203862. lajstromszámú szabadalom • Eljárás összetett szerkezetű önhordó kerámia termékek előállítására
1 HU 203 862 B 2 csolatba kerül a permeábilis szerkezetű réteggel. Az oxidációs reakciótermék kiegészítő része keletkezik, amikoris a polikristályos anyag belső részében adott esetben fémes anyag marad vissza. A reakció folyamatában azoxidációs reakciótermék legalább egy részét a megolvadt fém alapanyaggal és az oxidációs reakciótermék legalább egy részét a megolvadt fém alapanyaggal és az oxidálószerrel érintkezésben, a két anyag között tartjuk. Ezzel biztosítható, hogy a polikristályos oxidációs reakciótermék az előminta térfogatában növekedjen. A polikristályos szerkezetű oxidációs reakciótermék az előmintán belül, annak anyagát nem rombolva növekszik, az előminta összetevőit beágyazva tartalmazza. A folyamat addig tart, amíg az oxidációs reakciótennék el nem éri a kijelölt határfelületet, legalább részben be nem hatol a permeábüis szerkezetű rétegbe és így átmeneti jellegű kerámia test alakul ki, amely egyrészt a kialakuló összetett szerkezetű önhordó kerámia terméket, másrészt a réteg kerámiával átjárt anyagát és esetleg eredeti anyagát tartalmazza. A folyamatot továbbvíve a kerámia réteg olyan mechanikai integritású rétegként jön létre, amely az összetett szerkezetű önhordó szerkezetű kerámia termékhez képest sokkal kisebb mechanikai szilárdságú. A kisebb mechanikai integritás azt jelenti, hogy a kerámiával átjárt réteg minősége vagy szüárdsága megengedi annak egyszerű eszközökkel való lepusztítását, eltávolítását. Az egyszerű eszköz például a homokkal történő lefúvás, a forgódobos, csiszoló hatású közegben történő tisztítás, vagy az iszapos tisztítás, amely nem okozza az összetett szerkezetű önhordó kerámia termék szerkezetének károsodását, vagyis olyan eljárást jelent, amellyel a kerámiával átjárt réteg eltávolítása után a kapott terméken minőségromlás nem észlelhető. A találmány szerinti eljárással a hevítéssel kapott közbenső termékek, vagyis az oxidációs reakciótermékkel átjárt réteg és töltőanyag együttesét a kemencéből kivesszük és hagyjuk lehűlni. A lehűléssel 850 °C, előnyösen 400 °C alatti hőmérsékletre hagyjuk csökkenni a kapott terméket, majd szobahőmérsékletre hűtjük. A hűtés előnye, hogy a réteg kerámia anyagában, az ott keletkezett kerámia mátrixban a kialakult martenzites fázis miatt mikrorepedések keletkeznek, ezek gyengítik a mátrix szerkezetét és így az öszszetett szerkezetű önhordó kerámia test felületéről a kerámia réteg eltávolítása nem okoz nagyobb nehézséget. Hűtés nélkül olyan egyenletes szerkezet jön létre, amelynek viszonylag nagy a szüárdsága. Az összetett szerkezetű kerámia test felületéről a mikrorepedésekkel meggyengített anyagú kerámia réteg eróziós módszerekkel jól eltávolítható. A permeábilis szerkezetű réteg minden olyan anyagból, vegyületből létrehozható, amely az oxidációs reakciótermékkel annak növekedése során átjárható és amely az oxidációs reakciótermékkel átjárt állapotában sokkal kisebb mechanikai integritást mutat, mint az alatta fekvő összetett szerkezetű kerámia test. Ezzel válik lehetővé, hogy a kerámia anyaggal átjárt réteg könnyen lepusztítható legyen a felületről, anélkül, hogy az utóbbi károsodástól kellene tartani. Nagyobb szilárdságú kerámia réteg esetén ugyanis a leválasztás esetlegesen repedéseket, törésvonalakat hozhatnak létre. Az előzőek értelmében célszerű, ha a réteget olyan összetevőkből hozzuk létre, amelyek a kerámia test hűtése során megrepedeznek, vagyis az oxidációs reakciótermék növekedési folyamatának révén ez az összetevő instabillá válik, martenzites jellegű fázisátmenetben vesz részt. A réteg felépítése alapvetően az előminta és a kialakuló kerámia mátrix összetételétől függ, de ebben fontos szerepet játszthat az oxidálószer összetétele, az oxidációs reakció feltételrendszere. Az említett feltételrendszert és a réteg anyagát előnyösen úgy választjuk meg, hogy a kér ámia anyaggal átjárt réteg szilárdsága kisebb legyen, mint a szomszédos kerámia anyagé, vagyis a réteget a felületről viszonylag könnyen el lehessen távolítani. A találmányszerinti eljárást célszerűen alumínium fém alapanyaggal és oxidálószerként levegővel hajtjuk végre, és ezzel alumínium-trioxid alapú mátrixot hozunk létre. Ilyen anyagválasztás mellett a töltőanyagra kerülő réteget cirkónium és/vagy hafnium kis stabilitású vegyületéből hozzuk létre, esetleg mindkét fém ilyen vegyületeinek keverékéből. A kis stabilitású vegyületek között vagy például a cirkónium-dioxid, amikoris a töltőanyag alumínium-trioxidból áll. Az alumíniumtrioxiddal, mint oxidációs reakciótermékkel átjárt cirkónium-dioxid mechanikai stabilitása sokkal kisebb, mint a mellette létrejött alumínium-trioxid alapú mátrixé, amelybe a töltőanyag is beépül, ezért a réteget jól el lehet távolítani pédlául homokfúvással, csiszolással, iszapolással stb. Az előminta meghatározott határfelületére felvitt permeábüis szerkezetű réteg folyamatos átmenettel kapcsolódik ehhez a határréteghez. Alakja, anyaga az adott feltételeknek megfelelően választható, erre vonatkozóan az előzőeken túlmenő különösebb kikötés nincs. A réteg kialakítható bevonatként, beágyazó anyagként, lemezekből, huzalokból, szemcsékből, porszerű anyagokból, gömböcskékből, stb. A réteg anyagát a szükséges nyers állapotú szüárdság biztosítására tetszőleges olyan kötőanyaggal lehet összefogni, amely a találmány szerinti eljárás foganatosításában szükséges reakció során a folyamatot nem zavarja. Ilyen kötőanyag például a polvinil-alkohol. A gyenge kompozíciók előállítása szempontjából igen előnyös a nagyobb, például 24 mesh-nél nem kisebb szemcsézettségű részecskefrakciókból álló anyag alkalmazása. A finomabb frakciók is jól használhatók, ha ezeket a nagyobb frakciókkal keverjük ki. A permeábüis szerkezetű réteg szemcsézett anyaga az előminta felületére az ismert és hagyományos technikák segítségével vihető fel, például a szemcsés anyagból szerves kötőanyag alkalmazásával szuszpenziót készítünk, ezt a felületre felvisszük, majd az így kapott együttest megemelt hőmérsékleten kiszárítjuk. Természetesen a különböző öntési technikák is megfelelnek erre a célra. A találmány szerinti eljárás végeredményben olyan összetett szerkezetű önhordó kerámia terméket eredményez, amelyet határfelületéig polikristályos anyag 5 10 16 20 25 30 35 40 45 50 55 60 6
