203858. lajstromszámú szabadalom • Eljárás töltőanyagot tartalmazó kerámia termék előállítására
1 HU 203 858 B 2 A találmány tárgya eljárás töltőanyagot tartalmazó kerámia termék előállására, amikoris kerámia mátrixot oxidációs reakciótermékből készítünk, ehhez a kerámia mátrixszal szemben funkcionálisan semleges töltőanyagot használunk, amikoris fém alapanyagot és töltőanyagból álló permeábilis masszát egymás mellett, egymással oxidációs reakció közben kapcsolatot teremtő módon elrendezünk, gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer jelenlétében a fém alapanyagot megolvasztjuk, a megolvasztott fémet az oxidálószerrel reagáltatjuk és ezzel oxidációs reakcióterméket hozunk létre, a hőmérsékletet meghatározott értékre emeljük és ezen a hőmérséklten az oxidációs reakciótermékek legalább egy részét kapcsolatban tartjuk a fém alapanyaggal, illetve a fém alapanyag és az oxidálószer közötti térben hagyjuk, ezzel a megolvasztott fémet az oxidációs reakcióterméken keresztül fokozatosan az oxidálószer és az oxidációs reakciótermék határfelülete felé szállítjuk a töltőanyagon belül, így az oxidációs reakcióterméket a töltőanyag masszáján belül, az oxidációs reakciótermék már kialakult tömege és az oxidálószer közötti határfelületen növesztjük, vele a töltőanyag permeábilis masszájának infiltiációját biztosítjuk és a reakciót legalább a töltőanyag egy részének infiltrációjáig folytatjuk. Az ipari, gépészeti, villamos és más szerkezeti elemek anyagaként egyre növekvő érdeklődés mutatkozik a kerámia anyagok iránt, tekintettel néhány különösen kedvező tulajdonságukra, mint keménység, nagy hőmérsékletekkel szembeni kiváló ellenállóképesség, kémiai semlegesség, az elektromos alkalmazások kedvező jellemzői és a viszonylag kis tömeg (sűrűség). Számos létező alkalmazásban a kerámia anyagok várhatóan egyre nagyobb mértékben fogják felváltani a fémeket és valószínűsíthetően több olyan területen is felhasználásra kerülnek, ahol a fémek eddig nem kielégítő eredményt mutattak. A technológiai igényű felhasználások során a kerámia anyagú összetevők igen gondos gyártást igényelnek. A hagyományos kerámiaipari módszerek számos hátrányos jellemzőt mutatnak, mint például a szinterelhető porok költséges volta, tulajdonságaik rossz reprodukálhatósága, vagyis adagról-adagra való változékonysága, a szinterelést kísérő jelentős térfogatváltozás, a formázási folyamatok során pedig hátrányként jelentkezik a strukturális egyenetlenség. A kerámia anyagok előállítására ismeretes fém alapanyagot és oxidálószert alkalmazó eljárás is. A továbbiakban erre utalva az „oxidációs reakciótermék” fogalmán egy vagy több oxidált állapotú fémet értünk, ahol a fém, a továbbiakban fém alapanyag olyan összetevő, amely képes elektron leadására vagy elektronnak más elemmel, vegyülettel, esetleg ezek kombinációjával történő megosztására. Az elektront befogadó anyagot a továbbiakban oxidálószemek nevezzük. így az oxidációs reakcióterméken a jelen találmány értelmében olyan anyagot értünk, amely egy vagy több fém alapanyag és oxidálószer, például oxigén, nitrogén, halogénelem, kén, foszfor, arzén, szén, bőr, szelén, tellur, vagy ezek valamilyen vegyülete és kombinációja reakciójának eredményeként jön létre. Az említett vegyületek és kombinációk között vannak a szén forrásaként is szereplő metán, etán, propán, acetilén, etilén vagy propilén, továbbá keverékek, mint a levegő, hidrogén és víz keverékei, valamint a szén-monoxid és szén-dioxid keverékei. A fém alapanyagok között olyanok szerepelnek, mint az alumínium, cirkónium, titán, szilícium, cink, hafnium és ón. Ez a lista még további fémekkel bővíthető. A 85 301 820.8 szám alatt bejelentett (bejelentési nap: 1985. március 15.) európai szabadalmi bejelentés, amelyet 1985. szeptember 25-én a 0 155 831 számon tettek közzé, eljárást ír le kerámia anyag előállítására megolvasztott fém alapanyagh oxidációs reakciója útján, amikoris gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert használnak. A fém alapanyagot meghatározott hőmérsékletre hevítik, mégpedig a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó, de az adott oxidálószerrel létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékletre melegítik, eközben gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószeiből álló, illetve ilyet tartalmazó atmoszférába helyezik. Az oxidációs reakciótermék növekedése ilyenkor a megolvadt fém alapanyag folyamatos szállítása révén következik be, amikoris a fém alapanyag a már kialakult oxidációs reakciótermék rétegén keresztül halad, az oxidálószerrel érintkezve az oxidációs reakciótermék menynyiségét növeli és így a kívánt vastagságú fémet szükség szerint tartalmazó kerámia test jön létre. A fém alapanyaggal együtt megfelelő dúpoló anyag is használható, amely elősegíti a kerámia kialakítási folyar matát, a reakciót meggyorsítja. Az említett európai szabadalmi bejelentés továbbfejlesztéseként lehetséges olyan eljárás kidolgozása, amikoris az oxidációs reakciótermék permeábilis anyagú ágyat vagy előmintát jár át keletkezése közben és így összetett szerkezetű kerámia test jön létre. Itt a permeábilis ágy vagy előminta létrehozásához töltőanyagot használnak, amelynek összetétele azonos lehet a reakció során kialakuló oxidációs reakciótermék összetételével, de különbözhet is attól, vagyis az oxidációs reakciótermék és a töltőanyag kémiai összetétele eltérő is lehet. A fém alapanyagból kialakított test felületén érintkezik a permeábilis szerkezetű töltőanyaggal, az összeállítást gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer jelenlétében felmelegítik, ennek során szükség szerinti mennyiségben és formában a folyamathoz szükséges vagy azt előnyösen befolyásoló dópol anyagot használunk, amely lehet a fém alapanyag alkotóeleme, lerakható a fém alapanayagból álló test felületén, de eloszlatható a töltőanyag tömegében is. A megadott példák során a kerámia anyagú összetett szerkezetek létrehozása céljából a reakciófeltételeket úgy válogatják meg, hogy az inflltráció fokozatosan játszódjon le, éspedig a permeábilis szerkezetű testet az oxidációs reakciótermék az esetek többségében teljesen járja át. Ha a folyamat a fém alapanyag mennyiségének teljes felhasználásáig zajlik, a létrejött termék nagyjából teljes egészében az oxidációs reakció termékét tartalmazza, benne porozitás van, a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
