203858. lajstromszámú szabadalom • Eljárás töltőanyagot tartalmazó kerámia termék előállítására
1 HU 203 858 B 2 ciótermékén keresztül, tehát előzőleg számára áthatolhatatlannak tekintett anyagrétegen át képes mozogni és így oxidáló környezetbe eljutni, ahol az oxidációs reakció lefolyásával az oxidációs reakciótermék növekedése biztosított. Ennek eredményeként folyamatosan sűrű, tömör kerámia anyag alakul ki, amely szükség szerint a fém alapanyagot, illetve annak egy vagy több fémes összetevőjét oxidálatlan állapotban tartalmazza a kialakult mikrokrisztallitos kerámia jellegű struktúrában. A találmány szerinti eljárás tehát a kerámia anyagok előállítására szolgáló eljárásoknak azt a típusát képviseli, amikoris összetett szerkezetű önhordó kerámia testet lehet előállítani oly módon, hogy az (1) fém alapanyag, például alumínium vagy alumínium-ötvözet polikristályos felépítésű kerámia mátrixát és (2) a mátrixba beágyazódott töltőanyag részecskéket tartalmaz, ahol a kerámia mátrix alapvető összetevője (i) a fém alapanyag gáz vagy gőz halmazállapotú oxidálószer (pl. oxigén vagy levegő) jelenlétében létrejövő oxidációs reakciőterméke (pl. alumínium-trioxid alfamódosulata) és az szükség szerint (ii) a fém alapanyag egy vagy több oxidálatlan összetevőjét is befogadja. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során azt a felismerést hasznosítjuk, hogy a fentiekben ismertetett lépésekkel végrehajtott oxidációs folyamat során a fém alapanyagból keletkező polikristályos anyag növekedési folyamatát úgy lehet irányítani, hogy az a folyamat feltételei között semleges hatású töltőanyagból álló permeábilis masszába hatoljon be. A töltőanyagot a jelen találmány foganatosítása során mindig olyan anyagként képzeljük el, amely a folyamatot előnytelenül nem befolyásolja. A permeábilis masszát a fém alapanyag szomszédságában, általában azzal érintkezve rendezzük el. A polikristályos szerkezetű kerámia anyag növekedése során bekövetkezik a fém alapanyag infiltrációja a töltőanyagba, annak részecskéi beágyazódnak a keletkező kerámia anyagba és így összetett kerámia szerkezet jön létre. A szükséges és kedvező feltételeket létrehozva a fém alapanyag oxidációs folyamata kezdeti felületétől kiindulva, attól kifelé zajlik, vagyis az oxidálószerrel kialakult folyamatos határfelület a fém alapanyagtól fokozatosan távolodik. A növekedési folyamat során a megolvadt fém alapanyag a számára más feltételek között lényegében áthatolhatatlan oxidációs reakcióterméken keresztül halad az oxidálószer, az oxidálószer és a fém alapanyag közötti határfelület felé. Az így kapott oxidációs reakciótermék folyamatosan átnövi a töltőanyagból álló permeábilis szerkezetű masszát, ahol az utóbbit szilárd részecskék tömörítvényeiből hozzuk létre. Az így kapott összetett szerkezetű kerámia anyagú test mátrixa sűrű polikristályos szerkezet, amelyben a töltőanyag részecskéi beágyazódva vannak jelen. Az egy vagy több fajta töltőanyagból álló tömörítvényt vagy masszát a fém alapanyag szomszédságában, a belőle kialakuló oxidációs reakciótermék feltételezett növekedési útjának kezdeti pontjában helyezzük el. A töltőanyag elrendezése lehet laza, irányított, belőle létrehozhatók különböző kötött összeállítások, amelyekben belső járatok, nyílások, üregek, egymással kapcsolódó terek vagy hasonlók tehernek, ahol az oxidálószer képes áramolni, továbbá lehetséges az oxidációs reakciótermék növekedése. Ezen túlmenően a töltőanyag lehet homogén vagy heterogén anyageloszlásű, kémiai összetételében követheti az oxidációs reakciótermékként növekedéssel létrejövő mátrixot, de attól eltérő is ehet A polikristályos anyagnak az oxidációs reakciótermék eredményeként létrejövő mátrixa egyszerűen körbenövi a töltőanyag részecskéit, növekedése során az utóbbiakat magába ágyazza, a tapasztalat szerint a részecskék helyzetének és anyagi minőségének mindenféle változtatása nélkül. Ennek megfelelően a töltőanyag elrendezése a külső erőktől független, azt a növekedési folyamat nem károsítja, nem rontja le, tehát nincs szükség azokra a magas hőmérsékletet és nagy nyomást igénylő eljárásokra, illetve ez utóbbiakat biztosító eszközökre, amelyeket a kerámia struktúrák hagyományos előállítása során a sűrű szerkezet kialakítására alkalmaztak és amelyeket a nehézkes alkalmazhatóság mellett a magas költségek jellemeznek. Azt is mondhatjuk, hogy az anyagok megfelelő megválasztása mellett olyan kémiailag és fizikailag kompatibilis rendszer jön létre, amelyben nyomásmentes eljárással lehet a kívánt összetett szerkezetű kerámia testet létrehozni. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során a kerámia mátrix növesztése céljából a fém alapanyagot, mint említettük, olvadáspontját meghaladó, de a kerámia mátrix létrehozásához kiválasztott oxidálószerrel létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékletre hevítjük. A megemelt hőmérséklettel a fémet olvasztott állapotban tartjuk, reakcióba visszük az oxidálószerrel és így oxidációs reakciőterméket hozunk létre. A megemelt hőmérsékletet fenntartva, illetve az adott hőmérséklettartományban szükség szerint változtatva a fém alapanyagot olvasztott állapotban saját oxidációs reakciótermékével tartjuk kapcsolatban. Ez utóbbi a egolvadt fém alapanyag és az oxidálószer által kitöltött terek között helyezkedik el. Az oxidációs reakciótermék szerkezetével biztosítja, hogy a fém alapanyag eredeti helyéről elvándorol, az oxidációs reakciótermék rétegén keresztül, szükség szerint a töltőanyag részecskéi mellett, vagy azok pórusain át az oxidálószer által elfoglalt tér felé halad, és az oxidálószerrel érintkezve oxidálódik, az oxidációs reakciótermék rétegét ily módon növelve. A reakciót elgendő hosszú ideig folytatjuk ahhoz, hogy a töltőanyagnak legalább egy részét a növekvő oxidációs reakciótermék szerkezetébe beépítsük, vagyis a kialakuló összetett szerkezetű kerámia testben a töltőanyag részecskéi, valamint a fém alapanyag oxidálatlan fémes összetevői vannak jelen. A találmány szerinti eljárással előállított termékek általában létrehozhatók közvetlen felhasználásra alkalmas testként, de adott eseten szükség lehet megmunkálásukra. Erre a csiszolás, polírozás, a gépi megmunkálás más eszközei használhatók. A kapott termékek ipari, strukturális és általában műszaki alkalmazá5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 12
