203858. lajstromszámú szabadalom • Eljárás töltőanyagot tartalmazó kerámia termék előállítására
1 HU 203 858 B 2 legalább részbeni infiltrációjához. A találmány értelmében a töltőanyag felépítésében fizikailag nem homogén, ugyanis két anyagrendszerből áll. Az első anyagrendszer a massza teljes térfogatában első pórusrendszert biztosít, amely lényegében a töltőanyag részecskéi közötti porozitást öleli fel, míg a töltőanyag részének egy másik része második anyagrendszert alkot, amely második pórusrendszert határoz meg és ez utóbbit a részecskéken belüli porozitás alkotja. A töltőanyagban létrehozott mindkét pórusrendszer legalább részben stabilis, vagyis helyzetét a fém alapanyag megolvasztása, a töltőanyag masszájának infiltrációja során nem változtatja meg. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során olyan permeábilis szerkezetű testet (töltőanyagból készült ágyat vagy előmintát) használunk, amely pl. a következőket tartalmazza. (a) A találmány szerinti eljárás foganatosítási feltételei között a fém alapanyaggal szemben lényegében funkcionálisan semleges, tetszőleges összet&elű részecskék tömörítvénye vagy előformázott teste. Ilyenkor minden részecske önmagában már stabilisán öszszetartó krisztallitok porózus tömörítvényét alkotja, ahol a kristallitok alakjával kapcsolatban nincs különösebb megkötés, ezek lehetnek azonos tengelyű, pl. szálas vagy lemezszerű képződmények. Az ilyen részecskék néhány példája a következő: (i) kalcinált őrletlen alumínium-trihidrát részecskék, amelyek külső alakjukat és méreteiket megtartva kis sűrűségű alumínium-trihidrátot képeznek, de belül oly módon átkristályosodtak, hogy egymással kapcsolódó hálózatban elrendezett alumfnium-trioxid lemezkéket tartalmaznak. Az alumínium-trioxid alfa-módosulatként van jelen. Mivel az alumínium-trihidrát sűrűsége nagyjából 2,4 g/cm3, míg az alumínium-trioxid alfamódosulatáé nagyjából 4,0 g/cm3, ezért a részecskék porozitása valahol az 50% körül van. Az alumínium-trioxid alfa-módosulatát tartalmazó lemezszerű képződmények átmérője általában a 0,5... 5 pm tartományba esik, ahol az étékeket a kalcinálás hőmérséklete, az alkalmazott hőmérsékletek sorrendje, időtartama és a kristályosodási feltételek határozzák meg. (ii) a találmány szerinti eljárás foganatosításának szokásos feltételei között a fém alapanyaggal szemben funkcionálisan semleges anyagként viselkedő tetszőleges kémiai vegyület szórással szárított vagy tömörített és részben színtereit részecskéi. Ebben az esetben az egyenletes sűrűségű por tipikus kezdeti porozitása megfelel a szórással szárított, általában 40 ... 50%-os porozitású részecskék szokásos porozitásúnak. A porozitást nagyjából 10 ... 15%-os szintre lehet csökkenteni, ha a részleges szinterelés előtt kalcináljuk a port A 10... 15%-os porozitási határ alatt a pórusok egymástól szigeteltek, azokba a fém alapanyag részecskéi lényegében nem tudnak bejutni és így az oxidációs reakciótermékkel való átnövés sem következhet be. (fii) Szórva szárított vagy tömörített fémport tartalmazó részecskék, amelyeket nitridálással vagy oxidálással kötünk össze. A szilícium-nitrid és alumínium-nitrid porokat a kereskedelmi forgalomba őrölt állapotba hozzák, amikoris a nitridált fémet ismert módon aprítják. Az ilyen reakcióval létrehozott részecskék porozitása széles határok között változhat az oxidációs folyamat részleteitől függően. (iv) Szórással szárított vagy tömörítvényként létrehozott, oxid alapanyagból kialakított részecskék karbotermikus redukciójának eredményeként előállított részecskék. Ezt a módszert a technika jól ismeri, boridok, karbidok és nitridek por alakú vagy szálas változatait állítják így elő. A karbidokat vákuumban vagy inert atmoszférában lefolytatott reakció eredményezi. A nitridek esetében ammónia jelenlétében végzett karbonilridálást használnak, ahol ammónia mellett más formázó gáz vagy nitrogén is megfelel. A boridok előállításának alapját a tetrabór-karbid vagy a bőr-trioxid (B4C vagy B203) jelenti. Ezeknél az anyagoknál a részecskéken belüli porozitás nagy mértékű lehet, mivel a reakció során gáz alakú reakciótermékek is keletkeznek (szén-monoxid ' és szén-dioxid). A nagyjából gömbszerű krisztallitoktól egészen a hosszúszálas struktúrákig terjed az előállítható anyagok választéka. Titándibromid (TiB2) esetében megfigyelhetők a szivacsszerű szerkezetek is, amelyek különösen alkalmasak a reakciótermékkel való átnövesztés céljára. (b) Szálkötegekből vagy szálhalmazokból készült előminta, vagy előminta kívánt alakjára font, szövött szálak. Ebben az esetben a szálkötegek közötti nagyobb terek jelentik a „részecskék közötti porozitást”, míg az egyes szálak közötti kis méretű csatornák, tehát a szálkőtegeken belüli járatok adják a „részecskén belüli porozitást”. A szálak ebben az esetben is minden olyan anyagból előállíthatók, amelyek a reakció feltételei között funkcionálisan semlegesen viselkednek. Természetesen a szálak előálh'thatók a folyamat feltételei között esetleg felbomló vagy azokra más módon befolyást gyakorló anyagból is, de ilyenkor a funkcionálisan semleges bevonat az, amely a reakció zavartalan lefolytatását biztosítja. (c) Szivacsszerű struktúrák, például oly módon előállítva, hogy kerámia alapú zaggyal műanyag alapú szivacsszerű szerkezetet leöntünk és ezt a struktúrát részben szintereljük. Ilyenor a kezdetben a polimerizált műanyaggal létrehozott terek egymással kapcsolódó csatornákat hagynak maguk után, amelyek viszonylag nagyobb méretűek és így megfelelnek a „részecskék közötti porozitás” feladatának, míg a részben szintereit kerámia anyag finom csatornákkal jön létre, amelyek egyenletes eloszlásban alkotják azt a porozitást, amit előzőleg részecskén belüli porozitás-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5
