203862. lajstromszámú szabadalom • Eljárás összetett szerkezetű önhordó kerámia termékek előállítására
1 HU 203 862 B 2 ják, (2) a fém alapanyag felületének legalább egy részét borítják, (3) a töltőanyag vagy előminta egészében vagy annak egy részében vannak eloszlatva. Ezek a lehetőségek egymást kiegészítőleg is alkalmazhatók. így célszerűnek bizonyult az a megoldás, hogy a dópoló anyagot ötvöző összetevőként bevisszük a fém alapanyagba és egyúttal a töltőanyagba egy vagy több dópoló anyagot keverünk. Ezekkel együtt lehetséges a fém alapanyag felületének egy részére is megfelelő dópoló alapanyag felvitele. Igen hasznos megoldás az, amikor a dópoló anyagból vagy anyagokból folyadékot, például oldatot készítünk és ezzel az előminta anyagát, illetve a töltőanyag ágyát átitatjuk. A töltőanyagban a dópoló anyag külön rétegként is elrendezhető, amikoris az előmintában belső nyílásokkal, járatokkal, perforációval, üres terekkel és hasonlókkal biztosítjuk a permeabüitást. A dópoló anyagok bevitelének egy másik formája az, hogy forrásként merev testet készítünk a dópoló anyagból és azt a fém alapanyag valamint az előminta felülete között rendezzük el. így például alumínium fém alapanyagot oxidációja esetén hasznos dópoló összetevőt tartalmazó szüícium-dioxid alapú üveg vékony rétegét helyezhetjük el az előminta és a fém alapanyag érintkező felületei között. Amikor a szükség szerint magnéziummal ötvözött, tehát dópoló anyaggal kiegészített alumínium fém alapanyagot oxidáló környezetben megolvasztjuk (pl. alumínium esetében levegőt használunk, a hőmérséklet a 850 ... 1450 °C, előnyösen a 900 ... 1350 °C tartományba esik), a polikristályos kerámia szerkezet az előmintát, illetve a töltőanyag ágyát átnőve vastagszik. Ha a dópoló anyagot kívül helyezzük el a fém alapanyag felületének legalább egy részén, a polikristályos kerámia szerkezet a dópoló anyag rétegét átnőve hatol be a permeábilis szerkezetű előmintába, vagy belőle a dópoló anyag rétegénél vastagabb termék keletkezik. A fém alapanyag felületén és/vagy a töltőanyagban, illetve az előmintában egy vagy több dópoló összetevő a fentiek szerint kívülről is aktivizálható. A fém alapanyagot ötvöző összetevőkkel kiegészítve és/vagy az előzőekben említett formák valamelyikével a dópoló anyagot kívülről is bevíve az oxidációs reakció feltételei jól befolyásolhatók. Ha úgy találjuk, hogy a fém alapanyaghoz ötvözőként bevitt összetevő koncentrációja kicsi, akkor a koncentrációt a töltőanyaghoz adagolhatjuk vagy a fém alapanyag felületére pl. porként vihetjük fel, ami a koncentráció kiegészítését biztosítja. Természetesen a fordított lehetőség is adott. Alumíniumot mint fém alapanyagot használva, ha az oxidálószer levegő, a különösen jól használható dópoló anyagok a magnézium és a cink, amelyek hatásait a továbbiakban leírt egyéb anyagok előnyösen fokozzák. Ezeket a fémeket vagy megfelelő forrásaikat az alumínium alapú kiindulási fémbe ötvöző összetevőként visszük be, részarányuk a létrejövő anyag tömegéhez viszonyítva 0,1... 101%, mindegyikre külön-külön. A dópoló anyagok koncentrációját általában olyan egyéb tényezőktől függően határozzuk meg, mint a dópoló anyagok koncentrációja, az alapanyag, az oxidativ reakció lefolytatásának feltételei. A megfelelően választott koncentrációban jelen levő dópoló anyag elősegíti a kerámia anyag növekedését, a fémes alapanyag transzportját és hozzájárul ahhoz, hogy az oxidációs reakció eredményeként kapott kerámia anyag növekedési morfológiája kedvező legyen. A fentieknek megfelelően tehát a körülményektől függően egy vagy több dópoló anyag használható. így pl. alumínium fém alapanyag és levegő mint oxidálószer esetén a dópoló anyagok különösen kedvező kombinációi a következők: (a) magnézium és szüícium, vagy (b) magnézium, cink és szilícium. Az említett kombinációkban a magnézium javasolt koncentrációja 0,1 ... 3 t%, a cinkre az 1 ... 61% részarány, míg a szilíciumra az 1 ... 10 t% részarány bizonyult különösen előnyösnek. Az alumínium fém alapanyag tulajdonságainak szükség szerinti befolyásolását biztosító további dópoló anyagok példái a nátrium, lítium, kalcium, bór, foszfor és ittrium, amelyek szintén felhasználhatók külön-külön vagy kombinációban egy vagy több más dópoló anyaggal is, az oxidálószertől és a folyamat feltételeitől függően. A nátrium és lítium részaránya általában igen kicsi, az esetek többségében legfeljebb 0,1... 0,2 ezrelék; ezek külön és együtt vagy más dópoló anyagokkal kombinálva használhatók. A ritka földfémek, mint például a cérium, lantán, prazeodínium, neodímium és szamárium különösen más dópoló anyagokhoz keverve szintén jó dópoló anyagók. Mint már említettük, a dópoló anyag bevezetésének nem egyetlen módja a fém alapanyag ötvözése. A dópoló anyagot, akár egy vagy több fémes vagy nem fémes összetevőből áll, célszerű lehet vékony rétegben felvinni a fém alapanyag felületére vagy felületének egy részére. Ezzel ugyanis lokálisan lehet a fém alapanyagból keletkező kerámia test növekedését befolyásolni, a kerámia szerkezet polikristályos összetevője a kijelölt felületeknél a többieknél erőteljesebben képes az előminta anyagába átnőni. A polikristályos szerkezetű kerámia anyag növekedési folyamatát tehát a dópoló anyag lokalizált elrendezésével is elő lehet segíteni, amikor az előminta kijelölt felületénél beépített beépített dópoló anyag hatására az előmintában a kerámia, az anyag növekedése szabályozott módon zajlik. A dópoló anyagot tartalmazó bevonat vagy réteg általában viszonylag vékony, különösen ha az elkészítendő kerámia termék méreteihez viszonyítjuk és ezért az oxidációs reakciótermék növekedése során hatásosan képes a dópoló anyag rétegén áthatolni, sokkal vastagabb lesz, mint amüyen mélységet a dópoló anyag rétege elfoglal. A dópoló anyag rétegét kialakíthatjuk festéssel, szórássíd, gőzölögtetéssel, szitanyomással vagy más olyan módszerrel, amely alkalmas a szükséges vastagságú réteg létrehozására. Különösen célszerű a szuszpenziók vagy paszták alkalmazása, de adott esetben a szüárd szemcsés dópoló anyag vagy vékony üvegszerű rétege, esetleg filmje az előminta felületével érintkezve is elhelyezhető. A dópoló anyagban lehetnek szerves vagy szervetlen kötőanyagok, vivőanyagok, oldószerek és/vagy egyéb szerkezeti anyagok. A 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 10
