Reaktionsgesintertes Siliciumcarbid ist eine neue Art von Hightech-Keramik mit hoher Festigkeit, Härte, guter Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit. Es findet breite Anwendung in der Metallurgie, Petrochemie, Elektronik, Luft- und Raumfahrt sowie weiteren Bereichen. Das Produkt wird mit Siliciumcarbid-Schleifmitteln wie Ruß, Graphit und verschiedenen Additiven hergestellt. Durch Trockenpressen, Extrudieren oder Gießen wird eine poröse Struktur erzielt. Im Folgenden wird der Herstellungsprozess von reaktiv gesintertem Siliciumcarbid näher erläutert.
Reaktives Sintern von Siliciumcarbid. Die Erfindung ist ein relativ ausgereiftes technisches Verfahren, das nach Tausenden von Versuchen des Erfinders über viele Jahre hinweg entwickelt wurde, um die Rohstoffrezeptur und den Produktionsprozess, insbesondere den einzigartigen kontinuierlichen Sinterprozess, zu verbessern.
Gemäß Anspruch 1 der Erfindung beträgt der Gewichtsanteil von Siliciumcarbidpulver 5–8 Teile, von Ruß 0,5–1,5 Teile, von Graphit 1–1,5 Teile und von Bindemittel 0,1–0,5 Teile. Die Korngrößenverteilung des Siliciumcarbids liegt zwischen 3–5 Teilen (90–30 µm) und 2–3 Teilen (30–0,8 µm). Methylcellulose und PVA-Pulver aus Gazelle wurden jeweils in einer entsprechenden Menge Wasser (0,1–0,5 Teile) gelöst, und nach dem Erhitzen wurde eine transparente Lösung erhalten.
1. Alle nach der Rezeptur hergestellten Pulver, Klebstoffe und Lösungen gut vermischen.
2. Die Gießform reinigen und evakuieren (0,1 MPa). Anschließend die Gießmasse unter Druck einspritzen. Nach einer gewissen Zeit die Masse ablassen und den Rohling entnehmen. 18–20 Stunden bei 30–70 °C trocknen lassen.
3. Den Rohling entsprechend den Vorgaben der Zeichnung zuschneiden.
4. Den Reaktionssinterblock in den Ofen geben, 1–3 Gewichtsteile Metallsilicium hinzufügen und vakuumsintern. Der Prozess ist in drei Phasen unterteilt: Niedrige Temperatur (0–700 °C), gehalten für 3–5 Stunden; Mittlere Temperatur (700–1400 °C), gehalten für 4–6 Stunden; Hohe Temperatur (1400–2200 °C), gehalten für 5–7 Stunden. Sobald die Temperatur unter 150 °C sinkt, wird der Ofen abgeschaltet und anschließend geöffnet.
5. Sandstrahlbehandlung, Schleifen der Produktoberfläche, Siliziumschlacke, mit Sandstrahlschleifen.
6. Die Oxidationsprodukte werden in den Oxidationsofen gegeben und 24 Stunden bei 1350 °C erhitzt. Anschließend erfolgt die natürliche Abkühlung. Danach werden die Produkte entnommen, geprüft und eingelagert.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Rohstoffe und deren Mischungsverhältnis sind wissenschaftlich fundiert und angemessen, sodass der Rohling ausreichend Poren aufweist und eine höhere Dichte besitzt. Eine optimierte Sinteraufheizrate, -temperatur und -haltezeit gewährleisten eine hohe Biegefestigkeit des Produkts. Die Hauptleistungs- und Qualitätsmerkmale dieses Verfahrens entsprechen internationalem Spitzenniveau. Die wichtigsten Kennzahlen sind wie folgt:
Reaktionssintern von Siliciumcarbid – spezifische Umsetzung
Ausführungsbeispiel 1 Verfahren zur Herstellung von reaktionsgesinterten Siliciumcarbid-Bündeln:
1. Man nimmt 0,3 Gewichtsteile des Klebstoffs, gibt eine bestimmte Menge Wasser hinzu und verrührt alles gleichmäßig. Anschließend fügt man 6,8 Gewichtsteile Siliciumcarbidpulver (3,8 Teile Partikelgröße 90–30 µm, 3 Teile Partikelgröße 30–0,8 µm) und 1 Teil Ruß hinzu.
2. Beim Gießen die verwendete Form reinigen, ausrichten und mit Befestigungsmitteln fixieren. Die Masse unter Druck aus dem Behälter absaugen, den Behälter mit Stickstoff (0,1 MPa) füllen, den Gießvorgang durchführen und die Masse in die Form drücken. Nach einer Stunde wird die Masse abgelassen. Nach sechs Stunden wird die Form entfernt, das Rohmaterial entnommen und im Trockenraum getrocknet. Die Trocknungszeit beträgt 30–70 Stunden, die Entnahme 18–20 Stunden. 3. Bei der Reparatur des Rohlings ist zunächst zu prüfen, ob er den Konstruktionsvorgaben entspricht. Entspricht er den Vorgaben, wird er gemäß der Zeichnung repariert. Nach der Prüfung wird er in den Hochtemperatur-Trockenraum gebracht.
4. Sobald die Restfeuchte des Reaktionssinterblocks 1 % erreicht hat, wird dieser entnommen, mit Druckluft gereinigt und gewogen. Anschließend werden 2,9 Teile Siliziummetall hinzugegeben. Stickstoff kann in den Vakuumsinterprozess eingeleitet werden. Der Sinterprozess erfolgt bei niedriger Temperatur (700 °C) für 4 Stunden, bei mittlerer Temperatur (1400 °C) für 5 Stunden und bei hoher Temperatur (2200 °C) für 6 Stunden. Sobald die Temperatur nach 12 Stunden auf 150 °C gesunken ist, wird der Ofenbetrieb gestoppt und der Ofen geöffnet.
5. Nach der Sandstrahlbehandlung wird das Produkt durch Schleifen und Polieren der Oberfläche mit Silizium beschichtet.
6. Die Oxidationsbehandlung dient der Entfernung der beim Sinterprozess entstandenen Oxide. Das Produkt wird 24 Stunden lang bei 1350 °C im Oxidationsofen erhitzt und anschließend natürlich abgekühlt. Nach der Entnahme wird es einer Qualitätskontrolle unterzogen und eingelagert.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Rohstoffe und deren Mischungsverhältnis sind wissenschaftlich fundiert und sinnvoll, sodass der Rohling ausreichend Poren aufweist und eine höhere Dichte besitzt. Eine optimierte Sinteraufheizrate, -temperatur und -haltezeit gewährleisten eine hohe Biegefestigkeit des Produkts. Die wichtigsten Eigenschaften und die Qualität der mit diesem Verfahren hergestellten Produkte entsprechen internationalem Spitzenniveau.
Oben ist das Herstellungsverfahren für reaktives Sintern von Siliciumcarbid beschrieben. Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte!
Veröffentlichungsdatum: 13. Juni 2023