203863. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kerámiatestek egyesítésére lényegében kongruens felületek mentén
1 HU 203 863 B 2 megkezdődik a felület felé és így az oxidálószenei létrejött határfelületen a polikristályos szerkezet tovább fejlődik, a kerámia test belsejében porózus járatok maradnak. Ennek megfelelően a találmány szerinti eljárás csak akkor foganatosítható megfelelően, ha az egyesítendő kerámia testek közül legalább az egyikben elegendő fém maradt ahhoz, hogy az oxidációs reakció eredményeként az egyesítés megvalósítható legyen. Mivel az első kerámia testben a test belsejében megmaradt fém szállítására alkalmas csatornák maradnak, a fém alapanyag oxidációja és az oxidációs reakciótermékek növekedése nemcsak a kijelölt felületen következhet be, hanem lényegében a kerámia test minden olyan szabad felületén, amelyen a fém alapanyag az oxidálószenei kapcsolatba tud jutni. Mint a 2. ábrán bemutatjuk, a fém alapanyag hiányának pótlására a kerámia test a fán alapanyagból készült további testtel is kapcsolatba hozható. Az oxidációs reakciótermékek kialakulásának veszélyét az ebből a szempontból nem kívánatos felületeken megfelelő gátló anyag alkalmazásával kerülhetjük el. Ilyen gátló anyagként sokféle vegyület, elem, keverék stb. használható fel, amelyek a folyamat feltételei között megtartják integritásukat, nem illannak el és függetlenül az oxidálószerrel szembeni viselkedésüktől — lehetnek ezt a szert átengedő vagy vele szemben záró hatásilak — biztosítják, hogy az oxidációs reakciótermékek ezeken a helyeken ne alakuljanak ki. Ennek mechanizmusa lehet a reakció erőteljes fékezése, mérgezése, leállítása vagy interferenciahatás. Ha alumínium a fán alapanyag túlnyomó része, akkor levegő mint oxidálószer alkalmazása mellett a gáúó anyagok között kell említenünk a kalcium-szulfátot, a kalcium-szilikátot, a portlandcementet, a trikalcium-foszfátot és az utóbbiak keverékeit, amelyeket zagyként vagy pasztaként viszünk fel a kerámia test és a fém alapanyag felületére, ahogy ez az ábrán látszik. A gátló anyagok alkalmasak arra, hogy az alumínium oxidációs termékei ne hagyhassák el az olvadt alumínium anyagát, ne hozhassanak létre olyan határfelületet, amelyen át az oxidációs reakciótermékek növekedése megindulhat A találmány szerinti eljárás foganatosítása során a 2 első kerámia test minden szabad felületén célszerűen 6 gátló réteget alakítunk ki, amelyet az 1. ábrán részben kitöréssel mutatunk, hogy szerepe világosabb legyen. Ennek feladata a 2 első kerámia test felületáe esetleg kijutó fém alapanyag oxidációs folyamatának olyan befolyásolása, hogy ott a kerámia szerkezet ne alakulhasson ki. Ezzel a 2 első kerámia test alakját meg lehet őrizni. A találmány szerinti eljárásnak az előzőekben ismertetett foganatosítási módjában, amikor a megolvadt fémet a kerámia testek egyesítéséhez az első kerámia test szolgáltatja, az első kerámia testet eredetileg olyan eljárásban állítjuk elő, amikoris a fém alapanyag a kerámia test anyagában megmarad, azt csak kisebb mennyiségű parazitás szövi át. Ha az első kerámia testben foglalt fán alapanyag mennyisége kevés, célszerű az a megoldás, amikor a kerámia test egyik felületéhez fém alapanyagból készült 8 kiegészítő testet helyezünk el, amelynek anyaga a 2 első kerámia test fém alapanyagától eltáő is lehet. Ezt a megoldást a 2. ábra mutatja, amely szerint a 8 kiegészítő testet a 2’ első kerámia test egyik szabad felületéhez illesztjük, mégpedig a 4’ második kerámia testtel szemközti öszszekötendő felületétől elkülönített valamelyik felületnél. A 2’ első kerámia test minden felületét, kivéve az összekötendő felületet és azt a felületrészt, amelyhez a 8 kiegészítő test van illetsztve, 6’ gátló réteggel borítjuk, amelyet célszerűé a 8 kiegészítő test minden szabad felületére is felhordunk. A két kerámia test összekötésének folyamatát ezt követően a fentieknek megfelelően hatjuk végre és a megolvadt fém alapanyagot, amikor az az oxidációs reakcióterméket hozza létre, ez utóbbin átszállítjuk, eljuttatjuk az összekötendő felületekhez, ahol az oxidációs reakció termékek létrehozzák a szükséges kötést Ha az első kerámia testben van belső szabad fémtartalom, a 8 kiegészítő test alkalmazásával lehetőség van arra, hogy a testben a fém mennyiségét pótoljuk, a porazitást elkerüljük. A találmány szerinti eljárást a továbbiakban példa kapcsán mutatjuk be. Példa A találmány szerinti eljárás hasznosságának illusztrálása céljából 4,8 mm vastag kerámia anyagú lemezeket egyesítettünk. Az egyesítést 4,8x7,9 mm-es felületen végeztük. Mindká lemez alumíniumoxidos kerámiából áll, amelyet S0S2 jelű alum&iiumötvözet megolvasztásával és oxidálásával állítottunk elő. Ez az ötvözet 2,4% magnéziumot tartalmaz. A kerámia előállítása során kívülről szilícium-dioxid vékony rétegét alkalmaztuk, mint dópoló anyag forrását, és a testet 120 órán keresztül 1175 *C hőmérsékleten növesztettük. Az így kapott alumíniumoxid alapú kerámiáéban csatornák alumíniumot tartalmaznak és a csatornák a felületekre nyílnak. A kerámia anyagú lemezeket végükön egymáshoz illesztettük és nagy tisztaságú alumíniumoxid anyagú csónakra helyeztük, ahol 1175 *C hőmérsékletet biztosítottunk és az együttest 5 órán keresztül légáramban tartottuk. Lehűtés után kitűnt, hogy az együttes teljes tömege 2,4%-kal növekedett. A lemezek szorosan kapcsolódtak össze, két végüket 0,018 mm vastag alumíniumoxid réteg kötötte össze. Ezen kívül a csónakkal kapcsolatba került felületeken, valamint a levegő hatásának kitett részeken 0,05 mm vastag réteg keletkezett, amely szintén szorosan ránőtt a kerámia anyagú lemezekre. Az újonnan kialakult réteg mikrostruktúrája finomabbnak bizonyult, mint az előleg már kialakultaké, és a vizsgálatok tanúsága szerint az úgy kapott rétegekben igen finom eloszlásban alumínium is jelen volt. Az összekötött lemezeket ezt követően megpróbáltuk elválasztani egymástól, de ehhez kalapácsra volt szükség. Az eltűrést követően kitűnt, hogy a lemezek közötti kapcsolat érintetlen maradt, szerkezete biztosította a két lemez nagy szilárdságú összekötését. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5
