203857. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű kerámia test előállítására fémalapanyag oxidálásával és önhordó szerkezetű kerámia test
1 HU 203 857 B 2 növekedési folyamatát jelentősen lelassítani. Gátló elemként minden olyan anyag (vegyidet), szerkezet, összeállítás, együttes, stb. használható, amely a találmány szerinti eljárás foganatosításához szükséges feltételek között integritását legalábbis korlátos mértékben megtartja, nem illékony és a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert átengedni, de egyúttal alkalmas az oxidációs reakciótennék növekedésének megállítására, helyi késleltetésére, lassítására, az oxidációs folyamatban reakcióméregként képes működni, vagyis bármilyen módon az oxidációs reakciótermék növekedését korlátozni, megállítani. A alkalmas anyagok között említhetjük a kalcium-szulfátot (gipsz), a kalcium-szilikátot, a portlandcementet, ezek keverékeit, amelyek különösen alumínium fém alapanyag és oxigéntartalmú gáz mint oxidálószer alkalmazása esetén biztosítják a gátló elem funkciójának ellátását Előnyük, hogy pasztaként vagy folyadékkal készült szuszpenzióban vihetők fel a szükséges felületekre, például a töltőanyag felületére. A gátló elem kialakításához célszerű lehet éghető vagy illő anyagok felhasználása is, amely hő hatására lebomlik, eltávozik és egyúttal a gátló elemben pórusokat hagy maga után. Ugyancsak célszerű lehet tűzálló anyag szemcséit a gátló elem kialakításához felhasználni, mivel ez megakadályozza, hogy az oxidációs reakció feltételei között a gáltó elem megrepedezzen, térfogata túlságosan megváltozzon. Kívánatos, hogy a gátló elemhez alkalmazott tűzálló anyag szemcséi a töltőanyagból készült ággyal azonos hőtágulási tényezőt biztosítsanak. így például, ha az előforma alumínium-trioxidot tartalmaz a létrejövő kerámia anyag szintén alumínium-trioxid részecskékkel épül fel, a gátló elem előnyösen olyan alumínium-trioxid részecskéket tartalmazhat, amelyek a 20 ... 1000 mesh szemcsézettségi tartományba esnek. A gátló elemek más kedvező tulajdonságú példái a fémes tokozások, vagy a tűzálló anyagú kerámia szerkezetek, amelyek legalább egyik végüknél nyitottak és ezzel lehetővé teszik a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer számára a behatolást töltőanyag ágyába és az oxidációs reakcióban való részvételt a fém alapanyaggal. Adott esetben a gátló elem is lehet a második fém forrása. így például vannak olyan rozsdamentes acélból készült rendszerek, amelyek meghatározott oxidációs feltételek között, általában nagy hőmérsékleten és oxigén jelenlétében, oxidokat, különösen vasoxidot, króm-oxidot és/vagy nikkel-oxidot hoznak létre, a rozsdamentes acél összetételétől függően. így tehát a gátló elem, tehát például az acélból készült tokozás a második fém fonása lehet és ez biztosíthatja, hogy a fém alapanyagot mozgása közben vas, nikkel, króm vagy más hasonló második fém egészítse ki. A találmány szerinti eljárást a továbbiakban néhány kiviteli példa alapján ismertetjük. 1. példa A ta i’mány szerinti eljárás foganatosításával alumíniui) trioxid alapú kerámia testet hoztunk létre, ameb / ek fémes összetevőjében rezet és alumíniumot tartalmazó intermetallikus ötvözeteket biztosítottunk. Ennek megfelelően a rezet választottuk második fémként és bevitelének módja a fém alapanyag ötvözése volt az oxidációs reakció megkezdése előtt. A kerámia anyag előállításához 101% rezet és 3 t% magnéziumot (ez utóbbit dópoló anyagként) tartalmazó alumínium ötvözetből 51x25x13 mm nagyságú rudat készítettünk, amelyet a Norton Co. El Alundum nevű alumínium-trioxidjából álló 90 mesh szemcsézettségű részecskéket tartalmazó ágyba helyeztünk. Az ágyat tűzálló edényben készítettük elő oly módon, hogy a rúd 25x51 mm nagyságú felülete kiállt az ágyból, a környező légtérrel érintkezett. Erre a felületre vékony rétegben dópoló anyagként szilícium-dioxidot szórtunk fel. Az együttest ezt követően kemencébe helyeztük, amelynek belső hőmérsékletét 5 óra alatt 1400 'C-ra emeltük. Ezt a hőmérsékletet 48 órán keresztül tartottuk, majd az együttest 5 óra alatt szobahőmérsékletre hűtöttük le. Az elkészült terméket a kemencéből kivéve a kerámia anyagot az edényből kinyertük. A kapott kerámia struktúrából keresztmetszetet készítettünk, azt a metallográfia és a fázisanalízis ismert módszerei szerint vizsgáltuk. A röntgendiffrakciós mérések szerint a kerámia anyag fémes komponense a struktúra felső részében CuqA^ összetételű volt, míg a kerámia anyag kiindulási felületéhez közeledve a CuA12 összetételű intermetallikus ötvözet, továbbá az oxidálatlan alumínium jelenléte volt elsősorban megfigyelhető. 2. példa Alumínium alapon készítettünk összetett szerkezetű kerámia testet, mégpedig nikkelben feldúsult fémes fázissal, abból a célból, hogy meghatározzuk milyenek az elkészült anyag mechanikai jellemzői. A kerámia anyagok előkészítése során öntéssel előmintát készítettünk, amely alumínium-trioxid részecskékből és fémes nikkelporból tevődött össze. Az előmintát ezt követően alumínium-trioxid alapú kerámia mátrixszal járattuk át, és ezzel nikkelben feldúsult fémes összetevőt hoztunk létre az elkészült kerámia anyagban. Először 70 t% 220 mesh és 30 t% 500 mesh szemcsézettségű alumínium-trioxid púderek (a Norton Co. 38 Alundum nevű terméke) keverékét 10 t%, illetve 30 t%nikkel fémporral kevertük ki. Az oxidot és fémet tartalmazó keveréket vízben homogenizáltuk és 2 t% akril-latex kötőanyag (Elmer’s Wood Glue márkanevű termék) hozzáadásával szuszpenziót hoztunk létre. A por és a víz (+ kötőanyag) tömegaránya 2,5:1 volt Ebből a szuszpenzióból előmintákat készítettünk oly módon, hogy azt 51x51 mm keresztmetszetű edénybe öntöttük és a szilárd részecskéket hozzávetőlegesen 13 mm vastag rétegben hagytuk leülepedni. A réteg felületéről a víz feleslegét leöntöttük. Az előmintákat ezt követően 51x51x13 mm nagyságú 380.1 jelű alumínium ötvözetből készült rúdszerű elemmel hoztuk kapcsolatba, mégpedig oly módon, hogy a közöttük levő felületen, amely 51x51 mm nagyságú volt, szilíciumot szórtunk fel vékony rétegben. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 10
