203861. lajstromszámú szabadalom • Merevkerámia hab és eljárás haboskerámia termék előállítására
1 HU 203 861 B 2 lehet ötvöző összetevő, de ugyancsak hasznos megoldás, ha a dópoló anyagot a szerkezet bevonatát alkotó keverékbe visszük be. A dópoló anyag alkalmazása azonban nem feltétlenül szükséges. így például hálószerű szerkezetben kialakított alumínium testet nitrogénatmoszférában hevítve a dópoló anyagra akkor van szükség, illetve bevitele akkor célszerű, ha a folyamat hőmérséklete 1200 °C körül van, de nincs szükség dópoló anyagra, ha 1700 °C körüli hőmérsékletet használunk és kereskedelmi forgalomban kereskedelmi tisztaságú alumíniumot viszünk reakcióba. Ha az oxidálószer levegő, alumínium fém alapanyag esetében a szivacsszerű szerkezethez különösen hasznos dópoló anyagnak bizonyult a fémes magnézium és cink. Ezek a dópoló anyagok együttese vagy bármüyen kombinációban egymással, illetve további dópoló anyagokkal, különösen szilíciummal együtt használhatók. Az alumíniumba ezeket a dópoló fémeket vagy alkalmas forrásukat ötvözetként vihetjük be és általában részarányuk az ötvözött anyag tömegéhez viszonyítva 0,1... 101%. A dópoló anyagok, vagy alkalmas forrásaik koncentrációja több tényezőtől függ, egyebek között a többi dópoló anyagtól és a folyamat hőmérsékletétől. A tapasztalat szerint az említett értéktartományba eső mennyiségű dópoló anyagok kedvezően befolyásolják a kerámia anyag növekedését, elősegítik a fém transzportját és jó hatással vannak a reakció eredményeként létrejövő termék növekedésének morfológiájára. Alumínium fém alapanyag mint olvasztott fém alapján végzett kerámia növesztési folyamat esetén más hatékony dópoló anyago kis vannak, mint a szilícium, germánium, ón és ólom, különösen ha magnéziummal és/vagy cinkkel kombináljuk őket. Az alumínium fém alapanyagba ezeket a dópoló anyagokat vagy megfelelő forrásukat olyan mennyiségben visszük be, hogy a végeredményben kapott ötvözetben részarányuk kb. 0,5 ... kb. 15 t%. A tapasztalat azt mutatja, hogy az ötvözetben a kerámia anyag növekedési kinetikáját és morfológiáját az 1... 101% közötti részarányok biztosítják a legjobban. Az ólom mint dópoló anyag általában 1000 °C körüli hőmérsékleten keverhető az alumínium alapú fém alapanyaghoz, mivel az alumíniumban rosszul oldódik. Oldhatóságát azonban javítani lehet más dópoló anyagokkal mint például ónnal, amelynek jelenlétében ezt és más ötvöző anyagokat alacsonyabb hőmérsékleteken is az alumíniuméhoz lehet keverni. A feltételektől függően egy vagy több dópoló anyag is használható. Alumíniumot mint fém alapanyagot választva és oxidálószerként levegőt használva a leghasznosabbnák a magnéziumból és szilíciumból, illetve a magnéziumból, cinkből és szüíciumból álló kombinációk bizonyultak. Ilyen esetekben a magnézium ajánlott koncentrációja kb. 0,1... kb. 31%; a cinké kb. 1 ... kb. 6 t%, míg a szilíciumé kb. 1 ... kb. 10 t%. Ha alumínium-nitridet akarunk oxidációs termékként előállítani, a dópoló anyagok közé kell a kalciumot, báriumot, szilíciumot, magnéziumot és lítiumot sorolni. Alumíniumot mint fém alapanyagot használva egymással kombinációban vagy külön-külön az említetteken kívül használható a nátrium, lítium, kalcium, bór, foszfor és ittrium, amelyek jól egészítik ki a germánium, az ón, az ólom és a lítium hatását. A nátrium és lítium részaránya általában nagyon kicsi, 0,1... 0,2 ezrelék, és ezek a fémek bevihetők külön-külön vagy együtt, vagy más dópoló anyagokkal keverékben. A jó hatást kifejtő dópoló anyagok közé kell néhány ritkaföldfémet is sorolni, mint például a cériumot, a lantánt, a prazeodíniumot, a neodímiumot és a szamáriumot, amelyek igen hatékonyan egészítik ki más dópoló anyagok működését. Ha a dópoló anyagot kívülről kívánjuk alkalmazni, akkor célszerűen olyan nyitott cellás fémszerkezet létrehozása, amely a dópoló anyagot sóként tartalmazó vizes oldatba meríthető. Ezt a 2. példa mutatja be. Ugyancsak hatásos megoldás, ha a dópoló anyagokat porrá őröljük, belőlük szerves hordozóanyaggal szuszpenziót képezünk és ezt a nyitott cellás szivacsszerű szerkezetbe öntjük, majd összerázzuk. Ezzel a szuszpenzió a felületeken eloszlatható. A kívülről alkalmazott dópoló szer mennyisége a tapasztalat szerint igen széles határok között választható meg. Ha szüíciumdioxidot használunk és ezt alumínium alapú fém alapanyaghoz választjuk oxidálószerként levegőt vagy oxigént használva, a fém alapanyag minden grammjára elegendő 0,001 g szüíciumot használni, különösen, ha magnéziumot és/vagy cinket leadni képes forrást is a bevonathoz adunk. A vizsgálatok szerint alumínium fém alapanyag és oxigén vagy levegő oxidálószer választása mellett a szüícium mint dópoló anyag szerkezetnövesztő hatását jól egészíti ki az, ha kívülről a fém alapanyag minden grammjára vonatkozóan 0,005 g körüli vagy ennél több magnézium-oxidot adagolunk ami általában a magnézium-oxiddal bevont fémfelület minden cm2-ére 0,005 g-nál nagyobb fémtömeget jelent. A találmány szerinti merev kerámia hab és eljárás alaposabb bemutatását a további példák szolgálják. 1. példa A már említett Duocel márkanevű termékből, amelynek alapanyaga az adott esetben 6101 jelű alumínium-ötvözet volt, 5,1x5,1x2,5 cm nagyságú tömböt vágtunk ki, amelynek anyagában a gyártómű szerint 0,3 ... 0,7 t! szüícium, 0,35 ... 0,8 t% magnézium, legfeljebb 0,5 t% vas és egyenként legfeljebb 0,1 t% réz, cink, bór, mangán és króm van. A gyártómű a habos fémszerkezetet úgy írja le, mint amely nyitott, kettős dekaéder alakú cellákból áll, és a cellákat egymással szüárd alumínium térelemek kötik össze. Centiméterenként négy pórus van az anyagban, az átlagos cellaátmérő 0,20 cm. A fémből készült habosított szerkezetű tömböt először acetonban tisztítottuk, majd mintegy 2 percre 20%-os nátrium-klorid-oldatba merítettük. Ezt követően tűzálló edényben a tömböt wollasztonit ágyon rendeztük el. A tűzálló edényt ezt követően kemencébe raktuk, ahol levegő jelenlétében 2 óra alatt 600 “C-ra melegí5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 8
