203857. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű kerámia test előállítására fémalapanyag oxidálásával és önhordó szerkezetű kerámia test
1 HU 203 857 B 2 oxidációs folyamat zajlik le és így alumínium-trioxidban feldúsult réteg keletkezik. A megolvadt ötvözet ezen az oxidációs reakcióterméken keresztül vándorol az olvadt fém tömegéből az oxidációs reakció felé. Amikor a levegővel, mint oxidálószerrel érintkezik, az ötvözet alumínium összetevője legalábbis részben oxidálódik és így az oxidációs rekaiótermék rétege fokozatosan vastagodik. A második fém, tehát a réz, amely szintén az ötvözet alkotóeleme, hasonlóképpen az alumíniummal együtt az oxidációs reakcióterméken keresztül vándorol. A gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer azonban nem képes a rezet megfelelő mértékben oxidálni, az alumíniumhoz képest a fémes fázisban a réz részaránya növekszik, és az alumínium oxidálódásának mértékében oxidálni, az alumíniumhoz képest a fémes fázisban a réz részaránya növekszik, és az alumínium oxidálódásának mértékében belőle egyre kevesebb van a megolvadt fémben. A fémes alumínium oxidációját addig folytatjuk, amíg a szükséges összetételű, a kívánt mennyiségű fémes fázis jön létre. Ha az alumínium-réz rendszerekre érvényes bináris fázisdiagrammokat követjük, jól látszik, hogy a Cu9A14 összetételű fémes fázis akkor jön létre, amikor a fémes keverékben a réz mennyisége 80:851% az alumínium mellett, míg a hőmérséklet kb. 780 °C értéket nem lép túl. Ha a második fém szükséges mennyiségét a fém alapanyag, például alumíniumból készült test egy vagy több felületével érintkező rétegként vagy érintkező testként biztosítjuk, majd a fémes alapanyagot megfelelő gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel, célszerűen levegővel reakcióba visszük, a második fém szintén széles körből választható. Alkalmasnak bizonyult a szilícium, a nikkel, a titán, a vas, a réz és a króm, különösen ha porszerű formában alkalmazzuk őket A nikkel szintén alkalmas arra, hogy megfelelő tulajdonságú kerámia terméket hozzunk létre. A NiAl, Ni2Al3 vagy NiAl3 összetételű nikkel alumínium intermetallikus vegyületek igen hasznosan járulnak hozzá a kerámia test és különösen a test fémes összetevőjének korrózióállóságához. Ennek megfelelően a megnövelt korrózióállóság biztosítására nikkelt kell szükséges mennyiségben bevinni és jelenlétével nikkel-alumínium intermetallikus vegyületeket, fémes fázisokat létrehozni. A porszerű nikkelt ebből a célból az alumínium fém alapanyag felületére visszük fel. Amikor a megolvadt fém érintkezésbe lép a fémes nikkellel, ez utóbbi adott mennyiségét a mozgó alumínium magával viszi. A fémáramlás alkotórészeként a nikkel az alumínium-trioxid alapú oxidációs reakciótermékben vándorol. A fenti példához hasonlóan az alumínium alapanyag oxidációs folyamata során a nikkel koncentrációja szintén növekszik a növekvő kerámia anyag fémes fázisában, a megfelelő összetételű fázisok biztosítják a kívánt tulajdonságokat. Amikor a folyamat célja összetett szerkezetű kerámia test előállítása, amikoris az oxidációs reakciótermék megfelelő töltőanyag lehet például áteresztő tulajdonságú előminta, amely a fém alapanyag szomszédságában van elrendezve, a második fémet célszerű a töltőanyagban vagy az előforma anyagában eloszlatni, de alkalmazható úgy is, hogy belőle a töltőanyagban vagy a töltőanyagon egy vagy több réteget hozunk létre. Ha az előállítani kívánt kerámia test alumíniumtrioxid alapú mátrixra épül, és azt alumínium fém alapanyagnak gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel szilícium-karbid részecskékből készült ágyon biztosított oxidációs reakciójával állítjuk elő, ahol a szilícium-karbid részecskék előformaként is elrendezhettük, a második fémet porszerű vagy szemcsézett anyagként visszük be a folyamatba. A választék ebben az esetben célszerűen a titánt, a vasat, az ólmot, a nikkelt, a rezet, a krómot és a szilíciumot öleli fel. A kerámia testben jelen levő szilícium pédául azért lehet kívánatos, mivel az összetett szerkezet kerámia test a szilícium hatására jobban bírja a nagyobb hőmérsékletű alkalmazásokat, mint szilícium nélkül. Éppen ezért a szilícium-karbid töltőanyag részecskéi közé por alakú szilíciumot keverünk. Amikor az alumínium oxidációs reakcióterméke növekszik és a szilíciumkarbid részecskéket magába fogadja, a kialakuló szerkezetben a megolvadt alumínium transzportja jön létre, az olvadt fém pedig érintkezésbe kerül a porított szilíciummal. Az érintkezés következményeként a szilícium egy része eredeti helyéről a megolvadt alumíniummal távozik és az összetett szerkezetű kerámia test alkotó elemévé válik. Ennek a megoldásnak egyik következménye az, hogy a megolvadt fém a második fémnek nem teljes mennyiségét viszi magával, a töltőanyag egy részében, vagy az előmintában a szilícium érintetlenül megmarad, az összetett szerkezetű kerámia testben zárványt alkot. A második fémet a töltőanyag vagy az előminta egy vagy több felületére fel lehet vinni. Ilyenkor a szilícium részecskéket vagy a szilícium port a szilícium-karbid részecskékből készült ágy vagy az ilyen részecskéket tartalmazó előminta egy felületére szóljuk. Amikor a megolvadt fém alapanyag, tehát az alumínium ezt a felületet eléri, a szilícium egy része a mozgásba jövő alumíniumba kerül és így az elkészült kerámia termék fémes összetevőjének egyik alkotóelemévé válik. Ha a jelen kiviteli alak szerint a második fémet a töltőanyag vagy az előminta több felületére visszük fel, az eredményül kapott összetett szerkezetű kerámia testben olyan területek jönnek létté, amelyekben a második fém mennyisége az összetett szerkezetű kerámia test többi részéhez viszonyítva viszonylag nagy. A találmány szerinti eljárásnak abban a megvalósítási módjában, amikor a második (idegen) fémet a fém alapanyaghoz viszonyítva kívül helyezzük el, ezt olyan keverékként vagy vegyületként alakíthatjuk ki, amely a megolvadt fémmel reakcióba lép és/vagy a reakció feltételei között disszociálódik, vagyis belőle a második fém kiszabadul és a fentiekben ismertetett módon a megolvadt fém alapanyaggal együtt vándorol. Az alkalmas vegyületek között szerepelnek azok a fémoxidok, amelyek a fém alapanyaggal a megemelt hőmérsékleten redukálhatók vagy a fém alapanyaggal reakcióba lépnek és ennek eredményeként a második fém felszabadul. Ha például az összetett szerkezetű kerá5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 8
