198430. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű, kerámia anyagú alakos munkadarab előállítására és önhordó szerkezetű kerámia anyagú alakos munkadarab
1 198 430 2 hoz használódik tel, míg a szilícium felszabadul. A 3 973 977 lsz. US szabadalmi leírás kerámia-fém jellegű összetett szerkezetű anyag előállítására ismertet eljárást, mégpedig alapvetően magnézium-aluminátspinell alapján. A leírás szerint különböző oxidok tömörítvényét kell folyékony alumíniumot tartalmazó fürdőbe meríteni. Mindkét eljárás nehézkes, segítségével csak kerámia jellegű anyag állítható elő, alakos termék nem. A találmány feladata olyan eljárás kidolgozása, amelynek segítségével adott esetben bonyolult alakzatú kerámia anyagú munkadarabok nagy tömegben, olcsón állíthatók elő. A találmány alapja az a felismerés, hogy önhordó szerkezetű kerámia jellegű anyag készíthető, ha fém alapanyagot megfelelő feltételek között oxidálunk, az oxidativ reakció eredményeként kapott anyagot a fém alapanyag felületén tartjuk és ott növesztjük. Maga az eljárás ebben az- alakjában még nem alkalmas az alakos termékek előállítására. Felismertük azonban, hogy a fém alapanyag oxidativ reakciójával létrehozott oxidációs reakciótermék növekedés folyamata megfelelő ötvöző anyag alkalmazásával elősegíthető. Az ötvöző anyagon túlmenően alkalmazhatók dópoló anyagok a fém alapanyag felületére fefvíve is. Egy további felismerésünk, hogy a fém alapanyag oxidativ reakcióját a megolvadt fémmel nedvesíthető anyagú és a megolvadt fémmel átjárható szerkezetű előmintával érintkezésben lefolytatva a fém alapanyag képes az előminta szerkezetét átjárni, benne az oxidációs reakciótermék szilárd kerámia mátrixát létrehozni. Ennek feltétele, hogy a fém alapanyagot olvadáspontját meghaladó, de az adott oxidativ reakcióban létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékleten tartsuk. Ekkor ugyanis további felismerésünk szerint a fém alapanyag a kapilláris hatások révén képes az oxidációs reakciótermék anyagába behatolni, és azon át addig vándorol, amíg az oxidálószer hatására oxidációja be nem következik, illetve ameddig az oxidativ reakció előbbiekben ismertetett feltételei fennállnak. A jelen találmány alapfelismerése ennek megfelelően az, hogy a bonyolult térbeli szerkezetű kerámia anyagok is a szükséges alakzatban hozhatók létre, ha az oxidativ reakció feltételeit az előzőeknek megfelelő módon biztosítjuk, megolvadt fém alapanyagot előminta és különösen a kívánt alaknak megfelelő előminta felületével hozzuk kapcsolatba és a megfelelő hőmérséklettel a megolvadt fém alapanyagot rákényszerítjük az előmintába való behatolásra. A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amellyel egyetlen munkadarabként bonyolult alakzatú kerámia termékek megbízhatóan, szükség szerint nagy sorozatban állíthatók elő, a kapott termékek méreteinek, faivastagságának gyakorlati korlátozása nélkül, vagyis elkerülve a hagyományos kerámia előállítási technológiák egyik legfontosabb hiányosságát. A találmány célja ugyancsak a kívánságoknak megfelelően felépülő, adott esetben nagy falvastagságú és nagyméretű kerámia anyagú munkadarab kialakítása. A kitűzött cél elérésére, vagyis önhordó szerkezetű kerámia anyagú alakos munkadarab előállítására eljárási dolgoztunk ki, amelynek során a fém alapanyagot oxidálósztrrel oxidativ reakcióba visziink és a reakció eredményeként kapott anyag alapján a munkadarab felületét meg! iát árazó felülettel határolt térben kerámia szerkezetű anyagot alakítunk ki, amikor is a találmány szerint a fém alapanyag legalább egy részéhez legalább egy, az előállítani kívánt munkadarabnál: megfelelő mintafelülettei kialakított permeábilis szerkezetű előmintát illesztünk, a fém alapanyaghoz legalább egy gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert választunk, a fém alapanyagot az előmintával érintkezésben tartva a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó, de az oxidálószerrel létrejövő oxid íciós reakciótennék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékleten megolvasztjuk, a megolvasztott fém és az oxidálószer között az oxidativ reakciót lefolytatjuk, a fémből kialakuló oxidációs reakcióterméknek legalább egy ! észét az oxidálószer és a megolvadt fém alapanyag között, mindkettővel érintkezésben tartjuk, ezzel a fém alapanyagból az oxidációs reakcióterméknek az oxidálószerrel kitöltött gáztér felé legalább részben a mintafelülettel kijelölt térben növekvő rélegét az oxidálószerrel reakcióba vitt fém alapanyagból létrehozzuk, aminek révér a fém alapanyag és az oxidiílószer oxidációs reakciótermékéből, valamint előnyösen a fém alapanyagból, és szükség szerint a kerámia anyag létrehozásában résztvevő egyéb anyagokból származó egy vagy több fémes összetevőből álló, kerámia mátrixra épülő polikristályos szerkezetű anyagot állítunk elő, majd a reakciót a polikristályos szerkezetű oxidációs reakcióterméknek az előmintán keresztül az előállítaná kívánt munkadarab felületét meghatározó mintafelületig történő növekedéséig, és az előmintának az oxidációs reakcióiérm&kel való kitöltéséig folytatjuk. Ugyancsak kitűzött cél elérésére dolgoztuk ki azt az eljárást, amikor az előzőekben ismertetett lépéseket alumínium fém alapanyagot választva hajtjuk végre, az alumíniumhoz ötvöző komponensként bevitt étvágy az alumínium fém alapanyag felületére felvitt és/vagy az előminta anyagába bekevert dópoló anyagot adagolunk, és az oxidativ reakciót, amelynek segítségével alumínium trioxidot mint oxidációs reakcióterméket készítünk, 850 °C és 1450 °C, előnyösen 900 °C és 1350°C közöl ti hőmérséklettartományban folytatjuk le, aminek révén az előmintát az oxidációs reakciótemtékkei tejesen kitöltjük és benne az alumíniumból és szükség szerint ez utóbbiban jelen levő, illetve a dópoló anyagból származó egy vagy több fémes összetevőből álló, kerámia mátrixra épülő polikristályos szerkezetű anyagot állítunk elő. Az oxidálószer általában gáz vagy gőz halmazállapotú anyag, különösen levegő. Ezt célszerűen lehet kiegészíteni szilárd vagy a reakció feltételei között folyékony halmazállapotú oxidálószerrel. Adott esetben az oxidativ reakcó előnyösen lefolytatható nitrogéntartalmú gázzal is. Igen előnyös, ha fém alapanyagként ahimfaiwn mellett szilíciumot, titánt, ált, cirkóniumot vagy tafiniumot ''álasztunk. Az oxidálószerek között szerepéi a leÍ3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
