198429. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű, kerámia anyagú alakos munkadarab előállítására
1 198 429 2 sét, különösen alumínium alapanyagra épülő és oxigéntartalmú oxidálószerrel, így például levegővel létrehozott rendszerekben számos más anyag is képes kedvezően befolyásolni. A hasznos dópoló fémek között van például a szilícium, a germánium, az ón, és az ólom, különösen magnéziummal vagy cinkkel kombinálva. Ezeket a fémeket vagy alkalmas forrásaikat az alumínium alapanyagba ügy ötvözzük, hogy a kapott anyagban részarányuk 0,5... 15 tf% legyen. A tapasztalatok azt mutatják azonban, hogy a leg óbb növekedési kinetikai és növekedési morfológiai hatásokkal akkor lehet számítani, ha ezek a dópoló anyagok az ötvözetben 1_10 tf%-os arányban vannak jelen. Az ólom ugyan hasznos dópoló anyag, de csak nehezen ötvözhető az aluminiumba, ebből a célból legalább 1000 °C hőmérsékletet kell biztosítani, mivel egyébként oldékonysága alumíniumban nagyon kicsi. Ismert viszont az a megoldás, hogy az ólmot más ötvöző összetevőkkel, különösen ónnal együtt visszük be, ami oldhatóságát jelentősen javítja és biztosítja, hogy az.ötvöző összetevőt alacsonyabb hőmérsékleten tudjuk az alumíniumba bevinni. Az adott feltételektől függően a dópoló anyagok száma egynél nagyobb is lehet. így alumínium mint fém alapanyag és levegő mint oxidálószer alkalmazása esetén a dópoló anyagok különösen kedvező kombinációi a következők: (a) magnézium és szilícium, (b) magnézium, cink és szilícium. Ezekben az esetekben a magnézium célszerű mennyisége általában 0,1...3 tf%, cinkre az 1 ...6 t% tartomány, míg szilíciumra az 1 —10 tf% koncentrációtartomány bizonyult különösen célszerűnek. Az alumínium fém alapanyag tulajdonságainak szükség szerinti befolyásolását biztosító további dópoló anyagok példái a nátrium, lítium, kalcium, bór, foszfor és ittrium, amelyek szintén felhasználhatók külön-külön vagy kombinációban egy vagy több más dópoló anyaggal is, az oxidálószertől és a folyamat feltételeitől függően. A nátrium és lítium részaránya általában igen kicsi, az esetek többségében legfeljebb 0,1 ...0,2 ezrelék; ezek külön és együtt vagy más dópoló anyagokkal kombinálva használhatók. A ritkaföldfémek, mint például cérium, lantán, prazeodímium, neodímium és szamárium különösen más dópoló anyagokhoz keverve szintén jó dópoló anyagok. Mint már említettük, a dópoló anyag bevezetésének nem egyetlen módja a fém alapanyag ötvözése. A dópoló anyagot, akár egy vagy több fémes vagy nem fémes öszszetevőből áll, célszerű lehet vékony rétegben felvinni a fém alapanyag felületére vagy felületének egy részére. Ezzel ugyanis lokálisan lehet a fém alapanyagból keletkező kerámia test növekedését befolyásolni, a kerámia szerkezet poHkristályos összetevője a kijelölt felületeknél a többieknél erőteljesebben képes a töltőanyag rétegébe, illetve az előmintába átnőni. A poHkristályos szerkezetű kerámia anyag növekedési folyamatát tehát a dópoló anyag lokalizált elrendezésével is elő lehet segíteni, amikor a töltőanyag vagy elő minta kijelölt felületénél beépített dópoló anyag hatására a töltőanyag ágyába, illetve az elő mintában, az anyag növekedése szabályozott módon zajlik. A dópoló anyagot tartalmazó bevorat vagy réteg általában viszonylag vékony, különösen, fa az elkészítendő kerámia termék méreteihez viszonyítjuk és ezért az oxidációs reakciótermék növekedése során hatásosan képes a dópoló anyag rétegén áthatolni, sokkal vastagabb lesz, mint amilyen mélységet a dópolóínyag rétege elfoglal. A dópoló anyag rétegét kialakíthatjuk festéssel, szórással, gőzölögtetéssel, szitanyomással vagy más olyan módszerrel, amely alkalmas a szükséges vastagságú réteg létrehozására. Különösen célszerű a szuszpenziók vagy paszták alkalmazása, de adott esetben a szilárd szemcsés dópoló anyag vagy vékony uvegszerű rétege, esetleg filmje az előminta, illetve a töltőanyag felületével érintkezve is elhelyezhető. A dópoló anyagban lehetnek szerves vagy szervetlen kötőtnyagok, vivőanyagok, oldószerek és/vagy egyéb szerkezeti anyagok. A fém alapanyag felületére felszórt, Ezzal jól kötődő bevonatot alkotó porszerű dópoló Enyag szintén ismert megoldás vagy a porlasztásos fel'itel is alkalmazható a felület egészére vagy csak egy részére. A folyékony szuszpenzió, amely vízzel és szükség szerint szerves kötőanyaggal készült szórással 'ihető fel a fém alapanyag, a töltőanyag vagy az előminta felületére, belőle az oldó-és kötő szer nedves öszszetevőjének elpárologtatása után jól tapadó bevonat «.lakul ki, amely az előmintának és a fém alapanyagnak r megmunkálás előtti kezelését nem zavarja. A kívülről felvitt dópoló anyagok általában a felület egy részét borítják, a fém alapanyagon kialakított egységes vastagságú rétegben. A tapasztalat szerint a dópoló anyag mennyisége igen széles értéktartományban változhat, például fém alapanyagként alumíniumot használva a kísérletek során nem sikerült olyan alsó vagy felső határt meghatározni, amely alatt, illetve fölött a dópoló anyag hatása nem lenne észlelhető. így például alumíniumot és magnéziumot tartalmazó fém alapanyag esetén, ha az oxidálószer levegő vagy oxigén, a szilíciumilioxid réteg alkalmas arra, hogy szilicium forrása legyen. Az egyik mérés szerint a fém alapanyag minden grammjára viszonyított 0,00003 g szilícium, vagy ami evvel egyenértékű, a fém alapanyag felületének minden négyzetcentiméterére felvitt 0,0001 g szilícium megfejelő dópoló hatást fejt ki. Ebben az esetben a dópoló anyagot a felület egészére vagy csak egy részéfe visszük fel, és a felületi részarány a dópoló anyaggal bevont fe’ületre vonatkozik. Egy másik kísérletben alumíniumot ás szilíciumot tartalmazó fém alapanyagból oxigén vagy evegő mint oxidálószer jelenlétében alakítottunk ki kerámia struktúrát és azt találtuk, hogy a magnézium, nint dópoló anyag magnézium-oxid (MgO) formában nár a fém alapanyag minden grammjára számított 0,0008 körüli mennyiségben, vagy ami ezzel egyenértékű, a magnézium-oxid dal bevont felület minden négyretcentiméterére felvitt kb. 0,003 g magnézium a kívánt hatást kifejtette. Úgy tűnik, hogy a dópoló anyagok nennyiségének növelése egy bizonyos határig az összetett szerkezetű kerámia test előállításához szükséges eakció időtartamát csökkenti, de ez a hatás nem egyértelmű, függ a dópoló anyag minőségétől, a fém alapínyagtól és az oxidativ reakció feltételeitől. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 12
