202167. lajstromszámú szabadalom • Összetett szerkezetű önhordó kerámia test és eljárás annak előállítására
HU 202167B anyagok egy további osztályát azok jelentik, amelyeket a találmány szerinti eljárás megvalósítása során szükséges oxidációs feltételek között nem jellemez teljes stabüitás, de bomlásuk viszonylag lassú, ezért a növekvő kerámia termékbe kerülő töltőanyag alkotórészeként elfogadható. Ezeknek az anyagoknak az egyik példája a szüícium-karbid. Ez az anyag az oxidációs reakció feltételei között képes az alumínium oxidációját oxigénnel vagy levegővel megengedni, ennek során szüícium-oxidot képez, amely a további szüícium-karbid részecskéket bevonja és ezzel azok további oxidációját lassítja vagy megakadályozza. A szilícium-oxidos védőréteg jelenléte miatt a szilícium-karbid részecskék képesek szinterelődni vagy más módon egymáshoz, illetve a töltőanyag más részecskéihez kapcsolódni. Ez a megállapítás az alumínium, mint fém alapanyag és a levegő vagy tiszta oxigén, mint oxidálószer alkalmazása esetén érvényes. A töltőanyagban alkalmazható anyagok harmadik osztályát a termodinamikailag vagy kinatikailag nem stabil összetevők jelentik, mint például a karbonszálak, amelyek nagy valószínűséggel nem képesek az oxidációs reakció magas hőmérsékletén megmaradni, vagy amelyeket a megolvadt alumínium képes megtámadni. Ezek az anyagok akkor használhatók, ha az oxidálószert kevéssé oxidáló hatású anyagok közül választjuk, például CO/CO2 keverékként, vagy az anyag részecskéin olyan bevonat, például alumínium-oxid réteg van, amely az anyagot az oxidáló környezetben, vagy a megolvadt fém alapanyaggal való érintkezés során a károsodástól megóvja. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során kedvező hatást fejthetnek ki olyan dópoló anyagok, amelyek az oxidációs reakció lefutását változtatják. A dópoló anyagok szerepe, feladata az adott eljárástól függően választható. Alkalmazásukat befolyásolja a fém alapanyag, a kívánt végtermék, az esetleges kombinációs hatás, különösen ha kettő vagy több dópoló anyagot használunk, a dópoló anyagok felhasználásának módja, koncentrációja, az oxidáló környezet minősége és az eljárás feltételrendszere. A dópoló anyag(ok) alkalmazása során a következők tűnnek különösen fontosnak; (1) A dópoló anyag a fém alapanyag ötvözetképző összetevője lehet, (2) a fém alapanyag felületének legalább egy részére felvihető, (3) a dópoló anyag a töltőanyag része vagy a töltőanyag egy résztartományában eloszlatott anyag lehet. Az utóbbi esetben a töltőanyagba a dópoló anyagot olyan mélységig kell bevinni, hogy a fém alapanyagnak a találmány szerinti eljárással történő átalakítása során hatását kifejthesse. Az említett lehetőségek egyszerre is felhasználhatók, például az ötvöző anyag mellett kívülről bevitt dópoló anyag alkalmazása is célszerű lehet. Amikor a dópoló anyagot vagy anyagokat a töltőanyaghoz adagoljuk, abban ismert eljárásokkal lehet azt eloszlatni, például a töltőanyag teljes tömegét vagy csak egy részét a dópoló anyaggal kikeverjük, vagy a dópoló anyagot bevonatként visszük fel a töltőanyag részecskéire, esetleg olyan szemcséket alakítunk ki, amelyek a fém alapanyaggal szomszédos rétegbe kerülnek. Amikor a töltőanyaggal együtt 21 használjuk a dópoló anyagot, akkor a töltőanyag ágyán és ágyában egy vagy több réteg is kialakítható a dópoló anyagokból, ezeket belső nyflásokban, érintkezési vonalak, síkok mentén összekötött vonalakban stb. lehet elhelyezni, biztosítva az áteresztőképességet. A dópoló anyagok alkalmazásának egyik leghatékonyabb módszere az, hogy a töltőanyag teljes ágyát egyszerűen a dópoló anyagot tartalmazó folyadékba, például oldatba merítjük. A dópoló anyag forrása úgy is kialakítható, hogy a fém alapanyag felületét és a töltőanyag ágyát egymástól kis térfogatú, a dópoló anyagból készült merev testtel a felület egy helyén elválasztjuk. Amikor alumínium a fém alapanyag, annak felülete mentén célszerű lehet szilícium tartalmú üvegből álló vékony réteget elhelyezni a fém alapanyag felülete mentén. Amikor az esetleg magnéziummal belsőleg dópolt fém alapanyagot a szüícium tartalmú anyaggal körbevonva oxidáló környezetben felhevítjük, vagyis levegő alkalmazása esetén 850... 1450 ”C, célszerűen kb. 900... 1350 'C tartományba eső hőmérsékletre hevítjük, a polikristályos kerámia anyag az áteresztő anyagú ágyban növekszik. Ha a dópoló anyagot a fém alapanyag felületének legalább egy részénél kívülről visszük be, a polikristályos oxidációs termék struktúrája a töltőanyagba lényegében a dópoló réteg mögött, vagyis a dópoló réteg mélységét követően kezd növekedni. A fém alapanyag felületénél és/vagy az áteresztő anyagú ágyban egy vagy több dópoló anyag kívülről bármikor felhasználható. A fém alapanyaggal együtt ötvözetként is felhasználhatók a dópoló anyagok, azok szemcsés rétegként szintén felvihetők a fém alapanyag felületére és/vagy a töltőanyag ágyába. Ez annyit is jelent, hogy a folyamat során a dópoló anyagot, ha koncentrációja nem megfelelő, pótolni lehet és így a töltőanyagban koncentrációja változtatható. Alumínium fém alapanyag alkalmazása esetén, különösen ha az oxidációt oxigén alkalmazásával biztosítjuk, a legkedvezőbb dópoló anyagoknak a fémes alumínium és cink mutatkozott együttesen vagy külön vagy a következőkben ismertetendő anyagokkal együtt. Az alumínium fém alapanyag ezekkel a fémekkel vagy ezek valamely alkalmas forrásával jól ötvözhető, benne ezeknek a fémeknek a részaránya 0,1 ... 10 t%. A tapasztalat szerint az ebbe a koncentrációtartományba eső mennyiségű ötvöző anyag hatására a kerámia anyag növekedése gyorsabban megindul, a fém transzportja könnyebbé válik és a létrejövő oxidációs reakciótermék morfológiája a növekedés során kedvezően változik. A dópoló anyagok koncentrációja természetesen számos tényezőtói függ, az mindenkor az adott folyamat feltételeinek megfelelően változik. A polikristályos oxidációs termék növekedésénekelősegítésében alumínium alkalmazása esetén hatékonynak bizonyultak más dópoló anyagok is, mint például a szüícium, a germánium, az ón és az ólom, különösen, ha ezeket magnéziummal és/vagy cinkkel együtt használjuk. A dópoló anyagok közül egyet vagy többet, ületve ezek valamilyen forrását ötvözetként is be lehet vinni az alumíniumba, koncentrációjuk 0,5 és 151% között változhat. A növekedés kinetikáját és a létrejött tennék morfológiáját tekintve a legelőnyösebbnek azok a megoldások bizo-22 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 12
