162686. lajstromszámú szabadalom • Eljárás pórusos fémréteg előállítására

3 162686 4 sz.-al jelzett rézötvözet, amely 98,7 súly% Cu-t (minimum), 0,8-1,2% Fe-t, 0,01-0,04 P-t és 0,10% (maximum) más alkotót tartalmaz. Ennek a rézötvözetnek 800-805 C*-on történt hőkezelés után a fizikai tulajdonságai a következők: szakítószilárdság 2670 kg/cm* minimum folyáshatár 985 kg/cm2

minimum (0,5% megnyúlás terhelés alatt) nyúlás 35% minimum 5 cm-en. Ismeretes az, hogy a CDA 190. sz. jelzésű rézötvözet 800 C*-on nem lágyul meg és nem kezd el meglágyulni egészen 815 C-ig, míg 870 C?-on teljesen kilágyul. Másik alkalmas rézötvözet, - amelynek hasonló hőmérsékletlágyulási jellemzői vannak - a CDA 194. sz. jelzésű, amely 2,1-2,6% Fe-t (vas) tartalmaz. Azonban még ezeknek a rézötvözeteknek a meglágyulási hőmérsékletei is alatta vannak a réz szinterezési hőmérsékletének. A találmány szerinti eljárásban a réz alapanyagon laza bevonatot állítunk elő, amely fémes mátrix-porból, kötő fémötvözetporbői és közömbös folyékony kötőanyaghordozóból álL A kötő fémötvözetpor vagy 90,5-93 súly% rézből és 7-9,5 súly% foszforból vagy 25-95 súly% antimonból és a fennnmaradó arányban rézből áll. A kötő fémötvözetpor a réz-matrix-kötőfém ötvözet teljes mennyiségének 10-30 súly%-át teszi ki. A rézmatrix és a kötőfém ötvözet egyaránt olyan szemcseméretű, hogy 30 mesh szitán áthullik, de az USA szabványsorozatba tartozó 500 mesh szitán fennmarad, azaz 500-25 M átmérőjű. Ezen túlmenőleg lényegében az egész rézmatrix és kötőfém ötvözet részecskéinek mérettartománya egy különleges laza bevonat esetében nem haladja meg a 250 mesh értéket. Ennek megfelelően, a legnagyobb részecskék áthullanak az 50 mesh szitán, azaz max. 297M átmérőjűek, a legkisebb részecskék fennmaradnak a 300 mesh szitán, azaz min. 50M átmérőjűek. A laza bevonat harmadik főalkotóként közömbös folyékony kötőanyaghordozót, pl viszkózus szénhidrogén és kőolaj bázisú oldószer keverékét, mint 50-50 súly% izobutilén polimert és kerozént tartalmaz, és 540 C* alatt elpárolog. A réz alapanyagot és a laza bevonatot nem oxidáló atmoszférában fokozatosan 540 C* alatti hőmérsékletre hevítjük a folyékony kötőanyag eltávolítására és száraz matrix-kötőfém ötvözet beonatnak az alapfémen történő előállítására. „Nem oxidáló atmoszférán" olyan gázatmoszférát értünk, amely nem tartalmaz elegendő oxigént a rézötvözet alapanyag, rézpor matrix vagy a kötőfém ötvözetpor oxidációjához a magas környezeti hőmérsékleten. Ha ezeket az alkotókat előzőleg az oxidbevonattól alkalmas oldószerben, pL foszforsavban, vagy krómsavban nem tisztítottuk meg, akkor redukáló atmoszférát, pl. hidrogént célszerű alkalmazni ennek a tisztításnak a végrehajtásához. Ha az alkotókat közvetlenül ennek az eljárásnak a foganatosítása előtt dezoxidáltuk, a hevítéshez alkalmazott atmoszféra lehet közömbös, pl nitrogéngáz, bár redukálógáz ugyancsak alkalmazható. A részleges hevítési lépés után a bevont alapanyagot nem oxidáló atmoszférában, előnyösen az első hevítésnél nagyobb sebességgel max. 730-845 C" hőmérsékletre hevítjük elegendő ideig, hogy a kötő fémötvözet megolvadjon, és ötvöződjön az alapanyaggal és a matrixporral. így matrix részecskékből álló 3,16 mm-nél vékonyabb réteg alakul ki laza halmazként, amely az egymás melletti részecskék között, és egymással összeköttetésben álló 1,25-187*1 közötti sugarú pórusokat tartalmazó egységes szerkezetet képez.', A pórusos réteggelhevont alapanyagot a max. hőmérsékletről azonnal 730 C* alatti hőmérsékletre hűtjük, hogy a túlságos ötvöződést, amely a réteg porozitását csökkenti, megakadályozzuk. Ez azt jelenti, hogy a rézfoszfor vagy réz-antimon kötőfém az utolsó hevítési lépésben megolvad, és a réz, rézötvözet vagy acélmatrix és alapanyag külső felületével ötvözetet képez, pl. a kötőfém kezdeti olvadáspontja kb. 720 C*. Ha a hevítést tovább folytatjuk 845 C* fölé, azt tapasztaljuk, hogy maga a felületi ötvözet is olvadni kezd, befolyik és elzárja a pórusokat, amelyek lényegesek a nagy forráshő átadási tényező elérése szempontjából. Ezt az eljárást sikeresen alkalmaztuk pórusos rézréteg előállításához hosszú rézötvözet csövek külső felületén, ami 2 órát vett igénybe, viszont az előző szinterezési eljáráshoz 7 órára volt szükség. Még fontosabb ennél, hogy a rézötvözet alapanyagként használt csövek ennek az eljárásnak a foganatosításakor lényegében megtartották eredeti méreteiket éles 5 ellentétben azokkal az azonos hosszúságú csövekkel, amelyeket a szinterezési eljárással vontak be. A végrehajtás az alapanyag szakítószilárdságában és folyáshatárában lényeges változást nem okozott. Az előzőekben leírt eljárással készített pórusos réteggel j 0 bevont alapanyag ugyancsak a találmány tárgyát képezi. A találmány 0,05 mm alatti szemcseméretú' 0,8-2,6 súly% vas tartalmú rézötvözet alapanyagból készített cső alakú termékre vonatkozik. A cső 3,2 mm-nél vékonyabb pórusos réteget tartalmaz legalább egyik felületén, amely 15 rendezetlen halmazként 30-500 mesh méretű azaz 25-600M átmérőjű réz vagy acélrészecskékből áll, és a szomszédos részecskék között belső és egymással összeköttetésben lévő előnyösen 1,2-190M közötti sugarú pórusokból álló egységes szerkezetet képez. A részecskéket egymáshoz és a cső 20 felületéhez kötőfém ötvözettel illesztjük, amelynek olvadáspontja 830 C° alatt van. A kötőfém ötvözet pl. lehet az előzőekben leírt 90,5-93% Cu-t és 7-9,5% P-t vagy tartalmú ötvözet vagy forrasz készítmény, mint pl. az 560 sz. Handy-Harman forrasztószer, amely 56 súly% ezüstöt, 22 25 súly% rezet, 17 súly% cinket és 5 súly% ónt vagy 25-95% antimont és a megmaradó mennyiségben rezet tartalmaz. Ezeket a pórusos rétegű csöveket nagy szakítószilárdság, kis mértékű nyúlás és deformáció jellemzi az ismert eljárásokkal készült csövekhez hasonlítva. 30 A forráshő elvezetésére szolgáló pórusos rétegek lényeges jellemzői az egymással összeköttetésben álló kapilláris méretű pórusok, amelyek közül néhány a külső felülettel kapcsolatban van. A forralandó folyadék a külső pórusokon át a felület alatti üregekbe, majd a felület alatti összekötő pórusokba 35 hatol be, és az üregek falát képező fémet felhevíti. A folyadéknak legalább egy része az üregen belül elpárolog, és a képződő buborkékok az üregek fala irányában nőnek. Ezek egy része esetleg kilép az üregből a külső pórusokon át, és a folyadék filmen áthatolva a pórusos réteg fölé kerül, majd 40 onnan a folyékony film feletti gáztérbe kiszabadul. Az üregbe további folyadékmennyiség áramuk az egymással kapcsolatban állá pórusokból, és a leírt mechanizmus folyamatosan ismétlődik. A magas forralási tényező oka az a tény, hogy az alapfém 45 felületét elhagyó hőnek nem kell számottevő folyadékrétegen áthatolnia mielőtt párolgást okozó gőz-folyadék felületet érne el. A pórusos rétegen belül számos buborék növekszik, tehát a hőnek gőz-folyadék határfelület elérése céljából csak rendkívül vékony folyadékrétegen kell áthatolnia, amelynek 50 vastagsága lényegesen kisebb, mint az azt tartalmazó pórus átmérője. A folyadék elpárolgása teljes mértékben a pórusokon belül következik be és lényegében a folyadék fó'tömegét nem kell túlhevíteni, vagy az nem hevülhet túl. Az előző leírásból nyilvánvalóvá válik, hogy a megfelelő 55 pórusos réteg stabil szerkezetű, teljes keresztmetszetében egységesen beállítható és reprodukálhatóan egyenértékű kapilláris méretű pórussugárral rendelkező, egymással összköttetésben lévő pórusokból áll. Az „egyenértékű pórussugár" meghatározás ebben az értelemben olyan pórusos gO forralóréteget jelent, amely változó pórusméreteket és nem egységes pórus konfigurációkat tartalmaz és egyetlen átlagos pórusmérettel van kifejezve. Általában kis felületi feszültségű, pl. az oxigén és nitrogén hűtőfolyadékok, forralásához az egyenértékű pórussugár előnyösen viszonylag kicsi, pl. 1,2 és 55 63M között van. Ellenkező esetben viszonylag nagy felületi feszültsége van, pL víz folyadékok forralásakor az egyenértékű pórussugárnak viszonylag magasnak, pl. 37 és 190/u közöttinek kell lennie. A megkívánt egyenértékű pórussugár mind a nyomástól, mind a felületi feszültségtől függ. 70 A pórusos rézréteg előállításához használt kötő fémötvözetpor 90,5-93 súly% rezet és 7-9,5 súly% foszfort tartalmaz. Ezt a jellemző keverék-tartományt kb. 815 C* alatti alacsony olvadási hőmérséklet jellemzi, tehát a rézötvözet .75 alapanyag és a fémpor matrix lágyulási pontja alatt olvad. 2