203862. lajstromszámú szabadalom • Eljárás összetett szerkezetű önhordó kerámia termékek előállítására
1 HU 203 862 B 2 tölt ki. Ez a polikristályos anyag kerámia mátrixként alakul ki, amely a fém alapanyag és az oxidálószer oxidációs reakciótermékéből valamint adott esetben a fém alapanyag, a dópoló anyag, az esetlegesen alkalmazott redukálható oxidálószer fémes összetevőit is befogadja. A töltőanyagból készült permeábilis szerkezetű ágy, fletve az előminta határfelületét gyakorlatgüag a kerámia szerkezetű polikristályos anyag határozza meg. A kerámia mátrixból azonban az ágy, illetve az előminta egy-egy alkotóeleme kiállhat, és ennek megfelelően a kerámia mátrix nem minden esetben tudja teljes mértékben körbefogni, befogadni a töltőanyagot. A kapott polikristályos mátrix jelentős mértékű porozitást is mutathat, amely részben vagy majdnem teljesen a fém fázis helyében alakul ki, de az üres terek részaránya a kapott tennék térfogatában alapvetően függ egyéb tényezőktől is, mint a hőmérséklet, a reakció időtartama, a fém alapanyag típusa, az alkalmazott dópoló összetevők koncentrációja. A polikristályos kerámia anyagú struktúrákban az oxidációs reakciótermék általában egymással kapcsolódó kristallitokként jön létre, ahol a krisztallitok lényegében háromdimenziós szerkezetet határoznak meg. A háromdimenziós szerkezetben fémes fázisok, illetve pórusok lehetnek, amelyek legalábbis részben kapcsolódhatnak egymással. A határfelületet a kerámia anyag egyértelműen meghatározza. A permeábüis szerkezetű réteg ennek megfelelően határfelületet állapít meg az önhordó kerámia szerkezet részére és hozzájárul ahhoz, hogy a kapott összetett szerkezetű önhordó kerámia termék külső felületei a kívánt helyeken alakuljon ki. A találmány szerinti eljárással előállított kerámia termék általában olyan tömör anyagú test, amelyben a polikristályos szerkezetű mátrix és a mátrixban jelen levő töltőanyag a térfogatnak 5... 98 t%-át tölti ki. A polikristályos mátrix alumínium fém alapanyag esetén 60 ... 99 tf%-ban (a polikristályos mátrix térfogatára vonatkoztatva) egymással kapcsolódó alfa-módosulatú alumínium-trioxidból áll, míg 1... 40 tf%-ot (ugyancsak a mátrixra vonatkoztatva) a fém alapanyagnak az oxidációs reakcióból kimaradt összetevői foglalnak el. A találmány szerinti eljárás foganatosításában különösen előnyösnek bizonyult az alumínium, illetve alumínium alapú fém alapanyagok alkalmazása, amikoris a kerámia mátrixot elsősorban alumínium-trioxidként hozzuk létre. Ez ugyan igen előnyös, de nem az egyetlen lehetőség, hiszen a tapasztalat azt mutatta, a találmány szerinti eljárás számos más fém esetében is foganatosítható. Az ilyen fémek példái az ón, a szilícium, a titán, a cirkónium, amelyek mellett olyan oxidálószerek választhatók, amelyek révén oxidok, nitridek, boridok, karbidok és hasonlók állíthatók elő. A találmány szerinti eljárás foganatosítása, de nyilvánvaló, hogy a legalább egy egyértelműen kijelölt határfelülettel ellátott laza ágyak, töltőanyagok és hasonlók ugyancsak alkalmasak az oxidációs reakció közegként való felhasználásra. Éppen ezért a leírásban az előminta, a permeábilis szerkezetű előminta általában a töltőanyag laza szerkezetű ágyát is jelenti, amelyen az oxidálószer gőz vagy gáz halmazállapotú összetevője képes áthatolni és amelyet a fém alapanyag képes megnedvesíteni, így az oxidációs reakciótermék szerkezetébe beépíteni. A találmány szerinti eljárás egy lehetséges foganatosítását a csatolt ábra alapján mutatjuk be. Itt lényegében semleges anyagú töltőanyagból álló 12 ágyba 10 fém alapanyag van beágyazva oly módon, hogy a fém felső felülete a 12 ágy felületével lényegében egybeesik. A 10 fém alapanyagon meghatározott alakú, 16 körvonallal jellemzett 14 előminta van elrendezve. A 16 körvonal által meghatározott felületen 18 permeábüis szerkezetű réteg van kialakítva, amely aló körvonalat mindenütt pontosan követi, azt nem bontja meg. Az így kapott elrendezés tűzálló anyagú 20 edényben vagy csónakban van elhelyezve. Az elrendezésből jól látszik, hogy a fém alapanyagból az oxidációs reakciótermék a 14 előminta anyagába behatolva fog növekedni. A növekedés iránya aló körvonal. Az oxidációs reakciótermék a 14 előminta anyagát átjárja, azt magába fogadja és így eléri a 18 permeábüis szerkezetű réteg egy részét is. Az oxidációs reakciót az ábrán nem bemutatott kemencében hajtjuk végre. Ekkor megnövelt hőmérsékletet biztosítunk, a gőz vagy gáz halmazáüapotú oxidáló összetevő utánpótlásának fenntartása meüett, így kedvező feltételeket teremtünk az oxidációs reakció lefolytatásához. A polikristályos kerámia anyag a 14 előminta anyagába behatolva növekszik, eléri aló körvonaüal meghatározott felületeket, majd a 18 permeábüis szerkezetű rétegbe is legalább részben behatol. Eközben a 14 előminta szemcséi helyüket lényegében nem változtatva ágyazódnak be az oxidációs reakciótermékbe. A folyamat befejezésekor olyan átmeneti jeüegű kerámia termék keletkezik, amelynek felületén, a 18 permeábüis szerkezetű réteg helyén kerámia réteg marad vissza és ez a 14 előminta anyagát átjárt oxidációs reakciótermékból keletkezett összetett szerkezetű önhordó kerámia termék felületét borítja. A kerámia réteg mechanikai integritása kisebb vagy nagyobb mértékben alatta marad az összetett szerkezetű önhordó kerámia termék mechanikai integritásának, ezért az utóbbi felületéről annak károsodása, strukturális módosítása nélkül könnyen eltávolítható, például homokfúvással. A leginkább javasolt eljárás az, hogy a kemencében eiőáüított közbenső kerámia terméket hagyjuk lehűlni, például kiemelve azt a kemencéből, mielőtt a kerámia réteget eltávolítanánk. A 16 körvonaüal meghatározott felület mentén így a kerámia réteget viszonylag könnyen el lehet távolítani, míg eredményeként olyan összetett szerkezetű önhordó kerámia terméket nyerünk, amelynek a 18 penneábüis szerkezetű réteg által meghatározott, egy adott alakot pontosan követő felüléte van. A találmány szerinti eljárás foganatosításához mindenek előtt gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert alkalmazunk. A gőz vagy gáz halmazállapot a folyamat feltételei mellett értendők, vagyis a hevítés hőmérsékletén kell oxidáló hatású atmoszférát biztosítani. A gőz fázisú oxidálószerek tipikus példái azok az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 7
