203861. lajstromszámú szabadalom • Merevkerámia hab és eljárás haboskerámia termék előállítására
1 HU 203 861 B 2 ladó, de az adott reakcióban létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékletre hvítjük. Ha a fém alapanyag alumínium, amelyet célszerűen dópoló anyaggal egészítünk ki, a hőmérséklettartomány mintegy 690 és 1450 °C között van, de legcélszerűbb a 900 ... 1350 "C tartományba eső hőmérsékleteket választani. A bevonattal szomszédos fém az oxidálószerrel reakcióba lép, ahol az oxidálószer mint gáz a bevonaton keresztül jüt be, vagy szüárd és/vagy folyékony halmazállapotú oxidálószer alkalmazása esetén a bevonatban jelen van. A hevítés folyamatában az oxidációs reakciótermék akkor jön létre, amikor a megolvadt fém az oxidálószerrel kapcsolatba kerül és a megolvadt fém a frissen keletkezett oxidációs reakciótermék rétegén keresztül vándorol, eljut annak felületére, ahol oxidációs reakció révén biztosítja az oxidációs reakciótermék térfogatának és felületének növekedését. Ez annyit jelent, hogy a kiindulási fémként jelen levő teljes fémmennyiség helyzetét képes elhagyni, a bevonattal ellátott térelemek közötti térből lényegében teljesen el tud távozni. Ennek megfelelően a végtermék egymással véletlenszerűen kapcsolódó üreges kerámia térelemekből áll, amelyek belső méretei (átmérője) azonos a kiindulási fém alapanyag vonatkozó méreteivel. A kerámia csőszerű elemek vagy üreges térelemek olyan polikristályos anyagból tevődnek össze, amely lényegében az oxidációs reakciótermékre épül és esetleg több kevesebb fémes összetevőt és/vagy pórust tartalmaznak. Ha az eljárást addig folytatjuk, amíg a kiindulási fém teljes mennyisége lényegében résztvesz az oxidációs reakcióban, a kerámia szerkezetben a fém mennyisége minimálisra csökken, helyében nyílások (porozitás) maradnak. A találmány szerinti eljárás feltételeinek, így különösen időtartamának, hőmérsékletének, kiindulási anyagainak és dópoló anyagainak szabályozásával a megolvadt fém alapanyagnak csak egy része is az oxidációs reakcióba vihető, amikor a térelemek közötti tartományaiban, csövecskékben több kevesebb szüárd halmazállapotú fémes alapanyag marad, mégpedig oxidálatlan állapotban. A találmány szerinti merev kerámia hab alapja 1 szivacsszerű szerkezet (1. ábra), amelynek anyaga fém. Ez 2 térelemekből (erezetből) tevődik össze. A 2 térelemeknek legalább egy részét 4 bevonattal látjuk el és a 2 térelemek nyitott cellás, három dimenzióban elrendezett szerkezetet alkotnak, amelyben 3 nyitott cellák véletlenszerűen kapcsolódnak egymáshoz, közöttük a 3 térelemek biztosítják az összeköttetést. A 3 nyitott cellák sokszög alakzatra hasonlítanak, de lehetséges, hogy határfelületeik oválisak vagy gömbszerűek. A találmány szerinti eljárással előállított újszerű merev kerámia hab (2. ábra) egymással összekötött 5 üreges elemekből áll, amelyek között 3’ nyitott cellák vannak. A 2. és 2A. ábrán bemutatott 5 üreges elemek 6 kerámia fala nagyjából gyűrűs keresztmetszetet határoz meg. Az 5 üreges elemek középpontjában 7 üres tér van, amely egyrészt a termék sűrűségének, másrészt fajlagos felületének meghatározásában játszik szerepet. A 28. ábra szerint az 5 üreges elemeknek 6 kerámia fala olyan 7 üres teret határoz meg* amelybe* 8 fém mag van és ezt az oxidáció? reakciótermék keletkezésének megszakítása biztosítja. Általában a 8 fám mag nem teljesen tölti ki az 5 üreges elem közötti belső teret, vagyis a 6 kerámia fal a 8 fém mag mellett 7 Üres teret is határol. r‘ A találmány szerinti eljárás foganatosításában különösen hasznosnak bizonyult a duocel ebwvezósű fém alapú hab, amelyet az Oaklandban bejegyzett (Kalifornia, USA) Energy Research and Generation Inc. cég állít elő. A gyártómű szerint ez a hab hálószerű szerkezetű, amelynek nyitott cellái dodekaéder alakúak és közöttük fém anyagú térelemek biztosítják a folyamatos kapcsolatot. A találmány szerinti eljárásfoganatosítása szempontjából azonban & kiindulási fém forrása és alakja nem különösebben lényeges, a fontos, hogy szivacsszerű, nyitott cellás szerkezet alakuljon ki. Lehetőség nyílik arra is, hogy a szükséges fém habot megfelelő adalékanyaggal kiegészített fémolvadékból állítsuk elő. így például célszerűnek bizonyult az alumínium öntése sórészecskék köré vagy pedig fluidizált ágyba való kiöntése. A fém lehűlése után a.sót ebben az esetben vizes öblítéssel lehet el távolítani, vagy ha a fluidizált ágyat apró szénrészecskékből készítjük, akkor ellenőrzött alacsony hőmérsékletű oxidációs reakció segíthet a szivacsszerkezet létrehozásában. Ha erre szükség van, a szivacsszerkezetbe olyan fémszálakat is be lehet építeni, amelyek a kívánatos sűrűséget, szüárdságot biztosítjuk. A találmány szerinti eljárás foganatosítása szempontjából leginkább alumínium jön szóba. Ez jól hozzáférhető habosított formában is, mint például az említett duocel gyártmányként, és különösen jól alkalmazható azokban a folyamatokban, amikor a kerámia szerkezetet oxidációs reakciótermék növesztésével hozzuk létre. A találmány szerinti eljárás foganatosítására azonban nem kizárólag az alumínium esetében van lehetőség. A kísérletek szerint a titán, az ón, a cirkónium és a hafnium is képes oxidációs reakciótermékét növesztő eljárásban résztvenni. Mindezek a fémek akkor alkalmasak a találmány szerinti eljárás kiindulási anyagaként, ha nyitott cellás habosított szerkezetben hozzáférhetők, illetve belőlük üyen szerkezetű kiindulási testek létrehozhatók. A találmány szerinti eljárás foganatosításakor lezajló folyamatban szilárd, folyékony vagy gőz, illetve gáz halmazállapotú oxidálószereket lehet használni. Célszerűen a megolvasztott fémet reaktív tulajdonságú légkörben, levegő vagy nitrogén jelenlétében olvasztjuk meg. Alumínium fán alapanyag alkalmazása esetén az üyen környezetheti létrejövő bevonat nem tömör, azon a gáz át tud hatolni. A szüárd halmazállapotú oxidálószer alkalmazásának legkedvezőbb módja az, hogy elővegyületben diszpergáljuk és ezt az elővegyületet a szivacsszerkezet bevonására alkalmazott anyaggal visszük fel a felületre. A szüárd oxidálószer különösen hasznos lehet akkor, ha azt a viszonylag vékony kerámia mátrix létrehozá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 6
