202167. lajstromszámú szabadalom • Összetett szerkezetű önhordó kerámia test és eljárás annak előállítására
HU 202167B nyúltak, amikoris a dópoló anyag koncentrációja a teljes ötvözethez viszonyítva 1... 101% volt. Az ólmot az alumínium bázisú fém alapanyaghoz általában legalább 1000 'C hőmérsékleten szokás adagolni, mivel ekkor ki lehet használni azt a tényt, hogy az alumíniumban az ólom rosszul oldódik. Vannak olyan fémek, mint az ón, amelyek hatására az ólom oldékonysága javul és ez lehetővé teszi a dópoló anyaggal való ötvözést alacsonyabb hőmérsékleteken is. A feltételektől függően egy vagy több dópolóanyag használható. Ha a fém alapanyag alumínium, az oxidálószer pedig oxigén vagy levegő, a dópoló anyagok különösen előnyös kombinációi a magnézium és szilícium vagy a magnézium, cink és szilícium. A tapasztalat szerint a magnézium részaránya célszerűen 0,1... 31%, a cink részaránya 1... 61%, míg a szilíciumé 1... 101%. Az alumíniumot belső szerkezetében magnéziummal ötvözve és oxidálószerként levegőt vagy oxigént használva az volt megfigyelhető, hogy 820 ... 950 ”C hőmérséklettartományban a magnézium legalábbis részben oxidként távozik az ötvözetből. A magnéziummal dópolt rendszereknél tehát ilyen esetben a magnézium a megolvadt alumínium felületén magnézium-oxidból és/vagy magnéziumaluminát-spinellből álló határréteget alkot, az oxidációs reakciótermék növekedési folyamatában a magnéziumot tartalmazó vegyületek lényegében az oxid kezdő felületén maradnak, vagyis a növekvő kerámia struktúrában a fém alapanyagnak a kezdeti zárófelületén helyezkednek el. Ez annyit jelent, hogy magnézium alkalmazása esetén a kezdő felületen viszonylag vékony magnézium-aluminát-spinell rétegtől eltekintve a végtermék alapvetően alumínium-oxid bázisú. Ha a körülmények ezt indokolják, ezt a kezdőfelületet a végtermékről viszonylag könynyen el lehet távolítani, például csiszolással, koptatással, homokfúvással stb. A magnézium alapú dópoló anyag alkalmazása esetén a végtermék külső felületén igen vékony, általában 2 pm alatti vastagságú magnézium-oxid réteg is kialakul, amit szintén könnyen el lehet távolítani, ha jelenléte nem kívánatos. A fém alapanyagot alumíniumként választva a dópoló anyagok további hasznos példái a nátrium, lítium, kalcium, bór, foszfor és ittrium, amelyek egyenként vagy keverékben is használhatók az adott oxidálószertől és reakció feltételektől függően. A nátrium és lítium esetében célszerű a kis részarányok alkalmazása, általában 100... 300 milliomodrészt használunk. Ezeket célszerűen külön vagy együttesen, esetlegesen más dópoló anyagokkal kombinációban használjuk. A dópolószerek között említhetjük a ritkaföldfémek közül a cériumot, a lantánt, a prazeodímiumot, a neodímiumot és a szamáriumot, amelyek különösen más dópoló anyagok előnyös hatásainak fokozására alkalmasak. Mint már említettük, a dópoló anyagokat nem feltétlenül kell ötvözetként bevinni a fém alapanyagba. így például a fém alapanyag felületét részben vagy teljesen a dópoló anyagból álló vékony réteggel bevonva a kerámia szerkezet növekedése során a dópoló anyag a töltőanyagba átnövő oxidációs reakciótermékkel együtt mozog, ez annyit jelent, 23 hogy a dópoló anyagot a fém alapanyag felületén való megfelelő módon lokalizálva a polikristályos kerámia anyagnak az áteresztő anyagú ágyba való átnövését kívánt módon lehet szabályozni. Ha a dópoló anyagot bevonatként vagy fedőrétegként visszük fel, annak a fém alapanyaghoz képest vékonynak kell lennie, ilyenkor az oxidációs reakciótermék az áteresztő anyagú ágyba a dópoló réteg mögött kezd átnőni, vagyis rajta az alkalmazott dópoló anyagokból álló réteg jön létre. A dópoló anyagnak ez a rétege kialakítható festéssel, porlasztással, felszórással stb. A dópoló anyag lehet folyékony vagy paszta halmazállapotú, de elegendő megoldás az is, ha a dópoló anyagot szilárd részecskék rétegeként vagy vékony filmrétegben, anyagrétegbe visszük fel a fém alapanyag felületére. A dópoló anyagok felvihetők szerves vagy szervetlen kötőanyaggal, vivőanyaggal, oldószerrel is. A dópoló anyagokat porozással szintén fel lehet vinni a fém alapanyag felületére, illetve por halmazállapotban jól diszpergálhatók a töltőanyagban. A dópoló anyagok alkalmazásának egyik legcélszerűbb módja a folyékony szuszpenzió létrehozása, amikoris a dópoló anyagot vízben vagy szerves kötőanyagban esetleg oldószerben eloszlatjuk, majd a fém alapanyag felületére szórjuk és így ahhoz tapadó réteget hozunk létre, amivel megelőzhető, hogy a gyártási műveletek előkészítése során a dópoló anyag elvesszen. Amikor a dópoló anyagokat kívülről alkalmazzuk, azt általában a fém alapanyag felületének egy részén kialakított egyenletes vastagságú rétegként rendezzük el. A dópoló anyag mennyisége széles értéktartományban változhat a fém alapanyag mennyiségéhez viszonyítva. Alumínium esetében a kísérletek nem hoztak olyan eredményt, aminek alapján a dópoló anyag mennyiségére vonatkozóan alsó vagy felső határérték kijelölhető lenne. A fém alapanyagot alumíniumként, az oxidálószert levegőként vagy oxigénként megválasztva a szilíciumdioxid formájában használt szilícium dópoló anyag megvizsgált legkisebb mennyiségei 0,00003 g szilícium/g fém alapanyag, illetve 0,0001 g szilícium/g fém alapanyag volt. Ezek a mennyiségek már kedvezően befolyásolták a polikristályos szerkezet növekedésének folyamatát. Egy vagy több dópoló anyag is felhasználható oly módon, hogy a szilíciumot, magnéziumot és/vagy cinket tartalmazó forrásból ez utóbbiakkal együtt adagoljuk. Kitűnt az is, hogy ha MgO vagy MgaAl2Ű4 összetételű vegyületként alkalmazzuk a magnéziumot, mint dópoló anyagot, az alumínium alapú kiindulási fémből levegő vagy oxigén mint oxidálószer alkalmazásával előállított szerkezet kedvező tulajdonságai akkor is biztosíthatók, ha a magnézium mennyisége a fém alapanyag külső felületére vonatkoztatva 0,003 g/cm , ami az adott esetben a fém alapanyag minden g-jára vonatkozóan 0,0008 g magnéziumot jelent. Az oxidációs reakciótermék növekedését jól lehet szabályozni azzal, ha a dópoló anyagot az előzőekben ismertetett technikáknak megfelelően a fém alapanyag felületének legalább egy részén helyezzük el, vagy hozzá adagoljuk a töltőanyag ágyához, esetleg annak egy részéhez. Az anyagokat és a feltételeket ezeknél a megoldásoknál úgy kell megválasztani, hogy az oxidációs reakciótennék nagyobb 24 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 13
