203862. lajstromszámú szabadalom • Eljárás összetett szerkezetű önhordó kerámia termékek előállítására
1 HU 203 862 B 2 A találmány tárgya eljárás összetett szerkezetű önhordó kerámia termékek előállítására, amikoris fém alapanyagból lényegében a fém alapanyag egy vagy több oxidáló, de legalább egy gáz vagy gőz halmazállapotú oxidáló összetevőt tartalmazó oxidálószerrel végrehajtott reakciójával kapott oxidációs reakciótermékből és adott esetben egy vagy több fémes összetevőből, közöttük a fém alapanyagból felépülő polikristályos mátrixot alakítunk ki oxidációs reakcióval és a polikristályos mátrix kerámia szerkezetét töltőanyagból álló massza belsejében növesztve hozzuk létre, ahol a töltőanyagot szükség szerint előmintává formázzuk, az esetek többségében alumínium fém alapanyagot használunk. Az elmúlt évek során egyre nagyobb érdeklődés mutatkozik a kerámia anyagok iránt, amelyektől azt várják, hogy a hagyományosan fémből készült alkatrészeket a műszaki élet legtöbb területén előbb vagy utóbb felválthatják. A kerámia anyagok nagy korrózióállósága, jó hőállósága, számos előnyös mechanikai tulajdonsága oda vezetett, hogy vüágszerte megindult a kerámia anyagok előállítására szolgáló eljárások fejlesztése. Ezek egyik hiányossága, hogy segítségükkel nehéz a bonyolult geometriájú, összetett szerkezetű önhordó kerámia termékek előállítása, különösen, ha azt jól meghatározott tulajdonságú, jól meghatározott szerkezetű külső réteggel kell ellátni. Időközben ismertté váltak azok a módszerek, amikoris fém alapanyagból lényegében a fém alapanyag egy vagy több oxidáló összetevőt tartalmazó oxidálószerrel végrehajtott reakciójából kapott oxidációs reakcióterméket és szükség szerint egy vagy több fémes összetevőt tartalmazó polikristályos mátrixot lehet kialakítani az oxidációs reakció segítségével. A polikristályos mátrixot töltőanyagból álló massza belsejében lehet kialakítani az oxidációs reakció segítségével. A polikristályos mátrixot töltőanyagból álló massza belsejében lehet létrehozni, üyenkor a töltőanyag a mátrix szerkezetébe épül be. A találmány feladata az ismertté vált eljárás felhasználásával olyan eljárás felhasználásával olyan eljárás kidolgozása, amelynek révén szükség szerint bonyolult alakzattá, összetett szerkezetű önhordó kerámia termékek állíthatók elő, melyeken szüárd felületi réteg van külön kialakítva. A találmány alapja az a felismerés, hogy az említett oxidációs folyamatot a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó, de az oxidálószerrel, különösen annak gőz vagy gáz halmazállapotú összetevőjével létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatti hőmérsékletre kell hevíteni. Ezen a hőmérsékleten a megolvadt fém alapanyagot az oxidálószerrel reakcióba visszük és ezzel olyan reakciótermék hozható létre, amely kedvező feltételeket teremt a megolvadt fém vándorlásához, amikoris transzport folyamatban az oxidációs reakciótermék szilárd rétege járatokat képez és ezen át a megolvadt fém az oxidálószer és a már kialakult oxidációs reakciótermék határfelülete felé mozog, ott oxidációs reakcióba lép és a szilárd reakciótermék tömegét növeli. Az így kapott kerámia testet elő lehet állítani a fémes komponens kisebb vagy nagyobb mennyiségével, amikoris a fémes komponens kisebb mennyiségéhez nagyobb porozitás, nagyobb mennyiségéhez kisebb porozitás tartozik. Mind a fémes komponens, mind pedig a porozitás szükség szerint összefüggő járatokat is alkothat. Az oxidációs folyamat hatékonyságát, sebességét megfelelő dópoló anyaggal lehet elősegíteni. Ez különösen vonatkozik az alumíniumra, ha azt levegő jelenlétében oxidáljuk. Ilyenkor a dópoló anyagok a fém alapanyag felületére is felvihetők, de szükség szerint annak ötvözőjét alkothatják. Ugyancsak a találmány szerinti eljárás kidolgozásában alapfelismerés az, hogy az említett oxidációs reakció hatékonyan lefolytatható a fém alapanyag és megfelelő töltőanyag érintkezése mellett. Ilyenkor a töltőanyagból permeábilis szerkezetű masszát hozunk létre, a megolvadt fém oxidációs reakcióját a töltőanyag masszájának és a megolvadt fémnek a határfelületén indítjuk. Az előbb említett alapfelismerések alapján lehetővé válik olyan összetett szerkezetű kerámia struktúrák kialakítása, amelyekben egy vagy több üreg van és ez az üreg a fém alapanyagból előre meghatározott alakúra készített darab formáját adja vissza, annak inverz reprodukálását jelenti. Ugyancsak lehetővé válik olyan felületű alakzatok létrehozása, amelyek a fém alapanyag felületét reprodukálják inverz módon. A találmány szerinti eljárás kidolgozása során észleltük, hogy a fenti felismerések szerint létrehozott összetett szerkezetű kerámia testnél előfordulhat a töltőanyag felületén túlmenő növekedés. Ilyenkor a kerámia mátrix egy adott határfelületen áthaladva, azt átlépve fejlődik. A határfelületet elérő kerámia mátrix növekedését felismerésünk szerint többféle módon lehet megakadályozni. Az egyik üyen mód a kerámia mátrix létrehozásához szükséges fém mennyiségének pontos meghatározása. Dyenkor a fém csak egy adott felületig képes növekedni. A töltőanyagon belül lehetséges az oxidációs reakció lefolytatása számára kedvezőbb feltételeket teremteni mint a töltőanyagon kívül, például a folyamat egy adott pillanatában az oxidáló hatású anyag megvonásával vagy a hőmérséklet lecsökkentésével, amikor a folyamat a kívánt mértékig előrehaladt. Ezek a lépések azért lehetnek hátrányosak, mert igénylik a folyamat felügyeletét, a nagy gyakorlatot az oxidációs folyamat vezetésében, vagyis annak észlelését, hogy a polikristályos szerkezet egy meghatározott felületet elért. A felületen túlnövő kerámia anyag hátránya az, hogy a nem megfelelő alakra készített terméket külön mechanikai megmunkálási műveletekkel kell a kívánt alakra hozni, ez pedig a kemény, szívós kerámia anyagok esetében jelentős mennyiségű munkát igényelhet. Próbálkozások történtek arra is, hogy az előre meghatározott alakú kerámia terméket a kívánt alakra hozott előmintával állítsák elő, amikoris a permeábüis szerkezetű töltőanyagból előmintát hoznak létre, majd az oxidációs reakciót olyan feltételek között folytatják le, hogy az oxidációs reakciótermék az előmintát átnőve alakuljon ki. A kívánt alakrahozás egy 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
