198432. lajstromszámú szabadalom • Eljárás összetett szerkezetű önhordó kerámia termék előállítására, valamint összetett szerkezetű önhordó kerámia termék
1 2 tött hidakkent tapasztalhatjuk. Az összetett szerkezetű kerámia testet a találmány szerinti eljárás segítséf;ével általában igen jól meghatározott határfelülettel ehet lérehozni, közelítő méretei, geometriai konfigurációja megfelelnek az előminta hasonló jellemzőinek, az egyetlen különbség a tömör, sűrű külső réteg. A polikristályos kerámia anyag fémes összetevőket is tartalmaz, mint a fém alapanyagnak az oxidációs reakcióból kimaradt része (ez mindenekelőtt a folyamat feltételeitől függ, de más tényezők is meghatározóak), a fém alapanyag ötvöző összetevői, valamint a dópoló anyagok, egyes esetekben a kapott végtermékben, mint ez a 7. példában is látható, lényegében nincs tiszta fém. A' termékben jelen levő fémes összetevők térfogataránya úgy állítható be, hogy a kívánt végső felhasználáshoz szükséges tulajdonságú terméket kapjuk, ahol olyan szélsőséges igénybevételekkel járó alkalmazások is elképzelhetők, mint a belsőégésű motorok alkotóelenünél. Ez utóbbiaknál például kívánatos, hogy a végtermékben a fémes összetevők részaránya 5...10 t%, adott esetben még kisebb legyen. A’ találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módjában olyan töltőanyagot használunk, amely a fém alapanyaggal a reakció feltételei között lényegében nem lép reakcióba. A továbbiakban a találmányt mindenekelőtt alumínium vonatkozásában újuk el. Ez nem jelenti azonban azt, hogy csak az alumínium lehet fém alapanyag, az ilyen tájékoztató jellegű ismertetés egyáltalában nem zár ki más fémeket az alkalmazásból, ahol a tapasztalat szerint szilícium, titán, ón, cirkónium és más fémek felhasználása célszerű. Természetes ezeken kívül is további fémek használhatók, amelyek a találmány szerinti eljárás foganatosítása során tiszta vagy dópolt állapotban a feltételeknek képesek eleget tenni. Egy foganatosítási módban például az alumínium fém alapanyagot szemcsés formában keverjük ki alumínium-trioxidból álló szemcsés töltőanyaggal és ezt követően permeábilis nyers mintát alakítunk ki belőle. Ebben az esetben célszerű lehet egy vagy több dópoló anyag alkalmazása, amelyet a töltőanyagban oszlatunk él, vagy amelyek jelenléte éppen a töltőanyag jelenlétéből következik, esetleg a dópoló anyagokat az alumínium fém alapanyaghoz ötvözzük. Az egyes lehetőségek egyidejűleg is alkalmazhatók. Az előmintát előre meghatározott vagy kívánt méretű és alakú testté formázzuk, ahol a mintakészítés szinte minden hagyományos módszere jól használható. Ilyenek a mintába öntés, a fröccsöntés, a szedimentációs öntés, a vákuumformázás stb eljárásai, amikoris a töltőanyagot, mint például fém-oxidokat, fém-boridokat, fém-karbidokat és hasonlókat a kívánt módon megmunkálunk. A töltőanyag formázásához megfelelő kötőanyag is használható, mint például a polivinil-alkohol vagy hasonlók, de feltétel, hogy a kötőanyag ne zavarja a találmány szerinti eljárás foganatosítása során lezajló reakciókat, illetve utána ne maradjon olyan melléktermék, amely az összetett szerkezetű kerámia test tulajdonságait kedvezőtletnül befolyásolná. ’ A találmány szerinti eljárás foganatosításához szükséges előminta létrehozásához alkalmas anyagok megválasztása az alkalmazott fém alapanyagtól, valamint a felhasználásra szánt oxidálószertől függ. Az anyagok példái az alumínium-trioxid, a szilícium-karbid, a szilícium-alumínium-oxinitrid, a cirkónium-dioxid, a cirkónium-borid, a titán-nitrid, a bárium-titanát, a bór-nitrid, szilícium-nitrid, számos különböző vasötvözet, mint pl. a vas-króm-alumínium ötvözet, a szén, ezek egy vagy több említett anyagot tartalmazó keverékei. A lista természetesen egyáltalában nem teljes, az előmintában bármely alkalmas anyagot fel lehet használni. Így pl. alumínium fém alapanyag választásakor, ha az oxidációs reakciótermék alumínium-nitríd és/vagy alumínium-trioxid részecskékből áll. Ha a fém alapanyag cirkónium és az oxidációs reakció eredményeként cirkónium-nitrídet kívánunk előállítani, az előminta létrehozására mindenekelőtt a cirkónium-diborid tűnik alkalmasnak. Ugyancsak alkalmas fém alapanyag a titán, amelynek oxidációs reakcióterméke lehet a titán-nitrid. Ilyenkor az előminta anyagát alumínium-trioxidból és/vagy titán-diboridból készítjük el. Ha a fém alapanyag ón és az előállítani kívánt oxidációs reakciótermék ón-oxid, az előminta készíthető például alumínium-trioxid részecskékből. Ha a fém alapanyagként szilíciumot választunk és a kívánt oxidációs reakciótermék a szilícium-nitrid, az előmintát célszerűen szilícium-nitrid részecskékből hozzuk létre. ' A szemcsézett fém alapanyagot olyan mércteloszlásban kell felhasználni, hogy az inverz reprodukálás során olyan méretű üres részek alakuljanak ki, amelyek biztosítják a kerámia anyag kívánt termikus tulajdonságait, de nem elegendően nagyok ahhoz, hogy a termék szerkezeti szilárdsági vagy integritási jellemzőit lerontsák. így a fém alapanyagot általában 50...- 500 mesh, célszerűen 100...250 mesh szemcsézettségi tartományban választjuk meg. A töltőanyagok esetében a szemcsézettség általában 10...1000 mesh, vagy ennél finomabb, de a különböző szemcsézettségű anyagok és egyébb összetevők keverékben is jól használhatók. A töltőanyag esetében a részecske vagy szemcse kifejezést széles körben kell érteni, mivel az tartalmazza a porokat, szálakat, huzalokat, kisebb vagy nagyobb gömböket, lemezeket, tömörítvényeket stb. Az előmintát oxidálószerrel átjárt kemence belső terébe helyezzük, általában annak előmelegítése után, vagyis az előminta behelyezése előtt a kemencét például a folyamat hőmérsékletére felhevített levegővel áramoltatjuk át. Ha kívánatos, az előminta felmelegítése végrehajtható lassan vagy viszonylag gyorsan a reakcióhoz szükséges hőmérséklettartomány eléréséig, de ez utóbbi esetben ajánlatos a gyors hőmérsékletváltozás által okozott igénybevételeket megfelelő módon figyelembe venni. A reakciót, mint említettük, a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó, de az adott folyamatban létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékleteken hajtuk végre. Ha például a fém alapanyag alumínium és ennek oxidálására levegőt alkalmazunk, a szükséges hőmérséklettartomány általában 850... 1450 °C értékeket öleli fel, célszerűen azonban a 900...1350 °C tartományba eső hőmérsékletei: választjuk. ’ A fém alapanyagot és a töltőanyagot tartalmazó elrendezés lehet reaktív is, amikoris a fém alapanyag és a töltőanyag között kémiai reakcióra kerül sor. Ilyenkor a töltőanyagban olyan fémes összetevőt alkalmazunk, például szilícium-dioxidot vagy szilícium-boridot, amelyeket a fém alapanyag megolvadt állapotában, a reakció feltételei között képes redukálni. Az előminta teljes térfogatában állhat a reaktív hatású töltőanyagból, de alkalmis megoldás az is, amikora töltőanyag egy vagy több semleges összetevőt tartal-198.45 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 8
