203858. lajstromszámú szabadalom • Eljárás töltőanyagot tartalmazó kerámia termék előállítására
1 HU 203 858 B 2 nak neveztünk. A szivacsszerű struktúrák létrehozhatók lényegében minden, a megolvadt fém alapanyaggal szemben a reakció feltételei között funkcionálisan semleges és ilyen struktúra létrehozására alkalmas anyagokból, kompozíciókból. 5 Az előzőekben említett minden kialakításra jellemző, hogy megvalósul a találmány szerinti eljárásnak az a követelménye, miszerint a permeábilis szerkezetű testet alkotó két anyagrendszer közül az első olyan első pórusrendszert határoz meg, melynek alapelemeit 10 egymással kapcsolatban álló, viszonylag nagy átmérőjű pórusok jelentik, míg a második anyagrendszer olyan második pórusrendszert alkot, amelynek elemei egymással kapcsolódó kis átmérőjű járatok. Mindkét pórusrendszer a test teljes térfogatában jelen van. Ha 15 a permeábilis szerkezetű testet porózus tömörítvények összetömörítésével vagy más módon történő formázásával állítjuk elő, akkor az első pórusrendszer lényegében a részecskék közötti járatokat, üres tereket öleli fel, vagyis a szomszédos részecskék határozzák 20 azt meg a töltőanyag ágyában, illetve az előmintában, míg a második pórusrendszer az egyes tömörítvényeken belüli finom járatokból jön létre, amelyeket a tömörítvényeken belül kialakult kristallitok és más részecskék határoznak meg. Amikor a permeábilis szer- 25 kezetű testet szálak kötcgeiből vagy halmazaiból hozzuk létre, az első pórusrendszer az egymással szomszédos szálkötegek, szálhalmazok közötti termékként alakul ki, míg a második pőrusrendszert az egyes szálkötegekben, száhalmazokban levő szálak által határolt 30 járatok határozzák meg. A kerámia anyagból létrehozott szivacsszerű szerkezetű permeábilis anyagú test esetében az első pórusrendszert a szivacsszerű szerkezet alkotó kerámia ágak közötti terek jelölik ki, míg a második pórusrendszert az egyes kerámia ágak anya- 35 gában fennmaradt porozitás határozza meg. Az előbb említett kialakítások bármelyikénél a második pórusrendszert láthatóan strukturálisan stabil elemek határozzák meg a töltőanyagban, azokat a pórusokat lezáró átrendeződés nem éri, amikor a találmány szerinti 40 eljárást foganatosítjuk. Ez annyit jelent, hogy ha a töltőanyag ágyát vagy az előmintát kristallitok tömörítvényeiből alakítjuk ki, az egyes tömörítvényekben levő kristallitok egymással stabil kapcsolatban maradnak az infiltráciő során, vagyis a közöttük létrejött pó- 45 rusok visszamaradnak. A töltőanyag általában a reakció feltételei között teljes mértékben funkcionálisan semleges kell, hogy maradjon. Kisebb mennyiségben tartalmazhat azonban olyan vegyületet is, amelyet a fém alapanyag ké- 50 pes redukálni. így alumíniumot mint fém alapanyagot választva a töltőanyagban célszerű lehet kisebb mennyiségben szilícium-dioxidot vagy szilícium-tetranitridet (Si02 vagy Si3N4) alkalmazni. Ezeket a redukálható szilícim-vegyületeket célszerűen por alak- 55 jában adagoljuk a funkcionálisan semleges töltőanyaghoz (például alumíníum-trioxidhoz vagy szilícium-karbidhoz). Kedvező eredményeket lehet elérni pl. kvarchomok vagy olyan vegyület alkalmazásával, amely az alumínium és szilícium közös képződménye, 60 mint pl. a kaolinanyag, amely alumino-szilikát ásványként ismeretes. A töltőanyag redukálható összetevője ásványi anyagként is eloszlatható a töltőanyagban. így például az alumínium-trioxidban általában jelen van 0,05 ... 0,61% Na20, vagy az alumino-szilikát jellegű ásványokban, mint agyagokban vagy földpátokban a szilícium-dioxid részaránya 40 ... 60 t%. Ez utóbbi esetben a töltőanyag szilícium-dioxid tartalmát legfeljebb 50%-ban szabad meghagyni, vagyis a szilíciumdioxidot tartalmazó anyagot semleges összetevőkkel kell kikeverni. A redukálható vegyület egyébként a funkcionálisan semleges töltőanyagra felvitt bevonatként is használható, amikor pl. a töltőanyag részecskéit jól ismert zselésített vegyületekkel keverjük ki, vagy részlegesen oxidáljuk. Ez utóbbira példa a szilíciumkarbid levegőben történő oxidálása, amikoris 1300 'C hőmérsékleten a részecskék egyenletes vastagságú szilícium-dioxid bevonattal láthatók el. Ha a töltőanyagban redukálható összetevőt alkalmazunk, ezzel az infiltráció folyamatát egyenletessé tesszük és jelentősen megkönnyíthetjük, ezen a módon kialakítható egy egységes infiltrációs frontfelület. A redukálható vegyületeket a töltőanyagból készült ágyban homogén eloszlású összetevőként vehetjük figyelembe, de adott esetben célszerű lehet, ha csak a töltőanyag és a fém alapanyag közötti határfelületen keverjük a töltőanyagba. A töltőanyaghoz kisebb mennyiségben további adalékanyagok is adhatók, amelyek segítségével a töltőanyagnak a megolvadt fém alapanyaggal szembeni nedvesítési jellemzői az oxidációs reakció feltételei között megváltoztathatók. A fém alapanyag általában jobban képes nedvesíteni azokat a töltőanyagokat, amelyek alkálifémet is tartalmaznak összetevőik között. Különösen alkalmasak erre a célra a nátrium, lítium és kálium vegyiiletei. A találmány szerinti eljárás foganatosításához a töltőanyagot és a fém alapanyagot egymáshoz viszonyítva megfelelő módon el kell rendezni. Erre mutat egy lehetséges példát az 1. ábra. Ebben a fém alapanyagból (pl. alumíniumból, szilíciumból, cirkóniumból, hafniumból, titánból, vagy ónból) álló testet helyezünk el permeábilis szerkezetű test mellett, ahol a permeábilis szerkezetet az előzőeknek megfelelően kell értelmezni. A fém alapanyagot és a permeábilis I szerkezetű testet úgy helyezzük el egymás mellett, hogy a fém alapanyag oxidációs reakciója bekövetkezhessen a töltőanyag, vagyis a permeábilis szerkezetű test irányába és ennek megfelelően a növekvő oxidációs termék a permeábilis szerkezetű testet átjárhassa, a töltőanyag részecskéit a növekvő kerámia szerkezet befogadhassa. A fém alapanyagot és a töltőanyagot egymáshoz képest a szükséges térbeli helyzetből általában tűzálló anyagból, pl. grafitból vagy hasonlóból készült 10 edényben rendezzük el, amikoris a fém alapanyagból álló 11 testet permeábilis szerkezetű 12 ágyba ágyazzuk (1. ábra) vagy a fém alapanyagból készült egy vagy több testet a töltőanyagból létrehozott permeábilis szerkezetű testen vagy ilyen test 6
