198430. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű, kerámia anyagú alakos munkadarab előállítására és önhordó szerkezetű kerámia anyagú alakos munkadarab
1 198 430 2 vegyületei és keverékei, mint például a szilíchim-dioxid (ez kiváló oxigénforrás), metán, etán, propán, acetilén, etilén és propilén (mint szén forrásai), továbbá keverékek, mint levegő, H2/H20 és C0/C02, illetve ez utóbbi kettő (tehát H2/H20 és C0/C02) keveréke, amelyek különösen alkalmasak a környezet oxigénaktivitásának csökkentésére. így a gáz halmazállapotú oxidálószerek közül mindenekelőtt az oxigén és az oxigéntartalmú gázok alkalmazása a legcélszerűbb (ideértve a levegőt), és ha a fém alapanyag alumínium, a kerámia terméket alumínium-oxidból kell előállítani, akkor nyilvánvaló gazdasági meggondolások miatt a levegő a lekedvezőbb oxidálószer. Ha az oxidálószert úgy azonosítjuk, hogy az egy megadott gázt vagy gőzt tartalmaz, esetleg ebből az anyagból áll, ez annyit jelent, hogy a megadott gőz vagy gáz a reakció feltételei között az oxidálószerben a kizárólagos, a túlnyomó vagy legalábbis a nagyobb részt alkotó oxidáló összetevő, amely az oxidációs reakció feltételei között a fém alapanyag oxidálását biztosítja. így például a levegő általában nitrogéntartalmú gáznak minősül, hiszen nitrogéntartalma sdekái nagyobb, mint benne az oxigén mennyisége, mégis a levegőt a találmány vonatkozásában oxigéntartalmú gáznak tekintjük, mivel a fém alapanyag oxidációs reakciójának lefolytatásánál levegő alkalmazása esetében a hatás mindenekelőtt az oxigén jelenlétének köszönhető. Ennek megfelelően a levegő ez esetben az oxigéntartalmú gáz kategóriájába esik, a nitrogéntartalmú gázok között a jelen találmány értelmében oxidálószerként nem említhető meg. A nitrogéntartalmú gáz, mint oxidálószer példája lehet a 96 tf% nitrogént és 4 tf% hidrogént tartalmazó formázó gáz. A találmány szerinti eljárásban szükséges oxidativ reakció feltételei között folyékony vagy szilárd halmazállapotú oxidálószer ugyancsak használható. Ez a gáz vagy gőz halmazállapotú oxidálószer hatását egészíti ki és hozzájárulhat a fém alapanyag oxidációjának gyorsításához az előminta térfogatán belül, míg azon kívül általában ilyet nem alkalmazunk. A szilárd vagy folyékony halmazállapotú kiegészítő oxidálószer ennek megfelelően az előmintán belül az oxidativ reakció kinetikáját kedvezően befolyásolja, nem járul hozzá az előminta térfogatán kívül a reakció folytatásához. Ez a környezet abból a szempontból különösen előnyös, hogy az előmintán belül a mátrix fejlődését elősegíti, annak a határfelületig történő növekedését gyorsítja, de minimalizálja a határfelületen túl történő növekedés lehetőségét. A felhasznált szilárd halmazállapotú oxidálószert általában az előminta teljes térfogatában oszlatjuk el, de célszerű lehet az a megoldás is, amikor csak az elő mintának a fém alapanyaghoz közel eső részeibe keveijük be azt. A szilárd halmazállapotú oxidálószer az előminta létrehozásához alkalmazott anyag részecskéin létrehozott bevonatként is felhasználható. A gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer anyagi minőségétől függően szokás a szilárd halmazállapotú oxidálószert megválasztani. Az alkalmas anyagok között vannak elemek, mint a bór vagy a szén, de találhatók a reakció feltételei között redukálható vegyüktek is, mint az oxigénforrásként számba jöhető szilícium-dioxid vagy egyes bór vegyületek, ha azok termodinamikai stabilitása kisebb, mint a fém alapanyag boridjáé. Ha folyékony halmazállapotú oxidálószert használunk, akkor annak anyagál általában célszerűen az előminta anyagának teljes égiszében eloszlatjuk. Célszerű lehet az a megoldás is, amikor a folyékony halmazállapotú oxidálószer csak az előminta kijelölt területére kerül, de mindenkor feltétel, hogy a folyékony halmazállapotú oxidálószer ne záija le a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer elől a megolvasztott fém alapanyaghoz vezető utakat. Amikor folyékony halmazállapotú oxidálószert említünk, ezen olyan anyagot értünk, amely az oxidativ reakció feltételei között folyékony, függetlenül attól, hogy a folyékony halmazállapotot szilárd halmazállapotból kiindulva a megemelt hőmérséklet hatásával értük el. Ezért az oxidativ reakció hőmérsékletén megolvadó sók is folyékony halmazállapotú oxidálószemek minősülnek. Ugyanígy használhatók olyan folyékony halmazállapotba kerülő vegyületek, amelyek az előminta porózus felületének egy részét vagy teljes egészét borítják és amelyek az oxidativ reakció feltételei között megolvadnak vagy felbomlanak és ezzel biztosítják a szükséges oxidativ összetevőt. A folyékony halmazállapotú oxidálószerek példái között kell említeni az alacsony olvadáspontú üvegeket. A fém alapanyagot és a permeábiüs szerkezetű előmintát tartalmazó elrendezést összeállítását követően kemencébe helyezzük. A kemencében biztosítjuk a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer jelenlétét és szükség szerinti utánpótlását, miközben az elrendezés hőmérsékletét a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó, de az oxidativ reakcióban létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó értéken tartjuk. Ha például a fém alapanyag alumínium, az oxidálószer pedig levegő, a hőmérséklet általában 850 °C és 1450 °C között lehet, célszerűen azonban 900 °C és 1350 °C között van. Az oxidativ reakció kijelölt hőmérséklet-tartományában tartva a hőmérsékletet a fém alapanyagot megolvasztjuk és olvasztott állapotát folyamatosan biztosítjuk. Ennek során ha szükséges, a hőmérséklet értékét a megadott tartományban szabályozzuk. A megmelet hőmérséklet biztosítja az oxidativ reakció lezajlását, amikor is a fém alapanyag felületén oxidációs reakciótermé kéből réteg alakul ki. Az oxidativ környezet folyamatos hatására, a megemelt hőmérsékleti környezetben a fém alapanyag a kapilláris jelenségek hatására fokozatosan felszívódik az oxidációs reakciótermék anyagába és azon belül a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer irányába mozog. Amikor oxidáló hatású anyaggal találkozik, a fém alapanyag oxidativ reakciója lezajlik, ennek eredményeként az oxidációs reakciótermék rétege növekszik, vastagodik. Az oxidációs reakciótermék egy része mindenkor a megolvasztott fém alapanyaggal kapcsolódik, egy másik része pedig a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel érintkezik, aminek következménye az, hogy az oxidációs reakciótermék fokozatosan átnövi az előminta szerkezetét. Ez az infiltrációs folyamat olyan poHkristályos 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
