198429. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű, kerámia anyagú alakos munkadarab előállítására
1 198 429 2 volt, hogy az esetleges alumínium felesleget kiönthessük az edényből, ami megkívánta, hogy a 22 gátló anyagréteg egy részét törjük le és utána az edény megforgatásával az alumíniumot eltávozhattuk. Az oxidativ reakció feltételei között a 22 gátló anyagréteg, tehát adott esetben az alabástromgipsz teljesen dehidratálódott, a késztermék felületéről könnyen, kis intenzitású homokfúvással eltávolítható, volt, az eltávolítás! folyamat egyáltalában nem károsította a kerámia termék felületét. A kapott munkadarab szerkezetét megvizsgáltuk. Ez azt bizonyította (röntgendiffrakciós vizsgálatok tanúsága szerint), hogy a kapott anyag olyan alumíniumtrioxid alfamódosulatából álló mátrix szerkezet, amely a 18 előminta anyagát a 22 gátló anyagréteggel fedett felületig teljes mértékben kitöltötte, de ezt a felületet egyáltalán nem nőtte túl. A megolvadt ötvözet a 22 gátló anyagréteg alatt oxidbevonatot is képzett, de az oxidbevonaton túl az előmintával nem érintkező tartományokban a megolvadt fém alapanyagból nem alakult ki oxidréteg. A készterméket borító oxidbevonatot könynyen el tudtuk távolítani, erre kis intenzitású homokfúvást alkalmaztunk. A kapott végterméket a 7a. ábra oldalnézetben, a 7b. ábra elölnézetben mutatja. Ez a példa annak bizonyítéka, hogy az alabástromgipszből készült, tehát nagy mennyiségű kalcium-karbonátot tartalmazó gátló anyagréteg alkalmas az előminta szerkezetét átnövő kerámia mátrix továbbfejlődésének megakadályozására. Azt is bizonyítja, hogy az ilyen gátló anyagréteg felhasználásával nagy pontossággal lehet egy eredeti alakzatot visszaadni. Ezen túlmenően a példa tanúsága szerint az alabástromgipsz képes a megolvasztott fém alapanyag teljes mennyiségét megtartani, a fém nem tud eltávozni a rendszerből, vagyis az oxidativ reakció hatására a fém alapanyag gyakorlatilag teljes mennyisége hasznosítható, az előminta teste a mátrix szerkezetű oxidációs reakciótermékkel jól átjárható. 2. példa összetett szerkezetű hengeres terméket kívántunk előállítani sima belső felülettel, mégpedig egyik végén zárt öntőedény létrehozására. Ebből a célból 76,2 mm hosszú, 25,4 mm belső átmérőjű és 3 mm falvastagságú előmintát hoztunk létre, amelyet kerámia mátrixszal kívántunk kitölteni, míg belső felületét gátló anyagréteggel borítottuk. Az előminta létrehozása céljából hagyományos öntési technikával zagyot alkalmaztunk. Ez a Norton Co. 1000 mesh szemcsézettségű E67 Alundum jelű alumínium-trioxidjából (47,6 t%), a Georgia Kaolin Union cég EPK jelű kaolinagyagjából (23,7 t%, 98 t%-ban legfeljebb 20 pm nagyságú szemcsékből állt) és 28,5 t% vízből tevődött össze. Az anyagokat gondosan összekevertük, majd alabástromgipszből készült öntőmintába öntöttük, ahol az öntőminta az előminta kívánt geometriai alakjának felelt meg. A mintegy 20 perces öntési folyamat után az előmintát kinyertük, 90 °C hőmérsékleten kiszárítottuk, majd levegő jelenlétében 30 percen keresztül 700 °C hőmérsékleten előzetesen kiizzítottuk. Az előminta belső felületeit 70 t%-nyi alabástromgipszből és 30 t% 500 mesh szemcsézettségű szilíciumdioxid részecskékből készített zagyszerű keverékkel vontuk be. Az alabástromgipsz itt is a Bondex cég terméke volt. A bevonat felvitele után hagytuk azt megkötni és a nedvesség feleslegének eltávolítására kiszárítottuk. Ezt követően tűzálló anyagú fallal határolt edényt részben 380.1 jelű (az 1. példában meghatározott összetételűvel azonos összetételű) alumínium ötvözettel részben kitöltöttük és az ötvözetet megolvasztottuk. Az előmintát cirkónium-dioxid gömböcskékkel (9,5 mm átmérőjű anyaggal) töltöttük ki és a megolvadt alumíniummal töltött tűzálló edénybe merítettük oly módon, hogy a folyékony fém szintje az előminta külső felületét gyakorlatilag teljes egészében körbevette, de maga a fém az előminta belső terébe nem folyt be. A cirkónium-dioxid gömb öcskék feladata ebben az esetben az volt, hogy a folyékony alumíniumban a viszonylag könnyű előmintára ható felhajtóerőt kiegyenlítse, biztosítsa az előminta szükséges mértékű bemerülését a folyékony alumínium ötvözetbe. A megolvasztott fémötvözet felületére először száraz alabástromgipsz port, majd szilíciumdioxid port rétegeztünk és ezzel megnehezítettük a fém alapanyag oxidációs folyamatát az egyébként szabadon maradó felületen keresztül. Az elrendezést kemencébe helyeztük, amelyben szabad levegőáramlást biztosítottunk és 1000 °C hőmérsékleten az oxidativ reakciót 96 órán keresztül folytattuk. Ezt követően az elrendezést kiemeltük a kemencéből, majd lehűtöttük. A kapott kerámia szerkezetű öntőedényt és a vele kapcsolódó felesleges fémötvözetet a tűzálló anyagú edényből ehávolítottuk, a belső térből kiemeltük a cirkónium-dioxid gömböcskéket, majd a kapott terméket mind felső, mind alsó részén átmetszettük, hogy az összetett kerámia szerkezetet megvizsgálhassuk. Az oxidativ reakció feltételei között dehidratálódott gátló anyagréteget kis intenzitású homokfúvással könnyen ehávolítottuk az átvágott munkadarab belső teréből. A munkadarab ily módon feltárt felületeinek vizsgálata azt bizonyította — erre a célra a kapott anyag röntgendiffrakciós vizsgálatát választottuk —, hogy az előminta anyagát az alumínium-trioxid alfa-módosulatából létrejött mátrix teljes mértékben átjárta, az infiltráció az előminta belső felületét borító gátló anyagrétegig történt meg, a kerámia mátrix a gátló anyagréteggel meghatározott felületet nem lépte túl. A keresztmetszetet a 8. ábra mutatja be, amelyben látható, hogy reakcióban részt nem vett 30 alumínium 32 összetett szerkezetű kerámia test belső felületét veszi körül. Ez utóbbi 34 belső felülete viszont, amelyet a gátló anyag rétegével borítottunk be, sima és mindenféle átnövéstől mentes, vagyis ezzel a módszenei a belső falfelület nagy pontossággal adható vissza. Az ötvözet feleslegét az együttes megolvasztásával könnyen el lehet távolítani, a tapasztalat szerint az olvasztott alumíniumból a kerámia test mindenféle károsodás nélkül és szerkezeti degradáció nélkül eltávolítható. Az eltávolított gátló anyagréteget is röntgendiffrak5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 14
