WO2024012682A1

WO2024012682A1 - Oxide ceramic fiber composite material and method for producing same

Info

Publication number: WO2024012682A1
Application number: PCT/EP2022/069735
Authority: WO
Inventors: Thomas Wamser
Original assignee: Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh
Priority date: 2022-07-14
Filing date: 2022-07-14
Publication date: 2024-01-18

Abstract

The invention relates to an oxide-fiber reinforced oxide ceramic composite material the surface of which is coated with at least two electrically conductive layers.

Description

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Beschreibung Description

Oxidkeramischer Faserverbundwerkstoff und Verfahren zur Herstellung eines solchen Oxide ceramic fiber composite material and method for producing the same

Die Erfindung bezieht sich auf einen oxidfaserverstärkten oxidkeramischenThe invention relates to an oxide fiber-reinforced oxide ceramic

Verbundwerkstoff, dessen Oberfläche beschichtet ist. Composite material whose surface is coated.

Oxidfaserverstärkte oxidkeramische Verbundwerkstoffe, die auch als oxidkeramische Verbundkeramiken, sogenannte O-CMC, oder als oxidkeramischeOxide fiber-reinforced oxide ceramic composite materials, also known as oxide ceramic composite ceramics, so-called O-CMC, or as oxide ceramic

Faserverbundwerkstoffe, sogenannte OFC, bezeichnet werden, bestehen aus oxidischen Keramikfasem, die in einer porösen oxidkeramischen Matrix eingebettet sind. Entsprechende Faserverbundwerkstoffe weisen eine hohe chemische Beständigkeit auf und sind inhärent oxidationsstabil. Fiber composite materials, so-called OFC, consist of oxide ceramic fibers that are embedded in a porous oxide ceramic matrix. Corresponding fiber composite materials have a high chemical resistance and are inherently stable to oxidation.

Die Herstellung eines entsprechenden oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffs ist z.B. der DE 10 2005 027 560 Al zu entnehmen. Dabei werden oxidkeramische Endlosfasem mit einem oxidkeramische Partikel enthaltenden Schlicker infiltriert, um sodann einen Grünling als Formkörper durch Trocknen zu bilden, der anschließend gesintert wird. Der EP 3 166 908 Bl ist ein Verfahren zur Herstellung eines Prepregs fur einen oxidfaserverstärkten oxidkeramischen Verbundwerkstoff zu entnehmen, bei dem ein Schlicker verwendet wird, der Glycerin enthält. The production of a corresponding oxide ceramic fiber composite material can be found, for example, in DE 10 2005 027 560 Al. Here, continuous oxide ceramic fibers are infiltrated with a slip containing oxide ceramic particles in order to then form a green compact as a shaped body by drying, which is then sintered. EP 3 166 908 B1 discloses a process for producing a prepreg for an oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material, in which a slip containing glycerin is used.

Entsprechende oxidfaserverstärkte oxidkeramische Verbundwerkstoffe können z.B. in Gasturbinen, Wärmetauschern oder im Chemieanlagenbau eingesetzt werden. Corresponding oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite materials can be used, for example, in gas turbines, heat exchangers or in chemical plant construction.

Häufig ist es für Anwendungsfälle erforderlich, die poröse Oberfläche zu versiegeln. Hierzu ist es bekannt, entsprechende Werkstoffe zu beschichten. So wird nach der DE 10 2014 106 560 B3 vorgeschlagen, entsprechende keramische Werkstücke unter Ausbildung einer Glaskeramik-Schicht auf der Oberfläche gasdicht zu verschließen. It is often necessary for applications to seal the porous surface. For this purpose, it is known to coat appropriate materials. According to DE 10 2014 106 560 B3, it is proposed to seal corresponding ceramic workpieces in a gas-tight manner by forming a glass ceramic layer on the surface.

In der WO 2020/254485 Al wird ein Dosiertiegel aus einem entsprechenden oxidfaserverstärkten oxidkeramischen Verbundwerkstoff beschrieben, der innen- und/oder außenseitig beschichtet werden kann. WO 2020/254485 A1 describes a dosing crucible made of a corresponding oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material, which can be coated on the inside and/or outside.

Will man Keramiken lötbar machen und damit ein stoffschlüssiges Fügen ermöglichen, ist eine Metallisierung der Oberfläche durch Beschichten erforderlich. Grund hierfür ist, dass eine Lötverbindung zwischen Metall und Keramik vor allem durch das ungünstige Benetzungs verhalten des Lötwerkstoffs auf der Keramik scheitert. If you want to make ceramics solderable and thus enable material joining, the surface must be metallized by coating. The reason for this is that a solder connection between metal and ceramic fails, primarily due to the unfavorable wetting behavior of the solder material on the ceramic.

Daher wird im Falle von monolithischen Keramiken oftmals zur Metallisierung der Oberfläche auf Mn-, Mo-, W-P asten zurückgegriffen, die bei Temperaturen im Bereich von 1500 °C in reduzierender Atmosphäre eingebrannt werden. Dabei werden die oxidischen Verbindungen teils reduziert und versintert und in eine Glasphase eingebettet. Die Pasten selbst können im Siebdruck appliziert werden. Anschließend kann z.B. galvanisch ein Metall wie Nickel abgeschieden werden, welches die Benetzung mit dem Lotwerkstoff verbessert. Therefore, in the case of monolithic ceramics, Mn, Mo and W pastes are often used to metallize the surface, which are baked at temperatures in the range of 1500 °C in a reducing atmosphere. The oxidic compounds are partly reduced and sintered and embedded in a glass phase. The pastes themselves can be applied using screen printing. A metal such as nickel can then be deposited galvanically, which improves wetting with the solder material.

Eine weitere Lösung zur Metallisierung von Keramiken ist die Reduktion von Metallsalzen oder mit Metallpulver gefüllten Glasfritten. Another solution for metallizing ceramics is the reduction of metal salts or glass frits filled with metal powder.

Das Aufbringen von konventionellen bisher angewendeten Schichten auf monolithischenThe application of conventional layers previously used on monolithic ones

Keramiken zur Ermöglichung von Lotverbindungen kann im Falle von oxidfaserverstärkten oxidkeramischen Verbundwerkstoffen auf Grund der zum Einsatz gelangenden hohen Temperaturen dazu fuhren, dass die Keramikfasem des Verbundwerkstoffs degradieren. Ceramics to enable solder connections can be used in the case of Oxide fiber reinforced oxide ceramic composite materials lead to the ceramic fibers of the composite material degrading due to the high temperatures used.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen oxidfaserverstärkten oxidkeramischen Verbundwerkstoff und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen zur Verfügung zu stellen, der im erforderlichen Umfang eine versiegelte oder gasdichte Oberfläche aufweist. Auch sollen Einschränkungen bei der Anwendung, wie diese nach dem Stand der Technik häufig gegeben sind, vermieden werden. The present invention is based on the object of providing an oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material and a method for producing one which has a sealed or gas-tight surface to the required extent. Limitations in use, which are often the case in the state of the art, should also be avoided.

Dabei soll nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sichergestellt sein, dass die Beschichtung nicht abplatzt. According to a further aspect of the invention, it should be ensured that the coating does not flake off.

Zur Lösung zumindest einer der Aspekte der Erfindung zeichnet sich der oxidfaserverstärkte oxidkeramische Verbundwerkstoff dadurch aus, dass die Oberfläche mit zumindest zwei elektrisch leitfähigen Schichten beschichtet ist, wobei bevorzugt die substratseitig verlaufende erste Schicht durch Gasphasenabscheidung aufgebracht wird. Dabei ist bevorzugt der CVD (Chemical Vapour Deposition)-Prozess zu nennen. To solve at least one of the aspects of the invention, the oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material is characterized in that the surface is coated with at least two electrically conductive layers, with the first layer running on the substrate side preferably being applied by vapor deposition. The CVD (Chemical Vapor Deposition) process is preferred.

Andere Gasphasenprozesse wie PVD (Physical Vapour Deposition) oder ALD (Atomic Layer Deposition) kommen auch in Frage. Other gas phase processes such as PVD (Physical Vapor Deposition) or ALD (Atomic Layer Deposition) are also possible.

CVD-Prozesse werden bevorzugt, da auch komplexe Geometrien oder z.B. dünne Rohrinnenwände zugänglich sind und Abschattungsprozesse weniger ausgeprägt sind. Eine Schicht gewünschter Dicke kann problemlos ausgebildet werden. CVD processes are preferred because even complex geometries or, for example, thin inner pipe walls are accessible and shading processes are less pronounced. A layer of the desired thickness can be easily formed.

Die auf die erste Schicht aufgetragene zweite Schicht oder auf diese aufgetragene weitere Schicht oder weitere Schichten können gleichfalls durch Gasphasenabscheidung, insbesondere aber durch galvanische Abscheidung aufgebracht werden. The second layer applied to the first layer or the further layer or layers applied thereto can also be applied by vapor deposition, but in particular by galvanic deposition.

Die galvanische Abscheidung kann sich durch elektrochemische Reduktion oder durch chemische Reduktion einer Elektrolytlösung durchgeführt werden. Die erste Schicht ist dabei derart ausgebildet, dass sie eine Keimbildung zu Beginn der galvanischen Abscheidung fordert. Unabhängig von der Art der Auftragung der ersten, der zweiten oder einer oder mehrerer weiterer Schichten ist grundsätzlich eine nachgeschaltete Temperaturbehandlung zur Schichtverfestigung nicht erforderlich. The electrodeposition can be carried out by electrochemical reduction or by chemical reduction of an electrolyte solution. The first layer is designed in such a way that it requires nucleation at the beginning of the galvanic deposition. Regardless of the type of application of the first, the second or one or more further layers, a subsequent temperature treatment for layer solidification is generally not necessary.

Wird ein Gasphasenprozess für die zweite oder die weitere bzw. die weiteren Schichten durchgeführt, kommen CVD- oder PVD-Prozesse in Frage, wobei bei einem PVD- Verfahren das Sputtern und Verdampfen zu bevorzugen ist, da hiermit ein gleichmäßiger dünner Schichtauftrag ermöglicht wird. If a gas phase process is carried out for the second or the further or further layers, CVD or PVD processes come into consideration, with sputtering and evaporation being preferred in a PVD process, as this enables a uniform, thin layer application.

Auf Grund der erfindungsgemäßen Lehre wird eine metallisierte, elektrisch leitfähige, gasdichte Oberfläche auf der porösen, rauen, zerklüfteten Oberfläche des oxidfaserverstärkten oxidkeramischen Verbundwerkstoffs z.B. für das stoffschlüssige Fügen von Metall und Keramik mittels thermischen Verfahren wie Löten oder zur Herstellung von OFC-Bauteilen mit elektrisch leitfähiger Oberfläche zur Verfügung gestellt. Durch die Oberflächenmodifizierung ist zudem eine Verbesserung der Luftumströmung um entsprechende OFC-Bauteile in Gasturbinen möglich. Die gasdichten OFC-Bauteile sind auch insbesondere für die chemische Industrie geeignet. Based on the teaching according to the invention, a metallized, electrically conductive, gas-tight surface is created on the porous, rough, fissured surface of the oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material, for example for the cohesive joining of metal and ceramic using thermal processes such as soldering or for the production of OFC components with electrically conductive Surface provided. The surface modification also makes it possible to improve the air flow around corresponding OFC components in gas turbines. The gas-tight OFC components are also particularly suitable for the chemical industry.

Als weitere Beispiele für den Einsatz der oxidfaserverstärkten oxidkeramischen Verbundwerkstoffe als OFC-Bauteile sind Rohre, Düsen, Stäbe, Platten oder Apparate für die chemische Industrie und Rohrreaktoren, Wärmetauscher, Wandungsmaterialien für Turbinen, Batteriekomponenten wie Elektroden zu nennen. Auch sind entsprechende OFC- Bauteile zur partiellen Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung geeignet. Further examples of the use of oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite materials as OFC components include pipes, nozzles, rods, plates or apparatus for the chemical industry and tubular reactors, heat exchangers, wall materials for turbines, battery components such as electrodes. Corresponding OFC components are also suitable for partial shielding of electromagnetic radiation.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Beschichtung ergibt sich außerdem der Vorteil, dass der oxidfaserverstärkte oxidkeramische Verbundwerkstoff nur solchen Temperaturen ausgesetzt werden muss, bei denen eine Schädigung der Keramikfasern ausgeschlossen ist. Temperaturen unter 1200 °C reichen aus, um die Beschichtungen durchzuführen. The coating provided according to the invention also has the advantage that the oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material only has to be exposed to temperatures at which damage to the ceramic fibers is ruled out. Temperatures below 1200 °C are sufficient to carry out the coatings.

Bevorzugterweise besteht die erste Schicht aus einem elektrisch leitfähigen keramischen Werkstoff, wie TiN, TiCN, TiAlN, TiCr, oder aus einem Metall oder einer Metalllegierung, vorzugsweise zumindest einem Metall aus der Gruppe Ti, Ni, Al, Fe, Cu, Co, Zn, Cr, Sn, Pt, Au oder deren Metallverbindungen wie Boride, Phosphide, Nitride, Carbide, oder enthält zumindest einen dieser Werkstoffe bzw. eines dieser Metalle. The first layer preferably consists of an electrically conductive ceramic material, such as TiN, TiCN, TiAlN, TiCr, or of a metal or a metal alloy, preferably at least one metal from the group Ti, Ni, Al, Fe, Cu, Co, Zn, Cr, Sn, Pt, Au or their metal compounds such as borides, phosphides, nitrides, carbides, or contains at least one of these materials or one of these metals.

Auch kann zur Erzielung der gewünschten elektrischen Leitfähigkeit die erste Schicht oxidische Bestandteile von zumindest einem Metall oder zumindest einer Metalllegierung enthalten. Als Metalle kommen insbesondere diejenigen in Frage, die zuvor aufgelistet sind. To achieve the desired electrical conductivity, the first layer can also contain oxidic components of at least one metal or at least one metal alloy. Particularly suitable metals are those listed above.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Schicht und/oder eine oder mehrere auf diese aufgetragene weitere Schichten aus einem Metall oder einer Metalllegierung, vorzugsweise zumindest mit einem Metall aus der Gruppe Ti, Ni, Al, Fe, Cu, Co, Zn, Cr, Sn, Pt, Au oder deren Metallverbindungen, wie Boride, Phosphide, Nitride, Carbide besteht oder enthält. In a further development of the invention it is provided that the second layer and/or one or more further layers applied thereto are made of a metal or a metal alloy, preferably at least one metal from the group Ti, Ni, Al, Fe, Cu, Co, Zn , Cr, Sn, Pt, Au or their metal compounds, such as borides, phosphides, nitrides, carbides.

Die zweite Schicht bzw. die weitere bzw. weiteren Schichten können gleichfalls oxidische Bestandteile von einem oder mehreren der zuvor aufgelisteten Metalle enthalten. The second layer or the further or further layers can also contain oxidic components of one or more of the metals listed above.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Schicht aus TiN und zumindest die zweite Schicht, vorzugsweise auch die gegebenenfalls auf die zweite Schicht aufgetragene weitere Schicht bzw. die weiteren Schichten, aus Cr, Cu oder Ni bestehen oder enthalten. It is particularly preferably provided that the first layer made of TiN and at least the second layer, preferably also the further layer or layers optionally applied to the second layer, consist of or contain Cr, Cu or Ni.

Um eine hinreichende Versiegelung des Verbundwerkstoffs sicherzustellen, gleichzeitig jedoch die Oberflächenstruktur des Verbundwerkstoffs zu erhalten, ist insbesondere vorgesehen, dass die erste Schicht eine Dicke Di aufweist mit Di > 0,1 μm, bevorzugt Di > 1 μm, und/oder Di ≤ 50 μm, bevorzugt Di ≤ 20 μm, besonders bevorzugt Di ≤ 10 μm, vorzugsweise 1 μm ≤ Di ≤ 50 μm, insbesondere 1 μm ≤ Di ≤ 20 μm, bevorzugt 1 μm ≤ Di ≤ 10 μm. In order to ensure adequate sealing of the composite material, but at the same time to preserve the surface structure of the composite material, it is in particular provided that the first layer has a thickness Di with Di > 0.1 μm, preferably Di > 1 μm, and / or Di ≤ 50 μm , preferably Di ≤ 20 μm, particularly preferably Di ≤ 10 μm, preferably 1 μm ≤ Di ≤ 50 μm, in particular 1 μm ≤ Di ≤ 20 μm, preferably 1 μm ≤ Di ≤ 10 μm.

Bevorzugterweise sollte die Gesamtdicke D_G der Beschichtungen D_G ≤ 100 μm, insbesondere D_G ≤ 50 μm betragen. Die Gesamtdicke D_G sollte des Weiteren größer als 5 μm, insbesondere größer als 10 μm, sein. Preferably, the total thickness D _G of the coatings should be D _G ≤ 100 μm, in particular D _G ≤ 50 μm. The total thickness D _G should also be greater than 5 μm, in particular greater than 10 μm.

Bezüglich der Gesamtzahl der Schichten sollten maximal 10 Schichten aufgetragen werden. Die Dicke der zweiten Schicht oder jeder weiteren Schicht sollte der Dicke Di entsprechen, kann jedoch auch dünner oder insbesondere dicker sein. Die zweite Schicht bzw. weitere Schicht sollte wiederum die unter dieser verlaufende Schicht versiegeln, so dass diese vor Oxidation/Korrosion geschützt ist. Regarding the total number of coats, a maximum of 10 coats should be applied. The thickness of the second layer or each additional layer should correspond to the thickness Di, but can also be thinner or in particular thicker. The second layer or further layer should in turn seal the layer underneath it so that it is protected from oxidation/corrosion.

Durch die geringe Dicke einer jeden Schicht, vorzugsweise < 20 μm, ist eine Flexibilität der Schicht erzielbar, die ein Abplatzen verhindert. Due to the small thickness of each layer, preferably <20 μm, flexibility of the layer can be achieved, which prevents chipping.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Dichte des Verbundwerkstoffs kleiner ist als die der ersten Schicht und vorzugsweise zumindest die zweite Schicht eine größere Dichte als die erste Schicht besitzt. In particular, it is provided that the density of the composite material is smaller than that of the first layer and preferably at least the second layer has a greater density than the first layer.

Beim Beschichten werden offen zugängliche Poren und Porenkanäle ausgekleidet und gefüllt, wobei ein Eindringen in das Substrat nicht tiefer als 100 μm erfolgen sollte. Beim Gasphasenprozess wird durch die Abscheidebedingungen ein zu tiefes Eindringen vermieden. During coating, openly accessible pores and pore channels are lined and filled; penetration into the substrate should not be deeper than 100 μm. In the gas phase process, the deposition conditions prevent excessive penetration.

Wird der Verbundwerkstoff grundsätzlich voll umfänglich beschichtet, so kann es auch Anwendungsfalle geben, bei denen nur ein Teil der Oberfläche beschichtet ist. If the composite material is generally coated all over, there may also be applications in which only part of the surface is coated.

Um ein Abplatzen der ersten Schicht auszuschließen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass Druckspannungen eine Rissbildung in der Schicht unterdrücken. Bei der Schichtsynthesetemperatur wird von einer spannungsfreien Schicht ausgegangen. Ist die Synthesetemperatur der Schicht höher als die Raum- oder Anwendungstemperatur, sollte der Wärmeausdehnungskoeffizient CTEi der ersten Schicht zumindest gleich oder kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient CTEv des Verbundwerkstoffs sein. In order to prevent the first layer from flaking off, a further development of the invention provides that compressive stresses suppress crack formation in the layer. The layer synthesis temperature assumes a stress-free layer. If the synthesis temperature of the layer is higher than the room or application temperature, the coefficient of thermal expansion CTEi of the first layer should be at least equal to or smaller than the coefficient of thermal expansion CTEv of the composite material.

Findet der Abscheidungsprozess bei Raumtemperatur bzw. unterhalb der Anwendungstemperatur statt, werden Druckspannungen in der Schicht erzeugt, wenn sie die Schicht beim Aufheizen stärker dehnt. If the deposition process takes place at room temperature or below the application temperature, compressive stresses are generated in the layer as it stretches the layer more during heating.

Ungeachtet abweichender CTEs wird ein Abplatzen der Schicht bzw. Schichten durch dieRegardless of deviating CTEs, flaking of the layer or layers is caused by the

Dehnbarkeit und Duktilität des Schichtmaterials und der dünnen Schichtdicke verhindert. Insbesondere ist die absolute Differenz Wärmeausdehnungskoeffizient CTEi der ersten Schicht und Wärmeausdehnungskoeffizient CTEv des Verbundwerkstoffs geringer als 1 x 10^-6/K bis 10 x 10^-6/K, vorzugsweise ≤ 3 x 10^-6/K. Die absolute Differenz Wärmeausdehnungskoeffizient CTE2 der zweiten Schicht und Wärmeausdehnungskoeffizient CTEi der ersten Schicht ist geringer als 1 x 10^-6/K bis 10 x 10^-6/K, vorzugsweise ≤ 3 x 10^-6/K. Gleiche absolute Differenzwerte ergeben sich für nachfolgende aufeinanderfolgende Schichten. Extensibility and ductility of the layer material and the thin layer thickness are prevented. In particular, the absolute difference between the coefficient of thermal expansion CTEi of the first layer and the coefficient of thermal expansion CTEv of the composite material is less than 1 x 10 ^-6 /K to 10 x 10 ^-6 /K, preferably ≤ 3 x 10 ^-6 /K. The absolute difference between the coefficient of thermal expansion CTE2 of the second layer and the coefficient of thermal expansion CTEi of the first layer is less than 1 x 10 ^-6 /K to 10 x 10 ^-6 /K, preferably ≤ 3 x 10 ^-6 /K. The same absolute difference values result for subsequent successive layers.

Die erste Schicht übernimmt die Aufgabe eines Bondcoats sowie Versiegelung und bildet den Übergang von dem keramischen Grundmaterial, also dem oxidfaserverstärkten oxidkeramischen Verbundwerkstoff zu der weiteren keramischen oder metallischen Beschichtung. Die erste Schicht versiegelt bzw. dichtet den porösen Verbundwerkstoff ab. The first layer takes on the task of a bond coat and sealing and forms the transition from the ceramic base material, i.e. the oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material, to the further ceramic or metallic coating. The first layer seals or seals the porous composite material.

Die Mikrohärte der ersten Schicht kann im Fall von TiN, TiCN, CrN, TiAlN über 2000 HV0,05 betragen, wodurch insbesondere die Abrasionsbeständigkeit erhöht wird. Durch einen hohen Gehalt von Phosphor oder Bor kann eine Nickelschicht über 1000 HV0,1 erreichen. Galvanisch abgeschiedene Nickelschichten liegen bei 200 HV0,l . In the case of TiN, TiCN, CrN, TiAlN, the microhardness of the first layer can be over 2000 HV0.05, which in particular increases the abrasion resistance. Due to a high content of phosphorus or boron, a nickel layer can reach over 1000 HV0.1. Galvanically deposited nickel layers are at 200 HV0.l.

Des Weiteren ist das Beschichtungsmaterial insbesondere derart auszuwählen, dass dessen Wärmeleitfähigkeit höher als die des Verbundwerkstoffs ist. Hohe Temperaturgradienten werden hierdurch verringert. Furthermore, the coating material must be selected in particular such that its thermal conductivity is higher than that of the composite material. This reduces high temperature gradients.

Die Wärmeleitfähigkeit bei einer TiN-Beschichtung beträgt 30 W/mK, die des oxidkeramischen Verbundwerkstoffs üblicherweise < 5 W/mK. The thermal conductivity of a TiN coating is 30 W/mK, that of the oxide ceramic composite material is usually <5 W/mK.

Die Übergangszone zwischen der ersten Schicht und dem Verbundwerkstoff kann rein mechanisch als auch durch eine chemische Reaktion oder durch Phasen z.B. durch Ausbildung von Kristallmodifikationen zwischen Schicht- und Substratwerkstoff, gekennzeichnet sein. The transition zone between the first layer and the composite material can be characterized purely mechanically as well as by a chemical reaction or by phases, for example through the formation of crystal modifications between the layer and substrate material.

Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung insbesondere dadurch aus, dass die erste Schicht und/oder die zweite Schicht und/oder die weitere Schicht und/oder die weiteren Schichten eine geschlossene Porosität ≤ 10 Vol.%, vorzugsweise ≤ 3 Vol.% aufweist bzw. aufweisen. Bei der Porosität handelt es sich um die geschlossene Porosität. Furthermore, the invention is characterized in particular by the fact that the first layer and/or the second layer and/or the further layer and/or the further layers has or have a closed porosity ≤ 10 vol.%, preferably ≤ 3 vol.%. The porosity is the closed porosity.

Die offene Porosität des Substrats, also des oxidfaserverstärkten oxidkeramischen Verbundwerkstoffs, wird durch die aufgetragene erste Schicht versiegelt. Durch die Versiegelung und die elektrische Leitfähigkeit dieser Schicht wird das Aufträgen der zweiten Schicht mittels nasselektrochemischer Verfahren ermöglicht. Die erste Schicht agiert als Keimbildner für das Schichtwachstum der zweiten Schicht. The open porosity of the substrate, i.e. the oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material, is sealed by the applied first layer. The sealing and electrical conductivity of this layer enables the second layer to be applied using wet electrochemical processes. The first layer acts as a nucleating agent for the layer growth of the second layer.

Durch die Dicke der ersten Schicht erfolgt und das Versiegeln des Verbundwerkstoffs, das insbesondere auch dadurch erleichtert wird, dass die Oberfläche rau ist, insbesondere hat das unbearbeitete Substrat eine Rauigkeit Ra 2 bis 20 μm, Rz 10 bis 70 μm, wodurch das Anhalten der ersten Schicht durch mechanische Verklammerung begünstigt wird. Ra ist der Mittenrauwert, Rz die gemittelte Rautiefe. Due to the thickness of the first layer, the sealing of the composite material takes place, which is also facilitated in particular by the fact that the surface is rough, in particular the unprocessed substrate has a roughness Ra 2 to 20 μm, Rz 10 to 70 μm, which means that the first one is stopped Layer is favored by mechanical clamping. Ra is the average roughness value, Rz is the average roughness depth.

Um eine Anpassung der Wärmeausdehnungskoeffizienten zu dem Substrat bzw. von aufeinanderfolgenden Schichten zu ermöglichen, ist in erfindungsgemäßer Weiterbildung vorgesehen, dass gegebenenfalls jede Schicht in Bezug auf den Wärmeausdehnungskoeffizient gradiert sein kann, d.h., die Schicht selbst weist in der Außenseite einen von dem der Innenseite abweichende Zusammensetzung und dadurch einen abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Gradierte Einzelschichten werden z.B. erzeugt, wenn die Abscheidebedingungen während der Prozessierung angepasst werden. Dies kann die Gaszusammensetzung, Drücke oder Temperaturen betreffen. In order to enable an adaptation of the coefficient of thermal expansion to the substrate or of successive layers, it is provided in a further development according to the invention that, if necessary, each layer can be graded with respect to the coefficient of thermal expansion, i.e. the layer itself has a different on the outside than that on the inside Composition and therefore a different coefficient of thermal expansion. Graded individual layers are created, for example, when the deposition conditions are adjusted during processing. This can affect the gas composition, pressures or temperatures.

Besonders eignet sich als zweite Schicht eine metallische Schicht, da das Metall im Vergleich zu dem Verbundwerkstoffmaterial eine hohe Duktilität, geringe Steifigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit und hohe Bruchdehnung aufweist. Wird z.B. Nickel als metallische Schicht verwendet, ergeben sich folgende Kennzahlen: A metallic layer is particularly suitable as the second layer, since the metal has high ductility, low rigidity, good thermal conductivity and high elongation at break compared to the composite material. If, for example, nickel is used as a metallic layer, the following key figures result:

E-Modul 200 GPa, Wärmeleitfähigkeit WLF 90 Wm/K; CTE 13 pμm/K E-modulus 200 GPa, thermal conductivity WLF 90 Wm/K; CTE 13 pμm/K

Bevorzugterweise wird die erste Schicht im Hochtemperatur-CVD-Verfahren bei einer Erhitzung des Verbundwerkstoffs auf eine Temperatur T von 900 °C bis 1100 °C hergestellt. Insbesondere zeichnet sich der Verbundwerkstoff durch eine oxidkeramische Matrix aus, die gebildet wird aus zumindest einem Material aus der Gruppe AI₂O₃, Mullit, SiCh, ZrCh, Y₂O₃, TiO₂, CaO, MgO, Y₂O₃ stabilisiertes ZrO₂. Preferably, the first layer is produced using the high-temperature CVD process by heating the composite material to a temperature T of 900 ° C to 1100 ° C. In particular, the composite material is characterized by an oxide ceramic matrix, which is formed from at least one material from the group AI ₂ O ₃ , mullite, SiCh, ZrCh, Y ₂ O ₃ , TiO ₂ , CaO, MgO, Y ₂ O ₃ stabilized ZrO ₂ .

Des Weiteren sollten die oxidkeramischen Fasern des Verbundwerkstoffs vorzugsweise zumindest durch ein Material aus der Gruppe AI₂O₃, SiOa, ZrO₂, Y₂O₃, TiOa, CaO, MgO, Y₂O₃ stabilisiertes ZrO₂ gebildet sein. Furthermore, the oxide ceramic fibers of the composite material should preferably be formed by at least one material from the group Al ₂ O ₃ , SiOa, ZrO ₂ , Y ₂ O ₃ , TiOa, CaO, MgO, Y ₂ O ₃ stabilized ZrO ₂ .

Des Weiteren zeichnet sich der Verbundwerkstoff insbesondere dadurch aus, dass die Matrix und die Fasern aus gleichem oxidkeramischen Material oder gleichen oxidkeramischen Materialien bestehen oder dieses bzw. diese enthalten bzw, die Hauptbestandteile der oxidkeramischen Materialien übereinstimmen. Furthermore, the composite material is characterized in particular by the fact that the matrix and the fibers consist of the same oxide ceramic material or materials or contain this or these or the main components of the oxide ceramic materials match.

Des Weiteren sollte der Verbundwerkstoff eine Gesamtporosität zwischen 10 Vol.% und 40 Vol.%, insbesondere zwischen 20 Vol.% und 35 Vol.% und/oder der Volumengehalt der Fasern zwischen 20 Vol.% und 55 Vol.% liegen. Furthermore, the composite material should have a total porosity between 10% by volume and 40% by volume, in particular between 20% by volume and 35% by volume, and/or the volume content of the fibers should be between 20% by volume and 55% by volume.

Ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten oxidfaserverstärkten oxidkeramischen Verbundwerkstoffs zeichnet sich insbesondere durch die Verfahrensschritte aus: A process for producing a coated oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material is characterized in particular by the process steps:

Imprägnieren von oxidkeramischen Fasern mit einem oxidkeramische Partikel enthaltenden Schlicker Impregnation of oxide ceramic fibers with a slip containing oxide ceramic particles

Wickeln oder Legen der imprägnierten Fasern zur Bildung eines Körpers Trocknen des Körpers Wrapping or laying the impregnated fibers to form a body Drying the body

Sintern des Körpers unter Bildung des oxidfaserverstärkten oxidkeramischenSintering the body to form the oxide fiber reinforced oxide ceramic

V erbundwerkstoffs Composite material

- Beschichten des Verbundwerkstoffs mit einer ersten Schicht aus elektrisch leitfähigem Material durch Gasphasenabscheidung und - Coating the composite material with a first layer of electrically conductive material by vapor deposition and

Beschichten der ersten Schicht mit zumindest einer zweiten Schicht aus elektrisch leitfähigem Material durch Gasphasenabscheidung oder elektrochemischer Abscheidung. Vor den Beschichtungsprozessen oder zwischen den unterschiedlichen Beschichtungsprozessen kann eine mechanische Bearbeitung stattfinden. Coating the first layer with at least a second layer of electrically conductive material by vapor deposition or electrochemical deposition. Mechanical processing can take place before the coating processes or between the different coating processes.

Dabei schließt das Imprägnieren von oxidkeramischen Fasern auch das Imprägnieren von aus den oxidkeramischen Fasern gebildeten Fasergelegen, -geweben oder -geflechten ein, um Prepregs zur Verfügung zu stellen. The impregnation of oxide ceramic fibers also includes the impregnation of fiber layers, fabrics or braids formed from the oxide ceramic fibers in order to provide prepregs.

Das Wickeln oder Legen bedeutet insbesondere, dass ein den Körper abbildendes Werkzeug benutzt wird, auf den die Fasern gewickelt bzw. die Prepregs gelegt werden, um nach dem Trocknen der auf dem Werkzeug gelegten Fasern bzw. Prepregs den Körper zu entfernen und sodann zu sintern. Winding or laying means in particular that a tool that forms the body is used, onto which the fibers are wound or the prepregs are placed, in order to remove the body after the fibers or prepregs laid on the tool have dried and then sinter it.

Das Trocknen selbst erfolgt insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 40 °C und 250 °C, vorzugsweise zwischen 80 °C und 150 °C. The drying itself takes place in particular in a temperature range between 40 °C and 250 °C, preferably between 80 °C and 150 °C.

Das Sintern erfolgt vorzugsweise im Temperaturbereich zwischen 1000 °C und 1300 °C bei einer Haltedauer zwischen 1 h und 12 h. Sintering is preferably carried out in the temperature range between 1000 ° C and 1300 ° C with a holding time between 1 hour and 12 hours.

Insbesondere wird die erste Schicht im Hochtemperatur CVD- Verfahren bei Erhitzung des Verbundwerkstoffs auf eine Temperatur von 900 °C bis 1100 °C hergestellt wird. In particular, the first layer is produced using the high-temperature CVD process by heating the composite material to a temperature of 900 ° C to 1100 ° C.

Die zweite Schicht sollte im elektrochemischen Prozess unter Berücksichtigung nachstehender Parameter aufgetragen werden: The second layer should be applied using the electrochemical process taking into account the following parameters:

Temperatur T einer Elektrolytlösung ≤ 100 °C Temperature T of an electrolyte solution ≤ 100 °C

Zeit t des Verbundwerkstoffs in den Elektrolytlösung ≤ 60 min. Time t of the composite material in the electrolyte solution ≤ 60 min.

Stromdichte A/cm² beim Aufträgen der zweiten Schicht < 5. Current density A/cm ² when applying the second layer < 5.

Beim Abscheiden von chemisch Nickel können insbesondere Nickel-Bor oder Nickel- Phosphor-Legierungen vorteilhaft sein. Dadurch können Härte und Korrosionsbeständigkeit der Schicht verbessert werden. When depositing chemical nickel, nickel-boron or nickel-phosphorus alloys can be particularly advantageous. This can improve the hardness and corrosion resistance of the layer.

In einer Schicht entstandene Risse können durch Oxidation von Schichtmaterial teils mit einhergehender Volumenzunahme und/oder Ausbildung von Glasphasen geheilt werden. So kann z.B. bei einer aus TiN bestehenden ersten Schicht eine passivierende Oxidschicht (TiN + O₂ → TiO₂ + 0,5 N2) ausgebildet werden. Durch Oxidation von Aluminiumpartikeln zu AI₂O₃ kann gleichfalls eine passivierende Oxidschicht auf frei zugänglichen Oberflächen ausgebildet werden, um Risse zu heilen. Diese Maßnahmen können sowohl in der äußersten Schicht als auch in unteren Schichten, wie der ersten Schicht, durchgefuhrt werden. Cracks formed in a layer can be healed by oxidation of layer material, sometimes with an associated increase in volume and/or formation of glass phases. For example, with a first layer consisting of TiN, a passivating oxide layer (TiN + O ₂ → TiO ₂ + 0.5 N2) can be formed. By oxidizing aluminum particles to Al ₂ O ₃ , a passivating oxide layer can also be formed on freely accessible surfaces in order to heal cracks. These measures can be carried out both in the outermost layer and in lower layers, such as the first layer.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel. Further details, advantages and features of the invention result from the following exemplary embodiment.

Um einen oxidfaserverstärkten oxidkeramischen Verbundwerkstoff herzustellen, wird zunächst ein Schlicker hergestellt, in dem ein Pulvergemisch aus AI₂O₃ und ZrOa, Glycerin, Wasser und Dispergiermittel gemischt werden. Der Anteil des Glycerins betrag ungefähr 10 Gew.-%, des Wassers ungefähr 20 Gew.-% und des Dispergiermittels 1 Gew.- %. Rest war das keramische Pulvergemisch. Sodann wurden aus Aluminiumoxidfasem bestehende Gewebe (NextelölO DF 19) in dem Schlicker imprägniert, um Prepregs herzustellen. Diese wurden auf ein Werkzeug gelegt, dessen Außengeometrie der Innengeometrie des Körpers aus dem oxidfaserverstärkten oxidkeramischen Verbundwerkstoff entsprach. Sodann erfolgte eine Formgebung der übereinander laminierten Prepregstücke bei Druck und Temperatur im Autoklav. Die Temperatur lag im Bereich von 100 °C. Anschließend wurde der Körper von dem Werkzeug entfernt und gesintert, und zwar über eine Zeitdauer von 2 h bei einer Temperatur von ca. 1300 °C. In order to produce an oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material, a slip is first produced in which a powder mixture of Al ₂ O ₃ and ZrOa, glycerin, water and dispersants are mixed. The proportion of glycerin is approximately 10% by weight, the water is approximately 20% by weight and the dispersant is 1% by weight. The rest was the ceramic powder mixture. Fabrics made of aluminum oxide fibers (NextelölO DF 19) were then impregnated in the slip to produce prepregs. These were placed on a tool whose external geometry corresponded to the internal geometry of the body made of the oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material. The prepreg pieces laminated one on top of the other were then shaped under pressure and temperature in the autoclave. The temperature was in the range of 100 °C. The body was then removed from the tool and sintered over a period of 2 hours at a temperature of approximately 1300 °C.

In einem alternativen Verfahren wurden rohrförmige Körper durch Wickeln von Rovings, also Bündeln von Einzelfilamenten, auf ein Werkzeug hergestellt, dessen Außengeometrie der Innengeometrie des herzustellenden Körpers aus dem oxidfaserverstärkten oxidkeramischen Verbundwerkstoff entsprach. Hierzu werden die mit dem Schlicker getränkten Rovings auf dem rotierenden Werkzeug abgelegt. Nach dem Trocknen und Entformen des Werkzeugs erfolgt das Sintern, wie zuvor beschrieben. In an alternative process, tubular bodies were produced by winding rovings, i.e. bundles of individual filaments, onto a tool whose external geometry corresponded to the internal geometry of the body to be produced from the oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material. For this purpose, the rovings soaked in the slip are placed on the rotating tool. After the tool has been dried and removed from the mold, sintering takes place as described above.

Nach dem Sintern erfolgt das Beschichten. Die Oberfläche des Körpers muss hierzu fett- und staubfrei sein. Zur Einstellung der Oberflächenrauigkeit für eine mechanische Verklammerung körnen verschiedene Maßnahmen getroffen werden. Es kann schon beim Laminieren ein Abreißgewebe bei der Herstellung des Körpers verwendet werden. Unterschiedliche Formentrennmittel oder Formenmaterialien können eingesetzt werden und haben Einfluss auf die Oberflächenbeschaffenheit. Auch besteht die Möglichkeit, die Oberfläche zu bearbeiten, z.B. durch einen Fräs- oder Schleifprozess. Auch kann der Körper mittels Ultraschall in Wasser gereinigt oder organische Rückstände körnen bei Temperaturen > 400 °C an Luft ausgebrannt werden, sofern z.B. nach dem Sintern eine Verunreinigung durch eine Bearbeitung aufgetreten ist. After sintering, coating takes place. The surface of the body must be free of grease and dust. Various measures can be taken to adjust the surface roughness for mechanical clamping. It can already be Laminate a tear-off fabric to be used in the manufacture of the body. Different mold release agents or mold materials can be used and have an influence on the surface quality. It is also possible to process the surface, for example using a milling or grinding process. The body can also be cleaned using ultrasound in water or organic residues can be burned out in air at temperatures > 400 °C, for example if contamination has occurred after sintering due to processing.

Zum Aufträgen der Schichten sind keine speziellen Werkzeuge wie Sprühvorrichtungen oder Rakel sowie Pinsel notwendig, da der Transport des Beschichtungsmaterials über die Gasphase oder durch Eintauchen in die Beschichtungslösung erfolgt. Es ist lediglich darauf zu achten, dass die zu beschichtenden Oberflächen für das Gas oder die Flüssigkeit gut zugänglich ist. No special tools such as spray devices or squeegees or brushes are necessary to apply the layers, as the coating material is transported via the gas phase or by immersing it in the coating solution. It is only important to ensure that the surfaces to be coated are easily accessible to the gas or liquid.

Bevorzugterweise wird auf den oxidfaserverstärkten oxidkeramischen Verbundwerkstoff (OFC) als erste Schicht eine solche aus leitfähigem keramischem Werkstoff in Form von TiN und als zweite Schicht eine Metallschicht aus Nickel aufgetragen. Anstelle von Nickel kann auch Kupfer oder Chrom benutzt werden. Preferably, a first layer made of conductive ceramic material in the form of TiN is applied to the oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material (OFC) and a metal layer made of nickel is applied as the second layer. Copper or chromium can also be used instead of nickel.

Kennwerte dieser Materialien sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.

Characteristic values of these materials can be found in the table below.

(CTE = Wärmeausdehnungskoeffizient; WLF = Wärmeleitfähigkeit) (CTE = coefficient of thermal expansion; WLF = thermal conductivity)

Durch die erfindungsgemäße Lehre ergibt sich eine Vielzahl von Vorteilen. Es ist ein Beschichten poröser oxidkeramischer Verbundwerkstoffe mit komplexen Geometrien möglich. The teaching according to the invention results in a number of advantages. It is possible to coat porous oxide ceramic composite materials with complex geometries.

Eine großflächige duktile Abdichtung der Oberfläche wird erreicht. Die Oberfläche wird versiegelt und ebener, was eine Flüssigkeits- oder Gasumströmung verbessert. Die Gesamtschichtdicke ist problemlos einstellbar, da mehrere Schichten aufgetragen werden. A large-area ductile sealing of the surface is achieved. The surface is sealed and more even, which improves the flow of liquid or gas around it. The total layer thickness can be easily adjusted as several layers are applied.

Ein Abplatzen der Schichten ist durch die Anpassung der Wärmeausdehnungskoeffizienten nicht möglich. It is not possible for the layers to flake off by adjusting the thermal expansion coefficients.

Auch kann eine gewünschte Steifigkeit durch geeignete Zusammensetzungen der Schichten erreicht werden. Um ein Abplatzen zu verhindern, kann eine geringe Steifigkeit von Vorteil sein. A desired stiffness can also be achieved through suitable compositions of the layers. To prevent chipping, low rigidity can be an advantage.

Ein problemloses Abstimmen von Lotwerkstoff und abgeschiedenem Metall ist gegeben, ohne dass spröde Lotwerkstoffe oder Glaslote benutzt werden müssen. The solder material and deposited metal can be easily matched without having to use brittle solder materials or glass solders.

Nach Aufbringen der Schichten sind weitere thermische Prozesse nicht erforderlich. After the layers have been applied, no further thermal processes are required.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit, selbstheilende Schichten zu erzeugen, und zwar insbesondere durch Oxidation von Schichtbestandteilen. Furthermore, it is possible to produce self-healing layers, in particular by oxidizing layer components.

Eine hohe chemische Beständigkeit durch die Wahl der Schichtmaterialien ist gegeben. The choice of layer materials ensures high chemical resistance.

Anhand des Schliffbilds gemäß Fig. 1 wird verdeutlicht, dass die erste Schicht, die durch Gasphasenabscheidung auf ein OFC-Substrat aufgebracht worden ist, sehr dünn sein kann. Im vorliegenden Fall besteht die erste Schicht aus TiN. Durch galvanische Abscheidung wird die zweite Schicht aufgetragen, die dicker sein kann. Im Ausfiihrungsbeispiel besteht die zweite Schicht aus Nickel. Um ein Schliffbild anzufertigen, wurde das beschichtete Substrat von einer Einbettmasse umgeben. The micrograph according to FIG. 1 makes it clear that the first layer, which has been applied to an OFC substrate by vapor deposition, can be very thin. In the present case, the first layer consists of TiN. The second layer, which can be thicker, is applied by galvanic deposition. In the exemplary embodiment, the second layer consists of nickel. In order to produce a micrograph, the coated substrate was surrounded by an investment material.

Claims

Patentansprüche Oxidkeramischer Faserverbundwerkstoff und Verfahren zur Herstellung eines solchen Claims Oxide ceramic fiber composite material and method for producing one

1. Oxidfaserverstärkter oxidkeramischer Verbundwerkstoff, dessen Oberfläche beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mit zumindest zwei elektrisch leitfähigen Schichten beschichtet ist. 1. Oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material, the surface of which is coated, characterized in that the surface is coated with at least two electrically conductive layers.

2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die substratseitig verlaufende erste Schicht durch Gasphasenabscheidung aufgebracht ist. 2. Composite material according to claim 1, characterized in that the first layer running on the substrate side is applied by vapor deposition.

3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die erste Schicht aufgetragene zweite Schicht und gegebenenfalls auf diese aufgetragene weitere Schicht oder weitere Schichten durch Gasphasenabscheidung oder durch galvanische Abscheidung aufgetragen ist bzw. sind. 3. Composite material according to claim 1 or 2, characterized in that the second layer applied to the first layer and, if necessary, a further layer or further layers applied to this is or are applied by vapor phase deposition or by galvanic deposition.

4. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht aus einem elektrisch leitfähigen keramischen Werkstoff, wie TiN, TiCN, TiAlN, TiCr, oder aus einem Metall oder einer Metalllegierung, vorzugsweise zumindest mit einem Metall aus der Gruppe Ti, Ni, Al, Fe, Cu, Co, Zn, Cr, Sn, Pt, Au oder deren Metallverbindungen, wie Boride, Phosphide, Nitride, Carbide, besteht oder enthält. 4. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first layer is made of an electrically conductive ceramic material, such as TiN, TiCN, TiAlN, TiCr, or of a metal or a metal alloy, preferably at least one metal from the group Ti , Ni, Al, Fe, Cu, Co, Zn, Cr, Sn, Pt, Au or their metal compounds, such as borides, phosphides, nitrides, carbides.

5. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht und/oder eine oder mehrere auf diese aufgetragene Schichten aus einem Metall oder einer Metalllegierung, vorzugsweise zumindest mit einem Metall aus der Gruppe Ti, Ni, Al, Fe, Cu, Co, Zn, Cr, Sn, Pt, Au oder deren Metallverbindungen, wie Boride, Phosphide, Nitride, Carbide, besteht oder enthält. 5. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second layer and / or one or more layers applied thereto are made of a metal or a metal alloy, preferably at least one metal from the group Ti, Ni, Al, Fe, Cu, Co, Zn, Cr, Sn, Pt, Au or their metal compounds, such as borides, phosphides, nitrides, carbides, consists or contains.

6. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht und/oder die zweite Schicht und/oder die eine weitere Schicht oder die weiteren Schichten oxidische Bestandteile, wie ZrCh, enthalten. 6. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first layer and / or the second layer and / or the one further layer or the further layers contain oxidic components, such as ZrCh.

7. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht aus TiN und zumindest die zweite Schicht, vorzugsweise auch die gegebenenfalls auf die zweite Schicht aufgetragene weitere Schicht bzw. die weiteren Schichten, aus Cr, Cu oder Ni bestehen oder enthalten. 7. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first layer of TiN and at least the second layer, preferably also the further layer or layers optionally applied to the second layer, consist of Cr, Cu or Ni or contain.

8. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht eine Dicke D₁ aufweist mit D₁ > 0,1 μm, bevorzugt Di > 1 μm, und/oder Di ≤ 50 μm, bevorzugt Di ≤ 20 μm, besonders bevorzugt Di ≤ 10 μm, vorzugsweise 1 μm ≤ Di ≤ 50 μm, insbesondere 1 μm ≤ Di ≤ 20 μm, bevorzugt 1 μm ≤ Di ≤ 10 μm. 8. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first layer has a thickness D ₁ with D ₁ > 0.1 μm, preferably Di > 1 μm, and / or Di ≤ 50 μm, preferably Di ≤ 20 μm , particularly preferably Di ≤ 10 μm, preferably 1 μm ≤ Di ≤ 50 μm, in particular 1 μm ≤ Di ≤ 20 μm, preferably 1 μm ≤ Di ≤ 10 μm.

9. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht eine Dicke D₂ aufweist mit D₂ > 1 μm, vorzugsweise 1 μm ≤ D₂ ≤ 50 μm, insbesondere 1 μm ≤ D₂ ≤ 20 μm, bevorzugt 10 μm ≤ D₂ ≤ 20 μm. 9. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second layer has a thickness D ₂ with D ₂ > 1 μm, preferably 1 μm ≤ D ₂ ≤ 50 μm, in particular 1 μm ≤ D ₂ ≤ 20 μm, preferred 10 μm ≤ D ₂ ≤ 20 μm.

10. Verbundwerkstoff nach, zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wärmeausdehnungskoeffizient CTEi der ersten Schicht und der Wärmeausdehnungskoeffizient CTEv des Verbundwerkstoffs nicht oder nur geringfügig unterscheiden. Insbesondere ist die absolute Differenz zwischen CTEi und CTEv 1 x 10^-6/K bis 10 x 10^-6/K, vorzugsweise ≤ 3 x 10^-6/K. 10. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coefficient of thermal expansion CTEi of the first layer and the coefficient of thermal expansion CTEv of the composite material do not differ or differ only slightly. In particular, the absolute difference between CTEi and CTEv is 1 x 10 ^-6 /K to 10 x 10 ^-6 /K, preferably ≤ 3 x 10 ^-6 /K.

11. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht und/oder die zweite Schicht und/oder die weitere Schicht und/oder die weiteren Schichten eine geschlossene Porosität ≤ 10 Vol.-%, vorzugsweise ≤ 3 VoL-% aufweist bzw. aufweisen. 11. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first layer and / or the second layer and / or the further layer and / or the further layers have a closed porosity ≤ 10 vol.-%, preferably ≤ 3 vol. % has or have.

12. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdicke D_G der Beschichtungen D_G ≤ 100 μm, insbesondere D_G ≤ 50 μm, beträgt, wobei die Gesamtzahl der Schichten vorzugsweise maximal 10 ist. 12. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the total thickness D _G of the coatings is D _G ≤ 100 μm, in particular D _G ≤ 50 μm, the total number of layers preferably being a maximum of 10.

13. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des Verbundwerkstoffs kleiner ist als die der ersten Schicht und vorzugsweise zumindest die zweite Schicht eine größere Dichte als die erste Schicht besitzt. 13. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the density of the composite material is smaller than that of the first layer and preferably at least the second layer has a greater density than the first layer.

14. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit des Verbundwerkstoffs geringer als die der ersten Schicht ist. 14. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the thermal conductivity of the composite material is lower than that of the first layer.

15. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff durch eine oxidkeramische Matrix gebildet ist aus zumindest aus einem Material aus der Gruppe AI₂O₃, Mullit, SiO₂, Z1O₂, Y₂O₃, TiO₂, CaO, MgO, Y₂O₃ stabilisiertes ZrO₂. 15. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the composite material is formed by an oxide ceramic matrix made of at least one material from the group AI ₂ O ₃ , mullite, SiO ₂ , Z1O ₂ , Y ₂ O ₃ , TiO ₂ , CaO, MgO, Y ₂ O ₃ stabilized ZrO ₂ .

16. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidkeramischen Fasern des Verbundwerkstoffs zumindest durch ein16. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the oxide ceramic fibers of the composite material are at least through one

Material aus der Gruppe AI₂O₃, SiOa, ZrO₂, Y₂O₃, TiOa, CaO, MgO, Y₂O₃ stabilisiertes ZrO₂ gebildet ist. Material from the group AI ₂ O ₃ , SiOa, ZrO ₂ , Y ₂ O ₃ , TiOa, CaO, MgO, Y ₂ O ₃ stabilized ZrO ₂ is formed.

17. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix und die Fasern aus gleichem oxidkeramischen Material oder gleichen oxidkeramischen Materialien bestehen oder dieses bzw. diese enthalten bzw. die Hauptbestandteile der oxidkeramischen Materialien übereinstimmen. 17. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the matrix and the fibers consist of the same oxide ceramic material or materials or contain this or these or the main components of the oxide ceramic materials match.

18. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff eine Gesamtporosität zwischen 10 Vol.% und 40 Vol.%, insbesondere zwischen 20 Vol.% und 35 Vol.%, aufweist und/oder der Volumengehalt der Fasern zwischen 20 Vol.% und 55 Vol.% liegt. 18. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the composite material has a total porosity between 10% by volume and 40% by volume, in particular between 20% by volume and 35% by volume, and/or the volume content of the fibers is between 20 vol.% and 55 vol.%.

19. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten oxidfaserverstärkten oxidkeramischen Verbundwerkstoffs gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: 19. Process for producing a coated oxide fiber-reinforced oxide ceramic composite material characterized by the process steps:

Wickeln oder Legen der imprägnierten Fasern zur Bildung eines KörpersWinding or laying the impregnated fibers to form a body

Trocknen des Körpers Drying the body

V erbundwerkstoffs - Beschichten des Verbundwerkstoffs mit einer ersten Schicht aus elektrisch leitfähigem Material durch Gasphasenabscheidung und Composite material - Coating the composite material with a first layer of electrically conductive material by vapor deposition and

- Beschichten der ersten Schicht mit zumindest einer zweiten Schicht aus elektrisch leitfähigem Material durch Gasphasenabscheidung oder elektrochemischer Abscheidung. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht im Hochtemperatur CVD-Verfahren bei Erhitzung des Verbundwerkstoffs auf eine Temperatur T von 900 °C ≤T≤ 1100 °C hergestellt wird. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass auf die zweite Schicht zumindest eine weitere Schicht durch Gasphasenabscheidung oder elektrochemische Abscheidung, insbesondere durch elektrochemische Abscheidung, aufgetragen wird. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass Fehlstellen, wie Risse, in einer Schicht durch Oxidation von Schichtmaterial und/oder Ausbildung von Glasphasen geheilt werden. - Coating the first layer with at least a second layer of electrically conductive material by vapor deposition or electrochemical deposition. Method according to claim 19, characterized in that the first layer is produced in the high-temperature CVD process by heating the composite material to a temperature T of 900 ° C ≤ T ≤ 1100 ° C. Method according to at least one of claims 19 or 20, characterized in that at least one further layer is applied to the second layer by vapor deposition or electrochemical deposition, in particular by electrochemical deposition. Method according to at least one of claims 19 to 21, characterized in that defects, such as cracks, in a layer are healed by oxidation of layer material and / or formation of glass phases.