DE4410767A1

DE4410767A1 - Verfahren zur Herstellung eines Keramikverbundkörpers

Info

Publication number: DE4410767A1
Application number: DE4410767A
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Yoshida; Keiichiro Watanabe
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1994-10-06
Also published as: JPH06279131A; JP2802013B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur einfachen und stabilen Herstellung einer integrierten bzw. Verbundkeramik, die an der Verbindungsstelle eine ausgezeich nete Luftundurchlässigkeit und Bindevermögen bzw. Verbund festigkeit aufweist.

Eine Keramik besitzt, ob sie in ihrer Zusammensetzung ein Oxid einschließt oder kein Oxid einschließt, ausge zeichnete Hitzebeständigkeits- und adiabatische Eigenschaften, elektrische und elektronische Funktionen, wie Isolierung, Leitfähigkeit, Magnetismus und als Dielektrikum, und ausge zeichnete Eigenschaften wie Abriebfestigkeit. Deshalb wird keramischer Werkstoff als Material für verschiedene Struktur arten verwendet und ist ferner Gegenstand von Forschung und Entwicklung.

Die Verwendung von Keramikwerkstoffen als Material für Maschinenteile oder Bauelemente erfordert, daß die Maschinen teile oder Elemente in Bezug auf die Struktur bzw. Bauart variieren und es möglich ist, solche Teile oder Elemente zu kombinieren. So erwächst auf vielen Bereichen der Teile und Elemente die Notwendigkeit Keramikwerkstoffe zu verbinden, wenn sie nicht aus einem Stück gefertigt sind.

Unter den verschiedenen Arten von Teilen und Elementen wird oft ein durch die Kombination eines planaren Elements und eines anderen, einen anderen Aufbau aufweisenden Elements hergestellter Keramikkörper als Maschinenteil oder Bauelement verwendet. Ein bekanntes Beispiel ist ein Teil oder Element, bei dem ein Durchgangsloch in eine Keramikplatte gebohrt wird und ein Keramikrohr, ein zylindrischer Stab oder ähnliches in dem Durchgangsloch plaziert und befestigt wird. Zum Beispiel offenbart die Japanische Patent-Offenlegungsschrift 62 592/1985 einen keramischen Wärmeaustauscher für einen Industrieofen, der ein Element verwendet, bei dem viele röhrenförmige Keramik werkstoffe an einer Keramikplatte befestigt sind.

Der Einsatz eines Keramikwerkstoffs als Teil oder Element eines Wärmeaustauschers wurde, wie vorstehend darge legt, oft versucht. Als bekanntes Verfahren zum Einfügen und Befestigen eines Keramikrohrs in ein in einer Keramikplatte ausgebildetes Durchgangsloch offenbart die Japanische Patent- Offenlegungsschrift 62 592/1985 ein Verfahren zur Verbindung röhrenförmiger Keramikwerkstoffe, wobei jeder davon mindestens ein geschlossenes Ende aufweist, das eine Kugelschale bildet, wo die röhrenförmigen Keramikwerkstoffe mittels eines durch eine zusammengedrückte Feder erzeugten mechanischen Drucks teilweise mit einem planaren Keramikwerkstoff verbunden wer den. Ein anderes bekanntes Verfahren ist eines, bei dem ein anorganisches Bindemitttel, das als Bestandteil Borosilicat glas oder ähnliches aufweist, in Form einer Paste hergestellt wird, und wobei das Bindemittel auf den zu verbindenden Be reich aufgebracht wird und ein Erhitzen erfolgt, um ein kera misches Teil oder Element zu erhalten. Außerdem ist noch ein anderes Verfahren bekannt, bei dem ein Keramikrohr in ein Durchgangsloch eingefügt wird, das sich in einem planaren Grünling oder einem planaren calcinierten Preßling befindet, und bei dem die Teile oder Elemente gebrannt werden, um unter Ausnutzung des durch das Brennen verursachten Unterschieds des prozentualen Anteils an Schrumpfung bzw. Schwindung mit einander zu einem Stück verbunden zu werden.

Das erste Verfahren, bei dem eine zusammengedrückte Feder zur Verbindung eines röhrenförmigen Keramikwerkstoffs an der Kugelschalenoberfläche verwendet wird, weist jedoch Pro bleme wie das Zerbrechen aufgrund von thermischen Spannungen während seiner praktischen Verwendung auf, sowie das Unver mögen, aufgrund einer durch die Ausdehnung oder Schwindung an der kugelförmigen Verbindungsstelle erzeugten Lücke eine aus reichende Luftundurchlässigkeit aufrechtzuerhalten.

Das zweite Verfahren, bei dem ein anorganisches Binde mittel verwendet wird, weist eine niedrige Arbeitsleistung auf, da das Bindemittel in Form einer Paste hergestellt und auf die entsprechenden Bereiche aufgetragen werden muß, wenn die Keramikteile oder Elemente verbunden werden. Außerdem ist der gegebene Keramikwerkstoff anfällig für Fehler, wie Poren und Sprüngen an der Verbindungsstelle, was darauf hindeutet, daß der Keramikwerkstoff an der Verbindungsstelle keine aus reichende Luftundurchlässigkeit oder Festigkeit aufweist.

Obwohl das dritte Verfahren, in der der Unterschied des prozentualen Anteils an Schwindung ausgenutzt wird, keine solch komplizierten Arbeiten wie die Herstellung eines in dem zweiten Verfahren erforderlichen Bindemittels benötigt, ist es, um eine ausgezeichnete Verbundfestigkeit und Luftundurch lässigkeit zu erhalten, wichtig, die Marge (margin) für die Querschnittsverengung abzuschätzen, die durch Subtraktion der Größe des Durchmessers des Durchgangslochs in dem planaren Keramikwerkstoff, wie sie nach dem Brennen in einem Zustand erhalten wird, bei dem in das Durchgangsloch nichts eingefügt ist, von dem äußeren Durchmesser des röhrenförmigen Keramik werkstoffs errechnet wird. Es war jedoch nicht immer möglich einen gewünschten Keramikkörper mit ausgezeichneter Luft undurchlässigkeit und Verbundfestigkeit durch eine Kombination von Keramikwerkstoffen zu erhalten, da bislang eine Technik, die auf den Wert der Marge Bezug nimmt, unbekannt gewesen ist.

Somit löst die Erfindung die Probleme der herkömm lichen Verfahren. Es ist Aufgabe der Erfindung unter Aus nutzung des Unterschieds des prozentualen Anteils an Schwin dung zwischen einem röhrenförmigen oder zylindrischen Keramik werkstoff und einem keramischen Preßling mit einem Durch gangsloch, in das der röhrenförmige oder zylindrische Keramik werkstoff eingefügt wird, ein Verfahren zur einfachen und stabilen Herstellung eines Keramikverbundkörpers zur Verfügung zu stellen, der an der Verbindungsstelle eine ausgezeichnete Luftundurchlässigkeit und Verbundfestigkeit aufweist.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur integralen Kom bination eines ersten Keramikpreßlings, der ein Durchgangsloch aufweist, mit einem zweiten röhrenförmigen oder zylindrischen Keramikwerkstoff durch Brennen, während eines Zustandes, bei dem der zweite gesinterte Keramikwerkstoff in das Durchgangs loch des ersten Preßlings eingefügt ist, zur Verfügung ge stellt, wobei das Durchgangsloch des ersten Preßlings, wenn es gebrannt wird, ohne daß eine Einfügung erfolgte, gegenüber dem äußeren Durchmesser des zweiten Keramikwerkstoffes einen um 0,1-1,0 mm kleineren Durchmesser aufweist.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung, die eine Kombination des ersten Keramikpreßlings mit dem zwei ten gesinterten Keramikwerkstoff vor dem Zusammenfügen in den Beispielen zeigt.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht, die einen mittels der Erfindung erhaltenen Keramikverbundkörper zeigt.

Fig. 3 ist eine Ansicht zur Erläuterung, die eine Apparatur zur Prüfung der Luftundurchlässigkeit zeigt.

Fig. 4 ist eine Ansicht zur Erläuterung, die eine Apparatur zur Prüfung der Verbundfestigkeit zeigt.

In der Erfindung wird der zweite gesinterte Keramik werkstoff, der einen kleineren prozentualer Anteil an Brenn schwindung aufweist, in ein Durchgangsloch in dem ersten Keramikpreßling eingefügt, der einen größeren prozentualen An teil an Brennschwindung aufweist. Sie werden aufgrund des Unterschieds des prozentualen Anteils an Brennschwindung zusammengefügt. Der Durchmesser des Durchgangslochs des ersten Keramikpreßlings wird so festgelegt, daß der Durchmesser, beim Brennen ohne Einfügen, 0,1-1,0 mm kleiner als der äußere Durchmesser des zweiten Keramikwerkstoffs wird. Das heißt, die Marge für die Querschnittsverengung wird so festgelegt, daß sie innerhalb eines Bereichs von 0,1-1,0 mm liegt. Diese Festlegung der Marge wurde von den Erfindern durch ver schiedene Arten von Experimenten erhalten, und es bestätigte sich, daß durch eine Festlegung der Marge innerhalb dieses Be reichs auf stabile Weise ein Keramikverbundkörper mit ausge zeichneter Luftundurchlässigkeit und Verbundfestigkeit erhal ten werden kann.

Wenn die Marge weniger als 0,1 mm beträgt, weist der Keramikverbundkörper eine schwache Verbundfestigkeit auf und neigt dazu, an der Verbindungsstelle eine Lücke aufzuweisen. Wenn die Lücke als Durchgangsloch an der Verbindungsstelle auftritt, ist die Luftundurchlässigkeit sehr schlecht. Wenn die Marge mehr als 1,00 mm beträgt, verursacht sie Fehler, wie Sprünge an der Verbindungsstelle.

In der Erfindung werden die Materialien für den ersten Keramikpreßling und den zweiten gesinterten Keramikwerkstoff in Abhängigkeit von den erforderlichen Bedingungen, wie der Art und der mechanischen Festigkeit des Bauelements, in dem ein integrierter Keramikkörper verwendet wird, ausgewählt. Wenn ein integrierter Keramikkörper zum Beispiel für Motoren, Industriemaschinen, Wärmeaustauscher oder ähnliches verwendet wird, wird Siliziumnitrid oder Siliciumcarbid bevorzugt, da es eine hohe Festigkeit und eine hohe Wärmebeständigkeit besitzt.

Es gibt in Hinblick auf den Aufbau, die Dicke und die Größe des ersten Keramikpreßlings keine Beschränkung und sie werden entsprechend der Aufgabe und den Anwendungsbedingungen ausgewählt. Wenn er zum Beispiel für einen Wärmeaustauscher verwendet wird, weist der erste Keramikpreßling bevorzugt eine Dicke von 3 mm oder mehr auf, da eine zur Richtung der Strömung des Hochdruckgases längere Verbindungsstelle eine höhere Abdichtwirkung zeigt. Die Anzahl an Durchgangslöchern in dem ersten Keramikpreßling ist ebenfalls nicht beschränkt, es können eines oder mehrere sein.

Ferner gibt es hinsichtlich des Durchmessers oder der Position des Durchgangslochs in dem ersten Keramikpreßling oder hinsichtlich des äußeren Durchmessers oder der Länge des zweiten gesinterten Keramikwerkstoffes keine bestimmte Ein schränkung, solange die Marge für die Querschnittsverengung innerhalb eines Bereichs von 0,1-1,0 mm liegt.

Das Durchgangsloch in dem ersten Keramikpreßling kann gleichzeitig mit der Bildung des Preßlings ausgebildet werden oder es kann nach der Bildung des Preßlings gebohrt werden.

Nachstehend wird die Erfindung detaillierter anhand von Beispielen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch keines wegs auf diese Beispiele beschränkt.

Beispiel 1

Zu einem Siliciumnitridpulver wurde 1 Gew.-% Y₂O₃, 1 Gew.-% MgO und 0,5 Gew.-% ZrO₂ (bezogen auf das Gewicht des Siliziumnitridpulvers) als Sinterhilfe und ein Bindemittel hinzugefügt. Sie wurden gemischt und mittels eines Attritors gemahlen, gefolgt von einer Trocknung, um die Mischung zu granulieren und ein Ausgangsmaterial zu erhalten. Unter Verwendung des Materials wurde ein scheibenförmiger Preßling mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Dicke von 10 mm mittels Preßformens bzw. Verpressens erhalten. Der scheiben förmige Preßling wurde mittels Stanzens mit einem Durchgangs loch mit einem Durchmesser von 7 mm versehen. Der Preßling wurde bei 110°C 10 Stunden lang getrocknet und dann 5 Stunden lang bei 500°C an der Luft calciniert, um das Bindemittel zu entfernen und so den ersten Keramikpreßling zu erhalten.

Der zweite gesinterte Keramikwerkstoff mit einem Durchmesser von 6 mm und einer Länge von 50 mm wurde dadurch erhalten, daß das gleiche Material, wie es bei der Herstellung des ersten Keramikpreßlings verwendet wurde, mittels Extrusion, Trocknen und Brennens, unter den gleichen Be dingungen wie bei der Herstellung des ersten Preßlings, gefolgt von einem einstündigen Brennen bei 1650°C in einer Stickstoffatmosphäre, zu einem zylindrischen Stab geformt wurde.

Anschließend wurde, wie in Fig. 1 gezeigt, der zweite gesinterte Keramikwerkstoff 3 in das in den ersten Keramik preßling angeordnete Durchgangsloch 4 so eingefügt, daß das Ende des zweiten gesinterten Keramikwerkstoffs 3 zu der Oberfläche des ersten Keramikpreßlings paßte, gefolgt von einem Brennen bei 1650°C in einer Stickstoffatmosphäre, um den in Fig. 2 gezeigten Keramikverbundkörper zu erhalten. Der Wert der Marge, die durch Subtraktion des Durchmessers des Durch gangslochs des gebrannten ersten Keramikwerkstoffs, bei dem kein Einfügen erfolgte, von dem zweiten gesinterten Keramik werkstoff erhalten wurde, betrug 0,2 mm.

Die Luftundurchlässigkeit des Keramikverbundkörpers an der Verbindungsstelle wurde unter Verwendung der in Fig. 3 gezeigten Apparatur gemessen. In Fig. 3 wird der zusammen gesetzte Keramikkörper 1 mittels einer in einem Wassertank 6 bereitgestellten Einspannvorrichtung 7 gehalten und die Lücke zwischen dem zusammengesetzten Keramikkörper 1 und der Einspannvorrichtung 7 ist mit den O-Ringen 9 abgedichtet. In diesem Zustand wurde Luft mit 7 kg/cm² über den Luftweg 10 zu der Verbindungsstelle geleitet. Die aus der Verbindungsstelle entweichende Luft wurde in dem Meßzylinder gesammelt und das Volumen der gesammelten Luft gemessen.

Ferner wurde die Verbundfestigkeit des Keramikverbund körpers an der Verbindungsstelle unter Verwendung der in Fig. 4 gezeigten Apparatur gemessen. In Fig. 4 wurde der inte grierte Keramikkörper 1 an dem Drehtisch 11 befestigt und die Spitze des Keramikkörpers 1 wurde mittels des Kraftmessers 12 mit einer Maximallast von 500 kg belastet, um die Bruch festigkeit durch Verbiegen im einseitig eingespannten Zustand unter Drehung zu messen.

Das äußere Erscheinungsbild der Verbindungsstelle wurde auf Fehler untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 2

Ein Keramikverbundkörper wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und beurteilt, außer daß die Marge für die Querschnittsverengung 0,6 mm betrug. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 3

Ein Keramikverbundkörper wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und beurteilt, außer daß die Marge für die Querschnittsverengung 0,1 mm betrug. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 4

Ein Keramikverbundkörper wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und beurteilt, außer daß die Marge für die Querschnittsverengung 1,0 mm betrug. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 5

Ein scheibenförmiger Preßling mit einem Durchmesser von 20 mm, einer Dicke von 3 mm und einem Durchgangsloch wurde unter Verwendung des gleichen Materials, des gleichen For mungsverfahrens und des gleichen Verfahrens zur Herstellung eines Durchgangslochs wie in Beispiel 1 erhalten. Der scheibenförmige Preßling wurde dann unter den gleichen Be dingungen wie in Beispiel 1 getrocknet und um das Bindemittel zu entfernen calciniert, anschließend in einer Stickstoff atmosphäre 3 Stunden lang bei 1350°C vorgebrannt (vorher gebrannt), um den ersten Keramikpreßling zu erhalten. Der zweite gesinterte Keramikwerkstoff wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß sein röhrenförmiger Auf bau einen äußeren Durchmesser von 6 mm, einen inneren Durch messer von 4 mm und eine Länge von 50 mm aufwies. Der erste Keramikpreßling und der zweite gesinterte Keramikwerkstoff wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 zusammengefügt, außer daß die Marge für die Querschnittsverengung 0,4 mm betrug. Der erhaltene Verbundkeramik wurde beurteilt. Die Er gebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 6

Ein planarer quadratischer Preßling mit Abmessungen von 90×90 mm und einer Dicke von 20 mm wurde durch Extrusion des gleichen Materials wie in Beispiel 1 erhalten. Der Preßling wurde einem Stanzen von 20 Durchgangslöchern unter zogen, anschließend getrocknet und um das Bindemittel zu entfernen unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 calciniert, wodurch der erste Keramikpreßling erhalten wurde. Der zweite gesinterte Keramikwerkstoff wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß sein röhren förmiger Aufbau einen äußeren Durchmesser von 6 mm, einen inneren Durchmesser von 4 mm und eine Länge von 50 mm aufwies und daß nach dem Brennen ein Abziehen bzw. Einschneiden (whittling) an der zu verbindenden Oberfläche erfolgte. Der erste Keramikpreßling und der zweite gesinterte Keramik werkstoff wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 zusammengefügt, außer daß die Marge 0,4 mm betrug. Der erhal tene Verbundkeramik wurde beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 7

Ein scheibenförmiger Preßling mit einem Durchmesser von 20 mm, einer Dicke von 2 mm und einem Durchgangsloch wurde unter Verwendung des gleichen Materials, des gleichen For mungsverfahrens und des gleichen Bohrverfahrens wie in Beispiel 1 erhalten. Der scheibenförmige Preßling wurde dann unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getrocknet und um das Bindemittel zu entfernen calciniert, um den ersten Keramikpreßling zu erhalten. Der zweite gesinterte Keramik werkstoff wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Der erste Keramikpreßling und der zweite gesinterte Keramikwerkstoff wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 zusammengefügt, außer daß die Marge für die Querschnittsver engung 0,6 mm betrug. Die erhaltene Verbundkeramik wurde beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 8

Zu einem Siliciumcarbidpulver wurde 1,5 Gew.-% B₄C und 1 Gew.-% C (bezogen auf das Gewicht des Siliziumnitridpulvers) als Sinterhilfen und ein Bindemittel hinzugefügt. Sie wurden gemischt und mittels eines Attritors gemahlen, gefolgt von einer Trocknung, um die Mischung zu granulieren und ein Aus gangsmaterial zu erhalten. Unter Verwendung des Materials wurde ein planarer quadratischer Preßling mit Abmessungen von 60 x 60 mm und einer Dicke von 10 mm mittels Preßformens er halten. Der planare quadratische Preßling wurde mittels Stanzens mit sieben Durchgangslöchern, jedes mit einem Durch messer von 6,7 mm, versehen. Der Preßling wurde bei 110°C 10 Stunden lang getrocknet und dann 5 Stunden lang bei 500°C in einer Stickstoffatmosphäre calciniert, um das Bindemittel zu entfernen und den ersten Keramikpreßling zu erhalten.

Der zweite gesinterte Keramikwerkstoff mit einem Durchmesser von 6 mm und einer Länge von 50 mm wurde dadurch erhalten, daß das gleiche Material, wie es bei der Herstellung des ersten Keramikpreßlings verwendet wurde, mittels Extru sion, Trocknen und Calcinierens, um das Bindemittel zu ent fernen, unter den gleichen Bedingungen wie bei der Herstellung des ersten Preßlings, gefolgt von einem dreistündigen Brennen bei 2000°C in einer Argonatmosphäre, zu einem zylindrischen Stab geformt wurde. Der erhaltene Keramikwerkstoff wurde an der zu verbindenden Oberfläche einem Einschneiden unterzogen.

Der erste Preßling und der zweite Keramikwerkstoff wurden mittels eines dreistündigen Brennens bei 2000°C in einer Argonatmosphäre zu einem Stück zusammengefügt. Bei dieser Zusammenfügung betrug die Marge für die Querschnitts verengung 0,4 mm. Der erhaltene Keramikkörper wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 9

Ein planarer quadratischer Preßling mit Abmessungen von 200 x 200 mm und einer Dicke von 20 mm wurde durch Preßformen unter Verwendung des gleichen Materials wie in Beispiel 1 erhalten. In den Preßling wurden mittels eines Spiralbohrers 200 Durchgangslöcher gebohrt und der Preßling wurde getrocknet und um das Bindemittel zu entfernen unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 calciniert, wodurch der erste Keramikpreßling erhalten wurde. Der zweite gesinterte Keramikwerkstoff wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß sein röhrenförmiger Aufbau einen äußeren Durchmesser von 6 mm, einen inneren Durchmesser von 4 mm und eine Länge von 600 mm aufwies und daß nach dem Brennen ein Einschneiden der zu verbindenden Oberfläche erfolgte. Der erste Preßling und der zweite gesinterte Keramikwerkstoff wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 zusammengefügt, außer daß die Marge 0,2 mm betrug. Der erhaltene Keramikkörper wurde beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 1

Ein scheibenförmiger Preßling mit einem Durchmesser von 20 mm, einer Dicke von 5 mm und einem Durchgangsloch wurde unter Verwendung des gleichen Materials, des gleichen For mungsverfahrens und des gleichen Bohrverfahrens wie in Bei spiel 1 erhalten. Der scheibenförmige Preßling wurde dann unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getrocknet und um das Bindemittel zu entfernen calciniert, um den ersten Keramikpreßling zu erhalten. Der zweite gesinterte Keramik werkstoff wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer die zu verbindende Oberfläche nach dem Brennen einem Einschneiden unterzogen wurde. Der erste Keramikpreßling und der zweite gesinterte Keramikwerkstoff wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 zusammengefügt, außer daß die Marge für die Querschnittsverengung 0,5 mm betrug. Die erhal tene Verbundkeramik wurde beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 2

Ein Keramikverbundkörper wurde auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt und beurteilt, außer daß die Marge für die Querschnittsverengung 1,2 mm betrug. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 3

Der erste, auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhaltene Keramikpreßling wurde einem einstündigen Brennen bei 1650°C in einer Stickstoffatmosphäre unterzogen, um einen gesinterten Keramikkörper zu erhalten. Der zweite gesinterte Keramikwerkstoff wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß sein röhrenförmiger Aufbau einen äußeren Durchmesser von 6 mm, einen inneren Durchmesser von 4 mm und eine Länge von 50 mm aufwies und daß nach dem Brennen ein Einschneiden der zu verbindenden Oberfläche erfolgte. Dann wurde auf die zu verbindende Oberfläche jeder Keramikkörper ein Bindemittel in Pastenform aufgebracht, bestehend aus 34,5 Gew.-% CeO₂, 27,6 Gew.-% MgO, 13,8 Gew.-% SiO₂, 10,3 Gew.-% SrCO₃, 6,9 Gew.-% Al₂O₃, 6,9 Gew.-% Si₃N₄. Die beiden Keramiken wurden verbunden und bei 1650°C 3 Stunden in einer Stickstoffatmosphäre gebrannt, um einen Keramikverbundkörper zu erhalten. Der erhaltene Keramikkörper wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiele 1 beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, weisen die Keramikverbundkörper der Beispiele eine ausgezeichnete Luftundurchlässigkeit und Verbundfestigkeit an den Verbindungsstellen auf. (Unter der Voraussetzung, daß keine Messung der Festigkeit an den Verbindungsstellen der in den Beispielen 6, 8 und 9 erhaltenen Keramikkörper erfolgte, da jeder der Keramikkörper einen Aufbau mit vielen Verbindungsstellen aufweist). Die in den Vergleichsbeispielen 1, 2 und 3 erhaltenen Keramikkörper, die nicht im Geltungsbereich der Erfindung enthalten sind, weisen Fehler an den Verbindungsstellen und eine schlechte Luft undurchlässigkeit und Verbundfestigkeit auf.

Wie vorstehend diskutiert, führt die Erfindung zu einem Keramikkörper mit ausgezeichneter Luftundurchlässigkeit und Verbundfestigkeit an ihren Verbindungsstellen, indem eine Marge für die Querschnittsverengung festgelegt wird, die wichtig ist, um einen ausgezeichneten Keramikkörper zu erhalten, wenn ein röhrenförmiger oder zylindrischer Keramik preßling und ein gesinterter Keramikkörper mit einem Durch gangsloch, in das ein röhrenförmiger oder zylindrischer Keramikpreßling eingefügt ist, unter Ausnutzung des Unter schieds des prozentualen Anteils an Schwindung einer jeden Keramik zusammengefügt werden.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikverbund körpers, das die nachstehenden Schritte einschließt:
(1) Herstellung eines Keramikpreßlings mit einem Durchgangs loch und eines gesinterten, röhrenförmigen oder zylindrischen Keramikwerkstoffs, (2) Einfügen des zweiten gesinterten, röhrenförmigen oder zylindrischen Keramikwerkstoffs in das Durchgangsloch des ersten Keramikpreßlings, und (3) Brennen derselben, um sie zusammenzufügen, wobei die Größe des Durch gangslochs so festgelegt wird, daß der Durchmesser des Durch gangslochs, wenn es in einem Zustand gebrannt wird, bei dem nichts in das Durchgangsloch eingefügt ist, um 0,1-1,0 mm kleiner als der äußere Durchmesser des zweiten gesinterten Keramikwerkstoffs wird. Das Verfahren ergibt auf einfache und stabile Weise einen Keramikverbundkörper mit einer an der Ver bindungsstelle ausgezeichneten Luftundurchlässigkeit und Ver bundfestigkeit.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Keramikverbundkörpers, das die nachstehenden Schritte umfaßt:
Herstellung eines Keramikpreßlings mit einem Durch gangsloch und eines gesinterten, röhrenförmigen oder zylindri schen Keramikwerkstoffs,
Einfügen des zweiten gesinterten, röhrenförmigen oder zylindrischen Keramikwerkstoffs in das Durchgangsloch des ersten Keramikpreßlings, und
Brennen derselben, um sie zusammenzufügen, wobei die Größe des Durchgangslochs so festgelegt wird,
daß der Durchmesser des Durchgangslochs um 0,1-1,0 mm kleiner wird als der äußere Durchmesser des zweiten gesinter ten Keramikwerkstoffs, wenn der erste Keramikpreßling in einem Zustand gebrannt wird, bei dem in dem Durchgangsloch nichts eingefügt ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines Keramikverbundkörpers nach Anspruch 1, wobei der erste Keramikpreßling eine Dicke von 3 mm oder mehr aufweist.

3. Verfahren zur Herstellung eines Keramikverbundkörpers nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Keramikpreßling und der zweite gesinterte Keramikwerkstoff im wesentlichen aus Siliciumnitrid oder Siliciumcarbid bestehen.

4. Verfahren zur Herstellung einer Verbundkeramik nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-3, wobei der erste Keramikpreß ling mehrere Durchgangslöcher aufweist.