DE4243864C2 - Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Siliciumcarbid - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus SiliciumcarbidInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Form
körpern aus Siliciumcarbid nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Herstellung von Siliciumcarbid/Silicium-Verbundkörpern
durch Reaktionssintern eines aus Siliciumcarbid, Graphit und in Abhän
gigkeit vom Formgebungsverfahren gewählten Hilfsstoffen geformten Grün
körpers zu einem mit Silicium infiltrierten Siliciumcarbidkörper, wobei
der Kohlenstoff in sekundäres Siliciumcarbid überführt wird, ist seit
langem bekannt. Solche Verbundkörper sind oxidationsbeständiger, da hier
nicht nur die Oberfläche durch eine äußere SiO₂-Schicht für eine weitere
Oxidation passiviert, sondern auch eine innere Oxidation durch das die
offene Porosität verschließende freie Silicium gehemmt wird. Wegen der
wertvollen Eigenschaften wie hohe Härte, hohe Wärmeleitfähigkeit sowie
hohe chemische und thermische Beständigkeit als auch hohe Korrosionsfe
stigkeit werden SiC/Si-Verbundkörper als keramisches Material in vielen
Bereichen der Technik verwendet. Als nachteilig hat sich allerdings er
wiesen, daß bei Temperaturen über etwa 1400°C das freie Silicium
schmilzt und die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zu Spannun
gen zwischen SiO₂-Schicht und SiC/Si-Verbundkörper führen. Dadurch reißt
die schützende äußere SiO₂-Schicht und Silicium tritt aus. Die für ein
Durchsilicieren und damit Herstellen eines homogenen Verbundkörpers not
wendige, bei 1400°C durchströmbar werdende Porosität eröffnet dann den
Zugang für eine innere Oxidation.
Von den für die Herstellung der SiC/Si-Verbundkörper geeigne
ten Formgebungsverfahren, wie keramisches Schlickergießen, bildsame ke
ramische Formgebung und Preßformgebung keramischer Massen ist insbeson
dere das Schlickergießen von Bedeutung. Unter Anwendung der Schlicker
gußtechnik können SiC/Si-Verbundkörper als kompliziert geformte Gegen
stände mit geringer und auch unterschiedlicher Wandstärke hergestellt
werden.
Gemäß der EP 0 147 478 B1 wird zur Einstellung der rheologischen
Eigenschaften des Schlickers und zur Optimierung der Gründichte für die
Schlickergießmasse der folgende Versatz gewählt. Als Ausgangsmaterial
für die herzustellenden Gießschlicker wird Siliciumcarbid verwendet, wo
bei das Pulver aus verschiedenen diskreten Kornfraktionen im Korngrößen
bereich von 0 bis 120 µm besteht. Die Gewichtsanteile von Siliciumcarbid
liegen zwischen 48 und 65%, von Graphit bzw. Kohlenstoff zwischen 6 bis
9,5% und von Wasser zwischen 28 und 40%. Neben Melaminformaldehydharz
als Verflüssiger und Polysaccharid als Bindemittel werden 1,00 bis 1,75
Gew.-% Borsäure sowie 0,10 bis 0,25 Gew.-% Ammoniumalginat als Stellmit
tel eingesetzt und dann über die Zugabe von konzentriertem NaOH ein neu
traler Schlicker eingestellt. Der so erhaltene Gießschlicker wird in ei
ne Gipsform gegossen und stehengelassen. Dabei empfiehlt es sich, zur
besseren Verfestigung des Scherbens beim Hohl- und/oder Kernguß den
Schlicker mit Druck zu beaufschlagen. Die für das keramische Schlicker
gießen erforderlichen stabilen gießfähigen Suspensionen sind aus den
pulvrigen Ausgangsstoffen folglich bisher nur unter Verwendung verschie
dener Zusatzmittel möglich, die das Eigenschaftsprofil des Formkörpers
negativ beeinflussen. Darüber hinaus führen die mangelnde Gründichte zu
einem hohen Anteil an freiem Silicium im Verbundkörper und die hohe
Trockenschwindung zu Problemen bei der Herstellung von Großbauteilen,
besonders beim Kerngußverfahren.
Aus der DE-PS 10 90 565 ist es bekannt, Siliciumcarbidkörper
aus Siliciumcarbidkörnern und Graphit unter zusätzlicher Verwendung ei
nes wärmehärtbaren Harzzwischenbinders herzustellen, wobei die Körper
unter hohem Druck geformt oder gespritzt werden, um danach in einem Ofen
erhitzt zu werden, um die flüchtigen Bestandteile des Binders zu entfer
nen, wonach in Gegenwart von elementarem Silicium in Inertgasatmosphäre
gebrannt wird. Hierbei wird kein wäßriger Schlicker eingesetzt.
Aus der DE-OS 16 46 631 ist ein Verfahren zur Herstellung von
Siliciumcarbidkörpern bekannt, bei dem ein Gemisch aus Siliciumcarbid
teilchen und einem verkokbaren Bindemittel auf Kohlenstoffbasis wie Pech
als Ausgangsmaterial verwendet wird. Dieses Gemisch wird erhitzt, so daß
das Bindemittel fließfähig wird und die Siliciumcarbidteilchen umhüllt.
Das so erhaltene Gemisch wird dann unter Formgebung verdichtet und an
schließend gebrannt. Auch hier wird kein wäßriger Schlicker eingesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das keine das Eigenschaftspro
fil der Formkörper negativ beeinflussende Zusatzmittel benötigt und zu
Verbundkörpern mit verbesserter Hochtemperaturbeständigkeit und Korro
sions-/Erosionsfestigkeit führt.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 gelöst.
Hierdurch lassen sich SiC/Si-Verbundkörper herstellen, deren
Gefügeaufbau derart eingestellt ist, daß eine höhere Packungsdichte
durch eine gezielte Kornverteilung von Siliciumcarbid erhalten wird, wo
zu die Kontinuität der Korngrößenverteilung von Siliciumcarbid und
größere Grobkornabmessungen erforderlich sind. Das Verfahren ist insbe
sondere auch zur Herstellung zwei- und dreidimensional großformatiger
Bauteile geeignet. Anwendung finden solche Großbauteile etwa als Ver
schleißauskleidungen im Rohrleitungsbau, als Gehäuse und Laufräder für
Strömungsmaschinen wie Pumpen, Gasturbinen, Gebläse und ähnliches, als
Rohre für Wärmetauscher und Brennhilfsmittel für Hochtemperaturöfen und
flächige Körper mit Abmessungen im Bereich um etwa 500 mm.
Es lassen sich Verbundkörper mit einem Gehalt an SiC von < 90
Vol.-%, gegebenenfalls abzüglich eines Restanteils an dichtem Kohlen
stoff, und einer im wesentlichen lückenlosen Korngrößenverteilung von
SiC mit einem Anteil an freiem Silicium von < 9 Vol.-% und einer Gesamt
porosität < 1 Vol.-% herstellen.
Durch Wahl der oberen Korngröße, der Breite des Korngrößen
spektrums und die Festlegung der jeweiligen Anteile der verschiedenen
Teilfraktionen am Gesamtvolumen läßt sich die Porosität reduzieren, und
zwar unter Beibehaltung der für das Infiltrieren notwendigen Porenstruk
tur. Der Anteil am freiem Silicium in dem SiC/Si-Verbundkörper verrin
gert sich demzufolge. Bei Temperaturen über etwa 1400°C tritt daher eine
wesentlich geringere Si-Ausschwitzung ein. Dabei bleibt eine sehr hohe
Restfestigkeit des SiC-Körpers erhalten. Auch die innere Oxidation ist
bei diesen hohen Temperaturen geringer, da selbst nach einem vollständi
gen Austritt von Silicium der Anteil an offener Porosität und die Poren
kanaldurchmesser sehr klein sind. Darüber hinaus besitzt der nach dem
Verfahren hergestellte SiC/Si-Verbundkörper wegen dieser Gefügestruktur
eine bessere Korrosionsfestigkeit gegenüber wäßrigen Medien wie HF oder
NaOH, die bevorzugt das freie Silicium angreifen.
Zur Optimierung der Packungsdichte wird vorzugsweise eine lücken
lose kontinuierliche Korngrößenverteilung von Siliciumcarbid ge
wählt, wobei die Kontinuität wie vorstehend angegeben beschrieben wer
den kann. Gegebenenfalls vorhandene Lücken im Korngrößenspektrum sind
sehr klein, d. h. kleiner ein Zehntel der der Lücken benachbarten Korn
größen. In der Praxis hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Vertei
lungsdichte für Siliciumcarbid mit zunehmender Korngröße progressiv an
steigt und/oder nach Litzow gewählt ist.
Die Verdichtungseigenschaften der dem SiC/Si-Verbundkörper zu
grundeliegenden Arbeitsmasse sind so gut, daß die Durchmesser und Anzahl
der offenen Porenkanäle derart klein ausbildbar sind, daß der Gehalt an
freiem Silicium auch < 8 Vol.-% betragen und die Gesamtporosität des in
filtrierten Verbundkörpers auf Werte unter 0,5 Vol.-%, vorzugsweise
0,08 Vol.-% sinken kann. Auch die Korngröße des freien Siliciums kann
dann auf Größen 5 µm für den überwiegenden Siliciumanteil und das spe
zifische Gewicht auf Werte < 3,10 g/cm³ eingestellt werden.
Auf Stellmittel kann verzichtet werden. Gleiches gilt für
Hilfsstoffe wie NaOH oder Borsäure, die durch Temperaturbehandlung bis
1000°C nicht entfernt oder zu Kohlenstoff abgebaut werden können. Zu
sätzliche Rüttel- oder Verdichtungsmaßnahmen können entfallen, da wegen
der Schlickerstabilität und -homogenität bereits ein gleichmäßiger
Scherben bei hoher Scherbenbildungsgeschwindigkeit erzielt wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungs
beispiele näher erläutert, wobei in der beigefügten Abbildung eine Sum
menkurve und eine Verteilungsdichte von Siliciumcarbid in Abhängigkeit
von der Korngröße als Gefügebestandteil eines SiC/Si-Verbundkörpers ge
mäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
Ein keramischer SiC/Si-Verbundkörper gemäß einem ersten Aus
führungsbeispiel besitzt einen Gefügeaufbau, der durch die folgenden Ge
fügeparameter bestimmt ist. Er enthält Siliciumcarbid mit einem Gehalt
von < 90 Vol.-%, gegebenenfalls abzüglich eines Restanteils an dichtem
Kohlenstoff, der allerdings vorzugsweise unter 1 Vol.-% liegt. Das Sili
ciumcarbid besteht dabei aus primär eingesetztem und durch Reaktionssin
tern gebildetem sekundärem Siliciumcarbid. Der Gefügebestandteil Sili
ciumcarbid ist dabei durch eine spezielle Korngrößenverteilung bestimmt.
Die Korngrößenverteilung von Siliciumcarbid ist vorzugsweise lückenlos
und damit auch kontinuierlich. Die Korngrößenverteilung für Silicium
carbid besitzt eine maximale Korngröße von mindestens 200 µm und höchstens
500 µm, insbesondere 400 µm. Zur Erreichung einer Kontinuität der Korn
größenverteilung wird das Gesamtvolumen an Siliciumcarbid auf einzelne
Kornbänder wie folgt verteilt:
<5 µm: 20 (+/- 15) Vol.-%
5 bis 10 µm: 10 (+/- 5) Vol.-%
10 bis 20 µm: 10 (+/- 5) Vol.-%
20 bis 40 µm: 10 (+/- 5) Vol.-%
40 bis 65 µm: 10 (+/- 5) Vol.-%
65 bis 100 µm: 10 (+/- 5) Vol.-%
100 bis 150 µm: 10 (+/- 5) Vol.-%
< 150 µm: 20 (+/- 15) Vol.-%.
5 bis 10 µm: 10 (+/- 5) Vol.-%
10 bis 20 µm: 10 (+/- 5) Vol.-%
20 bis 40 µm: 10 (+/- 5) Vol.-%
40 bis 65 µm: 10 (+/- 5) Vol.-%
65 bis 100 µm: 10 (+/- 5) Vol.-%
100 bis 150 µm: 10 (+/- 5) Vol.-%
< 150 µm: 20 (+/- 15) Vol.-%.
Die kleinste Korngröße kann bei 0,1 µm liegen, bevorzugt sind mindestens
2 µm. Insbesondere kann die Verteilungsdichte für Siliciumcarbid im
gewählten Korngrößenspektrum nach Litzow bestimmt sein. In Abwandlung der
beschriebenen, lückenlosen Korngrößenverteilung für Siliciumcarbid kann
die Korngrößenverteilung auch gegebenenfalls kleine Lücken aufweisen, die
dann aber kleiner sind als ein Zehntel der der Lücken benachbarten Korn
größen.
Der Sic/Si-Verbundkörper hat einen Gehalt an freiem Silicium von < 9 Vol.-%.
Die Arbeitsmassen für den SiC/Si-Verbundkörper können aber so verdichtet
werden, daß der Gehalt an freiem Silicium auf < 8 Vol.-%, insbesondere sogar
auf < 6 Vol.-%, reduziert werden kann.
Der Sic/Si-Verbundkörper hat eine Gesamtporosität < 1 Vol.-%. Bedingt durch
die hohe Verdichtbarkeit der Arbeitsmassen kann die Gesamtporosität kleiner
0,5 Vol.-%, vorzugsweise 0,08 Vol.-% betragen. Werte bis zu einer Gesamt
porosität < 0,01 Vol.-% sind bereits erreicht worden. Der Sic/Si-Verbund
körper hat ein spezifisches Gewicht, das über 3,0 g/cm³, vorzugsweise über
3,14 g/cm³ liegt.
Das freie Silicium kann schließlich in Korngrößen vorliegen, die überwiegend
5 µm sind. Vorzugsweise liegt 80 Vol.-% an freiem Silicium in Korngrößen
5 µm vor.
Fig. 1 zeigt eine Korngrößenverteilung in Volumenprozentanteilen für
Siliciumcarbid in Abhängigkeit von der Korngröße, die für den Formkörper,
d. h. das gebrannte Material, ebenso wie für einen Grünkörper gilt. Beim
Reaktionsbrand kommt es im Gegensatz zum Sintern zu keinem wesentlichen
Kornwachstum. Es erfolgt lediglich eine geringe Kornvergröberung durch
epitaktisches Aufwachsen von sekundärem SiC, die im Hinblick auf die
Beschreibung der Kontinuität anhand von Kornbändern vernachlässigbar
ist.
Zur Fig. 1 sind nachfolgend verschiedene Werte für die Summenkurve des
Durchgangs an Siliciumcarbid angegeben:
Korngröße (µm) | |
Gehalt an SiC in Vol.-% (bis zur Korngröße) | |
1,20 | |
1,2 | |
1,97 | 5,9 |
2,64 | 8,6 |
3,92 | 11,3 |
6,42 | 15,3 |
8,63 | 20,0 |
10,5 | 23,5 |
14,1 | 28,8 |
19,0 | 35,0 |
28,2 | 45,0 |
37,9 | 52,3 |
50,9 | 59,4 |
62,1 | 64,0 |
92,1 | 73,9 |
124,0 | 82,8 |
151,0 | 88,8 |
184,0 | 94,0 |
224,0 | 97,4 |
273,0 | 99,1 |
366,0 | 99.8 |
493,0 | 100,0 |
Die einzelnen Durchgangsvolumenanteile für die jeweiligen Kornbänder
sind ebenfalls aus der Fig. 1 ablesbar.
Zur Herstellung von Formkörpern aus reaktionsgebundenem
Siliziumkarbid wird nach dem Schlickergußverfahren gearbeitet. Die
hierzu eingesetzte Arbeitsmasse besteht aus Siliciumcarbid, kolloidalem Koh
lenstoff, Hilfsstoffen und einem flüssigen Medium. Das als Ausgangsmaterial
verwendete Siliciumcarbid wird eingesetzt mit einer im wesentlichen lücken
losen Korngrößenverteilung bei einer maximalen Korngröße von höchstens 500
µm und einer Verteilung des Gesamtvolumens an Siliciumcarbid auf einzelne
Kornbänder, wie vorstehend für das Gefüge angegeben.
Die Rezeptur für die Schlickergießmasse umfaßt einen Siliciumcarbidanteil
von mindestens 70 Gew.-%, einen
Anteil an kolloidalem Kohlenstoff von etwa 5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 8
bis 12 Gew.-%, einen Wasseranteil von weniger als 25 Gew.-%, vorzugsweise
weniger als 22 Gew.-%, und einen Anteil an Hilfsstoffen für die Form
gebung eines Grünkörpers von 0,3 bis 1,5 Gew.-%.
Der kolloidale Kohlenstoff wird vorzugsweise mit Partikelgrößen < 3 µm ein
gesetzt.
Die Hilfsstoffe umfassen einen Verflüssiger und einen Binder. Als Verflüs
siger kann ein Sulfonat zyklischer organischer Verbindungen verwendet wer
den, das vorzugsweise mit einem alkalischen Elektrolyt gemischt ist. Der
Anteil des Verflüssigers betragt vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-%. Als Binder
kann ein Polysaccharid verwendet werden, wobei der Anteil vorzugsweise 0,3
bis 1,0 Gew.-% beträgt.
Das Litergewicht einer solchen Schlickergießmasse liegt über 2000 g, vor
zugsweise über 2300 g. Der pH-Wert des Schlickers liegt über 8, vorzugsweise
über 9,5.
Der so erhaltene Schlicker wird in eine Gipsform gegossen, wobei nach dem
Hohl- oder Vollgußverfahren gearbeitet werden kann. Nach einer bestimmten
Standzeit, wobei in einer 1/4 h eine Scherbenstärke von ca. 8 mm erreicht
wird, wird der Grünkörper ausgeformt und danach getrocknet. Die erzielbare
Gründichte liegt über 2,0 g/cm³, vorzugsweise über 2,3 g/cm³. Dann wird in
bekannter Weise der Grünkörper im Kontakt mit Silicium im Überschuß erhitzt,
wodurch der Kohlenstoff in Siliciumcarbid umgewandelt wird und gleichzeitig
die Poren mit metallischem Silicium gefüllt werden.
Gemaß weiterer Ausführungsbeispiele des SiC/Si-Verbundkörpers kann das Sili
ciumcarbid gezielt ersetzt sein durch Kohlenstoff bis zu 15 Vol.-% oder durch
Hartstoffe, wie Titancarbid, Titannitrid, Wolframcarbid und dergl., bis zu 8
Vol.-%. Das Eigenschaftsprofil des Verbundkörpers läßt sich auf diese Weise
ändern. Insbesondere durch einen Kohlenstoffanteil kann der Elastizitäts-Modul
reduziert werden, d. h. die Sprödigkeit wird verringert. Zur Bildung eines sol
chen Verbundkörpers aus einem reaktionsgebundenem, mit Silicium infiltriertem
Verbundkörpers wird der Formkörper aus einer Arbeitsmasse hergestellt, der der
Kohlenstoff und/oder die Hartstoffe vorzugsweise mit dem gleichen Korngrößen
spektrum wie das Siliciumcarbid zugesetzt werden. In einer anderen Ausfüh
rungsform können auch nur bestimmte Kornfraktionen von Siliciumcarbid durch
Kohlenstoff und/oder Hartstoffe bis zu den genannten Vol.-%en ersetzt sein.
Die vorstehend über Kornbänder beschriebene Kontinuität der Korngrößen
verteilung für das Siliciumcarbid kann alternativ angegeben werden durch
eine im wesentlichen lückenlose Korngrößenverteilung über mehr als zwei
Zehnerpotenzen der Korngrößen hinaus bei einer oberen Korngrenze von
mindestens 150 µm und höchstens 500 µm, insbesondere 400 µm, wobei
innerhalb der Korngrößenverteilung der Anteil V für jede wählbare
Kornfraktion am Gesamtvolumen in % bestimmt ist durch
V Anteil der Kornfraktion am Gesamtvolumen in %
In Dmax.: nat. Logarithmus der max. Korngröße der Fraktion in µm
In Dmin.: nat. Logarithmus der min. Korngröße der Fraktion in µm
mit Dmax. bzw. Dmin gleich der maximalen bzw. minimalen Korngröße der ge wählten Fraktion in µm und V gleich jeweils der Differenz zwischen dem aufsummierten Durchgang an der maximalen Korngröße und dem aufsummierten Durchgang an der minimalen Korngröße. Wegen der am Anfang und Ende einer Korngrößenverteilung grundsätzlich vorhandenen Auslaufbereiche gilt die genannte Beziehung im Bereich von 3% bis 95% der Gesamtdurchgangsmenge oder zumindest für einen Korngrößenbereich zwischen 5 und 150 µm. Die Bandbreiten der wählbaren Kornfraktionen betragen dabei vorzugsweise mindestens 2/10 der kleinsten Korngröße oder eine halbe Zehnerpotenz. Gegebenenfalls vorhandene Lücken im Korngrößenspektrum sind sehr klein, d. h. kleiner ein Zehntel der der Lücken benachbarten Korngrößen.
In Dmax.: nat. Logarithmus der max. Korngröße der Fraktion in µm
In Dmin.: nat. Logarithmus der min. Korngröße der Fraktion in µm
mit Dmax. bzw. Dmin gleich der maximalen bzw. minimalen Korngröße der ge wählten Fraktion in µm und V gleich jeweils der Differenz zwischen dem aufsummierten Durchgang an der maximalen Korngröße und dem aufsummierten Durchgang an der minimalen Korngröße. Wegen der am Anfang und Ende einer Korngrößenverteilung grundsätzlich vorhandenen Auslaufbereiche gilt die genannte Beziehung im Bereich von 3% bis 95% der Gesamtdurchgangsmenge oder zumindest für einen Korngrößenbereich zwischen 5 und 150 µm. Die Bandbreiten der wählbaren Kornfraktionen betragen dabei vorzugsweise mindestens 2/10 der kleinsten Korngröße oder eine halbe Zehnerpotenz. Gegebenenfalls vorhandene Lücken im Korngrößenspektrum sind sehr klein, d. h. kleiner ein Zehntel der der Lücken benachbarten Korngrößen.
Wie auch für die Kornbänder gilt hier, daß vorzugsweise die Volumen
dichte über größere Bereiche innerhalb der Korngrößenverteilung nur in
einem geringen Umfang schwankt, wobei allerdings zu berücksichtigen ist,
daß die Verteilungsdichte für Siliciumcarbid mit zunehmender Korngröße
progressiv ansteigt.
Eine weiterhin bevorzugte Korngrößenverteilung für Siliciumcarbid kann
wie folgt gewählt werden: Korngrößenbereich 0,1 bis 30 µm, 45 bis 65
Vol.-%, vorzugsweise 48 bis 56 Vol.-%; Korngrößenbereich 30 bis 100 µm,
20 bis 35 Vol.-%, vorzugsweise 22 bis 30 Vol.-%; und Korngrößenbereich
über 100 µm (obere Korngröße im Bereich zwischen 150 und 500 µm,
vorzugsweise 400 µm), 15 bis 35 Vol.-%, vorzugsweise 18 bis 30 Vol.-%.
Die Angaben zur Kontinuität sollen sicherstellen, daß vorzugsweise alle
wählbaren Kornfraktionen in dem Korngrößenspektrum einen Mindestvolumen
anteil aufweisen.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus reaktionsge
bundenem, mit Silicium infiltriertem Siliciumcarbid, wobei ein wäßriger
Schlicker aus Siliciumcarbid, kolloidalem Kohlenstoff, Hilfsstoffen und
einem flüssigen Medium gebildet wird, wobei der Schlicker zur Bildung
eines Grünkörpers in eine Form gegossen und der Grünkörper nach Trock
nung in Kontakt mit flüssigem oder gasförmigem Silicium erhitzt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß für den Schlicker ein pulvriges
Siliciumcarbid mit einer praktisch lückenlosen Korngrößenverteilung bei
einer maximalen Korngröße von mindestens 150 µm und höchstens 500 µm so
wie Siliciumcarbid in einem Anteil von mindestens 70 Gew.-%, kolloidaler
Kohlenstoff in einem Anteil von 5 bis 15 Gew.-% und Wasser in einem An
teil von weniger als 25 Gew.-% verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
maximale Korngröße des Siliciumcarbids 400 µm beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß kolloidaler Kohlenstoff in einem Anteil von 8 bis 12 Gew.-% und mit
einer Partikelgröße < 3 µm verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Schlicker als Hilfsstoffe 0,1 bis 0,5 Gew.-% Verflüs
siger und 0,3 bis 1 Gew.-% Binder zugesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als
Binder ein Polysaccharid zugesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schlicker auf einen pH-Wert < 8 und ein Litergewicht
über 2000 g eingestellt und ein Grünkörper mit einer Dichte < 2,0 g/cm³
hergestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Grünkörper mit einem Siliciumkarbidanteil eines Ge
samtvolumens hergestellt wird, das sich auf Kornbänder einer Korngrößen
verteilung bis zur maximalen Korngröße von mindestens 200 µm wie folgt
verteilt:
< 5 µm 20 Vol.-% ± 15 Vol.-%,
5 bis 10 µm 10 Vol.-% ± 5 Vol.-%,
10 bis 20 µm 10 Vol.-% ± 5 Vol.-%,
20 bis 40 µm 10 Vol.-% ± 5 Vol.-%,
40 bis 65 µm 10 Vol.-% ± 5 Vol.-%,
65 bis 100 µm 10 Vol.-% ± 5 Vol.-%,
100 bis 150 µm 10 Vol.-% ± 5 Vol.-%,
< 150 µm 20 Vol.-% ± 15 Vol.-%.
5 bis 10 µm 10 Vol.-% ± 5 Vol.-%,
10 bis 20 µm 10 Vol.-% ± 5 Vol.-%,
20 bis 40 µm 10 Vol.-% ± 5 Vol.-%,
40 bis 65 µm 10 Vol.-% ± 5 Vol.-%,
65 bis 100 µm 10 Vol.-% ± 5 Vol.-%,
100 bis 150 µm 10 Vol.-% ± 5 Vol.-%,
< 150 µm 20 Vol.-% ± 15 Vol.-%.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß Siliciumcarbid mit einer progressiv ansteigenden Vertei
lungsdichte im gewählten Korngrößenspektrum verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Si
liciumcarbid mit einer nach Litzow bestimmten Verteilungsdichte im ge
wählten Korngrößenspektrum verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß Siliciumcarbid im Korngrößenbereich von 0,1 bis 30 µm
mit einem Anteil von 45 bis 65 Vol.-%, im Korngrößenbereich von 30 bis
100 µm mit einem Anteil von 20 bis 35 Vol.-% und im Korngrößenbereich
über 100 µm mit einem Anteil von 15 bis 35 Vol.-% verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
Siliciumcarbid im Korngrößenbereich von 0,1 bis 30 µm mit einem Anteil
von 46 bis 56 Vol.-%, im Korngrößenbereich von 30 bis 100 µm mit einem
Anteil von 22 bis 30 Vol.-% und im Korngrößenbereich über 100 µm mit ei
nem Anteil von 18 bis 30 Vol.-% verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Siliciumcarbid durch Kohlenstoff bis zu 15 Vol.-%
und/oder Hartstoffe bis zu 8 Vol.-%, jeweils bezogen auf den Formkör
per, teilweise ersetzt wird, wobei der Anteil an Kohlenstoff und/oder
Hartstoffen ein Korngrößenspektrum entsprechend dem des Siliciumcarbids
aufweist oder jeweils bestimmte Kornfraktionen des Siliciumcarbids er
setzt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4243864A DE4243864C2 (de) | 1991-12-24 | 1992-12-23 | Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Siliciumcarbid |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4143047 | 1991-12-24 | ||
DE4201239 | 1992-01-18 | ||
DE4243864A DE4243864C2 (de) | 1991-12-24 | 1992-12-23 | Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Siliciumcarbid |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4243864A1 DE4243864A1 (en) | 1993-07-01 |
DE4243864C2 true DE4243864C2 (de) | 1996-04-18 |
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