202168. lajstromszámú szabadalom • Módosított fémtartalmú önhordó kerámiatest és eljárás annak előállítására
HU 202168B felületen vagy a felülethez közel játszatjuk le és nem az egész kerámiatestben kívánunk helyettesíteni. Emellett a hőmérséklet növelésével vagy csökkentésével megváltoztathatjuk a fémek viszkozitását és/vagy elegyedését, és ezáltal az interdiffúzió sebességét. Speciális ötvözetek vagy intermetallikus komponensek jelenléte a késztermékben is az alkalmazott hőmérséklettől függ. Ennek megfelelően a találmány szerinti eljárás kivitelezésénél alkalmazott hőmérséklet és az érintkeztetési idő számos tényezőtől függ, mint például az eredetüeg készített kerámiatest fémtartalmú komponensének összetételétől, az idegen fém összetételétől, az interdiffúzió kívánt mértékétől, a helyettesítés mélységétől. A találmány szerinti eljárásban, előnyösen a legalább az egyik fém olvadáspontjánál, még előnyösebben mindkét fém olvadáspontjánál magasabb hőmérsékletet alkalmazunk. Ha az interdiffúzió sebességét növelni akarjuk, akkor a hőmérséklet növelése szükséges. Abban az esetben, ha alumínium fémtartalmú komponenst tartalmazó alfa-alumínium-oxid kerámiatestben - - melyet alumínium alapfémből, oxidálószerként levegőt használva állítottunk elő — a fémtartalmú komponenst nikkellel, mint idegen fémmel helyettesítjük, a folyadék-folyadék interdiffúzió létrejöttéhez előnyösen 1650 °C hőmérsékletre van szükség. Ez az érték megegyezik vagy egy kicsivel felette van a nikkel és az alumínium, valamint az eljárás során keletkező, bármely intermetallikus komponens olvadáspontjának. Abban az esetben, ha a nikkel térfogataránya a fémtartalmú komponenshez képest 20:1, a fémtartalmú komponens körülbelül 95%-a a helyettesíthető nikkellel 55-75 óra vagy ennél rövidebb idő alatt, az így keletkező minta 2,45- 3,05 mm vastag összefüggő fémréteget tartalmaz. Megjegyezzük, hogy ezek a térfogatarányok, idő- és hőmérsékletértékek csak bemutatásra szolgálnak, és az eljárás körülményei módosíthatók. Szilárd-folyadék interdiffúzió kivitelezhető a nikkel olvadáspontja alatt, de az alumínium olvadáspontja felett. Ebben az esetben az interdiffúzió sebessége kisebb. Ezen túlmenően, ha a kerámiatestben csak nagyon korlátozott mélységben akarjuk az alumíniumot helyettesíteni, az eljárást szilárd-szilárd interdiffúzióval, megemelt, de az alumínium olvadáspontja alatti hőmérsékleten folytatjuk le. Szükség esetén az interdiffúziós folyamat javítására a kerámiatest és/vagy az idegen fémtest rendszert mozgathatjuk vagy rezegtethetjük. Elsősorban ultrahang energiát vezethetünk a kerámiatestet és az idegen fémet tartalmazó tégelybe vagy edénybe az interdiffúzió sebességének növelésére. Emellett a tégelyt vagy a kerámiatestet a folyamat minden művelete alatt mechanikusan rázhatjuk vagy forgathatjuk. A találmány szerinti, előnyös folyadék-folyadék rendszerű interdiffúziós eljárás esetén a kerámiatestet akkor távoli tjük el a tartó tégelyből, amikor az idegen fém még olvadt állapotban van. Afeleslegben lévő fémet lefolyatjuk a kerámiatest felületeiről. Azt tapasztaltuk, hogy a nedvesítő és/vagy kapilláris hatás elegendő a módosított fémtartalmú komponens kerámiatestben való visszatartására. A kerámiatest felületét ezután polírozhatjuk vagy tisztít9 hatjuk például csiszolással, gépi megmunkálással, homokfúvással vagy maratással vagy hagyhatjuk az eredeti állapotban is. Ahogyan az előzőekben ismertettük, a kerámiatestet valamilyen, megfelelő alapfémből készítjük a leírásunk elején ismertetett, közös szabadalmi bejelentésekben bemutatott eljárások szerint. Az egyik, találmányunk szerinti, előnyös eljárással úgy készítünk kompozíciót, hogy az alapfém felületéhez, azzal érintkezésben helyezzük el a töltőanyagot, és az eljárást addig folytatjuk, amíg az oxidációs reakciótermék át nem itatta a töltőanyagot egészen annak valamilyen megfelelő gáttal meghatározott határáig. Az előnyös előformált töltőanyag megfelelően porózus vagy permeábüis, hogy gázfázisú oxidálószer esetén átengedje az oxidálószert a töltőanyagon a fémmel való érintkezéshez valamint, hogy lehetővé tegye az oxidált reakciótermék növekedését a töltőanyagban. Más esetben az oxidálószer elhelyezhető a töltőanyag között vagy annak részét képezheti. Töltőanyagként általában megfelelő szokásos formájú kerámia anyagokat, például szemcsés anyagokat, porokat, lemezkéket, üreges testeket, gömböket, rostokat, tűformájú anyagokat használunk. Szemcsés vagy szálas fém töltőanyagokat is használhatunk az idegen fémmel való interdiffúziótól bevonattal védett formában; vagy abban az esetben, ha a töltőanyag tulajdonságait is módosítani kívánjuk, bevonat nélkül, amikoris a töltőanyag interdiffúzióba léphet az idegen fémmel. Ezen túlmenően a töltőanyag ágy tartalmazhat erősítőrudakból, lemezekből vagy huzalokból álló rácsot is. Általában ezekben a polikristályos kerámia szerkezetekben, így a kerámia kompozíciókban is, az oxidációs reakciótermék krisztallitok egymással összekapcsolódva alakulnak ki. A fémtartalmú komponens legalább egy része is összefüggő (összekapcsolódott) és a kerámiatest külső felületéről hozzáférhető. Ahogyan már a közös szabadalmi bejelentések ismertetésénél is említettük, az alapfémmel együtt alkalmazott adalékanyagok előnyösen befolyásolhatják az oxidációs reakciófolyamatot, különösen olyan rendszereknél, ahol alumínium alapfémből indulunk ki. Az adalékanyag szerepe nem annyira magától az adalékanyag anyagától, inkább számos, egyéb tényezőtől függ. Ezek a tényezők például a következők: egy vagy két adalékanyag alkalmazása esetén az adalékanyagok speciális kombinációja, egy külső adalékanyag és egy, az alapfémmel ötvözött adalékanyag kombinációja, az adalékanyag(ok) koncentrációja, az oxidáció körülményei és az eljárás körülményei. Az alapfémmel együtt alkalmazott adalékanyag vagy adalékanyagok 1) lehetnek az alumínium alapfém ötvözetei, 2) alkalmazhatók az alapfém felületének legalább egy részére, vagy 3) keverhetők vagy társíthatok a töltőanyag vagy az előformált töltőanyag legalább egy részével, vagy az 1), 2) vagy 3) alatt felsoroltak kombinációja is használható. Például valamüyen ötvözött adalékanyag alkalmazható önmagában vagy egy második, külső adalékanyaggal együtt. A 3) alatt felsorolt esetben, amikor a töltőanyaghoz további adalék-10 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
