203858. lajstromszámú szabadalom • Eljárás töltőanyagot tartalmazó kerámia termék előállítására
1 HU 203 858 B 2 nyítjük, meggyorsítjuk, mivel az a kristálynövekedést elősegíti. Az alumínium-trioxid részecskéinek méreteit a Bayer-féle kalcinálási folyamat során a hidrát precipitálása alatt állapíthatjuk meg, míg az alfa-módosulatú alumínium-trioxid kristallitjainak méreteit a kalcinálási folyamat befejeztével. A kiindulási alumínium-trihidrát gyakorlatilag pórusoktól mentes anyag, amelynek sűrűsége 2,42 g/cm3 tömör állapotban, míg ömlesztve 1,3 g/cm3 körüli, a folyamat eredményeként kapott őröletlen alfa-módosulatú alumínium-trioxidot porózus szerkezetű, nyitott rácsszerkezetű tömörítvények alkotják, amelyek monikristályos lemezkéi, krisztallitjai 3,98 g/cm3 sűrűséget mutatnak, de a laza állapotú anyag sűrűsége csak hozzávetőlegesen 1 g/cm3. Az eljárással kapott alumínium-trioxid 95 ... 100%-os részarányban alfa-módosulatú, vesztesége alig 0,11%. A kilúgozással nem eltávolítható nátrium a béta módosulaté alumínium-trioxidhoz kötődő dinátrium-oxidként van jelen (Na20 . 11A1203). A C-70 sorozatba tartozó finom alumínium-trioxid egyes típusait a kristály méretek és a nátrium részaránya különbözteti meg egymástól, ahol a nátrium-tartalom csökkentésére — a C-70 alumínium-trioxid kivételével a kalcinálás során megfelelő lépéseket használunk. Habár az említett összetételű alumínium-trioxidokat a tipikus felhasználások során általában kalcinálás után megőrlik és őrölt állapotban alkalmazzák, a találmány szerinti eljárás foganatosítása során különösen előnyösnek bizonyult az őröletlen részecskék részvétele a folyamatban. Az őröletlen részecskék általában alakjukat jól megtartó, gömbszerű multikrisztallitos struktúrájú képződmények, .a részecskék nagysága általában 100 p alatt marad, ezek egymáshoz tapadnak, bennük lényegében egyenletesen eloszlatott pórusok nyitott hálózata van jelen, ahol a pórusok méretei a krisztallitok méreteivel azonos nagyságrendbe esnek. Ennek megfelelően minden őröletlen részecske kristallitokból álló porózus tömörítmény, vagyis ugyanúgy tömörítvényként viselkedik, mintha azt mesterségesen hoztuk volna létre. Az őröletlen porózus részecskék könnyen kezelhetőek, egyszerűen állíthatók össze préseléssel kialakított ágyakba vagy porózus előmintákba, ahol az utóbbiak a nagyobb törésektől, inhomogenitásoktól, belső repedésektől mentesek. A stabilisán összetartó kristallit szerkezet biztosítja, hogy az egyes őröletlen részecskékben a krisztallitok az oxidációs reakciótermékből kialakuló kerámia szerkezetű mátrix növekedése előtt, illetve az alatt átrendeződjenek, elősegíti azt is, hogy az összeállított permeábilis szerkezetű ágyban vagy előmintában a nyitott porózus szerkezet mindaddig fennmaradjon, amíg azt a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálőszer jelenléte igényli, vagyis amíg a kerámia szerkezetű mátrix létre nem jön. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során igen fontos, hogy a növekedés során létrejövő mátrixos polikristályos mikrostrukturát a permeábilis szerkezetű ágyban vagy előmintában jelen levő töltőanyag részecskéi által okozott redukció finomítja. Ez annyit jelent, hogy ha apró szemcsés mátrixos mikrostrukturára van szükség, a töltőanyagot igen finom részecskékből kell összeállítani. Az Alcan márkanevű C-70 sorozatú alumínium-trioxidokban jelen levő őröletlen porózus részecskék az alfa-módosulatú alumíniumtrioxid egyedi krisztallitjaiként ilyen igen finom részecskékből állnak, ezért ezek az anyagok alkalmasak arra, hogy a növekedés során kialakuló mátrix mikrostrukturájának finomságát meghatározzák, tekintet nélkül arra, hogy a töltőanyagból álló ágyban vagy előmintában az őröletlen részecskék mindegyike ezeknél jóval nagyöbb többszörös kristallitos tömörítvényt alkot, amelyek viszont nyitott struktúrájú porózus anyagot képeznek. Ezért a töltőanyag ágyához vagy az előmintához felhasznált őröleden porózus részecskék képesek mind a mátrix finomszemcsés mikrostiukturájának biztosítására, mind pedig a homogén és permeábilis szerkezet létrehozására, amit általában a nagyobb részecskékkel lehet elérni. A homogenitás a nagyobb belső repedések hiányát jelenti, tehát ezzel a megoldással mind a finomszemcsés, mind pedig a nagyobb szemcsés anyagok alkalmazásával kívánt előnyök elérhetők. A kiindulási anyag, adott esetben alumínium-trihidrát szemcseeloszlásával az őrieden porózus szemcsék méretei és méreteloszlása jól szabályozható. Az alfa-módosulató alumínium-trioxid krisztallitjainak méreteit viszont a kalcinálás feltételeivel és az alkalmazott adalékanyagokkal lehet ismert módon befolyásolni. Számos esetben elegendő, ha a töltőanyag ágya vagy az előminta lényegében csak a porózus alumínium-trioxid részecskéket tartalmazza őröleden állapotban, a találmány szerinti eljárás foganatosítása során azonban célszerű, ha a tömörítvény kisebb mennyiségben kevéssé vagy egyáltalán nem porózus porrészecskéket tartalmaz, amikoris a nagyobb őröletíen részecskék közé, az azok között fennmaradó üres terek kitöltése céljából kis szemcséjű, általában 10 ... 20 p méretű részecskéket adagolunk. Ezek a finom és kevéssé porózus részecskék egyébként a találmány szerinti eljárás foganatosításakor mindenkor hasznosak lehetnek, ha nagyobb méretű permeábilis szerkezetű kiindulási anyagokat használunk. Visszatérve az 1. ábrára, a találmány szerinti eljárásnak ott bemutatott foganatosítási módjánál az alumínium fém alapanyagból álló 11 testet szükség szerint alkalmas dópoló összetevővel, például magnéziummal és/vagy szilíciummal ötvözzük, esedeg vonjuk be, esedeg a dópoló anyagokat a fém alapanyagra felszórt vékony porrétegként visszük be, vagyis magnézium-oxidot és/vagy szilícium-dioxidot tartalmazó porréteggel borítjuk, majd az így kialakult elrendezést a 12 ágyba ágyazzuk, amelynek anyaga az Alcan márkanevű C-70 jelű alumínium-trioxid. Ez utóbbi alfa-módosulatú őrüleden porózus részecskékből tevődik össze. A 12 ágyat a benne elrendezett 11 testtel együtt levegő (vagy más alkalmas oxidálószer) jelenlétében a fém alapanyag megolvasztásához szükséges hőmérsékletre hevítjük. A fém alapanyagot ezt követően olvadt állapotban tartjuk és biztosítjuk, hogy a fém alap5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 10
