199097. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű kerámia struktúra előállítására
13 HU 199097 B 14 Az anyagválasztással biztosítjuk azt is. hogy az oxidációs reakciótermék növekedése során a töltőanyagot átjárhassa, azt befogadhassa. Ez annyit is jelent, hogy az elsó oxidálószert a töltőanyagon belül is el lehet rendezni. A töltőanyag készülhet gyakorlatilag mindenféle formájú permeábilis anyagból, vagyis szemcsés, porszerü, púderré őrölt, lemezkékből vagy lemezekből álló rétegként, szálakból, gömböcskékból, üreges testekből, forgácsokból, stb. A töltőanyagban ezen túlmenően szerkezetbiztositó összetevők, mint rudak, huzalok, lapok lehetnek. Ezekben a poli kristályos kerámia struktúrákban az oxidációs reakciótermék egymással kapcsolódó krisztallitokból tevődik össze, benne egymással kapcsolódó pórusok és/vagy fémes maradványok vannak, amelyek legalább részben összefüggő járatokat alkotnak és a kerámiatest legalább egy külső felületéről hozzáférhetőek. A fém alapanyaggal együtt lehetőség van szokásos dópoló anyagok alkalmazására. Mind az első, mind a második fém alapanyag kiegészíthető dópoló anyagokkal. Ezek kedvezően képesek az oxidációs reakció feltételeit biztosítani és különösen sok ismeretes belőlük akkor, ha a fém alapanyag aluminium. A dópoló anyag feladata, illetve alkalmazásának céljai számos olyan tényezőtől függhetnek, amelyek 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 elóminta egészében vagy részében vannak eloszlatva. Ezek a lehetőségek egymást kiegészitóleg 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 dópoló anyag felvitele. Alumíniumot mint fém alapanyagot és levegőt mint oxidálószert használva a leghasznosabbnak a magnézium, a cink és a szilícium alkalmazása bizonyult. Ezek a dópoló anyagok együttesen vagy bármilyen kombinációban egymással, illetve további dópoló anyagokkal együtt használhatók. Az alumíniumba ezeket a dópoló fémeket vagy alkalmas forrásukat ötvözetként vihetjük be és általában, részarányuk az ötvözött anyaghoz viszonyítva 0,1...10 tX. A dópoló anyagok, vagy alkalmas forrásaik, mint az oxidok (MgO, ZnO vagy SiOz) a fém alapanyagba kívülről is bevihetők. Aluminium-oxid alapú kerámia struktúrát állítottunk elő például alumínium-szilícium ötvözetből oxidálószerként levegőt használva és ekkor a felületre az oxidálandó fém alapanyag minden g-jára számítva legalább 0,0008 g magnézium-oxidot vittünk fel, ami a felületre számítva emsénként mintegy 0,003 g-ot jelentett. Alumínium fém alapanyag tulajdonságainak javítására hatékonyak olyan dópoló anyagok, mint a nátrium, germánium, ón, ólom, lítium, kalcium, bór, foszfor és ittrium, ha az oxidációs reakció közege oxigén vagy levegő. Ezek a fémek külön-külön és egyéb dópoló anyagokkal keverve használhatók, alkalmazásuk során célszerűen az oxidációs reakció feltételeit vesszük figyelembe. Ugyancsak hasznosnak bizonyultak egyes ritkaföldfémek, mint a cérium, lantén, prazeodinium; neodimium és a szamárium, amelyek különösen egyéb dópoló anyagokkal együtt fejtenek ki előnyös hatást. Az említett dópoló anyagok az alumíniumra épülő kerámia szerkezetek polikristályos felépítésű oxidációs reakciótermékként való előállításakor a folyamatot jelentősen meg tudják gyorsítani, és ezzel azt nagyon előnyösen befolyásolják. A reakció lefolytatásához gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószereken kivül alkalmasak a szilárd vagy folyékony halmazállapotú oxidálószerek is. A különböző halmazállapotú oxidálószerek mind az első, mind a második fém alapanyag esetében keverékben is használhatók, de célszerűen a második fém alapanyag oxidálásához gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert alkalmazunk. A különböző oxidálószerek néhány példája, nem teljes listája a kővetkező: oxigén, nitrogén, halogének, kén, foszfor, arzén, szén, bór, szelén, tellur, ezek vegyületei és keverékei, mint például a szilicium-dioxid (ez kiváló oxigénforrás), metán, etán, propán, acetilén, etilén és propilén (mint szén forrásai), továbbá keverékek, mint levegő, H2/H2O és CO/CO2, illetve ez utóbbi kettő (tehát H2/H2O és CO/CO2) keveréke, amelyek különösen alkalmasak a környezet oxigénaktivitásának csők-, kentésére. Ennek megfelelően a találmány szerinti eljárással előállított kerámiatestekben lehetséges, hogy egy vagy több oxid, nitrid, karbid, borid és oxinitrid van, mint oxidációs reakciótermék, jelen. Alumínium mint fém alapanyag alkalmazása esetén tehát az oxidációs reakciótermék lehet az alumínium oxidja, nitridje, karbidja, boridja, míg szilícium esetében a borid, titánnal a nitrid, borid, stb. Általában megállapítható, hogy az oxidációs termékek a nitridek, boridok, karbidok, szilicidek és az oxidok. A folyamat molibdénből kiindulva molibdén-szilicid oxidációs reakciótermékekkel is megvalósítható. A találmány szerinti eljárás foganatosításakor tetszőleges oxidálószert lehet használni, mégis a legcélszerűbb az első fém alapanyag oxidálásához ugyanazt az oxidálóo 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
