DE1020556B

DE1020556B - Process for the production of bonded moldings from silicon carbide

Info

Publication number: DE1020556B
Application number: DEC12403A
Authority: DE
Inventors: George Russell Hansen
Original assignee: Carborundum Co
Current assignee: Unifrax I LLC
Priority date: 1955-01-28
Filing date: 1956-01-11
Publication date: 1957-12-05

Description

Verfahren zur Herstellung gebundener Formkörper aus Siliziumkarbid Die Erfindung betrifft ein neues Herstellungsverfahren von Formkörpern aus Siliziumkarbid.Process for the production of bonded molded bodies from silicon carbide The invention relates to a new manufacturing process for molded bodies made of silicon carbide.

Bei der Herstellung gebundener Siliziumkarbid-Formkörper sind verschiedenartige Materialien benutzt worden, um das Siliziumkarbid in einer bestimmten Form zu binden, z. B. Ton, oder auch Glas bindende Mischungen verschiedener Zusammensetzung, wie man sie für die Formgebung keramischer Stoffe benutzt, weiterhin Pech und andere Teerprodukte, wie sie zur Formgebung von Körpern aus Koksabfallprodukten benutzt werden. Neuerdings werden auch Silizium und Siliziumlegierungen gebrannt, die dabei mit den Bestandteilen der umgebenden Atmosphäre reagieren und feuerfeste Nitrid- oder Karbidbindungen eingehen. Diese gebundenen Siliziumkarbidkörper sind besonders für feuerfeste Zwecke zufriedenstellend. Anwendungsbeschränkungen bestehen aber insofern, als z. B. die Erzeugnisse aus Koksrückständen oxydationsanfällig bei hohen Temperaturen sind, während die keramischen oder tongebundenen Gegenstände bei höheren Temperaturen weich werden und ihre Festigkeit und Belastungsfähigkeit verlieren. Die Körper aus Siliziumkarbid, die mit Siliziumnitrid und mit Siliziumkarbid, das von Silizium oder Siliziumlegierungen abgeleitet wird, gebunden sind, haben bei hohen Temperaturen eine hohe Festigkeit und Belastungsfähigkeit. Wenn solche Körper aber starken und schnellen Temperaturschwankungen ausgesetzt werden, sind sie nicht zufriedenstellend und neigen zur Rßbildung bei Temperaturstößen.There are various types of bonded silicon carbide shaped bodies in the production Materials have been used to bind the silicon carbide in a certain shape, z. B. clay, or glass-binding mixtures of different composition, such as they are used to shape ceramic materials, pitch and others continue to be used Tar products such as those used to shape bodies from coke waste products will. Recently, silicon and silicon alloys have also been burned in the process react with the constituents of the surrounding atmosphere and produce refractory nitride or form carbide bonds. These bonded silicon carbide bodies are special satisfactory for refractory purposes. However, there are application restrictions insofar as z. B. the products from coke residues are susceptible to oxidation at high Temperatures are, while the ceramic or clay-bonded objects at higher Temperatures become soft and lose their strength and resilience. The bodies made of silicon carbide that with silicon nitride and with silicon carbide that derived from silicon or silicon alloys, have bound at high temperatures a high strength and resilience. If such body but exposed to strong and rapid temperature fluctuations, they are not satisfactory and tend to crack when exposed to temperature impacts.

Die Ton enthaltenden Mischungen eignen sich auf Grund ihrer plastischen Eigenschaften ganz gut für das übliche Herstellungsverfahren durch Guß, aber die derart hergestellten Körper haben nicht die geforderte Temperaturfestigkeit. Die im Gießverfahren hergestellten Formkörper sind diesbezüglich denen im Preßverfahren hergestellten unterlegen. Andererseits eignen sich die feuerfesten Körper mit nicht plastischen Bindungen, wie Silizium oder Siliziumlegierungen, nicht ohne weiteres für die üblichen Gußverfahren, so daß die Herstellung solcher Körper bisher auf einfache Formen beschränkt war, die man im Preßverfahren herstellte.The clay-containing mixtures are suitable because of their plasticity Properties quite good for the usual manufacturing process by casting, but the Bodies produced in this way do not have the required temperature resistance. the Moldings produced in the casting process are in this regard those in the pressing process manufactured inferior. On the other hand, the refractory bodies are not suitable plastic bonds, such as silicon or silicon alloys, are not readily available for the usual casting process, so that the manufacture of such bodies has so far been on was limited to simple shapes that were made by pressing.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung gebundener Formkörper aus Siliziumkarbid mit nicht plastischen Bindungen, wobei die Formkörper besonders eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Hitzestößen und eine gleichmäßige Struktur aufweisen.The invention relates to a method for producing bound Shaped body made of silicon carbide with non-plastic bonds, the shaped body especially high resistance to heat shocks and uniform Have structure.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Rohmischung in bekannter Weise durch Wasser auf eine formbare Konsistenz gebracht und in einer Form getrocknet wird, besteht darin, daß die Rohmischung im wesentlichen aus nicht plastischen Bestandteilen, wie Siliziummetall und Siliziumkarbid, besteht und nach Alterung unter Anwendung mechanischer Schwingungen in eine nasse Gips-Graphit-Form gefüllt und getrocknet wird, wonach der geformte Körper in einer nicht oxydierenden Stickstoffatmosphäre oder in einer nicht oxydierenden Kohlenstoffatmosphäre gebrannt wird.The inventive method, in which the raw mixture in known Way brought to a malleable consistency by water and dried in a mold is that the raw mixture consists essentially of non-plastic components, such as silicon metal and silicon carbide, and after aging with application mechanical vibrations filled into a wet plaster of paris-graphite mold and dried after which the molded body is placed in a non-oxidizing nitrogen atmosphere or fired in a non-oxidizing carbon atmosphere.

In dem Altern nicht plastischer Massen wurde bisher, gegenüber dem bekannten Altern plastischer Massen, kein Vorteil gesehen.In the aging of non-plastic masses has been compared to the known aging of plastic masses, no advantage seen.

Erfindungsgemäß hat sich aber gezeigt, daß bei Inbewegunghalten einer dicken und zähen Masse durch Vibration der Mischung und/oder der Form beim Einfüllen der Masse und bei Benutzung einer nassen Gips-Graphit-Form das Entweichen der Feuchtigkeit aus der Mischung sich verzögert. Dies hat zur Folge, daß der Preßkörper so langsam trocknet, daß bei dem nachfolgenden Trockenvorgang der Körper nicht verwirft oder springt.According to the invention, however, it has been shown that when holding a thick and viscous mass due to vibration of the mixture and / or the mold during filling the mass and, when using a wet plaster of paris-graphite mold, the escape of moisture delayed out of the mix. This has the consequence that the compact is so slow dries that the body does not discard or during the subsequent drying process jumps.

Die Erfindung ermöglicht es, Formkörper zu pressen, die beim Trocknen und Brennen nur eine sehr geringe oder keine Schwindung aufweisen. Der fertig gebrannte Körper zeigt also gegenüber dem zunächst gepreßten Körper keine Maß- oder Formveränderung, d. h., man kann gemäß der Erfindung kompliziert geformte Körper aus nicht plastischem Material und Einhaltu.g geringer Maßtoleranzen pressen.The invention makes it possible to press moldings that occur during drying and burning have very little or no shrinkage. The finished one The body shows no change in size or shape compared to the initially pressed body, d. That is, according to the invention, bodies of complex shape can be produced the end Press non-plastic material and compliance with small dimensional tolerances.

Die Bestandteile der nicht plastischen Rohmischung bestehen aus gekörntem Siliziumkarbid und einem auf Silizium basierenden Material, z. B. aus feinverteiltem Silizium und/oder einer Siliziumlegierung, sowie aus einer kleinen Menge eines zeitweilig wirksamen Binde-und Entverflüssigungsmittels. Diese Bestandteile werden unter Beigabe von Wasser gemischt, bis sich eine schwere zähe Masse ergibt. Diese Masse wird dann zweckmäßig in einem abgedeckten Behälter vor dem Gebrauch gealtert, und zwar 2 bis 8 Tage lang. Die gealterte Masse kommt dann in eine angefeuchtete Graphit-Gips-Form, und die Form mit der Masse wird gleichzeitig ia m3chanische Schwingungen versetzt, die die Masse in die äußersten Ecken und Ausnehmungen der Form eindringen läßt und das Material zu einer dichten und gleichmäßigen Struktur verfestigt. Die Form mit dem Inhalt wird dann nach der Vibration in einen Ofen gebracht und getrocknet. Der gegossene und getrocknete Formkörper kommt dann in eine Ofenkamm^r, vorzugsweise mit der ganzen Form oder mit einem Teil der Form, und wird in einer nicht oxydierenden Stickstoffatmosphäre, z. B. Stickstoff oder Ammoniak,- od,2r in einer nicht oxydierenden Kohlenstoffatmosphäre, z. B. Kohlenstoffmonoxyd, gebrannt. Dabei reagiert das Silizium und/oder die Siliziumlegierung mit dem Stickstoff der umgebenden Atmosphäre und bildet gebundenes Siliziumnitrid bzw. bei einer Kohlenstoffatmosphäre Siliziumkarbid. Um sicherzustellen, daß die Atmosphäre während des Brennens absolut nicht oxydierend ist, umlagert man die Formkörper während des Brennens gewöhnlich mit einem Kohlenstoff enthaltenden Material, z. B. mit einer Mischung aus feinem Graphit und groben Graphitstückchen. Während des Brennens des Formkörpers zerfällt die Form allmählich, so daß der Formkörper und die Form bei Beendigung des Brennvorganges leicht voneinander zu trennen sind, obwohl die Form während des Brennens den notwendigen Zusammenhalt gibt. Während des Brennens tritt weder eine Ausdehnung noch ein Schwinden des Körpers ein, so daß Körper von komplizierter Gestalt bei geringen Toleranzen angefertigt werden können.The components of the non-plastic raw mixture consist of granular Silicon carbide and a silicon based material, e.g. B. from finely divided Silicon and / or a silicon alloy, as well as a small amount of a temporarily effective binding and liquefying agent. These components are included mixed by water until a heavy chewy mass results. This mass then becomes expediently aged in a covered container before use, namely 2 to For 8 days. The aged mass is then put into a moistened graphite plaster mold, and the form with the mass is simultaneously displaced mechanical vibrations, which allows the mass to penetrate into the outermost corners and recesses of the mold and solidifies the material into a dense and uniform structure. The shape with the contents are then placed in an oven after vibration and dried. Of the Cast and dried moldings are then placed in an oven chamber, preferably with the whole form or with part of the form, and is in a non-oxidizing manner Nitrogen atmosphere, e.g. B. nitrogen or ammonia, - od, 2r in a non-oxidizing Carbon atmosphere, e.g. B. carbon monoxide, burned. The silicon reacts in the process and / or the silicon alloy with the nitrogen in the surrounding atmosphere and forms bonded silicon nitride or silicon carbide in a carbon atmosphere. To ensure that the atmosphere is absolutely non-oxidizing during firing is, the shaped bodies are usually surrounded with a carbon during the firing containing material, e.g. B. with a mixture of fine graphite and coarse pieces of graphite. During the firing of the shaped body, the shape gradually disintegrates, so that the shaped body and the molds are easy to separate from each other when the firing process is finished, although the shape gives the necessary cohesion during firing. While after burning there is neither an expansion nor a contraction of the body, so that bodies of complicated shape are made with small tolerances can.

Der Formkörper kann auch, für sich oder in der Form, in einer Kohlenmonoxydatmosphäre oder in einer nicht oxydierenden Stickstoff -[- Kohlenstoff enthaltenden Atmosphäre gebrannt werden, wobei dann die Kohlenstoffoxydgase und der Stickstoff zusammen mit dem Silizium oder der Siliziumlegierung reagieren und dichtgefügtes Siliziumkarbid, gegebenenfalls zusammen mit Siliziumnitrid, bilden, je nachdem, ob die Atmosphäre Stickstoff oder Stickstoff enthaltende Bestandteile aufweist, oder nicht. Das so gebildete Siliziumkarbid ist kubischkristalliner Struktur und bildet eine zwischenräumig angelagerte Bindung für das körnige Siliziumkarbid, das den Hauptbestandteil des Körpers ausmacht.The shaped body can also, by itself or in the form, in a carbon monoxide atmosphere or in a non-oxidizing nitrogen - [- carbon containing atmosphere are burned, in which case the carbon oxide gases and the nitrogen come together react with the silicon or the silicon alloy and form densely packed silicon carbide, possibly together with silicon nitride, depending on whether the atmosphere Has nitrogen or nitrogen-containing constituents, or not. That so The silicon carbide formed has a cubic crystalline structure and forms an interstitial space accumulated bond for the granular silicon carbide, which is the main component of the Body.

Herstellung der zähen Gußmasse Mischung Nr. 1 Siliziumkarbid, Maschengröße 2 mm und feiner . ........................ 31,75 kg Siliziumkarbid, fein .................. 4,5 kg Ferromangansilizium, Maschenweite 0,075 mm ......................... 4,5 kg Silizium, Maschenweite 0,075 mm ...... 4,5 kg Bentonit ............. . .............. 0,23 kg Wasser.............................. 4800 cm3 Dextrin ............................. 0,11 kg Lithiumzitrat, 200/0 wäßrige Lösung ... 520 cm3 Mischung Nr. 2 Siliziumkarbid, Maschenweite 2 mm und feiner ............................. 34 kg Siliziumkarbid, fein .................. 4,5 kg Silizium, Maschenweite 0,075 mm ...... 6,8 kg Bentonit ............................ 0,23 kg Wasser.............................. 4800 cin3 Dextrin ............................. 0,11 kg Lithiumzitrat, 200!, wäßrige Lösung . . . 520 cm3 Diese Mischungen werden ungefähr 10 Minuten lang trocken vermengt, und darauf werden Wasser und Lithiumzitrat getrennt oder zusammen zugegeben. Die sich ergebende nasse Masse wird dann in einen Mischapparat oder in einen mit einem nassen Tuch oder anderweitig gegen Wasserverdunstung geschützten Behälter gebracht. Dort läßt man die Mischung 2 bis 8 Tage lang vor weiterer Verwendung altern. Wenn man die Mischungen mehrere Tage stehenläßt, so daß sie zu viel ihrer Feuchtigkeit verlieren, so gießen sie sich schlecht und müssen erneut mit Wasser aufgefeuchtet werden.Production of the tough casting compound Mixture No. 1 Silicon carbide, mesh size 2 mm and finer. ........................ 31.75 kg Silicon carbide, fine .................. 4.5 kg Ferromanganese silicon, mesh size 0.075 mm ......................... 4.5 kg Silicon, mesh size 0.075 mm ...... 4.5 kg Bentonite .............. .............. 0.23 kg Water .............................. 4800 cm3 Dextrin ............................. 0.11 kg Lithium citrate, 200/0 aqueous solution ... 520 cm3 Mixture No. 2 Silicon carbide, mesh size 2 mm and finer ............................. 34 kg Silicon carbide, fine .................. 4.5 kg Silicon, mesh size 0.075 mm ...... 6.8 kg Bentonite ............................ 0.23 kg Water .............................. 4800 cin3 Dextrin ............................. 0.11 kg Lithium citrate, 200 !, aqueous solution. . . 520 cm3 These mixtures are dry blended for approximately 10 minutes and then water and lithium citrate are added separately or together. The resulting wet mass is then placed in a mixer or in a container protected from water evaporation with a wet cloth or otherwise. There the mixture is allowed to age for 2 to 8 days before further use. If the mixtures are left to stand for several days, so that they lose too much of their moisture, they pour poorly and have to be re-moistened with water.

Auch mit anderen als den erwähnten Mischungen, die eine feine Siliziumkarbidkörnung enthalten, und zwar feiner als eine Maschenweite 0,075 mm, können zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden; ebenso können die Mischungsverhältnisse abweichen, d. h., die Erfindung ist nicht auf die oben angegebenen Mischungsverhältnisse beschränkt.Also with mixtures other than those mentioned, which have a fine silicon carbide grain contain, and indeed finer than a mesh size of 0.075 mm, can be satisfactory Results are achieved; the mixing ratios can also differ, d. That is, the invention is not limited to the mixing ratios given above.

Bei den oben angegebenen Mischungen wirkt die Lithiumzitratlösung als Verflüssigungsmittel, und das Dextrin unterstützt nicht nur diese Wirkung, sondern bildet auch ein zeitweiliges Bindungsmittel vor dem Brennvorgang. Auch andere handelsübliche Verflüssigungsmittel oder Zwischenbindemittel können Verwendung finden, oder man kann auch ganz auf solche Mittel verzichten, z. B. wenn man den Körper während des Brennens in der Form läßt. Die Formen Die Gußformen zur Durchführung des Verfahrens bestehen aus einer Mischung von Gips und Graphit, mit oder ohne andere Füllstoffe, wie z. B. Sand, zermahlene Formrückstände oder Walnußschalen. Der Graphit erleichtert die Trennung von Form und Körper gegenüber Formen, die nur aus Gips bestehen. Die Formen und Kerne wurden in folgender Zusammensetzung hergestellt Formmischungsnummer Formbestandteile 1 2 i 3 4 Gewichts- Gewichts- Gewichts-IGewichts- prozent prozent I prozent prozent i Töpfereigips .... 50 ! 67 50 67 pulverisierter Graphit ...... 50 33 25 15 Sand .......... - - 20 10 Walnußschalen 5 I 8 Die Wassermenge kann mit verschiedenem Gipsgehalt differieren; es sollten aber ungefähr 50 Gewichtsprozent Wasser und 50 Gewichtsprozent Gips + Graphit verwendet werden. Die Wassermenge wird in einen Behälter gegeben und die Gips-Graphit-Mischung allmählich hineingestreut. Dieses Gemenge wird dann in einem Schnellmischer kurz, etwa 1/2 Minute, gemischt und dann sofort in die Form gegossen. Das Gußmodell wird zunächst mit einem Trennmedium, z. B. mit einer Spezialöl-Seifen-Lösung oder mit einer Wa^hspaste, eingeschmiert, um nach dem Härten eisie Trennung von Form und Modell zu erleichtern. Die Formen sind fertig zum Gebrauch, sobald der Gips gebunden hat, da die in der Form enthaltene Feuchtigkeit ein Abziehen der Feuchtigkeit aus dem Gußkörper verhindert. Wird das Wasser aus dem Forminhalt zu schnell herausgezogen, so hat der Formkörper keine homogene Struktur. Wenn die Form lange Zeit vor dem eigentlichen Gebrauch vorbereitet wird, z. B. länger als 1 Tag, muß sie vor Gebrauch zwecks Wiederauffüllung der Poren neu angefeuchtet werden. Das Gießen Die sorgfältig gealterte Mischung kommt auf einen Vibrationstisch und wird etwa i/2 Stunde lang unmittelbar vor Gebrauch in Schwingungen versetzt. Während des Schwingens muß man die Masse ständig noch mit einer helle umwerfen, um eine vollkommen homogene Mischung zu erhalten. Wenn sich bei Beginn der Schwingungen auf der Mischung oben freies Wasser bildet, so ist das ein Zeichen dafür, daß die Mischung nicht homogen ist und vor dem Guß noch weiter altern muß. Die Konsis@enz der Gußmischung kann bis zu einem gewissen Grade verschieden sein, z. B. sind für dickere Querschnitte eine zähere Masse als für dünne, komplizierte Gußformen notwendig. In keinem Fall soll man aber eine Mischung benutzen, wenn sich bei Beginn der Schwingungen auf der Oberfläche Wasser ansammelt.In the above mixtures, the lithium citrate solution acts as a liquefying agent, and the dextrin not only aids this effect, but also forms a temporary binding agent prior to the firing process. Other commercially available liquefying agents or intermediate binders can also be used, or such agents can be dispensed with entirely, e.g. B. if you leave the body in the form while burning. The molds The molds for carrying out the process consist of a mixture of plaster of paris and graphite, with or without other fillers, such as. B. sand, ground mold residues or walnut shells. The graphite facilitates the separation of form and body compared to forms that only consist of plaster of paris. The molds and cores were made in the following composition Molding mixture number Mold components 1 2 i 3 4 Weight Weight Weight I Weight percent percent I percent percent i Pottery plaster .... 50! 67 50 67 powdered Graphite ...... 50 33 25 15 Sand .......... - - 20 10 Walnut shells 5 I 8 The amount of water can differ with different gypsum content; however, about 50 percent by weight of water and 50 percent by weight of gypsum + graphite should be used. The amount of water is poured into a container and the gypsum-graphite mixture is gradually sprinkled into it. This mixture is then briefly mixed in a high-speed mixer, about 1/2 minute, and then immediately poured into the mold. The casting model is first coated with a separating medium, e.g. B. with a special oil-soap solution or with a whitening paste, to facilitate the separation of form and model after hardening. The molds are ready for use as soon as the plaster of paris has set, as the moisture contained in the mold prevents the moisture from being drawn out of the cast body. If the water is drawn out of the contents of the mold too quickly, the molded body will not have a homogeneous structure. If the mold is prepared a long time before it is actually used, e.g. B. longer than 1 day, it must be re-moistened before use to refill the pores. Pouring The carefully aged mixture is placed on a vibrating table and vibrated for about 1/2 hour just before use. While swinging, you have to constantly knock over the mass with a light-colored one in order to obtain a completely homogeneous mixture. If free water forms on top of the mixture at the beginning of the vibrations, this is a sign that the mixture is not homogeneous and must age even further before casting. The consistency of the cast mixture can be different to a certain extent, e.g. B. a tougher mass is necessary for thicker cross-sections than for thin, complicated molds. In no case should one use a mixture if water collects on the surface at the beginning of the vibrations.

Die angefeuchteten Gips-Graphit-Formen werden durch Klemmen oder durch Gummibänder zusammengehalten und auf den Vibrationstisch gestellt. Die Mischung wird dann mittels eines Fülltrichters in die Form eingefüllt, der Fülltrichter ruht auf einem Block oder einer anderen Unterlage, von der die Schwingungen auf die auslaufende Masse übertragen werden. Sehr zufriedenstellende Resultate haben sich ergeben, wenn der ganze Mischbehälter während des Einfüllens auf dem Vibrationstisch steht, so daß die ganze Masse ständig in Schwingungen versetzt wird. Die Gußmasse ist genügend zäh, wenn sie nur mit starker Schwingung ausfließt.The moistened gypsum-graphite forms are clamped or by Rubber bands held together and placed on the vibrating table. The mixture is then filled into the mold by means of a filling funnel, the filling funnel is at rest on a block or other surface from which the vibrations are transferred to the expiring Mass are transferred. Very satisfactory results have been obtained when the whole mixing container is on the vibrating table during filling, like this that the whole mass is constantly vibrated. The casting compound is sufficient tough, if it only flows out with strong vibration.

Wenn die Form mit einer kleinen Übermenge zwecks Berücksichtigung der Schwindung vollkommen gefüllt ist, kommt sie auf den Vibrationstisch, wo sie kurz mit niedriger Frequenz in Schwingung versetzt wird, damit sich der Inhalt noch weiter festigt. Währenddessen können noch kleine Mengen der Gußmasse zugegeben werden, damit Poren ausgefüllt und der Wasserverlust durch Absorption ausgeglichen werden kann. Geht kein weiteres Material mehr in die Form hinein, so wird die Oberfläche mit einem Streichblech abgezogen, und die Form wird in einem Trockenofen bei 60°C 1 Nacht lang getrocknet. Nach dem Trocknen kann die Form von dem Formkörper entfernt werden, wozu ein leichtes Anschlagen zur Trennung von Form und Gußstück genügt. Zweckmäßig bringt man die Form oder wenigstens einen Teil davon zusammen mit dem Formkörper in den Brennofen.If the shape with a little over quantity for the sake of consideration the shrinkage is completely filled, it comes on the vibrating table, where it briefly vibrated at a low frequency so that the content is still further consolidates. In the meantime, small amounts of the casting compound can still be added, so that pores are filled and the loss of water is compensated for by absorption can. If no more material goes into the form, the surface becomes Peeled off with a mouldboard, and the shape is in a drying oven at 60 ° C Dried for 1 night. After drying, the mold can be removed from the molded body to which a light hitting to separate the mold and casting is sufficient. It is useful to bring the shape or at least a part of it together with the Shaped body in the kiln.

Das Brennen Der Gußkörper wird, üblicherweise zusammen mit wenigstens einem Teil der Form, in einen Ofen oder in eine Ofenkammer gebracht und in einer nicht oxydierenden Stickstoff- und/oder Kohlenstoffatmosphäre bei 1400 bis 1450'C gebrannt, wobei man den Ofen mehrere Stunden lang auf Höchsttemperatur hält, um eine vollständige Reaktion zwischen dem Stickstoff bzw. dem Kohlenstoff und dem Silizium bzw. der Siliziumlegierung zu ermöglichen, wobei sich dann eine Siliziumnitrid bzw. Siliziumkarbid enthaltende Bindung für die Sihziumkarbidteilchen bildet. Die Temperatur kann um ein geringes nach oben oder nach unten abweichen. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Gußkörper im Ofen oder in der Brennkammer mit so viel Kohlenstoff zu umlagern, daß der vorhandene Sauerstoff aufgenommen wird, der sich sonst während des Brennens mit dem Formkörper verbinden könnte.The firing of the cast body is, usually together with at least part of the mold, placed in an oven or oven chamber and placed in a non-oxidizing nitrogen and / or carbon atmosphere at 1400 to 1450 ° C fired, keeping the oven at maximum temperature for several hours a complete reaction between the nitrogen or the carbon and the To enable silicon or the silicon alloy, in which case a silicon nitride or silicon carbide-containing bond for the Sihziumkarbidteilchen forms. the The temperature can vary slightly upwards or downwards. It has Proven to be useful, the cast body in the furnace or in the combustion chamber with as much To rearrange carbon so that the existing oxygen is absorbed otherwise it could connect to the molding during firing.

Ihrer Zugehörigkeit nach können die beschriebenen Bestandteile, nämlich Siliziumkarbid und Siliziumnitrid, auch als Silizide des Kohlenstoffs und Stickstoffs oder als nichtmetallische Silizide angesprochen werden.According to their affiliation, the components described, namely Silicon carbide and silicon nitride, also called silicides of carbon and nitrogen or addressed as non-metallic silicides.

Der sich derart ergebende gegossene Siliziumkarbidkörper hat eine außerordentlich glatte und feste Oberfläche und eine gleichmäßig dichte Struktur und ist auch bei starken Temperaturschwankungen sehr bruchfest, und diese Bruchfestigkeit gegenüber Hitzestößen ist eine unerwarteteund für Hochtemperaturverfahren und für starke Temperaturschwankungen sehr wertvolle Eigenschaft.The silicon carbide molded body thus obtained has a extraordinarily smooth and firm surface and a uniformly dense structure and is very break-proof even with strong temperature fluctuations, and this breaking strength to heat shock is an unexpected and for high temperature processes and for strong temperature fluctuations very valuable property.

Beim Anschlagen mit einem Metallstück hat das Material einen glockenähnlichen Klang. Da die Gesamtdichte des gegossenen Körpers nur wenig geringer ist als die gepreßter Körper ähnlicher Zusammensetzung, führt man die besonders vollkommene Qualität hauptsächlich auf die außerordentlich gleichförmige Dichte des ganzen Gußstückes zurück, die auch, mindestens teilweise, die hohe Widerstandsfähigkeit gegen Hitzestöße zur Folge hat. Bei Versuchen mit anders hergestellten oder gepreßten Körpern hat sich ergeben, daß die Widerstandsfähigkeit gegenüber Hitzestößen zwei- bis dreimal größer ist.When striking with a piece of metal, the material has a bell-like appearance Sound. Since the total density of the cast body is only slightly less than that pressed bodies of similar composition, one leads the particularly perfect one Quality mainly due to the extraordinarily uniform density of the entire casting back that also, at least in part, the high resistance to heat surges has the consequence. When testing with differently manufactured or pressed bodies show that the resistance to heat shock two to three times is bigger.

Das beschriebene Verfahren erweitert die Anwendungsmöglichkeit von Siliziumkarbid-Formkörpern für Formkörper mit komplizierten Formen bei gleichzeitig genügender Dichte und Homogenität sowie genügenden Toleranzen, Widerstandsfähigkeit gegen Hitzestöße und Korrosion sowie Formbeständigkeit.The method described extends the application possibilities of Silicon carbide moldings for moldings with complicated shapes at the same time sufficient density and homogeneity as well as sufficient tolerances, resistance against heat shocks and corrosion as well as dimensional stability.

Beispielsweise eignen sich die nach der Erfindung hergestellten Siliziumkarbid-Gußkörper gut als Hartlöthalterung von Metallteilen komplizierter Formen, z. B. von Stator- und Rotorschaufeln von Turbinen u. dgl., wenn diese Teile zwecks Zusammenlötung einzelner Stücke einer Hitzebehandlung unterworfen werden müssen. Weiterhin sind die Körper gut verwendbar bei Glühverfahren u. dgl., wo ein Körper während der Hitzebehandlung fest gestützt sein muß, um ein Verwerfen bzw. eine Formänderung zu verhindern. Hierfür ist nicht nur Feuerbeständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Hitzestöße erforderlich, sondern man muß auch enge Abmessungstoleranzen und hohe Formbeständigkeit erzielen. Die gemäß der Erfindung hergestellten Formkörper ersetzen die bisherigen Hartlötmittel für rostfreie Stähle und sind nicht nur von hervorragender Qualität, sondern auch ganz erheblich billiger.For example, the silicon carbide castings produced according to the invention are suitable good for brazing metal parts of complicated shapes, e.g. B. of stator and rotor blades of turbines and the like, if these parts are to be soldered together individual pieces must be subjected to a heat treatment. Furthermore are the bodies are well usable in annealing processes and the like, where a body is during heat treatment must be firmly supported in order to prevent warping or a change in shape. Therefor not only is fire resistance and resistance to heat shocks required, but one must also achieve tight dimensional tolerances and high dimensional stability. The moldings produced according to the invention replace the previous brazing agents for stainless steels and are not only of excellent quality, but also considerably cheaper.

Claims

PATENT CLAIMS 1. A process for the production of bonded molded bodies from Sihziumkarbid, in which a raw mixture is brought to a malleable consistency by water and dried in a mold, characterized in that the raw mixture consists essentially of non-plastic components, such as silicon metal and Sihziumkarbid, and after Aging using mechanical vibrations is filled into a wet gypsum-graphite mold and dried, after which the molded body is fired in a non-oxidizing nitrogen atmosphere or in a non-oxidizing carbon atmosphere.

2. The method according to claim 1, characterized in that the aging the raw mix is done wet and for 2 to 8 days.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the final Firing of the molding takes place in the mold.

4. The method according to any one of the claims 1 to 3, characterized in that the shaped body during firing in a Nitrogen atmosphere is surrounded by a carbonaceous material.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the firing of the shaped body takes place in a carbon mono: cvdatmosphäre. Documents considered: German Patent No. 921559, Kerl, Handb. D. total Thonwaarenindustrie, 1907, pp. 277j281; Ceram. Journal 1951, p. 423; 425.