FR2723082A1 - Sintered boron carbide ceramic bodies - Google Patents

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Abstract

Sintered boron carbide ceramic bodies are produced by (a) mixing boron carbide powder with an organosilicon polymer ceramic precursor (I) chosen from polysiloxanes, polysilazanes, polysilanes, metallopolysiloxanes and metallopolysilanes to form a homogeneous mixt. in which the (I) is present in such an amt. that the free carbon index of the mixt. is greater than 0.2 wt.% w.r.t. the total wt. of the boron carbide powder and the carbonisation prod. derived from the (I); (b) forming the homogeneous mixt. into the desired shape under press. and at a temp. below ca. 500 deg C to form a green body that can be further manipulated and (c) sintering the green body in an inert atmos. at a temp. above ca. 2200 deg C to form a sintered body with a density of above ca. 2.0.

Description

La présente invention concerne la fabrication d'un corps céramique en carbure de bore hautement densifié, par pyrolyse d'un mélange comprenant de la poudre de carbure de bore et un polymère organosilicié précurseur de matière céramique choisi parmi les polysiloxanes, polysilazanes, polysilanes, métallopolysiloxanes et nétallopolysilanes.  The present invention relates to the manufacture of a highly densified boron carbide ceramic body, by pyrolysis of a mixture comprising boron carbide powder and an organosilicon polymer precursor of ceramic material selected from polysiloxanes, polysilazanes, polysilanes, metallopolysiloxanes and metallopolysilanes.

Ces corps céramiques hautement densifiés peuvent être fabriqués par frittage sous pression ou en utilisant un procédé sans pression.These highly densified ceramic bodies can be manufactured by pressure sintering or by using a pressureless process.

Les produits et les procédés de la présente invention offrent plusieurs avantages nets sur les méthodes de l'art antérieur. (1) Les corps à l'état vert (cru) ont de grandes résistances, ce qui facilite la manipulation et l'usinage avant frittage. (2) On peut faire varier la composition du mélange précurseur de matière céramique pour l'adapter à diverses techniques de moulage telles que des applications de pressage et frittage ou de moulage par transfert/injection et frittage. (3) Les corps verts de l'invention sont plus denses et donnent donc des produits céramiques qui présentent moins de retrait à la pyrolyse et une plus grande rigueur de cotes à l'état fritté. The products and methods of the present invention offer several distinct advantages over the methods of the prior art. (1) The bodies in green (raw) state have great strengths, which facilitates handling and machining before sintering. (2) The composition of the ceramic precursor mixture can be varied to suit various molding techniques such as pressing and sintering or transfer / injection molding and sintering applications. (3) The green bodies of the invention are denser and thus give ceramic products which exhibit less pyrolytic shrinkage and greater sinteredness in the sintered state.

La présente invention révèle pour la première fois qu'on peut obtenir de façon inattendue des produits céramiques en carbure de bore à grande résistance mécanique et haute densité en frittant un mélange comprenant un polymère organosilicié précurseur de matière céramique et de la poudre de carbure de bore. The present invention discloses for the first time that high strength and high density boron carbide ceramic products can be unexpectedly obtained by sintering a mixture comprising an organosilicon polymer precursor of ceramic material and boron carbide powder. .

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un corps vert de carbure de bore pouvant être manipulé. Le procédé consiste à mélanger de la poudre de carbure de bore et un polymère organosilicié précurseur de matière céramique, choisi parmi les polysiloxanes, polysilazanes, polysilanes, métallopolysiloxanes et métallopolysilanes, pour obtenir un mélange homogène. Le polymère organosilicié précurseur de matière céramique est présent dans ce mélange en une quantité telle que l'indice de carbone libre du mélange soit supérieur à 0,2 pour cent en poids par rapport au poids total de la poudre de carbure de bore et du produit de carbonisation dérivé du polymère organosilicié précurseur de matière céramique. Le mélange homogène est ensuite façonné à la forme souhaitée, sous pression à une température inférieure à 500-C environ, pour produire le corps vert pouvant être manipulé. The present invention relates to a method of manufacturing a green body of boron carbide that can be manipulated. The method comprises mixing boron carbide powder and a ceramic organosilicon polymer precursor selected from polysiloxanes, polysilazanes, polysilanes, metallopolysiloxanes and metallopolysilanes, to obtain a homogeneous mixture. The organosilicon polymer precursor of ceramic material is present in this mixture in an amount such that the free carbon number of the mixture is greater than 0.2 percent by weight relative to the total weight of the boron carbide powder and the product of carbonization derived from the organosilicon polymer precursor of ceramic material. The homogeneous mixture is then shaped to the desired shape, under pressure at a temperature below about 500 ° C, to produce the manipulable green body.

L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un corps céramique fritté comprenant du carbure de bore. Le procédé consiste à fritter le corps vert pouvant être manipulé préparé ci-dessus dans une atmosphère inerte à une température supérieure à 22000C environ. Les corps frittés ainsi formés ont des densités supérieures à 2,0 environ. The invention also relates to a method of manufacturing a sintered ceramic body comprising boron carbide. The process comprises sintering the manipulable green body prepared above in an inert atmosphere at a temperature above about 22000C. The sintered bodies thus formed have densities greater than about 2.0.

La présente invention concerne la fabrication de corps frittés hautement densifiés à partir de polymères organosiliciés précurseurs de matière céramique et de poudre de carbure de bore. Les corps frittés produits par la mise en oeuvre de la présente invention ont des densités supérieures à 2,0 environ, ce qui correspond à environ 80 % de la densité théorique du carbure de bore. The present invention relates to the manufacture of highly densified sintered bodies from organosilicon precursor polymers of ceramic material and boron carbide powder. The sintered bodies produced by the practice of the present invention have densities greater than about 2.0, which corresponds to about 80% of the theoretical density of boron carbide.

Comme on l'admet ici, la densité théorique du corps est supposée égale à celle du carbure de bore, à savoir 2,52, même si du SiC est également engendré par le polymère précurseur de matière céramique. Ces corps hautement densifiés sont utiles comme pièces d'usure, blindages et dans l'industrie nucléaire.As is admitted here, the theoretical density of the body is assumed to be equal to that of boron carbide, namely 2.52, even if SiC is also generated by the ceramic precursor polymer. These highly densified bodies are useful as wear parts, shielding and in the nuclear industry.

L'invention concerne également un procédé de préparation de corps verts pouvant être manipulés. Par l'expression "corps verts pouvant être manipulés", on entend des corps verts qui ont une résistance à l'état vert suffisante pour être manipulés ou usinés à une forme souhaitée avant le frittage. En général, dans la mise en oeuvre de la présente invention, on peut obtenir des résistances à l'état vert de 2,1 MPa ou plus. Cette résistance à l'état vert est atteinte principalement en raison du fait que le mélange précurseur de matière céramique comprend un polymère organosilicié qui se comporte comme une matrice pour la poudre de carbure de bore. La plus grande résistance à l'*tat vert obtenue dans la pratique de la présente invention atténue les problèmes associés à la manipulation d'objets fragiles et permet la production de formes plus complexes par usinage, fraisage, etc. The invention also relates to a process for preparing green bodies that can be handled. By the term "green bodies that can be handled" is meant green bodies that have green strength sufficient to be handled or machined to a desired shape prior to sintering. In general, in the practice of the present invention, green resistances of 2.1 MPa or more can be obtained. This green resistance is achieved mainly because the precursor mixture of ceramic material comprises an organosilicon polymer which behaves as a matrix for the boron carbide powder. The greater green resistance obtained in the practice of the present invention mitigates the problems associated with the handling of fragile objects and allows the production of more complex shapes by machining, milling, etc.

Les corps verts peuvent être formés par des techniques classiques connues dans la technologie. Ces techniques comprennent le moulage sous pression, le pressage uniaxial, le pressage isostatique, l'extrusion, le moulage par transfert, le moulage par injection, etc. Green bodies can be formed by conventional techniques known in the art. These techniques include pressure casting, uniaxial pressing, isostatic pressing, extrusion, transfer molding, injection molding, and the like.

La présente invention est particulièrement avantageuse à cet égard car on peut facilement modifier la composition du mélange précurseur de matière céramique (rapport
B4C:polymère) pour l'adapter à de multiples techniques de moulage sans affecter la qualité du produit fritté.
The present invention is particularly advantageous in this respect since the composition of the precursor mixture of ceramic material can be easily modified (report
B4C: polymer) to adapt it to multiple molding techniques without affecting the quality of the sintered product.

Les corps verts façonnés sont ensuite cuits à une température élevée dans une atmosphère inerte pour être convertis en articles céramiques ayant des densités supérieures à environ 80 % de la théorie. I1 est préférable que la densité de l'article céramique soit supérieure à environ 90 % de la théorie (2,27). I1 est tout particulièrement préférable que la densité soit supérieure à environ 2,4 (95 % de la théorie). The shaped green bodies are then fired at an elevated temperature in an inert atmosphere to be converted into ceramic articles having densities greater than about 80% of the theory. It is preferable that the density of the ceramic article be greater than about 90% of theory (2.27). It is particularly preferable that the density be greater than about 2.4 (95% of theory).

Pendant la pyrolyse, les polymères organosiliciés de la présente invention donnent du SiC et du carbone libre. During pyrolysis, the organosilicon polymers of the present invention give SiC and free carbon.

Ce phénomène tend à diminuer le taux de retrait qui se manifeste lorsque le mélange est fritté, car le SiC se forme dans les interstices entre les grains de carbure de bore, en limitant ainsi le retrait provoqué par la densification. Etant donné que le retrait est moindre, on peut former des articles frittés en respectant des tolérances plus étroites.This phenomenon tends to decrease the rate of shrinkage that occurs when the mixture is sintered, because the SiC is formed in the interstices between the grains of boron carbide, thus limiting the shrinkage caused by densification. Since shrinkage is less, sintered articles can be formed with closer tolerances.

Les corps céramiques résultants formés par la pyrolyse ci-dessus comprennent un mélange de carbure de bore et de carbure de silicium. En général, la quantité de
SiC est inférieure à environ 10 % du poids total du corps céramique. L'expression "corps de carbure de bore" est employée ici pour désigner ces corps céramiques.
The resulting ceramic bodies formed by the above pyrolysis comprise a mixture of boron carbide and silicon carbide. In general, the amount of
SiC is less than about 10% of the total weight of the ceramic body. The term "boron carbide body" is used herein to refer to these ceramic bodies.

Les compositions de la présente invention peuvent être frittées sous pression ou en utilisant un procédé sans pression pour produire un article céramique hautement densifié. Etant donné que le procédé de frittage utilisant une pression donne généralement des articles céramiques ayant une plus haute densité, un tel procédé est préféré si l'on recherche une densité maximale. En général, cependant, la technique de frittage sans pression est préférée en raison des opérations plus simples qu'elle met en jeu. The compositions of the present invention can be sintered under pressure or using a pressureless process to produce a highly densified ceramic article. Since the sintering process using pressure generally gives ceramic articles having a higher density, such a method is preferred if a maximum density is desired. In general, however, the pressureless sintering technique is preferred because of the simpler operations involved.

Pour le frittage, on utilise des atmosphères inertes afin d'éviter l'incorporation d'oxygène et la formation de silice. Le processus de frittage ainsi que la densité du produit fritté sont ainsi optimisés. Au sens de la présente invention, une atmosphère inerte comprend un gaz inerte, un vide, ou les deux. Si l'on utilise un gaz inerte, il peut s'agir par exemple d'argon, d'hélium ou d'azote. Si l'on utilise un vide, il peut se situer par exemple dans l'intervalle de 13,3 Pa à 26,7 kPa, de préférence de 13,3 à 40,0 Pa. Un exemple de procédé combiné peut comporter une cuisson de la composition dans l'argon jusqu'à 1200"C, une cuisson entre 1200 et 1500"C sous un vide et une cuisson entre 1500 et 2275"C sous argon. For sintering, inert atmospheres are used to avoid oxygen incorporation and silica formation. The sintering process and the density of the sintered product are thus optimized. In the sense of the present invention, an inert atmosphere comprises an inert gas, a vacuum, or both. If an inert gas is used, it may be for example argon, helium or nitrogen. If a vacuum is used, it may for example be in the range of 13.3 Pa to 26.7 kPa, preferably 13.3 to 40.0 Pa. An example of a combined process may include cooking of the composition in argon up to 1200 ° C, baking at 1200-1500 ° C under vacuum and baking at 1500-2775 ° C under argon.

Le frittage peut être exécuté dans n importe quel four classique pour hautes températures équipé d'un dispositif de réglage de l'atmosphère du four. On emploie généralement des températures d'environ 22000C ou plus, l'intervalle préféré étant d'environ 2250 à 2300"C. Une température de frittage tout particulièrement préférée est d'environ 2275"C. Bien qu'on puisse employer des températures plus basses, le produit céramique peut alors ne pas avoir la densité voulue.  The sintering can be carried out in any conventional high temperature oven equipped with a furnace atmosphere control device. Temperatures of about 22,000 ° C or more are generally employed, with the preferred range being about 2250 ° to 2300 ° C. A most preferred sintering temperature is about 2275 ° C. Although lower temperatures may be used, the ceramic product may not have the desired density.

Le programme de température pour le frittage dépend à la fois du volume de pièces à cuire et de la composition du mélange. Dans le cas de petits objets, la température peut être élevée assez rapidement. Dans le cas d'objets plus gros ou qui contiennent de fortes concentrations du polymère organosilicié, cependant, des programmes de plus longue durée sont nécessaires pour produire des corps céramiques uniformes. The temperature program for sintering depends on both the volume of the pieces to be cooked and the composition of the mixture. In the case of small objects, the temperature can be raised fairly quickly. In the case of larger objects or which contain high concentrations of the organosilicon polymer, however, longer programs are needed to produce uniform ceramic bodies.

Les polymères organosiliciés utiles dans la présente invention sont généralement bien connus dans l'art antérieur. Les polymères organosiliciés offrant un important rendement en produit de carbonisation céramique sont préférés car le taux de retrait du liant qui apparaît à la pyrolyse diminue à mesure qu'augmente le rendement en produit de carbonisation. Il est donc préférable que le rendement en produit de carbonisation céramique soit supérieur à environ 20 pour cent en poids. Il est tout particulièrement préférable d'utiliser des polymères organosiliciés offrant des rendements en produit de carbonisation céramique supérieurs à environ 35 pour cent en poids. The organosilicon polymers useful in the present invention are generally well known in the art. Organosilicon polymers having a high yield of ceramic char is preferred because the rate of binder shrinkage that occurs on pyrolysis decreases as the yield of char increases. It is therefore preferred that the yield of ceramic char is greater than about 20 percent by weight. It is particularly preferred to use organosilicon polymers having ceramic char yields greater than about 35 percent by weight.

Le polymère organosilicié doit également donner un produit de carbonisation céramique contenant du carbone libre. D'après la règle des mélanges, le produit de carbonisation céramique doit contenir plus d'environ 30 pour cent en poids de carbone total pour que du carbone libre soit présent. Les polymères organosiliciés ayant plus de 40 pour cent en poids de carbone total sont préférés car ils contiennent environ 86 pour cent en poids de SiC et 14 pour cent en poids de carbone libre (c'est-àdire que dans 100 g du produit de carbonisation, il y a 60 g de Si/28 (P.M. de Si) = 2,14 moles de Si ; 2,14 moles x 12 (P.M. de C) = 26 g de C sous forme de SiC ; et 40 g de C total - 26 g de C sous forme de SiC = 14 g de carbone libre). On préfère avant tout les polymères organosiliciés qui donnent des produits de carbonisation céramiques contenant plus d'environ 50 pour cent de carbone total, car de tels produits de carbonisation céramiques contiennent environ 28 pour cent en poids de carbone libre. Il est généralement préférable que le produit de carbonisation céramique contienne au moins 10 pour cent en poids de carbone libre. Il est plus particulièrement préférable que le produit de carbonisation céramique contienne au moins 25 pour cent en poids de carbone libre. The organosilicon polymer must also give a ceramic carbonization product containing free carbon. According to the blending rule, the ceramic char must contain more than about 30 percent by weight of total carbon for free carbon to be present. Organosilicon polymers having more than 40 percent by weight of total carbon are preferred because they contain about 86 percent by weight of SiC and 14 percent by weight of free carbon (i.e., in 100 g of the carbonization product). there are 60 g of Si / 28 (MW of Si) = 2.14 moles of Si, 2.14 moles x 12 (PM of C) = 26 g of C as SiC, and 40 g of total C 26 g of C in the form of SiC = 14 g of free carbon). Most preferred are organosilicon polymers which provide ceramic chars containing greater than about 50 percent of total carbon, since such ceramic chars contain about 28 percent by weight of free carbon. It is generally preferable for the ceramic char to contain at least 10 weight percent free carbon. More preferably, the ceramic char contains at least 25 weight percent free carbon.

Les polymères organosiliciés utilisés dans le cadre de la présente invention comprennent les polysiloxanes, les polysilazanes, les polysilanes, les polymétallosiloxanes et les polymétallosilanes. Si le polymère organosilicié est un organopolysiloxane, il peut contenir des motifs de structure générale [R3SiO0,5], (R2SiO], [RSiO1,5] et [SiO2] où chaque R est choisi indépendamment parmi l'hydrogène, les radicaux alkyles contenant 1 à 20 atomes de carbone tels que méthyle, éthyle, propyle, etc., des radicaux aryles tels que phényle et des radicaux alkyles insaturés tels que vinyle. The organosilicon polymers used in the context of the present invention include polysiloxanes, polysilazanes, polysilanes, polymetallosiloxanes and polymetallosilanes. If the organosilicon polymer is an organopolysiloxane, it may contain units of general structure [R3SiO0,5], (R2SiO], [RSiO1,5] and [SiO2] where each R is independently selected from hydrogen, the alkyl radicals containing 1 to 20 carbon atoms such as methyl, ethyl, propyl, etc., aryl radicals such as phenyl and unsaturated alkyl radicals such as vinyl.

Des organopolysiloxanes préférés contiennent diverses quantités de motifs [PhSiO1,5], [MeSiO1,5], [MePhSiO], [Ph2SiO] et [PhViSio]. Des organopolysiloxanes particulièrement préférés sont décrits par les formules de motifs
[PhSiO1,5] [MeSiO1,5] [PhViSiO]
et [MeSiO1,5] [MePhSiO] [PhSiO1,5][Ph2SiO] où les diverses fractions molaires de chaque motif conviennent pour doter les polymères résineux de caractéristiques de moulage commodes. Des organopolysiloxanes utiles dans la présente invention peuvent contenir d'autres motifs siloxanes en plus ou à la place des motifs siloxanes qui viennent d'être mentionnés.
Preferred organopolysiloxanes contain various amounts of [PhSiO1.5], [MeSiO1.5], [MePhSiO], [Ph2SiO] and [PhViSiO] units. Particularly preferred organopolysiloxanes are described by the pattern formulas
[PhSiO1.5] [MeSiO1.5] [PhViSiO]
and [MeSiO1,5] [MePhSiO] [PhSiO1,5] [Ph2SiO] where the various mole fractions of each unit are suitable for providing resinous polymers with convenient molding characteristics. Organopolysiloxanes useful in the present invention may contain other siloxane units in addition to or in place of the siloxane units just mentioned.

Des exemples de ces motifs siloxanes comprennent [ViSiO1,5], (MeHSi0J, (MeViSi0J, (Me2SiOJ, (Me3 SiOo.5), etc. On peut également utiliser des mélanges d 'organopolysiloxanes. Examples of such siloxane units include [ViSiO1,5], (MeHSiOj, (MeViSiOj, (Me2SiOJ, (Me3 SiOo.5), etc. Mixtures of organopolysiloxanes can also be used.

Les organopolysiloxanes de la présente invention peuvent être préparés par des techniques bien connues dans l'art antérieur. Le procédé effectivement employé pour préparer les organopolysiloxanes n'est pas déterminant. Le plus couramment, les organopolysiloxanes sont préparés par hydrolyse d'organochlorosilanes. Ces procédés, ainsi que d'autres, sont décrits par Noll dans Chemistry and
Technology of Silicones, chapitre 5 (traduction en langue anglaise de la 2ème édition allemande, Academic Press, 1968).
The organopolysiloxanes of the present invention can be prepared by techniques well known in the art. The process actually employed to prepare the organopolysiloxanes is not critical. Most commonly, the organopolysiloxanes are prepared by hydrolysis of organochlorosilanes. These and other methods are described by Noll in Chemistry and
Technology of Silicones, Chapter 5 (English translation of the 2nd German edition, Academic Press, 1968).

Si le polymère organosilicié précurseur de matière céramique est un polysilazane, il peut contenir des motifs du type tR2SiNH], (RSi(NH)1,5J et/ou

Figure img00070001

où chaque R est choisi indépendamment parmi l'hydrogène, les radicaux alkyles contenant 1 à 20 atomes de carbone tels que méthyle, éthyle, propyle, etc., des radicaux aryles tels que phényle et des radicaux hydrocarbonés insaturés tels que vinyle, et chaque R', R'' et R''' est choisi indépendamment parmi l'hydrogène, les radicaux alkyles ayant 1 à 4 atomes de carbone, des radicaux aryles tels que phényle et des radicaux hydrocarbonés insaturés tels que vinyle. En général, on préfère les polysilazanes qui contiennent des motifs [Ph2SiNH], [PhSi(NH)15J et/ou
Figure img00070002
If the organosilicon polymer precursor of ceramic material is a polysilazane, it may contain units of the type tR2SiNH1, (RSi (NH) 1,5J and / or
Figure img00070001

where each R is independently selected from hydrogen, alkyl radicals containing 1 to 20 carbon atoms such as methyl, ethyl, propyl, etc., aryl radicals such as phenyl and unsaturated hydrocarbon radicals such as vinyl, and each R R '' and R '''are independently selected from hydrogen, alkyl radicals having 1 to 4 carbon atoms, aryl radicals such as phenyl and unsaturated hydrocarbon radicals such as vinyl. In general, polysilazanes which contain [Ph2SiNH], [PhSi (NH) 15J and / or
Figure img00070002

Les polysilazanes utiles dans la présente invention peuvent cependant contenir d'autres motifs silazanes tels que [MeSi(NH)1,5J, [Me2SiNH], (ViSi(NH)1,5J, tVi2SiNH], [PhMeSiNHJ, tHSi(NH)l 5], (PhViSiNHJ, (MeViSiNHJ, etc.The polysilazanes useful in the present invention may however contain other silazane units such as [MeSi (NH) 1.5J, [Me2SiNH], (ViSi (NH) 1.5J, tVi2SiNH], [PhMeSiNHJ, tHSi (NH) l 5], (PhViSiNHJ, (MeViSiNHJ, etc.

Les polysilazanes de la présente invention peuvent être préparés par des techniques bien connues dans l'art antérieur. Le procédé effectivement employé pour préparer les polysilazanes n'est pas déterminant. Des polymères de silazanes ou polysilazanes précurseurs de matière céramique appropriés peuvent être préparés par les procédés de Gaul décrits dans les brevets des E.U.A.  The polysilazanes of the present invention can be prepared by techniques well known in the art. The process actually employed to prepare the polysilazanes is not critical. Suitable ceramic precursor silazane or polysilazane polymers can be prepared by the Gaul methods disclosed in U.S.

N' 4 312 970, 4 340 619, 4 395 460 et 4 404 153. Des polysilazanes appropriés comprennent également ceux préparés par les procédés décrits par Haluska dans le brevet des E.U.A. N" 4 482 689 et Seyferth et coll. dans le brevet des E.U.A. N" 4 397 828. D'autres polysilazanes utilisables dans la présente invention peuvent être préparés par les procédés décrits par Cannady dans les brevets des E.U.A. N" 4 540 803 et 4 543 344, et Burns et coll. dans J. Mater. Sci., 22 (1987), pages 2609-2614. Des polysilazanes particulièrement préférés sont les polysilacyclobutasilazanes , les polydisi lacyclobutasilazanes e t et les polysilacyclobutasilazanes modifiés par un silane. Au sens de la présente description, l'expression "polymère de silacyclobutasilazane M couvre les polysilacyclobutasilazanes , les polydisi lacyclobutasilazanes e t et les polysilacyclobutasilazanes modifiés par un silane. Les polymères de silacyclobutasilazane peuvent être réticulés par voie thermique ou catalytique. En conséquence, les corps verts préparés à partir de ces polymères de silacyclobutasilazane peuvent être durcis avant l'étape de frittage. De tels corps verts durcis possèdent généralement de plus grandes résistances à l'état vert que des corps verts similaires non durcis.Nos. 4,312,970, 4,340,619, 4,395,460, and 4,404,153. Suitable polysilazanes also include those prepared by the methods described by Haluska in U.S. Pat. Nos. 4,482,689 and Seyferth et al in U.S. Patent No. 4,397,828. Other polysilazanes useful in the present invention can be prepared by the methods described by Cannady in U.S. Nos. 4,540,803 and 4,543,344, and Burns et al., In J. Mater Sci., 22 (1987), pp. 2609-2614. Particularly preferred polysilazanes are polysilacyclobutasilazanes, polyclisacylclobutasilazanes and and polysilacyclobutasilazanes modified by US Pat. A silane For the purposes of the present description, the term "silacyclobutasilazane M polymer" covers polysilacyclobutasilazanes, polydisi lacyclobutasilazanes and silane-modified polysilacyclobutasilazanes. The silacyclobutasilazane polymers can be crosslinked thermally or catalytically. As a result, the green bodies prepared from these silacyclobutasilazane polymers can be cured before the sintering step. Such green cured bodies generally have greater green strengths than similar uncured green bodies.

Les polysilacyclobutasilazanes de la présente invention peuvent être préparés, par exemple, par le procédé de Burns décrit dans le brevet des E.U.A. The polysilacyclobutasilazanes of the present invention may be prepared, for example, by the Burns method described in U.S.

N" 4 835 238 ; les polydisilacyclobutasilazanes peuvent être préparés, par exemple, par le procédé de Burns décrit dans le brevet des E.U.A. N" 4 774 312 ; et les polysilacyclobutasilazanes modifiés par un silane préférés peuvent être préparés, par exemple, par le procédé de
Burns décrit dans la demande de brevet des E.U.A.
No. 4,835,238; polydisilacyclobutasilazanes can be prepared, for example, by the Burns method described in US Pat. No. 4,774,312; and the preferred silane-modified polysilacyclobutasilazanes can be prepared, for example, by the method of
Burns described in the US patent application

07/277 080 ou la demande de brevet des E.U.A. 07/213 380.07 / 277,080 or U.S. Patent Application 07/213 380.

Si le polymère organosilicié précurseur de matière céramique est un polysilane, il peut contenir des motifs de structure générale [R,Si], [R2 Si) et [RSi] où chaque R est choisi indépendamment parmi l'hydrogène, les radicaux alkyles contenant 1 à 20 atomes de carbone tels que méthyle, éthyle, propyle, etc., des radicaux aryles tels que phényle et des radicaux hydrocarbonés insaturés tels que vinyle. Les polysilanes préférés contiennent 5 à 25 moles pour cent de motifs (Me2 Si) et 75 à 95 moles pour cent de motifs (PhMeSi). Des polysilanes utiles dans la présente invention peuvent contenir d'autres motifs silanes en plus ou à la place des motifs silanes qui viennent d'être mentionnés. Des exemples de ces motifs silanes comprennent [MeSi), [PhSiJ, (ViSi), [PhMeSi), tMeHSi , tMeViSi], [Ph2 Si), (Me2 Si), (Me3 Si), etc. If the organosilicon polymer precursor of ceramic material is a polysilane, it may contain units of general structure [R, Si], [R2 Si] and [RSi] where each R is independently selected from hydrogen, the alkyl radicals containing 1 to 20 carbon atoms such as methyl, ethyl, propyl, etc., aryl radicals such as phenyl and unsaturated hydrocarbon radicals such as vinyl. Preferred polysilanes contain 5 to 25 mole percent (Me 2 Si) units and 75 to 95 mole percent (PhMeSi) units. Polysilanes useful in the present invention may contain other silane units in addition to or in place of the silane units just mentioned. Examples of these silane units include [MeSi), [PhSi], (ViSi), [PhMeSi), tMeHSi, tMeViSi], [Ph2 Si), (Me2 Si), (Me3 Si), and the like.

Les polysilanes de la présente invention peuvent être préparés par des techniques bien connues dans l'art antérieur. Le procédé effectivement employé pour préparer les polysilanes n' est pas déterminant. Des polysilanes appropriés peuvent être préparés par la réaction d'organohalogénosilanes avec des métaux alcalins, comme décrit par Noll dans Chemistry and Technology of
Silicones, 347-49 (traduction en langue anglaise de la 2ème édition allemande, Academic Press, 1968). Plus particulièrement, des polysilanes appropriés peuvent être préparés par réduction par le sodium métallique de chlorosilanes à substitution organique, comme décrit par
West dans le brevet des E.U.A. N" 4 260 780 et par West et coll., dans 25 Polym. Preprints 4 (1984). D'autres polysilanes appropriés peuvent être préparés par les modes opératoires généraux décrits par Baney et coll., brevet des E.U.A. N" 4 298 559.
The polysilanes of the present invention can be prepared by techniques well known in the art. The process actually employed to prepare the polysilanes is not critical. Suitable polysilanes can be prepared by the reaction of organohalosilanes with alkali metals, as described by Noll in Chemistry and Technology of
Silicones, 347-49 (English translation of the 2nd German edition, Academic Press, 1968). More particularly, suitable polysilanes can be prepared by sodium metal reduction of organically substituted chlorosilanes, as described by
West in US Pat. No. 4,260,780 and West et al., In Polym Preprints 4 (1984). Other suitable polysilanes can be prepared by the general procedures described by Baney et al., US Pat. US 4 298 559.

Si le polymère organosilicié précurseur de matière céramique est un polymétallosiloxane, il peut s'agir de tout polymère approprié contenant des motifs récurrents du type métal-O-Si. Des exemples de composés appropriés comprennent les borosiloxanes et les aluminosiloxanes qui sont les uns et les autres bien connus dans l'art antérieur. Par exemple, Noll, dans Chemistry and
Technology of Silicones, chapitre 7 (traduction en langue anglaise de la 2ème édition allemande, Academic Press, 1968) décrit de nombreux polymères de ce type ainsi que leur procédé de fabrication. En outre, le brevet japonais
Kokai N" Sho 54[1979]-134744 accordé à Tamamizu et coll.
If the organosilicon polymer precursor of ceramic material is a polymetallosiloxane, it may be any suitable polymer containing repeating units of the metal-O-Si type. Examples of suitable compounds include borosiloxanes and aluminosiloxanes, both of which are well known in the art. For example, Noll, in Chemistry and
Technology of Silicones, Chapter 7 (English translation of the 2nd German edition, Academic Press, 1968) describes many polymers of this type as well as their manufacturing process. In addition, the Japanese patent
Kokai N "Sho 54 [1979] -134744 granted to Tamamizu et al.

et le brevet des E.U.A. N" 4 455 414 accordé à Yajima et coll., décrivent également la préparation et l'utilisation de divers polymétallosiloxanes comme liants pour SiC en poudre.and the U.S. Patent. No. 4,455,414 to Yajima et al also describe the preparation and use of various polymetallosiloxanes as binders for powdered SiC.

Si le polymère organosilicié précurseur de matière céramique est un polymétallosilane, il peut s'agir tout polymère approprié contenant des motifs récurrents du type métal-Si. Des exemples de métaux convenant pour y être inclus comprennent le bore, l'aluminium, le chrome et le titane. Le procédé employé pour préparer lesdits polymétallosilanes n'est pas déterminant. I1 peut s'agir, par exemple, du procédé de Candra et coll. décrit dans le brevet des E.U.A. N" 4 762 895 ou de Burns et coll. dans la demande de brevet des E.U.A. 07/264 561. If the organosilicon polymer precursor of ceramic material is a polymetallosilane, it may be any suitable polymer containing repeating units of the metal-Si type. Examples of metals suitable for inclusion include boron, aluminum, chromium and titanium. The process used to prepare said polymetallosilanes is not critical. It can be, for example, the method of Candra et al. described in U.S. Patent Nos. 4,762,895 or Burns et al in U.S. Patent Application 07 / 266,561.

On peut préférer ceux des polymères organosiliciés ci-dessus qui contiennent des groupes vinyle, car les groupes vinyle fixés au silicium offrent un mécanisme par lequel le polymère organosilicié peut être durci avant le frittage. En outre, on peut également préférer des motifs contenant des groupes silacyclobutyle, car ils permettent un durcissement sans nécessiter l'addition de catalyseurs. Those of the above organosilicon polymers which contain vinyl groups may be preferred because the silicon-bonded vinyl groups provide a mechanism by which the organosilicon polymer may be cured prior to sintering. In addition, units containing silacyclobutyl groups may also be preferred because they allow curing without the addition of catalysts.

Enfin, les mélanges de n'importe lesquels des composés organosiliciés ci-dessus sont également envisagés dans la présente invention.Finally, mixtures of any of the above organosilicon compounds are also contemplated in the present invention.

Les exemples inclus dans la présente description illustrent des procédés particuliers pour la préparation de polymères organosiliciés appropriés. The examples included in the present description illustrate particular processes for the preparation of suitable organosilicon polymers.

Les polymères organosiliciés utilisés comme liants pour poudre de carbure de bore sont particulièrement avantageux comparés aux liants de l'art antérieur, car on peut choisir un polymère qui fournisse la quantité désirée de carbone libre dans le produit de carbonisation et offre un rendement approprié en produit de carbonisation. De cette manière, le polymère peut être adapté à l'obtention d'un rapport polymère/B4C dans le mélange précurseur de matière céramique qui convienne pour la technique de moulage employée et donne cependant la quantité appropriée de carbone libre dans le produit de carbonisation. Si l'on utilisait les sources de carbone polymères qui forment un produit de carbonisation constitué à 100 % de carbone libre, par exemple, l'augmentation du rapport polymère/B4C dans le mélange précurseur de matière céramique pour les besoins d'une technique de moulage particulière conduirait à d'importants excès de carbone, ce qui ferait obstacle à la densification finale du corps céramique. The organosilicon polymers used as binders for boron carbide powder are particularly advantageous compared to the binders of the prior art, since a polymer can be chosen which provides the desired amount of free carbon in the carbonization product and provides an appropriate yield of the product. of carbonization. In this manner, the polymer can be adapted to obtain a polymer / B4C ratio in the ceramic precursor mixture which is suitable for the molding technique employed and yet provides the appropriate amount of free carbon in the char. If the polymeric carbon sources which form a carbonization product consisting of 100% free carbon were used, for example, increasing the polymer / B4C ratio in the precursor mixture of ceramic material for the purposes of This particular molding would lead to significant excess carbon, which would hinder the final densification of the ceramic body.

Le polymère organosilicié précurseur de matière céramique est présent dans les compositions de la présente invention en une proportion telle que l'indice de carbone libre du mélange soit supérieur à 0,2 pour cent en poids, par rapport au poids total de la poudre de carbure de bore et du produit de carbonisation dérivé du polymère organosilicié précurseur de matière céramique. The organosilicon polymer precursor of ceramic material is present in the compositions of the present invention in an amount such that the free carbon number of the mixture is greater than 0.2 percent by weight, based on the total weight of the carbide powder boron and the carbonization product derived from the organosilicon polymer precursor of ceramic material.

Par l'expression indice de carbone libre du mélange", on entend dans la présente invention la quantité de carbone libre ou carbone en excès dérivée du polymère organosilicié pendant la pyrolyse, exprimée en pourcentage en poids par rapport au poids total de la poudre de carbure de bore et du produit de carbonisation dérivé du polymère organosilicié. La quantité totale de carbone dans le produit de carbonisation céramique est égale à la somme de la quantité de carbone libre ou en excès et de la quantité de carbone sous forme de carbure de silicium ou de carbure de bore. By the expression "free carbon number of the mixture" is meant in the present invention the amount of free carbon or excess carbon derived from the organosilicon polymer during the pyrolysis, expressed as a percentage by weight relative to the total weight of the carbide powder. of boron and the carbonization product derived from the organosilicon polymer The total amount of carbon in the ceramic carbonization product is equal to the sum of the amount of free or excess carbon and the amount of carbon in the form of silicon carbide or of boron carbide.

La quantité de carbone libre dérivée du polymère organosilicié est déterminée en pyrolysant le polymère, en l'absence de toute poudre de carbure de bore, à une température élevée dans une atmosphère inerte jusqu'à obtention d'un produit de carbonisation céramique stable. The amount of free carbon derived from the organosilicon polymer is determined by pyrolyzing the polymer, in the absence of any boron carbide powder, at a high temperature in an inert atmosphere until a stable ceramic carbonization product is obtained.

Au sens de la présente invention, un "produit de carbonisation céramique stable" est défini comme le produit de carbonisation céramique formé à une température élevée dont le poids ne diminue pas appréciablement lors d'une nouvelle exposition à la température élevée.For the purposes of the present invention, a "stable ceramic carbonization product" is defined as the ceramic carbonization product formed at a high temperature whose weight does not appreciably decrease upon re-exposure to elevated temperature.

Normalement, un produit de carbonisation céramique stable est obtenu par pyrolyse à 1800"C pendant environ 30 minutes sous argon. D'autres températures élevées peuvent être employées pour former le produit de carbonisation céramique stable, mais la durée de l'exposition à la température élevée doit être augmentée pour des températures inférieures à 1800"C. Normally a stable ceramic carbonization product is obtained by pyrolysis at 1800 ° C for about 30 minutes under argon Other high temperatures may be used to form the stable ceramic char, but the duration of the temperature exposure elevated temperature should be increased for temperatures below 1800 ° C.

On détermine ensuite le rendement en matière céramique ainsi que la teneur en silicium et carbone du produit de carbonisation céramique stable. En appliquant la règle des mélanges, on peut calculer les quantités de
SiC et de carbone libre du produit de carbonisation céramique stable. La quantité de carbone libre ainsi calculée est normalement exprimée comme la quantité produite par gramme de polymère organosilicié précurseur de matière céramique. Connaissant la quantité de carbone libre produit par pyrolyse, on peut déterminer combien il faut de polymère pour obtenir un mélange polymère:carbure de bore ayant l'indice de carbone libre désiré.
The ceramic yield and the silicon and carbon content of the stable ceramic carbonization product are then determined. By applying the mixing rule, the quantities of
SiC and free carbon ceramic product of stable carbonization. The amount of free carbon thus calculated is normally expressed as the amount produced per gram of organosilicon polymer precursor of ceramic material. Knowing the amount of free carbon produced by pyrolysis, it can be determined how much polymer is needed to obtain a polymer mixture: boron carbide having the desired free carbon number.

Evidemment, si l'on utilise le même ou presque le même polymère organosilicié pour produire un corps fritté, il n'est pas nécessaire de déterminer chaque fois la quantité de carbone libre.Obviously, if the same or nearly the same organosilicon polymer is used to produce a sintered body, it is not necessary to determine the amount of free carbon each time.

Cette méthode peut sans doute être mieux expliquée par un exemple. Considérons un polymère organosilicié (100 g) qui offre, par pyrolyse à 1800"C, un rendement de 50 pour cent en poids d'un produit de carbonisation qui contient 45 pour cent en poids de carbone et 55 pour cent en poids de silicium. Un tel produit de carbonisation contient 27,5 g (0,98 mole) de silicium et 22,5 g de carbone. En appliquant la règle des mélanges, le produit de carbonisation contient 0,98 mole (11,8 g) de carbone sous la forme de SiC. Etant donné que le produit de carbonisation contient 22,5 g de carbone, la quantité de carbone libre dans le produit de carbonisation est de 10,7 g (22,5 g moins 11,8 g). Ainsi, chaque gramme du polymère organosilicié précurseur de matière céramique fournit 0,107 g de carbone libre. This method can probably be better explained by an example. Consider an organosilicon polymer (100 g) which provides, by pyrolysis at 1800 ° C, a yield of 50 percent by weight of a char that contains 45 percent by weight of carbon and 55 percent by weight of silicon. Such a carbonization product contains 27.5 g (0.98 moles) of silicon and 22.5 g of carbon, and by applying the rule of mixtures the carbonization product contains 0.98 moles (11.8 g) of carbon. In the form of SiC, since the char contains 22.5 g of carbon, the amount of free carbon in the char is 10.7 g (22.5 g minus 11.8 g). each gram of the organosilicon polymer precursor of ceramic material provides 0.107 g of free carbon.

Si le mélange précurseur de matière céramique doit contenir 100 g de poudre de carbure de bore, on utilise ensuite l'équation suivante pour calculer la quantité de polymère organosilicié (x) à aJouter pour obtenir un indice de carbone libre (ICL) donné
ICL = (0,107x)
(100 + 0,5x)
Le numérateur de l'équation ci-dessus représente la quantité totale de carbone libre produite pour x grammes du polymère organosilicié. Le dénominateur de l'équation ci-dessus représente la quantité totale du carbure de bore (100 g) et du produit de carbonisation dérivé de x grammes de polymère organosilicié.
If the precursor mixture of ceramic material must contain 100 g of boron carbide powder, then the following equation is used to calculate the amount of organosilicon polymer (x) to add to obtain a given free carbon index (ICL).
ICL = (0.107x)
(100 + 0.5x)
The numerator of the equation above represents the total amount of free carbon produced for x grams of the organosilicon polymer. The denominator of the above equation represents the total amount of boron carbide (100 g) and the carbonization product derived from x grams of organosilicon polymer.

En appliquant cette méthode, on peut déterminer la quantité de polymère organosilicié qui est requise pour préparer les compositions de la présente invention. Cette méthode évite la longue et coûteuse procédure empirique qui serait autrement nécessaire. By applying this method, the amount of organosilicon polymer that is required to prepare the compositions of the present invention can be determined. This method avoids the long and costly empirical procedure that would otherwise be necessary.

Ce processus apparemment complexe peut être résumé par les étapes suivantes
1) pyrolyser un poids connu du polymère organosilicié jusqu'à obtention d'un produit de carbonisation stable
2) peser le produit de carbonisation et exprimer le résultat en pourcentage en poids du composé de départ, c'est-à-dire le "rendement en produit de carbonisation" du polymère
3) analyser le produit de carbonisation résultant pour déterminer sa teneur en éléments ;
4) en appliquant la règle des mélanges, calculer la quantité de "carbone libre" en retranchant la quantité de carbone lié au silicium du carbone total présent, la valeur résultante étant exprimée comme le carbone libre produit par gramme de la matière de départ ; et
5) calculer la quantité de polymère organosilicié à ajouter pour un indice de carbone libre donné, en utilisant l'équation suivante
ICL = (B C) + (CLP x P)
(B4 C) + (RPCP x P) où CLP = grammes de Carbone Libre produit par gramme du
Polymère organosilicié ; P = grammes de Polymère organosilicié ; et RPCP = Rendement en Produit de
Carbonisation du Polymère organosilicié.
This seemingly complex process can be summarized by the following steps
1) pyrolyzing a known weight of the organosilicon polymer until a stable carbonization product is obtained
2) weighing the char and expressing the result as a percentage by weight of the starting compound, i.e. the "yield of char" of the polymer
3) analyze the resulting char to determine its element content;
(4) applying the blending rule, calculate the amount of "free carbon" by subtracting the amount of silicon-bonded carbon from the total carbon present, the resulting value being expressed as the free carbon produced per gram of the starting material; and
5) calculate the amount of organosilicon polymer to be added for a given free carbon index, using the following equation
ICL = (BC) + (CLP x P)
(B4 C) + (PCPR x P) where CLP = grams of free carbon produced per gram of
Organosilicon polymer; P = grams of organosilicon polymer; and RPCP = Return in Product of
Carbonization of organosilicon polymer.

L'indice de carbone libre du mélange doit être supérieur à 0,2 pour cent en poids par rapport au poids total de la poudre de carbure de bore et du produit de carbonisation dérivé du polymère organosilicié. Avec des indices de carbone libre inférieurs à environ 0,2 pour cent en poids, la densité du corps fritté tombe généralement au-dessous d'environ 2,0 (80 % de la densité théorique). Il est préférable que l'indice de carbone libre du mélange se situe entre 0,5 et 3,0 pour cent en poids, un intervalle encore préférable étant de 1,0 à 2,0 pour cent en poids. La densité optimale est généralement obtenue lorsque l'indice de carbone libre du mélange est d'environ 1,5 pour cent en poids. The free carbon number of the mixture must be greater than 0.2 percent by weight relative to the total weight of the boron carbide powder and the carbonization product derived from the organosilicon polymer. With free carbon numbers of less than about 0.2 weight percent, the density of the sintered body generally falls below about 2.0 (80% of theoretical density). It is preferred that the free carbon number of the mixture is between 0.5 and 3.0 percent by weight, with a further preferable range being from 1.0 to 2.0 percent by weight. The optimum density is generally obtained when the free carbon number of the mixture is about 1.5 percent by weight.

Si la quantité désirée de carbone libre ne peut être incorporée au polymère, on peut ajouter une source supplémentaire de carbone. Le procédé employé pour effectuer cette incorporation est décrit et revendiqué dans la demande de brevet des E.U.A. simultanément pendante N" 07/458 451 intitulée "Multicomponent Binders for SiC powders" par les inventeurs Gary Thomas Burns,
Ronald Keller, Willard Hauth et Chandan Kumar Saha.
If the desired amount of free carbon can not be incorporated into the polymer, an additional source of carbon may be added. The process employed to effect this incorporation is described and claimed in copending U.S. Patent Application Serial No. 07 / 458,451 entitled "Multicomponent Binders for SiC Powders" by the inventors Gary Thomas Burns.
Ronald Keller, Willard Hauth and Chandan Kumar Saha.

Les compositions de l'invention contiennent également des poudres de carbure de bore. Un grand nombre de ces matières sont disponibles dans le commerce et bien connues dans la technologie. Par exemple, Callery Chemical
Co. fournit une poudre de carbure de bore ayant une dimension granulométrique moyenne d'environ 0,03 micromètres et Elektroschmeltzwerk, Kempten Gmblt (ESK) fournit une poudre de carbure de bore ayant une dimension granulométrique moyenne d'environ 2,25 micromètres. En général, les poudres de carbure de bore préférées ont une dimension granulométrique moyenne inférieure à 5 micromètres ; les poudres ayant une dimension granulométrique moyenne inférieure à 1,0 micromètre sont encore préférables ; et celles dont la dimension granulométrique moyenne est inférieure à 0,1 micromètre sont les plus appréciées.
The compositions of the invention also contain boron carbide powders. Many of these materials are commercially available and well known in the art. For example, Callery Chemical
Co. provides a boron carbide powder having an average particle size of about 0.03 microns and Elektroschmeltzwerk, Kempten Gmblt (ESK) provides a boron carbide powder having an average particle size of about 2.25 microns. In general, the preferred boron carbide powders have an average particle size of less than 5 micrometers; powders having an average particle size of less than 1.0 micron are still preferable; and those with an average particle size of less than 0.1 micrometer are the most preferred.

Les compositions de la présente invention peuvent également contenir des agents durcisseurs qui sont utilisés pour réticuler le polymère organosilicié avant le frittage. Les corps verts ainsi produits ont généralement de plus grandes résistances mécaniques que les articles non durcis et ils peuvent donc mieux supporter d'éventuelles opérations de manipulation ou d'usinage avant le frittage. Ces agents durcisseurs sont généralement activés en chauffant le corps vert contenant l'agent durcisseur à des te suffisante pour provoquer une réticulation dans le polymère. Par conséquent, la quantité réelle de l'agent durcisseur dépend de l'activité de l'agent particulier utilisé et de la quantité présente de polymère. Toutefois, lorsqu'un peroxyde est utilisé comme agent durcisseur, celui-ci est normalement présent en une quantité d'environ 0,1 à 5,0 pour cent en poids par rapport au poids du composé à durcir, la quantité préférée étant d'environ 2,0 pour cent en poids. Lorsqu'on utilise des agents durcisseurs contenant du platine, leur quantité est normalement telle que le platine soit présent à une concentration d'environ 1 à 1000 millionièmes du poids du composé à durcir, la quantité préférée correspondant à environ 50 à 150 millionièmes de platine. The compositions of the present invention may also contain curing agents that are used to crosslink the organosilicon polymer prior to sintering. The green bodies thus produced generally have greater mechanical strength than the uncured articles and they can therefore better withstand any handling or machining operations before sintering. These curing agents are generally activated by heating the green body containing the curing agent to a level sufficient to cause crosslinking in the polymer. Therefore, the actual amount of the curing agent depends on the activity of the particular agent used and the amount of polymer present. However, when a peroxide is used as a curing agent, it is normally present in an amount of about 0.1 to 5.0 percent by weight based on the weight of the compound to be cured, the preferred amount being about 2.0 percent by weight. When platinum-containing curing agents are used, their amount is normally such that the platinum is present at a concentration of about 1 to 1000 millionths of the weight of the compound to be cured, the preferred amount being about 50 to 150 millionths of platinum. .

En plus de l'agent durcisseur ci-dessus, on peut également inclure un agent de réticulation dans le mélange pour modifier les caractéristiques de durcissement. Ces agents peuvent comprendre, par exemple, des silanes ou siloxanes polyfonctionnels. Les agents de réticulation préférés sont des siloxanes comportant des liaisons fonctionnelles Si-H, tels que Ph2 S i(OSiMe2H)2 ou PhSi(OSiMe2H)3.  In addition to the above curing agent, a crosslinking agent may also be included in the mixture to modify the curing characteristics. These agents may include, for example, polyfunctional silanes or siloxanes. The preferred crosslinking agents are siloxanes having functional Si-H bonds, such as Ph 2 Si (OSiMe 2 H) 2 or PhSi (OSiMe 2 H) 3.

L'addition d'autres adjuvants de fabrication tels que des lubrifiants, défloculants et dispersants est également envisagée dans le cadre de la présente invention. Des exemples de ces composés comprennent l'acide stéarique, l'huile minérale, la paraffine, le stéarate de calcium, le stéarate d'aluminium, l'acide succinique, le succinimide, l'anhydride succinique ou divers produits du commerce tels que Oloa 1200tu
Une fois que les quantités des divers ingrédients ont été déterminés, ils sont réunis d'une manière qui assure l'obtention d'un mélange intime et homogène pour éviter l'apparition de zones de densité variable dans la masse du produit fritté. Les mélanges intimes et homogènes peuvent être préparés en utilisant des techniques de mélange classiques tels que le broyage des diverses poudre, à l'état sec ou mouillé, et la dispersion par ultrasons. On préfère en général un broyage au mouillé, dans lequel les diverses poudres sont mélangées et broyées avec des solvants organiques, et les solvants sont ensuite éliminés. D'autres techniques de mélange et broyage seront évidentes pour l'homme de l'art.
The addition of other processing aids such as lubricants, deflocculants and dispersants is also contemplated within the scope of the present invention. Examples of these compounds include stearic acid, mineral oil, paraffin, calcium stearate, aluminum stearate, succinic acid, succinimide, succinic anhydride or various commercial products such as Oloa 1200tu
Once the amounts of the various ingredients have been determined, they are combined in a manner that ensures an intimate and homogeneous blend to avoid the appearance of areas of varying density in the mass of the sintered product. Intimate and homogeneous mixtures can be prepared using conventional mixing techniques such as grinding the various powder, dry or wet, and ultrasonic dispersion. Wet milling is generally preferred, in which the various powders are mixed and milled with organic solvents, and the solvents are then removed. Other mixing and grinding techniques will be obvious to those skilled in the art.

Le mélange intime et homogène peut ensuite être façonné à la forme désirée. De préférence, la forme désirée est réalisée sous pression en utilisant des techniques telles que le moulage par injection, le pressage uniaxial, le pressage isostatique, l'extrusion, le moulage par transfert, etc. The intimate and homogeneous blend can then be shaped to the desired shape. Preferably, the desired shape is made under pressure using techniques such as injection molding, uniaxial pressing, isostatic pressing, extrusion, transfer molding, and the like.

La composition est de préférence durcie avant sa mise en forme finale. Les techniques de durcissement sont bien connues dans la technologie. En général, ce durcissement peut être effectué en chauffant l'article à une température comprise entre environ 50 et 500 C, de préférence dans une atmosphère inerte telle qu'une atmosphère d'argon ou d'azote. The composition is preferably cured before final shaping. Hardening techniques are well known in the art. In general, this curing can be carried out by heating the article to a temperature between about 50 and 500 C, preferably in an inert atmosphere such as an argon or nitrogen atmosphere.

Le corps vert obtenu par le procédé ci-dessus possède une résistance à l'état vert suffisante pour permettre sa manipulation et/ou une modification de sa forme par des opérations telles que l'usinage, le fraisage, etc. De cette manière, on peut obtenir des produits ayant des formes précises. The green body obtained by the above process has a green resistance sufficient to allow its handling and / or a modification of its shape by operations such as machining, milling, etc. In this way, products having precise shapes can be obtained.

Une fois que la forme finale a été obtenue, l'article est fritté dans une atmosphère inerte et/ou sous vide jusqu'à une température de 2200"C ou plus. La température de frittage préférée est d'environ 2250 C à 2300"C, et tout particulièrement d'environ 2275"C.  Once the final shape has been obtained, the article is sintered in an inert atmosphere and / or under vacuum to a temperature of 2200 ° C or higher.The preferred sintering temperature is about 2250 ° C to 2300 ° C. C, and most preferably about 2275 ° C.

Bien que sans vouloir entre tenu à une théorie, on pense que le carbone libre cédé par le polymère organosilicié remplit trois fonctions différentes dans la formation des corps frittés hautement densifiés. While not wishing to be bound by theory, it is believed that the free carbon donated by the organosilicon polymer performs three different functions in the formation of highly densified sintered bodies.

Premièrement, il aide à éliminer l'oxygène présent dans la poudre de carbure de bore ; deuxièmement, il agit manifestement en transformant toutes phases éventuelles de carbure de bore à bas point de fusion (8C, x > 4) en B,C et troisièmement, il inhibe la croissance de gros grains de B4C et améliore de ce fait les propriétés à l'état fritté. Les poudres de carbure de bore contiennent souvent ce que l'on appelle du "carbone libre". Cependant, le "carbone libre" qui est présent dans la poudre de carbure de bore ne se montre pas aussi actif ou efficace que le carbone libre engendré "in situ" par le polymère organosilicié. On n'a pas nettement établi si le carbone libre produit "in situ" est plus actif chimiquement ou s'il est simplement plus uniformément dispersé. Quoiqu'il en soit, lorsque l'indice de carbone libre du mélange (tel que défini plus haut) est d'environ 1,5 pour cent en poids, on obtient des corps frittés ayant des densités maximales.First, it helps remove the oxygen present in the boron carbide powder; secondly, it clearly works by transforming any potential phases of low-melting boron carbide (8C, x> 4) into B, C and third, it inhibits the growth of large grains of B4C and thereby improves the properties to the sintered state. Boron carbide powders often contain what is known as "free carbon". However, the "free carbon" that is present in the boron carbide powder is not as active or efficient as the free carbon generated "in situ" by the organosilicon polymer. It has not been clearly established whether free carbon produced "in situ" is more chemically active or simply more uniformly dispersed. Nevertheless, when the free carbon number of the mixture (as defined above) is about 1.5 percent by weight, sintered bodies having maximum densities are obtained.

Les exemples suivants sont donnés pour que l'homme de l'art puisse mieux apprécier et comprendre l'invention. The following examples are given so that those skilled in the art can better appreciate and understand the invention.

Sauf indication contraire, tous les pourcentages sont exprimés en poids. Dans toute la présente description, "Me" représente un groupe méthyle, "Ph" représente un groupe phényle, "Bu" représente un groupe butyle, "Vi" représente un groupe vinyle, "AIP" représente l'alcool isopropylique et "ICL" représente l'indice de carbone libre.Unless otherwise indicated, all percentages are by weight. Throughout the present description, "Me" represents a methyl group, "Ph" represents a phenyl group, "Bu" represents a butyl group, "Vi" represents a vinyl group, "AIP" represents isopropyl alcohol and "ICL" represents the free carbon index.

Dans les exemples suivants, les méthodes analytiques employées sont comme suit
Les spectres RMN des protons ont été enregistrés sur un spectromètre Varian EM360 ou EM390 et les résultats sont indiqués ici en ppm ; les spectres IR à transformée de Fourier ont été enregistrés sur un spectromètre Nicolet 5 DX. Les résultats de chromatographie par perméation sur gel (CPG) ont été obtenus sur un chromatographe à perméation sur gel de Waters équipé d'un régulateur de système, modèle 600E, et de détecteurs à diffractomètre différentiel modèle 410 et Wmodèle 490 ; toutes les valeurs sont relatives au polystyrène. Les résultats de
ATG et ATM ont été enregistrés sur un analyseur thermomécanique (ATM) Du Pont 940 et un analyseur thermogravimétrique (ATG) Omnitherm reliés par interface à un ordinateur Omnitherm 2066.
In the following examples, the analytical methods employed are as follows
Proton NMR spectra were recorded on a Varian EM360 or EM390 spectrometer and the results are shown here in ppm; Fourier transform IR spectra were recorded on a Nicolet DX spectrometer. Gel permeation chromatography (GPC) results were obtained on a Waters gel permeation chromatograph equipped with a model 600E system regulator, and model 410 and W model 490 differential diffractometer detectors; all values are relative to polystyrene. The results of
ATG and ATM were recorded on a Du Pont 940 thermomechanical analyzer (ATM) and an Omnitherm thermogravimetric analyzer (ATG) interfaced to an Omnitherm 2066 computer.

La détermination du carbone, de l'hydrogène et de l'azote a été effectuée sur un appareil d'analyse élémentaire 240-XA de Control Equipment Corporation. La détermination de l'oxygène a été effectuée sur un analyseur d'oxygène de Leco équipé d'un dispositif de dosage de l'oxygène 316 (modèle 783700) et d'un four à électrodes EF100. Le silicium a été déterminé par une technique de fusion qui consiste à convertir la matière en formes solubles de silicium et à analyser le soluté pour la détermination du silicium total par spectrométrie d'absorption atomique. Determination of carbon, hydrogen and nitrogen was performed on a Control-Equipment Corporation 240-XA Elemental Analyzer. Oxygen determination was performed on a Leco oxygen analyzer equipped with an oxygen meter 316 (model 783700) and an EF100 electrode oven. Silicon was determined by a fusion technique which consists in converting the material into soluble silicon forms and analyzing the solute for the determination of total silicon by atomic absorption spectrometry.

Le mélange au fondu a été effectué sur un
Plasticorder Brabender (modèle PL-V151) équipé de palettes à rouleaux. Pour une opération de mélange à plus grande échelle, on a utilisé un mélangeur Day de 3,78 litres (1 gallon) à pales de configuration sigmoïde. Ce mélangeur a été généralement utilisé aux deux tiers de sa capacité, en utilisant 400 à 500 grammes de liant et suffisamment de poudre pour atteindre le niveau de charge désiré. Le broyage par cylindres à fort cisaillement a été effectué sur un broyeur Bolling de laboratoire de 6 x 6 x 13 utilisé avec un cylindre chaud (70-800C) et l'autre refroidi avec de l'eau. Les barreaux d'essai ont été formés dans une presse Carver de laboratoire (Fred S.
The melt mixture was carried out on a
Brabender plasticorder (model PL-V151) equipped with roller pallets. For a larger scale mixing operation, a 1.78 liter (1 gallon) Day mixer with sigmoid blades was used. This mixer was generally used at two-thirds of its capacity, using 400-500 grams of binder and enough powder to reach the desired level of charge. High shear cylinder milling was performed on a 6 x 6 x 13 laboratory Bolling mill used with a hot cylinder (70-800C) and the other cooled with water. The test bars were formed in a laboratory Carver press (Fred S.

Carver Inc., Summit, N.J., E.U.A.). L'opération de moulage a été exécutée dans une machine de moulage sur console de 12,5 tonnes de Hull (modèle 359E) pour le moulage par transfert et un modèle 221E/221P de Arburg pour le moulage par injection. La pyrolyse a été effectuée dans un four tubulaire à élément de graphite, Astro, modèle 1000-3060 FP12, équipé d'un contrôleur/programmateur de modèle 822.Carver Inc., Summit, N.J., E.U.A.). The molding operation was performed in a 12.5-ton Hull (model 359E) console molding machine for transfer molding and a 221E / 221P model from Arburg for injection molding. The pyrolysis was carried out in a tubular furnace with graphite element, Astro, model 1000-3060 FP12, equipped with a controller / programmer model 822.

Le four était équipé d'un pyromètre optique Ircon Modeline
Plus pour contrôler la température au-dessus de 900"C. Les résistances à la flexion (en utilisant la technique de flexion sur quatre points) ont été déterminées avec un appareil Instron, soit le modèle TTC, soit le modèle 8562. Les densités à l'état cuit ont été mesurées par des techniques d'immersion dans l'eau selon la norme ASTM
C373-72. Les barreaux d'essai usinés ont été préparés selon la norme Mil 1942 (MR).
The oven was equipped with an Ircon Modeline optical pyrometer
More to control the temperature above 900 ° C. The flexural strengths (using the four-point bending technique) were determined with an Instron device, either the TTC model or the 8562 model. cooked state were measured by water immersion techniques according to ASTM
C373-72. The machined test bars were prepared according to the Mil 1942 (MR) standard.

La poudre de carbure de bore utilisée provenait soit de Callery Chemical Co. (Cal), soit de
Elektroschmeltzwerk, Kempten Gmblt (ESK). La Résine
Phénolique a été fournie par Union Carbide. On a préparé un catalyseur au platine partiellement inhibé ("catalyseur au Pt") en dissolvant 1,0 g (1,49 mmole) de (Bu3P)2PtCl2 et 0,182 g (2,98 mmoles) de HOCH2 CH2 NH2 dans 100 g de toluène.
The boron carbide powder used was either from Callery Chemical Co. (Cal) or from
Elektroschmeltzwerk, Kempten Gmblt (ESK). Resin
Phenolic was provided by Union Carbide. A partially inhibited platinum catalyst ("Pt catalyst") was prepared by dissolving 1.0 g (1.49 mmol) of (Bu 3 P) 2 PtCl 2 and 0.182 g (2.98 mmol) of HOCH 2 CH 2 NH 2 in 100 g of toluene.

Exemple I - Frittage à la presse chaude de poudre
de carbure de bore en utilisant
un siloxane comme liant
A. Synthèse du polymère
On ajoute un mélange de 3960 g de PhSi(OMe)3 et 620 g de (ViMe2Si)2O à une solution de 3 g d'acide trifluorométhane-sulfonique dans 800 g d'eau. Après 20 minutes environ, la solution est chauffée au reflux pendant 5 heures. La solution est refroidie, puis neutralisée avec 2,73 g de carbonate de potassium. Les substances volatiles sont éliminées par distillation jusqu'à ce qu'une température interne de 1200C soit atteinte. Le mélange réactionnel est refroidi et l'on ajoute 1500 g de toluène et 125,7 g d'une solution de KOH à 3 % dans l'eau. La solution est chauffée au reflux et l'eau est éliminée dans un séparateur de Dean-Stark.
Example I - Sintering with hot powder press
of boron carbide using
a siloxane as a binder
A. Synthesis of the polymer
A mixture of 3960 g of PhSi (OMe) 3 and 620 g of (ViMe 2 Si) 2 O is added to a solution of 3 g of trifluoromethanesulfonic acid in 800 g of water. After about 20 minutes, the solution is refluxed for 5 hours. The solution is cooled and neutralized with 2.73 g of potassium carbonate. Volatiles are distilled off until an internal temperature of 1200C is reached. The reaction mixture is cooled and 1500 g of toluene and 125.7 g of a 3% KOH solution in water are added. The solution is heated to reflux and the water is removed in a Dean-Stark separator.

Après élimination de la totalité de l'eau, le mélange est refroidi et l'on ajoute 20 ml de Me2 ViSiCl. Après agitation à la température ambiante pendant 2 heures, on filtre le mélange à travers une membrane filtrante de 0,2 micromètre et concentre le filtrat par évaporation rotative. Le résidu est séché pendant environ 1 à 2 heures à 100 C sous moins de 133 Pa. La quantité obtenue est de 3053,3 g.After removal of all the water, the mixture is cooled and 20 ml of Me 2 ViSiCl are added. After stirring at room temperature for 2 hours, the mixture is filtered through a 0.2 micron membrane filter and the filtrate is concentrated by rotary evaporation. The residue is dried for about 1 to 2 hours at 100 ° C. under 133 Pa. The amount obtained is 3053.3 g.

B. Pyrolyse du polymère et calculs de la composition
du produit de carbonisation
On prépare un mélange de 14,85 g de la résine formée dans la partie A, 5,16 g de Ph2 Si (OSiMe2H)2 et 0,01 g de catalyseur au Pt. Une portion aliquote du mélange est réticulée à 1200C pendant 1 heure. Une portion aliquote du polymère réticulé est placée et pesée dans un creuset en graphite. Le creuset est transféré dans un four tubulaire
Astro. Le four est mis sous vide jusqu'à moins de 2,67 kPa, puis rechargé avec de l'argon. On répète deux fois cette procédure. Sous une purge d'argon, l'échantillon est chauffé jusqu'à 1900"C (de la température ambiante à 1200"C à raison de 13"C/minute, de 1200 à 1900"C à raison de 5 C/minute) et maintenu à cette température pendant 2 heures avant refroidissement jusqu'à la température ambiante. La rétention de masse de l'échantillon est de 44,9 %. La composition élémentaire du produit de carbonisation est de 53,4 % de carbone et 46,6 % de silicium (par différence). On effectue le calcul suivant 100 g de polymère durci donnent 44,9 g d'un produit de carbonisation céramique consistant en 20,9 g de silicium (0,75 mole) et 24,0 g de carbone. Le produit de carbonisation consiste en 29,9 g de SiC (66,6 %) et 15,0 g de C (33,4 %). Par conséquent, chaque gramme de polymère donne 0,299 g de SiC et 0,15 g de C en excès.
B. Pyrolysis of the polymer and composition calculations
carbonization product
A mixture of 14.85 g of the resin formed in Part A, 5.16 g of Ph 2 Si (OSiMe 2 H) 2 and 0.01 g of Pt catalyst is prepared. An aliquot of the mixture is crosslinked at 1200 ° C. for 1 hour. hour. An aliquot of the crosslinked polymer is placed and weighed in a graphite crucible. The crucible is transferred to a tubular furnace
Astro. The oven is evacuated to less than 2.67 kPa and refilled with argon. This procedure is repeated twice. Under an argon purge, the sample is heated to 1900 ° C (from room temperature to 1200 ° C at 13 ° C / minute, 1200 to 1900 ° C at 5 C / minute) and held at this temperature for 2 hours before cooling to room temperature. The mass retention of the sample is 44.9%. The elemental composition of the carbonization product is 53.4% carbon and 46.6% silicon (by difference). The following calculation is performed: 100 g of hardened polymer gives 44.9 g of a ceramic carbonization product consisting of 20.9 g of silicon (0.75 mole) and 24.0 g of carbon. The char was 29.9 g SiC (66.6%) and 15.0 g C (33.4%). Therefore, each gram of polymer gives 0.299 g of SiC and 0.15 g of excess C.

C. Préparation du mélange et pressage à chaud
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On dissout dans 250 ml d'hexane 2,62 g d'un mélange comprenant la résine préparée dans la partie A et Ph2Si(OSiMe2H)2 en un rapport en poids de 3:1 et on les mélange dans un bécher avec 0,042 g du catalyseur au Pt et 17,52 g de poudre de carbure de bore Callery. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. Une portion aliquote du mélange ci-dessus a été cuite à 2275in sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 2275"C à raison de 10iC/minute avec maintien pendant 1 heure à cette température. Une pression de 27,6 MPa est appliquée à l'échantillon pendant le cycle de cuisson. La densité de la pièce résultante est de 2,44 (97 % de la densité théorique).
C. Preparation of the mixture and hot pressing
A mixture is prepared according to the following procedure: 2.62 g of a mixture comprising the resin prepared in Part A and Ph 2 Si (OSiMe 2 H) 2 in a weight ratio of 3: 1 are dissolved in 250 ml of hexane and they are mixed in a beaker with 0.042 g of Pt catalyst and 17.52 g of Callery boron carbide powder. The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. An aliquot of the above mixture was cooked at 2275 in argon by applying the following program: from room temperature to 2275 ° C. at 10 ° C. / min with holding for 1 hour at this temperature. MPa is applied to the sample during the firing cycle, resulting in a density of 2.44 (97% of theoretical density).

Exemple Il Frittage à la presse chaude de poudre
de carbure de bore en utilisant
un siloxane comme liant
A. Préparation du mélange et pressage à chaud
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On dissout dans 250 ml d'hexane 3,82 g d'un mélange comprenant la résine préparée dans la partie A de l'Exemple I et Ph2Si(OSiMe2H)2 en un rapport en poids de 3:1 et on les mélange dans un bécher avec 0,074 g du catalyseur au Pt et 26,11 g de poudre de carbure de bore
ESK. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres.
Example II Powder hot sintering
of boron carbide using
a siloxane as a binder
A. Preparation of the mixture and hot pressing
A mixture is prepared according to the following procedure: 3.82 g of a mixture comprising the resin prepared in Part A of Example I and Ph 2 Si (OSiMe 2 H) 2 in a ratio by weight are dissolved in 250 ml of hexane. of 3: 1 and mixed in a beaker with 0.074 g of Pt catalyst and 26.11 g of boron carbide powder.
ESK. The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh.

Une portion aliquote du mélange ci-dessus a été cuite à 2275"C sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 2275"C à raison de 10 C/minute avec maintien pendant 1 heure à cette température. Une pression de 27,6 MPa est appliquée à l'échantillon pendant le cycle de cuisson. La densité de la pièce résultante est de 2,46 (97,7 % de la densité théorique).An aliquot of the above mixture was cooked at 2275 ° C under argon by applying the following program: from room temperature to 2275 ° C at 10 C / min with holding for 1 hour at this temperature. A pressure of 27.6 MPa is applied to the sample during the cooking cycle. The density of the resulting part is 2.46 (97.7% of the theoretical density).

Exemple III Frittage à la presse chaude de poudre
de carbure de bore en utilisant
la Résine Phénolique (pour comparaison)
A. Préparation du mélange et pressage à chaud
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On dissout 2,98 g de Résine Phénolique dans 250 ml d'acétone et on la mélange dans un bécher avec 25,61 g de poudre de carbure de bore Callery. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. Une portion aliquote du mélange ci-dessus a été cuite à 2275"C sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 227SiC à raison de 10 C/minute avec maintien pendant 1 heure à cette température. Une pression de 27,6
MPa est appliquée à l'échantillon pendant le cycle de cuisson. La densité de la pièce résultante est de 2,51 (99,7 % de la densité théorique).
EXAMPLE III Hot Powder Sintering
of boron carbide using
Phenolic Resin (for comparison)
A. Preparation of the mixture and hot pressing
A mixture is prepared according to the following procedure: 2.98 g of Phenolic Resin are dissolved in 250 ml of acetone and mixed in a beaker with 25.61 g of Callery boron carbide powder. The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. An aliquot of the above mixture was cooked at 2275 ° C under argon by applying the following program: from room temperature to 227SiC at 10 C / min with holding for 1 hour at this temperature. 6
MPa is applied to the sample during the cooking cycle. The density of the resulting part is 2.51 (99.7% of the theoretical density).

Exemple IV Frittage à la presse chaude de poudre
de carbure de bore en utilisant
la Résine Phénolique (pour comparaison)
A. Préparation du mélange et pressage à chaud
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On dissout 0,88 g de Résine Phénolique dans 250 ml d'acétone et on la mélange dans un bécher avec 19,78 g de poudre de carbure de bore Callery. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. Une portion aliquote du mélange ci-dessus a été cuite à 2275"C sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 2275"C à raison de 10 C/minute avec maintien pendant 1 heure à cette température. Une pression de 27,6
MPa est appliquée à l'échantillon pendant le cycle de cuisson. La densité de la pièce résultante est de 2,51 (99,7 * de la densité théorique).
EXAMPLE IV Sintering with hot powder press
of boron carbide using
Phenolic Resin (for comparison)
A. Preparation of the mixture and hot pressing
A mixture is prepared according to the following procedure: 0.88 g of Phenolic Resin is dissolved in 250 ml of acetone and mixed in a beaker with 19.78 g of Callery boron carbide powder. The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. An aliquot of the above mixture was cooked at 2275 ° C under argon by applying the following program: from room temperature to 2275 ° C at 10 C / min with holding for 1 hour at this temperature. A pressure of 27.6
MPa is applied to the sample during the cooking cycle. The density of the resulting part is 2.51 (99.7% of the theoretical density).

Exemple V Frittage à la presse chaude de poudre
de carbure de bore en utilisant
la Résine Phénolique (pour comparaison)
A. Préparation du mélange et pressage à chaud
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On dissout 1,59 g de Résine Phénolique dans 250 ml d'acétone et on la mélange dans un bécher avec 18,42 g de poudre de carbure de bore ESK. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. Une portion aliquote du mélange ci-dessus a été cuite à 2275"C sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 2275ex à raison de 10-C/minute avec maintien pendant 1 heure à cette température. Une pression de 27,6 MPa est appliquée à l'échantillon pendant le cycle de cuisson. La densité de la pièce résultante est de 2,50 (99,2 % de la densité théorique).
Example V Sintering with hot powder press
of boron carbide using
Phenolic Resin (for comparison)
A. Preparation of the mixture and hot pressing
A mixture is prepared according to the following procedure: 1.59 g of Phenolic Resin are dissolved in 250 ml of acetone and mixed in a beaker with 18.42 g of boron carbide powder ESK. The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. An aliquot of the above mixture was cooked at 2275 ° C under argon by applying the following program: from room temperature to 2275 ° C at a rate of 10 ° C / minute with holding for 1 hour at this temperature. 6 MPa is applied to the sample during the firing cycle, resulting in a density of 2.50 (99.2% of the theoretical density).

Tableau 1 - Résultats de pressage à chaud à 2275"C
sous une pression de 27,6 MPa
Exem- Densité ple Poudre % de à l'état % de la
N" de B4C Liant liant % C/% SiC cuit théorie
1 Cal Siloxane 13,0 1,95/3,88 2,44 97,0
2 ESK Siloxane 12,75 1,91/3,81 2,46 97,7
3 Cal Phénolique 10,1 5,05/0,0 2,51 99,7
4 Cal Phénolique 4,25 2,12/0,0 2,51 99,1
5 ESK Phénolique 8,0 4,0/0,0 2,5 99,2
Cal = Callery Chemical Co.
Table 1 - Hot Pressing Results at 2275 ° C
under a pressure of 27.6 MPa
Example - Density Powder% of at the% state of the
N "of B4C Bonding Binder% C /% SiC Cooked Theory
1 Cal Siloxane 13.0 1.95 / 3.88 2.44 97.0
2 ESK Siloxane 12.75 1.91 / 3.81 2.46 97.7
3 Phenolic Cal 10.1 5.05 / 0.0 2.51 99.7
4 Cal Phenolic 4.25 2.12 / 0.0 2.51 99.1
5 Phenolic ESK 8.0 4.0 / 0.0 2.5 99.2
Cal = Callery Chemical Co.

Exemple VI Frittage sans pression de poudre de carbure
de bore en utilisant un siloxane comme liant
A. Préparation du mélange et pressage à chaud
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On dissout 5,88 g de la résine préparée dans la partie A de l'Exemple I et 0,1 g du catalyseur au Pt dans 250 ml d'hexane et on les mélange dans un bécher avec 40,78 g de poudre de carbure de bore ESK. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée a travers un tamis à mailles de 90 micromètres. La poudre tamisée est pressée à sec en barreaux d'essai de 35 x 8 x 2 mm dans une matrice chemisée de WC au moyen d'une presse Carver de laboratoire a 317 MPa. Les barreaux d'essai sont chauffés à 250 C pendant 24 heures pour réticuler le polymère. Les barreaux d'essai ont une densité moyenne à l'état durci de 1,48 et une résistance (flexion sur 4 points) de 11,58
MPa. Les barreaux d'essai ont été cuits à 2275ex sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 1200"C à raison de 10 C/minute maintien pendant 30 minutes ; de 1200 à 2275"C à raison de 10 C/minute avec maintien pendant 30 minutes à cette température. La densité moyenne des barreaux d'essai est de 2,39 (94,8 * de la densité théorique). Les barreaux d'essai ont une résistance moyenne (flexion sur 4 points) de 107,9 MPa avant usinage et de 102,7 MPa après usinage.
Example VI Sintering without pressure of carbide powder
boron using a siloxane as a binder
A. Preparation of the mixture and hot pressing
A mixture is prepared according to the following procedure: 5.88 g of the resin prepared in Part A of Example I and 0.1 g of the Pt catalyst are dissolved in 250 ml of hexane and mixed into a beaker with 40.78 g of boron carbide powder ESK. The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. The sieved powder is dry pressed to 35 x 8 x 2 mm test bars in a lined WC matrix using a 317 MPa Carver laboratory press. The test bars are heated at 250 ° C. for 24 hours to crosslink the polymer. The test bars have a mean hardness of 1.48 and a resistance (flexion of 4 points) of 11.58
MPa. The test bars were fired at 2275 ° C under argon by applying the following program: from room temperature to 1200 ° C at 10 C / minute hold for 30 minutes, from 1200 to 2275 ° C at 10 C / minute minute with hold for 30 minutes at this temperature. The average density of the test bars is 2.39 (94.8% of the theoretical density). The test bars have a mean strength (flexion of 4 points) of 107.9 MPa before machining and 102.7 MPa after machining.

Exemple VII Frittage sans pression de poudre de carbure
de bore en utilisant la Résine Phénolique
comme liant (pour comparaison)
A. Préparation du mélange et pressage à chaud
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On dissout 2,016 g de la Résine Phénolique dans 250 ml d'acétone et on la mélange dans un bécher avec 48,98 g de poudre de carbure de bore ESK. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. La poudre tamisée est pressée à sec en barreaux d'essai de 35 x 8 x 2 mm dans une matrice chemisée de WC au moyen d'une presse Carver de laboratoire à 317 MPa. Les barreaux d'essai ont une densité moyenne à l'état durci de 1,35 et une résistance (flexion sur 4 points) de 1,21 MPa. Les barreaux d'essai ont été cuits à 2275ex sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 1200"C à raison de 10 C/minute maintien pendant 30 minutes ; de 1200 à 2275"C à raison de 10 C/minute avec maintien pendant 30 minutes à cette température. La densité moyenne des barreaux d'essai est de 2,15 (85,4 % de la densité théorique). Les barreaux d'essai ont une résistance moyenne (flexion sur 4 points) de 166,8 MPa avant usinage et de 167,3 MPa après usinage.
Example VII Unpressurized Sintering of Carbide Powder
of boron using Phenolic Resin
as a binder (for comparison)
A. Preparation of the mixture and hot pressing
A mixture is prepared according to the following procedure: 2.016 g of Phenolic Resin is dissolved in 250 ml of acetone and mixed in a beaker with 48.98 g of boron carbide powder ESK. The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. The sieved powder is dry pressed to 35 x 8 x 2 mm test bars in a lined WC matrix using a 317 MPa Carver laboratory press. The test bars have a cured average density of 1.35 and a resistance (4-point bending) of 1.21 MPa. The test bars were fired at 2275 ° C under argon by applying the following program: from room temperature to 1200 ° C at 10 C / minute hold for 30 minutes, from 1200 to 2275 ° C at 10 C / minute minute with hold for 30 minutes at this temperature. The average density of the test bars is 2.15 (85.4% of the theoretical density). The test bars have average strength (4-point bending) of 166.8 MPa before machining and 167.3 MPa after machining.

Exemple VIII Frittage sans pression de poudre de carbure
de bore en utilisant la Résine Phénolique
et un polycarbosilane (pour comparaison)
A. Préparation du mélange et pressage à chaud
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On dissout 1,39 g de la Résine Phénolique et 3,79 g de polycarbosilane dans 250 ml de tétrahydrofuranne et on les mélange dans un bécher avec 45,11 g de poudre de carbure de bore ESK. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. La poudre tamisée est pressée à sec en barreaux d'essai de 35 x 8 x 2 film dans une matrice chemisée de WC au moyen d'une presse Carver de laboratoire à 317 MPa. Les barreaux d'essai ont une densité moyenne à l'état durci de 1,45 et une résistance (flexion sur 4 points) de 1,45 MPa. Les barreaux d'essai ont été cuits à 2275"C sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 1200"C à raison de 100C/minute ; maintien pendant 30 minutes ; de 1200 à 2275"C à raison de 100C/minute avec maintien pendant 30 minutes à cette température. La densité moyenne des barreaux d'essai est de 2,41 (95,4 % de la densité théorique). Les barreaux d'essai ont une résistance moyenne (flexion sur 4 points) de 99,3 MPa avant usinage et de 107,2 MPa après usinage.
EXAMPLE VIII Sintering without pressure of carbide powder
of boron using Phenolic Resin
and a polycarbosilane (for comparison)
A. Preparation of the mixture and hot pressing
A mixture was prepared according to the following procedure: 1.39 g of Phenolic Resin and 3.79 g of polycarbosilane were dissolved in 250 ml of tetrahydrofuran and mixed in a beaker with 45.11 g of boron carbide powder. ESK. The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. The sieved powder is dry pressed to 35 x 8 x 2 film test bars in a lined WC matrix using a 317 MPa Carver laboratory press. The test bars have a mean hardness of 1.45 and a resistance (4-point bending) of 1.45 MPa. The test bars were fired at 2275 ° C under argon by applying the following program: from room temperature to 1200 ° C at 100C / minute; hold for 30 minutes; from 1200 to 2275 ° C at a rate of 100C / minute with hold for 30 minutes at this temperature The average density of the test bars is 2.41 (95.4% of the theoretical density). have an average resistance (flexion of 4 points) of 99.3 MPa before machining and 107.2 MPa after machining.

Exemple IX Frittage sans pression de poudre de carbure
de bore en utilisant un siloxane comme liant
A. Synthèse du polymère
Dans un ballon tricol de 5 litres équipé d'un robinet d'évacuation, d'un thermomètre, d'un condenseur et d'un entonnoir d'addition, on place 1790 g d'eau et 324 g de AIP. On ajoute au-dessous de la surface de l'eau, en une période de six minutes, un mélange de 134,6 g (0,90 mole) de MeSiCl3, 116,1 g (0,90 mole) de Me2SiCl2, 285,5 g (1,35 mole) de PhSiCl3, 151,8 g (0,60 mole) de Ph2 SiCl2 et 176 g (1,25 g) de MeViSiCl2 dissous dans 782 g de toluène. Après agitation pendant 30 minutes, l'eau est évacuée. La résine est lavée deux fois avec de l'eau du robinet tiède et transférée dans un ballon de 3 litres où elle est séchée par entraînement azéotropique et épaissie pendant 3 heures avec 0,1 % d'octoate de zinc. Le solvant est éliminé et la résine séchée à 125"C sous 2,67 kPa.
Example IX Sintering without pressure of carbide powder
boron using a siloxane as a binder
A. Synthesis of the polymer
In a 5-liter three-neck flask equipped with a drain valve, a thermometer, a condenser and an addition funnel, 1790 g of water and 324 g of AIP are placed. A mixture of 134.6 g (0.90 mole) MeSiCl 3, 116.1 g (0.90 mole) Me 2 SiCl 2, 285 is added below the surface of the water over a period of six minutes. 5 g (1.35 mol) of PhSiCl3, 151.8 g (0.60 mol) of Ph2 SiCl2 and 176 g (1.25 g) of MeViSiCl2 dissolved in 782 g of toluene. After stirring for 30 minutes, the water is removed. The resin is washed twice with warm tap water and transferred to a 3 liter flask where it is azeotropically dried and thickened for 3 hours with 0.1% zinc octoate. The solvent was removed and the resin dried at 125 ° C at 2.67 kPa.

B. Pyrolyse du polymère et calculs de la composition
du produit de carbonisation
Un échantillon de la résine préparée dans la partie
A, mélangé avec 1 % de Lupersolt M ( (bis(t-butylperoxy)-2,5- diméthylhexane), est durci à 200"C pendant 1 heure. Une portion aliquote du polymère réticulé est placée et pesée dans un creuset en graphite. Le creuset est transféré dans un four tubulaire Astro. Le four est mis sous vide jusqu'à moins de 2,67 kPa, puis rechargé avec de l'argon. On répète deux fois cette procédure. Sous une purge d'argon, l'échantillon est chauffé jusqu'à 19000C (de la température ambiante à 1900"C à raison de 15"C/minute) et maintenu à cette température pendant 2 heures avant refroidissement jusqu'à la température ambiante. La rétention de masse de l'échantillon est de 43,7 %. La composition élémentaire du produit de carbonisation est de 40,6 % de carbone et 59,4 96 de silicium (par différence).
B. Pyrolysis of the polymer and composition calculations
carbonization product
A sample of the resin prepared in the part
A, mixed with 1% Lupersolt M (bis (t-butylperoxy) -2,5-dimethylhexane), is cured at 200 ° C. for 1 hour An aliquot of the crosslinked polymer is placed and weighed in a graphite crucible The crucible is transferred to an Astro tube furnace, the furnace is evacuated to less than 2.67 kPa and refilled with argon, and this procedure is repeated twice. The sample is heated up to 19,000 C (from room temperature to 1900 ° C at 15 ° C / minute) and maintained at that temperature for 2 hours before cooling to room temperature. sample is 43.7% The elemental composition of the carbonization product is 40.6% carbon and 59.4% silicon (by difference).

On effectue le calcul suivant : 100 g de polymère durci donnent 43,7 g d'un produit de carbonisation céramique consistant en 26 g de silicium (0,93 mole) et 17,7 g de carbone. Le produit de carbonisation consiste en 37,1 g de SiC (84,9 %) et 6,6 g de C (15,1 *). Par conséquent, chaque gramme de polymère donne 0,371 g de SiC et 0,066 g de C en excès.The following calculation is performed: 100 g of cured polymer gives 43.7 g of a ceramic carbonization product consisting of 26 g of silicon (0.93 mole) and 17.7 g of carbon. The char was 37.1 g SiC (84.9%) and 6.6 g C (15.1%). Therefore, each gram of polymer gives 0.371 g of SiC and 0.066 g of excess C.

C. Préparation du mélange et mise ê l'essai
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On mélange dans un bécher 7,56 g de la résine préparée dans la partie A et 0,10 g de Lupersoltn dissous dans 250 ml d'hexane avec 46,78 g de poudre de carbure de bore ESK. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. La poudre tamisée est pressée à sec en barreaux d'essai de 35 x 8 x 2 mm dans une matrice chemisée de WC au moyen d'une presse Carver de laboratoire à 317 MPa. Les barreaux d'essai sont chauffés à 250"C pendant 24 heures pour réticuler le polymère. Les barreaux d'essai ont une densité moyenne à l'état durci de 1,51 et une résistance (flexion sur 4 points) de 11,00 MPa. Les barreaux d'essai ont été cuits à 2275"C sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 1200 C à raison de 10-C/minute ; maintien pendant 30 minutes ; de 1200 à 2275"C à raison de 10 C/minute avec maintien pendant 30 minutes à cette température. La densité moyenne des barreaux d'essai est de 2,39 (94,8 % de la densité théorique). Les barreaux d'essai ont une résistance moyenne (flexion sur 4 points) de 133 MPa avant usinage et de 134,9 MPa après usinage.
C. Preparation of the mixture and testing
A mixture is prepared according to the following procedure: 7.56 g of the resin prepared in Part A and 0.10 g of Lupersoltn dissolved in 250 ml of hexane are mixed in a beaker with 46.78 g of carbide powder. of boron ESK. The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. The sieved powder is dry pressed to 35 x 8 x 2 mm test bars in a lined WC matrix using a 317 MPa Carver laboratory press. The test bars are heated at 250 ° C for 24 hours to cure the polymer The test bars have a mean hardness of 1.51 and a resistance (flexion of 4 points) of 11.00 MPa The test bars were fired at 2275 ° C under argon by applying the following program: from room temperature to 1200 ° C at 10 ° C / minute; hold for 30 minutes; from 1200 to 2275 ° C at a rate of 10 C / minute with 30 minutes hold at this temperature The average density of the test bars is 2.39 (94.8% of the theoretical density). test have a mean strength (bending 4 points) of 133 MPa before machining and 134.9 MPa after machining.

Exemple X Frittage sans pression de poudre de carbure
de bore en utilisant un siloxane comme liant
A. Synthèse du polymère
Dans un ballon tricol de 5 litres équipé d'un robinet d'évacuation, d'un thermomètre, d'un condenseur et d'un entonnoir d'addition, on place 895 g d'eau et 162 g de AIP. On ajoute au-dessous de la surface de l'eau, en une période de six minutes, un mélange de 67,2 g (0,45 mole) de MeSiCI3, 9,55 g (0,05 mole) de PhMeSiCl2, 84,5 g (0,40 mole) de SiC13 et 25,29 g (0,10 mole) de Ph2 SiCl2 dissous dans 390 g de toluène. Après agitation pendant 30 minutes, l'eau est évacuée. La résine est lavée deux fois avec deux portions de 1 litre d'eau du robinet tiède. La phase de résine est séchée et concentrée sous vide pour donner une résine cassante.
EXAMPLE X Unpressurized Sintering of Carbide Powder
boron using a siloxane as a binder
A. Synthesis of the polymer
In a 5-liter three-neck flask equipped with a drain valve, a thermometer, a condenser and an addition funnel, 895 g of water and 162 g of AIP are placed. A mixture of 67.2 g (0.45 mole) MeSiCl 3, 9.55 g (0.05 mole) PhMeSiCl 2, 84 is added below the surface of the water over a period of six minutes. , 5 g (0.40 mol) of SiCl 3 and 25.29 g (0.10 mol) of Ph 2 SiCl 2 dissolved in 390 g of toluene. After stirring for 30 minutes, the water is removed. The resin is washed twice with two 1-liter portions of warm tap water. The resin phase is dried and concentrated under vacuum to give a brittle resin.

B. Pyrolyse du polymère et calculs de la composition
du produit de carbonisation
Une portion aliquote de la résine préparée dans la partie A est placée et pesée dans un creuset en graphite.
B. Pyrolysis of the polymer and composition calculations
carbonization product
An aliquot of the resin prepared in Part A is placed and weighed in a graphite crucible.

Le creuset est transféré dans un four tubulaire Astro. Le four est mis sous vide jusqu'à moins de 2,67 kPa, puis rechargé avec de l'argon. On répète deux fois cette procédure. Sous une purge d'argon, l'échantillon est chauffé jusqu'à 1800"C (de la température ambiante à 1800"C à raison de 10 C/minute) et maintenu à cette température pendant 2 heures avant refroidissement jusqu'à la température ambiante. La rétention de masse de l'échantillon est de 35,9 %. La composition élémentaire du produit de carbonisation est de 36,8 % de carbone et 63,2 % de silicium (par différence). On effectue le calcul suivant : 100 g de polymère durci donnent 35,9 g d'un produit de carbonisation céramique consistant en 22,7 g de silicium (0,81 mole) et 13,2 g de carbone. Le produit de carbonisation consiste en 32,4 g de SiC (90,3 %) et 3,5 g de C (9,7 %). Par conséquent, chaque gramme de polymère donne 0,324 g de SiC et 0,035 g de C en excès.The crucible is transferred to an Astro tube furnace. The oven is evacuated to less than 2.67 kPa and refilled with argon. This procedure is repeated twice. Under an argon purge, the sample is heated to 1800 ° C (from room temperature to 1800 ° C at 10 C / minute) and held at that temperature for 2 hours before cooling to room temperature. room. The mass retention of the sample is 35.9%. The elemental composition of the carbonization product is 36.8% carbon and 63.2% silicon (by difference). The following calculation is carried out: 100 g of cured polymer gives 35.9 g of a ceramic carbonization product consisting of 22.7 g of silicon (0.81 mole) and 13.2 g of carbon. The carbonization product consists of 32.4 g of SiC (90.3%) and 3.5 g of C (9.7%). Therefore, each gram of polymer gives 0.324 g of SiC and 0.035 g of excess C.

C. Préparation du mélange et mise à l'essai
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On mélange dans un bécher 5,01 g de la résine micromètres. La poudre tamisée est pressée à sec en barreaux d'essai de 35 x 8 x 2 mm dans une matrice chemisée de WC au moyen d'une presse Carver de laboratoire à 317 MPa. Les barreaux d'essai ont une densité moyenne à l'état durci de 1,41 et une résistance (flexion sur 4 points) de 2,11 MPa. Les barreaux d'essai ont été cuits à 2275"C sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 1200'C à raison de 10 C/minute ; maintien pendant 30 minutes ; de 1200 à 2275"C à raison de 10 C/minute avec maintien pendant 30 minutes à cette température. La densité moyenne des barreaux d'essai est de 2,34 (92,9 % de la densité théorique). Les barreaux d'essai ont une résistance moyenne (flexion sur 4 points) de 154,1 MPa avant usinage et de 209,3 MPa après usinage.
C. Preparation of the mixture and testing
A mixture is prepared according to the following procedure: 5.01 g of the micrometer resin are mixed in a beaker. The sieved powder is dry pressed to 35 x 8 x 2 mm test bars in a lined WC matrix using a 317 MPa Carver laboratory press. The test bars have a mean hardness of 1.41 and a resistance (flexure of 4 points) of 2.11 MPa. The test bars were fired at 2275 ° C under argon by applying the following program: from room temperature to 1200 ° C at 10 C / min, hold for 30 minutes, from 1200 to 2275 ° C at 10 C / minute with holding for 30 minutes at this temperature. The average density of the test bars is 2.34 (92.9% of the theoretical density). The test bars have an average strength (flexion of 4 points) of 154.1 MPa before machining and 209.3 MPa after machining.

Exemple XI Frittage sans pression de poudre de
carbure de bore traitée en utilisant
un siloxane comme liant
A. Traitement de poudre
Une portion aliquote de poudre de carbure de bore
ESK est agitée avec H2 S04 1M pendant 16 heures pour tenter d'éliminer toutes les éventuelles impuretés métalliques.
EXAMPLE XI Sintering without pressure of powder
boron carbide treated using
a siloxane as a binder
A. Powder treatment
An aliquot of boron carbide powder
ESK is stirred with H2 S04 1M for 16 hours to try to eliminate any metal impurities.

La poudre est filtrée et séchée.The powder is filtered and dried.

C. Préparation de barreaux et mise à l'essai
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On mélange dans un bécher 5,89 g de la résine préparée dans la partie A de l'Exemple I et 0,11 g du catalyseur au Pt dissous dans 250 ml d'hexane avec 40,79 g de la poudre de carbure de bore ESK traitée. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. La poudre tamisée est pressée à sec en barreaux d'essai de 35 x 8 x 2 mm dans une matrice chemisée de WC au moyen d'une presse
Carver de laboratoire à 317 MPa. Les barreaux d'essai sont chauffés à 250ex pendant 24 heures pour réticuler le polymère. Les barreaux d'essai ont une densité moyenne à l'état durci de 1,49. Les barreaux d'essai ont été cuits à 22750C sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 1200 C à raison de 10 C/minute maintien pendant 30 minutes ; de 1200 à 22750C à raison de 10C/minute avec maintien pendant 30 minutes à cette température. La densité moyenne des barreaux d'essai est de 2,37 (93,9 % de la densité théorique). Les barreaux d'essai ont une résistance moyenne (flexion sur 4 points) de 90,18 MPa avant usinage et de 91,84 MPa après usinage.
C. Bar Preparation and Testing
A mixture is prepared according to the following procedure: 5.89 g of the resin prepared in Part A of Example I and 0.11 g of Pt catalyst dissolved in 250 ml of hexane are mixed in a beaker. 79 g of the boron carbide powder ESK treated. The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. The sieved powder is dry pressed to 35 x 8 x 2 mm test bars in a jacketed WC matrix using a press
Laboratory carver at 317 MPa. The test bars are heated for 250 hours for 24 hours to cure the polymer. The test bars have a mean hardness of 1.49. The test bars were fired at 22750C under argon by applying the following program: from room temperature to 1200 C at 10 C / minute hold for 30 minutes; from 1200 to 22750C at a rate of 10C / minute with holding for 30 minutes at this temperature. The average density of the test bars is 2.37 (93.9% of the theoretical density). The test bars have a mean strength (flexion of 4 points) of 90.18 MPa before machining and 91.84 MPa after machining.

Exemple XII Frittage sans pression de carbure de bore
en utilisant un silazane comme liant
A. Synthèse du polymère
On refroidit à -78 C un mélange de 112,9 g (0,80 mole) de 1,1-dichloro-1-silacyclobutane, 101,3 g (0,40 mole) de diphényldichlorosilane et 84,6 g (0,40 mole) de phényltrichlorosilane dissous dans 1,2 litre de toluène anhydre. On fait barboter rapidement de l'ammoniac à travers la solution pendant 3 heures. On laisse la solution se réchauffer jusqu'à la température ambiante et on chasse l'excès d'ammoniac par distillation. La solution est filtrée à travers une fritte de verre de grosseur moyenne et le filtrat est concentré sous vide. Le résidu est débarrassé des substances volatiles à 150-170"C pendant 3 heures sous 133 Pa.
Example XII Sintering without pressure of boron carbide
using a silazane as a binder
A. Synthesis of the polymer
A mixture of 112.9 g (0.80 mol) of 1,1-dichloro-1-silacyclobutane, 101.3 g (0.40 mol) of diphenyldichlorosilane and 84.6 g (0.degree. 40 moles) of phenyltrichlorosilane dissolved in 1.2 liters of anhydrous toluene. Ammonia is rapidly bubbled through the solution for 3 hours. The solution is allowed to warm to room temperature and the excess ammonia is distilled off. The solution is filtered through a medium-sized glass frit and the filtrate is concentrated in vacuo. The residue is stripped of volatiles at 150-170 ° C for 3 hours under 133 Pa.

B. Pyrolyse du polymère et calculs de la composition
du produit de carbonisation
Une portion aliquote de la résine préparée dans la partie A est introduite et pesée dans un creuset en graphite. Le creuset est transféré dans un four tubulaire
Astro. Le four est mis sous vide jusqu'à moins de 2,67 kPa, puis rechargé avec de l'argon. On répète deux fois cette procédure. Sous une purge d'argon, l'échantillon est chauffé jusqu'à 1800"C (de la température ambiante à 1800"C à raison de 10 C/minute) et maintenu à cette température pendant 2 heures avant refroidissement jusqu'à la température ambiante. La rétention de masse de l'échantillon est de 52,2 %. La composition élémentaire du produit de carbonisation est de 57,7 % de carbone, 40,1 % de silicium et 0,6 % d'oxygène. On effectue le calcul suivant : 100 g de polymère durci donnent 52,5 g d'un produit de carbonisation céramique consistant en 22,2 g de silicium (0,79 mole) et 30,3 g de carbone. Le produit de carbonisation consiste en 31,5 g de SiC (60,4 %) et 20,7 g de C (39,6 %). Par conséquent, chaque gramme de polymère donne 0,315 g de SiC et 0,207 g de C en excès.
B. Pyrolysis of the polymer and composition calculations
carbonization product
An aliquot of the resin prepared in Part A is introduced and weighed in a graphite crucible. The crucible is transferred to a tubular furnace
Astro. The oven is evacuated to less than 2.67 kPa and refilled with argon. This procedure is repeated twice. Under an argon purge, the sample is heated to 1800 ° C (from room temperature to 1800 ° C at 10 C / minute) and held at that temperature for 2 hours before cooling to room temperature. room. The mass retention of the sample is 52.2%. The elemental composition of the char is 57.7% carbon, 40.1% silicon and 0.6% oxygen. The following calculation is carried out: 100 g of cured polymer gives 52.5 g of a ceramic carbonization product consisting of 22.2 g of silicon (0.79 mole) and 30.3 g of carbon. The char was 31.5 g of SiC (60.4%) and 20.7 g of C (39.6%). Therefore, each gram of polymer gives 0.315 g of SiC and 0.207 g of excess C.

C. Préparation du mélange et mise à l'essai
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On mélange dans un bécher 4,88 g de la résine préparée dans la partie A dissoute dans 250 ml de toluène avec 47,64 g de poudre de carbure de bore ESK. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. La poudre tamisée est pressée à sec en barreaux d'essai de 35 x 8 x 2 mm dans une matrice chemisée de WC au moyen d'une presse
Carver de laboratoire à 317 MPa. Les barreaux d'essai sont chauffés à 250"C pendant 24 heures pour réticuler le polymère. Les barreaux d'essai ont une densité moyenne à l'état durci de 1,48 et une résistance (flexion sur 4 points) de 9,025 MPa. Les barreaux d'essai ont été cuits à 2275"C sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 12000C à raison de 10 C/minute ; maintien pendant 30 minutes ; de 1200 à 2275"C à raison de 10 C/minute avec maintien pendant 30 minutes à cette température. La densité moyenne des barreaux d'essai est de 2,36 (93,7 % de la densité théorique). Les barreaux d'essai ont une résistance moyenne (flexion sur 4 points) de 145,6 MPa avant usinage et de 145,6 MPa après usinage.
C. Preparation of the mixture and testing
A mixture is prepared according to the following procedure: 4.88 g of the resin prepared in Part A dissolved in 250 ml of toluene are mixed in a beaker with 47.64 g of boron carbide powder ESK. The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. The sieved powder is dry pressed to 35 x 8 x 2 mm test bars in a jacketed WC matrix using a press
Laboratory carver at 317 MPa. The test bars are heated at 250 ° C for 24 hours to cure the polymer, the test bars have a mean hardness of 1.48 and a resistance (flexure of 4 points) of 9.025 MPa. The test bars were fired at 2275 ° C under argon by applying the following program: from room temperature to 12000C at 10 C / minute; hold for 30 minutes; from 1200 to 2275 ° C. at a rate of 10 C / minute with 30 minutes holding at this temperature The average density of the test bars is 2.36 (93.7% of the theoretical density). test have an average strength (bending on 4 points) of 145.6 MPa before machining and 145.6 MPa after machining.

Exemple XIII Frittage sans pression de carbure de bore
en utilisant un silazane comme liant
A. Synthèse du polymère
On fait barboter rapidement de l'ammoniac dans une solution de 90,27 g (0,427 mole) de PhSiCl3, 43,3 g (0,268 mole) de SiC13 et 19,05 g (0,128 mole) de MeSiCl3 dans environ 700 ml de toluène refroidi a -78eC. Après 45 minutes, on arrête l'introduction d'ammoniac et on laisse le mélange réactionnel se réchauffer à la température ambiante. La suspension résultante est filtrée à travers une fritte de verre de grosseur moyenne et le filtrat est concentré sous vide. On obtient 61,9 g (rendement de 74 *) d'une résine cassante. Tv = 96,80C.
Example XIII Sintering without pressure of boron carbide
using a silazane as a binder
A. Synthesis of the polymer
Ammonia is rapidly bubbled into a solution of 90.27 g (0.427 mol) of PhSiCl 3, 43.3 g (0.268 mol) of SiCl 3 and 19.05 g (0.128 mol) of MeSiCl 3 in about 700 ml of toluene. cooled to -78 ° C. After 45 minutes, the introduction of ammonia is stopped and the reaction mixture is allowed to warm to room temperature. The resulting suspension is filtered through a medium-sized glass frit and the filtrate is concentrated in vacuo. 61.9 g (74% yield) of a brittle resin are obtained. Tg = 96.80C.

B. Pyrolyse du polymère et calculs de la composition
du produit de carbonisation
Une portion aliquote de la résine formée dans la partie A est placée et pesée dans un creuset en graphite.
B. Pyrolysis of the polymer and composition calculations
carbonization product
An aliquot portion of the resin formed in Part A is placed and weighed in a graphite crucible.

Le creuset est transféré dans un four tubulaire Astro. Le four est mis sous vide jusqu'à moins de 2,67 kPa, puis rechargé avec de l'argon. On répète deux fois cette procédure. Sous une purge d'argon, l'échantillon est chauffé jusqu'à 1900"C (de la température ambiante à 1900"C à raison de 15 C/minute) et maintenu à cette température pendant 2 heures avant refroidissement jusqu'à la température ambiante. La rétention de masse de l'échantillon est de 53,8 %. La composition élémentaire du produit de carbonisation est de 60,1 % de carbone et 39,9 % de silicium (par différence). On effectue le calcul suivant : 100 g de polymère durci donnent 53,8 g d'un produit de carbonisation céramique consistant en 21,5 g de silicium (0,77 mole) et 32,3 g de carbone. Le produit de carbonisation consiste en 30,7 g de SiC (57,1 %) et 23,1 g de C (42,9 %). Par conséquent, chaque gramme de polymère donne 0,307 g de SiC et 0,231 g de C en excès.The crucible is transferred to an Astro tube furnace. The oven is evacuated to less than 2.67 kPa and refilled with argon. This procedure is repeated twice. Under an argon purge, the sample is heated to 1900 ° C (from room temperature to 1900 ° C at 15 C / min) and maintained at that temperature for 2 hours before cooling to room temperature. room. The mass retention of the sample is 53.8%. The elemental composition of the carbonization product is 60.1% carbon and 39.9% silicon (by difference). The following calculation is carried out: 100 g of cured polymer gives 53.8 g of a ceramic carbonization product consisting of 21.5 g of silicon (0.77 mole) and 32.3 g of carbon. The carbonization product consists of 30.7 g of SiC (57.1%) and 23.1 g of C (42.9%). Therefore, each gram of polymer gives 0.307 g of SiC and 0.231 g of excess C.

C. Préparation du mélange et mise à l'essai
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On mélange dans un bécher 2,01 g de la résine préparée dans la partie A et 0,035 g de LupersolTH dissous dans 250 ml de toluène avec 22,6 g de poudre de carbure de bore ESK. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. La poudre tamisée est pressée à sec en barreaux d'essai de 35 x 8 x 2 mm dans une matrice chemisée de WC au moyen d'une presse Carver de laboratoire à 317 MPa. Les barreaux d'essai sont chauffés à 200"C pendant 16 heures pour réticuler le polymère. Les barreaux d'essai ont une densité moyenne à l'état durci de 1,39.
C. Preparation of the mixture and testing
A mixture is prepared according to the following procedure: 2.01 g of the resin prepared in Part A and 0.035 g of LupersolTH dissolved in 250 ml of toluene are mixed in a beaker with 22.6 g of boron carbide powder ESK . The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. The sieved powder is dry pressed to 35 x 8 x 2 mm test bars in a lined WC matrix using a 317 MPa Carver laboratory press. The test bars are heated at 200 ° C for 16 hours to cure the polymer The test bars have a mean hardness of 1.39.

Les barreaux d'essai ont été cuits à 2275"C sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 1200"C à raison de 100C/minute ; maintien pendant 30 minutes ; de 1200 à 2275"C à raison de 10 C/minute avec maintien pendant 30 minutes à cette température. La densité moyenne des barreaux d'essai est de 2,31 (91,5 % de la densité théorique). Les barreaux d'essai usinés ont une résistance moyenne de 148,2 MPa.The test bars were fired at 2275 ° C under argon by applying the following program: from room temperature to 1200 ° C at 100C / minute; hold for 30 minutes; from 1200 to 2275 ° C. at a rate of 10 C / minute with holding for 30 minutes at this temperature The average density of the test bars is 2.31 (91.5% of the theoretical density). Machined test have an average resistance of 148.2 MPa.

Exemple XIV Frittage sans pression de carbure de bore
en utilisant un silazane comme liant
A. Synthèse du polymère
On fait barboter rapidement de l'ammoniac dans une solution de 185,3 g (0,877 mole) de PhSiCl31 dans 500 ml de toluène refroidi à -78 C pendant 1 à 2 heures. On laisse la solution se réchauffer à la température ambiante et l'excès d'ammoniac est chassé par distillation. La suspension résultante est filtrée à travers une fritte de verre de grosseur moyenne et le filtrat est concentré sous vide. On obtient 80,6 g (72,1 %) d'une résine cassante. Tv = 123,90C.
EXAMPLE XIV Sintering without pressure of boron carbide
using a silazane as a binder
A. Synthesis of the polymer
Ammonia was rapidly sparged in a solution of 185.3 g (0.877 moles) of PhSiCl31 in 500 ml of toluene cooled at -78 ° C for 1 to 2 hours. The solution is allowed to warm to room temperature and the excess ammonia is distilled off. The resulting suspension is filtered through a medium-sized glass frit and the filtrate is concentrated in vacuo. 80.6 g (72.1%) of a brittle resin are obtained. T = 123.90C.

B. Pyrolyse du polymère et calculs de la composition
du produit de carbonisation
Une portion aliquote de la résine formée dans la partie A est placée et pesée dans un creuset en graphite.
B. Pyrolysis of the polymer and composition calculations
carbonization product
An aliquot portion of the resin formed in Part A is placed and weighed in a graphite crucible.

Le creuset est transféré dans un four tubulaire Astro. Le four est mis sous vide jusqu'à moins de 2,67 kpa, puis rechargé avec de l'argon. On répète deux fois cette procédure. Sous une purge d'argon, l'échantillon est chauffé jusqu'à 1900C (de la température ambiante à 1900"C à raison de 15 C/minute) et maintenu à cette température pendant 2 heures avant refroidissement jusqu'à la température ambiante. La rétention de masse de l'échantillon est de 49,5 %. La composition élémentaire du produit de carbonisation est de 50,8 % de carbone et 49,2 % de silicium (par différence). On effectue le calcul suivant : 100 g de polymère durci donnent 49,5 g d'un produit de carbonisation céramique consistant en 24,3 g de silicium (0,87 mole) et 25,2 g de carbone. Le produit de carbonisation consiste en 34,7 g de SiC (70,2 t) et 14,8 g de C (29,8 %). Par conséquent, chaque gramme de polymère donne 0,347 g de SiC et 0,148 g de C en excès.The crucible is transferred to an Astro tube furnace. The oven is evacuated to less than 2.67 kPa and refilled with argon. This procedure is repeated twice. Under an argon purge, the sample is heated to 1900 ° C (from room temperature to 1900 ° C at 15 ° C / min) and maintained at that temperature for 2 hours before cooling to room temperature. The mass retention of the sample is 49.5% The elemental composition of the carbonization product is 50.8% carbon and 49.2% silicon (by difference) The following calculation is carried out: 100 g cured polymer gave 49.5 g of a ceramic carbonization product consisting of 24.3 g of silicon (0.87 mole) and 25.2 g of carbon, and the char was 34.7 g of SiC ( 70.2 t) and 14.8 g of C (29.8%) Therefore, each gram of polymer gives 0.347 g of SiC and 0.148 g of excess C.

C. Préparation du mélange et mise à l'essai
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On mélange dans un bécher 2,5 g de la résine préparée dans la partie A dissoute dans 250 ml de toluène avec 22,5 g de poudre de carbure de bore ESK. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. La poudre tamisée est pressée à sec en barreaux d'essai de 35 x 8 x 2 mm dans une matrice chemisée de WC au moyen d'une presse
Carver de laboratoire à 317 MPa. Les barreaux d'essai ont une densité moyenne de 1,45 et une résistance (flexion sur 4 points) de 2,33 MPa. Les barreaux d'essai ont été cuits à 2275"C sous argon en appliquant le programme suivant de la température ambiante à 1200"C à raison de 10 C/minute ; maintien pendant 30 minutes ; de 1200 à 2275"C à raison de 10 C/minute avec maintien pendant 30 minutes à cette température. La densité moyenne des barreaux d'essai est de 2,33 (92,5 % de la densité théorique). Les barreaux d'essai usinés ont une résistance moyenne de 156,8 MPa.
C. Preparation of the mixture and testing
A mixture is prepared according to the following procedure: 2.5 g of the resin prepared in Part A dissolved in 250 ml of toluene are mixed in a beaker with 22.5 g of boron carbide powder ESK. The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. The sieved powder is dry pressed to 35 x 8 x 2 mm test bars in a jacketed WC matrix using a press
Laboratory carver at 317 MPa. The test bars have an average density of 1.45 and a resistance (flexion of 4 points) of 2.33 MPa. The test bars were fired at 2275 ° C under argon by applying the following program of room temperature at 1200 ° C at 10 C / minute; hold for 30 minutes; from 1200 to 2275 ° C. at a rate of 10 C / minute with holding for 30 minutes at this temperature The average density of the test bars is 2.33 (92.5% of the theoretical density). Machined test have an average resistance of 156.8 MPa.

Exemple XV Frittage sans pression de carbure de bore
en utilisant un borosiloxane comme liant
A. Synthèse du polymère
On ajoute 41,52 g (0,40 mole) de B(OMe)3 à un mélange sous agitation de 39,6 g (0,20 mole) de Ph(OMe)3, 23,25 g (0,125 mole) de (Me2 SiVi)2 O, 48,8 g (0,20 mole) de
Ph2Si(OMe)2, 46,8 g (2,6 mole) d'eau distillée et 0,20 ml de CF3 SQH. Le mélange réactionnel est chauffé au reflux pendant 2 heures, puis agité à la température ambiante pendant 12 heures. Le méthanol et l'eau sont éliminés par distillation jusqu'à ce que la température du distillat atteigne plus de 90"C. Le mélange réactionnel est refroidi et l'on ajoute 0,56 g de NaHCO3 et 115 g de toluène. La solution toluénique est chauffée au reflux et l'eau est éliminée dans un séparateur de Dean-Stark. Lorsque le distillat est limpide (environ 3 à 4 heures), on refroidit le mélange réactionnel et l'on ajoute 1 ml de
Me2SiViCl. Après agitation pendant 0,5 heures, le mélange réactionnel est filtré et le filtrat concentré sous vide.
EXAMPLE XV Sintering without pressure of boron carbide
using a borosiloxane as a binder
A. Synthesis of the polymer
41.52 g (0.40 mol) of B (OMe) 3 are added to a stirred mixture of 39.6 g (0.20 mol) of Ph (OMe) 3, 23.25 g (0.125 mol) of (Me2 SiVi) 2 O, 48.8 g (0.20 mol) of
Ph2Si (OMe) 2, 46.8 g (2.6 moles) distilled water and 0.20 ml CF3 SQH. The reaction mixture is refluxed for 2 hours and then stirred at room temperature for 12 hours. The methanol and water are distilled off until the distillate temperature reaches more than 90 ° C. The reaction mixture is cooled and 0.56 g of NaHCO 3 and 115 g of toluene are added. The toluene is heated to reflux and the water is removed in a Dean-Stark separator.When the distillate is clear (about 3 to 4 hours), the reaction mixture is cooled and 1 ml of
Me2SiViCl. After stirring for 0.5 hours, the reaction mixture is filtered and the filtrate concentrated in vacuo.

La quantité obtenue est de 90,75 g (92,7 %).The amount obtained is 90.75 g (92.7%).

B. Pyrolyse du polymère et calculs de la composition
du produit de carbonisation
On prépare un mélange de 6,07 g de la résine obtenue dans la partie A et 0,23 g de LupersoltM et une portion aliquote est réticulée à 200"C pendant 3 heures sous une atmosphère d'argon. Une portion aliquote du polymère réticulé est placée et pesée dans un creuset en graphite.
B. Pyrolysis of the polymer and composition calculations
carbonization product
A mixture of 6.07 g of the resin obtained in Part A and 0.23 g of Lupersol ™ is prepared and an aliquot is crosslinked at 200 ° C for 3 hours under an argon atmosphere An aliquot of the crosslinked polymer is placed and weighed in a graphite crucible.

Le creuset est transféré dans un four tubulaire Astro. Le four est mis sous vide jusqu'à moins de 2,67 kPa, puis rechargé avec de l'argon. On répète deux fois cette procédure. Sous une purge d'argon, l'échantillon est chauffé jusqu'à 1900 C (de la température ambiante à 1900 C à raison de 15"C /minute) et maintenu à cette température pendant 2 heures avant refroidissement jusqu'à la température ambiante. La rétention de masse de l'échantillon est de 26,3 %. La composition élémentaire du produit de carbonisation est de 48,7 % de carbone, 5,0 % de bore et 41,2 % de silicium (par différence). On effectue le calcul suivant : 100 g de polymère durci donnent 26,3 g d'un produit de carbonisation céramique consistant en 46,3 % en poids de silicium (par différence), 48,7 % en poids de carbone et 5,0 % en poids de bore. Le produit de carbonisation consiste en 17,4 g de
SiC (66,1 %), 7,6 g de C (28,9 %) et 1,5 g de B (4,9 %).
The crucible is transferred to an Astro tube furnace. The oven is evacuated to less than 2.67 kPa and refilled with argon. This procedure is repeated twice. Under an argon purge, the sample is heated up to 1900 C (from room temperature to 1900 C at 15 ° C / minute) and maintained at this temperature for 2 hours before cooling to room temperature The mass retention of the sample is 26.3% The elemental composition of the char is 48.7% carbon, 5.0% boron and 41.2% silicon (by difference). The following calculation is carried out: 100 g of cured polymer gives 26.3 g of a ceramic carbonization product consisting of 46.3% by weight of silicon (by difference), 48.7% by weight of carbon and 5.0 % by weight of boron The carbonization product consists of 17.4 g of
SiC (66.1%), 7.6 g of C (28.9%) and 1.5 g of B (4.9%).

Par conséquent, chaque gramme de polymère donne O, 174 g de SiC, 0,013 g de B et 0,076 g de C en excès.Therefore, each gram of polymer gives 0.174 g of SiC, 0.013 g of B and 0.076 g of excess C.

C. Préparation du mélange et mise à l'essai
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On mélange dans un bécher 2,50 g de la résine préparée dans la partie A et 0,08 g de LupersolTn dissous dans 250 ml de toluène avec 22,50 g de poudre de carbure de bore ESK. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 140 micromètres. La poudre tamisée est pressée à sec en barreaux d'essai de 35 x 8 x 2 mm dans une matrice chemisée de WC au moyen d'une presse Carver de laboratoire à 317 MPa. Les barreaux d'essai sont ensuite durcis dans une atmosphère d'argon par chauffage jusqu'à 200"C à raison de 3"C/minute et maintien pendant 1 heure. Les barreaux d'essai sont cuits à 2250ex sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 1200"C à raison de 10 C/minute ; maintien pendant 30 minutes ; de 1200 à 2250ex à raison de 100C/minute avec maintien pendant 2 heures à cette température. La densité moyenne des barreaux d'essai est de 2,275 (90,03 % de la densité théorique). Les barreaux d'essai usinés ont une résistance moyenne (flexion sur 4 points) de 180,99 MPa.
C. Preparation of the mixture and testing
A mixture is prepared according to the following procedure: 2.50 g of the resin prepared in Part A and 0.08 g of LupersolTn dissolved in 250 ml of toluene are mixed in a beaker with 22.50 g of carbide powder. boron ESK. The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a 140 micron mesh screen. The sieved powder is dry pressed to 35 x 8 x 2 mm test bars in a lined WC matrix using a 317 MPa Carver laboratory press. The test bars are then cured in an argon atmosphere by heating to 200 ° C at 3 ° C / minute and held for 1 hour. The test bars are fired at 2250 ° C. under argon by applying the following program: from room temperature to 1200 ° C. at a rate of 10 ° C. / min, hold for 30 minutes, from 1200 to 2250 ° C. at a rate of 100 ° C. with holding for 2 hours at this temperature The average density of the test bars is 2.275 (90.03% of the theoretical density) The machined test bars have a mean strength (flexion of 4 points) of 180.99 MPa .

Tableau 2 - Frittage Sans Pression
MDR à
Exem- Conditions Densité l'état ple % de de à l'état durci
N Liant liant % C/* SiC durcissement durci (MPa)
6 Siloxane 12,79 2,06/4,11 250 C/24 h 1,483 11,58
7 Phénolique 4,03 2,06/0,0 néant 1,352 1,21
8 +PN + PCS 7,5/2,5 2,04/4,14 néant 1,445 1,45
9 Siloxane 14,07 1,01/5,67 250 C/24 h 1,505 11,00 10 Siloxane 9,5 0,35/3,27 néant 1,406 2,11 11 *Siloxane 12,82 2,06/4,11 250 C/24 h 1,487 N.D.
Table 2 - Pressure Free Sintering
MDR to
Exem- Conditions Density state full of de in hardened state
N Bonding Binder% C / * SiC hardening cured (MPa)
6 Siloxane 12.79 2.06 / 4.11 250 C / 24 h 1.483 11.58
7 Phenolic 4.03 2.06 / 0.0 nil 1.352 1.21
8 + PN + PCS 7.5 / 2.5 2.04 / 4.14 nil 1.445 1.45
Siloxane 14.07 1.01 / 5.67 250 C / 24 h 1.505 11.00 Siloxane 9.5 0.35 / 3.27 Nil 1.406 2.11 11 * Siloxane 12.82 2.06 / 4, 11,250 C / 24 h 1,487 ND

12 Silazane 10,24 2,00/3,05 250 C/24 h 1,476 9,03 13 Silazane 8,0 1,85/2,46 200 C/16 h 1,39 14 silazane 10,0 1,47/3,48 néant 1,45 2,33 15 Borosiloxane 9,0 0,76/1,74 200 C/3 h
Propriétés des Produits Céramiques après Pyrolyse à 2275 C
% de la MCR après Analyse aux rayons X
Exemple densité MDR usinage (% en poids)
N Densité théorique (MPa) (MPa) B,C SiC C
6 2,39 94,8 108,2 102,7 95,9 4,1 1,0
7 2,15 85,4 166,9 167,5 99,4 trames
8 2,41 95,5 99,3 106,9 92,2 7,8 2-3
9 2,39 94,8 133,1 135,1 93,8 6,2 traces
10 2,34 92,9 153,8 209,6 95,9 4,1 néant
11 2,37 93,9 90,3 91,7 95,0 5,0 traces
12 2,36 93,7 145,5 145,5 96,0 4,0 < 1
13 2,31 91,5 148,2 97,8 2,2 traces
14 2,33 92,5 156,5 95,9 4,1 traces
15 2,275 90,03 180,99 PN = Résine Phénolique * Le carbure de bore a été lavé avec de l'acide
sulfurique, 1M avant utilisation.
12 Silazane 10.24 2.00 / 3.05 250 C / 24 h 1.476 9.03 13 Silazane 8.0 1.85 / 2.46 200 C / 16 h 1.39 14 silazane 10.0 1.47 / 3.48 nil 1.45 2.33 Borosiloxane 9.0 0.76 / 1.74 200 C / 3 hrs
Properties of Ceramic Products after Pyrolysis at 2275 C
% of the MCR after X-ray analysis
Example density MDR machining (% by weight)
N Theoretical Density (MPa) (MPa) B, C SiC C
6 2.39 94.8 108.2 102.7 95.9 4.1 1.0
7 2.15 85.4 166.9 167.5 99.4 frames
8 2.41 95.5 99.3 106.9 92.2 7.8 2-3
9 2.39 94.8 133.1 135.1 93.8 6.2 traces
10 2.34 92.9 153.8 209.6 95.9 4.1 nil
11 2.37 93.9 90.3 91.7 95.0 5.0 traces
12 2.36 93.7 145.5 145.5 96.0 4.0 <1
13 2.31 91.5 148.2 97.8 2.2 traces
14 2.33 92.5 156.5 95.9 4.1 traces
15 2,275 90,03 180,99 PN = Phenolic Resin * Boron carbide was washed with acid
sulfuric, 1M before use.

Exemple XVI Moulage par transfert de carbure de bore
avec un siloxane comme liant
A. Fabrication de barreaux d'essai et mise à l'essai
Dans un mélangeur Sigma à double bras à 110 C, on place 658 g de poudre de carbure de bore ESK, 435,5 g de la résine produite dans la partie A de l'Exemple X et 3,7 g de LupersolT". Le mélangeur est mis en fonctionnement à 33 tr/min pendant environ 1 heure, après quoi le chauffage est arrêté et la matière est retirée. Le mélange est moulé par transfert dans un moule pour barreaux d'essai à 12 cavités (chaque cavité - 6,2 x 37,8 x 2,5 mm) à 195"C avec une pression de piston de 8,62 MPa et une pression de serrage de 12,75 MPa. Après avoir été retirés du moule chaud par cycles de 5 minutes, les barreaux d'essai sont durcis davantage à 250"C pendant 16 heures. Les barreaux d'essai ont une densité moyenne à l'état durci de 1,63 et une résistance à l'état durci de 17,51 MPa. Les barreaux d'essai sont cuits à 2225"C dans une atmosphère d'argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 200"C à raison de 3"C/minute, de 200 à 1400 C à raison de 1"C/minute, maintien pendant 30 minutes, de 1400 à 2225"C à raison de 1"C/minute avec un maintien pendant 30 minutes à cette température. Le four est refroidi à raison de 100C/minute jusqu'à 900"C. La densité moyenne des barreaux d'essai cuits est de 2,33 (88,14 % de la densité théorique). Les barreaux d'essai non usinés ont une résistance moyenne (flexion sur 4 points) de 75,29
MPa.
EXAMPLE XVI Transfer Molding of Boron Carbide
with a siloxane as a binder
A. Test bar manufacture and testing
In a Sigma double-armed mixer at 110 ° C., 658 g of boron carbide powder ESK, 435.5 g of the resin produced in Part A of Example X and 3.7 g of Lupersol ™ are placed. The mixer is operated at 33 rpm for about 1 hour, after which the heating is stopped and the material is removed.The mixture is transfer molded into a 12-cavity test bar mold (each cavity-6, 2 x 37.8 x 2.5 mm) at 195 ° C with a plunger pressure of 8.62 MPa and a clamping pressure of 12.75 MPa. After having been removed from the hot mold in 5-minute cycles, the test bars are further cured at 250 ° C. for 16 hours, the test bars have a mean hardness of 1.63 and a resistance in the cured state of 17.51 MPa The test bars are fired at 2225 ° C in an argon atmosphere using the following program: from room temperature to 200 ° C at 3 ° C / minute from 200 to 1400 ° C. at a rate of 1 ° C./minute, maintained for 30 minutes, from 1400 to 2225 ° C. at a rate of 1 ° C./minute, with a hold for 30 minutes at this temperature. from 100C / minute to 900 ° C. The average density of the cooked test bars is 2.33 (88.14% of the theoretical density). Unmachined test bars have an average strength (flexion of 4 points) of 75.29
MPa.

Exemple XVII Moulage par transfert de carbure de bore
en utilisant un silazane comme liant
A. Synthèse du polymère
On refroidit à -78 C un mélange de 610 g (4,4 moles) de 1,1-dichloro-l-silacyclobutane, 278 g (1,10 mole) de diphényldichlorosilane et 375 g (2,40 mole) de méthyltrichlorosilane dissous dans 8 litres de toluène anhydre. On fait barboter rapidement de l'ammoniac dans la solution pendant 3 heures. On laisse la solution se réchauffer à la température ambiante et l'excès d'ammoniac est chassé par distillation. La solution est filtrée à travers une fritte de verre de grosseur moyenne et le filtrat est concentré sous vide. Le résidu est débarrassé des substances volatiles à 150-170"C sous 133 Pa pendant 3 heures.
EXAMPLE XVII Transfer Molding of Boron Carbide
using a silazane as a binder
A. Synthesis of the polymer
A mixture of 610 g (4.4 moles) of 1,1-dichloro-1-silacyclobutane, 278 g (1.10 moles) of diphenyldichlorosilane and 375 g (2.40 moles) of dissolved methyltrichlorosilane is cooled to -78 ° C. in 8 liters of anhydrous toluene. Ammonia is bubbled rapidly into the solution for 3 hours. The solution is allowed to warm to room temperature and the excess ammonia is distilled off. The solution is filtered through a medium-sized glass frit and the filtrate is concentrated in vacuo. The residue is stripped of volatiles at 150-170 ° C at 133 Pa for 3 hours.

B. Pyrolyse du polymère et calculs de la composition
du produit de carbonisation
Une portion aliquote de la résine formée dans la partie
A est placée et pesée dans un creuset en graphite. Le creuset est transféré dans un four tubulaire Astro. Le four est mis sous vide jusqu'à moins de 2,67 kPa, puis rechargé avec de l'argon. On répète deux fois cette procédure. Sous une purge d'argon, l'échantillon est chauffé jusqu'à 1800"C (de la température ambiante à 1800 C à raison de 1O"C/minute) et maintenu à cette température pendant 2 heures avant refroidissement jusqu'à la température ambiante. La rétention de masse de l'échantillon est de 45,0 %. La composition élémentaire du produit de carbonisation est de 50,6 % de carbone, 48,6 % de silicium et 0,23 % d'oxygène. On effectue le calcul suivant : 100 g de polymère durci donnent 45,0 g d'un produit de carbonisation céramique consistant en 21,9 g de silicium (0,78 mole) et 22,8 g de carbone. Le produit de carbonisation consiste en 31,3 g de SiC (70,0 %) et 13,4 g de C (30,0 %). Par conséquent, chaque gramme de polymère donne 0,313 g de SiC et 0,134 g de C en excès.
B. Pyrolysis of the polymer and composition calculations
carbonization product
An aliquot portion of the resin formed in the portion
A is placed and weighed in a graphite crucible. The crucible is transferred to an Astro tube furnace. The oven is evacuated to less than 2.67 kPa and refilled with argon. This procedure is repeated twice. Under an argon purge, the sample is heated to 1800 ° C (from room temperature to 1800 ° C at 10 ° C / min) and maintained at that temperature for 2 hours before cooling to room temperature. room. The mass retention of the sample is 45.0%. The elemental composition of the carbonization product is 50.6% carbon, 48.6% silicon and 0.23% oxygen. The following calculation is performed: 100 g of cured polymer gives 45.0 g of a ceramic carbonization product consisting of 21.9 g of silicon (0.78 mole) and 22.8 g of carbon. The char was 31.3 g SiC (70.0%) and 13.4 g C (30.0%). Therefore, each gram of polymer gives 0.313 g of SiC and 0.134 g of excess C.

A. Fabrication de barreaux d'essai et mise à l'essai
Dans un mélangeur Brabender à 140"C, on place 50,1 g de poudre de carbure de bore ESK, 0,3 g de stéarate de zinc et 25,8 g de la résine produite dans la partie A. Le mélangeur est mis en fonctionnement à 60 tr/min pendant environ 0,5 heure, après quoi le chauffage est arrêté et la matière est retirée. Le mélange est moulé par transfert dans un moule pour barreaux d'essai à 12 cavités (chaque cavité = 6,2 x 37,8 x 2,5 mm) à 240"C avec une pression de piston de 5,56 MPa et une pression de serrage de 12,75
MPa. Après avoir été retirés du moule chaud par cycles de 10 minutes, les barreaux d'essai sont durcis davantage à 250"C pendant 16 heures. Les barreaux d'essai ont une densité moyenne à l'état durci de 1,64 et une résistance à l'état durci de 12,90 MPa. Les barreaux d'essai sont cuits à 2225"C dans une atmosphère d'argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 200 C à raison de 3iC/minute, de 200 à 1400 C à raison de 1 C/minute, maintien pendant 30 minutes, de 1400 à 2225 C à raison de l-C/minute avec un maintien pendant 30 minutes à cette température. Le four est refroidi à raison de 10C/minute jusqu'à 900 C. La densité moyenne des barreaux d'essai cuits est de 2,37 (91,3 % de la densité théorique). Les barreaux d'essai non usinés ont une résistance moyenne (flexion sur 4 points) de 91,56 MPa.
A. Test bar manufacture and testing
In a Brabender mixer at 140 ° C., 50.1 g of boron carbide powder ESK, 0.3 g of zinc stearate and 25.8 g of the resin produced in part A are placed. operation at 60 rpm for about 0.5 hours, after which the heating is stopped and the material is removed The mixture is transfer molded into a 12-cavity test bar mold (each cavity = 6.2 x 37.8 x 2.5 mm) at 240 ° C with a piston pressure of 5.56 MPa and a clamping pressure of 12.75
MPa. After having been removed from the hot mold in 10-minute cycles, the test bars are further cured at 250 ° C. for 16 hours, the test bars have a mean hardness of 1.64 and a resistance in the cured state of 12.90 MPa The test bars are fired at 2225 ° C. in an argon atmosphere by applying the following program: from room temperature to 200 ° C. at a rate of 3 ° C. per minute, from 200 ° C. at 1400 C at a rate of 1 C / minute, maintained for 30 minutes, from 1400 to 2225 C at a rate of 1C / minute with a hold for 30 minutes at this temperature. The oven is cooled at a rate of 10C / minute up to 900 C. The average density of the cooked test bars is 2.37 (91.3% of the theoretical density). The unmachined test bars have an average strength (flexion of 4 points) of 91.56 MPa.

Tableau 3 - Exemples de Moulage
Do? à
Densité l'état Exemple % de iUlBt à l'état durci
N Liant liant % C/% SiC en spirale durci (MPa)
16 Silonane 40 3,41/19,15 9,0 1,63 17,51
17 Silazarxs 34 5,6 /13,1 28,5 1,64 12,90 Propriétés des Produites C6raniques après Pyrolyse à 2275 C
% de la Analyse aux rayons X
Exemple densité MCR (% en poids)
N Densité théorique (MPa) B,C SiC C
16 2,33 88,1 75,2 75,0 24,8 tees
17 2,37 91,3 91,7 76,0 24,4 traces
Exemple XVIII Effet de la température de frittage
sur les propriétés à l'état cuit
A. Fabrication de barreaux d'essai et mise à l'essai
On fabrique des éprouvettes par pressage uniaxial à partir des mélanges des Exemples VI, VII, VIII et X. Ces éprouvettes sont cuites en appliquant le programme de température suivant : de la température ambiante à 1200 C à raison de 100C/minute, maintien pendant 30 minutes, de 1200 C à la température finale à raison de 10 C/minute avec maintien pendant 30 minutes à cette température. Les températures finales sont de 2225 C, 2250 C et 2275 C. Les résultats sont rassemblés dans le tableau suivant (Tableau 4). Ces résultats montrent clairement que les températures dépassant 2250 C sont préférables pour obtenir du carbure de bore fritté sans pression à haute densité avec ces systèmes liants.
Table 3 - Molding Examples
Do? at
Density state Example% of iUlBt in hardened state
N Bonding Binder% C /% SiC Hardened Spiral (MPa)
16 Silonane 40 3.41 / 19.15 9.5 1.63 17.51
17 Silazarxes 34 5.6 / 13.1 28.5 1.64 12.90 Properties of C6ranic Productions after Pyrolysis at 2275 C
% of X-ray Analysis
Example MCR density (% by weight)
N Theoretical Density (MPa) B, C SiC C
16 2.33 88.1 75.2 75.0 24.8 tees
17 2.37 91.3 91.7 76.0 24.4 traces
Example XVIII Effect of sintering temperature
on the properties in the cooked state
A. Test bar manufacture and testing
Specimens are made by uniaxial pressing from the mixtures of Examples VI, VII, VIII and X. These specimens are fired by applying the following temperature program: from room temperature to 1200 ° C. at a rate of 100 ° C. per minute, hold for 30 minutes. minutes, 1200 C at the final temperature at a rate of 10 C / minute with holding for 30 minutes at this temperature. The final temperatures are 2225 C, 2250 C and 2275 C. The results are summarized in the following table (Table 4). These results clearly show that temperatures exceeding 2250 ° C. are preferable for obtaining high-density sintered boron carbide with these binder systems.

Tableau 4 - Effet de la Température de Frittage Lu:'. a11wn à 2275 C Cuisson à 225OC buisson à 22250C ple MDR MDR MDR
N Densité (%) (MPa) Densité (%) (MPa) Densité (%) (MPa)
6 2,15 (85,4) 167,2 2,06 (81,9) 194,1 1,95 (77,8) 123,2
7 2,41 (95,5) 107,2 2,26 (89,6) 224,4 2,24 (88,9) 243,3
8 2,39 (94,8) 102,7 2,27 (89,9) 218,0 2,24 (88,9) 241,7
10 2,34 (92,9) 209,3 2,27 (90,1) 218,4 2,13 (84,6) 192,2
Note: La valeur de densité donnée entre parenthèses est le
% de la densité théorique du carbure de bore.
Table 4 - Effect of Sintering Temperature Lu: '. a11wn at 2275 C cooking at 225OC bush at 22250C full MDR MDR MDR
N Density (%) (MPa) Density (%) (MPa) Density (%) (MPa)
6 2.15 (85.4) 167.2 2.06 (81.9) 194.1 1.95 (77.8) 123.2
7 2.41 (95.5) 107.2 2.26 (89.6) 224.4 2.24 (88.9) 243.3
8 2.39 (94.8) 102.7 2.27 (89.9) 218.0 2.24 (88.9) 241.7
10 2.34 (92.9) 209.3 2.27 (90.1) 218.4 2.13 (84.6) 192.2
Note: The density value given in parentheses is the
% of the theoretical density of boron carbide.

Exemple XIX Pressage isostatique de grands barreaux
et disques
A. Fabrication des pièces et mise à l'essai
Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On mélange dans un bécher 47,0 g de la résine préparée dans la partie A de l'Exemple 10 et 0,50 g de
LupersolTM dissous dans 1000 ml de toluène avec 450 g de poudre de carbure de bore ESK. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 10 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. La poudre tamisée est pressée à sec en barreaux d'essai de 53,25 x 12,7 x 4,75 mm et en disques de 75,0 mm de diamètre dans des matrices chemisées de WC au moyen d'une presse automatique Frecon de laboratoire à 69 MPa. Les éprouvettes sont ensuite placées dans un sac en caoutchouc, mises sous vide et soumises à un pressage isostatique à 207 MPa, puis à un durcissement à 250 C pendant 4 heures sous argon. Les barreaux d'essai sont cuits à 23000C sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 1200 C à raison de 5 C/minute ; maintien pendant 30 minutes ; de 1200 à 1500 C à raison de 2,5 C/minute sous vide ; et de 1500 à 2300 C à raison de 5 C/minute avec maintien pendant 1 heure à cette température. Les résultats de cet exemple sont présentés dans les Tableaux 5 et 6.
Example XIX Isostatic pressing of large bars
and records
A. Parts manufacturing and testing
A mixture is prepared according to the following procedure: 47.0 g of the resin prepared in Part A of Example 10 and 0.50 g of
Lupersol ™ dissolved in 1000 ml of toluene with 450 g of boron carbide powder ESK. The mixture is sonicated for 10 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. The sieved powder is dry-pressed into test bars of 53.25 x 12.7 x 4.75 mm and 75.0 mm diameter discs in lined WC dies using a Frecon automatic press. laboratory at 69 MPa. The test pieces are then placed in a rubber bag, evacuated and subjected to isostatic pressing at 207 MPa, followed by hardening at 250 ° C. for 4 hours under argon. The test bars are fired at 23000C under argon by applying the following program: from room temperature to 1200 C at 5 C / minute; hold for 30 minutes; from 1200 to 1500 C at a rate of 2.5 C / minute under vacuum; and 1500 to 2300 C at 5 C / minute with holding for 1 hour at this temperature. The results of this example are shown in Tables 5 and 6.

Exemple XX Pressage isostatique de grands barreaux
et disques
A. Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On mélange dans un bécher 78 g de la résine préparée dans la partie A de 1'Exemple 1 et 0,50 g de LupersolTM dissous dans 1000 ml d'hexane avec 450 g de poudre de carbure de bore ESK. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 10 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. La poudre tamisée est pressée à sec en barreaux d'essai de 53,25 x 12,7 x 4,75 mm et en disques de 75 mm de diamètre dans des ma
Example XX Isostatic pressing of large bars
and records
A. A mixture is prepared according to the following procedure: 78 g of the resin prepared in Part A of Example 1 and 0.50 g of Lupersol ™ dissolved in 1000 ml of hexane are mixed in a beaker with 450 g of boron carbide powder ESK. The mixture is sonicated for 10 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. The sieved powder is dry pressed into test bars 53.25 x 12.7 x 4.75 mm and discs 75 mm in diameter.

Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. La poudre tamisée est pressée à sec en barreaux d'essai de 53,25 x 12,7 x 4,75 mm dans des matrices chemisées de WC au moyen d'une presse automatique
Frecon de laboratoire à 69 MPa. Les éprouvettes sont ensuite placées dans un sac en caoutchouc, mises sous vide et soumises à un pressage isostatique à 207 MPa, puis à un durcissement à 250C pendant 4 heures sous argon. Les barreaux d'essai sont cuits à 23000C sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 1200 C à raison de 5C/minute ; maintien pendant 30 minutes ; de 1200 à 1500"C à raison de 2,5"C/minute sous vide ; et de 1500 à 2300"C à raison de 5 C/minute avec maintien pendant 1 heure à cette température. Les résultats concernant les produits de cet exemple sont présentés au Tableau 5.
The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. The sieved powder is dry pressed into test bars of 53.25 x 12.7 x 4.75 mm in jacketed WC dies by means of an automatic press.
Laboratory Frecon at 69 MPa. The test pieces are then placed in a rubber bag, evacuated and subjected to isostatic pressing at 207 MPa, followed by hardening at 250 ° C. for 4 hours under argon. The test bars are fired at 23000C under argon by applying the following program: from room temperature to 1200 C at 5C / minute; hold for 30 minutes; from 1200 to 1500 ° C at 2.5 ° C / min under vacuum; and from 1500 to 2300 ° C at 5 C / min with hold for 1 hour at this temperature The results for the products of this example are shown in Table 5.

Exemple XXII Pressage isostatique de grands barreaux
avec la Résine Phénolique (pour comparaison)
A. Un mélange est préparé selon le mode opératoire suivant : On mélange dans un bécher 2,016 g de la Résine
Phénolique dissoute dans 250 ml d'acétone avec 48,98 g de poudre de carbure de bore ESK. Le mélange est traité aux ultrasons pendant 5 minutes et transvasé dans un ballon à fond rond. Le solvant est chassé sous vide et le résidu est séché davantage. La poudre séchée est broyée au mortier et au pilon, puis tamisée à travers un tamis à mailles de 90 micromètres. La poudre tamisée est pressée à sec en barreaux d'essai de 53,25 x 12,7 x 4,75 mm dans des matrices chemisées de WC au moyen d'une presse automatique
Frecon de laboratoire à 69 MPa. Les éprouvettes sont ensuite placées dans un sac de caoutchouc, mises sous vide et soumises à un pressage isostatique à 207 MPa, puis à un durcissement à 250"C pendant 4 heures sous argon. Les barreaux d'essai sont cuits à 2300"C sous argon en appliquant le programme suivant : de la température ambiante à 1200 C à raison de 5 C/minute ; maintien pendant 30 minutes ; de 1200 à 1500 C à raison de 2,5ec/minute sous vide ; et de 1500 à 2300 C à raison de 5 C/minute avec maintien pendant 1 heure à cette température. Les résultats concernant les produits de cet exemple sont présentés au Tableau 5.
Example XXII Isostatic pressing of large bars
with Phenolic Resin (for comparison)
A. A mixture is prepared according to the following procedure: 2.016 g of resin are mixed in a beaker
Phenolic dissolved in 250 ml of acetone with 48.98 g of boron carbide powder ESK. The mixture is sonicated for 5 minutes and transferred to a round bottom flask. The solvent is removed under vacuum and the residue is dried further. The dried powder is ground with mortar and pestle and sieved through a sieve of 90 microns mesh. The sieved powder is dry pressed into test bars of 53.25 x 12.7 x 4.75 mm in jacketed WC dies by means of an automatic press.
Laboratory Frecon at 69 MPa. The test pieces are then placed in a rubber bag, evacuated and subjected to isostatic pressing at 207 MPa and cured at 250 ° C for 4 hours under argon.The test bars are fired at 2300 ° C. argon by applying the following program: from room temperature to 1200 C at 5 C / minute; hold for 30 minutes; from 1200 to 1500 C at a rate of 2.5ec / min under vacuum; and 1500 to 2300 C at 5 C / minute with holding for 1 hour at this temperature. The results for the products of this example are shown in Table 5.

Tableau 5 - Barreaux produits par pressage isostatique
Densité Température Densité à l'état cuit ME aérés Exemple å l'état de cuisson (% de la usinage
N durci ( C) théorie (MPa)
19 1,45 2300 2,33 92,5 157,8 + 5,0
20 1,59 2275 2,38 94,4 289,2 + 32,7
21 1,42 2275 2,28 90,5 170,2 + 10,6
22 1,32 2275 2,06 81,7 168 5 + 14,1
Tableau 6 - Disques produits par pressage isostatique
% de la
Exemple Densité à densité
N l'état cuit théorique Conditions de cuisson
19 2,19 86,9 2300 C - maintien 2 h
2,14 84,9 2300 C - maintien 2 h
2,13 84,5 2300 C - maintien 2 h
20 2,34 92,9 2275 C - maintien 2 h
2,34 92,9 2275 C - maintien 2 h
2,37 93,9 2275 C - maintien 2 h
Table 5 - Bars produced by isostatic pressing
Density Temperature Density in the baked ME state Example in the baking state (% of machining)
N hardened (C) theory (MPa)
19 1.45 2300 2.33 92.5 157.8 + 5.0
20 1.59 2275 2.38 94.4 289.2 + 32.7
21 1.42 2275 2.28 90.5 170.2 + 10.6
22 1.32 2275 2.06 81.7 168 5 + 14.1
Table 6 - Disks produced by isostatic pressing
% of the
Example density density
N the state cooked theoretical Baking conditions
19 2.19 86.9 2300 C - hold 2 h
2.14 84.9 2300 C - hold 2 h
2.13 84.5 2300 C - hold 2 h
20 2.34 92.9 2275 C - hold 2 h
2.34 92.9 2275 C - hold 2 h
2,37 93,9 2275 C - holding 2 h

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un corps de carbure de bore fritté, caractérisé en ce qu'il consiste à  1. A method of manufacturing a sintered boron carbide body, characterized in that it consists of (a) mélanger des composants comprenant de la poudre de carbure de bore et un polymère organosilicié précurseur de matière céramique choisi parmi les polysiloxanes, les polysilazanes, les polysilanes, les métallopolysiloxanes et les métallopolysilanes pour former un mélange homogène dans lequel le polymère organosilicié précurseur de matière céramique est présent en une quantité telle que l'indice de carbone libre du mélange soit supérieur à 0,2 pour cent en poids par rapport au poids total de la poudre de carbure de bore et du produit de carbonisation dérivé du polymère organosilicié précurseur de matière céramique (a) mixing components comprising boron carbide powder and a ceramic precursor organosilicon polymer selected from polysiloxanes, polysilazanes, polysilanes, metallopolysiloxanes and metallopolysilanes to form a homogeneous mixture in which the precursor organosilicon polymer of ceramic material is present in an amount such that the free carbon number of the mixture is greater than 0.2 percent by weight relative to the total weight of the boron carbide powder and the carbonization product derived from the precursor organosilicon polymer of ceramic material (b) façonner le mélange homogène à la forme souhaitée, sous pression, à une température inférieure à 500"C environ pour obtenir un corps vert pouvant être manipulé ; et (b) shaping the homogeneous mixture to the desired shape under pressure at a temperature below about 500 ° C to obtain a manipulable green body; (c) fritter le corps vert pouvant être manipulé, dans une atmosphère inerte à une température supérieure à 2200 C environ pour obtenir un corps fritté dont la densité est supérieure à 2,0 environ. (c) sintering the manipulable green body in an inert atmosphere at a temperature above about 2200 C to obtain a sintered body having a density greater than about 2.0. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en carbone libre du produit de carbonisation dérivé du polymère organosilicié précurseur de matière céramique est déterminée avant la formation d'un corps vert pouvant être manipulé, en chauffant une quantité connue du polymère organosilicié précurseur de matière céramique sous une atmosphère inerte à une température élevée pendant une durée suffisante pour convertir le polymère organosilicié précurseur de matière céramique en un produit de carbonisation céramique stable, en déterminant le rendement en produit de carbonisation céramique stable et les teneurs en silicium et en carbone du produit de carbonisation céramique stable, puis en calculant la quantité de carbone libre dans le produit de carbonisation céramique stable par partie du polymère organosilicié précurseur de matière céramique. 2. Method according to claim 1, characterized in that the free carbon content of the carbonization product derived from the organosilicon polymer precursor of ceramic material is determined before the formation of a green body that can be handled, by heating a known amount of the polymer organosilicon precursor of ceramic material under an inert atmosphere at an elevated temperature for a time sufficient to convert the organosilicon precursor polymer of ceramic material into a stable ceramic carbonization product, by determining the yield of stable ceramic carbonization product and the contents of silicon and in carbon of the stable ceramic carbonization product, and then calculating the amount of free carbon in the stable ceramic carbonization product by part of the organosilicon polymer precursor of ceramic material. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mélange homogène contient, de plus, au moins un agent qui favorise la réticulation, choisi parmi les agents durcisseurs et les agents de réticulation, en une quantité efficace pour réticuler le polymère organosilicié précurseur de matière céramique. 3. Method according to claim 2, characterized in that the homogeneous mixture contains, in addition, at least one agent which promotes crosslinking, selected from hardening agents and crosslinking agents, in an amount effective to crosslink the precursor organosilicon polymer of ceramic material. 4. Procédé de formation d'un corps vert pouvant être manipulé, caractérisé en ce qu'il consiste à 4. A method of forming a green body that can be handled, characterized in that it consists of (a) mélanger des composants comprenant de la poudre de carbure de bore et un polymère organosilicié précurseur de matière céramique choisi parmi les polysiloxanes, les polysilazanes, les polysilanes, les métallopolysiloxanes et les métallopolysilanes pour former un mélange homogène dans lequel le polymère organosilicié précurseur de matière céramique est présent en une quantité telle que l'indice de carbone libre du mélange soit supérieur à 0,2 pour cent en poids par rapport au poids total de la poudre de carbure de bore et du produit de carbonisation dérivé du polymère organosilicié précurseur de matière céramique  (a) mixing components comprising boron carbide powder and a ceramic precursor organosilicon polymer selected from polysiloxanes, polysilazanes, polysilanes, metallopolysiloxanes and metallopolysilanes to form a homogeneous mixture in which the precursor organosilicon polymer of ceramic material is present in an amount such that the free carbon number of the mixture is greater than 0.2 percent by weight relative to the total weight of the boron carbide powder and the carbonization product derived from the precursor organosilicon polymer of ceramic material (b) façonner le mélange homogène à la forme souhaitée, sous pression, à une température inférieure à 500"C environ. (b) shaping the homogeneous mixture to the desired shape, under pressure, at a temperature below about 500 ° C. 5. Mélange homogène, caractérisé en ce qu'il comprend de la poudre de carbure de bore et un polymère organosilicié précurseur de matière céramique choisi parmi les polysilazanes, les polysilanes, les métallopolysiloxanes et les métallopolysilanes, le polymère organosilicié précurseur de matière céramique étant présent en une quantité telle que l'indice de carbone libre du mélange soit supérieur à 0,2 pour cent en poids par rapport au poids total de la poudre de carbure de bore et du produit de carbonisation dérivé du polymère organosilicié précurseur de matière céramique. 5. homogeneous mixture, characterized in that it comprises boron carbide powder and an organosilicon polymer precursor of ceramic material selected from polysilazanes, polysilanes, metallopolysiloxanes and metallopolysilanes, the organosilicon polymer precursor of ceramic material being present in an amount such that the free carbon number of the mixture is greater than 0.2 percent by weight relative to the total weight of the boron carbide powder and the carbonization product derived from the organosilicon polymer precursor of ceramic material. 6. Mélange selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il contient de plus au moins un agent qui favorise la réticulation, choisi parmi les agents durcisseurs et les agents de réticulation, en une quantité efficace pour réticuler le polymère organosilicié précurseur de matière céramique. 6. Mixture according to claim 5, characterized in that it additionally contains at least one agent which promotes crosslinking, chosen from hardening agents and crosslinking agents, in an amount effective to cross-link the organosilicon polymer precursor of ceramic material . 7. Mélange homogène, caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement de poudre de carbure de bore et d'organopolysiloxane précurseur de matière céramique, l'organopolysiloxane précurseur de matière céramique étant présent en une quantité telle que l'indice de carbone libre du mélange soit supérieur à 0,2 pour cent en poids par rapport au poids total de la poudre de carbure de bore et du produit de carbonisation dérivé de l'organopolysiloxane précurseur de matière céramique.  7. homogeneous mixture, characterized in that it consists essentially of boron carbide powder and organopolysiloxane precursor of ceramic material, the organopolysiloxane precursor of ceramic material being present in an amount such that the free carbon index of the mixing is greater than 0.2 percent by weight relative to the total weight of the boron carbide powder and the carbonization product derived from the organopolysiloxane precursor of ceramic material.
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