203861. lajstromszámú szabadalom • Merevkerámia hab és eljárás haboskerámia termék előállítására
1 HU 203 861 B 2 amelyben három dimenzióban térbelileg összekötött térelemek és nyitott cellák láthatók, részbeni bevonattal a térelemeken a szükséges szilárdság biztosítására, a 2. ábra a találmány szerinti eljárással előállított kerámia hab szerkezetének egy részlete, a 2A. ábra az 1. ábrán bemutatott termék üres kerámia csövecskéjének keresztmetszete, míg a 2B. ábra a találmány szerinti kerámia hab egy csőszerű részének keresztmetszete fém maggal A találmány szerinti eljárás foganatosítása során nyitott cellás fém alaptestből indulunk, amely sejtszerű szerkezetű, vagyis habos, szivacsra emlékeztető szerkezetet alkot. A szerkezet bonyolult volta, a belső felületekhez való rossz hozzáférés és a támasztó szerkezet finomsága miatt különleges feltételeket kell teremteni, hogy ezt a nyitott cellás fém testet nyitott cellás kerámia testté alakítsuk át a kerámia anyag megfelelő növesztésével. A találmány értelmében a nyitott cellás fém alaptest olyan mintaként szolgál, amelyből azonos felépítésű kerámia hab hozható létre. Tekintettel a kiindulási fém alaptest bonyolult struktúrájára, a hevítés feltételeire és az előállítási folyamatban a fém elmozdulására, várhatóak a jelentős változások. Mégis a találmány szerinti eljárással sikerül az eredeti nyitott cellás struktúra integritását és konfigurációját megőrizni. A jelen találmány ezt az előnyös jellemzőt olyan eljárással biztosítja, amelyben nincs szükség, az elkészült kerámia tennék további kezelésére. A fémből álló szivacsszerű szerkezet külső méretei és konfigurációja a kerámia végtermékben lényegében megjelenik, mivel a fémből álló térelemek keresztmetszeti méretei kicsik, vagyis az oxidációs reakciótermék növekedése a test méreteit lényegében nem befolyásolja. A kiindulási fém alapanyagot először úgy kezeljük, hogy ebből a fémes térelemeken megtámasztásra alkalmas bevonat alakuljon ki, mégpedig olyan bevonat, amely önmagában képes a nyitott cellás struktúra egészét megőrizni. Ez a megtámasztó jellegű bevonat vagy lehetővé teszi a gáz halmazállapotú oxidálószer áramlását, vagy maga is folyékony vagy szilárd halmazállapotú oxidálószerrel van kiegészítve, anyagában lehetővé teszi az oxidációs reakciótermék növekedését, rajta való átnövését. A támasztó tulajdonságú bevonat előállítása céljából a fém alapanyagot olvadáspontja alatti hőmérsékleten melegítjük és üyen feltételek között a szükséges műveleteket végrehajtjuk. A találmány szerinti eljárás egyik lehetősége az, hogy a bevonatot a fém alapanyag oxidálásával hozzuk létre, az oxidáció feltételeit pedig addig tartjuk fenn, amíg a kívánt vastagságú réteg ki nem alakul. Ennél a változatnál célszerű a fém alapanyagot viszonylag alacsony hőmérsékleten az oxidálószerrel reakcióba hozni és ezt a hőmérsékletet is viszonylag kis sebesség mellett elérni. Természetesen a viszonylag gyors felmelegítés is alkalmazható. Számos esetben elegendő, ha csak ezt a melegítést alkalmazzuk a bevonat létrehozására. így például a tapasztalat szerint az 1. példában említett eljárással 6101 jelű alumínium ötvözetet levegőben 2 órán keresztül 600 "C hőmérsékleten tartva elegendően vastag bevonat alakul az alumínium felületén ahhoz, hogy a szerkezet önmagát megtartsa. Ugyancsak alkalmasnak bizonyult a viszonylag nagy tisztaságú alumínium nitrogénatmoszférában történő melegítése 650 °C hőmérsékleten, amikoris néhány óra alatt vékony megtámasztó bevonat alakul ki alumínium-nitridből, mint ezt a 11. példa kapcsán ismertetni fogjuk. A bevonat vastagságát olyanra kell biztosítani, hogy az eredeti fémes habstruktúra integritását és konfigurációját képes legyen megtámasztani, fenntartani. Az ezt követő lépésben a fém alapanyagot olvadáspontja fölé hevítjük és ilyenkor fontos, hogy a bevonat megtartsa önmagát, a szerkezet ne omoljon össze. Az oxidációs reakció folyamatában annak reakcióterméke a kerámia hab kívánt vastagságának biztosítására növekszik, fejlődik. A kiindulási fém habszerkezet kezelésének egy másik módszere az, hogy a fém olvadáspontja alatt reakcióba lépő vagy felbomló olyan anyagot vagy elővegyületet használunk, amelyből áteresztő tulajdonságú támasztó bevonat keletkezik. Ezt az anyagot a hevítés előtt visszük fel a fém felületére. Mint a 2-10. példák mutatják, megfelelő anyagok alkalmazása esetén a szerkezetet megtartani képes bevonat létrehozható úgy is, hogy a szerkezet hőmérsékletét lassan a fém alapanyag olvadáspontja fölötti értékre emeljük, és üyenkor nincs szükség arra, hogy az olvadáspont alatti hőmérsékletet hosszabb ideig fenntartsuk. Alumíniumot mint fém alapanyagot használva a fémek sói és más vegyületei, ideértve a fémorganikus vegyületeket különösen jól használhatók. Ezeknek a vegyületeknek a példái az alkálifémek, az alkáliföldfémek, az átmeneti fémek vegyületei, az alumínium-trioxidból, igen finoman eloszlatott alumínium-nitridből, szflíciumnitridből vagy bór-karbidból álló szuszpenzió. A fémekkel együtt a továbbiakban ismertetésre kerülő dópoló anyagokat is lehet használni, valamint sor kerülhet a kerámia test összetett szerkezetének létrehozására töltőanyag elhelyezésére a szivacsszerű szerkezet mellett. A kerámia mátrix összetételétől függően az alkalmas töltőanyagokat a különböző fémek, mint alumínium, bór, hafnium, nióbium, tantál, tórium, titán, volfrám, vanádium és cirkónium karbidjaiból, szilícium, alumínium, bór, hafnium, nióbium, tantál, tórium, titán, urán, vanádium és cirkónium nitridjeiből, a króm, hafnium, molibdén, nióbium, tantál, titán, volfrám, vanádium és cirkónium boridjaiból valamint alumínium, berillium, cérium, króm, hafnium, vas, lan tán, magnézium, nikkel, titán, kobalt, mangán, tórium, réz, urán, ittrium, cirkónium és szilícium oxidjaiból keverhetjük ki. Miután a kiindulási fém alapanyagot az oxidálószert átengedő, illetve az oxidációs feltételeket biztosító viszonylag szflárd bevonattal elláttuk, a fém alapanyagot olvadáspontját megha5 10 15 20 25 30 35 40 46 50 55 60 5
