994-01-28 재단법인 한국에너지기술 연구소 벌집구조를 갖는 요로용 알루미나질 통기성 복사체
US5447898A (en) * 1993-09-21 1995-09-05 Shell Oil Company Process for the preparation of zirconia
DE19651757C2 (de) * 1996-09-17 1998-11-12 Fraunhofer Ges Forschung Gefüllte Aluminiumoxidsol-Masse und Verwendungen hierfür
JPH10100320A (ja) * 1996-09-30 1998-04-21 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 複合セラミックス板およびその製造法
DE19921261C2 (de) * 1999-05-07 2001-10-18 Fraunhofer Ges Forschung Supramolekulare Vorstufen zur Herstellung dichter Keramiken und deren Verwendung zur Herstellung von hochdichtem Mullit
DE10115927A1 (de) * 2001-03-30 2002-10-10 Creavis Tech & Innovation Gmbh Elektrolytmembran, diese umfassende Membranelektrodeneinheiten, Verfahren zur Herstellung und spezielle Verwendungen
DE10122889C2 (de) * 2001-05-11 2003-12-11 Creavis Tech & Innovation Gmbh Anorganische Kompositmembran zur Abtrennung von Wasserstoff aus Wasserstoff enthaltenden Gemischen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007104477A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20090221414A1 (en) 2009-09-03
DE102006011224A1 (de) 2007-09-13
WO2007104477A1 (de) 2007-09-20
DE102006011224B4 (de) 2009-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4228355C1 (de) Feuerfeste Leichtformkörper
EP1470912B1 (de) Mehrschichtiges keramisches Verbundmaterial mit thermischer Schutzwirkung
DE102010055221B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus faserverstärktem Verbundwerkstoff
EP1899280B1 (de) PORÖSER ß-SIC-HALTIGER KERAMISCHER FORMKÖRPER MIT EINER ALUMINIUMOXIDBESCHICHTUNG UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG
EP1734024B1 (de) Oxidkeramischer Faser-Verbundwerkstoff und ein Verfahren zur Herstellung desselben
DE10220086A1 (de) Verfestigung mineralischer Werkstoffe
WO2010000549A1 (de) Verbundmaterial mit nano-pulver und verwendung des verbundmaterials
DE19623425B4 (de) Verfahren zur Herstellung reaktionsgebundener Mullit-haltiger Keramikformkörper und deren Verwendung
DE69729581T2 (de) Schlackenlinienmanschette für düse mit untergetauchtem eintritt und zusammensetzung dafür
DE19826792C2 (de) Hochtemperaturbeständige Faserverbundmaterialien und Verfahren zu deren Herstellung
DE3329250A1 (de) Feuerfestes siliziumnitrid-verbundmaterial
DE102012200967A1 (de) Speiser und formbare Zusammensetzung zu deren Herstellung enthaltend kalzinierte Kieselgur
DE102006011224B4 (de) Schlicker sowie damit hergestellter keramischer Verbundwerkstoff
EP0890559A1 (de) Verfahren zur Beschichtung oxidischer Fasermaterialien mit Metallaluminaten zur Herstellung versagenstoleranter hochtemperaturfester oxidationsbeständiger Verbundwerkstoffe
DE102010004933A1 (de) Hochtemperaturfester Hybridwerkstoff aus Calciumsilikat und Kohlenstoff
DE19545346C2 (de) Verfahren zur Herstellung von keramischen Nanocomposites
EP3112497B1 (de) Graphenbesschichtung auf einem magnesiumlegierungssubstrat
EP2723916B1 (de) Giesstechnisches bauteil und verfahren zum aufbringen einer korrosionsschutzschicht
DE102005040582A1 (de) Hochtemperaturstabile keramische Schichten und Formkörper
DE102005030518A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Mullit
DE102012005088A1 (de) Feuerfestwerkstoff für Hochtemperaturanwendungen, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung
DE3716729C2 (de)
AT504168B1 (de) Verfahren zur herstellung eines insbesondere porösen keramischen formkörpers und damit hergestellter formkörper
EP0739864A1 (de) Keramischer Werkstoff sowie Verfahren zu seiner Herstellung
EP0797554B1 (de) Verfahren zur herstellung eines aluminiumoxid enthaltenden gesinterten materials

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20080915

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL PL PT RO SE SI SK TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20100805