Brevet FR2551433A1 — publié le 19850308

La présente invention concerne des produits synthétiques ou artificiels en carbure de silicium lié par réacfion. On obtient les produits artificiels en carbure de silicium lié par réaction en soumettant à frittage avec réaction un mélange cohérent (ou corps vert) de poudres de carbone et de carbure de silicium en présence de silicium fondu, le procédé étant connu sous le nom de siliciation Le carbone du mélange est transformé en carbure 10 de silicium liant et il se forme une matrice sensiblement continue de carbure de silicium dans une phase sensiblement continue de silicium libre. Selon un aspect de la présente invention, un composite formé d'une matrice de silicium et de carbure 15 de silicium incorpore du graphite particulaire inaltéré disperse dans tout le composite. Selon un second aspect de la présente invention, des particules grossières de carbone (par exemple du graphite), dont la masse volumique est au moins égale à 20 0,963 g/ml, sont incorporées à un mélange cohérent de poudres de carbone et de carbure de silicium, et le mélange cohérent est ensuite silicié pour donner un produit artificiel en carbure de silicium lié par réaction, dans lequel sont dispersées des particules de graphite. La masse volumique d'au moins 0,963 g/ml des particules grossières de carbone est telle que les particules résistent à une pénétration par perméation du silicium pendant la siliciation Les particules sont donc retenues dans le produit silicié et l'on a constaté qu'elles amé30 liorent le pouvoir lubrifiant en diminuant le frottement de glissement. L'aptitude du graphite, ayant une masse volumique au moins égale à 0,963 g/ml, à résister à une pénétration de silicium par permeation, est déjà connue et l'on a uti35 lisé cette propriété pour protéger, pendant la siliciation, la forme d'une cavité formée dans un corps de carbure de silicium vert, par inclusion d'un bouchon ou gabarit de graphite dense dans le corps vert Dans la présente invention, cependant, le graphite est sous forme particulaire et il est dispersé dans tout le corps vert comprenant un mélange cohérent de poudres de carbone et de carbure de silicium, ou dans la partie du corps vert destinée à donner une surface ayant un meilleur pouvoir lubrifiant. Typiquement, la poudre de carbone du mélange cohérent aura des particules de dimensions inférieures au micron, et ce carbone est de préférence sous forme de graphite 10 colloïdal Les particules grossières, qui peuvent aussi être du graphite, auront au contraire, dans le mélange vert, une dimension particulaire d'au moins 40 pm, mieux d'au moins 75 Mm, typiquement comprise entre 75 et 300 pm. L'invention est illustrée par les exemples non 15 limitatifs suivants. Exemple 1 On mélange 400 g de poudre de carbure de silicium et 100 g de poudre de graphite colloïdal avec 48,8 g de particules de graphite et un liant plastique On donne au 20 mélange, sous pression isostatique à 103,5 M Pa, la forme d'un corps vert dans lequel les particules de graphite occupent 10 % du volume total de ce corps vert La dimension des particules de graphite se situe entre 75 et 150 pm et leur masse volumique est de 1,73 g/ml On chauffe ensuite le corps vert jusqu'à 25 1400 1650 C en présence de silicium fondu, qui réagit avec le graphite colloïdal en le transformant en carbure de silicium. Exemple 2 On répète l'expérience de l'exemple 1, en utilisant 30 des particules de graphite plus denses ayant de 150 à 300 um Exemple 3 On répète l'expérience de l'exemple 1 en augmentant le volume occupé dans le corps vert par les particules de graphite dense, en doublant la quantité de ces particules 35 dans le mélange initial formé avec la poudre de carbure de silicium et le graphite colloidal. Le produit résultant de l'ensemble de ces trois exemples est un produit artificiel en carbure de silicium lié par réaction, comportant une phase sensiblement continue de silicium et une matrice -de carbure de silicium dans laquelle les particules de graphite sont dispersées, le silicium fondu n'ayant réagi qu'avec les surfaces de ces particules. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, de nombreuses modifications peuvent être apportées au composite à matrice de carbure de silicium/silicium dé10 crit cidessus. REVENDICATIONS 1 Composite comportant une matrice de silicium et de carbure de silicium, caractérisé en ce qu'il comporte des particules grossières de carbone n'ayant pas réagi et qui sont dispersées dans tout le composite. 2 Procédé pour préparer un produit artificiel en carbure de silicium lié par réaction, caractérisé en ce qu'on incorpore des particules grossières de carbone, dont la masse volumique est au moins égale à 0,963 g/ml, 10 à un mélange cohérent de poudres de carbone et de carbure de silicium et en ce qu'on soumet le mélange à siliciation pour obtenir un produit artificiel en carbure de silicium lié par réaction et dans lequel sont dispersées des particules de carbone. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les particules grossières de carbone ont au moins pm. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les particules grossières de carbone ont au moins 20 75 jum. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la dimension des particules grossières de carbone se situe entre 75 et 300 pm. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendica25 tions 2 à 5, caractérisé en ce que la poudre de carbone du mélange cohérent est formée de particules ayant moins d'un micron. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les particules grossières 30 de carbone sont des particules de graphite. 8 Composite selon la revendication 1,caractérisé en ce que les particules grossières de carbone sont des particules de graphite. 9 Produit artificiel, caractérisé en ce qu'il 35 est obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 7.