185496. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tömör, nagyszilárdságú, grafittartalmú, kokszalapanyagú fémkarbid és fémborid vázú idomtestek és döngölőmasszák előállítására
1 185 496 2 a bórtrioxid oxidáció gátló hatása is többszörösére növelhető akkor, ha nem rendezetlenül kerül bekeverésre a szénmasszába, hanem a polimerizálódás eredményeként a kiégetés során keletkező rendezett szerkezetbe épül be. A végleges bórkarbid-piroszén vázszerkezet ugyanis az égetés során alakul ki. A találmány szerinti célkitűzést úgy érjük el, hogy a hagyományos szurok kötőanyag helyett az ismert furfurilalkohol-gyanta kötőanyagot alkalmazzuk, de egyidejűleg a furfurilalkoholhoz B20,-t és/vagy bórsavat juttatunk, és az átmenetileg képződő szerves bórvegyülelen keresztül a bórkarbid kötések kialakítását is biztosítjuk. A bórtrioxid vagy bórsav reagál a furfurilalkohollal furfurilborát keletkezésével. Hő hatására a furfurilalkohol és furfurilborát polimerizálódik a sav katalizátor jelenléte mellett. Nagyobb hőmérséklet hatására a szerves nagy molekulák krakkolódnak, miközben B4C és piroszén keletkezik, amely erős kötést jelent a töltőanyagként alkalmazott szén-, grafit-, fémkarbid, fémborid szemcsék között. Találmányunk további előnye, hogy a bórkarbidképződés 1000 °C-ig végbemegy, noha egyébként ehhez jóval nagyobb hőmérséklet szükséges. A találmány szerinti eljárásban az ismert frakciókból felépített szárazanyag elegyet 1-15 súlyszázaléka bórtrioxiddal és/vagy bórsavval keverjük össze, majd legfeljebb 20 súlyszázalék mennyiségben adagolunk keverés közben friss furfuril-alkoholgyantát, egyenletes nedvesítésig keverjük tovább az eleggyel, és ismert módon végezzük a kiégetést egy vagy több lépésben. A találmány szerint előállított idomtestek és döngölő masszák előnyös tulajdonsága, hogy az úgynevezett zöldmassza szobahőmérsékleten sajtolható vagy döngölhető. A találmány szerinti eljárással előállított bórkarbid-piroszén kötésekkel igen nagy szilárdság érhető el a termékekben -100-120 MN/m2 érték - és könnyen megválasztható a kívánt szilárdsági és fajlagos villamos ellenállási érték. További, igen előnyös tulajdonságként említjük meg, hogy a találmány szerinti szénidomtestek ellenállóképessége az oxidációs korrózióval szemben igen nagy. Az oxidációs korrózió csökkenés a műszón súlyára vonatkoztatva 50-100%-os. Jelentős az is, hogy a műgyanta a kötőanyagból 5-10 súlyszázalékkal kevesebb szükséges, mint a hagyományos szurok kötőanyagból, ezért kisebb porozitású, tömörebb müszénanyagok állíthatók elő. A találmány szerinti eljárásban az alábbiak szerint járunk el: A szén és/vagy grafit és/vagy fémkarbid és/vagy fémborid döngölőmasszák, idomtestek előállításánál kötőanyagként furfurilalkohol gyantát alkalmazunk: A gyanta előállítása során állandó keverés mellett a furfurilalkoholhoz kis adagokban foszforsavat adagolunk előírt mennyiségben, ügyelve arra, hogy a folyadék hőmérséklete 30 °C alatt maradjon. Az így előállított friss műgyantát közvetlenül használjuk fel a szárazanyagok bekeverésére. „Szárazanyagok:”- A grafitból, szurokkokszból, fémkarbidokból és fémboridokból kétféle szemcseméretü frakciót alkalmazunk: 0,1-1 mm között 45 súly% arányban C,1 mm alatt 55 súly% arányban A grafit és/vagy szurokkokszhoz adagoljuk a bemért B203-t, vagy H3B03-t. A szárazanyag adalék iként vagy helyettesítőjeként TiB2 és/vagy TiC és/vagy ZrC és/vagy B4C és/vagy SiC is adagolható. A szárazanyagot egyenletesen elkeverjük, majd a frissen elkészitett, bemért furfuril-alkohol-gyantát keverjük el egyenletesen a szárazanyaggal. A műgyantával összekevert anyag szobahőmérsékleten jól döngölhető, A bedöngölt anyag egyenletesen 200 °C-ig felmelegítve a furfurilalkohol és furfurilborát polimerizációja. révén nagy szilárdságúvá válik. Ezután közömbös atmoszférában 1000 °C ig programozott égetéskor a polimerizálódott kötőanyag krakkolódik rendezett formájú bórkarbidra és piroszénre, amelyek a nagy szilárdságú kö*ést biztosítják. Az idom előállításához a műgyantával összekevert „zöld masszát” szobahőmérsékleten a kívánt formára préseljük. A préselt idomtestet 200 °C-ig egyenletesen előhökezeljük, majd a megszilárdult ide mtestet oxigéntől elzártan 1000 °C-ig programozó! t égetésnek vetjük alá. A találmány fontosabb felhasználási területei: Grafit- és szénelektródokkal üzemelő ívfényes kemencéknél, vizes és olvadékelektrolizáló cellák bé'és kiképzésénél. Előnyösen felhasználható alumínium elektrolizáló cellák katód kialakításánál és a blokkanódok előállításánál. I. példa A kötőanyag készítése céljából szobahőmérsékleten 95 tf% technikai minőségű furfurilalkoholhoz 5 tf% tömény (85%-os) foszforsavat adagolunk kis részletekben, állandó keverés mellett, ügyelve, hogy a folyadék hőmérséklete 30 °C fölé ne emelkedjen. Grafitőrleményből és szurokkoksz őrleményből olyan szárazanyagrészt állítunk össze, hogy mindkét anyagfajtában a 0,1-1 mm-es szemcsenagyságú frakció 45 súly%, a 0,1 mm alatti frakció 55 súly% arányban legyen. Keverőedénybe bemérünk 39 súly% szurokkokszot, 38 súly% grafitot, 8 súly% B203-t és egyenletesen jól összekeverjük. Ezután 15 súly% friss furfurilalkohol-gyantát adagolunk kis részletekben állandó keverés mellett, amelyet addig folytatunk, amíg a műgyanta a szárazanyag szemcséit egyenletesen nedvesíti. Az így előállított „zöld massza” keverék szobahőmérsékleten a kívánt formába döngölhető, vagy formatestté préselhető. A hőkezelést két szakaszban végezzük. A formatest nagyságától függően 3-8 órán át 200 °C-ig fokozatosan felmelegítjük, miközben az anyag megszilárdul. A második szakaszban programozott fokozatos felfütéssel 1000 °C-ig oxigéntől elzártan égetjük ki a döngölt falazatot, ill. a formatestet. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
