203861. lajstromszámú szabadalom • Merevkerámia hab és eljárás haboskerámia termék előállítására
1 HU 203 861 B 2 lag kis felület mellett nagyon kis turbulenciát biztosítanak. A találmány feladata az eddigieknél egyszerűbben előállítható merev kerámia hab kidolgozása és olyan eljárás megalkotása, amellyel az eddigi közbenső lépések, szerves anyag használata nélkül lehet nagy szilárdságú kerámia habot előállítani. A találmány alapja az a felismerés, hogy megolvadt fém alapanyag irányított oxidációja segítségével lehetséges kívánt alakú kerámia termékek előállítása. A felismerés szerint az oxidálószer felületén létrejövő oxidációs reakciótermék adott feltételek között képes oly módon növekedni, hogy a rajta megolvasztott fém áthalad, majd a már kialakult oxidációs reakciótermék felületén az oxidálószerrel reakcióba lép. Ezzel az oxidációs reakciótermék rétege folyamatosan vastagszik. Az eljárás gyorsítható, ha olyan kiegészítő anyagokat alkalmazunk, amelyek dópoló anyagként viselkednek és a fém alapanyag növekedési folyamatát elősegítik. A dópoló anyag felvihető a fém alapanyag felületére is. A felismerésünk alapján kidolgozott eljárásban az oxidációt a lehető legszélesebb értelemben használjuk, ez egy vagy több elektron leadására alkalmas fémet vagy az elektronok megoszlására hajlamos fémet jelöl. A fémeken kívül más elemek és vegyületek is szóba jöhetnek. így az oxidálószer fogalmán az elektronbefogadására vagy megosztására hajlamos vegyületeket, anyagokat kell érteni. A felismerés szerint az említett eljárással a kerámia tennék töltőágyban is növeszthető, ahol a töltőanyag a megolvasztott fém alapanyag közelében helyezkedik el. A megolvasztott fém reakcióba lép a gáz halmazállapotú oxidálószerrel, például az oxigénnel, amely képes a töltőanyag ágyán áthatolni. A létrejövő reakciótermék, tehát adott esetben alumínium-trioxid a töltőanyag ágyán átnő, annak részecskéit befogadja, ahogy a megolvasztott fém alapanyag folyamatosan halad olvasztott tömegéből az oxidációs reakciótermék felületére. A töltőanyag részecskéi a kerámia anyag polikristályos szerkezetébe ágyazódnak bele és általában a három dimenzióban egymáshoz csatlakozó oxidációs reakciótermékek közé kerülnek Ugyancsak felismertük, hogy összetett szerkezetű kerámia testek, például a csövek alakíthatók ki úgy, hogy a fém alapanyagot öntvényként vagy megfelelő felületi alakzatként hozzuk létre, azt áteresztő szerkezetű töltőanyag ágyába helyezzük és ezt követően hevíteni kezdjük. Ha például alumínium rudat a töltőanyagba beágyazunk, vagyis alumínium-trioxid vagy szüícium-karbid oxidálószert áteresztő rétegébe helyezzük, a fém megolvad, reakcióba lép az oxidálószerrel, például oxigénnel, amely átjárja a töltőanyagnak a fém alapanyaggal szomszédos rétegeit. Az ennek eredményeként létrejövő oxidációs reakciótermék, vagyis az alumínium-trioxid a töltőanyagba átnő, annak részecskéit magába foglalja, annak mértékében, ahogy a fém alapanyag olvasztott tömegét elhagyja és az oxidációs reakciótermék rétegébe átmegy. Amikor a megolvadt fémet annak eredeti térfogatából teljes mennyiségben eltávolítottuk, ott olyan üreg marad, amely az eredeti kialakítást tükrözi, az üreget a létrejövő kerámia test veszi körül. Felismerésünk szerint ez az adott esetben igen bonyolult alakzatú kerámia termékek előállítására is alkalmas eljárás önmagában még nem használható merev szerkezetű kerámia habok létrehozására. Ehhez előzetesen fémből kell vázat létrehozni. A kerámia habok fizikai struktúrája igen jellegzetes, ami miatt jellemzőik, tulajdonságaik nagyon kedvezőek lehetnek. A nyitott cellák és csatornák egymással három dimenzióban kapcsolódnak, nagy fajlagos felületet és a tömeghez képest nagy szilárdságot biztosítanak. A három dimenziós cellás szerkezet révén a folyadék áramlása az Uyen habokon keresztül turbulens, amire számos alkalmazásban szükség van. A találmány éppen ezeknek a szükségleteknek az eddigieknél jobb kielégítésére nyújt lehetőséget. A kitűzött feladat megoldására merev kerámia habot, illetve eljárást annak előállítására dolgoztunk ki. A találmány szerint a merev kerámia habot, amely egymással összekötött térelemekből álló üreges hálószerű testtel van kialakítva, ahol a térelemek egymással véletlenszerűen három dimenzióban kapcsolódnak, és a térelemek felületei egymással véletlenszerűen kapcsolódó nyitott csatornák hálózatát határozzák meg, az jellemzi, hogy az üreges hálószerű test polikristályos kerámia anyagból, célszerűen alumínium fém alapanyaqgból levegő vagy oxigéntartalmú gáz jelenlétében előállított alumínium-trioxid alapú szerkezetként in situ létrehozott térelemekből van összetéve, ahol a kerámia anyag fém alapanyag oxidációs reakciótermékét tartalmazza és benne szükség szerint egy vagy több fémes összetevő van. Az alumínium oxidálását célszerű lehet nitrogéntartalmú gázzal elvégezni és így a térelemeket alumínium-nitrid részecskékkel előállítani. A találmány szerinti kerámia hab tulajdonságait tekintve célszerű, ha a térelemek belső terében fémes mag mellett üres tér van, de adott alkalmazásokban a fémes magra nincs szükség. A vegyes szerkezet, amikor a térelemek egy részében a belső térben fém van, míg más része fémtől mentes, ugyancsak előnyös. A találmány szerinti kerámia hab létrehozható töltőanyaggal is, amely a szerkezet szilárdítását biztosítja. A töltőanyag általában szilícium-karbid, szilícium-nitrid, alumínium-nitrid vagy alumínium-trioxid, illetve ezek tetszőleges arányú keveréke. Ugyancsak a találmány elé kitűzött feladat megoldására dolgoztunk ki habos kerámia termék előállítását szolgáló eljárást, amikoris fém alapanyagból egymással véletlenszerű módon három dimenziós szerkezetben összekötött és nyitott cellás struktúrát alkotó szivacsszerű szerkezetet hozunk létre, ahol a szivacsszerű szerkezetben véletlenszerűen három dimenzióban egymással kapcsolódó csatornák vannak és a találmány szerint a fém alapanyag olvadáspontja alatti hőmérsékletre melegítjük, ezzel felületén a nyitott cellás struktúra integritását a fém olvadáspontja fölé való hevítés mellett is biztosító bevonatot alakítunk ki, az előmelegített szivacsszerű szerkezetet fém anyagá5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
