203863. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kerámiatestek egyesítésére lényegében kongruens felületek mentén
1 HU 203 863 B 2 a 2’ első és a 4’ második kerámia test egymással szemben elhelyezkedő felületei között átmeneti réteg hozható létre (1., illetve 2. ábra). Az egymással szemben elrendezett felületek egymással szoros kapcsolatba hozhatók, az egyetlen feltétel, hogy a gőz- vagy gázfázisú oxidálószer a első kerámia test felületéhez hozzáférhessen. Csak ilyen feltételek között lehetséges ugyanis, hogy az oxidálószer hatására a fém oxidálódjon. Mivel az egyesítendő kerámia testeket összekötő felületek mentén az oxidációs reakciótermékek felhalmozódása annak következményeként lehetséges, hogy a megolvadt fém a határrétegen át szállítódik és ezt követően oxidálódik (ahogy ez az első kerámia test előállítása során is megtörtént), az egymással szemben levő felületek között távolság is tartható, azzal a feltétellel, hogy elegendő mennyiségű olvadt fém áll rendelkezésre, a folyamat feltételeit megfelelően hosszú ideig tartjuk fenn és így a növekedési folyamat addig folytatható, amíg az előzetesen elválasztott felületek közötti teret az oxidációs reakciótermékekből keletkező kerámia típusú anyag ki nem tölti. Ha kis távolságot tartunk fenn, adott esetben előnyös lehet a két kerámia test egymáshoz viszonyítva kis 5 ... lO’-os szögben megdöntése, mivel ezzel minimálissá válik annak valószínűsége, hogy az egyesítés során a növekedési folyamatot jellemző esetleges egyenetlenségek miatt hiányok keletkezzenek az összekötésben, ahol az oxidálószer kívánt hatása csak nehezen lenne elérhető, tekintettel a kerámia anyaggal kapcsolatba kerülő növekvő összeköttetési rétegre. Az egyesítést úgy hajtjuk végre, hogy az 1. vagy 2. ábra szerint összeillesztett kerámia testeket oxidálószert tartalmazó atmoszférában az első kerámia testben visszamaradt fém alapanyagra jellemző olvadáspont fölé hevítjük, de az adott oxidálószer jelenlétében kialakuló oxidációs reakciótermékre jellemző olvadáspont alatti hőmérsékletet tartunk fenn. Az öszszekőtendő felületekből felszabaduló fémet (vagyis a2 vagy 2’ első kerámia testnek a 4 vagy 4’ második kerámia test kijelölt felületével szemben elrendezett felületét elérő fémet) az oxidálószer aktív összetevője oxidálja és ezt követően az oxidációs reakciótermék növekvő rétegben halmozódik fel, az előzőeknek megfelelően a két kerámia testet összekötő réteget hoz létre. Viszonylag vékony rétegben is szoros kapcsolat hozható létre a kerámia testek között, vagyis nem szükséges, sőt egyes esetekben nem kívánatos az egyesítést biztosító réteget intenzív anyagképződéssel létrehozni. A találmány szerinti eljárás foganatosításához különbözhő fém alapanyagokat alkalmazhatunk, különösen alkalmasnak bizonyult az alumínium, a titán, az ón, a cirkónium, a hafnium és a szilícium. A találmányt általában alumínium alapján ismertetjüók, mégpedig levegőt mint oxidálószert alkalmazva, de ez az előnyös foganatosítási mód nem jelenthet korlátozást. Az oxidokon túlmenően az oxidációs reakciótermékek között kell említeni a nitrideket és a kaibidokat. Ha az első kerámia testet hasonló felépítésű további kerámia testtel kapcsoljuk össze, akkor összetételük lehet azonos vagy eltérő, vagyis különböző fém alapanyagok oxidálásával létrehozott kerámia testek egyesítésére a találmány szerinti eljárás igen alkalmas. Azonos fém alapanyag esetében különbség lehet tisztaságban, ötvözeti összetételben és más jellemzőkben is. A második kerámia test, mint említettük nem feltétlenül fém alapanyag oxidálásával létrejött szerkezetű. Alapanyaga lehet fémoxid, amelyet megfelelő porítás után az ismert módon dolgoznak fel, például szintereléssel vagy más hagyományos eljárással. A második kerámia test alapanyagai között lehetnek a fémoxidok mellett boridok, karbidok, nitridek és hasonló vegyületek. Mint említettük, az egymáshoz illesztett kerámia testeket a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó, de az oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékletre hevítjük és ezt a hőmérsékletet elegendő hosszú ideig fenntartjuk ahhoz, hogy a kerámia testek között a kívánt vastagságú összekötő réteg kialakuljon. Az alkalmazható és előnyösnek tekintett hőmérséklettartományok a fémtől, az alkalmazott egy vagy több dópoló anyagtól, a megmunkálás idejétől és az oxidálószertől függően széles körben változhatnak. Ha a fém alapanyag túlnyomórészt alumíniumból áll, az oxidálószer levegő, akkor a lehetséges hőmérsékletek tartománya 850 ... 1450 *C, előnyösen a 900 ... 1350 ’C tartományt használjuk. Az ilyen jellegű anyagrendszerekben és különösen ha a IVB csoportba tartozó egy vagy több elemet, mint szilíciumot, germániumot, ónt és ólmot valamint ezekhez adagolva magnéziumot használunk az alumínium dópolására, célszerűnek bizonyult 1100 *C körüli hőmérséklet tartása, amellyel mintegy 5 óra alatt 0,02 mm vagy még vastagabb réteg hozható létre a két kerámia test között. A két kerámia testből álló együttes oxidálására alkalmazott atmoszférát gőz- vagy gázfázisú oxidálószerrel hozzuk létre. Ez annyit jelent, hogy az oxidálószer olyan gáz vagy gázkeverék, amelyben oxigén vagy más alkalmas oxidálószer van. Alumínium esetében a fém alapanyago oxidálására célszerűen oxigént használunk és az oxigént előnyösen levegő jelenlétével biztosítjuk. A gázfázisú oxidálószert olyan mennyiségben kell biztosítani a kerámia testek környezetében, hogy biztosított legyen a jó kapcsolat a fém és az oxidálószer között a szükséges oxidálási reakció lefolytatásához. A kerámia testek egyesítéséhez szükséges és az oxidálási reakcióban résztvevő fémet az összekötési határfelületre a kerámia testek közül legalább az első csatornái szolgáltatják és ezeken a csatornákon a fém atomjai a test belsejéből a felületre juthatnak. Az első kerámia test előállítása során a szerkezeti összetevők között megmarad a fém, ha a növekedési folyamatot a fém alapanyag szolgáltatására előkészített fémmenynyiség kimerülése előtt vagy kimerülésekor megszakítjuk. Ha a folyamatot ezen a ponton túlmenően is folytatjuk, a kerámia test belsejéből a fém szállítása 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4
