203861. lajstromszámú szabadalom • Merevkerámia hab és eljárás haboskerámia termék előállítására
1 HU 203 861 B 2 nak olvadáspontja feletti hőmérsékletre hevítjük, a megolvasztott fémet oxidálószerrel érintkeztetjük, az oxidációs reakció során a megolvadt fémet azoxidálószerrel kapcsolatban tartjuk a bevonaton belül és szükség szerint a bevonat alatt, és ezzel nyitott szerkezetű kerámia habot hozunk létre, amely a fém alapanyag nyitott cellás hálószerű struktúráját mutatja, majd az elkészült kerámia testet lehűtjük és kinyerjük. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosításában a szivacsszerű szerkezetet megtartó bevonatot a fém alapanyagnak célszerűen alumíniumnak oxidáló gáz jelenlétében a fém olvadáspontja alatti hőmérsékletre való melegítésével és a megemelt hőmérsékletnek a kívánt vastagságú bevonat létrehozásához szükséges időtartamon át való fenntartásával biztosítjuk és a bevonatot célszerűen oxigéntartalmú gáz, különösen levegő bevezetésével oxidként hozzuk létre. Ugyancsak célszerű foganatosítási mód, ha a bevonatot úgy készítjük el, hogy a fém alapanyag olvadáspontja alatt az oxidálószerrel reakcióba lépő anyagot rakunk el felületére. A találmány szerinti eljárás foganatosítását elősegítik a különböző dópolóanyagok, míg a bevonat készítéséhez alkalmazhatók a különböző szuszpenziók, amelyek alumínium, szüícium és bór nagy finomságú szemcsézet vegyületeiből vannak kialakítva. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során a hevítési hőmérsékletet célszerűen annyi ideig tartjuk fenn, hogy a fém alapanyag egy része az oxidációs reakcióban ne vehessen részt. Az alkalmazott oxidálószer általában levegő vagy nitrogéntartalmú gáz, célszerűen tiszta, vagy kis mennyiségű egyéb gázt tartalmazó nitrogén. A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítási módjában az oxidálás feltételei között lényegében semlegesen viselkedő töltőanyagnak az oxidálószert áteresztő rétegével vonunk be térelemeket. Az oxidációs reakció folyamán a végeredményben keletkező oxidációs reakciótermék, például alumíniumtrioxid nyitott cellás, hálószerű kerámia struktúrát alkot, amelyben szükség szerint fémes összetevők is vannak. Az oxidációs reakciótermék a töltőanyag rétegébe átnő annak mértékében, ahogy a frissen keletkező oxidációs reakcióterméken az olvasztott fém átáramlik. íly módon olyan kerámia mátrix alakul ki, amelynek összetett szerkezetében a töltőanyag részecskéi is részt vesznek. A mátrix három dimenzióban egymással kapcsolatba kerülő részegységekből áll, amelyben azonban jelen lehetnek a fém alapanyag oxidációból kimaradt részecskéi és/vagy pórusok. Az oxidációs reakciótermék azonban három dimenzióban összekapcsolódó szerkezetet alkot, amelyben a fémes összetevők, a pórusok nem feltétlenül alkotnak összefüggő szerkezetet. A találmány szerinti merev kerámia hab a kiindulási szivacsszerű szerkezetet viszonylag hűen követi felépítésében és anyagának elrendezésében. Ezzel közel tökéletes hálószerű szerkezet állítható elő a kívánt sűrűséggel, összetétellel és jellemzőkkel. Az eljárás maga kevés lépésből áll, segítségével nagy tisztaságú, az eddigi eljárások hibáitól mentes módon előállítható termék nyerhető. A térelemek belső terében maradó fémes részecskék alkalmasak az elektromos és hővezetési tulajdonságok megfelelő beállítására, vagyis a szerkezetből hőcserélő, melegítő elemek is létrehozhatók. A fém feladata lehet a szüárdság vagy a merevség biztosítása is. A leírás további részében és az igénypontokban alkalmazott kifejezések értelme a következő: A „kerámia test” vagy „kerámia anyag” fogalma a jelen találmány értelmezésében egyáltalában nem korlátozható a klasszikus értelemben vett kerámia anyagokra, amelyek lényegében teljes térfogatukban nemfémes és más szervetlen összetevőkből állnak. A találmány szerint előállított és alkalmazott kerámia anyag, illetve test olyan szerkezetű,, hogy legfontosabb, domináns jellemzőit, és/vagy összetételét tekintve lényegében a kerámia testre emlékeztet, de kisebb vagy akár nagyobb mennyiségekben tartalmazhat egy vagy több fémes összetevőt, valamint összekötött járatokat alkotó vagy elszigetelt porozitást, amely a fém alapanyag, oxidálószer vagy dópoló anyag jelenlétének következtében alakul ki és a térfogatban részaránya 1... 40 tf%, de lehet nagyobb is. A „hab” olyan, a fém alapanyagból készült vagy más anyagú termék, amelynek önhordó szerkezete sejtes, vázas vagy hálós felépítettséget mutat. Az „oxidációs reakciótermék” fogahha a találmány értelmében egy vagy több oxidált állapotú fémet jelöl, ahol a fémet más elemnek vagy vegyületnek, illetve azok valamilyen kombinációjának elektront leadó vagy azzal elektront megosztó összetevőnek tekintjük. Ennek megfelelően a definíciónak megfelelő oxidációs reakciótermék egy vagy több fém és valamilyen, a leírásban kifejtett feltételeket teljesítő oxidáló hatású anyag között kialakult reakció eredménye. Az „oxidálószer” fogalma elektron befogadására, illetve elektron megosztás útján történő befogására alkalmas egy vagy több összetevőt takar, amely a reakció feltételei között lehet szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú (ez utóbbi esetben gőz alakú is lehet), de ezek keveréke (így folyadék és gáz keveréke) szintén használható. A „fém alapanyag” olyan viszonylag tiszta fémes tulajdonságú anyag, amely kereskedelmi forgalomban beszerezhető fémes összetevőket tartalmaz a szokásos szennyezésekkel, adott esetben ötvözőanyagokkal, ötvöző vegyületekkel és intermetallikus vegyületekkel. Ha a leírás egy meghatározott fémet említ, akkor a találmány a fenti tisztasági feltételeknek megfelelő fémre vonatkozik, hacsak a leírás ezzel kapcsolatban más feltételeket nem említ. A találmány szerinti kerámia habot, illetve az annak előállítására szolgáló eljárást a továbbiakban példakénti kiviteli alakok, illetve foganatosítási módokra való hivatkozással, a csatolt rajzra való hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az 1. ábra kiindulási fémből készült habszerű alaptest oldalnézete részben keresztmetszettel, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4
