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Sinterwerkstück für hohe Temperaturen und Verfahren zu seiner Herstellung
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und 7000 C eine festhaftende molybdänoxydfreie Siliciumoxydschicht ausbildet, die das Molybdändisilicid vor der zerstörenden Oxydation schützt.
Diese Siliciumoxydschicht unterscheidet sich grundsätzlich von der bekannten glasartigen Kieselsäureschicht auf Molybdändisilicid schon dadurch, dass sie bei viel tieferen Temperaturen gebildet wird, bei welchen MoSi2 selbst noch keine Si02-Schutzschicht bilden kann. Die bei Temperaturen zwischen 3000 C-700 C nach der Erfindung gebildete Siliciumoxydschicht entsteht ohne Abrauchen von Molybdänsäure. Sie ist molybdänoxydfrei und dürfte nicht der stöchiometrischen Zusammensetzung der Kieselsäure, sondern eher einem niederwertigen Oxyd des Siliciums entsprechen, was aus der typischen Absorption des Lichtes geschlossen wird. Diese Siliciumoxydschicht erscheint in polarisiertem Licht deutlich rot gefärbt. Der reine Hartstoff MoSi2 ist nicht imstande, eine ähnliche Schutzschicht aufzubauen.
Im kritischen Temperaturbereich zwischen 300 C und 700 C bilden sich beim reinen Hartstoff MoSi2 molybdänhaltige, grossvoluminöse Oxydationsprodukte, welche ein Zerbröckeln des Hartstoffes zur Folge haben.
Durch die Erfindung wird ein wirksamer Schutz gegen die Tieftemperaturoxydation von molybdändisilicidhaltigen Sinterwerkstückteilen, die Temperaturen zwischen 300 C-700 C ausgesetzt sind, dadurch erreicht, dass die Teile des Werkstückes, die Arbeitstemperaturen von 300 C-700 C ausgesetzt sind und mit Sauerstoff oder Sauerstoff abgebenden Mitteln in Berührung kommen, an den Oberflächen mit aufgeschmolzenem metallischem Silicium bedeckt sind.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der MoSi2-haltige Formkörper zuerst in reduzierender Atmosphäre bei Temperaturen über 1400 C geglüht und anschliessend mit Silicium getränkt.
Voraussetzung für die erfindungsgemässe Bedeckung des aus MoSi2 bestehenden Werkstückes mit elementarem geschmolzenem Silicium ist die gute Benetzung desselben durch die Siliciumschmelze. Dagegen kommt es auf die Dicke der Siliciumbedeckung nicht an. Es hat sich gezeigt, dass dünnste Schichten, wenn sie z. B. durch Aufdampfen erzielt und anschliessend geschmolzen
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werden, einen ausreichenden Schutz gewähren. Eine sehr gute Benetzbarkeit des Molybdändisilicids durch Silicium wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass der Hartstoff MoSi2 vor
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sphäre vom angelagerten Sauerstoff befreit wird.
Man erkennt das Ende dieses "Blankglühens" am Aufhören der Siliciumsuboxydkondensation im kalten Ofenteil.
Ganz besonders hat es sich bewährt, derartige
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mit Silicium in an sich bekannter Weise zu tränken, also etwa nach Bestäuben mit pulverförmigem Silicium bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des Siliciums zu glühen. Dadurch erhält man eine sehr gut haftende Siliciumbedeckung mit Schichtdicken um ein H.
Es wäre naheliegend, einen ähnlichen Schutzeffekt für MoSi2-haltige Sinterkörper etwa dadurch erzielen zu wollen, dass man MoSi2 mit Siliciumpulver gemeinsam zu heterogenen MoSi2Si-Formkörpern sintert. Es hat sich jedoch gezeigt, dass derartige Formkörper besonders spröde, schlechter leitend und bedeutend schlech- ter temperaturwechselbeständig sind. Die erfindungsgemäss durch Si-Tränkung erzeugten Werkstücke dagegen zeigen bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften das gleiche Verhalten wie reine MoSi2-Körper. Ganz besonders eignet sich das Imprägnierverfahren zur Verhinderung der MoSi2-Pest bei MoSi2-Sinterverbundkörpern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Sinterwerkstück für hohe Temperaturen, das mindestens zum Teil aus dem Hartstoff Molybdändisilicid besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile des Werkstückes, die Arbeitstemperaturen von 3000 bis 7000 C ausgesetzt sind und mit Sauerstoff oder Sauerstoff abgebenden Mitteln in Berührung kommen, an den Oberflächen mit geschmolzenem Silicium bedeckt sind.
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Sintered workpiece for high temperatures and process for its manufacture
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and at 7000 C a firmly adhering molybdenum oxide-free silicon oxide layer forms, which protects the molybdenum disilicide from destructive oxidation.
This silicon oxide layer differs fundamentally from the known vitreous silica layer on molybdenum disilicide in that it is formed at much lower temperatures, at which MoSi2 itself cannot yet form an SiO2 protective layer. The silicon oxide layer formed according to the invention at temperatures between 3000 ° C. and 700 ° C. arises without fuming off molybdic acid. It is free of molybdenum oxide and should not correspond to the stoichiometric composition of silicic acid, but rather to a low-grade oxide of silicon, which is concluded from the typical absorption of light. This silicon oxide layer appears clearly red in color in polarized light. The pure hard material MoSi2 is not able to build up a similar protective layer.
In the critical temperature range between 300 C and 700 C, in the pure hard material MoSi2, molybdenum-containing, large-volume oxidation products are formed, which cause the hard material to crumble.
The invention provides effective protection against the low-temperature oxidation of molybdenum disilicide-containing sintered workpiece parts that are exposed to temperatures between 300 ° C-700 ° C, in that the parts of the workpiece are exposed to working temperatures of 300 ° C-700 ° C and emit oxygen or oxygen Agents come into contact on the surfaces are covered with molten metallic silicon.
According to a further feature of the invention, the MoSi2-containing shaped body is first annealed in a reducing atmosphere at temperatures above 1400 ° C. and then impregnated with silicon.
A prerequisite for the inventive covering of the workpiece made of MoSi2 with elemental molten silicon is good wetting of the same by the silicon melt. In contrast, the thickness of the silicon covering is not important. It has been shown that the thinnest layers, e.g. B. achieved by vapor deposition and then melted
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provide adequate protection. A very good wettability of the molybdenum disilicide by silicon is achieved according to the invention in that the hard material MoSi2
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Sphere is freed from the accumulated oxygen.
The end of this "bright glow" can be recognized by the cessation of silicon suboxide condensation in the cold part of the furnace.
It has particularly proven its worth, such
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to impregnate with silicon in a manner known per se, i.e. to glow after dusting with powdered silicon at temperatures above the melting point of the silicon. This results in a very well adhering silicon covering with a layer thickness of around one H.
It would be obvious to want to achieve a similar protective effect for MoSi2-containing sintered bodies by sintering MoSi2 together with silicon powder to form heterogeneous MoSi2Si molded bodies. It has been shown, however, that shaped bodies of this type are particularly brittle, less conductive and significantly less resistant to temperature changes. In contrast, the workpieces produced by Si impregnation according to the invention show the same behavior in terms of their physical properties as pure MoSi2 bodies. The impregnation process is particularly suitable for preventing the MoSi2 plague in MoSi2 sintered composite bodies.
PATENT CLAIMS:
1. Sintered workpiece for high temperatures, which consists at least in part of the hard material molybdenum disilicide, characterized in that the parts of the workpiece that are exposed to working temperatures of 3000 to 7000 C and come into contact with oxygen or oxygen-releasing agents on the surfaces molten silicon are covered.