203710. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű kerámia test előállítására
1 HU 203 710 B 2 A találmány tárgya eljárás önhordó szerkezetű kerámia test előállítására, amikoris fém alapanyagot választunk, a fém alapanyagot olvadáspontja fölé melegítjük és belőle kerámia anyagot hozunk létre. A találmány szerinti eljárással nagy szilárdságú, szükség sze- 5 rint töltőanyagot is tartalmazó önhordó szerkezetű kerámia testek hozhatók létre. Az elmúlt évek során egyre növekvő érdeklődés figyelhető meg a kerámia anyagok iránt, amelyek a hagyományosan fémből készült szerkezeti elemek anya- 10 gaként fokozatosan terjednek. Az érdeklődés növekedését mindenek előtt az indokolja, hogy a kerémia anyagok számos tulajdonságokat tekintve, így korrózióállóság, keménység, kopásállóság, rugalmassági modulus és tűzállóság szempontjából a fémeknél el- 15 őnyösebbek. A kerámia anyagok ilyen jellegű alkalmazása előtt azonban komoly akadályt jelent az a tény, hogy az elkészült kerámia anyagok átalában nehezen munkálhatok meg, előállításuk egyébként is viszonylag költsé- 20 ges. Bór tartalmú kerámia anyagok gyártásánál jól ismert például a melegen történő összenyomás, a különböző hőmérsékleteken lejátszódó szintereléses folyamatok alkalmazása. A melegen történő összenyomásnál például őrölt, púderszerű részecskéket nagy nyo- 25 másokon, magas hőmérséklet alkalmazása mellett nyomnak össze. Az összenyomás közben alkalmas fémet tartalmazó por jelenlétében és megnövelt hőmérsékleten, illetve nyomáson kémiai reakciók is lejátszódhatnak. így az US 3 937 619 lsz. szabadalmi eírás 30 (bejelentője E.Clougherty) olyan eljárást ír le, amikoris borid alapú kerámia test előállítása céljából porított fémet és ugyancsak porított diboridot magas hőmérsékleten keverékben összenyomnak. Az US 4 512 946 lsz. szabadalmi leírás (bejelentője N.Brun) olyan 35 megemelt hőmérsékletű préseléses eljárást ismertet, amikoris kerámia anyag porát bőrrel és fém-hidriddel nyomnak össze és ezzel borid alapú összetett szerkezetű testet hoznak létre. Az említett eljárások hátránya azonban, hogy az alapanyagokat különleges módon 40 kell kezelni, az összenyomáshoz költséges és bonyolult felépítésű ezsközökre van szükség, a kapott kerámia részecskék méretei korlátosak, alakjuk csak viszonylag egyszerű térbeli alakzat lehet, a gyártási eljárás termelékenysége alacsony, költsége nagy. 45 A kerámia anyagok szerkezeti elemként történő alkalmazása szempontjából további komoly korlátot jelent merevségük és az a tény, hogy húzóerők hatására könnyen törnek. Ez lényegében nagy sérülékenységüket jelenti. Ennek következménye az, hogy még vi- 50 szonylag kis mértékű húzó-nyomó igénybevétellel járó alkalmazásoknák is gyakran előfordulhat a kerámia anyag teljes tönkremenetele. A kerámia anyagok értékes tulajdonságainak kihasználása céljából többféle próbálkozás történt. Az 55 egyik ezek közül a kerámia anyagok kombinálása fémekkel, amikrois cementeket vagy fém mátrix alapú összetett szerkezetű anyagokat állítanak elő. Az ilyen irányú próbálkozások célja az, hogy a kerámia legjobb tulajdonságait (például keménységét) ötvözzék a fé- 60 mek szerkezeti szempontból kívánt jellemzőivel (például képlekenységével). Kerámia anyagot és fémet tartalmazó összetett szerkezetű test, vagyis cermet anyagú test előállítására mutat be példát az EA 0 166 809 lsz. szabadalmi leírás. Az ismertetés szerint először a felaprózott, porszerű összetevőket hozzák egymással tömegükben reakcióba, majd az így kapott reakciókeveréket megolvadt fémmel hozzák kapcsolatba, amely átjárja a keveréket. Ilyen reakciókeverék lehet a titán-dioxidot, bór-oxidot és alumíniumot (szötchiometriai arányokban, valamint szemcsézett anyag formájában) tartalmazó keverék, amelyet megolvadt alumíniummal hoznak kapcsolatba. Ezzel az eljárással kerámia fázisként titán-diboroxidot és alumíniumtrioxidot hoznak létre, amelyet a fémes alumínium ezt követően átjár. Nyilvánvaló, hogy ebben az esetben az alumínium, de más megolvadt fém is redkulószerként működik és nem kiinduló anyaga a boridok képződését 1 eredményező reakciónak. Az EP 0 113 249 lsz. szabadalmi leírás olyan módszert ismertet, amelynek célja szintén cermet előállítása. Az első lépésben kerámia fázis diszpergált részecskéit in situ hozzák létre megolvadt fém fázisában, majd a fém megolvadt állapotát annyi ideig tartják fenn, amennyi elegendő egy, a fémet étnövő kerámia hálózat kialakulásához. A kerámia fázis létrejöttét titánsó és borsó példája alapján mutatják be, ahol a reakció az olvadt fémben zajlik le. A'kerámia anyag ennek megfelelően in situ keletkezik, a fémet áthálózó szerkezetben jön létre. Nincs szó tehát átjáratásról. Ezen túlmenően a folyamatban alkalmazott megolvadt fém, például alumínium redukálőszerként működik, nem vesz részt boridot eredményező reakcióban és a borid a megolvadt fémben precititátumként keletkezik. Mindkét példájában az említett szabadalmi leírás egyértelműen kijelenti, hogy a kialakult anyagban TiAl3, A1B2 vagy A1B12 részcskék vagy szemcsék nem voltak jelen, lényegében TiB2 keletkezett és ezzel az eredménnyel kívánták bizonyítani, hogy az alumínium nem kiindulási anyaga a boridképződésnek. Az US 3 864 164 lsz. szabadalmi leírás kerámia-fém rendszert mutat be, amelyet infíltrációval (átjáratással) hoznék létre. Az A1B12 tartalmú kiindulási anyagot vákuumban megolvadt alumíniummal impregnálják és ezzel létrehozzák a kívánt összetevők rendszerét. A reakció SiB6-Al, B-Al, B4C-Al/Si, valamint A1B12-B/A1 rendszerekben is lefolytatható. A szabadalmi leírás nem mutatja be a lejátszódó reakciókat, nem is tesz javaslatot arra, hogy összetett szerkezetű testet fém ínfű nációjával hozzanak létre vagy pedig olyan reakcióterméket alkalmazzanak, amely semlges töltőanyagból származik vagy más összetett szerkezetű anyag része. A cermet anyagok előállítására ismertté vált eljárásrok egy-egy esetben kiváló eredményt hoznak, de ez cak adott fémek rendszerében és nem mindig ismételhető módon figyelhető meg. Ezért továbbra is szükség van arra, hogy a kerámia anyagot és fémet tartalmazó összetett szerkezetű kerámia anyagot és fémet tartalmazó összetett szerkezetű kerámia testek előál-2
