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DE2642554A1 - Verfahren zur herstellung von alpha- silizium-nitrid-pulver (alpha-si tief 3 n tief 4 -pulver) - Google Patents

Verfahren zur herstellung von alpha- silizium-nitrid-pulver (alpha-si tief 3 n tief 4 -pulver)

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Publication number
DE2642554A1
DE2642554A1 DE19762642554 DE2642554A DE2642554A1 DE 2642554 A1 DE2642554 A1 DE 2642554A1 DE 19762642554 DE19762642554 DE 19762642554 DE 2642554 A DE2642554 A DE 2642554A DE 2642554 A1 DE2642554 A1 DE 2642554A1
Authority
DE
Germany
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powder
weight
silicon
carbon
temperature
Prior art date
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Application number
DE19762642554
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English (en)
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DE2642554C3 (de
DE2642554B2 (de
Inventor
Hiroshi Inoue
Katsutoshi Komeya
Takao Ohta
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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.)
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Publication of DE2642554A1 publication Critical patent/DE2642554A1/de
Publication of DE2642554B2 publication Critical patent/DE2642554B2/de
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Publication of DE2642554C3 publication Critical patent/DE2642554C3/de
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEIVMER1Ch · GEIO VüLLEH · Ü. GROSSE · F. POLLMEIER 72 572
Verfahren zur Herstellung vonX-Silizium-Nitrid-Pulver, ( öL-Si N. -Pulver)
Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von oC -Silizium-Nitrid-Pulver, (oC-Si„N^- Pulver)o
Sinterwerkstoffe aus Silizium-Nitrid - Yttrium-Oxid (Si„Nr - Yp^T) sowie aus Silizium-Nitrid - Magnesium-Oxid (SiN, - MgO) haben eine außerordentlich gute mechanische Festigkeit und eine außerordentlich gute Hitzebeständigkeit ο Aus diesem Grunde wird die Verwendung solcher ¥erkstoffe für hochtemperaturfeste Gasturbinenmotoren empfohlen,, Sollen diese vorerwähnten Si N. -Metalloxidprodukte jedoch in der Praxis als Ferkstoffe eingesetzt und dabei hohen Temperaturen und hohen Belastungen ausgesetzt werden, dann ist es sehr wichtig, daß sie bei hohen Temperaturen eine hohe physikalische Stabilität, eine hohe chemische Stabilität und eine große Zuverlässigkeit zeigen. Die thermischen und mechanischen Eigenschaften dieser Sinterwerkstoffe, welche besonders wichtige Faktoren sind,werden von der Art der Ausgangsstoffe und den in diesen Stoffen enthaltenen Verunreinigungsanteilen stark beeinflußt; und was das Silizum-Nitrid betrifft, so sollte ein möglich großer Anteil an oC -Si-Ni -Pulver darin enthalten seino Für eine Verwendung als Sinterwerkstoff ist es erforderlich, daß ein fGinverteiltes <^-Si„Nr-Pulver Verwendung findet.
Nachstehend sind nun die bisher für die Gewinnung des Si„N.-Pulvers verwendete Verfahren angeführt:-
(l) Direktnitrierung von Silizum:
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PATENTANWÄLTE F.W. HEN'.MERICH · GERC MÖLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 72 572
3Si + 2N2 ^ Si3N4
(2) Dampfphasenreaktion von Silizum-Tetrachlorid oder Silane mit Ammoniak:
3SiCl^ + 4NH3 > Si3N4 + 12HC1 lind
dergleichen mehr.
(3) Nitrierung von SiO, welches durch die Reduzierung von Siliziumdioxid (SiO2) mit Kohlenstoff im stöchiometrischen Verhältnis hergestellt worden ist:
+ 6g + 2N2 > Si3N4 +
dergleichen mehr
Bei dem unter (l) angeführten Verfahren verläuft das Aufnitrieren des Silizium als eine exotherme Reaktion, so daß während des Herstellungsverfahrens die Wärmeentwicklung kontrolliert und überwacht werden muß«, Darüber hinaus handelt es sich bei dem handelsüblichen Silizium um ein relativ grobkörniges Pulver, so daß nach dem Aufnitrieren im allgemeinen ein Feinmahlvorgang erforderlich ist. Als Folge des Feinmahlvorganges ist das Hereinschleppen von Verunreinigungen nicht zu vermeiden0 Das Sintermaterial kann deshalb zur Herstellung feuerfester Werkstoffe allgemein Verwendung finden, beispielsweise zur Herstellung von feuerfesten Ziegeln, wäre aber für Hochtemperatur-Gasturbinen ungeeignet.
Was den Werkstoff betrifft, der mit dem unter (2) angeführten Verfahren hergestellt wird, so kann dieser für die Oberflächenbeschichtung von Halbleiterelementen oder ähnlichen Dingen verwendet werden« Dieser Werkstoff ist jedoch für die Massenfertigung von anorganischen feuerfesten Werkstoffen nicht ge-
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PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÖLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 72 572
OC/OCC/, -bh-
L·. *>-J H- L, \J sJ ^e ί r\ Q ι c\*y £
^ 10#o#197o
t - 3 7
Für das unter (3) angeführte Verfahren müssen als Ausgangswerkstoffe sorgfältig gereinigtes SiO2-PuI-ver und Kohlenstoffpulver eingesetzt werden. Von Nachteil ist auch, daß es sich bei dem Reaktionsprodukt, das aus der Reaktion des in stöchiometrischen Verhältnis vorliegenden Gemenges aus SiOp und C um ein Meltfxstoffsystem handelt, das sich zusammensetzt aus-x-Si N,, P-Si N., Silizum-Oxyninitird (SiON ) sowie SiC und dergleichen mehr,, V. wobei der Anteil anaC-Si„Nn, der entsteht, gering ist. Hierzu kann gesagt werden, daß mit diesem Verfahren der Vorteil darin besteht, daß die Reaktion keine Schwierigkeiten bereitet; weil andererseits aber - dies ist bereits zuvor beschrieben worden - der Anteil an «i--Si-N^ gering ist, ist auch die Aus br ingungs leistung schlecht, so daß dieses Verfahren in der Praxis nicht bevorzugt wirdo
Nunmehr hat man festgestellt, daß dann, wenn bei dem unter (3) angeführten Verfahren, das die Reduktion und das Auf nitrieren -von Siliziumdioxid (SiO_) in sich einschließt, der Anteil an Kohlenstoff (c) über eine bestimmte Menge erhöht wird, wenn eine vorgegebene und bestimmte Menge an metallischen Silizum (Si) vorhanden ist, wenn die Aufnitrierungsreaktion und eine nachfolgende Wärmebehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre durchgeführt werden, 5!—Silizium-Nitrid, (<-Si Ji, ), hoher Qualität erzeugt wird, und zwar in außergewählich guter feinkörniger Form und in ausreichender Menge.
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PATENTANWÄLTE F.W. HEWMERICH · GERD VÖLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 72 572
Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, ein Herstellungsverfahren zu schaffen, mit dem ein für die Herstellung von feuerfesten Si„N. -Metalloxidwerkstoffen für den Einsatz unter Hochtemperaturbedingungen und für hohe Beanspruchung geeignetes oC -Si„N. -Pulver in großen Mengen gewonnen werden kann, ohne daß dazu komplizierte Verfahren oder komplizierte Apparate erforderlich sind»
In Übereinstimmung mit dieser Erfindung ist die Herstellung vonoC-Silizium-Nitrid-Pulver dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemenge aus Siliziumdioxidpulver, aus Kohlenstoffpulver und aus metallischem Siliziumpulver in einer nichtoxydierenden Atmosphäre, die Stickstoff oder Ammoniak enthält, bis auf die Aufnitrierungstemperatur derart erwärmt wird, daß ein Produkt entsteht, welches Silizium-Nitirid enthält, daß schließlich das derart entstandene und Silizium-Nitrid enthaltende Produkt dann in einer oxydierenden Atmosphäre auf höhere Temperaturen gebracht wird, um den in diesen Produkt enthaltenen Kohlenstoff zu entfernen«
Das vorzugsweise verwendete Pulvergemenge setzt sich zusammen aus 1 Gewichtsanteil Siliziumdioxydpulver (SiO_-Pulver), aus ungefähr O.k Gewichtsanteilen bis ungefähr h Gewichtsanteilen Kohlenstoffpulver sowie aus ungefähr O0Ol Gewichtsanteilen bis ungefähr 2 Gewichtsanteilen - vorzugsweise 0„1 Gewichtsanteile bis ungefähr 2 Gewichtsanteile - metallisches Siliziumpulver „ Wunschgemäß wird das Pulvergemenge durch Erwärmen auf eine Temperatur von ungefähr 135O°C bis unge-
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PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERC MüLLCR · D. GROSSE · F. POLLMEIER 72 572
fähr I55O C - vorzugsweise aber auf eine Temperatur zwischen ungefähr 135O°C bis ungefähr l48O°C - in einer nichtoxydierenden und Stickstoff enthaltenden Atmosphäre gebracht und bei dieser Temperatur gebrannt. Während dieses ErwärmungsVorganges laufen die Reaktionen der Reduktion und der Aufnitrierung ab, während dieses ErwärmungsVorganges entsteht auch das Silizium-Nitrid (Si_N. )„ Auf diesen Vorgang folgt ein Aufheizvorgang in oxydierender Atmosphäre, beispielsweise in Luft, der vorzugsweise bei einer Temperatur von ungefähr 600 C bis ungefähr 800 C, beispielsweise bei einer Temperatur von rund 600 C bis rund 700°C, gefahren wirdo
Für das Gemenge aus Siliziumdioxid, Kohlenstoff und metallischem Silizium, d.ho für das SiO9-C-Si Gemenge, wird das Mischungsverhältnis aus dem nachstehend angeführten Gründen vorzugsweise auf 1 : rund 0.4 bis rund 4 : rund 0.1 bis rund 2 eingestellte Es ist festgestellt worden, daß sich dann eine große Menge Si9ON9 bildet, wenn die Mischung oder das Gemenge weniger als 0.4 Gewichtsanteile Kohlenstoff gegen 1 Gewichtsanteil Siliziumdioxid (SiO9) aufweist, wobei andererseits wiederum die Menge des ^—Silizium-Nitrides,
(«■■< Si N. ) gering isto Bei einem Mischungsverhältnis
von ungefähr 4 Gewichtsanteilen Kohlenstoff (c) gegen 1 Gewichtsanteil Siliziumdioxid (Si0p) hat man festgestellt, daß -Silizium-Nitrid. (^-Si Nj und Siliziumkarbid (Sie) entstehen, was wiederum zur Folge hat, daß die Reinheit des <* -Silizium-Nitrides (ö/-Si„N^) beeinträchtig wird,und eine geringere Menge an («*-Si„N4)
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9 - 6 -
ov.-Silizium-Nitrid erzeugt wird. Weist nun das Gemenge weniger als ungefähr 0.1 Gewichtsanteile Silizium (Si) gegenüber 1 Gewichtsanteil Siliziumdioxid (SiOp) auf, dann wird die Menge des gewonnenen oL -Si N. nur geringfügig größer, wohingegen dann, wenn das Mischungsverhältnis von Silizium (Si) zu Siliziumdioxid (SiO2) größer ist als 2 Gewichtsanteile Silizium (Si) gegen 1 Gewichtsanteil Siliziumdioxid (SiO2),ein feinkörniges Si-Nr-Pulver, dessen Korngröße oder Korndurchmesser nicht größer ist als 1 /im, nur sehr schwer hergestellt werden kann. Ein solcher Fall macht einen Mahlvorgang erforderlich, bei dem Verunreinigungen eingeschleppt werden können, so daß die gewünschte Feinverteilung im Silizium-Nitrid-Pulver nicht erzielt werden kann.
Ein jeder der Ausgangsstoffe sollte vorzugsweise eine Reinheit von 99 °ß> haben. Dies gilt für das Siliziumdioxid (SiO ), für den Kohlenstoff (c) und für das metallische Silizium (Si). Was die Korngrößen betrifft,so haben das Siliziumdioxid (SiO2) und der Kohlenstoff (c) einen Korndurchmesser von durchscnittlieh 1 /um, während das metallische Silizium (Si) einen durchschnittlichen Korndurchmesser von 10 /um hat„
Die entsprechend dieser Erfindung ablaufende Nitrierungsreaktion wird in einer Atmosphäre aus Np, NEL sowie aus einem aus N2 und Wasserstoff (Η«)-bestehenden Gasgemisch ablaufen. Zu dieser Atmosphäre kann auch ein Schutzgas, beispielsweise Argon, gehören, das Hauptreaktionsgas aber muß immer N? oder NHL sein. Es ist experimentell nachgewiesen worden, daß diese
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PATENTANWÄLTE F.W. HEWMERlCH · GERD iV.üLLRR · D. GROSSE · F. POLLMEIER 72 572
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Gase N„ und. NH„ die Gewinnung von oL -Si„N^ hoher Qualität sehr stark fördern,, Was nun die Temperatur betrifft, auf die das SiO„-C-Si Gemenge erwärmt wird oder bei der dieses Gemenge SiO_-C-Si gebrannt wird, und zwar in der vorerwähnten nichtoxydierenden Atmosphäre,die aus dem Hauptreaktionsgas N^ oder NH„ besteht, so wird für diese Temperatur der Bereich von ungefähr 1350OC bis ungefähr 1550 C gewählt, vorzugsweise aber der Temperaturbereich von ungefähr 1350 C bis ungefähr l48O C. Dieser Temperaturbereich ist aus den nachstehend angeführten Gründen gewählt worden:- Xst die Temperatur geringer als 1350 C, dann bilden sich die Si_N.-Partikel nur schwer. Überschreitet die Temperatur den oberen Grenzwert, dann entsteht Siliziumkarbid (SiC) , dann kann das gewünschte .^-Si N.-Pulver nicht in einer Form gewonnen werden, die zur Herstellung von hochtemperaturbeständigen und hochbeanspruchbaren Ferkstoffen erforderlich isto
vorerwähnten Erwärmungs-und Brennvorgang, der in einer Atmosphäre, deren Hauptreaktionsgas zur Herbeiführung der Nitrierung N2 oder dergleich ist, durchgeführt wird, ist eine Wärmebehandlung in oxydierender Atmosphäre nachgeschaltet, mit der der restliche Kohlenstoff entfernt werden solle Für diesen nachgeschalteten ErwärmungsVorgang wird eine Temperatur im Bereich von ungefähr 600°C bis ungefähr 800°C gewählt, vorzugsweise eine Temperatur im Temperaturbereich von ungefähr 600°C bis 700°C 9 und zwar aus folgenden Gründen:- Wird bei der Wahl des Temperaturbereiches zur Entfernung des nicht in Reaktion gegangenen Kohlenstoffes (c).
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PATENTANWÄLTE F.W. HEMMEFCCH · GERD V.ÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 72 572
der jedoch noch immer vorhanden ist, der vorerwähnte Temperaturbereich überschritten, dann wird dadurch eine Oxydation des erzeugten οζ. -Si_N. verursacht ,so daß das gewünschte Si_N.-Pulver der ÖL-Ausführung nicht gewonnen werden kann.
Überschreitet der Kohlenstoff (c) das stöchiometrische Mischungsverhältnis stark und wird bei der Reduktion und bei dem NitrierungsVorgang verwendet, wie dies zuvor beschrieben worden ist, dann wird die Reduktion des Siliziumdioxides (SiO2) stark gefördert, dann verläuft auch die Nitrierung des Siliziums (Si) glatt, wobei ein oC -Si^N.-Pulver hoher Qualität mit einem hohen Anteil an Si„N. in ausreichend guter Menge gewonnen wird,, Bei Verwendung des mit dieser Erfindung vorliegenden Verfahrens läßt sich ein Si„N.-Pulver, das sich zur Herstellung von Si N.-Sinterwerkstoffen, (d„ho von Si„Nj,-Metalloxid-Sinterwerkstoffen) , die hochtemperaturbeständig und hochbeanspruchbar sind, leicht herstellen und gewinnen« Als Grund dafür wird angenommen, daß die Reduktion von Siliziumdioxid SiO?
in Siliziumoxid SiO - SiO2 + C ^ SiO + CO
als die Hauptreaktion abläufto Bei dieser Reaktion handelt es sich um eine Festphasenreaktiono Ist nun das Mischungsverhältnis C/SiO? groß, dann vollzieht sich diese Reaktion relativ schnell, und das dabei erzeugte Siliziumoxid (SiO) reagiert noch leichter mit dem Np oder mit dem NH„. Bei dieser Reaktion können das Siliziumoxid (SiO) und das N2 oder das ΝΗ~ im Zustand der Dampfphase vorhanden seinj und deshalb kann gesagt werden, daß von dem vorhandenen Anteil an
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Kohlenstoff (θ) die Reduktions-und Nitrierungsreaktion des Siliziumoxides (SiO) gesteuert und geregelt wird. ¥as nun den Fall betrifft, in dem sich der Anteil an Kohlenstoff (c) im stöchiometrischen Mischungsverhältnis befindet oder dieses stöchiometrische Mischungsverhältnis nur geringfügig überschreitet, so ist festgestellt worden,daß SipON« entsteht, und die Umwandlung des Si„ON2 in ein Sx„Nk der O^ -Ausführung außergewöhnlich schwierig isto Der Anteil an Kohlenstoff (c) überschreitet das stöchiometrische Mischungsverhältnis, wie dies zuvor beschrieben ist, sehr stark, und es hat den Anschein, daß aus diesem Grunde die Bildung von Si 0N„ verhindert wird, was wiederum zur Folge hat, das c^ -Si„Ni leicht hergestellt und gewonnen werden kanne Einmal fördert eine Überschußmenge an Kohlenstoff (c) die Bildung von Si„N. der <*- -Ausführung, zum anderen aber verursacht sie auch die Bildung und Einführung von Siliziumkarbid (SiC) und anderen Verunreinigungen, wodurch wiederum der Anteil an Si-Nr der0*- -Ausführung relativ klein wird. Bei dem mit dieser Erfindung geschaffenen Verfahren ist aber auch eine bestimmte und vorgegebene Menge an Silizium-Pulver, (Si-Pulver) im Reaktionssystem vorhandene Nun wird dieses Siliziumpulver (Si-Pulver) selber nitriert, aber die Reaktion
SiO2 > SiO ist stärker,, Und weil dem so ist,
kommt es leicht zu einem Entstehen des SiO-Dampfes, was wiederum zur Folge hat, daß durch die dann ablaufende Reaktion SiO + C + N $ oi -Si N. das
Si N^ der 0^-Aus führung leicht gewonnen wird, und zwar als C*v. -Si„N^ in einem feinkörnigen Zustand. Es
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hat den Anschein, daß aus diesem Grunde der Anteil und die Ausbringung der Substanz sehr stark vergrößert werden, und dies unter Verhinderung der Bildung von Siliziumoxid SiO und unter Verhinderung der Bildung und Einführung von Verunreinigungen. Ganz besonders die Tatsache, daß die Bildung von Siliziumoxid SiO gefördert wird, beschleunigt die dann folgende Gewinnung von Sx„Nk der &·—Ausführung. Aus diesem Grunde entsteht dann auch ein feinkörniges Pulver mit einheitlicher Form, wie dies mit der beiliegenden Figur dargestellt ist. Diese Figur zeigt eine Mikrofotografie, die mit einer Vergrößerung von χ 3000 die feine Partxkelverteilung einer Probe des Si N, der dL-Ausführung wiedergibt, das mit einem dieser Erfindung entsprechenden Verfahren synthetisch gewonnen und hergestellt worden isto Durch Sintern dieses Stoffes mit einem geeigneten Metalloxid kann ein sehr zuverlässiger Sinterwerkstoff hergestellt werden,
Damit aber kann bei Verwendung dieser Erfindung ein oc-Si_N.-Pulver gewonnen und hergestellt werden, das eine hohe Qualität aufweist, das einen hohen Anteil an Si„NY derot -Ausführung hat und nur geringe Mengen an Siliziumkarbid SiC und anderen Verunreinigungen enthält. Damit eignet sich aber das mit dieser Erfindung entwickelte Verfahren zur Gewinnung und Herstellung von Si„Nr-Pulver, das als Ausgangswerkstoff für gesinterte Konstruktionselemente eingesetzt werden kann, die hohe Temperaturen und hohe Beanspruchungen aushalten können, beispielsweise als Bauelemente für
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- bh -
10.8.1976
Gasturbinen a
Nachstehend soll nun diese Erfindung anhand der Beispiele 1 bis l4 näher erläutert werdeno Bei den mit den Buchstaben a bis g gekennzeichneten Beispielen handelt es sich um Referenzbeispiele.
Ausführungsbeispiele
Siliziumdioxidpulver - SiO_-Pulver - mit einem Korndurchmesser von durchschnittlich 13 /um, Kohlenstoffpulver - C-Pulver - mit einem Korndurchmesser von durchschnittlich 29 /um sowie metallisches Silizium-Si-Pulver mit einem Korndurchmesser von durchschnittlich Io8 /U sind in den mit Tabelle angeführten Mischungsverhältnissen miteinander vermischt und vermengt worden o
Die vorerwähnten Pulver oder Pulvergemenge sind für die Dauer von 2 Stunden bis 5 Stunden in einer nichtoxydierenden N„, N„ - KL, N„ - A oder NH„-Atmosphäre auf eine Temperatur von 1350 C bis I5OO C gebracht und bei dieser Temperatur gebrannt worden; Diesem Vorgang folgte eine Wärmebehandlung in oxydierender Atmosphäre, die bei einer Temperatur von 700 C durchgeführt wurde und 8 Stunden dauerteo Mit diesem Verfahren konnten Pulver des Si N.-Systems hergestellt und gewonnen werden,, Für jedes der Pulver des Si„N. Systemes wurden bestimmt und festgestellt: Der Stickstoffanteil N (in Gewichtsprozenten), der Anteil an £ -Si^N. (nachgewiesen durch das Röntgen-Beugungsbild), der Anteil an Siliziumkarbid SiC (Gewichtsprozente), die Anteile von metallischen Silizium Si sowie von anderen anderen metallischen Verunreinigungen (Gewichtsprozente) sowie die durchschnittliche Abmessung und
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die durchschnittliche Partikelgröße. Alle diese Werte sind in der Tabelle angeführt,,
Für die Tabelle verwendet wurden die nachstehend angeführten Kurbezeichnungen und Symbole:-
p = Siliziumdioxidpulver
C = Kohlenstoffpulver
Si = metallisches Siliziumpulver
temp. = Temperatur (Grad Celsius)
während der Reaktionsbehändlung.
T = Zeit zur Durchführung der
Reaktionsbehandlung (Stunde)
S = durchschnittlicher Korndurch
messer (Mikron)
N = Stickstoffanteil (Gewichts
prozente)
OC-Si N. = Anteil an -Si N. (Gewichts
prozente)
SiC = Anteil an Siliziumkarbid SIC
(Gewichtsprozente)
Verunreinigungen = andere metallische Verunreinigungen (Gewichtsprozente).
Bei einem modifizierten Verfahren dieser Erfindung kann das Kohlenstoffpulver ganz oder zum Teil ersetzt werden durch ein Kohlenwasserstoff (Cx Hy), vorzugsweise durch ein festes Kohlenwasserstoff in Pulverform, (beispielsweise polyzyklisches, aromatisches Kohlenwasserstoff, wie beispielsweise Anthrazen)„ Bei einer anderen Modifikation des Verfahrens kann das metallische Siliziumpulver ersetzt werden durch eine anorganische Siliziumverbindung, welches in der Wärmebehandlung metallisches Silizium bilden läßt»
7098 U/0698
Tabelle
CVl I
ir-
in xj
P
CM
t- I		 ON
H
ο cn
CO H
O
O
H I		 Beispiel
Nr.		 Zusammen
setzung
(Gewichts-		 , C Si Reaktionsbe
dingungen		 T
(h)		 Atmos
phäre		 N2 Eigenschaften des N (o/o) erzeugten Pulvers 0.09 igungeij ro
(T)
LLMEIER anteile) 2 0.2 Temp. 5 N2 N2 S Cm) 37.3 -Si3N^ [O/Oj 0.22
O
Q-		 1 SiO. 3 1 i4oo 5 N2 N2 0.78 36.8 98 I SiC (0/0) Verunrein: 0.09 P1O
cn
U-
UJ		 2 1 2 2 i4oo 5 N2 N2 0.78 37 o0 98 0.08 0o23
(Λ
S 		3 1 4 0.5 i4oo 5 N2 N2 0.77 37.1 98 0.18 O0O5
cc
(D 		4 1 0.4 o.i i4oo 5 N2 N2 0.8 34.8 98 0o07 O.O5
O 5 1 2 0.2 1400 5 N2 N2 0.77 36.1 96 O.32 o.o4
CC
UJ		 6 1 2 0.2 i4oo 5 N2 N2 0.77 34.0 97 < OoOl 0.08
•ο D 7 1 2 0.2 1380 2 N2 N2 0.74 37oO 97 < OoOl O.O7
co Q
Qr		 8 1 2 0.2 1450 H
2
2		 N2 + H2 0.83 36.9 98 OoOl O.O7
0.06
00 UJ
O		 9 1 2 0.2
2 0.2		 1400 1 : 1
NH
NH		 0.75 37 ο 1
31.6		 98 0.1 0o08 i
EMMERICH · 10
11		 1 2 0.2 i4oo
1350		 2 '-'N0 + A 0.74
0.7		 35ol 89
97		 O0O6 O.O5
8690 X 12 1
1		 2 0.1 i4oo V.
5		 0.66 36.9 97 O0O2 O.O5
U-' 13 1 2 0.05 i4oo 5 0.68 25.1 96 O.O5 O.27
UJ
b		 14 1 4.5 - i4oo 2 0.7 19.2 94 O.O6 O.O9
a 1 2 l4oo 2 0.8 16.3 83 0.04 O.O9
I b 1 2 l4oo 2 0.71 35.2 81 O.9I O.O5
UJ C 1 0.4 - 1500 2 1.2 9.1 82 0.50 O.O5
d 1 0.4 - i4oo 2 0.77 34.1 77 2.91 0.01
e 1 - 1 1500 2 1.1 36.6 80 0.04 O.O7
f 1 2 0.05 i4oo 2 2.0 19.0 66 1.17
S - i4oo 0.78 83 -I
1 o.o4

Claims (8)

  1. PATENTANWÄLTE F.W. HEMWIEPICH · GtRO MÜLLER · ü. GROSSE · F. POLLMEIER 72 572
    - bh -
    2642554 10.8.1976
    Patentansprüche;-
    Verfahren zur Herstellung von «Λ. -Silizium-Nitrid-Pulver t
    dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Silizumdioxidpulver, aus Kohlenstoffpulver und aus metallischen Siliziumpulver zusammengesetztes Gemenge in einer nichtoxydierenden Atmosphäre, die Stickstoff oder Ammoniak enthält, derart auf die Nitrierungstemperatur erwärmt wird, daß ein Produkt entsteht, welches Silizium-Nitrid enthält; daß das derart erhaltene Produkt sodann zur Entfernung des in ihm enthaltenen Kohlenstoffes auf höhere Temperaturen in einer oxydierenden Atmosphäre erwärmt wird,
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 2,
  3. dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge sich zusammensetzt aus: 1 Gewichtsanteil Siliziumdioxydpulver, aus ungefähr 0.
  4. 4 Gewichtsanteilen bis ungefähr h Gewichtsanteilen Kohlenstoffpulver sowie aus ungefähr 0,01 Gewichts anteilen bis ungefähr 2 Gewichtsanteilen metallisches Siliziumpulvere
    β Verfahren nach Anspruch 2,
    da durch gekennzeichnet, daß sich das Pulvergemenge zusammensetzt aus: 1 Gewichtsanteil Siliziumdioxidpulver, aus 0,4 Gewichtsanteilen bis ungefähr 4 Gewichtsanteilen Kohlenstoffpulver sowie aus ungefähr O0I Gewichtsanteilen bis ungefähr 2 Gewichtsanteilen metallisches Siliziumpulver.
    7098U/0B98
    PATENTANWÄLTE F.W. HEMMEPlCH - GhRD MÜLLER - D. GROSSE · F. POLLMEIER 72 572
    - bh -
    2642554 10.8.1976
    - 15 -
    k. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvergemenge zum Zwecke des Aufnitrierens auf eine Temperatur im Bereich von 1350 C bis ungefähr 1550 C erwärmt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch kt
    dadurch gekennzei c~h net, daß das Pulvergemenge zum Zwecke des Aufnitrierens auf eine Temperatur erwärmt wird die im Temperaturbereich zwischen 1350 C bis ungefähr l48O°C liegt.
  6. 6. Verfahren nach irgendeinem der Anspruch 1 bis 5f dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Nitrierungsprozeß entstandene Produkte zum Zwecke der Entkohlung oder der Entfernung des Kohlenstoffes durch Erwärmen auf eine Temperatur im Temperaturbereich von 600 C bis ungefähr 800 C gebracht wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß das im Nitrierungsprozeß gewonnene Produkt zur Entkohlung oder Entfernung des Kohlenstoffes auf eine Temperatur von ungefähr 600 C bis ungefähr 70O°C erwärmt wird.
  8. 8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dafl das Kohlenstoffpulver durch einen Kohlenwasserstoff ersetzt wird.
    9· Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
    7098U/0693
    PATENTANWÄLTE F.W. HEWMERICH · GEHC V.ÖLLCR · D. GROSSE · F. POLLMEIER 72 572
    - bh -
    2642554 10.8.1976 t - 16 -
    daß das metallische Siliziumpulver ersetzt wird von einer organischen Siliziumverbindung, die unter Wärmezufuhr metallisches Silizium entstehen läßt β
    - Ende -
    709814/0898
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