[go: up one dir, main page]

CZ290144B6 - Process for producing structural element from silicon infiltrated silicon carbide - Google Patents

Process for producing structural element from silicon infiltrated silicon carbide Download PDF

Info

Publication number
CZ290144B6
CZ290144B6 CZ19941693A CZ169394A CZ290144B6 CZ 290144 B6 CZ290144 B6 CZ 290144B6 CZ 19941693 A CZ19941693 A CZ 19941693A CZ 169394 A CZ169394 A CZ 169394A CZ 290144 B6 CZ290144 B6 CZ 290144B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
silicon
carbon
granulate
firing
weight
Prior art date
Application number
CZ19941693A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ169394A3 (en
Inventor
Peter Görl
Hermann Kaiser
Original Assignee
Hoechst Ceramtec Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoechst Ceramtec Ag filed Critical Hoechst Ceramtec Ag
Publication of CZ169394A3 publication Critical patent/CZ169394A3/en
Publication of CZ290144B6 publication Critical patent/CZ290144B6/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802Powder coating materials
    • C04B35/62828Non-oxide ceramics
    • C04B35/62839Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/573Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802Powder coating materials
    • C04B35/62828Non-oxide ceramics
    • C04B35/62836Nitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62897Coatings characterised by their thickness
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/636Polysaccharides or derivatives thereof
    • C04B35/6365Cellulose or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5053Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
    • C04B41/5062Borides, Nitrides or Silicides
    • C04B41/5071Silicides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81Coating or impregnation
    • C04B41/85Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/87Ceramics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3891Silicides, e.g. molybdenum disilicide, iron silicide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/404Refractory metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422Carbon
    • C04B2235/424Carbon black
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422Carbon
    • C04B2235/425Graphite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/428Silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5418Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5427Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

The proposed process for producing structural element from silicon infiltrated silicon carbide is characterized in that shaped bodies of carbon or a mixture of silicon carbide and carbon are put onto a burning furnace baking plate a by baking they are infiltrated with silicon, wherein silicon granulate is used as a silicon source. Said silicon granulate particles are provided with a coating that contains carbon or a carbon-releasing compound, a binding agent and boron nitride.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká způsobu výroby konstrukčních prvků z karbidu křemíku infiltrovaného křemíkem, při kterém se tvarová tělesa z uhlíku nebo ze směsí karbidu křemíku a uhlíku umístí na vypalovací desku vypalovací pece a vypálením se infiltrují křemíkem.The invention relates to a process for the production of silicon-infiltrated silicon carbide components, in which molded carbon or silicon carbide / carbon moldings are placed on a firing furnace firing plate and fired by silicon infiltration.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Mezi neoxidickými vysoce kvalitními keramickými materiály představují materiály z karbidu křemíku zvlášť důležitou a perspektivní skupinu materiálů. Pro kombinaci jejich vynikajících látkových vlastností, jako tvrdost, odolnost proti otěru, stálost za vysokých teplot, odolnost proti většině kyselin a louhů a dobré kluzné vlastnosti se materiály z karbidu křemíku používají jako materiál pro kluzné kroužky, ložiska, těsnicí kluzné kroužky, hořáky, tepelné výměníky a další účely.Among non-oxidic high-quality ceramic materials, silicon carbide materials represent a particularly important and promising group of materials. To combine their excellent fabric properties such as hardness, abrasion resistance, high temperature stability, resistance to most acids and alkalis and good sliding properties, silicon carbide materials are used as a material for sliding rings, bearings, sliding rings, burners, thermal heat exchangers and other purposes.

Při procesu křemíkování může tvarové těleso z uhlíku zcela nebo částečně zreagovat infiltrací, často označovanou jako reakční sintrování, při vysokých teplotách v přítomnosti křemíku na karbid křemíku, a další infiltrací křemíku se mohou póry tvarovaného tělesa uzavřít. Dále se může při procesu křemíkované tvarované těleso ze směsi karbidu křemíku a uhlíku vypálit infiltrováním v přítomnosti křemíku. Kapalný křemík proniká do tvarovaného tělesa a reaguje s uhlíkem za vzniku nového karbidu křemíku. Infiltrace se může provádět za vakua při teplotě od asi 1400 °C, s výhodou při teplotě 1600 °C až 1800 °C nebo za použití ochranného plynu, příkladně argonu, při teplotách až 2200 °C. Proces infiltrace má tu výhodu, že nedochází k žádnému nebo téměř žádnému smršťování.In the silicon process, the carbon molding may react totally or partially by infiltration, often referred to as reaction sintering, at high temperatures in the presence of silicon to silicon carbide, and by further infiltration of silicon the pores of the molding may be closed. Further, in the process, the silicon molded body from the silicon carbide / carbon mixture can be fired by infiltration in the presence of silicon. Liquid silicon penetrates into the shaped body and reacts with carbon to form a new silicon carbide. The infiltration can be carried out under vacuum at a temperature of from about 1400 ° C, preferably at a temperature of 1600 ° C to 1800 ° C or using a shielding gas, for example argon, at temperatures up to 2200 ° C. The infiltration process has the advantage that there is no or almost no shrinkage.

Při často používaném postupu křemíkování se obvykle tvarová tělesa určená ke křemíkování uloží na pomocný vypalovací přípravek, příkladně kotouče, desky nebo hranoly ze stejného nebo podobného již křemíkovaného materiálu. Pomocný vypalovací přípravek je umístěn na vypalovací desce vypalovací pece; mezi pomocnými vypalovacími přípravky je rozdělen granulát křemíku. Při teplotách nad asi 1400 °C křemík taje. Kapalný křemík se dostává póry pomocného vypalovacího prostředku do vnitřku tvarového tělesa, takže tvarovaná tělesa umístěná na pomocném vypalovacím přípravku jsou infiltrována kapalným křemíkem.In a frequently used silicon process, usually the silicon shaped bodies are deposited on a firing aid, for example, discs, plates or prisms of the same or similar already siliconized material. The firing aid is located on the firing plate of the firing furnace; silicon granulate is distributed between the firing aids. Silicon melts at temperatures above about 1400 ° C. The liquid silicon enters the pores of the firing aid into the interior of the molding body, so that the moldings placed on the firing aid are infiltrated with liquid silicon.

Tento postup je zatížen výraznými nevýhodami. Přes použití pomocného vypalovacího přípravku není vždy vyloučen přímý kontakt kapalného křemíku a křemíkovaného tvarovaného tělesa. To může vést ke vzniku trhlin ve tvarovém tělese. Přímý kontakt kapalného křemíku a tvarových těles může kromě toho vést k velkoplošnému ulpívání na tvarových tělesech přípravků a vypalovacích desek, které se odstraňují jen s velkou ztrátou času a zvýšením podílem zmetků.This procedure is subject to significant disadvantages. Despite the use of a firing aid, direct contact of the liquid silicon and the silicon molded body is not always excluded. This can lead to cracks in the shaped body. In addition, direct contact of the liquid silicon and the shaped bodies can lead to large-area adhesion to the shaped bodies of the jigs and the firing plates, which are removed only with a great waste of time and increased rejects.

Dále může kapalný křemík vytékající z vypalovací desky poškodit vypalovací pec, zejména její izolaci. Kromě toho vytékající křemík již není k dispozici pro křemíkování tvarového tělesa, takže se získají konstrukční prvky neúplně křemíkované. Nahromadění kapalného křemíku na vypalovací desce je tato silně namáhána a snadno se zlomí. To stejné platí, jestliže se pomocný vypalovací přípravek napeče na vypalovací desku.Further, the liquid silicon flowing out of the firing plate can damage the firing furnace, particularly its insulation. In addition, the effluent silicon is no longer available for silicon molding, so that the components are incompletely siliconised. The build-up of liquid silicon on the firing plate is heavily stressed and easily breaks. The same applies if the firing aid is baked onto the firing plate.

Po ukončení procesu křemíkování se mohou konstrukční prvky při oddělování od pomocných vypalovacích přípravků poškodit nebo zcela zničit odlamováním zvláště na hranách. Toto oddělování je dále velmi pracné. Bezpodmínečně nutné používání pomocných vypalovacích přípravků s sebou přináší další nevýhody. Za prvé je výroba pomocných vypalovacích přípravků nutná, což je relativně nákladné. Za druhé jsou pomocné vypalovací přípravky náročné z hlediskaAfter completion of the silicon process, the components may be damaged or completely destroyed by breaking off, especially at the edges, when they are separated from the firing aids. Furthermore, this separation is very laborious. The necessity of using auxiliary firing agents brings further disadvantages. Firstly, the production of firing aids is necessary, which is relatively expensive. Secondly, the firing aids are demanding in terms of

-1 CZ 290144 B6 prostoru ve vypalovací peci, takže je znemožněno optimální využití kapacity pece. Za třetí je ukládání tvarových těles na vypalovací desky nákladné.Thus, the optimum utilization of the furnace capacity is prevented. Third, it is costly to place the moldings on the baking plates.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Úkolem předloženého vynálezu je připravit k použití křemíkový granulát, který umožní dosažení vyšších výtěžků dokonalých křemíkovaných konstrukčních prvků a který chrání vypalovací pec před poškozením kapalným křemíkem. Dále má umožnit proces křemíkování, při kterém není 10 nutné použití pomocného vypalovacího přípravku.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide for use a silicon granulate which allows for higher yields of perfect siliconized structural elements and which protects the baking furnace from damage by liquid silicon. It is further intended to allow a siliconing process in which the use of a firing aid is not necessary.

Tento úkol byl vyřešen vypracováním způsobu výroby konstrukčních prvků z karbidu křemíku infiltrovaného křemíkem, při kterém se tvarová tělesa z uhlíku nebo ze směsí karbidu křemíku a uhlíku umístí na vypalovací desku vypalovací pece a vypálením se infiltrují křemíkem, při 15 kterém se jako křemík použije křemíkový granulát, u kterého jsou částice křemíkového granulátu opatřeny povlakem, který obsahuje uhlík nebo sloučeninu uvolňující uhlík, pojivo a nitrid boru.This object was solved by developing a process for the production of silicon-infiltrated silicon carbide components by placing carbon or silicon carbide moldings on a baking furnace firing plate and firing infiltrated with silicon using silicon granulate as silicon. wherein the silicon granulate particles are coated with a carbon or carbon-releasing compound coating, a binder, and boron nitride.

Výhodným způsobem provedení je postup, při kterém se použije křemíkový granulát, jehož povlak obsahuje uhlík ve formě sazí, grafitu nebo jiných druhů uhlíku, organické pojivo a nitrid 20 boru a povlak má sílu od 1 pm do 0,5 mm.A preferred embodiment is a process using a silicon granulate whose coating comprises carbon in the form of carbon black, graphite or other types of carbon, an organic binder and boron nitride 20 and the coating has a thickness of from 1 µm to 0.5 mm.

Křemíkový granulát s výhodou sestává z křemíku, směsi křemíku a některého silicidu nebo směsi křemíku a kovu tvořícího silicidy a jeho povlak obsahuje jako pojivo derivát celulózy rozpustný ve vodě.The silicon granulate preferably consists of silicon, a mixture of silicon and a silicide or a mixture of silicon and a silicide-forming metal, and its coating comprises a water-soluble cellulose derivative as a binder.

Při procesu výroby křemíkového granulátu podle vynálezu se křemíkový granulát smísí s roztokem organického pojivá nebo s kapalným pojivém, s uhlíkem a s nitridem boru a následně se vysuší. Při výhodném způsobu provedení se křemíkový granulát smísí s vodným roztokem organického pojivá nebo s kapalným pojivém předtím, než se přidá uhlík a nitrid boru, přičemž 30 roztok pojivá obsahuje 3 až 60 % hmotnostních pojivá a množství pojivá činí 0,1 až 10 % hmotnostních, s výhodou 0,5 až 5 % hmotnostních, vztaženo na křemíkový granulát a potahovací směs.In the process for producing a silicon granulate according to the invention, the silicon granulate is mixed with an organic binder solution or a liquid binder solution, carbon and boron nitride and subsequently dried. In a preferred embodiment, the silicon granulate is mixed with an aqueous solution of an organic binder or a liquid binder before carbon and boron nitride are added, wherein the binder solution contains 3 to 60% by weight binder and the amount of binder is 0.1 to 10% by weight. preferably 0.5 to 5% by weight, based on the silicon granulate and the coating composition.

Množství uhlíku činí 0,1 až 10 % hmotnostních, s výhodou 0,5 až 5 % hmotnostních, vztaženo na 35 křemíkový granulát a potahovací směs.The amount of carbon is 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight, based on 35 silicon granulate and coating composition.

Množství nitridu boru činí až 5 % hmotnostních, s výhodou až 1 % hmotností, vztaženo na křemíkový granulát a potahovací směs.The amount of boron nitride is up to 5% by weight, preferably up to 1% by weight, based on the silicon granulate and the coating composition.

Potažený křemíkový granulát podle vynálezu se používá při procesu křemíkování k výrobě konstrukčních prvků z karbidu křemíku infiltrovaného křemíkem, při kterém jsou tvarová tělesa z uhlíku nebo ze směsí karbidu křemíku - uhlík, určená ke křemíkování umístěna na vypalovacích deskách vypalovací pece a vypálením se infiltruje křemíkem. Křemíkový granulát určený k potahování může podle stupně čistoty obsahovat více nebo méně čistý křemík, směs 45 křemíku a silicidů nebo směs křemíku a kovů ke tvorbě silicidů. V případě směsí křemíku a silicidů může křemíkový granulát obsahovat až do 50 % hmotnostních silicidu. U směsí křemíku a kovů je maximální obsah kovů výrazně pod 50 % hmotnostních. Výhodnými kovy ke tvorbě silicidů a jako složka silicidů jsou chrom, wolfram, hafiiium, zirkon, vanad, bor, mangan, niob, tantal, molybden a železo. Křemíkový granulát obsahující silicidy se může vyrobit ze směsi 50 pevného křemíku a silicidu a následným rozdrcením a rozemletím slitku. Křemíkový granulát obsahující kovy se vyrábí ze směsi křemíku a kovu.The coated silicon granulate of the present invention is used in a silicon process to produce silicon-infiltrated silicon carbide components in which the carbon or silicon-carbide moldings to be silicon are placed on the firing furnace plates and fired by silicon infiltration. The silicon granulate to be coated may contain more or less pure silicon, a mixture of silicon and silicides, or a mixture of silicon and metals to form silicides, depending on the degree of purity. In the case of mixtures of silicon and silicides, the silicon granulate may contain up to 50% by weight of silicide. For mixtures of silicon and metals, the maximum metal content is well below 50% by weight. Preferred metals for silicide formation and as a component of silicides are chromium, tungsten, hafiiium, zirconium, vanadium, boron, manganese, niobium, tantalum, molybdenum and iron. Silicide-containing silicon granules can be made from a mixture of 50 silicon and silicide, followed by grinding and grinding the ingots. The metal-containing silicon granulate is made from a mixture of silicon and metal.

V průběhu první fáze výpalu při křemíkování při teplotách až do asi 400 °C se rozkládá organické pojivo potaženého křemíkového granulátu podle vynálezu. Jako povlak na částicích 55 zbývá uhlík a nitrid boru, jestliže se k potahování přidá nitrid boru, jak se předpokládá veDuring the first firing stage during siliconization at temperatures up to about 400 ° C, the organic binder of the coated silicon granulate according to the invention is decomposed. Carbon and boron nitride remain as a coating on the particles 55 when boron nitride is added to the coating as expected in

-2CZ 290144 B6 výhodné formě provedení. Když se křemík začíná tavit, reaguje uhlík určený k potahování s křemíkem z vnitřku částic na karbid křemíku, který případně spolu s nitridem boru tvoří plášť k zachycování roztaveného křemíku. Roztavený křemík prostupuje teplotně odolným, ale propustným povlakem a může buď přímo nebo přes porézní pomocný vypalovací přípravek proniknout do tvarového tělesa. Ke konci procesu křemíkování zbývají povlaky jako prázdné obaly, dále označované jako struska. Jestliže křemíkový granulát obsahuje nejenom křemík, ale také silicidy nebo kovy, které při křemíkovém vypalovaní reagují s křemíkem za tvorby silicidů, nacházejí se silicidy při křemíkovém vypalování v roztavené nebo pevné formě. Roztavený silicid proniká s roztaveným křemíkem povlakem částic. Pevný silicid je roztaveným křemíkem unášen přes povlak částic, pokud je velikost částic dostatečně malá.A preferred embodiment is shown. When the silicon begins to melt, the carbon to be coated with the silicon from the interior of the particles reacts to the silicon carbide, which, optionally together with boron nitride, forms a shell to trap the molten silicon. The molten silicon permeates a heat-resistant but permeable coating and can penetrate either directly or through the porous firing aid into the shaped body. At the end of the silicon process, coatings remain as empty packages, hereinafter referred to as slag. If the silicon granulate contains not only silicon, but also silicides or metals that react with silicon to form silicides during silicon firing, the silicides during silicon firing are in molten or solid form. The molten silicide penetrates the molten silicon through the particle coating. The solid silicide is carried by the molten silicon through the coating of the particles when the particle size is sufficiently small.

Způsobem výroby potaženého křemíkového granulátu podle vynálezu se zabrání přímému roztaveného křemíku a tvarovaných těles určených ke křemíkování během vypalování. Roztavený křemík proniká povlakem pomaleji do tvarového tělesa a reaguje opožděně. Obojí vede k zabránění vzniku zmetků trhlin v křemíkovaných konstrukčních prvcích. Dosáhne se rovnoměrného příjmu křemíku ve tvarových tělesech. Dále se zabrání velkoplošnému ulpívání křemíku, jehož odstraňování při následném čisticím procesu je velmi časově náročné. Další výhoda použití granulátu podle vynálezu spočívá v tom, že z vypalovací desky nemůže odtékat žádný křemík. Tím se zabrání poškozování vypalovací pece a rovněž se nevyrábějí žádné nedokonale křemíkované konstrukční prvky, které by musely být podrobeny opakovanému výpalu. Dále je výhodné, že při způsobu výroby křemíkového granulátu podle vynálezu není třeba používat žádné pomocné vypalovací přípravky. Tím se zjednodušuje proces vsádky, kapacita vypalovací pece se může lépe využít; odpadá výroba pomocného vypalovacího přípravku a oddělování pomocných vypalovacích přípravků od křemíkovaných konstrukčních prvků, které může vést k poškození nebo dokonce ke zničení jednotlivých konstrukčních prvků. Prázdné obaly, vznikající jako struska při výrobě křemíkového granulátu podle vynálezu se nechají od konstrukčních prvků snadno oddělit.The method of producing the coated silicon granulate of the present invention avoids direct molten silicon and moldings to be siliconized during firing. The molten silicon penetrates the coating more slowly into the shaped body and reacts belatedly. Both of these lead to the prevention of cracks in the silicon components. An even silicon uptake in the shaped bodies is achieved. Furthermore, large-area adhesion of silicon, which is very time-consuming to remove in the subsequent purification process, is avoided. A further advantage of using the granulate according to the invention is that no silicon can escape from the baking plate. This avoids damage to the baking furnace and also does not produce any imperfectly siliconized components which would have to be subjected to repeated firing. It is further advantageous that no firing auxiliaries are required in the process for producing the silicon granulate according to the invention. This simplifies the batch process, the capacity of the kiln can be better utilized; there is no need to produce a firing aid and to separate the firing aid from the silicon-based structural elements, which can lead to damage or even destruction of the individual structural elements. The empty slags formed as slag in the production of the silicon granulate according to the invention are easily separated from the components.

Křemíkovým granulátem podle vynálezu je možné křemíkovat veškerá porézní tvarová tělesa z uhlíku nebo ze směsi karbidu křemíku a uhlíku. Tvarová tělesa mohou být také z uhlíku zesíleného vlákny, příkladně uhlík zesílený uhlíkovými vlákny (CFC). Tvarová tělesa určená ke křemíkování je možné vyrábět obvyklými tvářecími postupy, jako příkladně odléváním nebo lisováním. Rovněž je možné připravit je zahuštěním karbidu křemíku přimíšením karbonizovatelného pojivá a uhlíku a potom zkoksovat. Geometrický tvar těles se upraví soustružením, vrtáním a podobně.It is possible to siliconize all porous molded bodies of carbon or a mixture of silicon carbide and carbon with the silicon granulate according to the invention. The shaped bodies may also be of fiber-reinforced carbon, for example carbon-fiber-reinforced carbon (CFC). Molded bodies for siliconization can be produced by conventional molding processes, such as casting or pressing. It is also possible to prepare them by concentrating the silicon carbide by admixing the carbonizable binder and carbon and then biting. The geometric shape of the bodies is adjusted by turning, drilling and the like.

Materiál konstrukčních prvků infiltrovaných křemíkem podle vynálezu obsahuje hrubozmný, slinováním vyrobený karbid křemíku, který může být infiltrován kapalným křemíkem RBSiC, SiSiC, při vyšším podílu velkých vměstků uhlíku CsiSiC nebo směsi křemíku, karbidu křemíku a silicidů (silicid - SiSiC), přičemž materiál může být zesílen vlákny. Některé možnosti použití konstrukčních prvků z těchto materiálů byly již dříve v příkladech uvedeny.The silicon-infiltrated structural material of the invention comprises a coarse-sintered silicon carbide which can be infiltrated with liquid silicon RBSiC, SiSiC, with a higher proportion of large CsiSiC carbon inclusions or a mixture of silicon, silicon carbide and silicides (SiSiC). fiber reinforced. Some applications of construction elements made of these materials have already been mentioned in the examples.

Při způsobu výroby konstrukčních prvků z karbidu křemíku infiltrovaných křemíkem podle vynálezu se nabízejí různé možnosti pro uspořádání tvarových těles a potaženého křemíkového granulátu ve vypalovací peci. Při zvlášť jednoduchém provedení se příkladně na vypalovací desku, na které je navrstven nitrid boru, nasype potažený křemíkový granulát a přímo na něj se umístí tvarová tělesa určená ke křemíkování. Tvarová tělesa se také mohou vložit do vrstvy potaženého křemíkového granulátu. V případě tvarových těles tvaru trubice je možné naplnit potažený křemíkový granulát do tvarového tělesa umístěného na vypalovací desce. Dále je možné uspořádat tvarová tělesa nad sebou, přičemž se vždy oddělí vrstvou křemíkového granulátu podle vynálezu. Způsob křemíkování podle vynálezu je zvlášť výhodný pro velká tvarová tělesa a velká množství křemíku na vypalovací desce.In the process for the production of silicon-infiltrated silicon carbide components according to the invention, various possibilities are offered for arranging the moldings and the coated silicon granulate in the kiln. In a particularly simple embodiment, for example, a coated silicon granulate is poured onto a baking plate on which boron nitride is superimposed and the moldings to be silicon are placed directly on it. The shaped bodies can also be inserted into a layer of coated silicon granulate. In the case of tubular shaped bodies, it is possible to fill the coated silicon granulate into a shaped body located on the firing plate. Furthermore, it is possible to arrange the shaped bodies one above the other, each being separated by a layer of the silicon granulate according to the invention. The silicon process according to the invention is particularly advantageous for large moldings and large amounts of silicon on the firing plate.

Jestliže je na hotových křemíkovaných konstrukčních prvcích nepřístupná přítomnost strusky, jsou možná různá uspořádání, při nichž jsou tvarová tělesa určená ke křemíkování oddělena odIf the presence of slag is inaccessible on the finished silicon components, different arrangements are possible in which the moldings to be silicon are separated from the

-3CZ 290144 B6 potaženého křemíkového granulátu porézním materiálem, který propouští kapalný křemík. Příkladně se může na vypalovací desku nasypat potažený křemíkový granulát, na něj položit porézní deska z karbidu křemíku a na tuto desku ukládat tvarovaná tělesa. Dále se může potažený křemíkový granulát vložit do porézních tyglíků z karbidu křemíku, které jsou umístěny na vypalovací desce mezi tvarovanými tělesy určenými ke křemíkování. Konečně je také možné použít jako doposud pomocné vypalovací přípravky v kombinaci s potaženým křemíkovým granulátem, na nichž tvarová tělesa leží. V tomto případě se však neuplatní výhody výše uvedené, týkající se způsobu provedení bez pomocných vypalovacích přípravků. Všechny ostatní výše uvedené výhody, jako zlepšený výtěžek dokonalých křemíkovaných konstrukčních prvků a zabránění poškozování vypalovací pece však zůstávají zachovány i při tomto způsobu provedení.The coated silicon granulate is coated with a porous material that permits liquid silicon. For example, a coated silicon granulate can be poured onto the baking plate, a porous silicon carbide plate can be placed thereon and the shaped bodies deposited thereon. Further, the coated silicon granulate may be embedded in porous silicon carbide crucibles which are placed on the firing plate between the moldings to be siliconized. Finally, it is also possible to use, as hitherto, auxiliary firing agents in combination with the coated silicon granulate on which the shaped bodies lie. In this case, however, the advantages mentioned above with regard to the embodiment without firing aids do not apply. However, all the other advantages mentioned above, such as the improved yield of perfect silicon-based components and the prevention of deterioration of the baking furnace, remain in this embodiment.

Velikost částic křemíkového granulátu k potahování činí nejméně 1 mm, s výhodou 3 až 15 mm, obzvláště výhodně 7 až 12 mm.The particle size of the silicon granulate to be coated is at least 1 mm, preferably 3 to 15 mm, particularly preferably 7 to 12 mm.

Jako pojivo se mohou použít všechny sloučeniny, které se vyznačují dobrou přilnavostí jejich tenké vrstvy ke křemíkovému granulátu. Mohou se použít anorganická pojivá, příkladně polysilany, nebo organické pojivá. S výhodou se používají organická pojivá rozpustná ve vodě, protože tato se mohou nanášet z vodných roztoků, takže nevznikají žádné problémy z hlediska ochrany životního prostředí, jako je tomu u organických rozpouštědel. Pokud se pojivá nacházejí v kapalné formě, jako příkladně některé syntetické pryskyřice, není nutné používat žádné rozpouštědlo. Křemíkový granulát se může v tomto případě smísit přímo k předloženým pojivém v kapalné formě a ostatní složky povlaku se mohou přidat následně.All the compounds which have good adhesion of their thin layer to the silicon granulate can be used as a binder. Inorganic binders, for example polysilanes, or organic binders may be used. Preferably, water-soluble organic binders are used, since they can be applied from aqueous solutions, so that no environmental problems are encountered, as is the case with organic solvents. When the binders are present in liquid form, such as some synthetic resins, no solvent is required. In this case, the silicon granulate can be mixed directly with the present binder in liquid form and the other components of the coating can be added subsequently.

S výhodou se používají pojivá rozpustná ve vodě ze skupiny derivátů celulózy, jako příkladně natriumkarboxymetylcelulóza. Zvlášť vhodné jsou deriváty celulózy s krátkým řetězcem, protože tyto se rychleji rozpouštějí. Zároveň působí také jako prostředky pro zlepšení tekutosti, čímž dochází k jemnějšímu rozdělení uhlíku v potahovací směsi. Použijí-li se jiná pojivá, která nemají tento dodatečný účinek, může se použít větší množství vody nebo prostředek pro zlepšení tekutosti, který uvolní povrchové napětí v částečkách uhlíku.Preferably, water-soluble binders of the cellulose derivative group are used, such as sodium carboxymethylcellulose. Particularly suitable are short chain cellulose derivatives as these dissolve more rapidly. At the same time, it also acts as a flow-enhancing means, thereby resulting in a finer carbon distribution in the coating composition. If other binders that do not have this additional effect are used, a greater amount of water or a flow aid may be used to release the surface tension in the carbon particles.

Podle délky řetězce derivátu celulózy je koncentrace vodných roztoků pojiv, která se používají k výrobě potahovací směsi v rozmezí od 1 do 60 % hmotnostních, s výhodou 3 až 30 % hmotnostních, přičemž čím vyšší koncentrace se použije, tím kratší je délka řetězce. Podle koncentrace pojivá ve vodném roztoku pojivá se volí množství roztoku pojivá, které se použije k výrobě potahovací směsi. Roztoky pojiv s vyšší koncentrací jsou pro svůj lepivý účinek výhodnější. V případě 20 % roztoku pojivá se může příkladně tento roztok použít v množstvích od 0,5 do 15 % hmotnostních, s výhodou 3 až 7 % hmotnostních, vztaženo na potahovací směs a křemíkový granulát. V tomto případě se tedy použije asi 0,1 až 3 % hmotnostní, s výhodou 0,6 až 1,4 % hmotnostní pojivá, vztaženo na potahovací směs a granulát. Mohou se však použít také větší množství pojivá, s výhodou až asi 10% hmotnostních. Pod pojmem potahovací směs se rozumí všechny složky s výjimkou křemíkového granulátu, které jsou přítomné při technologickém kroku potahování.Depending on the chain length of the cellulose derivative, the concentration of the aqueous binder solutions used to produce the coating composition is in the range of 1 to 60% by weight, preferably 3 to 30% by weight, the higher the concentration used, the shorter the chain length. Depending on the binder concentration in the binder aqueous solution, the amount of binder solution to be used to produce the coating composition is selected. Higher concentration binder solutions are preferable for their tack effect. In the case of a 20% binder solution, this solution can, for example, be used in amounts of from 0.5 to 15% by weight, preferably 3 to 7% by weight, based on the coating composition and the silicon granulate. Thus, about 0.1 to 3% by weight, preferably 0.6 to 1.4% by weight, of binder based on the coating composition and the granulate are used. However, larger amounts of binder, preferably up to about 10% by weight, can also be used. The term coating composition is understood to mean all components, with the exception of the silicon granulate, which are present in the process coating step.

Jako uhlík se ve směsích pro potahování mohou používat saze, grafit a/nebo jiné druhy uhlíku, jako příkladně koksový prach. Dále se může místo uhlíku použít sloučenina uvolňující uhlík. Jako sloučeniny uvolňující uhlík se mohou použít sloučeniny bohaté na uhlík jako příkladně fenolové pryskyřice nebo škrob. Protože jemný grafitový prášek většinou vede ke vzniku pevnějších povlaků, přidává se s výhodou k sazím také grafit. Hmotnostní poměr sazí ke grafitu je s výhodou v rozsahu od 8 : 1 do 1 : 2, obzvláště v rozsahu od 3 : 1 do 2 : 1.Carbon, graphite and / or other types of carbon, such as coke dust, may be used in the coating compositions. Further, a carbon-releasing compound may be used instead of carbon. Carbon-rich compounds such as phenolic resins or starch can be used as carbon-releasing compounds. Since fine graphite powder usually results in stronger coatings, graphite is also preferably added to the carbon black. The weight ratio of carbon black to graphite is preferably in the range from 8: 1 to 1: 2, especially in the range from 3: 1 to 2: 1.

Uhlík se k potahovací směsi přidává v takovém množství, které postačuje k tomu, aby se vytvořil povlak křemíkového granulátu, který při tavení křemíku ve vnitřku potahovaných částic granulátu tvoří intaktní obálku. Obsah uhlíku činí asi 0,1 až 10 % hmotnostních, s výhodou 0,5 ažThe carbon is added to the coating composition in an amount sufficient to form a silicon granulate coating which forms an intact envelope when the silicon melts inside the coated granulate particles. The carbon content is about 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 10% by weight

-4CZ 290144 B6 % hmotnostních, vztaženo na potahovací směs a křemíkový granulát. Při použití sloučenin uvolňujících uhlík se přidají odpovídající vyšší množství potahovací směsi.% By weight of the coating composition and the silicon granulate. When using carbon-releasing compounds, correspondingly higher amounts of coating composition are added.

S výhodou se k potahovací směsi přidá nitrid boru jako vysokoteplotní separační prostředek. Obsah nitridu boru je do 5 % hmotnostních, s výhodou až 1 % hmotnostní, vztaženo na potahovací směs a křemíkový granulát. Při tavení křemíku ve vnitřku potahovaných částic potom vzniká obálka z karbidu křemíku a nitridu boru.Preferably, boron nitride is added to the coating composition as a high temperature release agent. The boron nitride content is up to 5% by weight, preferably up to 1% by weight, based on the coating composition and the silicon granulate. The melting of the silicon inside the coated particles then results in an envelope of silicon carbide and boron nitride.

Při výhodné formě provedení způsobu výroby potaženého křemíkového granulátu podle vynálezu se křemíkový granulát dobře promísí svodným roztokem pojivá v mísícím zařízení, příkladně míchačce na beton. Následně se přidá uhlík a míchá se dále. Pokud se použije nitrid boru, přidá se nakonec a vše se dále dohromady míchá. Nakonec se potažený křemíkový granulát vysuší při teplotě místnosti nebo při vyšších teplotách do asi 100 °C příkladně v sušárně s cirkulací vzduchu. Sypnost křemíkového granulátu se potažením nemění.In a preferred embodiment of the process for producing the coated silicon granulate according to the invention, the silicon granulate is well mixed with the aqueous binder solution in a mixing device, for example a concrete mixer. Subsequently, carbon is added and mixed further. If boron nitride is used, it is finally added and mixed further. Finally, the coated silicon granulate is dried at room temperature or at higher temperatures up to about 100 ° C, for example in an air circulation oven. The flowability of the silicon granulate does not change by coating.

Vynález bude blíže vysvětlen pomocí dále uvedených příkladů.The invention will be explained in more detail by the following examples.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1Example 1

Použije se křemíkový granulát s velikostí částic od 7 do 10 mm. Jako roztok pojivá se použije 20 % vodný roztok natriumkarboxymetylcelulózy s malou délkou řetězce. Použitá množství jsou následující:A silicon granulate having a particle size of 7 to 10 mm is used. A 20% aqueous solution of sodium carboxymethylcellulose with a low chain length is used as the binder solution. The quantities used are as follows:

4.5 % hmotnostních 20 % roztoku pojivá,4.5% by weight of a 20% binder solution,

1.5 % hmotnostních sazí,1.5% by weight of carbon black,

0,5 % hmotnostních grafitu,0,5% by weight of graphite,

1,0 % hmotnostní nitridu boru, zbytek křemíkový granulát.1.0% by weight of boron nitride, the remainder silicon granulate.

Křemíkový granulát se za přídavku roztoku pojivá promíchává 15 minut v míchačce na beton. Potom se přidají saze a grafit a promíchává se dalších 15 minut. Nakonec se přidá nitrid boru a míchá ještě 15 minut. Potažený křemíkový granulát se suší v sušárně s cirkulací vzduchu po dobu 24 hodin při teplotě 40 °C.The silicon granulate is mixed in a concrete mixer for 15 minutes while adding the binder solution. Carbon black and graphite are then added and mixed for a further 15 minutes. Finally, boron nitride is added and stirred for a further 15 minutes. The coated silicon granulate is dried in an air circulating oven for 24 hours at 40 ° C.

Ve vypalovací peci s vypalovací deskou snavrstveným nitridem boru se na vypalovací desku umístí kluzné kroužky sestávající z 85 % hmotnostních karbidu křemíku a 15 % hmotnostních uhlíku a mezi ně i do vlastních kluzných kroužků se nasype potažený křemíkový granulát. Kluzné kroužky se pak křemíkují ve vakuu při teplotě 1800°C. Strusku z karbidu křemíku a nitridu boru je možné od kluzných kroužků typu SiSiC snadno oddělit. Nevyskytl se ani jeden zmetek v důsledku tvoření trhlin.In a baking furnace with a baking plate coated with boron nitride, sliding rings consisting of 85% by weight of silicon carbide and 15% by weight of carbon are placed on the baking plate, and the coated silicon granulate is poured between them and the slide rings themselves. The slide rings are then siliconized under vacuum at 1800 ° C. Silicon carbide and boron nitride slag can be easily separated from the SiSiC sliding rings. There was no discard due to cracking.

Příklad 2Example 2

Postupuje se stejně, jak je uvedeno v příkladu 1, avšak s následujícími změnami. Při potahování se použijí následující množství:The procedure is as in Example 1, but with the following changes. The following amounts are used in the coating:

4.5 % hmotnostních 20 % roztoku pojivá,4.5% by weight of a 20% binder solution,

1.5 % hmotnostních sazí,1.5% by weight of carbon black,

0,5 % hmotnostních grafitu, zbytek křemíkový granulát.0.5% by weight of graphite, the remainder silicon granulate.

-5CZ 290144 B6-5GB 290144 B6

V tomto příkladu se upustí od přídavku nitridu boru. Potažený křemíkový granulát se suší v sušárně s cirkulací vzduchu po dobu 10 hodin při teplotě 100 °C.In this example, the addition of boron nitride is omitted. The coated silicon granulate is dried in an air circulation oven for 10 hours at 100 ° C.

Tento křemíkový granulát se nasype na vypalovací desku vypalovací pece. Na něj se položí porézní deska z karbidu křemíku, na kterou se dále položí trysky z karbidu křemíku a uhlíku. Při křemíkování vypalováním se získají dokonalé křemíkované trysky typu SiSiC.This silicon granulate is poured onto the baking furnace firing plate. A porous silicon carbide plate is placed on top of which silicon carbide and carbon nozzles are placed. In silicon firing, perfect SiSiC silicon nozzles are obtained.

Příklad 3Example 3

Postupuje se stejně, jak je uvedeno v příkladu 1, přičemž při potahování se použijí následující množství:The procedure is as described in Example 1, wherein the following amounts are used in the coating:

5.5 % hmotnostních 20 % roztoku pojivá, % hmotnostní sazí, % hmotnostní grafitu,5.5% by weight of a 20% binder solution,% by weight carbon black,% by weight graphite,

0,5 % hmotnostních nitridu boru, zbytek křemíkovaný granulát.0.5% by weight of boron nitride, the rest siliconized granulate.

Technologický krok potahování a sušení se provádí stejně jako v příkladu 1.The technological coating and drying step is carried out as in Example 1.

Na vypalovací desku se uloží hořáková tělesa, která se naplní potaženým křemíkovým granulátem. Po křemíkování vypálením je možné snadno oddělit strusku od těles hořáků typu SiSiC.The burner bodies are placed on the baking plate and filled with coated silicon granulate. After the silicon firing, the slag can be easily separated from the SiSiC burner bodies.

Příklad 4Example 4

Postupuje se stejně, jak je uvedeno v příkladu 1, avšak s následujícími změnami. Jako roztok pojivá se použije 10% roztok natriumkarboxymetylcelulózy s malou délkou řetězce. Při potahování se použijí následující množství:The procedure is as in Example 1, but with the following changes. A 10% solution of sodium chain carboxymethylcellulose with a low chain length is used as the binder solution. The following amounts are used in the coating:

7.5 % hmotnostních 10 % roztoku pojivá, % hmotnostní sazí, % hmotnostní grafitu, zbytek křemíkový granulát sestávající ze 64% hmotnostních křemíku a 36% hmotnostních molybdenu.7.5% by weight of a 10% binder solution,% by weight of carbon black,% by weight of graphite, the rest a silicon granulate consisting of 64% by weight of silicon and 36% by weight of molybdenum.

V tomto příkladu se upustí od přídavku nitridu boru. Potažený křemíkový granulát se suší v sušárně s cirkulací vzduchu po dobu 12 hodin při teplotě 100 °C.In this example, the addition of boron nitride is omitted. The coated silicon granulate is dried in an air circulating oven for 12 hours at 100 ° C.

Křemíkový granulát se nasype na vypalovací desku vypalovací pece. Na vyrovnaný násyp se položí válce ze směsi karbidu křemíku a uhlíku. Infiltrace a reakce se provádí při teplotě okolo 2000 °C.The silicon granulate is poured onto the baking furnace firing plate. Rollers of silicon carbide / carbon mixture are placed on a leveled embankment. The infiltration and reaction is carried out at a temperature of about 2000 ° C.

Příklad 5Example 5

Postupuje se stejně, jak je uvedeno v příkladu 1, avšak s následujícími změnami, jako roztok pojivá se použije 14% vodný roztok natriumkarboxymetylcelulózy s malou délkou řetězce. Při potahování se použijí následující množství:The procedure was as described in Example 1, but with the following changes, a 14% aqueous solution of a low chain length sodium carboxymethylcellulose was used as the binder solution. The following amounts are used in the coating:

-6CZ 290144 B6-6GB 290144 B6

6.5 % hmotnostních 14% roztoku pojivá, % hmotnostní sazí, % hmotnostní grafitu,6.5% by weight of 14% binder solution,% by weight carbon black,% by weight graphite,

1.5 % hmotnostních nitridu boru, zbytek křemíkový granulát.1.5% by weight of boron nitride, the remainder silicon granulate.

Potažený křemíkový granulát se suší v sušárně s cirkulací vzduchu po dobu 12 hodin při teplotě 100 °C.The coated silicon granulate is dried in an air circulating oven for 12 hours at 100 ° C.

Na vypalovací desku snavrstveným nitridem boru se nasype potažený křemíkový granulát a rovnoměrně rozdělí, na něj se vloží desky CFC a křemíkuje se.The coated silicon granulate is spread over the baking plate with the coated boron nitride and distributed evenly, the CFC plates are placed on it and siliconized.

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS

Claims (8)

Na vypalovací desku snavrstveným nitridem boru se nasype potažený křemíkový granulát a rovnoměrně rozdělí, na něj se vloží desky CFC a křemíkuje se.The coated silicon granulate is spread over the baking plate with the coated boron nitride and distributed evenly, the CFC plates are placed on it and siliconized. PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Způsob výroby konstrukčních prvků z karbidu křemíku infiltrovaného křemíkem, při kterém se tvarová tělesa z uhlíku nebo ze směsi karbidu křemíku a uhlíku umístí na vypalovací desku vypalovací pece a vypálením se infiltrují křemíkem, vyznačující se tím, že se jako zdroj křemíku použije křemíkový granulát, jehož částice jsou opatřeny povlakem, který obsahuje uhlík nebo sloučeninu uvolňující uhlík, pojivo a nitrid boru.A process for the production of silicon-infiltrated silicon carbide components, wherein carbon or silicon carbide moldings are placed on a firing furnace firing plate and are fired by silicon firing, characterized in that silicon granulate is used as the silicon source the particles of which are coated with a carbon or carbon-releasing compound, a binder and boron nitride. 2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se pro povlak použije jako uhlík, uhlík ve formě sazí, grafitu nebo jiných druhů uhlíku.Method according to claim 1, characterized in that the coating is used as carbon, carbon in the form of carbon black, graphite or other types of carbon. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se povlak nanese v síle od 1 pm do 5 mm.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the coating is applied in a thickness of 1 µm to 5 mm. 4. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 3, vy zn a č uj í cí se tím, že se jako pojivo použije celulózy rozpustný ve vodě.Method according to any one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that water-soluble cellulose is used as binder. 5. Způsob podle některého z předcházejících nároků laž 4, vyznačující se tím, že se jako granulát použije křemík, směsi křemíku a silicidu nebo směsi křemíku a kovu tvořícího silicidy.Method according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that silicon, a mixture of silicon and silicide or a mixture of silicon and silicide-forming metal is used as the granulate. 6. Způsob podle některého z přecházejících nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se tvarová tělesa určená ke křemíkování před infiltrací křemíkem redukčně vypálí.Method according to any one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the moldings to be siliconized are burned off prior to silicon infiltration. 7. Způsob podle některého z předcházejících nároků laž 6, vyznačující se tím, že se tvarová tělesa, určená ke křemíkování, položí na vrstvu nebo do vrstvy sypaného křemíkového granulátu, který je rozpuštěn na vypalovací desce.Method according to any one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the moldings to be siliconized are laid on or in a layer of bulk silicon granulate which is dissolved on the baking plate. 8. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že tvarová tělesa, určená ke křemíkování jsou oddělena od křemíkového granulátu porézním materiálem, kterým může kapalný křemík prostupovat.Method according to any one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the moldings to be silicon are separated from the silicon granulate by a porous material through which liquid silicon can pass.
CZ19941693A 1994-05-31 1994-07-13 Process for producing structural element from silicon infiltrated silicon carbide CZ290144B6 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4418945A DE4418945C2 (en) 1994-05-31 1994-05-31 Process for the production of silicon infiltrated silicon carbide components

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ169394A3 CZ169394A3 (en) 1996-03-13
CZ290144B6 true CZ290144B6 (en) 2002-06-12

Family

ID=6519399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19941693A CZ290144B6 (en) 1994-05-31 1994-07-13 Process for producing structural element from silicon infiltrated silicon carbide

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ290144B6 (en)
DE (1) DE4418945C2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0995730B1 (en) * 1998-10-14 2003-01-29 ECM Ingenieur-Unternehmen für Energie-und Umwelttechnik GmbH Method of making siliconized bodies
DE19856597B4 (en) * 1998-10-14 2004-07-08 Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh protective armor
DE19850468C5 (en) * 1998-11-02 2006-01-26 ECM Ingenieur-Unternehmen für Energie- und Umwelttechnik GmbH Process for the preparation of siliconized moldings and moldings
DE102005002633A1 (en) * 2005-01-13 2006-07-20 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Process and apparatus for carbide-forming infiltration of a porous carbonaceous precursor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58500855A (en) * 1981-05-29 1983-05-26 モ−ガナイト・スペシヤル・カ−ボンズ・リミテツド Method for manufacturing silicon carbide objects
EP0093532B1 (en) * 1982-04-30 1985-11-27 United Kingdom Atomic Energy Authority Production of reaction-bonded silicon carbide bodies
DE3719606A1 (en) * 1987-06-12 1988-12-22 Hoechst Ceram Tec Ag METHOD FOR SILICOLATING POROUS SHAPED BODIES MADE OF SILICON CARBIDE OR SILICON CARBIDE / CARBON

Also Published As

Publication number Publication date
DE4418945C2 (en) 1998-09-24
DE4418945A1 (en) 1995-12-07
CZ169394A3 (en) 1996-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7648932B2 (en) Molded porous ceramic article containing beta-SiC and process for the production thereof
JP3755150B2 (en) High density self-sintered silicon carbide / carbon / graphite composite material and method for producing the same
US4105455A (en) Method of producing dense sintered silicon carbide body from polycarbosilanes
JP2583053B2 (en) Method for forming a refractory mass and a mixture of particles for forming such a mass
US6271162B1 (en) Method for producing ceramic-metal composite bodies, ceramic-metal composite bodies and their use
JP2007513854A5 (en)
EP1513600B1 (en) Fiber reinforced filter for molten metal filtration and method for producing such filters
US4481052A (en) Method of making refractory hard metal containing tiles for aluminum cell cathodes
US5618767A (en) Process for producing ceramic components of silicon carbide
FR2924711A1 (en) REFRACTORY PRODUCT WITH MATRIX OF SIALON DOPE
CZ290144B6 (en) Process for producing structural element from silicon infiltrated silicon carbide
GB2041907A (en) Refractory materials
CA2027378C (en) Composition and method for manufacturing steel-containment equipment
EP1741687B1 (en) Porous ß-SiC containing shaped ceramic body and method of making it.
US6156091A (en) Controlled porosity for ceramic contact sheets and setter tiles
EP1288178A1 (en) Filter for molten metal filtration and method for producing such filters
KR100299099B1 (en) Manufacturing Method of Silicon Carbide Ceramic Seals by Liquid Phase Reaction Sintering
US5030595A (en) Carbon bake refractories
JPH05105562A (en) Carbon bodies containing silicon carbide films and process for producing same
CN1403412A (en) Refractory material for slot-type ventilating brick of refining steel ladle and its prepn
WO2004080915A1 (en) Refractory cement castables
JP2024157497A (en) Method and system for manufacturing long length SiC tubes
US20070086937A1 (en) Use of a silicon carbide-based ceramic material in aggressive environments
RU2068823C1 (en) Spinel-periclase-carbon refractory material
GB2399342A (en) Refractory cement castable containing particulate pitch

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MK4A Patent expired

Effective date: 20140713