202167. lajstromszámú szabadalom • Összetett szerkezetű önhordó kerámia test és eljárás annak előállítására
HU 202167B A keverés során lejátszódó fizikai folyamatok hatására a por alakú és a szálas anyagokból álló testben sok az inhomogenitás, a nem kívánatos anyagorientáció, és ennek következményeként az előállítás során nem mindig alakul ki a kívánt tulajdonságú test. A találmány feladata olyan eljárás kidolgozása, amelynek révén a hagyományos előállítási technológiák hátrányai nagyrészt kiküszöbölhetők. A feladat az, hogy olyan kerámia anyagú termékeket lehessen előállítani, amelyek komplex alakja visszaadja egy előzetesen kialakított test alakját. Feladata továbbá önmaguktól kötő töltőanyagok alkalmazása nélküli olyan kerámia termékek létrehozása, amelyek a kívánt komplex struktúrát veszik fel. A komplex struktúrán olyan alakzatokat és visszaadandó formákat értünk, amelyek bonyolult térbeli vonalak mentén alakulnak ki, vékony réseket vagy üregeket tartalmaznak, esetleg olyan üregeket, amelyek nyílása sokkal kisebb, mint a belső átmérőjük, vagyis a feladat olyan kerámia termékek előállítása, amelyeket a hagyományos öntési technológiákkal sem lehetne előállítani. Ez utóbbiak esetében ugyanis a kis átmérőjű nyílásokkal létrehozott üregekből a bennmaradt anyagot általában nem lehet eltávolítani. A találmány alapja az a felismerés, hogy fém alapanyag megfelelő feltételek mellett végzett oxidálása révén lehetséges bonyolult szerkezetű, összetett kerámia termékek létrehozása. A felismerésre alapuló módszerrel előállított kerámiatestek bonyolult alakzatúak lehetnek, szilárdságuk nagy, törékenységük kicsi, a méreteket pedig az ismert eljárásoknál tapasztalt korlátok nem befolyásolják. A találmány szerint előállított termékek kedvező tulajdonságai mellett a technológia alkalmas az előállítás termelékenységének és a nem megfelelő minőségű termékek részarányának kedvező javítására. A kitűzött feladat megoldására egyrészt összetett szerkezetű önhordó kerámiateste előállítására alkalmas eljárást dolgoztunk ki, amelynek során fém alapanyagból kerámiatestet hozunk létre és a találmány szerint a fém alapanyagból pozitív mintát állítunk elő, az összetett szerkezetű kerámiatestet fém alapanyag polikristályos anyaggá való oxidálásával előállított kerámia mátrixból és a kerámia mátrixba ágyazott töltőanyagból álló testként hozzuk létre, ahol a kerámia mátrixot lényegében (i) a fém alapanyag oxidációs termékéből és szükség szerint (ii) egy vagy több fémes összetevőből alakítjuk ki, továbbá a) a fém alapanyagból inverz reprodukálásra alkalmas pozitív alakzatot és nem reprodukálásra szánt részt formázunk, b) legalább a fém alapanyagból formázott pozitív alakzatot szoros illeszkedésbe hozzuk alakítható töltőanyagból készült ággyal és az oxidációs termék növekedését a pozitív alakzat tartományában elősegítő körülményeket, a nem reprodukálásra szánt rész tartományában a növekedést gátló feltételeket biztosítunk, c) oxidálószer jelenlétében a fém alapanyagot olvadáspontját meghaladó és az oxidációs termék olvadáspontja alatti hőmérsékletre melegítjük és a kerámia test kialakulásáig ezt a hőmérsékletet 3 fenntartjuk, ahol (i) a hőmérséklet alkalmazásakor a megolvasztott fém alapanyaggal kapcsolatba kerülő, az oxidálószert átengedő és (ii) az oxidációs tennék növekedésével szemben áteresztő, a növekedő oxidációs terméket befogadó alakítható töltőanyagot használunk, míg melegítés és a hőmérséklet fenntartása közben (1) az olvasztott fém alapanyagot az oxidálószerrel hozzuk kapcsolatba és így oxidációs reakcióterméket hozunk létre, (2) az oxidációs reakcióterméknek legalább egy részét az olvasztott fém alapanyag és az oxidálószer között az olvasztott fém alapanyaggal érintkezésben tartjuk, fokozatosan, az olvasztott fém és az oxidációs termék közötti érintkezést biztosítva az olvasztott fémet a töltőanyaggal készült ágyban átjáratjuk, ezzel a töltőanyag ágyában a pozitívnak megfelelő negatív alakzatot létrehozzuk, ahogy az oxidációs tennék és az előzőleg már kialakított oxidációs termék közötti átmeneti felület továbbhalad, és (3) a reakciót folytatjuk, míg az oxidációs termék legalább egy része beágyazódik a töltőanyagba és növekedése eredményeként az összetett szerkezetű kerámiatest a pozitív mintaként alakul és d) az eredményül kapott összetett kerámiatestet a töltőanyag feleslegétől és a reakcióban részt nem vett fém alapanyagtól elválasztjuk. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során célszerűen az inverz reprodukálásra alkalmas pozitív alakzatot az alakítható töltőanyaggal szoros kapcsolatba hozzuk, míg a nem reprodukálásra szánt részt a töltőanyagtól szabadon tartjuk. A nem reprodukálásra szánt részt célszerűen az oxidációs termékek kijutását akadályozó bevonattal is elláthatjuk. Ez a bevonat előnyösen lehet a gáz vagy gőzfázisú oxidációs anyagot átengedő réteg. Célszerű lehet olyan réteg felvitele is, amely az oxidációs termékek átnövését késlelteti. Melegítéskor és a hőmérséklet fenntartása alatt előnyös külső dópolószer alkalmazása. A fém alapanyagot formázás után a töltőanyagba ágyazzuk be, míg a nem reprodukálásra szánt résztől előnyösen a töltőanyagot távol tartjuk. Mivel az oxidációs termékek az odixáció folyamán növekvő térfogatot mutatnak, ezért célszerű olyan töltőanyag alkalmazása, amely a térfogat növekedésekor létrejövő nyomásnövekedést ellenállásának növekedésével kíséri. Az oxidálószer célszerűen gőz fázisú anyag, vagy levegő, míg a töltőanyagnak legalább a pozitív alakzatot beágyazó részébe legaláb egy folyékony és/vagy szilárd halmazállapotú oxidáló hatású anyagot keverünk. Az oxidálószer oxigén és/vagy nitrogéntartalmú, például levegő. A találmány szerinti feladat megoldását legcélszerűbben olyan eljárás foganatosításával érhetjük el, amikoris a fém alapanyagot alumíniumból, vagy túlnyomóan alumíniumból álló keverékként hozzuk létre. Ebben az esetben az oxidálószer jelenlétében a töltőanyagban elrendezett pozitív alakzatot 850 ... 1450 °C tartományba eső hőmérsékletre melegítjük, míg az oxidációs termékeket túlnyomórészt 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ó0 65 3
