203858. lajstromszámú szabadalom • Eljárás töltőanyagot tartalmazó kerámia termék előállítására
1 HU 203 858 B 2 fém alapanyag visszamarad! mennyisége minimális és ha alkalmaztak ilyet, a szerkezetben töltőanyag is jelen van. Az oxidációs reakciótennék a töltőanyagot befogadó polikrístályos mátrixként jön létre, ezzel a kerámia anyagra épülő, adott esetben a reakcióból kimaradt fém alapanyagot és/vagy pórusokat, valamint töltőanyagot tartalmazó öszetett szerkezet jön létre. Az ismertetett eljárások segítségével a kívánt nagysághoz közeli alakzatok hozhatók létre. Ha a fém alapanyagot például a töltőanyagból készült permeábilis szerkezéül előmintával vesszük körbe vagy semlegesnek tekinthető töltőanyagból készült, szemcsézett anyagú ágyba helyezzük, majd az oxidálószer jelenlétében hevítjük és biztosítjuk anyagának teljes mértékű oxidálását, a kapott kerámia anyagban olyan belső üreg hozható létre, amely a fém alapanyagnak a hevítés előtti alakját viszonylag nagy pontossággal visszatükrözi. Ha a permeábilis szerkezéül testet olyan külső határfelülettel hozzuk létre, amelyen túl az oxidációs reakció már nem következhet be, a folyamat révén kapott kerámia terméknek a kívánt külső alakja könnyen biztosítható. Az ismertetett eljárások foganatosítása során kitűnt, hogy a töltőanyag lehet kisebb vagy nagyobb szemcsékből, szálakból, huzalokból, szövött rétegekből, drótokból és hasonlókból összeállított együttes. A fejlesztési munkák során a szemcsézett anyagú tömörítvények bizonyultak a leghatásosabbaknak, mivel költségeik kicsik, belőlük az előminta könnyen létrehozható. Szemcsézett kötőanyag esetében a töltőanyag részecskéinek méretcsökkentésével a kapott összetett szerkezetű kerámia test szilárdsága és számos más mechanikai jellemzője, javítható. Kitűnt azonban az is, hogy a nagyon kis szemcséjű, tehát igen finom porokból készített nyers alakzatok (előminták) hajlamosak arra, hogy a formázás során megrepedezzenek és ezek a repadések nagyobbak, mint a maximális részecskenagyság, aminek következtében az elkészült anyag szilárdsága is leromlik, de maga a nyers minta sem mindig bírja az előkészítést. Az is kitűnt, hogy a nyers alakzatok gázáteresztő képessége csökken a részecskék nagyságával és ennek megfelelően a fém alapanyag oxidációjával létrejövő kerámia mátrix behatolása az előmintába is csökkenő mértékű. Az oxigénhiány számos esetben olyan nemkívánatos öszszetevők kialakulásához is vezethet, mint amelyek példája a későbbi folyamatokban hidrolizáció miatt a szilárdságot lerontó alumínium-nitrid (A1N). A találmány feladata olyan eljárás kidolgozása, amellyel az oxidációs reakciótermékként létrejövő kerámia előállítása során a nemkívánatos összetevők megjelenése elkerülhető, és ezzel olyan összetett szerkezetű kerámia anyag nyerhető, amelynek kedvező mechanikai jellemzőit az előállítási folyamat hiányosságai nem rontják le. A kitűzött feladat megoldása céljából, tehát töltőanyagot tartalmazó, önhordó szerkezetű kerámia termék előállítására eljárást dolgoztunk ki, 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 hőmérsékleten 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 oxidáiós reakciótennék már kialakult tömege és az oxidálószer közötti határfelületen növesztjük, vele a töltőanyag permeábilis masszájának infiltrációját biztosítjuk és a reakciót legalább a töltőanyag egy részének infiltrációjáig folytatjuk, és a találmány szerint a reakció lefolytatásához a töltőanyagból álló permeábilis masszát két anyagrendszerből állítjuk össze, ahol az első anyagrendszer a maszszában elosztott részecske közötti porozitással, a második anyagrendszer szintén a masszában elosztott részecskeközi porozitással van kialakítva, a porozitásokat a töltőanyag anyagával és/vagy részecskéivel biztosítjuk és a töltőanyag lergalább egy része a második anyagrendszer kialakítására szolgál, és azt az oxidációs reakciőtermék előállítása során, a töltőanyag infütrációja alatt strukturálisan stabil összetevőből állítjuk elő. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során tehát olyan töltőanyagot használunk, amely strukturálisan stabilis marad, a részecskéi közötti porozitást megőrzi, amikor az oxidációs reakciótennék a szerkezetet átjárja. Ez a töltőanyag kettős rendszert alkot, nagyobb és kissebb pórusok vannak benne, amelyek együttesen biztosítják, hogy mind a gáz vagy gőz halmazállapotú oxidálószer, mind pedig az oxidációs reakciótermék a szerkezetben megjelenhessen. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módját a töltőanyag részecskéit finom szemcséjű részecskék vagy kristallitok porózus tömörítvényéből állítjuk elő. A kristallitok a tőmörítvényekben biztosítják ebben az esetben anyagokkal, illetve a közöttük fennmaradó térrel a finomabb porozitást, amelyet részecskéken belüli porozitásnak nevezhetünk, míg a tömörítvények közötti érintkezési területek a töltőanyag ágyában jelentik a nagyobb méretű porozitást, amelyet részecske közötti porozitásnak is nevezhetünk. A töltőanyag ágya például készülhet a tömörítvények összenyomásával, pl. nyers formaként vagy előmintaként, amikoris a tömörítvényeket részbeni szintereléssel kapcsoljuk egymáshoz. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során alkalmazott töltőanyagok lehetnek kereskedelmi forgalomban beszerezhető anyagok, amelyek gömbszerű részecskékből állnak és a részecskék méretei biztosí5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
