203861. lajstromszámú szabadalom • Merevkerámia hab és eljárás haboskerámia termék előállítására
1 HU 203 861 B 2 A találmány tárgya merev kerámia hab és eljárás habos kerámia termékek előállítására. A találmány szerinti merev kerámia hab egymással összekötött térelemekből álló üreges hálószerű testtel van kialakítva, ahol a térelemek egymással véletlenszerűen három dimenziós szerkezetben összekötött és nyitott cellás struktúrát alkotó szivacsszerű szerkezetet hozunk létre, ahol a szivacsszerű szerkezetben véletlenszerűen három dimenzióban egymással kapcsolódó csatornák vannak. A nyitott cellás kerámia habok olyan kereskedelmi terméket jelentenek, amelyeket az ipar számos területén alkalmaznak. Ismeretesek az olvasztott fémek öntésénél alkalmazott kerámia szűrők, a diezel motorok kipufogó gázaiban megjelenő részecskéket befogó csapdák, a kipufogó rendszerekben elhelyezett katalitikus koverterek, hőcserélők, fűtőelemek, hő és elektromos szigetelések, amelyek kerámia anyagból készülnek. Ezeket a megemelt hőmérsékletekkel szembeni kiváló ellenállás, a vegyi hatásokkal terhelt környezetben is a hosszú élettartam jellemzi, és ezeket az előnyeiket fokozzák a habosított szerkezetek olyan jellemzői, mint a nagy fajlagos felület, a finom porozitás, a szilárdság/súly arány kiváló értéke. Mindezek a tényezők vezetnek oda, hogy a kerámia anyagú habokat a járműipar, a repülőgépipar előszeretettel használja. A szivacsszerű, tehát habosított szerkezetű kerámia testek előállításának hagyományos eljárásai során a nyersanyagokat őrlik, válogatják, ülepítik, szinterelik, megmunkálják stb. A megmunkálásnak mindezek a lépései inhomobenitások és szennyezések forrásai lehetnek, aminek következménye a végtermék minőségének leromlása. A hagyományos gyártási eljárásokkal gyakorlatilag nem elérhető követelmény az, hogy a kerámia testek a belső kialakítást is tekintve a kívánthoz közeli alakra legyenek hozhatók. A 3 947 363 ljsz. US szabadalmi leírás olyan nyitott cellás kerámia habot ismertet, amely hidrofill anyagú nyitott cellás szerves habból készíthető, amelyben az egymással kapcsolatban álló belső üregeket a szerves hab hálószerűén fonja körül. Ezt a szerves habot kerámia alapanyag vizes szuszpenziójával itatják át, ami a hálószerű szerkezet felületeit bevonja és végülis az üres területeket is a szuszpenzió tölti ki. Ezt követően a szuszpenzióval impregnált anyagot összenyomják, ezzel a szuszpenzióval impregnált anyagot összenyomják, ezzel a szuszpenzió 20... 75%-át eltávolítják, majd a nyomást megszűntetik és ezzel lényegében csak a szuszpenzióval bevont habot állítják elő. A hálószerű képződményt kiszárítják, anyagát felhevítik, amivel először a szerves hab rugalmas anyagát kiégetik, majd a kerámia bevonatot szinterelik. A folyamat eredményeként olyan szüárd kerámia hab nyerhető, amelyben a kerámia összekötött vagy megolvadt anyaga veszi körül az üres terek hálózatát és alakjában követi a kiindulási szerves hab anyagát. A szerves anyagból fentiekben bemutatott módon kerámia habot előállító eljárással számos nehézség kapcsolódik, mégpedig amiatt, hogy a szuszpenzió a szerves hab összenyomása után nem egyenletesen oszlik meg, ami a végtermék egyenetlen minőségéhez is vezet. A 4 076 888 ljsz. USA szabadalmi leírás a fentiekben ismertetett eljárást fejleszti tovább oly módon, hogy habosított szerkezetben létrehozott poliuretán alapú szivacsszerkezetre elektromosan vezető filmretegben fémet, fémből és kerámia alapanyagból vagy kerámia alapanyagból álló bevonatot visznek fel, például nikkel vagy réz árammentes lecsapatásával. A leírás szerint az elektromosan vezető vékonyréteg fölé galvánbevonat kerül, ezt fém/kerámia keverékkel vagy kerámia alapanyaggal 10.000 ... 15.000 "C hőmérsékletű argonplazmában vitt olvasztott anyaggal bevonják. A tapasztalat szerint ezzel az eljárással belülről fémes és kifelé egyre inkább kerámia jellegű üreges, sokrétegű hálószerű szerkezet hozható létre. Az eljárásnak azonban hiányossága, hogy a szivacsszerű szerkezetet legfeljebb 12 mm vastagságú elemekből lehet létrehozni, ha a beszórás egy oldalról történik, míg kétoldali plazmás beszórás esetén a szivacsszerű szerkezet vastagsága nem lépheti túl a 25 mm-t. A 60-as években dolgozták ki azt az eljárást, amely mint a 3 255 027 ljsz., a 3 473 938 és a 3 473 987 ljsz. USA szabadalmi leírásokból ismerhető meg, és amelynek lényege, hogy kiégetéssel oxigéntartalmú atmoszférában vékonyfalú alumínium-trioxidos struktúrákat hoznak létre. Ezt vékony alumínium elemekből, mint dobozok, csövek, edények, lyukasztott lemezek, stb. hozzák létre. Kiindulásként bonyolult alakzatú lemezek is használhatók, de az alumíniumot minden esetben alkálifém, alkáliföldfém, vanádium, króm, molibdén, volfrám,, réz, ezüst, cink, antimón vagy bizmut oxidjával, illetve ezek bármelyikét adni képes elővegyülettel, továbbá szükség-szerint szemcsézett tűzálló töltőanyaggal vonják be. Lyukacsos lemezek esetében az eljárás kettősfalú elemeket eredményez, amelynek középpontjában lemezszerű üres tér van, és ezt az okozza, hogy a fémoxidban kialakult repedéseken át a megolvadt alumínium a fém felületére vándorol át. A 3 473 938 ljsz. USA szabadalmi leírásban ismertetett eljárás szerint ez a struktúra gyenge, és elkerülésére vanádium vegyületet, valamint szüikátos folyasztószert ajánlanak. Ugyancsak javasolták a struktúrának alumíniumporral történő bevonását kiégetés előtt (1. a 3 473 987 ljsz. USA szabadalmi leírást), mivel ezzel a módszerrel a kettősfalú szerkezet viszonylag vastag falakkal hozható létre. Az említett szabadalmi bejelentések megalkotása során csak az alumíniumot vizsgálták ebben a vonatkozásban. A 3 255 027 ljsz. USA szabadalmi leírás szerint a lyukacsos szerkezet egymással összekötött falai zárt cellákat vagy csatornákat alkotnak, amelyek a falak teljes hossza mentén húzódnakA csatornák általában egy közös tengellyel párhuzamosak, és ez a struktúra több alkalmazás szempontjából kedvezőtlenebb, mint anyitott cellás, ahol a sejtszerkezet három dimenziósnak tekinthető. A vizsgálatok szerint, amint ezt a 4 540 535 ljsz. USA szabadalmi leírás ismerteti, az így készített kerámia anyagú szűrők viszonylag kis hatékonyságúak, míg a katalitikus elemek, amüyeneket a 3 972 834 ljsz. USA szabadalmi leírás ismertet, viszony-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
