CS275884B6 - Manufacturing process of self-supporting ceramic composite structure - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby samonosné keramické kompozitní struktury.

V posledních letech se projevuje vzrůstající zájem o náhradu kovů keramikou, protože keramika má jisté lepší vlastnosti než kovy. Existuje však rada omezení nebo obtíží při. takovém nahrazování, zejména rozměrová přizpůsobivost, možnost vyrábět složité tvary, dosažení vlastností nezbytných pro konečné použití a v neposlední řadě cena. Rada těchto omezení a obtíží byla vyřešena způsoby popsanými v patentové literatuře, které umožňují spolehlivou výrobu keramických materiálů včetně tvarových kompozitů. Pro keramické kompozity je nezbytná slučitelná výplň, aby měl kompozit konečné vlastnosti.

jak bylo popsáno v patentové literatuře’. lze nové polykrystalické keramické materiály nebo polykrystalické kompozity vyrobit oxidační reakcí mezi základním kovem a okysličovadlem v plynné fázi, to znamená normálně plynným nebo vypařeným materiálem tvořícím oxidační atmosféru. Základní kov, například hliník, se zahřívá na teplotu ležící nad jeho teplotou tavení, avšak pod teplotou tavení produktu oxidační reakce a roztavený základní kov reaguje ve styku s plynným okysličovadlem na produkt oxidační reakce. Při. uvedené teplotě se produkt oxidační reakce nebo alespoň jeho část udržuje ve styku s roztaveným kovem a okysličovadlem a mezi nimi., takže roztavený kov prostupuje vzniklým produktem oxidační reakce směrem k okysličovadlu a tvoří ve styku s okysličovadlem na povrchu dříve vzniklého produktu oxidační reakce další produkt oxidační reakce. Při. pokračujícím postupu prochází vznikajícím produktem oxidační reakce neustále další základní kov, takže postupně roste keramická struktura z propojených krystalitů. Výsledné keramické těleso může obsahovat kovové složky, například nezoxidované složky základního kovu a/nebo dutinky. V případě, že produktem oxidační reakce je oxid, je vhodným okysličovadlem kyslík nebo plynné směsi obsahující kyslík včetně vzduchu, přičemž vzduchu se zpravidla dává přednost ze zřejmých ekonomických důvodů. Nicméně pojmu oxidace se používá v nejširším smyslu a znamená ztrátu elektronů nebo sdílení elektronů mezi kovem a okysličovadlem, kterým může být jeden nebo několik prvků a/nebo sloučenin, jako okysličovadlo mohou tedy sloužit jiné prvky než kyslík nebo sloučeniny, jak bude ještě podrobně vysvětleno.

V některých případech může základní kov vyžadovat přítomnost jedné neboněkolika dotovacích příměsí, které příznivě ovlivňují nebo usnadňují růst produktu oxidační reakce.

Tyto příměsi mohou tvořit legovací složky základního kovu. Například v případě hliníku jako : základního kovu a vzduchu jako okysliěovadla se hliník sloužící jako základní kov může legovat hořčíkem nebo křemíkem, přičemž tyto prvky se uvádějí jenom jako příklad z řady vhodných dotovacích materiálů. Výsledný produkt oxidační reakce obsahuje alumi.nu, typicky ‘ mudi 1 i kace oč· .

Další zdokonalení tohoto postupu je založeno na zjištění, že pro základní kovy vyžadující dotovací příměsi lze vytvořit vhodné podmínky růstu tím, ža se jeden nebo několik dotovacích materiálů nanese na povrch nebo na povrchy základního kovu, tal<že se dotovacími materiály nemusí základní kov legovat. V případě hliníku jako základního kovu a vzduchu jako okysličovadla jde například o kovy jako je hořčík, zinek a křemík. Při tomto zlepšení lze použít běžných kovů a slitin, které jsou normálně na trhu a které by jinak neměly vhodné složení. Takové opatření je výhodné i tím, že'kerami cký růst lze indukovat na jedné nebo několika zvolených oblastech povrchu základního kovu, místo aby produkt oxidační reakce rostl všude. Lze toho dosáhnout tím, že se dotuje pouze povrch nebo část povrchu základního kovu.

Dále jsou známé keramické kompozitní struktury vyrobené oxidační reakci základního kovu a okysličovadla, které obsahují netečnou výplň infiltrovanou polykrystalickým materiálem. Základní kov umístěný vedle hmoty propustné výplně se zahřívá a po roztavení reaguje s plynným okysličovadlem na produkt oxidační reakce. Produkt oxidační reakce roste a infiltruje sousedním výplňovým materiálem, roztavený základní kov prostupuje dříve vytvořeným produktem oxidační reakce do hmoty výplně, reaguje s okysličovadlem a vytváří na povrchu dříve .vzniklého produktu oxidační reakce další produkt. Rostoucí produkt oxidační

CS 275084 3 6 reakce infiltruje nebo uzavře výplň, a tím vznikne keramická kompozitní struktura, sestávající z polykrystalického keramického materiálu uzavírajícího výplň.

Růst produktu oxidační reakce se může omezit na propustné těleso z výplně tím, že se koncové plochy tohoto tělesa povlečou bariérovým materiálem, který místně zabrání nebo znemožní pokračování růstu produktu oxidační reakce. V případě hliníku jako základního kovu jsou vhudnými bariérovými materiály látky obsahující vápník, například pálená sádra nebo směs síranu vápenatého a síranu uhličitého, dále Portlandský cement a wollastonit, což je křemičitan vápenatý, které se zpracují do propustné formy. Vhodnou bariérou je také nerezavějící ocel, typicky ve formě síta s velikostí ok 22.

Uvedenými způsoby lze vyrobit polykrystalické keramické produkty a keramické kompozity, které rostou do potřebné tlouštky, jíž nebylo dosud možné dosáhnout běžnými způsoby zpracování keramiky.

Vynález přináší další zlepšení při výrobě keramických kompozitních produktů, sestávajících z keramické matrice, která uzavírá výplň a obsahuje popřípadě nezreagovanou kovovou složku, oxidací roztaveného základního kovu okysličovadlem a prorůstáním produktu oxidační reakce do propustné výplně. Podstata vynálezu spočívá v tom, že struska vzniklá při tavení kovu ze skupiny zahrnující hliník, titan, zinek, hořčík, meď a jejich slitiny se rozemele a uspořádá jako propustná hmota výplně.

Kovová struska vzniká jako odpadní produkt při tavení a odlévání kovů. Struska obsahuje primárně oxid roztaveného kovu a samotný kov společně s menším množstvím nečistot a legovacích prvků, přítomných v roztaveném kovu, a/nebo sloučenin těchto nečistot a legovacích prvků, jako jsou oxidy a halogenidy, Struska plave na povrchu roztaveného kovu a dá se od něj oddělit, například sbíráním nebo jiným způsobem. V hutnickém průmyslu se struska zpravidla považuje za odpadní produkt a je s ní spojen problém, jak se zbavit jejího velkého množství, třebaže jsou známy postupy pro získávání kovu nebo jiných složek ze strusky. Z amerického pat. spisu č. 4 075 284 je například znám způsob získávání použitelné aktivované aluminy ze strusky a z amerického pat. spisu č. 4 523 949 způsob přeměny strusky na použitelný žárovzdorný materiál slisováním a pálením v peci..

Pod pojmem struska se v tomto textu rozumí materiál v pevné fázi, zpravidla bohatý na oxidy a nitridy, který vznikl na povrchu roztaveného kovu nebo na rozhraní tří fází mezi stěnou pece, roztaveným kovem a plynnou atmosférou během tavení kovu. Struska je fyzikální směsí zachyceného kovu a keramického materiálu vzniklého oxidací. Struska tvoří tenkou, slabou plovoucí vrstvu, která se typicky odstraňuje jako odpadní materiál oddělením od roztaveného kovu, například sbíráním.

Struska stažená z povrchu roztaveného kovu může obsahovat až 60 % hmot. kovu, který může tvořit velké beztvaré inkluze. Struska se obvykle drtí a větší kusy kovu se fyzikálně oddělí od křehké keramické hmoty, potom se odstraněný kov vrátí do taviči pece. Jiným zdrojem strusky jsou slévárenské operace, například chlorace reaktivních kovových složek taveniny nebo přidávání tavidel. Struska vznikající při těchto operacích obsahuje rozpustné soli, které brání jejímu dalšímu využiti. Podle vynálezu tvoří naopak struska užitečný zdroj výplně a mimoto podporuje kinetiku reakce a zlepšuje morfologii produktu.

Struska se připraví rozemletím nebo rozdrcením na jemné částice a vzniklý prášek se prosévá na požadovanou velikost frakcí. Potom se struska analyzuje a upraví na požadované chemické složení, potom se připraví směs pro propustné těleso, která může být smíchána s jinými složkami, výplně, materiály a/nebo dotovacími příměsemi, a z této směsi se s výhodou utvoří tvarový předlisek. Podle potřeby se může iniciační plocha nebo plochy předlisku povléknout přídavným dotovacím materiálem. Mezní nebo koncové plochy předlisku se mohou povléknout bariérovým materiálem, aby měl keramický kompozit přesný tvar. Hmota takto připravené výplně, _s výhodou vyformovaná do propustného předlisku, se umístí vedle základního kovu nrbo vůči němu orientuje a základní kov se podrobí oxidaci. Reakce se udržuje tak dlouho, aby alespoň část tělesa výplně byla

CS 275884 B 6 infiltrována polykrystalickým produktem oxidační reakce, čímž se vyrobí keramická kompozitní struktura požadovaných rozměrů.

Konkrétně se základní kov umístí nebo orientuje vzhledem k propustné hmotě výplně tak, aby růst produktu oxidační reakce probíhal směrem k výplni a do ní. Rostoucí produkt oxidační reakce infiltruje nebo uzavře hmotu výplně, a tím vytvoří kompozitní keramickou strukturu. Výplň může být volná nebo propojená, a může být charakterizována mezerami, otvory nebo mezilehlými prostory, přičemž musí propouštět okysličovadlo v plynné fázi a rostoucí produkt oxidační reakce. Pod pojmem výplň nebo výplňový materiál se rozumí buď homogenní směs, nebo heterogenní směs, sestávající ze dvou nebo více materiálů. K výplni odvozené ze strusky může být přimíchán jeden nebo několik dalších výplňových materiálů, kterých se normálně používá pro výrobu keramických kompozitů. Základní kov pro výrobu konečného kompozitního produktu může mít v podstatě stejné nebo odlišné složeni než má kov tvořící strusku užitou jako výplň.

Produkt oxidační reakce vrůstá do výplně bez přerušení nebo přemístění výplně, takže vznikne poměrně hutná kompozitní keramická struktura, aniž by bylo třeba používat vysoké teploty a vysokého tlaku, které jsou charakteristické pro jiné postupy výroby keramických matricových kompozitů. Keramické kompozity, vyrobené způsobem podle vynálezu, mají velice žádoucí elektrické, tepelné, konstrukční vlastnosti a odolnost proti otěru a dají se obrábět, leštit, brousit a jinak zpracovávat na produkty pro nejrůznější průmyslové aplikace.

V textu mají následující termíny tento význam:

keramika není omezena na keramické těleso v praktickém slova smyslu, tedy na těleso' sestávající výlučně z nekovových a anorganických materiálů, ale vztahuje se na těleso, které je převážně keramické buď co do složení, nebo co do svých hlavních vlastností, třebaže může obsahovat menší nebo větší množství jedné nebo několika kovových složek odvozených od základního kovu nebo redukovaných z okysličovadla, dotovaci příměsi nebo redukovatelné výplně, smíchané se struskovou výplní, přičemž toto množství kovových složek může obnášet 1 až 40 % objemu, může však být ještě vyšší.

Produkt oxidační reakce znamená jeden nebo několik kovů v oxidovaném stavu, kdy kov odevzdal elektrony nebo sdílí elektrony s jiným prvkem, sloučeninou nebo jejich kombinací. Podle této definice produkt oxidační reakce znamená produkt reakce jednoho nebo několika kovů s okysličovadlem, jako je kyslík, dusík, halogen, síra, fosfor, arsen, uhlík, bor, selen, tellur a jejich směsi a kombinace, například amoniak, methan, ethan, propan, acetylen, ethylen, propylen a směsi jako je vzduch, N₂/H₂» H₂/H₂0 a CO/CC^, kde poslední dvě směsi jsou vhodné tím, že snižují aktivitu kyslíku v prostředí.

Okysličovadlo znamená jeden nebo několik akceptorů elektronů nebo látek sdílejících elektrony, přičemž může jít o prvek, kombinaci prvků, o sloučeninu nebo o kombinaci sloučenin. Okysličovadlo může být v plynné, pevné nebo kapalné fázi v procesních podmínkách.

Základní kov znamená ten kov, například hliník, který je prekursorem krystalického produktu oxidační reakce a zahrnuje tento kov jako poměrně čistý kov, jako · kcmerční kov s nečistotami a/nebo legovacími složkami nebo slitinu, kde tento kovový prekursor je hlavní složkou. Všude tam, kde se jako základní uvádí určitý kov, například hliník, je třeba tomu rozumět v rámci této definice, pokud z kontextu nevyplývá jinak.

Při výrobě samonosných keramických kompozitů způsobem podle vynálezu se základní kov zahřívá do roztaveného stavu v přítomnosti okysličovadla, čímž vznikne produkt oxidační reakce, který infiltruje do lože nebo hmoty výplně. Použitá výplň obsahuje kovovou strusku, která je rozemletá a prosátá na vhodnou velikost. Komerčně tavené kovy a slitiny, které tvoří strusky a jsou vhodné pro účely vynálezu, jsou založeny na bázi hliníku, titanu, zinku, hořčíku a mědi. Strusky odvozené ze slitin jsou velice vhodné jako výplňový materiál, zejména strusky, které jsou odvozeny ze slitin hliníku a hořčíku, z bronzů nebolí slitin

CS 275884 Β 6 '4 mědi a cínu, z hliníkových bronzů neboli slitin mědi a hliníku, z mosazí neboli slitin mědi a zinku, ze slitin mědi a niklu a ze slitiny mědi, niklu a železa. Použití strusek ze slitin má obzvláštní výhodu v tom, že legovací složky velice často tvoří dotovací příměsi, které jsou nezbytné pro růst keramické matrice, jak bude popsáno v dalším.

Nitridová struska je výhodná pro výrobu kompozitních keramických materiálů oxidační reakcí roztaveného základního kovu v atmosféře dusíku. Při tavení tvoří roztavený kov nebo slitina ve styku s dusíkovou atmosférou, například s plynným dusíkem, amoniakem nebo formovacím plynem, což je směs N2/H2, nitridovou strusku. Slitiny, na kterých se tvoří nitridová struska, jsou na bázi hliníku, křemíku, titanu a zirkonia. Využití takové nitridové strusky znamená tedy využití jinak odpadních materiálů jako cenné výplně.

Výplně obsahující strusku projevují afinitu k produktu oxidační reakce, rostoucímu během procesu, což lze zřejmě připsat afinitě mezi podobnými látkami v procesních podmínkách; to znamená, že existuje zřejmá afinita mezi rostoucím produktem oxidační reakce a vhodně zvolenou kovovou struskou. V důsledku této afinity byla pozorována vysoká kinetika růstu, takže růst probíhá o něco rychleji oproti stejnému postupu, při kterém je použito netečné výplně.

Předpokládá se, že tyto zlepšené charakteristiky lze přisuzovat přítomnosti dotovacího materiálu, který je intenzivně promíchán s výplní. Tak například může struskotvorný kov obsahovat jednu nebo několik legovacích složek, které jsou současně užitečné jako dotovací příměsi, podporující oxidační reakci základního kovu. Tyto materiály jsou dispergovány ve veškeré strusce nebo v její části a mohou být buď pevně vázány v mikrostruktuře keramické části strusky, nebo mohou být legovány v primární kovové složce strusky. Když se struska rozdrtí, aby se dala použít jako výplň, potom tento dotovací materiál, tvořící součást výplně, slouží jako užitečná dotovací příměs pro výrobu výsledného kompozitního produktu. Křemík je například běžnou složkou v hliníkové slitině a současně je užitečnou dotovací příměsí pro oxidační reakci hliníku ve vzduchu. Hliník ve strusce je potom legován vysokým procentem křemíku. Když se této strusky použije jako výplně, obsahuje pak výplň dotovací příměs vhodnou pro výrobu aluminového kompozitu. Jako další lze uvést příklad strusky z hliníkových slitin s obsahem hořčíku, která obsahuje sloučeniny hořčíku, například kysličník hořečnatý, oxid hořečnato-hlinitý MgA^O^ a kovovou aluminu s vysokým obsahem hořčíku. Tato struska je účinná jako dotovací příměs pro oxidační reakci hliníku ve vzduchu nebo v kyslíku.

Také je třeba uvažovat při provádění způsobu podle vynálezu afinitu primárního kovu strusky s okysličovadlem. 0 kovech se často uvádí, že jsou méně nebo více ušlechtilé. Ušlechtilý v tomto případě znamená afinitu kovu pro určité oxidační‘činidlo, takže čím nižší tendenci má kov v oxidaci, tím je ušlechtilejší. Když se tedy na povrchu kovové slitiny vytvoří vrstva strusky, bude méně ušlechtilá složka této slitiny koncentrována v keramické fázi strusky. Když se například oxidují slitiny hliníku, hořčíku a křemíku, obsahuje keramická fáze strusky zpravidla sloučeniny oxidu hořečnatého a oxidu hlinitého.

Jak bylo uvedeno, jsou podíly hořčíku ve strusce vysoce účinnou legovací složkou pro oxidaci, hliníku a mimoto podporují smáčení výplně a reakčního produktu hliníkem jako základním kovem. Ušlechtilejší křemík bývá koncentrován ve zbytkovém kovu, zachyceném ve strusce. Když se oxid ušlechtilého kovu uvede do styku s méně ušlechtilým roztaveným kovem, dochází typicky k jeho redukci., čímž vznikne oxid méně ušlechtilého kovu a slitina redukovaného ušlechtilého kovu a zbytkového množství méně ušlechtilého kovu. Uvnitř kovové slitiny potom mohou vznikat intermetalické sloučeniny ušlechtilejšího a méně ušlechtilejšího kovu. Když se například struska vzniklá při tavení slitin mědi, železa a niklu a obsahující oxidy struskotvorných legovacích přísad uvede do styku s roztaveným hliníkem jako základním kovem, vznikne keramická fáze z oxidu hlinitého a kovová slitina z hliníku, mědi, železa a niklu. Sraženiny intermetalických sloučenin hliníku a mědi vzniknou ve silCS 275884 B 6 tině při ochlazení. Mimoto redukce oxidu ušlechtilého kovu zajištuje spolehlivý zdroj oxidačního činidla, což podporuje a urychluje stejnoměrný začátek oxidačního procesu, prováděného s okysličovadlem v plynné fázi.

Přísada legováních prvků do zbytkové kovové fáze v keramickém kompozitu může zlepšit vlastnosti kompozitu, například jeho pevnost, pevnost za horka a maximální použitelnou teplotu. V některých případech je dokonce možné úplné nahrazení nízkotavného hliníku jako Základního kovu výšetavnými kovy, jako je železo, nikl, měď nebo křemík.

Struska, sloužící jako zdroj výplně pro konečný kompozitní produkt , se rozmělňuje na požadovanou zrnitost, například v nárazovém mlýně, válcovém mlýně, kuželovém drtiči a drtiči nebo jinou běžnou technikou, což závisí převážně na požadované velikosti částic a na složení polykrystalického materiálu. Rozdrcená nebo rozemletá struska se třídí podle velikosti. Může být žádoucí rozdrtit strusku nejprve na větší kusy o velikosti asi 6,35 až 12,7 mm, například v čelistovém drtiči, kladivovém mlýnu a podobně, a potom na jemnější zrnitost 50 mesh nebo ještě jemnější v nárazovém mlýně. Rozemletý materiál se typicky prosévá, aby vznikly frakce požadované velikosti. Vhodné výplně mohou mít zrnitost mezi 100 a 500 mesh nebo i jemnější, což závisí na vyráběném keramickém kompozitu a jeho konečném použi. tí.

Jak bylo uvedeno, může struska obsahovat kovové složky jako je nezoxidovaný kov tvoří cí strusku. Množství kovu může kolísat v širokém rozmezí od 30 do 60 % hmot. a může být někdy i. vyšší, což závisí především na účinnosti stahování strusky. Někdy může být účelné oddělit alespoň část kovu od keramické fáze strusky dřív, než se jí použije jako výplně. Toto oddělení lze výhodně provést po rozdrcení nebo rozemletí strusky. Keramická fáze strusky se obvykle snadněji rozbíjí než kovová, takžev některých případech lze alespoň částečně oddělit tyto dvě fáze rozdrcením a prosátím. Rozdrcená frakce, která obsahuje větší množství keramické fáze nebo rozdrcená struska bez oddělení kovu, se potom může zpracovávat chemicky v jedné nebo několika fázích, aby se odstranil kov. Rozdrcený materiál se může například nejprve leptat kyselinou, aby se odstranily některé kovy, například hliník, potom promýt, potom leptat v kaustické lázni za účelem odstranění jiných kovů, například křemíku a potom opět promýt, čímž vznikne struska, která je poměrně prostá kovů.

Veškerý nezoxidovaný kov, přítomný ve struskové výplni, má být ve formě částic; když je kov vytvářející strusku stejný jako základní kov nebo když má vyšší afinitu k okysličovadlua je tedy méně ušlechtilý, probíhá oxidační reakce takového kovu tak, že ve vzniklé keramické matrici zůstanou dutinky, které velikostí odpovídají částicím kovu. Takové dutinky, ležící uvnitř celého keramického matricového útvaru, mohou být nebo nemusejí být žádoucí, což závisí na požadovaných vlastnostech kompozitu a jeho účelu použití. Má-li mít konečný produkt vysoké procento dutinek, například aby se zvýšila tepelně izolační vlastnost kompozitu, je žádoucí použít velkého množství výplně, která obsahuje nezoxidovaný základní kov. Tuto vlastní pórovitost lze omezit pouze na část kompozitu tím, že se vytvoří vrstvené lože výplně, které obsahuje výplň se zrnitým kovem a výplň, která je poměrně čistá neboli ze které byl odstraněn kov nebo výplň jiného původu.

Struska má běžně různé složení, které závisí na určitém kovovém slitinovém prekursoru, z něhož struska vzniká. Aby bylo možno použít takové strusky jako výplně pro keramické kompozitní těleso, je účelné regulovat její složení. Lze to provést tak, že se struska rozdrtí a při malé velikosti částic se promíchá, aby se její složení homogeni.zovalo. Složení se potom chemicky analýzuje a podle potřeby se přizpůsobí na požadované složení přidáním jiných složek známého složení v práškové nebo kapalné formě. Struska, která má potom známé a regulované složení, se může smíchat s jinými výplňovými, materiály ve formě částic, vláken, destiček, tyček, drátků, kuliček, bublinek, kovové drti, agregátů, tyčí drátěné tkaniny, peletek, trubiček, žárovzdorných vláken, vloček, prášků, dutých tělísek a podobně, aby vzniklo propustné těleso výplně. Podle potřeby lze tuto propustnou výplň vytvarovat na propustný předlisek.

CS 275884 Β 6

Podle vynálezu může oxidační činidlo vytvářející strusku být v podstatě stejné nebo odlišné od okysličovadla sloužícího k výrobě konečného keramického kompozitního produktu.

Oe to výhodné tím, že lze použít výplně, která má shora uvedené výhody, avšak produkt oxidační reakce má odlišné chemické složení. Tímto způsobem je například možná vytvořit výplňové těleso z aluminové strusky a vytvořit keramický produkt infiltrací nitridového reakčního produktu z hliníku jako základního kovu do tohoto tělesa výplně, takže vznikne matrice z nitridu hliníku, uzavírající výplň z oxidu hlinitého, jak bude podrobněji popsáno v příkladech.

Třebaže vynález je popsán speciálně v souvislosti se soustavami, ve kterých je použito jako základního kovu hliníku nebo hliníkové slitiny a zamýšleným produktem oxidační reakce je oxid hlinitý, jde pouze o příklad a je třeba rozumět, že způsob podle vynálezu se dá aplikovat i na jiné kovy jako je cín, křemík, titan, zirkonium atd., tvořící základní kov. Zamýšleným produktem oxidační reakce může být oxid, nitrid, borid, karbid a podobná sloučenina základního kovu.

Při výrobě keramického tělesa podle vynálezu se základní kov a propustná hmota výplňového materiálu, obsahující kovovou strusku, umístí vedle sebe a vzájemně orientují tak, aby růst produktu oxidační reakce probíhal směrem k výplni tak, aby výplň nebo její část byla infiltrována a uzavřena v rostoucím produktu oxidační reakce. Takové uspořádání a orientace základního kovu a výplně se dá například jednoduše provést tak, že se těleso základního kovu uloží do lože zrnitého výplňového materiálu, nebo že se jedno nebo několik těles ze základního kovu vloží do lože nebo vedle lože nebo na lože nebo na jinou soustavu výplňového materiálu. Uspořádání se provede tak, aby rostoucí produkt oxidační reakce prostoupil nebo infiltroval alespoň část výplňového materiálu. Výplň může také obsahovat například přimíchané práškové materiály nebo jiné zrnité látky, agregáty, žárovzdorné vlákna, trubičky, drátky, kuličky, destičky a podobně nebo jejich kombinaci. Vhodné výplňové materiály zahrnují například oxidy, nitridy a karbidy kovů, zejména tedy oxid hlinitý, oxid horečnatý, oxid hafničitý, oxid zirkoničitý, karbid křemíku, nitrid křemíku, nitrid zirkonia, nitrid titanu a další.

Základní kov a výplň, uložené v žárovzdorné nádobě, se vloží do pece v přítomnosti okysličovadla, například plynného okysličovadla jako je vzduch. Pec se potom zahřívá na teplotu pod teplotou tavení produktu oxidační reakce, avšak nad teplotou tavení základního kovu, tedy například v případě hliníku a vzduchu jako okysličovadla na teplotu mezi 850 až 1 450 °C a výhodně na 900 až 1 350 °C. V tomto teplotním rozmezí vznikne těleso nebo lázeň roztaveného základního kovu, který ve styku s okysličovadlem reaguje a vytváří vrstvu produktu oxidační reakce. Při neustálém působení okysličovadla prostupuje roztavený kov dříve vzniklým produktem oxidační reakce ve směru k okysličovadlu a do sousední hmoty výplně. Roztavený kov neustále tvoří dalši produkt oxidační reakce uvnitř hmoty výplně a tedy neustále silnější vrstvu tohoto produktu, přičemž v polykrystalickém produktu oxidační reakce mohou zůstávat dispergované kovová složky. Reakce se udržuje tak dlouho, aby produkt oxidační reakce infiltroval alespoň do části lože výplně nebo k hranici predlisku, čímž vznikne keramický kompozit. Třebaže tedy při způsobu podle vynálezu si struska typicky udržuje určité množství nezreagovaného hliníku, hlavní reakcí pro tvorbu matrice je reakce mezi infiltrujícím kovem ze základního kovu a přiváděným okysličovadlem. Výsledný polykrystalický kompozitní materiál může obsahovat póry, které mohou tvořit úplnou nebo částečnou náhradu kovové fáze, avšak procento pórů nebo dutinek závisí do značné míry na teplotě, trvání reakce, typu základního kovu a koncentraci příměsí. Krystality produktu oxidační reakce jsou v těchto polykrystalických keramických strukturách typicky propojené ve více než jednom rozměru, s výhodou ve třech rozměrech, a kov může být alespoň částečně propojený.

Oak bylo uvedeno, lze použít okysličovadlo v pevné, kapalné nebo plynné fázi nebo jejich kombinace. Mezi typická okysličovadla v plynné fázi patří bez omezení kyslík, dusík, halogen, síra, fosfor, arsen, uhlík, bor, selen, tellur, jejich směsi a sloučeniny, na‘7

CS 275884 B 6 příklad oxid křemičitý jako zdroj kyslíku, dále methan, kyslík, ethan, propan, acetylen, ethylen, propylen, přičemž uhlovodík tvoří zdroj uhlíku, a směsi jako vzduch, Hg/^O a CO/CO₂, kde poslední dvě směsi snižují aktivitu kyslíku v prostředí. Třebaže lze podle vynálezu použít jakéhokoliv vhodného okysličovadla, jsou konkrétní provedení podle vynálezu, popsaná v dalším textu, popisována ve spojení s plynnými okysličovadly. Používá-li se okysličovadlo v plynné fázi, musí být výplň propustná pro toto okysličovadlo, aby mohlo procházet ložem výplně do styku s roztaveným základním kovem. Pojem okysličovadlo v plynné fázi znamená normálně plynný materiál nebo látku převedenou do formy par, která tvoří oxidační atmosféru. Výhodnými okysličovadly v plynné fázi jsou kyslík a směsi obsahující kyslík včetně vzduchu, jako je tomu v případě hliníku jako základního kovu, přičemž vzduchu se dává přednost ze zřejmých ekonomických důvodů. Uvádí-li se pro určité okysličovadlo, že obsahuje nebo sestává z jistého plynu nebo par, znamená to okysličovadlo, kde tento plyn nebo pára je jediným, hlavním nebo důležitým oxidačním činidlem základního kovu v oxidačních podmínkách podle vynálezu. Třebaže tehdy hlavní složkou vzduchu je dusík, je kyslík obsažený ve vzduchu jediným okysličovadlem základního kovu, protože kyslík je podstatně silnějším okysličovadlem než dusík. Vzduch tedy spadá pod okysličovadla, definovaná jako plyn obsahující kyslík, a nikoliv pod okysličovadla, definovaná jako plyn obsahující dusík. Příkladem plynu s obsahem dusíku, sloužícího jako okysličovadlo, je formovací plyn, který obsahuje asi 96 % objemu dusíku a asi 4 % objemu vodíku.

Použije-li se pevného okysličovadla, disperguje se zpravidla do celého lože výplně nebo do té části lože výplně, která sousedí se základním kovem, a to ve formě částic smíchaných s výplní nebo popřípadě jako povlak na částicích výplně. Přitom lze použít jakéhokoliv vhodného pevného okysličovadla včetně prvků jako je bor nebo uhlík, redukovatelných sloučenin, jako je oxid křemičitý nebo některých bori.dů s nižší termodynamickou stabilitou než má reakčni produkt základního kovu tvořený boridem. Když se například použije jako pevného okysličovadla pro hliník jako základní kov boru nebo redukovatelného boridu, je výsledným produktem oxidační reakce borid hliníku.

V určitých případech může probíhat oxidační reakce tak rychle s pevným okysličovadlem, že produkt oxidační reakce se taví v důsledku exothermické povahy postupu. Tím se může zhoršit sbejnosměmost mikrostruktury keramického tělesa. Takové rychlé exothermické reakci lze zabránit tím, že se do směsi přidá relativně netečná struska jako výplň s nízkou reaktivitou. Taková výplň absorbuje reakčni teplo a snižuje tepelné účinky. S rozmělněnou struskou jako výplní lze kombinovat další netečné výplně a tak modifikovat vlastnosti vyráběného kompozitu a/nebo zpomalovat exothermickou reakci.

V případě použití kapalného okysličovadla se veškerá výplň nebo ta část, která sousedí s roztaveným kovem, povleče nebo nasytí, například ponořením, okysličovadlem, aby se výplň impregnovala. Pod pojmem kapalné okysličovadlo se rozumí látka, která je kapalná v podmínkách oxidační reakce, takže kapalné okysličovadlo může mít pevný prekursor,. například sůl, která se taví v podmínkách oxidační reakce. Alternativně může mít kapalné okysličovadlo kapalný prekursor, například roztok materiálu, kterým se impregnuje celá výplň nebo část výplně a který taje nebo se rozkládá v podmínkách oxidační reakce a zanechává vhodný oxidační zbytek. Příkladem kapalných okysličovadel jsou nízkotavná skla.

Podle obzvláště výhodného provedení vynálezu se výplň vytvaruje do předlisku, jehož tvar odpovídá požadovanému tvaru konečného- kompozitního produktu. Předlisek lze vyrobit jakýmkoliv z řady známých běžných způsobů, obvyklých v keramické technice, například jednoosým lisováním, litím břečky, sedimentačním litím, vstřikováním, vinutím vláken vláknitých materiálů a podobně, což závisí na povaze výplně. Počáteční vazby částic výplně před infiltrací produktu oxidační reakce lze dosáhnout například lehkým slinováním nebo použitím různých organických nebo anorganických pojiv, která nepůsobí rušivě při. oxidační reakci, a nezanechávají v hotovém materiálu nežádoucí vedlejší produkty. Předlisek se vyrobí tak, aby měl dostatečnou tvarovou soudržnost a pevnost za syrová, přičemž musí být

CS 275884 Β 6 propustný pro růst produktu oxidační reakce. S výhodou má mít pórovitost mezi 5 až 90 % objemu a nejvýhodněji asi 25 až 50 % objemu. Také lze použít směsi výplňových materiálů a směsi různých zrnitostí. Předlisek se potom uvede do styku s roztaveným základním kovem na jedné nebo několika plochách na tak dlouhou dobu, aby proběhl růst produktu oxidační reakce a jeho infiltrace do předlisku až k jeho mezním plochám.

Ve spojení s výplňovým materiálem nebo s předliskem lze použít bariéry, která brání růstu produktu oxidační reakce dál za tuto bariéru. Vhodnou bariérou může být jakýkoliv materiál, sloučenina, prvek, směs a podobně, který v podmínkách podle vynálezu si. udržuje určitou soudržnost, je netěkavý a je s výhodou propustný pro plynné okysličovadlo, pokud se tohoto plynného okysličovadla používá; přitom tato bariéra místně brání, inhibuje, zastavuje nebo znemožňuje další růst produktu oxidační reakce. Mezi vhodné bariéry pro hliník jako základní kov patří síran vápenatý, kremičitan vápenatý, Portlantský cement a jejich směsi, které se nanášejí jako kaše nebo pasta na povrch výplňového materiálu. Bariéra může také obsahovat hořlavý nebo těkavý materiál, který se odstraní při zahřívání nebo materiál rozkládající se ohřevem, aby se zvýšila pórovitost a propustnost bariéry pro okysličovadlo. Bariéra mimoto může obsahovat žárovzdorné částice, aby se snížilo nebezpečí smršťování nebo praskání, k němuž by mohlo dojít během oxidace. Obzvláště žádoucí jsou částice, které mají v podstatě stejný součinitel teplotní roztažnosti jako lože výplně nebo předlisek. Když například predlisek i. výsledná keramika obsahuje oxid hlinitý, bariérový materiál může být smíchán se zrnitou aluminou, která má s výhodou zrnitost 20 až 1 000 mesh, může však být i. jemnější.

Při. použití předlisku, zejména v kombinaci s bariérou, se vytvoří výsledný produkt přesného tvaru, takže se sníží na minimum nebo úplně odstraní nákladné konečné osoustružení nebo broušení.

Oak bylo popsáno, může přídavek dotovacích materiálů ve spojení se základním kovem příznivě ovlivnit proces oxidační reakce. Funkce dotovacího materiálu může záviset i na řadě jiných faktorů, než je samotný přídavný materiál, κ těmto faktorům patří například zvolený

Základní kov, žádoucí konečný produkt, určitá kombinace dotujícíchorúněsí, je-li jich víc než jedna, použití vnější příměsi,^: _v kombinaci s legující příměsí,koncentrace příměsí,oxidační nrostředí a procesní podmínky.

Dotovací příměs nebo pnmesi ve spojeni se základním kovem mohou bud tvořit legovaci příměsi základního kovu, nebo mohou být naneseny alespoň na část povrchu základního kovu 'nebo mohou být naneseny nebo vneseny do lože výplně nebo předlisku nebo jeho části, například do nosné části, předlisku nebo lze použít kombinace několika těchto opatření. Dotovací příměs tvořící legovací složku lze použít v kombinaci, s příměsí nanášenou zvnějšku. V případě nanášení příměsi do lože výplně nebo do předlisku lze nanášení provést jakýmkoliv vhodným způsobem, například dispergováním příměsi v části nebo v celé hmotě předlisku bud jako povlak, nebo v zrnité formě, s výhodou alespoň v té části předlisku, která sousedí se základním kovem. Nanášení dotovací příměsi na predlisek lze také provádět nanesením vrstvy jednoho nebo několika příměsových materiálů na předlisek a do vnitřku předlisku, do jeho vnitřních dutinek, mezer, kanálků, pórů atd., které jej činí propustným. Vhodným způsobem, jak nanášet kterýkoliv dotovací materiál, je ponořit celé lože výplně v kapalině, například v roztoku dotovací látky. Oak bylo uvedeno, lze dotovací příměs vnést do výplně, které se používá k vytvoření výsledného kompozitního produktu. Zdrojem dotovací příměsi může být i pevné těleso této příměsi., uložené do, styku s částí povrchu roztaveného kovu a s předliskem mezi ně. Tak například lze na povrch základního kovu položit tenkou tabulku křemíkového skla, které je vhodné jako dotovací příměs při. oxidaci hliníku jako základního kovu. Když se hliník jako základní kov, popřípadě vnitřně dotovaný hořčíkem a ležící pod materiálem s obsahem křemíku taví v oxidačním prostředí, například ve vzduchu při. teplotě 850 až 1 450 °C, s výhodou mezi 900 až 1 350 °C, dochází k růstu polykrystalické keramiky do propustného předlisku. Když je příměs nanesena z vnějšku alespoň na část povrchu základního kovu, roste polykrystalická oxidová struktura v propustném předlisku hlouběji, než je vrstva dotovací příměsi. Ve všech případech lze jednu nebo několik příměsí nanášet

CS 275884 B 6 z vnějšku na povrch základního* kovu a/nebo na propustný předlisek. Kromě toho lze dotovací příměsi, legující základní kov a/nebo nanesené na něj z vnějšku, co do množství zvětšit dotovacími. příměsemi nanášenými na předlisek. Nedostatečná koncentrace příměsí legujících základní kov a/nebo nanesených na něj z vnějšku se tedy dá doplnit příslušnou příměsí nanesenou na předlisek, a naopak.

Vhodnými příměsemi pro hliník jako základní kov, zejména při vzduchu jako okysličovadle, jsou například kovový hořčík a zinek, a to buď ve vzájemné kombinaci, nebo v kombinaci s jinými, dále popsanými příměsemi. Těmito kovy nebo jejich vhodným zdrojem se může legovat základní kov na bázi hliníku v jednotlivé koncentraci 0,1 až 10 %, vztaženo k celkové hmotnosti, dotovaného kovu. Koncentrace v tomto rozmezí zřejmě spouštějí růst keramiky, podporují transport kovu a příznivě ovlivňují morfologii, růstu oxidačního produktu. Rozmezí koncentrace každé příměsi závisí na různých faktorech, jako je kombinace příměsí a teplota postupu.

Mezi další příměsi, které podporují růst polykrystalického produktu oxidační reakce pro hliník jako základní kov a zejména pro vzduch nebo kyslík jako okysličovadlo patří například křemík, germanium, cín a olovo, zejména v kombinaci s hořčíkem nebo zinkem. Jednou nebo několika z těchto příměsí nebo jejich vhodným zdrojem se leguje hliník jako základní kov při jednotlivé koncentraci 0,5 až 15 %, vztaženo k celkové hmotnosti slitiny. Nejlepší kinetiky a morfologie růstu se dosáhne při koncentraci příměsí v rozmezí od 1 do 10 % hmot. legované slitiny. Olovem jako dotovací příměsí se zpravidla leguje hliník jako základní kov při teplotě alespoň 1 000 °C, protože se špatně rozpouští v hliníku. Avšak přísada jiných legovacích příměsí, zejména cínu, zvyšuje obecně rozpustnost olova v hliníku a umožňuje legování při nižší teplotě.

Podle vynálezu lze použít tedy jedné nebo několika příměsí, což závisí na okolnostech. V případě hliníku jako základního kovu a vzduchu jako okysličovadla patří mezi obzvláště vhodné kombinace příměsí jednak hořčík a křemík a jednak hořčík, zinek a křemík. V těchto případech spadá výhodná koncentrace hořčíku do rozmezí od 0,1 do 3 % a koncentrace zinku do rozmezí od 1 do 6 % hmot. a pro křemík do rozmezí 1 až 10 % hmot.

Mezi další dotovací příměsi, vhodné pro hliník jako základní kov, patří sodík, lithium vápník, bor, fosfor a yttrium, kterých lze použít jednotlivě nebo v kombinaci s jednou nebo několika dalšími příměsemi podle okysličovadla a procesních podmínek. Sodík a lithium se může použít v nepatrných množstvích řádu ppm, typicky v množství 100 až 200 ppm, a každého z nich Lze použít jednotlivě nebo společně nebo v kombinaci s jinou příměsí. Vhodnými příměsemi jsou také prvky' vzácných zemin, jako je cer, lanthan, praseodym, neodyrc a samarium, zejména opět v kombinaci, s jinými příměseni .

Jak bylo uvedeno, není nezbytné legovat základní kov příměsí. Například lze postupovat tak, že se selektivně nanese jedna nebo několik' příměsí v tenké vrstvě buď na celý', nebo na část povrchu základního kovu. To vyvolá místní růst keramiky z povrchu základního kovu nebo z jeho částí, takže polykrystali.cký keramický materiál se může nechat vrůstat do propustného předlisku ve zvolených místech. Růst polykrystalického keramického materiálu lze tedy regulovat lokalizovaným umístěním dotovací příměsi na povrch základního kovu. Nanesený povlak nebo vrstva příměsi je poměrně tenká ve srovnání s tloušíkou tělesa základního kovu a produkt oxidační reakce roste za vrstvu příměsi, to znamená do větší hloubky než je hloubka vrstvy příměsi. Vrstvu príměsového materiálu lze nanášet natíráním, ponořením, sítotiskem, naparováním nebo jiným nanášením dotovacího materiálu v kapalné nebo těstovité formě, dále naprašováním nebo jednoduše položením vrstvy pevných zrn příměsi, nebo pevného tenkého filmu příměsi na povrch základního kovu. Materiál příměsi může, avšak nemusí obsahovat organická nebo anorganická pojivá, nosiče, rozpouštědla a/nebo zahušíovadla. Účelně se dotovací látky nanášejí ve formě prášků na povrch základního kovu nebo dispergují alespoň v části výplně. Podle obzvláště výhodného způsobu nanášení dotovacích pnmesi na povrch základního kovu se připraví kapalná suspenze příměsi ve směsi vody a organického pojivá a nastříká se povrch základního kovu, čímž

CS 275884 B 6 vznikne adhezní povlak, který usnadňuje manipulaci s dotovaným základním kovem před oxidac í .

Dotovací příměsi, používané jako vnější příměsi, se zpravidla nanášejí na část povrchu základního kovu jako stejnoměrný povlak. Množství příměsi je účinné v širokém rozmezí v závislosti na množství základního kovu a v případě hliníku neukázaly pokusy ani horní ani dolní hranici. Když se například na základní kov na bázi hliníku a při vzduchu nebo kyslíku jako okysličovadla nanese zvnějšku křemík ve formě oxidu křemičitého, vyvolají růst polykrystalického produktu oxidační reakce nepatrná množství 0,00003 g křemíku na 1 g základního kovu nebo asi 0,0001 g křemíku na 1 cm povrchu základního kovu společně s druhou dotovací příměsí, která obsahuje zdroj hořčíku a/nebo zinku. Také bylo zjištěno, že lze vyrobit keramickou strukturu ze základního kovu na bázi hliníku při vzduchu nebo kyslíku jako okysličovadel. použije-li se jako příměsi oxidu hořečnatého v množství větším než asi 0,0008 g hořčíku na 1 g základního kovu a větším než 0,003 g hořčíku na 1 cm plochy základního kovu, na kterou se oxid hořečnatý'nanáší. Zdá se, že do určité míry zkracuje zvýšené množství dotovacích příměsí reakčni dobu nezbytnou k výrobě keramického kompozitu, ale ta závisí i na takových faktorech, jako je typ příměsi, základní kov a reakčni podmínky .

Když je hliník jako základní kov vnitřně dotován hořčíkem a oxidačním prostředím je vzduch nebo kyslík, bylo pozorováno, že hořčík alespoň částečně oxiduje ze slitiny při teplotách asi 820 až 950 °C. V takových případech tvoří hořčík na povrchu roztavené hliníkové slitiny oxid hořečnatý a/nebo spinelovou fázi hlinitanu hořečnatého a během růstu tyto sloučeniny hořčíku zůstávají převážně na počátečné oxidové ploše slitiny základního kovu, tedy na iniciační ploše v rostoucí keramické struktuře. V takových systémech dotovaných hořčíkem vzniká tedy struktura na bázi oxidu hlinitého a kromě toho tenká vrstva spinelu hlinitanu hořečnatého na iniciační ploše. Kde je to nezbytné, lze tyto iniciační plochy snadno odstranit broušením, obráběním, leštěním nebo otryskáváním.

Bylo zjištěno, že lože nebo předlisky z hliníkové strusky jsou dobře propustné pro růst produktu oxidační reakce a pro plynná okysličovadla a jsou tedy velice vhodné pro výrobu kompozitních keramických předmětů shora uvedeným způsobem. V podstatě netečné složky strusky, například alumina, představují velice vhodné výplňové materiály pro uzavření v matrici. Nezreagovaný kov, který je přítomen ve strusce, nijak nevadí, třebaže, jak bylo uvedeno, spočívá tvorba keramické matrice podle vynálezu zejména nebo primárně v reakci plynného okysličovadla se základním kovem.

Výhody, vyplývající z použití kovové strusky jako výplňového materiálu, spočívají v tom, že alespoň velká řada strusek obsahuje látky, schopné fungovat jako dotovací příměsi a přizpůsobovat kovovou složku v keramicko-kovovém předmětu. Tím, že se složky strusky využijí podle potřeby jako dotovací příměsi, nemusí se příměsemi legovat těleso základního kovu ani se příměs nemusí vnášet do výplně. Nezreagovaný kov ve strusce může dodávat jednu nebo několik žádoucích charakteristik výsledného produktu, například pevnost, houževnatost při lomu, tepelnou vodivost nebo elektrickou vodivost. Typ strusky lze zvolit podle jejích složek a tedy podle jejích schopností zvýšit jakost základního kovu a ovlivnit vlastnosti i cenu výsledného kompozitu.

Další přednost strusky je její snadná schopnost smáčení základním kovem a produktem oxidační reakce. Smáčitelnost výplně je nezbytnou podmínkou pro infiltraci reakčního produktu do výplně a pro tvorbu soudržného keramického kompozitu. Prvky, které se typicky vyskytují ve strusce, jako je hořčík ve formě oxidu hořečnatého a alkalické kovy ve formě oxidů, jsou v procesních podmínkách podle vynálezu v případě hliníku jako základního kovu účinnými smáčedly.

CS 275884 Β 6

Příklady

Hliníkový ingot jako základní kov byl uzavřen do lože z rozemleté strusky, získané z roztaveného hliníku, a byl úplně spotřebován oxidační reakcí, při které byla soustava zahřívána a udržována na teplotě 1 550 °C a v atmosféře dusíku, čímž vznikla dutina odpovídající v podstatě tvaru hliníkového ingotu. Struska byla rozemleta na zrnitost -65 mesh. Do lože infiltroval produkt oxidační reakce hliníku z ingotu a dusíku. Rentgenografická analýza výsledného keramického kompozitu zjistila přítomnost nitridu hliníku a spinelu aluminy.

Byly provedeny zkoušky, při kterých bylo použito dvou druhů strusky rozemleté na -65 mesh. Jedna struska vznikla při tavení hliníku s čistotou 99,7 % při chloraci, což je běžný způsob čištění, a druhá struska byla struska z tavení slitin hliníku, obsahující 5 % dusíku. V obou případech byl základním kovem hliník a plynným okysličovadlem dusíková atmosféra. Při použití strusky z roztaveného čistého kovu vznikl kompozit ve větším objemu tělesa strusky než v případě strusky z roztavené slitiny.

V první z těchto zkoušek byl do středu kelímku s vnitrním průměrem 30 mm vložen hliníkový ingot o rozměrech 6,8 x 8 x 21 mm do strusky vyplňující celý kelímek. Ingot byl z hliníku o čistotě 99,7 a byl nitridován při teplotě 1 550 °C po dobu 8 hodin při prou dění dusíku v množství 500 cm³/min. Dusík byl vysušený a zbavený kyslíku. Při. ochlazení bylo shledáno, že ve středu lože vznikla dutina a do lože infiltroval produkt oxidační reakce, čímž vznikl kompozitní produkt. Rentgenografická analýza prokázala přítomnost nitridu hliníku.

Ve druhém z těchto pokusů byl při použití stejné strusky a stejného průtočného množství dusíku vložen hliníkový ingot o průměru 10 mm a výšce 24 mm vložen do lože strusky v kelímku a nitridován v tomto režimu: jednu hodinu při 700 °C, jednu hodinu při 1 100 °C, 7 hodin při 1 550 °C. Výsledky byly podobné jako při předchozím pokusu.

Je samozřejmé, že vynález není omezen na popsaná provedení.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby samonosné keramické kompozitní struktury, sestávající z keramické matrice, která uzavírá výplň a obsahuje popřípadě nezreagovanou kovovou složku, oxidací roztaveného základního kovu okysličovadlem a prorůstáním produktu oxidační reakce do propustné výplně, vyznačující se tím, že struska vzniklá při tavení kovu ze skupiny zahrnující hliník, titan, zinek, hořčík, měď a jejich slitiny se rozemele a uspořádá jako propustná hmota výplně.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se zpracuje struska vzniklá při oxidaci kovu vzduchem.
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se zpracuje struska vzniklá stykem struskotvorného kovu s nitridačním plynem.
4. 4. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že výplň se vytvaruje v propustný předlisek.
5. 5. Způsob podle bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že do hmoty výplně se přidá další látka ze skupiny zahrnující zrna, drátky, destičky, kuličky, bublinky, kovovou vlnu,· dráty, agregát, tyče drátěnou tkaninu, peletky, trubky, žárovzdornou drátěnou tkaninu, vlákna, trubičky, prášky, vločky, duté trubky a jejich směsi.
6. 6. Způsob podle bodu 4, vyznačující se tím, že propustný předlisek obsahuje bariérový materiál k vytvoření požadované mezní plochy pro růst produktu oxidační reakce.

   CS 275884 Β 6 12
7. 7. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že struska obsahuje nejméně jeden prvek ze skupiny zahrnující hořčík, křemík, železo, nikl a jejich směsi.