202168. lajstromszámú szabadalom • Módosított fémtartalmú önhordó kerámiatest és eljárás annak előállítására
HU 202168B szétosztódik. Ez a polikristályos oxidációs reakciótermék képződése közben in situ létrejövő fémkomponens legalább részben nyitott vagy a kerámiatest legalább egy 15 felületéről hozzáférhető. Megjegyezzük, hogy a polikristályos anyagban lehet valamennyi izolált fém, üreg vagy pórus (nem látható), amelyeket helyettesíthet bizonyos mennyiségű, összefüggő fémkomponens, de a fémkomponens (összefüggő és izolált) valamint az üregek térfogatszázaléka nagymértékben a reakció körülményektől, mint például hőmérséklettől, időtől, adalékanyagoktól és az alapfém típusától függ. A 10 kerámiatestet ezt követően egy vagy több 15 felületén érintkeztetjük a külső forrásból származó 16 idegen fémmel, az érintkeztetés az interdiffúzió kialakulásához megfelelő edényben vagy tégelyben történik. (Lásd: 2. ábra.) Megjegyezzük, hogy a kölcsönös diffúzió ami a polikristályos, oxidációs reakciótermék képződése alatt in situ kialakuló fémkomponens és a külső forrásból származó fém között alakul ki lehet szüárd-szilárd, szüárd-folyadék, folyadék-szilárd vagy folyadék-folyadék az idegen és a kerámiatestben lévő fém állapota szerint. Általában előnyös a folyadék-folyadék állapot, mert üyen rendszerű érintkeztetéssel rövid idő alatt előnyösen megváltoztatott tulajdonságú végtermék alakul ki. SzUárd-szüárd interdiffúzió esetén folyadékfázisú anyagtranszport abban az esetben jöhet létre, ha az interdiffúziós hőmérséklet a fémrendszer minimális olvadáspontja feletti értéken van, mint például eutektikus rendszerek esetében. Az idegen fémet — ami tiszta fém, ötvözet vagy valamüyen intermetallikus anyag lehet — úgy választjuk, hogy az Összefüggő fémtartalmú komponens összetételét megváltoztassa, módosítva ezáltal a kész kerámiatermék tulajdonságait. Általában a következő tulajdonságok módosíthatók: törő szüárdság, keménység, szakító ellenállás, elektromos vezetés, hővezetés vagy kerámia stabüitás (például korrózióval vagy oxidációval szembeni) ellenállás). A kerámiatest specifikus alkalmazása határozza meg, hogy müyen tulajdonságok módosítása vagy optimalizálása szükséges, az idegen fém kiválasztása ennek megfelelően történik. A második vagy idegen fém kiválasztása nagy mértékben a kívánt, végső tulajdonságok kialakításától függ, azonban bizonyos egyéb tényezők, mint például a hőmérséklet, idő, elegyíthetőség is befolyásolják, amint azt a következőkben részletesen ismertetjük. Az összefüggő fém helyettesítésére alkalmazhatók például a következő fémek: nikkel, ezüst, vas titán, réz, urán, króm, kobalt, vanádium, szüícium, molibdén, wolfram, germánium, ón, magnézium, ittrium, cirkónium, hafnium, niobium, molibdén, mangán, platina, palládium, arany, cink, alumínium és ón, valamint ezek ötvözetei és intermetallikus vegyületei, például a saválló acélok, szénacélok és különleges célú ötvözetek, mint például Inkonel, Hastelloy, Waspalloy, Monel és Stellit márkanevű anyagok. A találmányunk szerinti eljárás egyik előnyös megvalósításában a 10 kerámiatestet 18 tégelyben lévő, olvadt 16 idegen fémbe mártjuk vagy merítjük, amint az 1. és 2. ábrán bemutatjuk. Ha a fém behatolás mélységét a kerámiatestben 7 korlátozni akarjuk, a kerámiatestet az olvadt idegen fémbe részlegesen is bemeríthetjük, például csak egy felületén vagy annak határán. Abban az esetben például, ha az idegen fémet azért társítjuk a kerámiatesttel, hogy korróziós ellenállást vagy keménységét javítsuk, csak a felület(ek) módosítása kívánatos, illetve szükséges. A16 idegen fém térfogata általában nagyobb a 10 kerámiatestben eredetUeg képződött, hozzáférhető, összefüggő 14 fémtartalmú komponens térfogatától. íly módon a 14 fémtartalmú komponens maximális vagy optimális helyettesítése a 16 idegen fémmel könnyebben megvalósítható. A 16 idegen fém mennyisége előnyösen annyi, hogy az egyensúlyi állapot elérésekor az eredeti 14 fémtartalmú komponens mennyiségét jóval meghaladja, ezáltal az eredeti fém helyettesítése az idegen fémmel teljesebbé tehető. Az idegen fém térfogata általában (5-50)-szer nagyobb az összefüggő fém térfogatánál vagy legalább az összefüggő fém helyettesítendő térfogatánál, de lehet ennél nagyobb is. Ez a térfogat különbség különböző tényezőktől, mint például a kívánt helyettesítés százalékos mértékétől és a kerámiatesten belül elérendő helyettesítés mélységétől függ. Például olyan, alumínium alapfémből kiinduló, levegős oxidálással előállított alfa-alumínium-oxid kerámiatest esetén, amelyben elég nagy mennyiségű, alumíniumtartalmú komponens helyettesítendő nikkellel, az eredeti, összefüggő, alumíniumtartalmú komponens 95%ának helyettesítésére, előnyösen legalább 20-szoros mennyiségű nikkel idegen fémet kell alkalmazni. Ez lehetővé teszi a kész kerámiatest keménységi és korrózióálló tulajdonságainak javítását. Abban az esetben, ha a kerámia testben nagyobb mennyiségű, eredeti, fémtartalmú komponenst akarunk hagyni, az eljárás során kisebb mennyiségű idegen fémet használhatunk az eredeti, fémtartalmú komponens helyettesítésére. Ez például abban az esetben lehet kívánatos, ha az idegen fém és az eredeti fémkomponens között ötvözetet alakítunk ki, amelynek tulajdonságai eltérnek az eredeti komponens vagy az idegen fém tulajdonságaitól vagy jobbak azoknál. A helyettesítésnél alkalmazandó térfogatarány meghatározásánál figyelembe kell venni az idegen fém oldhatóságát vagy elegyíthetőségét a fémtartalmú komponensben. Növekvő oldhatóság vagy elegyíthetőség növeli az egyik fém dif f úzióját a másikba vagy az egyik fém helyettesítését a másikkal. A kölcsönös diff úzió mértékét vagy az így helyettesített fém mennyiségét a kerámiatest és az idegen fém érintkeztetési idejével is lehet szabályozni. Abban az esetben, ha a helyettesítés csak a felületen vagy ahhoz közeli rétegben kívánatos, az érintkezési idő viszonylag kicsi lehet. Ebben az esetben a kerámiatest felületének vagy felületeinek fémtartalmú komponense cserélődik ki idegen fémre, a kerámiatest belső része lényegében változatlan marad. Az időtartamhoz hasonlóan a hőmérséklettel is szabályozható az interdiffúzió mértéke és sebessége. Például a hőmérsékletet tarthatjuk az egyik vagy mindkét fém olvadáspontja alatti értéken, így szilárd-szilárd vagy szilárd-folyadék interdiffúzió játszódik le, melyek lassabban játszódnak le, mint a folyadék-folyadék interdiffúzió. Az alacsony hőmérséklet alkalmazása abban az esetben előnyös, ha a 8 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
