198429. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű, kerámia anyagú alakos munkadarab előállítására
1 198 429 2 vánatos reakciók elkerülhetők, ha a karbonszálat például alumínium-trioxiddal vonjuk be, aminek révén sem a fém alapanyaggal, sem pedig az oxidálószerrel nem tud reakcióba lépni. A karbonszálnak az oxidálószerrel való reakcióját úgy is korlátozhatjuk, hogy oxidálószerként C0/C02 keveréket használunk, amely alkalmas az alumínium oxidálására, de kevéssé képes a karbonszálat megtámadni. A találmány szerinti eljárás foganatosítási módjaihoz szükséges előminta készülhet akár egyedi darabként, akár pedig olyan előminták együtteseként, amelyek bonyolultabb alakzatot határoznak meg. A vizsgálatok során kitűnt, hogy ha az előmintákat egymással érintkeztetjük, akkor a polikristályos kerámia mátrix növekedése során az előminta egymással érintkező részeit fokozatosan átnövi és egységes szerkezetű, szilárd felépítésű összetett szerkezetű kerámia test alakul ki. Az előmintákat általában úgy rendezzük el, hogy az oxidációs reakciótermék növekedése során minden egyes elemet átjárhasson, annak anyagát magába építhesse mindaddig, amíg az előminták határfelületét meghatározó gátló elem teljes felületét ki nem töltötte. így az összetett szerkezetű komplex alakú kerámia termékek egységes munkadarabot alkothatnak, elegendő az egyes alkotóelemeket megmintázni, a kerámia anyag az egymáshoz illeszkedő elemek átnövésével létrehozza azt a munkadarabot, amelyet a hagyományos formázási technikákkal kerámia anyagból aligha lehetett előállítani. Ennek megfelelően az előminta fogalmába mindazok az elrendezések tartoznak, amelyek a folyamat feltételei között, az oxidativ reakció eredményeként keletkező anyaggal átjárhatók és amelyek egyedül vagy egy üttesen a kívánt alakot adják. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során célszerűnek bizonyult a fém alapanyaggal együtt dópoló anyagok alkalmazása is. Ezek kedvezően képesek az oxidativ reakció feltételeit befolyásolni és különösen sok közül lehet választani akkor, ha a fém alapanyag alumínium. A dópoló anyag feladata, illetve alkalmazásának céljai számos olyan tényezőtől függhetnek, amelyek közvetlenül nem kapcsolódnak magához a fém alapanyaghoz. így például kettő vagy több dópoló anyag felhasználása esetén figyelembe kell venni ezek egymásra hatását, a fém alapanyagra felvitt külső dópoló réteg esetében a dópoló anyag jelenlétét a fémben, illetve a bevonat felületi sűrűségét, az oxidálószert és a folyamat teljes környezetét. A fém alapanyaggal együtt alkalmazott dópoló anyag, illetve dópoló anyagok bevitelének lehetőségei a következők: (1) a fém alapanyag ötvöző anyagát adják, (2) a fém alapanyag felületének legalább egy részét borítják, (3) a töltőanyag vagy előminta egészében vagy annak egy részében vannak eloszlatva. Ezek a lehetőségek egymást kiegészítőleg is alkalmazhatók, így célszerűnek bizonyult az a megoldás, hogy a dópoló anyagot ötvöző összetevőként bevisszük a fém alapanyagba és egyúttal a töltőanyagba egy vagy több dópoló anyagot keverünk. Ezekkel együtt lehetséges a fém alapanyag felületének egy részére is megfelelő dope ló anyag felvitele. Az előmintát általában úgy is ki egészíthetjük a dópoló anyagok«], hogy azok ko/>il egye' vagy többet tartalmazó réteget viszünk fel az előminta felszínére, ilyen réteget alakítunk ki az élőmin ti belsejében, esetleg felhasználva a belső nyílávAat, járatokat, kapcsolódó tereket és hasonlókat, de egyúttal biztosítva a permeabilitást. A dópoló anyag egyik legegyszerűbb alkalmazási módja az, hogy a töltőanyag ágyá', illetve az előmintát a dópoló anyagból vagy anyagokból készült folyadékkal, például oldatul egyszerien átitatjuk. A dópoló anyag forrása lehet olyan merev test is, amelyet a fém alapanyag felszíne és az előminti között helyezünk el, ezekkel legalább részben kapcsolatba hozva. így például szilíciumot tartalmazd vékoiy üvegréteget használhatunk a fém alapanyag feleletén, amivel az alumínium fém alapanyag oxidath reakcióját kedvezően befolyásoló szilíciumot vihetünk a reakcióba. A fém alapanyagot, adott esetben belsőleg magréziummal dópolt alumíniumot ilyenkor a szilíciumot tartalmazó anyaggal bevonunk és oxidativ környezetben, adott esetben levegő jelenlétében felhevítjuk (ez alumíniumnál a 850 °C és 1450 °C közötti, előnyösen pedig a 900 °C és 1350 °C közötti értékUrtományba eső hőmérsékletet jelent). Ilyenkor a polikristályos kerámia szerkezet növekedési folyamatának ütemében a dópoló anyag a fém alapanyaghoz keveredik. Ha a dópoló anyagot a fém alapanyag felületének egy részén helyezzük el, a polikristályos oxid struktúra álulában a permeábiüs szerkezetű előmintában a dópoló anyag rétegét átnőve, vagyis a dópoló anyag által elfoglalt réteg mélységén túlnőve alakul ki. Ezen kívül a fém alapanyagba ötvözőként bevitt és/vagy a fém alapanyaghoz kívülről alkalmazott dópoló összetevőkön kívül megfelelő anyagokat az előminta anyagába is keverhetünk. Ennek megfelelően a fém alapanyagba bevitt dópoló összetevők és/vagy a fém alapanyag felületén elrendezett dópoló anyagok koncentrációját az előmintába vagy' a töltőanyagba bekevert dópoló összetevők mennyiségével kiegészíthetjük, beállíthatjuk, illetve fordítva, a töltőanyagban esetleg jelen levő kis mennyiségű dópoló anyagot szükség esetén a fém alapanyaghoz adagolt összetevők hatásával egészíthetjük ki. Alumíniumot mint fém alapanyagot használva, ha az oxidálószer levegő,.a különösen jól használható dópoló anyagok a magnézium és a cink, amelyek hatásait a továb biakban leírt egyéb anyagok előnyösen fokozzák. Ezeket a fémeket vagy megfelelő forrásaikat az alumínium alapú kiindulási fémbe ötvöző összetevőként visszük be, részarányuk a létrejövő anyag tömegéhez viszonyítva 0,1... 10 tf%, mindegyikre külön-külön. A dópoló anyagok koncentrációját általában olyan egyéb tényezőktől függően határozzuk meg, mint a dópoló anyagik koncentrációja, az alapanyag, az oxidativ reakció lefolytatásának feltételei. A megfelelően választott koncentrációban jelen levő dópoló anyag elősegíti a kerámia anyag növekedését, a fémes alapanyag transzportját és hozzájárul ahhoz, hogy az oxidációs reakció eredményeként kapott kerámia anyag növekedési morfológiája kedvező legyen. A polikristályos oxidációs reakciótermék növekedé5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 11
