198432. lajstromszámú szabadalom • Eljárás összetett szerkezetű önhordó kerámia termék előállítására, valamint összetett szerkezetű önhordó kerámia termék
1 2 nyagként, ahol a jelen találmány szerinti eljárás foganatosítása során az utóbbi nem lép reakcióba. Ennél a foganatosítási módnál a továbbiakban ismertetendő módon egy vagy több dópoló anyagot is alkalmazunk, amelyeket szükség szerint az alumínium mint fém alapanyag ötvözőjeként és/vagy a töltőanyag tömegében eloszlatva viszünk a reakcióba. A dópoló anyagok feladata a fém alapanyag oxidációs reakcióinak megkönnyítése, a fém alapanyag áramlásának meggyorsítása a reakciótermék szerkezetén keresztül. A reakcióban nem résztvevő keveréket az oxidációs reakció során úgy kezeljük, hogy végülis sűrű felületi réteggel ellátott porózus kerámia termék keletkezzen. Egy alternatív foganatosítási módonál a reaktív keverék a fém alapanyagból és olyan fémes összetevőt tartalmazó töltőanyagból van létrehozva, amelyet a megolvadt fém alapanyag a reakció hőmérsékletén oxidációs-redukciós folyamatban redukálni képes. Ebben az esetben a fém alapanyagot általában a töltőanyag fémes összetevőjének redukálásához szükséges sztöchiometriai arányhoz képest feleslegben használjuk, amivel a fém alapanyag maradványának vagy reakcióból kimaradt részének elegendően nagy térfogatát biztosítjuk ahhoz, hogy ezt követően a fém alapanyag részt vehessen az oxidációs reakcióban és így a porózus kerámia termék szükséges nagy sűrűségű külső rétege az oxidációs reakció során kialakulhasson. Ebben a foganatosítási módban fontos, hogy az előmintát olyan hőmérsékletre hevítsük, amelyen az oxidációs-redukciós folyamat megindul, vagyis a fém alapanyag a töltőanyagból a szükséges fémet redukálhassa, mielőtt megindulna a fém alapanyag légkori folyamata. Ennek eredményeként az előminta anyagának egészében létrejön az oxidációs-redukciós folyamat. Számos esetben a redukciós, illetve oxidációs folyamatok exoterm jellegűek, képesek igen gyorsan felhevíteni az előmintát és hozzájárulni ahhoz, hogy a fém alapanyag megolvadt állapotba kerüljön. A találmány szerinti eljárás egyik változatában az oxidációs-redukciós folyamatot követő minden lépést lényegében izoterm feltételek között hajtunk végre. Célszerű lehet azonban a hőmérsékletet úgy változtatni, hogy ezzel a sűrű felszíni réteg növekedését és mikrostruktúráját befolyásoljuk, vagy akár szabályozzuk. A fém alapanyagból és a töltőanyagból álló együttest nyers mintává összeállítva és ezt a nyers mintát felhasználva olyan kívánt alakú termék hozható létre, amely alakját szélsőséges feltételek között is képes megtartani, ha a lezajló reakciókat megfelelő módon szabályozzuk. Az előminta pórusainak térfogata általában a test térfogatának legalább 5%-a ü de célszerűen a 25...35 tf% tartományba esik. A pórusok térfogatát a reakcióba bevitt fém alapanyag térfogatához viszonyítjuk, amelynek oxidációs reakcióterméke a pórusok térfogatánál nagyobb térfogatban van jelen. Ez annyit jelent, hogy a fémet elegendő mennyiségben kell biztosítani ahhoz, hogy az oxidációs reakciótermék vagy az oxidációs-redukciós reakció terméke kitöltse az előmintának a belső tereit (vagyis a részecskék között létrejött pórusok térfogatát, valamint az előmintában a folyamat során létrejött üres terek egy részét). Ezt követően az oxidációs reakciótermék létrejöttével biztosítja a sűrű külső réteget. A külső réteg anyagát mindenekelőtt az oxidációs reakciótermék adja. Ez a viszonylag nagy sűrűségű réteg bevonatként alakul ki, tartalmazhatja a fém alapanyag maradványait, az oxidációs-redukciós folyamatba bevitt bármilyen más fémes vegyület visszamaradó (fémes) összetevőjét, a fém alapanyag és a benne jelenlevő vagy bármilyen más redukált fém ötvözetét vagy intermetallikus vegyületét, ahol a jelenlevő anyagok a felhasznált töltőanyag típusától, a folyamat végrehajtásának feltételeitől és a dópoló anyagok felhasználásától függő összetételben vannak jelen. Ha a reakcióban nem résztvevő keveréket alakítunk ki a fém alapanyagból és a töltőanyagból, akkor a fémes összetevők részaránya általában legfeljebb 25%, célszerűen az 5...10 t% tartományba esik. Ha a kerámia terméket a reakcióképes keverékkel hozzuk létre, akkor a fém alapanyag és a töltőanyag keverékében a fémes összetevők aránya általában 20...40 t%, célszerűen 25...35 f%. A fentiekben ismertetett módon előállított kerámia termékek és különösen azok, amelyeket a tapasztalat a fentiek szerint igen előnyösnek tekint, strukturális integritásukban jelentősen túllépik az ismert eljárások segítségével elő;illított hasonló termékeket, míg termikus jellemzőik, például szigetelő képességük a kiváló erózióval szembeni ellenállással párosul. A találmány szerinti eljárással előállított összetett szerkezetű kerámia termékek struktúrális (szerkezeti) elemként használhatók belsőégésű motorokban és hasonló berendezésekben, viszonylag kis tömegük mellett nagy szilárdságot, az erózióval, lepusztító hatásokkal szembeni nagy ellenállást és igen jó korrózióállóságot mutatnak. A találmány szerinti eljárás további ismertetésében és az előzőekben is használt fogalmak értelmezése a következő: A kerámia test vagy kerámia anyag fogalma a jelen találmány értelmezésében egyáltalában nem korlátozható a klasszikus értelemben vett kerámia anyagokra, amelyek lényegében teljes térfogatukban nemfémes és más szervetlen összetevőkből állnak. A találmány szerint előállított és alkalmazott kerámia anyag, illetve test olyan szerkezetű, hogy legfontosabb, domináns jellemzőt és/vagy összetételét tekintve lényegében a kerámia testre emlékeztet, de kisebb vagy akár nagyobb mennyiségekben tartalmazhat egy vagy több fémes összetevőt, valamint összekötött járatokat alkotó vagy elszigetelt porozitást, amely a fém alapanyag, oxidálószer vagy dópoló anyag jelenlétének következtében alakul ki és a térfogatban részaránya 1...40 tf%, de lehet nagyobb is. ' Az oxidációs reakciótermék fogalma a találmány értelmében egy vagy told) oxidált állapotú fémet jelöl, ahol a fémet más elemnek vagy vegyületnek, illetve azok valamilyen kombinációjának elektront leadó vagy azzal elektront megosztó összetevőnek tekintjük. Ennek megfelelően a definíciónak megfelelő oxidációs reakciótermék egy vagy több fém és valamilyen megfelelő oxidáló hatású anyag között kialakult reakció eredménye. Az oxidáló hatású anyagok, tehát oxidálószerek között a következőket kell említeni: oxigén, nitrogén, halogének, kén, foszfor, arzén, szén, bór, szelén, teliér, ezek vegyületei és keverékei, mint például redukálható fémvegyületek, metán, etán propán, acetilén etilén, propilén és keverékek, mint levegő, H2/H20 és GO/COj, illetve ez utóbbi kettő (azaz H2jH20 és CO/CÓ2) keverékei, amelyek különösen alkalmasak a környezet oxigénaktivitásának csökkentésére. 198.432 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5
