198429. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű, kerámia anyagú alakos munkadarab előállítására
1 198 429 2 A hengeres test belső átmérője megfelelt a rozsdamentes acélból készült gátló elem külső átmérőjének és a gátló elem helyén az eredeti fém alapanyag által elfoglalt térnek megfelelő belső üreg maradt. Mivel a gátló elem határozta meg a hengeres kerámia test alakját, a felületet csak legföljebb finomítás céljából kellett lecsiszolni. Ha gátló elemet nem alkalmaztunk volna, a kerámia anyagú munkadarab irreguláris alakú lett volna, amelyből a szabályos alakzatot munkaigényes megmunkálással és le csiszolással kellett volna létrehozni. 7. példa összetett szerkezetű kerámia anyagú blokk előállítása céljából alakos előmintát készítettünk el, amelyet gátló anyagréteggel vontunk be, ezzel biztosítva, hogy a kerámia mátrix növekedése csak egy adott méret és felület eléréséig folytatódhasson. A mintegy 12,7 mm vastagságú és 50,8 mm oldalélű kockával meghatározott előmintát hagyományos szedimentációs öntési technikával állítottuk elő. Az ehhez szükséges zagy szilárd összetevője 98 t% szüícium-karbidból (ez 70 t% 500 mesh és 30 X.% 220 mesh szemcsézettségű részecskehalmaz egyenletes keveréke volt), 1,75 t% kereskedelmi forgalomban beszerezhető latexből (a Bordon Co. Cascorez Latex EA—4177 jelű terméke) és 0,25 t% polivinil-alkoholból állt. A zagyot szilikongumíból készült öntőmintába töltöttük, hagytuk leülepedni, majd levegőben kiszárítottuk. A kiszárított előmintát levegő jelenlétében 24 órán keresztül 1250 °C hőmérsékleten előzetesen kiégettük. Az 1. példában ismertetett névleges összetétellel jellemzett 380.1 jelű alumíniumból készült hengeres korongot, amelynek átmérője 76,2 mm, vastagsága 12,7 mm volt, felső körkörös felületén —20 meshszemcsézettségű porított szilíciummal borítottunk be. A fémréteg össztömege 2 g volt, a rétegvastagság pedig egyenletes. Az előmintát ezt követően a fém alapanyag fémporral bevont felületére helyeztük. Az így kapott elrendezést, amely tehát az előmintából és az ötvöző összetevő rétegével ellátott fém alapanyagból állt, külső felületén, vagyis minden szabad felületén, ahol az előminta és a korong között nem volt kapcsolat, gátló anyagréteggel vontuk be. Ez a Vanderbilt R. T. cég (Norwalk) által gyártott Vansil W10 jelű kalcium-sziKkátból készült vizes keverék volt, és ezzel az együttest teljes mértékben bevontuk. A bevonatot hagytuk kiszáradni, majd az így szinte tokozással ellátott együttest szüícium-karbid részecskék rétegébe ágyaztuk. Ezt a réteget 24 mesh szemcsézettségű anyagból tűzálló anyagú edényben hoztuk létre. Az előminta felső bevonattal ellátott négyzetes felülete a környező atmoszféra hatásának volt kitéve és lényegében az ágy anyagának felső szintjében feküdt. A kapott elrendezést kemencébe helyeztük és mintegy 5 óra alatt biztosítottuk a kijelölt 900 °C hőmérséklet elérését. Ezt követően a kemence belső terében 100 órán keresztül fenntartottuk az oxidativ reakció 900 °C hőmérsékletét, majd 5 óra alatt szobahőmérsékletre vittük le a hőmérsékletet és az elrendezést kiemeltük a kemencéből. A gátló anyagréteggel bevont elrendezést az ágyból kiemeltük és homokfúvással a gátló anyagréteget könynyedén eltávolítottuk. A kapott munkadarabot röntgendiffrakciós eljárással elemeztük, megállapítottuk, hogy az alumínium anyagú koring oxidációja olyan alfa-módosulatú alumíniumtrioxidból álló kerámia mátrixot eredményezett, amelynek az előmintába való behatolása révén az előminta teljes térfogatát kitöltő, a gátló elem által meghatározót felületig érő kerámia anyagú termék keletkezett. Az előminta felületéhez képest néhány helyen a kerámia anyag túlnőtt a kijelölt felületen, de ez mindenképpen az alkalmazott gátló anyagréteg tökéletlenségének kell betudni, ez nem a gátló anyagréteg alkalmazásán;ik következménye. példa AISI 304 jelű rozsdamentes acélból készítettünk négyszögletes alakú gátló elemet, amelyet ugyancsak négyszögletes alakzatot képező kerámia test előállításán használtunk. A gátló elemet 79 dobozszerű elemként hoztuk létre, amelynek két téglalap alakú 80 és 84 oldalfala volt, ez utóbbiak hossza 2413 mm, széless 5ge 63,5 mm volt, míg a dobozszerű elem 86 felső felilete lyukasztott volt, ennek hossza 241,3 mm, szélessége 114,3 mm volt, benne 87 nyílások voltak kialakítva, ezek a felületet egyenletesen borították. A gátló elemet kemencébe helyeztük és levegőben 24 órán keresztül 1000 °C hőmérsékleten izzítottuk, majd a kemencéből eltávolítottuk. Ennek eredményeként a gátló elem teljes felületén oxidréteg alakult ki, lényegében egyenletes vastagsággal. Az 1. példában megadott névleges összetétellel jellemzett 380.1 jelű alumínium ötvözetből két db 228,6 mm hosszú, 101,6 mm széles és 38,1 mm vastag négyszögletes rudat készítettünk, amelyeket különküli m 98 tűzálló anyagú edényekben kialakított és a Norton Co. 90 mesh szemcsézettségű El Alundumjelű alumínium-trioxidjából álló 96 ágyban helyeztünk el. Az elrendezés olyan volt, hogy amdak 228,6-101,6 mines oldalai a légkör hatásának voltak kitéve, míg a fennmaradó öt felületet az ágy maga. vette körül. Az alumínium-trioxidból álló ágy szintje lényegében a rúd felső szintjével egyezett meg. A légkör felé szabadon maradó felületen mindegyik rudat 2 g dópoló anyag egyenletes vastagságú rétegével vontunk be A dópoló anyag szilíciura-dioxid volt. Mint a 13b. ábrán látszik, a gátló elemet a 90 alumínium rúd fölött helyeztük el oly mór on, hogy a négy oldalfal 91 széles az alumíniumtrió ddból álló ágyban maradt, lényegében az alumínium ötvözetből álló rúd mélységében, de a rudat körülvéve oly módon, hogy azzal nem érintkezett. A gátló elemet ezt követően az előzőekben már meghatározott alumínium-trioxid részecskék további mennyiségével vettük körül és így az oldalfalakat a 96 ágyba lényegében beépítettük, így a 98 tűzálló anyagú edényen belül 94 szabad tér maradt a 88 rúd 90 felszíne és a 86 felső felület között. A két beágyazott alumínium rúd közül az egyiket a 13 b. ábra szerinti elrendezésben az említett módon a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 17
