198431. lajstromszámú szabadalom • Eljárás csiszoló anyagok előállítására
1 2 zisú kiindulási fémmel, mindegyiket a kapott, a dópolt fém teljes tömegére számított 0,1...10 s% koncentrációtartományban alkalmazhatjuk. Bármelyik dópolóanyag koncentrációja a felhasznált dópolóanyagok kombinációjától és a technológiai folyamat hőmérsékletétől függ. A megadott koncentrációtartományban a dópolóanyagok jól követhetően a keramikus anyag növekedésének gócpontjait jelentik, javítják a fém szállítását, és előnyösen befolyásolják a keletkező oxidációs reakciótermék növekedési morfológiáját. Alumíniumbázisú kiindulási fémek esetén a polikristályos, oxidációs reakciótermék növekedését hatásosan elősegítő további dópolóanyagok még pl. a szilícium, az ón és az ólom, különösen ha magnéziummal és cinkkel kombinációban alkalmazzuk őket. Az említett további dópolóanyagok közül egy vagy több, vagy megfelelő fémforrásaik ötvözhetők az alumíniumot tartalmazó kiindulási fémmel, ahol mindegyiket az ötvözet teljes mennyiségére számítva 0,5... 15 s% koncentrációtartományban alkalmazzuk, előnyösebb növekedési kinetikát és növekedési morfológiát érhetünk el azonban, ha a kiindulási fémötvözet teljes tömegére számítva a dópolóanyagot 1 ...10 s% koncentrácíótartományban alkalmazzuk. Dópolóanyagként általában ólmot ötvözünk az alumíniumbázisú kiindulási fémmel és ehhez alumíniumban való rossz oldhatósága miatt legalább 1000 °C hőmérsékletet biztosítunk, egyéb ötvöző anyagok, például ón alkalmazásával általában növelhetjük az ólom oldhatóságát, ami lehetővé teszi a rosszul oldódó ötvöző anyagok kisebb hőmérsékleten való hozzáadását. A fentiekben ismertetetteknek megfelelően a körülményektől függően egy vagy több dópolóanyagot alkalmazhatunk. Például alumínium kiindulási fém esetében, ha oxidálószerként levegőt alkalmazunk, különösen hatásos dópolóanyagot jelent a következő kombináció: (a) magnézium és szilícium, vagy (b) magnézium, cink és szilícium, ezekben az esetekben a vizsgálatok a 0,1...3 s%-os magnéziumkoncentrációt, az 1...6 's'/f-os cinkkoncentrációt és az 1...1G s%-os szjlíciumkoncentrációt mutatták különösen előnyösnek. Alumíniumbázisú kiindulási fém esetén az említetteken felül különösen hatásosan alkalmazható dópolóanyagoknak bizonyultak a következők: nátrium, lítium, kalcium, bór, foszfor és ittrium, ezek az oxidálószertől és a technológiai körülményektől függően egyidejűleg vagy egy vagy több egyéb dópolóanyaggal kombinációban alkalmazhatók. A nátriumot és a lítiumot nagyon kis mennyiségben, milliomodrész tartományban, tipikusan 100.„200 ppm mennyiségben visszük be, azt a kettőt alkalmazhatjuk külön-külön, együtt, továbbá egy vagy több további dópolóanyaggal kombinálva. Hatásos dópolóanyagoknak tekitnhetők még a ritka földfémek, mint a cérium, lantán, prazeodímium, neodímium és szamárium, amelyek főleg egyéb dópolóanyagok hatásának javítására alkalmasak. A dópolóanyagok bevitelére nem feltétlenül szükséges a kiindulási fémmel alkotott ötvözetüket előállítani. így például egy vagy több dópolóanyagot szelektíven felvihetünk vékonyrétegben a kiindulási fém felületére vagy felületének egy részére, így lehetővé tesszük a kerámiai anyagszerkezet lokális növekedését úgy, hogy a polikristályos kerámiai anyag növekedése az áteresztő töltőanyag egy kiválasztott részének irányába történjen. ly módon a polikristályos kerámiai anyag növekedése szabályozható azzal, hogy a dópolóanyagot a kiindulási fém felületének lokalizált részére helyezzük el. A kiindulási fémből álló test vastagságához képest az alkalmazott dópolóanyag bevonata vagy rétege vékony, és az oxidációs reakciótermék növekedése vagy képződése lényegében a dópolóanyag rétegén túlmenően történik, vagyis az alkalmazott dópolóanyag rétegvastagságát meghaladó rétegben történik. A dópolóanyag kívánt rétege felvihető festéssel, ecseteléssel, bemerítéssel, selyem szitával, elgőzölögtetéssel vagy egyéb módon, ha a dópolóanyagot folyékony halmazállapotban vagy pasztaszerű konzisztenciájú formában alkalmazzuk, a szórás szintén megfelelő megoldás, vagy egyszerűen elegendő egy réteg szilárd, szemcsés dópolóanyagot, a dópolóanyagból készült szilárd, vékony lapot, vagy filmet a kiindulási fém felületén elhelyezni. A dópolóanyag szükség szerint tartalmazhat szerves vagy szervetlen töltőanyagot, hordozóanyagot, oldószer és/vagy dúsítóanyagot, ha ez célszerű. Az egyik, különösen előnyös módja a dópolóanyag alkalmazásának az, amikor a kiindulási fém felületére a dópolóanyagot folyadékszerű szuszpenzióként, vizes vagy szerves töltőanyaggal alkotott keverékben, például permetezéssel visszük fel. A permetezés révén a felülethez jól tapadó bevonatot kapunk, ami megkönnyíti a dópolt kiindulási fém kezelését a találmány szerinti eljárással végzett feldolgozás előtt. Ha a dópolóanyagot külsőleg alkalmazzuk, rendszerint a kiindulási fémfelület egy részére egyenletes vastagságú bevonatként visszük fel. A dópolóanyag mennyisége az alkalmazott kiindulási fém mennyiségéhez képest széles tartományban választható, olyannyira, hogy alumínium esetén például nem sikerült kísérleti úton meghatározni sem az alsó, sem a felső hatásossági határt, Alumíniumbázisú kiindulási anyagot és levegő vagy oxigéi oxidálószert alkalmazva, és ehhez szilícium-dioxid formájában külső dópolóanyagkéivt szilíciumot használva kitűnt, hogy elegendő a kiindulási fém minden grammjára mindössze 0,00003 g, a belőle kialakított test fémfelületének minden négyzetcentimérerére alig 0,0001 g szilíciumot számítani, a szilícium egy másodlagos dópolóanyaggal, például egy magnéziumot vagy cinket leadó vegyülettel együtt alkalmazva elősegíti a polikristályos kerámiai anyag növekedését. Az is jól megfigyelhető volt, hogy a kerámiai anyag kívánt szerkezete kialakítható volt úgy is, hogy alumíniumbázisú kiindulási fémet, oxidálószerként levegőt vagy oxigént dópolóanyagként a fémfelület minden négyzetcentiméterére számítva legláfcb 0,003 g Mg-t, illetve az oxidálandó kiindulási fém minden grammjára számolva legalább 0,0008 g Mg-t alkalmazunk MgO vagy MgAl204 formájában. Találmány szerinti eljárás néhárjy előnyös fonatosítási módjában felhasznált kiindulási fém tartalmazhat egyebek mellett alumíniumot, szilíciumot, cikóniumot, hafniumot vagy tiránt, és ezt a fémet olyan áteresztő töltőanyag egészíti ki, amely közvetlenül a kiindulási fémmel érintkezésben van elhelyezve. Ezek egymáshoz viszonyított elhelyezésük olyan, hogy az oxidációs reakciótermék az előzőekben leírtak szerint a töltőanyag irányába fejlődik azért, hogy a töltőanyag vagy egy része átitatódjon a növekvő mennyisé198.43 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 6
