198432. lajstromszámú szabadalom • Eljárás összetett szerkezetű önhordó kerámia termék előállítására, valamint összetett szerkezetű önhordó kerámia termék
1 2 198.432 A - alfa-alumíniiim-trioxid A ' Ce0.75Zr0.25°2 C - tetragonális szerkezetű drkonium-dioxid E - gamma-lítium-alumínium-dioxid F - monoklin szerkezetű cirkónium-dioxid G UA1508 Az E. táblázat szerinti arányokban külön kikevertünk az 1. példa szerinti összetételű porított alumínium ötvözetet a kaliforniai Electronic Space Produtxs International (Westlake) cég által gyártott -200 mesh szemcsézettségű cérium-cirkonáttal és lítium-cirkonáttal. A keverékeket achát mozsárban dörzsöléssel készítettük el, a keverés időtartama 1/2 óra volt. Ezt követően a kapott port 7.103 Pa nyomáson mindenféle kötőanyag alkalmazása nélkül mechanikai présben pelletté préseltük, mégpedig mintegy 25,5 mm átmérőjű testeket hozva létre. Az előmintaként szolgáló pelleteket ezt követően levegőben kiégettük. A kiégetési ciklus során először 12 órás felfűtési szakaszt alkalmaztunk, ennek végén elértük a szükséges 1000 °C hőmérsékletet, amelyet 24 órán keresztül tartottunk fenn, majd a hőmérsékletet 1000 °C-ról 6 órás felfűtéssel 1300 °C-ra emeltük, ez utóbbi hőmérsékletet 12 órán keresztül fenntartottuk, majd az 1300 °C hőmérsékletről mintegy 20 óra alatt a termékeket, szobahőmérsékletre hűtött ük le. A kapott eredmények azt bizonyítják, hogy a 34 és 50 t% alumínium fém alapanyag alkalmazásával létrehozott keverékek kiégetésével létrejött testeken (1. az 5. ábra mikrofelvételét) alfa módosulatú alumínium-trioxidból álló szűke felületi réteg képződött, az alumínium ötvözet mindkét szemcsézettségi tartományában és cérium-cirkonát alkalmazása mellett. A röntgen diffrakciós vizsgálat tanúsága szerint a testek belső tere nagy porozitást mutatott és benne gyakorlatilag nem volt fellelhető fémes alumínium vagy szilícium. A összetett szerkezetű kerámia testet cérium-cirkonát alkalmazása mellett mindenekelőtt az alumínium-trioxid alfa módosulata, a cirkónium és cérium vegyes oxidja (CeQ 75Zr „ 25O,) és a'cirkónium-dioxid tetragonális módosutaTa alkotta, míg a lítium-cirkonát alapú készítmények esetén a szerkezetet elsősorban a lítium-aluminát (LiA102) gamma módosulata, monoklin kristályos szerkezetű cirkónium-dioxid és lítium vegy aluminátja (LiAls 08) alkotta. 7. Példa Ezzel a példával azt kívántuk ellenőrizni, hogy gátló anyag felhasználásával lehetséges-e az összetett szerkezetű kerámia testnek csak kiválasztott felületein a tömör, sűrű felületi réteg létrehozása, és más felületeken a képződés megakadályozása. A 3. példában ismertetett módon belsőégésű motor kipufogórendszeréhez készülő bélés cső két azonos felépítésű példányát gyártottuk le. Mindkét béléscsőben az 1. példa szerinti összetételű alumínium ötvözet -200 mesh szemcsézettségű porát alkalmaztuk, majd az elkészült előminták közül az egyiket gipszből és 30 t% 500 grittes szilícium-dioxidból készült pasztával kentük be, amelynek feladata az volt, hogy hogy a tömör felületi réteg kialakulását megakadályozzuk, mivel ezt az anyagot az aluminium ötvözet nem képes nedvesíteni. A bevonatot az előminta belső felületére vittük fel, míg a külső felület szabadon maradt. A másik előminta esetében ezt a gátló anyagot nem vittük fel egyik felületre sem. Ezt követően az előmintákat tűzálló anyagú, alumínium-trioxid alapú 15 lemezre helyeztük és levegő jelenlétében kiégettük. A kiégetés során a hőmérsékletet először 18 óra alatt 1000 °C-ra emeltük, ezt a hőmérsékletértéket 20 órán keresztül tartottuk, majd 10 óra alatt a hőmérsékletet szobahőmérsékletre csökkentettük le. A kiégetés után kinyert termékek vizsgálata azt bizonyította, hogy az 20 első előmintából olyan porózus szerkezetű test jött létre, amelynek külső felületén tömör, homogén kinézetű felületi réteg alakult ki, míg a gátló anyaggal bevont belső felületeken i;lyen réteg keletkezése nem vdlt megfigyelhető. A mindenféle gátló anyag nélkül __ kiégetett előminta mindkét felületén homogén kinézetű, sűrű felületi réteg alakult ki, amelyek között po-, rózus szerkezetű magrész maradt. 8. Példa A feladata annak ellenőrzése volt, hogy a sűrű, tö- 3Q mör felületi réteggel létrehozott béléscső elegendően szilárd ahhoz, hogy kibírja az alumínium ötvözettel történő kiöntést, amire szükség lehet belsőégésű motor hengerfejének gyártása során. Először a tömör külső felületi réteggel ellátott béléscsövet készítettük el, mégpedig az előzőekben emlí- 35 tett A-17 jelű alumínium-trioxid 60 részegységét vízzel kikevertük, intenzív keverés alkalmazása mellett. Az anyag minden 300 g-jára fokozatosan hét cseppet adagoltunk a már említett Darvan-7 jelű készítményből, ahol a cseppeket a keverés során fokozatosan adagoltuk. A zagy keverésének időtartama mintegy 40 2 óra volt, ezt követően az intenzív keverést abbahagytuk, de a zagyot további is mozgásban tartottuk. Öntés előtt a keveréket hűtőbe helyeztük és 0 °C hőmérsékletre hűtöttük. A lehűtött keveréket 20 másodpercen keresztül -80 + 100 mesh szemcsézettségű porított alumíniummal kevertük ki, amelyet az 1. példa szerinti összetételű alum inium ötvözet -80 200 mesh szemcsézettségű részéből választottuk ki. Ezt követően a zagyot azonnal gipszből készült edényekbe öntöttük, majd 40 másodpercen keresztül víztelenítettük. A folyamat eredményeként 3,8 mm vastag és 5Q 39,2 mm külső átmérőjű előmintát kaptunk. Ezt a gipszmintából kinyertük és 80 °C hőmérsékleten 24 órán keresztül szárítottuk. A kiszárított előmintát tűzálló alumínium-trioxidból készült lapra helyeztük és levegő jelenlétében kiégettük. A kiégetési folyamat első szakaszában a kiégetésre kijelölt kemence belső 55 hőmérsékletét 12 óra alatt 1000 °C hőmérsékletre emeltük, ezen a hőmérsékleten tartottuk a mintát, mégpedig 48 órán keresztül, ezt követően a hőmérsékletet 6 óra alatt 1000 °C-róI 1300 °C-ra emeltük, ezen tartottuk további 12 órán keresztül, majd az ily módon kiégetett test hőmérsékletét szobahőmérsék- 60 letre csökkentettük, mégpedig oly módon, hogy a ke-15
