由多坯件拼合生产陶瓷部件的方法技术

本发明专利技术涉及一种包含以下步骤的部件生产方法：a）准备至少两个分别由碳复合材料制成的坯件，b）将至少两个坯件通过至少一个连接面连接成一个复合体，对此需要在坯件的连接面之间涂覆连接料，然后进行硬化，其中连接料包含碳化硅和至少一种聚合物粘合剂和c）将复合体硅化形成部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种包含以下步骤的部件生产方法：a）准备至少两个分别由碳复合材料制成的坯件，b）将至少两个坯件通过至少一个连接面连接成一个复合体，对此需要在坯件的连接面之间涂覆连接料，然后进行硬化，其中连接料包含碳化硅和至少一种聚合物粘合剂和c）将复合体硅化形成部件。【专利说明】
本专利技术涉及一种部件生产方法，尤其是陶瓷部件生产方法，以及生产出的部件和其用途。
技术介绍
陶瓷部件在不同的
均有应用，例如用于电子工业、车辆制造和医疗技术等。陶瓷技术材料设计用于对材料的硬度和耐热性具有较高要求的用途时经常会添加碳化硅(SiC)。例如，在生产这一类陶瓷部件的过程中，对含碳的原材料制成的成型件进行硅化过程，在该过程中碳和外部添加的硅反应形成碳化硅，在成型件上可能存在或者形成的小孔通过纯硅进行填充。在上述情况下，成型件的小孔通过硅进行灌注，从而获得硅灌注的碳化硅(SiSiC)成型件，其突出之处在于，该成型件在实际生产中不再有剩余气孔。当然，也可以使用粉末状的碳化硅借助烧结法生产上述类型的部件。在特定的用途中，尤其是在平版印刷光学领域，陶瓷部件需要具有精确的成型精度且根据部件体积需要具有特别均一的材料性能。尤其是由SiSiC或者其他烧结陶瓷制成的较大部件，例如尺寸超过500mmX 500mmX 500mm的部件,很难或者完全无法以规定的精度和均匀性进行生产。这一问题在生产的部件具有相对较复杂的形状时尤其明显。特别是在烧结时还会出现相对较高的收缩现象。原则上可以通过将较小的零部件组合成较大的总部件生产较大的部件。对于该处理方法而言，零部件必须具有稳定的质量且可以可靠地相互连接在一起。在DE 196 36 223 C2中公开了一种借助有机连接剂和碳粉末制成的膏体将至少两个碳纤维强化的塑料部件连接在一起的方法。对此，膏体在800°C至1200°C的温度下发生热解，在热解过程中膏体由于收缩产生微裂纹系统。在接下来的整个部件的硅化过程中，硅不仅会进入膏体的微裂纹中，也会进入碳纤维强化的塑料微裂纹中，由此和部件的碳纤维以及膏体中的碳粉末反应形成碳化娃。在两个部件的连接层中进行的碳和硅的化学反应以及可能存在的副反应可能会使得制成的总部件的均一性产生问题。因为在零部件中存在塑料复合的碳纤维，在中间层的膏体中存在分布于有机连接剂中的碳粉末，在硅化过程中必然会导致产生不同的反应性能，从而导致最终材料中出现不均匀性以及不期望出现的收缩。
技术实现思路
因此上述专利技术的任务在于，说明一种部件生产方法，尤其是以SiSiC为基础的陶瓷部件生产方法，通过该方法可以获得和已经公开的方法相比在性能方面具有更高均一性，且具有较小的密度变化以及较小收缩的部件，特别是在部件相对较大且具有较复杂的形状时。根据本专利技术，该任务通过包含以下步骤的部件生产方法加以解决:a)准备至少两个分别由碳复合材料制成的坯件，b)将至少两个坯件通过至少一个连接面连接成一个复合体，对此需要在坯件的连接面之间涂覆连接料，然后进行硬化，其中连接料包含碳化硅和聚合物粘合剂c)将复合体硅化形成部件。根据本专利技术，待生产的部件由多个碳复合材料制成的零部件或者坯件组合成一个总部件或者复合体，零部件相互粘合在一起，并对总部件进行硅化过程。通过将多个零部件组合成一个部件可以以简单的方式生产相对较大且形状复杂的部件。在步骤c)对连接料进行热处理的过程中，其中包含的聚合物粘合剂对夹杂在其中的碳化硅颗粒产生决定性的作用，并形成气孔，通过该气孔，步骤c)中的硅进入连接层。硅不会和连接层中存在的碳化硅发生反应，因此连接层中碳化硅作为惰性气孔形成剂，该形成剂有助于在步骤C)中让硅进入连接层中，但不会发生反应。因此，在结束步骤C)后，连接层中包含硅和碳化硅。其结果是形成了以碳化硅陶瓷为基础的均一的部件复合体。因为连接料中的碳化硅本身不会发生反应，而是仅作为不参与反应的形成气孔的填充料，因此可以有助于避免任何不期望出现的在已经公开的生产方法中可能会导致最终材料不均一或者收缩过高的反应过程。其特殊优点在于，连接料中形成气孔的物质具有和坯件硅化过程中形成的物质相同的性能，因为两种物质均为碳化硅。因此根据上述方式也可以以较高的精度和均一性生产相对较大和较复杂的部件。尤其是可以避免不期望出现的部件硅化复合过程中的密度不均匀性。此外，根据该专利技术的方法也可以使得材料性能(例如热传导能力、弹性模量和抗弯强度)变化保持在较低的水平。在上述专利技术中，复合材料是指由两种或者多种复合成分组成的材料，与单成分材料相比，复合材料具有不同的材料性能。在该概念下主要包括碳复合材料和烧结碳化硅。上述专利技术意义上的碳复合材料是一种将碳颗粒和/或者碳纤维嵌入基体中的材料。此外，在上述专利技术 中，陶瓷通常指一种技术材料，该材料通过对无机原材料进行成型，接着进行热处理而获得，对此，热处理过程在低于材料熔化温度50°C的温度下进行。原则上，根据本专利技术的方法并不局限于将连接料涂覆到坯件连接面，然后进行硬化的方法。例如可以将连接料在步骤b)中涂覆到一个坯件的连接面上，然后将涂覆后的连接面和另一坯件的连接面挤压在一起，然后对连接料进行硬化。对于该实施形式而言，连接料优先为膏状，以便可以简单地进行涂覆，例如以抹、刮的方式进行涂覆。通过在连接料硬化过程中挤压两个坯件可以形成一个坚固的、高负载能力的连接件。在步骤b)中也可以使用接合装置对待连接的坯件在两个连接面之间形成连接缝的情况下相互进行对准，然后使用连接料填充连接缝，最后对连接料进行硬化。该方法的优点是，可以精确定义连接缝的尺寸，尤其是厚度。在连接料硬化前，也可以选择将连接面挤压在一起，以便提高连接的稳定性。对此可以根据各自的用途调整坯件接合时的处理方法。如果连接面存在角度无法进行挤压时，可以以平面、堆叠或者借助接合装置将坯件连接在一起。由此也可以实施包含多轴向分型缝的接合过程。在选择分型缝时优先使得负载区域不经过连接面。在上述专利技术中，比较有利的方法是，在步骤b)中使用一种聚合物粘合剂包含酚醛树脂的连接料。此外，也可以选择不含碳的聚合物，例如聚硅烷、聚硅氧烷、聚硅氮烷以及两种或者多种上述化合物的任意比例混合物。不含碳的聚合物的优点在于，在随后的工艺过程中不会和连接层中的碳发生反应。如果聚合物粘合剂悬浮于水中，则可以通过其形成具有便于涂覆的稠度且易于生产的连接料。对于连接料中单个成分的数量比，上述专利技术未作限制。但如果在步骤b)中使用包含5 %至50 %重量比的水、20 %至80 %重量比的碳化硅以及10 %至55 %重量比聚合物粘合剂的连接料时可以获得尤其良好的结果。优先在步骤b)中使用包含10%至40%重量比的水、30 %至65 %重量比的碳化硅以及20 %至45 %重量比聚合物粘合剂的连接料；特别优先使用的是包含15%至25%重量比的水、45%至55%重量比的碳化硅以及27%至33%重量比聚合物粘合剂的连接料。根据其中一种特别有利的实施示例，连接料包含20%重量比的水、50 %重量比的碳化硅和30 %重量比的聚合物粘合剂，优先为酚醛树脂。此外，在连接料中也可以存在用于聚合物粘合剂的硬化剂，优先使用液态硬化剂。该硬化剂在连接料涂抹到连接面上前才添加到连接料中，以防止聚合物粘合剂提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·波尔斯特，安德烈亚斯·金茨勒，托马斯·普茨，阿尔宾·冯·甘斯基，布拉休斯·黑尔，阿尔弗雷德·霍伊斯勒，
申请(专利权)人：西格里碳素欧洲公司，
类型：
国别省市：