DK167437B1

DK167437B1 - Fremgangsmaade til fremstilling af keramisk genstand

Info

Publication number: DK167437B1
Application number: DK480887A
Authority: DK
Inventors: Ratnesh K Dwivedi; Robert C Kantner; H Daniel Lesher; Marc S Newkirk
Original assignee: Lanxide Technology Co Ltd
Priority date: 1986-09-16
Filing date: 1987-09-15
Publication date: 1993-11-01
Also published as: MX170294B; JP2505207B2; DE3780896T2; NO176909B; YU171987A; NO873798L; JPS6374953A; JPH07149571A; KR950008592B1; DD279467A5; ES2033915T3; FI873904A; NO873798D0; AU7818587A; IL83744A; IL83744A0; ATE79106T1; FI89587B; EP0262075A1; CN87106330A

Description

- 1 -

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af et keramisk kompositprodukt. Specielt angår opfindelsen reservoirtilføringsmetoder til fremstilling af keramiske kompositprodukter omfattende en polykrystallinsk keramisk 5 matrix, som indlejrer et fyldstof. Opfindelsen bygger på den teknik, der er kendt fra dansk patentansøgning nr. 546/86. Denne ansøgning angår en fremgangsmåde til fremstilling af et selvbærende keramisk kompositprodukt ved dyrkning af et oxidationsreaktionsprodukt ud fra et ophavsme-10 tal ind i et permeabelt fyIdstoflag. Imidlertid kan man ikke ved denne fremgangsmåde opnå en i forvejen fastlagt formgivning eller geometri for det fremkomne kompositprodukt.

Fremgangsmåden til dyrkning af keramiske oxidationsreaktionsprodukter er anvist i dansk patentansøgning nr. 1193/85. 15 Der er tale om et oxidationsfænomen, som kan forbedres ved anvendelse af et dopingmiddel, som er legeret ind i ophavsmetallet, og der fås selvbærende keramiske produkter med ønsket størrelse, der dyrkes som oxidationsreaktionsproduktet af et forstadiumophavsmetal.

20 Den omhandlede fremgangsmåde er forbedret ved anvendel se af ydre dopingmidler, som påføres overfladen af forstadiumophavsmetallet som angivet i dansk patentansøgning nr. 3169/85.

Yderligere udvinding af de omhandlede metoder muliggør 25 dannelsen af keramiske kompositprodukter, som (1) indeholder en eller flere hulheder, som omvendt reproducerer geometrien af et formgivet forstadiumophavsmetal, og som (2) har et negativt mønster, som omvendt reproducerer det positive forbillede af et ophavsmetalforstadium. Det i punkt (1) omhand-30 lede fremgår af dansk patentansøgning nr. 435/87, og det i punkt (2) omhandlede fremgår af USA patent nr. 4.859.640.

Der er også udviklet fremgangsmåder til fremstilling af keramiske kompositprodukter med en i forvejen fastlagt form 35 eller geometri. Disse metoder omfatter brugen af et formgivet præformlegeme af permeabelt fyldstof, ind i hvilket den keramiske matrix dyrkes ved oxidation af et ophavsmetalforstadium som beskrevet i USA patent nr. 5.017.526.

En anden fremgangsmåde til fremstilling af sådanne formgivne keramiske kompositter omfatter brugen af en barriere til - 2 - standsning eller inhibering af væksten af oxidationsreaktionsproduktet ved en i forvejen bestemt grænse til fastlæggelse af formen eller geometrien af det keramiske komposit-produkt. Denne teknik er beskrevet i USA patent nr.

5.017.526.

5 I de senere år har der været en stigende interesse for brugen af keramik til anvendelser, som historisk har været forbeholdt metaller. Ovennævnte patentansøgninger udgør et betydeligt fremskridt i teknikken, især i henseende til konkurrencedygtig produktion af stærke og seje keramiske 10 produkter og keramiske kompositprodukter. Teknikken ifølge de nævnte patentansøgninger muliggør fremstillingen af keramiske kompositprodukter, herunder formgivne keramiske kompositprodukter og store keramiske produkter, under anvendelse af et usædvanligt oxidationsfænomen, som gør det muligt 15 at undgå brugen af pulversintring og presning ved høj tem-peatur med de begrænsninger, som denne teknik indebærer. F.eks. er behovet ifølge den kendte teknik for komprimering af pulverlegemerne ved sammentrykning eller presning uforligelig ved fremstillingen af store keramiske produkter i 20 et stykke. Endvidere er den nævnte kendte teknik ikke egnet til fremstilling af keramiske kompositprodukter. Keramiske kompositprodukter omfatter et heterogent materiale eller legeme eller en genstand af to eller flere forskellige materialer, som er i intim kombination til opnåelse af ønskværdige 25 egenskaber hos kompositten. Typisk omfatter kompositten en keramisk matrix, som indlejrer et eller flere fyldstofmate-rialer såsom partikler, stave, fibre eller lignende.

Den foreliggende opfindelse er baseret på den teknik, der kendes fra omtalte ansøgninger, men med yderli-30 gere forbedringer gennem anvisningen af et reservoir for ophavsmetal. Denne teknik overvinder vanskelighederne ved fremstilling af keramiske mikrostrukturer med stor styrke og sejhed ved en mekanisme, som er mere direkte og mindre bekostelig end kendt teknik. Den foreliggende opfindelse an-35 viser en fremgangsmåde til pålidelig fremstilling af keramiske kompositprodukter på basis af oxidationsreaktionsprodukter med en størrelse og tykkelse, som er vanskelig eller umulig at opnå ifølge den kendte teknik. Den foreliggende opfindelse muliggør også fremstillingen af metal- - 3 - DK 167437 Bl komponenter med keramisk overflade, som i visse tilfælde har mindre vægt og er billigere at fremstille end mange produkter, son udelukkende består af keramik.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i krav l's 5 kendetegnende del anførte.

Ifølge opfindelsen anvises der en fremgangsmåde til fremstilling af et selvbærende keramisk kompositprodukt, hvor en keramisk matrix opnås ved en oxidationsreaktion af et ophavsmetal med et oxidationsmiddel til dannelse af et polykrystallinsk materiale. Ved udførelsen af fremgangsmåden ori-10 enteres et legeme af ophavsmetallet og et permeabelt fyldstof således i forhold til hinanden, at der vil foregå en dannelse af oxidationsproduktet i retning mod og ind i fyldstoffet. Ophavsmetallet tilvejébringer en første kilde af smeltet ophavsmetal og et reservoir af smeltet ophavsmetal, som står i forbindelse med den første kilde vea strømning 15 ved tyngdekraftens hjælp. Den første kilde af smeltet ophavsmetal reagerer med oxidationsmidlet til dannelse af oxidationsreaktionsproduktet, og i det mindste en del af oxidationsreaktionsproduktet holdes i kontakt med og forløber mellem den første kilde af smeltet ophavsmetal og oxidations-20 midlet til gradvis at trække smeltet ophavsmetal gennem oxi-dationsreaktionsproduktet mod oxidationsmidlet og ind i fyldstoffet, så at oxidationsreaktionsproduktet fortsætter med at dannes i fyldstoffet på grænsefladen mellem oxidationsmidlet og i forvejen dannet oxidationsreaktionsprodukt.

25 Den første kilde for smeltet ophavsmetal efterfyldes, fortrinsvis kontinuerligt, fra reservoiret, idet reaktionen fortsætter i tilstrækkelig tid til dannelse af oxidationsreaktionsproduktet, så at dette metal infiltrerer i det mindste en del af fyldstoffet sammen med oxidationsreakti-30 onsproduktet til dannelse af det keramiske kompositprodukt.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fås et selvbærende metalprodukt med keramisk overflade, som omfatter et substrat med et forstadiummetal, et fyldstof overlejret på substratet og en keramisk matrix dannet i et stykke med sub-35 stratet, og som indlejrer fyldstoffet ved oxidationsreaktion mellem forstadiummetallet og oxidationsmidlet.

Generelt tilvejebringes der gennem den foreliggende opfindelse ikke blot betydelige fordele ved fremstillingen af selvbærende keramiske produkter, tillige muliggøres fremstillingen af hidtil ukendte metalprodukter med keramisk

Ui\ I O/H-O/ D I

- 4 - overflade, hvor den keramiske overflade er dannet ud fra ophavsmetallet. Dette vil sige, at ophavsmetallet er forstadiet for den keramiske matrix, og da denne er dannet i et stykke med metallet, omfatter det fremkomne komposit-produkt en keramisk overflade på et metalsubstrat. Den ke-5 ramiske overflade indlejrer et fyldstof, og den keramiske overflade kan dannes enten som en ydre eller en indre overflade eller begge dele på et substrat af metal, og den keramiske overflade kan have en i forvejen fastlagt tykkelse med hensyn til ethvert totalt rumfang i forhold til rumfan-10 get af metalsubstratet. Denne teknik ifølge opfindelsen bestående i efterfyldning af ophavsmetal muliggør fremstillingen af tykvæggede eller tyndvæggede keramiske produkter, hvor de relative rumfang af keramisk matrix, som tilvejebringer den keramiske overflade, er væsentlig større eller 15 mindre end rumfanget af forstadiummetalsubstratet.. Om ønsket kan ophavsmetalsubstratet i det færdige produkt være helt eller delvis fjernet, eller det kan være in takt.

Den foreliggende opfindelse muliggør også fremstillingen af en række keramiske kompositprodukter ud fra en fæl-20 les kilde af ophavsmetal, hvilket i høj grad forøger effektiviteten af operationen.

Gennem den foreliggende opfindelse tilvejebringes der et metalsubstrat med keramisk overflade, hvor substratet er bundet til overfladens keramiske matrix.

25 Ifølge opfindelsen tilvejebringes der et metalsubstrat med keramisk overflade, hvor den keramiske overflade befinder sig under sammentrykning, medens metalsubstratet befinder sig under spænding på grænsefladen mellem de to.

I den foreliggende sammenhæng benyttes følgende beteg-30 neiser:

Udtrykket keramisk skal ikke være begrænset til et keramisk legeme i klassisk forstand, altså helt umetallisk og uorganisk, men udtrykket skal forstås som betegnende et produkt, som overvejende er keramisk med hensyn til enten sam-35 mensætning eller dominerende egenskaber, men dette produkt kan indeholde en mindre eller en væsentlig mængde af en eller flere metalliske bestanddele afledt af ophavsmetallet, oxidationsmidlet, eller et dopingmiddel, typisk i området 1-40 rumfangsprocent, men også mere metal.

- 5 -

Ved et oxidationsreaktionsprodukt skal forstås et eller flere metaller i enhver oxideret tilstand, hvor et metal har afleveret elektroner til et andet grundstof eller en anden forbindelse eller kombination deraf. Følgelig omfatter begrebet produktet fra reaktion mellem et eller fle-5 re metaller og et oxidationsmiddel som her beskrevet.

Ved et oxidationsmiddel skal forstås en eller flere egnede elektronmodtagere eller elektrondelere i fast, flydende eller gas- eller damptilstand eller i en kombination deraf (f.eks. et fast stof og en gas) ved procesbetingelserne. 10 Begrebet skal omfatte forbindelser, som kan reduceres af ophavsmetallet under procesbetingelserne.

Ved ophavsmetal skal forstås et metal som f.eks. aluminium, der er et forstadium for det polykrystallinske oxidationsreaktionsprodukt, og begrebet omfatter dette metal 15 som forholdsvis rent metal, som en handelskvalitet af metallet med urenheder og/eller legeringsbestanddele eller som en legering, hvor metalforstadiet er hovedbestanddelen, og når der nævnes et bestemt metal som ophavsmetal, f.eks. aluminium, skal dette metal forstås i denne forstand.

20 Opfindelsen skal forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser, delvis i snit, et skematisk billede af et arrangement af et ophavsmetalreservoir og en første kilde for ophavsmetal anbragt i en masse af indifferent materiale 25 og fyldstof, fig. 1 A et billede i forstørret målestok med visse dele fjernet af området A i fig 1, fig. 2 et billede delvis i snit af et selvbærende keramisk produkt, som er fremstillet ved anvendelse af arrange-30 mentet i fig. 1 ifølge opfindelsen, fig. 3 et skematisk snitbillede af et arrangement omfattende et ophavsmetalreservoir og et præformlegeme indesluttet i en barriere og anbragt i et begrænsende lag i en ildfast beholder, 35 fig. 4 et billede med visse dele fjernet af et selv bærende keramisk produkt, som er fremstillet ved hjælp af arrangementet i fig. 3 ifølge opfindelsen, fig. 5 et billede svarende til fig. 3, men som viser arrangementet af et reservoir af smeltet ophavsmetal i kon- - 6 - takt med et præformlegeme og anbragt i et begrænsende lag i en ildfast beholder, så at der tilvejebringes en passende opstilling til udførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 6 et snit, som viser et andet arrangement indbe-5 fattende et ophavsmetalreservoir, som ved hjælp af en ledning er forbundet med et tykvægget præformlegeme og anbragt i et lag af indifferent begrænsende materiale i en ildfast beholder, fig. 7 et billede af et selvbærende keramisk komposit-10 produkt, som er fremstillet ved anvendelse af arrangementet i fig. 6 ifølge opfindelsen, fig. 8 et tværsnit, som viser et andet arrangement af en første kilde for ophavsmetal anbragt i kontakt med et præformlegeme samt et ophavsmetalreservoir anbragt i strøm-15 ningsforbindelse ved tyngdekraftens hjælp med den første kilde for ophavsmetal, fig. 9 et planbillede af det selvbærende keramiske kom-positprodukt, som er fremstillet ved anvendelse af arrangementet i fig. 8, 20 fig. 10 et tværsnit i et yderligere arrangement, som omfatter et ophavsmetalreservoir i forbindelse ved tyngdekraftens hjælp med et antal præformlegemer, idet ophavsmetallet er udeladt i delen længst til højre af figuren til opnåelse af større overskuelighed, 25 fig. 11 et planbillede med visse dele fjernet af arran gementet i fig. 10, hvor nogle dele er udeladt for overskuelighedens skyld og er vist med streglinier, fig. 12 et skematisk billede, delvis i snit af en åben form til støbning af et hult præformlegeme, hvor man ser det 30 færdige præformlegeme fjernet fra formen, fig. 13 et billede delvis i snit af et selvbærende keramisk kompositprodukt fremstillet ved hjælp af arrangementet i fig. 10 og 11, fig. 14 et snit i en delt form til støbning af et hult 35 præformlegeme, fig. 15 et planbillede af det hule præformlegeme, som er støbt under anvendelse af formen i fig. 14, fig. 15 A et snit efter linien A-A i fig. 15, fig. 16 et tværsnit, som viser et arrangement af en - 7 - DK 167437 B1 første kilde for ophavsmetal anbragt inde i det hule præform-legeme fra fig. 15 A samt et ophavsmetalreservoir anbragt i tyngdekraftforbindelse med den første kilde, idet arrangementet er anbragt i et begrænsende lag af et indifferent materiale i en ildfast beholder, 5 fig. 17 et billede svarende til fig. 15 A, men som viser et selvbærende metalfyldt kompositprodukt med keramisk overflade, fremstillet ved anvendelse af arrangementet i fig. 16, fig. 18 et snit i et andet arrangement af et ophavsmetalreservoir, et præformlegeme med en barriere og en ledning 10 for smeltet ophavsmetal, idet arrangementet er anbragt i et begrænsende lag i en ildfast beholder, fig. 18 A et snit i et præformlegeme efter linien A-A i fig. 18, fig. 19 et perspektivisk billede af et selvbærende ke-15 ramisk kompositprodukt fremstillet ved hjælp af arrangementet i fig. 16, fig. 20 et billede delvis i snit i et præformlegeme med en midterboring, som er foret med et barrieremateriale, fig. 20 A et billede set fra enden efter linien A-A i 20 fig. 20, fig. 21 et snit, som viser et arrangement af præformlegemet i fig. 20 neddyppet i smeltet ophavsmetal i en ildfast beholder, fig. 21 A et planbillede af arrangementet i fig. 21, 25 fig. 22 et perspektivisk billede af et selvbærende me talprodukt med keramisk overflade fremstillet ved hjælp af arrangementet i fig. 21, fig. 23 et billede delvis i snit af et andet præformlegeme, som anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og 30 fig. 24 et planbillede af præformlegemet i fig. 23.

Ved udførelsen af fremgangsmåden anbringes et ophavsmetalreservoir på en sådan måde i forhold til fyIdstofmassen, at metallet i smeltet tilstand kan strømme til med henblik på efterfyldning, ligesom det i visse tilfælde i begyndelsen 35 kan udgøre den del eller det segment eller den kilde for ophavsmetal, som er i kontakt med fyldstoffet, medens det derefter kan virke til efterfyldning. En barriere kan valgfrit være anbragt til begrænsning af eller sammenfald med i det mindste en overflade på massen af fyldstof, og arrangementet

Ul\ ΙΟ / *Τθ / D I

- 8 - anbringes i oxiderende omgivelser (eller arrangementet kan anbringes i indifferente omgivelser, hvis oxidationsmidlet er indbefattet i præformmaterialet) og opvarmes til et temperaturområde over smeltepunktet for ophavsmetallet, men under smeltepunktet for oxidationsreaktionsproduktet af op-5 havsmetallet. Massen af fyldstof er permeabel til udvikling af oxidationsreaktionsproduktet, så at der tillades en infiltration, og hvis oxidationsmidlet omfatter et dampfase-oxidationmiddel, f.eks. luft, er massen af fyldstof permeabel for oxidationsmidlet. Efter kontakt med oxidations-10 midlet reagerer det smeltede metal til dannelse af oxidationsreaktionsproduktet, som infiltrerer massen af fyldstof, hvorved der påbegyndes en indlejring af fyldstoffets bestanddele i en keramisk matrix bestående af det polykrystallinske materiale, som fås ved oxidation af ophavsmetallet. I det 15 mindste en del af oxidationsreaktionsproduktet holdes i kontakt med og forløber mellem det smeltede ophavsmetal og oxidationsmidlet, så at det smeltede ophavsmetal ved fortsat udsættelse for oxidationsmidlet gradvis trækkes ind i og gennem oxidationsreaktionsproduktet mod oxidationsmidlet. Det 20 smeltede ophavsmetal kommer i kontakt med oxidationsmidlet og danner yderligere oxidationsreaktionsprodukt, så at der sker en fortsat vækst af det polykrystallinske oxidationsreaktionsprodukt i massen af fyldstof. I nogle tilfælde kan der efterlades metalliske bestanddele, som repræsenterer 25 ikke-oxiderede bestanddele af ophavsmetallet eller reducerede bestanddele af oxidationsmidlet, og/eller hulrum fordelt i det polykrystallinske materiale. Typisk består oxidationsreaktionsproduktet i hovedsagen af krystallitter, som er indbyrdes forbundet, fortrinsvis i tre dimensioner, og de 30 ikke-oxiderede metalliske bestanddele kan, hvis de forefindes, i det mindste delvis være indbyrdes forbundet, eller de kan udgøre adskilte usammenhængende "øer" af metalliske bestanddele. En sådan oxidationsreaktion, indbefattet infiltrering af oxidationsreaktionsproduktet i et fyldstof, er 35 beskrevet i enkeltheder i ovennævnte patentansøgninger.

Processen fortsætter, indtil det polykrystallinske ma-trixmateriale har infiltreret og indlejret fyldstofmaterialet i ønsket udstrækning, f.eks. til den eventuelle barriere, som i det mindste bestemmer en overfladegrænse på massen af - 9 - fyldstof. Barrieren benyttes til at inhibere, hindre eller afslutte væksten af oxidationsreaktionsproduktet, så at man opnår en helt eller næsten helt skarp og tydelig form på det fremkomne keramiske kompositprodukt.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen udportioneres ophavsmetallet på 5 en sådan måde, at der fås en første kilde for ophavsmetai, som er den reagerende kilde, idet et legeme af denne første kilde er i kontakt med fyldstoffet og udgør forstadiet for oxidationsreaktionsproduktet. Yderligere findes der en anden del af ophavsmetallet, som er den uomsatte kilde af opnavs-10 metal, der tjener som reservoir for den første kilde. Reservoiret står i forbindelse med den første kilde, og ophavsmetal strømmer ved tyngdekraftens hjælp fra reservoiret til den første kilde til efterfyldning af kilden af ophavsmetal, som er undergået en oxidationsreaktion, så at det sikres, at 15 rigeligt ophavsmetal står til rådighed til fortsættelse af processen, indtil det polykrystallinske materiale er vokset i ønsket udstrækning, f.eks. til grænseoverfladen for laget af fyldstof. I nogle tilfælde indeslutter barrieren de andre overflader af laget af fyldstof, så at grænseoverfladen for 20 laget og derfor også udstrækningen af væksten af det polykrystallinske materiale bestemmes af barrieren. I sådanne tilfælde er formen eller konturen af det keramiske produkt praktisk taget kongruent med formen eller konturen af den indre overflade af barrieren. Udstrækningen af dannelsen af 25 det polykrystallinske matrixmateriale kan også begrænses ved andre midler end en barriere, f.eks. idet man tilvejebringer et eller flere dopingmidler og/eller oxidationsmidler alene i visse dele af en masse af fyldstof, hvor dannelsen af det polykrystallinske materiale ønskes. Generelt opretholdes der 30 en oxidationsreaktionskinetik, som er mere favorabel for væksten i massen af fyldstof end uden for massen af fyldstof.

Det keramiske kompositprodukt kan have et negativt mønster, som reproducerer konfigurationen af en ophavsmetalkilde omvendt, eller som indeholder en eller flere hulheder, 35 idet produktet f.eks. kan omfatte et hult legeme. Teknikken med efterfyldning af ophavsmetal ifølge opfindelsen tillader, at det negative mønster eller forbillede eller en hulhed indeholder eller fyldes helt med ophavsmetal, som størkner, idet der sker en afkøling efter behandlingen. Det størknede - 10 - ophavsmetal kan eventuelt fjernes fra det negative mønster eller hulheden, som indeholder det, som beskrevet nedenfor. Når der benyttes et præformlegeme, d.v.s. et formgivet legeme af fyldstof sammenbundet ved hjælp af et passende bindemiddel og med tilstrækkelig foreløbig styrke til håndte-5 ring og behandling, vil formen eller konturen af det keramiske kompositlegeme praktisk taget være identisk med formen eller konturen af præformlegemet, når man går frem som beskrevet nedenfor, idet man enten benytter en barriere eller opretholder en oxidationsreaktionskinetik i præformle-10 gemet, som er mere favorabel end uden for præformlegernet.

Skønt opfindelsen er beskrevet nedenfor med særlig henvisning til aluminium som ophavsmetal, kan dette også være silicium, titan, tin, zirconium eller hafnium. Når aluminium er ophavsmetal, omfatter bestemte udførelsesformer ifølge 15 opfindelsen f.eks. o(-aluminiumoxid, aluminiumnitrid eller aluminiumborid som oxidationsreaktionsprodukt, og hvis titan er ophavsmetal, kan titannitrid eller titanborid være oxidationsreaktionsproduktet, og hvis silicium er ophavsmetal, kan oxidationsreaktionsproduktet være siliciumcarbid, 20 siliciumnitrid eller siliciumborid.

Som beskrevet i enkeltheder i de danske patentansøgninger nr. 1193/85 og 3169/85 kan der benyttes et eller flere dopingmidler i forbindelse med ophavsmetallet. Ved brug af et eller flere dopingmidler i forbindelse med ophavs-25 metallet skal forstås (1) legering af et eller flere dopingmidler ind i et ophavsmetal, (2) påføring af et eller flere dopingmidler udefra på i det mindste en del af overfladen af ophavsmetallegemet, (3) anbringelse af et eller flere dopingmidler i nærheden af et ophavsmetallegeme, idet man f.eks.

30 anbringer et eller flere dopingmidler i en masse af fyldstof, hvori det polykrystallinske oxidationsreaktionsprodukt af ophavsmetallet dyrkes eller dannes, og (4) en kombination af ovennævnte foranstaltninger.

Der kan benyttes et fast, flydende eller dampformet oxi-35 dationsmiddel eller en kombination af sådanne oxidationsmidler. F.eks. omfatter typiske oxidationsmidler oxygen, nitrogen, et halogen, svovl, phosphor, arsen, carbon, bor, selen, tellur og forbindelser og kombinationer deraf, f.eks. silica (som kilde for oxygen), methan, ethan, propan, acetylen, et- - 11 - hylen og propylen (som kilde for carbon) og sådanne blandinger som luft, og CO/CC^, idet de to sidstnævnte, alt så H2/H20 og C0/CC>2 er egnede til reduktion af oxygenaktiviteten af omgivelserne. Følgelig kan det keramiske produkt fremstillet ved 5 fremgangsmåden ifølge opfindelsen f.eks. omfatte et oxidationsreaktionsprodukt indeholdende et eller flere oxider, nitrider, car-bider og borider. Specielt kan oxidationsreaktionsproduktet være et eller flere af stofferne aluminiumoxid, aluminium-nitrid, siliciumcarbid, siliciumborid, aluminiumborid, ti-10 tannitrid, zirconiumnitrid, titanborid, zirconiumborid, zir-coniumcarbid, siliciumnitrid, titancarbid, hafniumcarbid, hafniumborid og tinoxid.

Skønt ethvert egnet oxidationsmiddel kan benyttes er udførelsesformerne nedenfor beskrevet under anvendelse af 15 dampfaseoxidationsmidler. Hvis der benyttes et gas- eller dampformigt oxidationsmiddel, er massen af fyldstof perme-abel for dampfaseoxidationsmidlet, så at det kan gennemtrænge fyldstoffet, og komme i kontakt med smeltet ophavsmetal, som transporteres gennem oxidationsreaktionsproduktet under dan-20 nelse. Oxygen og oxygenholdige gasblandinger, indbefattet luft, er foretrukne dampfaseoxidationsmidler såsom i det tilfælde, hvor aluminium er ophavsmetal, idet luft foretrækkes af indlysende økonomiske grunde. Når et oxidationsmiddel angives at indeholde en bestemt gas eller damp, betyder dette 25 et oxidationsmiddel, hvor den pågældende gas eller damp er det eneste eller et overvejende eller i det mindste et betydeligt oxidationsmiddel for ophavsmetallet under de betingelser, som hersker i de benyttede oxiderende omgivelser.

Skønt f.eks. hovedbestanddelen af luft er nitrogen, er oxy-30 genindholdet i luft det eneste oxidationsmiddel for ophavsmetallet, fordi oxygen er et betydelig kraftigere oxidationsmiddel end nitrogen. Luft falder derfor under definitionen oxygenholdigt gasformigt oxidationsmiddel, men ikke under definitionen nitrogenholdigt gasformigt oxidationsmiddel. Et 35 eksempel på et nitrogenholdigt gasformigt oxidationsmiddel er "forming gas", som typisk indeholder 96 rumfangsprocent nitrogen og 4 rumfangsprocent hydrogen.

Når der benyttes et fast oxidationsmiddel, er det normalt fordelt i hele massen af fyldstof eller i en del af fyldstoffet nær ophavsmetallet i form af partikler, som er - 12 - blandet i fyldstoffet eller måske som et overtræk på fyldstofpartiklerne. Man kan benytte ethvert egnet fast oxidationsmiddel indbefattet grundstoffer såsom bor eller carbon eller reducerbare forbindelser såsom siliciumdioxid eller visse borider med lavere termodynamisk stabilitet end 5 boridreaktionsproduktet af ophavsmetallet. Når der f.eks.

benyttes bor eller et reducerbart borid som fast oxidationsmiddel for aluminiumophavsmetallet, er det fremkomne oxidationsreaktionsprodukt aluminiumborid.

I nogle tilfælde kan oxidationsreaktionen forløbe så 10 hurtigt med et fast oxidationsmiddel, at oxidationsreaktionsproduktet er tilbøjeligt til at smelte på grund af den exoterme karakter af processen. Dette kan nedbryde den mikrostrukturel le enhed af det keramiske legeme. Denne hurtige exoterme reaktion kan undgås eller modereres, idet 15 man i materialet blander forholdsvis indifferente fyldstoffer med lav reaktionsdygtighed. Et eksempel på et sådant indifferent fyldstof er et sådant, som praktisk taget er identisk med det tilsigtede oxidationsreaktionsprodukt.

Hvis der benyttes et flydende oxidationsmiddel, over-20 trækkes eller gennemvædes hele massen af fyldstof eller en del deraf nærmest det smeltede metal med oxidationsmidlet til imprægnering af fyldstoffet. Ved et flydende oxidationsmiddel skal forstås et sådant, som er flydende under oxidationsreaktionsbetingelserne, og derfor kan et flydende 25 oxidationsmiddel have et fast forstadium, f.eks. et salt, som er smeltet under oxidationsreaktionsbetingélserne. Alternativt kan et flydende oxidationsmiddel være et flydende forstadium, f.eks. en opløsning af et materiale, som benyttes til imprægnering af en del af fyldstoffet eller hele 30 fyldstoffet, og som smeltes eller sønderdeles ved oxidationsreaktionsbetingelserne til tilvejebringelse af en passende oxidationsdel. Eksempler på flydende oxidationsmidler omfatter lavtsmeltende glas.

Det benyttede fyldstof kan være et eller flere materi-35 aler, som egner sig til formålet. Massen af fyldstof kan være et tilpasbart fyldstof, hvilket vil sige, at fyldstoffet kan anbringes i en beholder eller have et formgivet ophavsmetal indlejret i sig eller anbragt i overensstemmende indgreb dermed, og det vil tilpasse sig konfigurationen af - 13 - beholderen eller det formgivende ophavsmetal. Brugen af et tilpasbart fyldstof gør det muligt at anvende den teknik, som er beskrevet i de ovennævnte patentskrifter. Tilpasbare fyldstoffer kan omfatte partikelformet materiale såsom et finkornet ildfast metaloxid, fibre såsom korte fib-5 re eller fibreuldlignende materialer, f.eks. beslægtet med ståluld eller en kombination af to eller flere af sådanne fysiske former, f.eks. en kombination af fine korn og fibre. Enhver egnet type af fyldstof eller en kombination deraf kan benyttes som beskrevet i ovenstående patentansøgninger. Et 10 præformlegeme, som er formgivet med en ønsket konfiguration af et keramisk kompositprodukt, som skal fremstilles, kan også benyttes som fyldstofmasse.

Den første kilde for ophavsmetal, d.v.s. i form af et fast stof, som er i kontakt med fyldstoffet, kan formgives 15 til en bestemt form eller kontur. Dette formgivne legeme af ophavsmetal indlejres eller anbringes i tilpasbart indgreb med en masse af fyldstof til omvendt reproduktion af formen eller konturen af ophavsmetallegemet. Ved dannelse af det keramiske kompositprodukt reproduceres mønsteret om-20 vendt af kompositproduktet. Hvis en sådan omvendt reproduktion ikke er ønsket eller nødvendig, kan et præformlegeme benyttes til opnåelse af et kompositprodukt af en bestemt udformning, og den første kilde for ophavsmetal kan have en vilkårlig bekvem form såsom en blok, barre eller stang.

25 Reservoiret af ophavsmetal kan have vilkårlig bekvem form og størrelse og kan stå i strømningsforbindelse ved tyngdekraftens hjælp med den første kilde for ophavsmetal, så at smeltet ophavsmetal ved tyngdekraftens hjælp strømmer fra reservoiret til formgivningsstedet for oxidationsreaktions-3 0 produktet.

Ophavsmetalreservoiret kan bekvemt være anbragt i et lag af et partikelformet indifferent materiale, som ikke understøtter eller fremmer oxidationsreaktionen af det smeltede ophavsmetal. Smeltet ophavsmetal føres til den første 35 kilde for ophavsmetal gennem en åbning i bunden af beholderen. Alternativt kan reservoiret af ophavsmetal befinde sig i en passende ildfast beholder.

Fig. 1 viser et arrangement 10 med et reservoirkammer 12 og en barrierebeholder 14 anbragt under og stående i for - 14 - bindelse med reservoirkammeret 12 ved hjælp af en åbning i gulvet 28 i reservoirkammeret 12. Barrierebeholderen 14 er praktisk taget cylindrisk og har en indvendig overflade, som bestemmes af en skærm eller et gitter 16 (fig. 1 og 1 A), som er anbragt i og forstærket af en perforeret cylinder 18, 5 der tjener som et ydre stift organ, som forstærker den cylindriske skærm 16. Man kan benytte et perforeret metalark af f.eks. rustfrit stål i stedet for skærmen. Overalt i cylinderens 18 overflade findes der et mønster af perforeringer 20 (fig. 1 A), og cylinderen er stiv nok til under pro-10 cessen at bibeholde formen af en masse af tilpasbart fyldstof, som skal indlejres i den matrix af keramisk materiale, som dyrkes ud fra ophavsmetallet. Skærmen 16 kan være en ildfast beklædning eller et metal, f.eks. en rustfri stålskærm. I den viste udførelsesform er det en vævet skærm med 15 åbne masker, hvor mange maskeåbninger ligger på linie med perforeringerne 20 i cylinderen 18, så at barrierebeholderen 14 er åben for indtræden af den omgivende oxiderende atmosfære. Et antal vinkelforstærkninger af rustfrit stål er anbragt med mellemrum omkring den ydre overflade af cy-20 linderen 18 og holdes på plads af klemringe 32 til forstærkning af konstruktionen. En basis 24, som enten kan være massiv eller have huller, afslutter bunden af barrierebeholderen 14.

Reservoirkammeret 12, som også er cylindrisk, og som 25 har større diameter end barrierebeholderen 14, er lukket af reservoirvægge 26 og et gulv 28, som er af uigennemtrængeligt materiale. I den viste udførelsesform er ophavsmetallet udportioneret til tilvejebringelse af et reservoir 34 af ophavsmetal, som understøttes i et lag af indifferent mate-30 riale 30 i reservoirkammeret 12, samt en aflang første kilde 36 for ophavsmetal, som understøttes af en masse af tilpasbart fyldstof 38,som fylder barrierebeholderen 14. Reservoiret 34 har en indadindsnævret del, fra hvilken der forløber en cirkelcylindrisk del nedad til anslagskontakt med 35 den første kilde 36 på mødestedet mellem reservoirkammeret 12 og barrierebeholderen 14. I den viste udførelsesform er det aflange cylindriske ophavsmetal 36 formgivet med tre skiveformede fremspring 36 a, 36 b og 36 c med indbyrdes afstand i længderetningen, og det forløber som en kærne af op- - 15 - DK 167437 B1 havsmetal inde i og i kontakt med massen af tilpasbart fyldstof 38. Til lettelse af oxidationsreaktionen kan et eller flere dopingmidler være legeret i ophavsmetallet (indbefattet reservoiret 34), eller dopingmidlerne kan være anbragt udvendigt på den første kilde 36 eller dele deraf og/eller 5 være tilført fyldstoffet 38, i det mindste i nærheden af den første kilde 36.

Reservoirkammeret 12 er fyldt med et begrænsende lag af partikelformet indifferent materiale 30, som ikke er ledebart med smeltet ophavsmetal, så at dannelsen og væksten 10 af det polykrystallinske materiale derpå er udelukket eller i høj grad inhiberet. Følgelig vil et legeme af smeltet ophavsmetal, som fås ved smeltning til dannelse af reservoiret 34, stå til rådighed til strømning ved tyngdekraftens hjælp fra laget 30 til den første kilde 36 til efterfyldning af 15 ophavsmetal, som er blevet forbrugt ved oxidationsreaktionen.

I tilfælde af aluminiumophavsmetal, kan materialet 30 omfatte partikelformet materiale med betegnelsen El Alundum, som fås fra Norton Company. Hvis det er nødvendigt eller ønskværdigt, kan en reservoirdækplade lukke den øverste ende af 20 reservoirkammeret 12 mod den omgivende atmosfære, og der kan ligeledes benyttes en forseglingsplade mellem reservoirkammeret 12 og barrierebeholderen 14 med undtagelse af den åbning, som tillader strømningsforbindelsen af smeltet ophavsmetal fra reservoiret 34 til den første kilde 36.

25 Det tilpasbare fyldstof 38 i barrierebeholderen 14 til passer sig den indre overflade af barrierebeholderen 14,som bestemmes af skærmen 16, hvorved den indvendige konfiguration af barrierebeholderen 14 bestemmer den ydre grænse eller konfiguration af massen af fyldstof 38 som en vækststandsen-30 de grænse for oxidationsreaktionsproduktet. Denne grænse bestemmer derfor den ydre konfiguration af det keramiske kompositprodukt, som dyrkes i barrierebeholderen 14. En sådan pakning tilpasser også fyldstoffet til formen eller geometrien af den første kilde 36, så at denne bestemmer og fyl-35 der et formgivet hulrum i massen af tilpasbart fyldstof 38.

Arrangementet 10 af fyldstoflag anbringes i en ovn, hvori der findes eller indføres et passende dampfaseoxidati-onsmiddel. Alternativt eller yderligere kan der findes et fast eller flydende oxidationsmiddel i massen af fyldstof

Ul\ I o/to/ D I

- 16 - 38. Når der benyttes et dampfaseoxidationsmiddel, kan dette f.eks. være atmosfærisk luft, i hvilket tilfælde man kan benytte passende ventilationshuller i ovnen til tilføring af en kilde for dampfaseoxidationsmiddel simpelthen ved ind-slipning af luft i beholderens indre. Hele arrangementet 10 5 kan understøttes i lodret stilling som vist i fig. 1 i ovnen ved hjælp af vilkårlige passende ikke viste organer. Damp-faseoxidationsmidlet træder ind i massen af tilpasbart fyldstof 38 gennem huller 20 i cylinderen 18 og åbningerne i skærmen 16 og oxiderer det smeltede ophavsmetal. Den fremkomne 10 vækst af polykrystallinsk oxidationsreaktionsprodukt forløber som beskrevet ovenfor, idet smeltet ophavsmetal trækkes fra den første kilde 36 gennem oxidationsreaktionsproduktet for at blive oxideret på dettes overflade og danne yderligere oxidationsreaktionsprodukt. Forrådet af smeltet ophavsmetal 15 efterfyldes ved strømning fra reservoiret 34 til den første kilde 36. Når det voksende polykrystallinske materiale når skærmen 16, standses yderligere vækst af den vækststandsende barriere, som tilvejebringes af 16 med forstærkning af cylinderen 18. På denne måde begrænses væksten af oxidations-20 reaktionsprodukt til praktisk taget at stemme overens med barrieren, altså i det viste eksempel den indre overflade af skærmen 16 i barrierebeholderen 14. Det vil forstås, at det indre af barrierebeholderen 14 kan formgives på en lang række måder til opnåelse af en ønsket overfladegeometri på det 25 fremkomne keramiske kompositprodukt.

Mængden eller størrelsen af reservoiret 34 af ophavsmetal kan bestemmes i forhold til den første kilde til tilvejebringelse af tilstrækkeligt ophavsmetal til opretholdelse af den første kilde 35 i en tilstand, hvor den er fyldt 30 med metal, i det mindste indtil hele rumfanget af fyldstof 38 er infiltreret af eller indlejret i det polykrystallinske oxidationsreaktionsprodukt. Når dette punkt er nået, reduceres ovnens temperatur, og arrangementet får lov at afkøles, og den første kilde 36 for ophavsmetal størkner og kommer 35 i intimt indgreb med den keramiske matrix. Det fremkomne keramiske kompositprodukt omfatter således et metalsubstrat med keramisk overflade, og i denne udførelsesform er det keramiske substrat anbragt uden på og delvis omsluttende metalsubstratet.

- 17 -

Med henblik på eventuel let adskillelse kan cylinderen 18 med huller bestå af to halvcylindre, som holdes på plads på vilkårlig egnet måde, f.eks. ved hjælp af vinkeljernsstivere 22 og klemringe 32, som kan fjernes for at tillade fjernelsen af de to i længderetningen opsplittede halvdele 5 af cylinderen 18 med huller. Skærmen 16 kan rulles af eller skæres væk efter fjernelse af cylinderen 18. Det keramiske kompositprodukt kan skæres på tværs ved eller nær den øverste del (fig. 1) af barrierebeholderen 14 til tilvejebringelse af et praktisk taget cylindrisk keramisk kompositprodukt 10 40 som vist i fig. 2. Det keramiske kompositprodukt 40 har en indvendig boring 42, som er en omvendt reproduktion af formen af den første kilde 36 af ophavsmetal, indbefattet tre udvidede kamre 42 a, 42 b og 42 c. Genstørknet ophavsmetal i boringen 42 kan om ønsket fjernes på vilkårlig egnet 15 måde. F.eks. kan boringen 42 bores ud, og det resterende metal i kamrene 42a-42c kan fjernes ved kemisk opløsning, f.eks. ved hjælp af saltsyre i tilfælde af aluminiumophavs-metal. Saltsyren opløser metallet, men har ingen skadelig virkning på den keramiske komposit. I nogle tilfælde kan 20 det være ønskeligt at en del af eller hele ophavsmetalkærnen på dens plads til tilvejebringelse af et slutprodukt med en ophavsmetalkærne eller -substrat eller at erstatte en del af eller hele kærnen med et andet materiale, f.eks. et andet metal eller en legering eller et andet materiale så-25 som et syntetisk organisk polymermateriale (formstof).

Den ydre overflade af den keramiske komposit 40 kan være en ru overflade, som gengiver skærmens maskemønster, og det kan derfor være ønskværdigt at bearbejde den ydre overflade, så at den bliver glat. Imidlertid kan den ru struk-30 tur af skærmen 16 eller et andet mønster være ønskværdigt.

Til nogle konfigurationer af barrierebeholderen 14 kan det være nødvendigt eller ønskværdigt at tilvejebringe et antal forbindelser af albuetypen eller et eller flere yderligere metalreservoirer til indføring af smeltet efterfyldnings-35 metal i flere punkter langs den første kilde 36.

I fig. 3 er der vist et arrangement med et præformlegeme 44, ovenpå hvilket der i direkte indgreb er anbragt et ophavsmetalreservoir 46. De ydre overflader af reservoiret 46 og af præformlegemet 44 er indesluttet i en barriere be- - 18 - stående af et gipslag 48, som er gjort luftgennemtrængeligt ved inkorporering af et brandbart materiale i laget 48. Barrieren indeslutter og begrænser i det mindste en overflade på præformlegemet 44. I den viste udførelsesform er den barriereindesluttede overflade hele overfladen af præform-5 legemet 44 med undtagelse af den del, som er i berøring med reservoiret 46. En overflade eller en overfladegrænse på massen af fyldstof skal altså begrænse den del af massen, som dækkes af eller er i indgreb med barrieren.

Det gipsindesluttede reservoir 46 og præformlegemet 10 44 understøttes af et begrænsende lag af indifferent mate riale 50 i en ildfast beholder 52 af f.eks. aluminiumoxid. Præformlegemet 44 der har form som et stempel til en forbrændingsmotor og omfatter en hoveddel 44 a, en ringformet rille 44 b og en hul del 44 c, i hvilken der er dannet et 15 par radialt modstående forbindelsesåbninger 44 d og 44 e.

En første kilde 54 for ophavsmetal er anbragt i den hule del 44 c i kontakt med dennes indre overflade. Gipslaget 48, som omslutter præformlegemet 44, udgør en vækststandsende barriere, som stemmer overens med den ydre overflade af præ-20 formlegemet 44 og hjælper til sikring af en glat overflade på det keramiske kompositprodukt ved forebyggelse af vækst af polykrystallinsk materiale uden for præformlegernet. Laget 48 af gips, som omslutter reservoiret 46, letter tilvejebringelsen af arrangementet og udgør en beholder for smel-25 tet ophavsmetal, som fås ved opvarmning af arrangementet.

Imidlertid kan laget af indifferent materiale 50, som ikke vædes af smeltet ophavsmetal, på tilfredsstillende måde holde reservoiret af smeltet ophavsmetal på plads selv uden indeslutning i gips. Laget af indifferent materiale 50 er 30 også permeabelt for dampfaseoxidationsmidlet, f.eks. luft.

Efter opvarmning til en passende procestemperatur vil damp-faseoxidationsmidlet, f.eks. luft, som beskrevet ovenfor oxidere smeltet ophavsmetal, idet dette transporteres til overfladen af oxidationsreaktionsproduktet,til dannelse af et 35 polykrystallinsk matrixmateriale som beskrevet ovenfor. Idet smeltet ophavsmetal fra den første kilde 54 forbruges, vil smeltet ophavsmetal fra reservoiret 46 efterfylde kilden 54, og reaktionen fortsætter, indtil den polykrystallinske keramiske matrix vokser til barrieren i form af gipslaget 48 - 19 - omkring præformlegernet 44. På dette punkt standses reaktionen, idet man f.eks. sænker ovnens temperatur, og arrangementet fjernes fra laget 50, og laget af gips fjernes, f.eks. ved sandblæsning eller anden blæsning. Smeltet ophavsmetal kan hældes ud af den hule del 44 c, og 5 eventuelt resterende, d.v.s. uomsat ophavsmetal, som størkner deri, kan fjernes mekanisk eller kemisk som beskrevet ovenfor.

Fig. 4 viser det keramiske kompositprodukt, som fås fra arrangementet i fig. 3. Et keramisk kompositstempel 10 44' består af præforml egernet 44 infiltreret af en keramisk matrix bestående af oxidationsreaktionsproduktet og eventuelt metalliske bestanddele såsom ikke-oxiderede bestanddele af ophavsmetallet eller reducerede bestanddele af et dopingmiddel, fyldstoffet eller oxidationsmidlet (i til-15 fælde, hvor oxidationsmidlet er en reducerbar metalforbindelse). Da væksten af den keramiske matrix standses ved grænsen, som defineres af den ydre overflade af præformlegemet 44, er det fremkomne stempel 44' nøjagtigt formgivet med en hoveddel 44 a', en ringformet rille 44 b', 20 en hul del 44 c' og et par radialt modstående s tempel bolt-nuller 44 d' og 44 e'.

Fig. 5 viser et andet arrangement, hvor et fyldstof-præformlegeme 56 har form som en albuerørforbindelse med 45° vinkel og med flanger 56 a og 56 b ved enderne. En 25 ildfast reservoirbeholder 58 har et hul 60 i bunden og hælder i forhold til lodret, så at det ligger an i flugtende kontakt med flangen 56 a på præformlegernet 56. Flangen 56 b er lukket med en prop 62 af passende materiale, f.eks. gips. Arrangementet er anbragt i et lag indifferent mate-30 riale 64 i en ildfast beholder 66. Fig. 5 viser et smeltet ophavsmetalreservoir 68 i den ildfaste beholder 58 parat til at strømme ind i præf ormlegemet 56 til efterfyldning af den første kilde 70 for smeltet ophavsmetal deri.

Både i udførelsesformen i fig. 3 og i udførelsesformen 35 i fig. 5 kan fast ophavsmetal såsom den første kilde 54 i fig. 3 og 70 i fig. 5 erstattes og smeltes in situ til tilvejebringelse af den første kilde for smeltet ophavsmetal. Alternativt behøver alene reservoiret 46 i fig. 3 og 68 i fig.. 5 at foreligge i begyndelsen, og efter smeltning kan

LSIY ΙΟ/Η-Ο/ D I

- 20 - smeltet ophavsmetal fra reservoiret strømme til kontakt med præformlegemet 44 i fig. 3 og 56 i fig. 5 for at udgøre den første kilde for ophavsmetal i kontakt med fyldstoffet. Denne første kilde for ophavsmetal kan således både til at begynde med tilvejebringes fra og derefter efterfølges af 5 strømmen fra ophavsmeta1reservoiret.

Tilvejebringelsen af et reservoir af ophavsmetal til efterfyldning af den første kilde for ophavsmetal i det indre af den hule del 44 c hjælper til at sikre effektiv og ensartet vækst af den keramiske matrix ind i præformlegemet 10 44, idet der til enhver tid tilvejebringes et forråd af op havsmetal til fuldstændig udfyldning af det hule indre af delen 44 c. Derved elimineres den mulighed, at dele af præ-formlegemet 44 ikke fyldes med keramisk matrix, fordi opbrugen af det smeltede ophavsmetal i den hule del 44 c ved 15 forbruget af metal udsulter tilførslen af smeltet ophavsmetal til præformlegemet 44 (fig. 3).

I udførelsesformen i fig. 5 kan den første kilde 70 for ophavsmetal tilvejebringes,idet man enten anbringer et hult legeme af smeltet metal i præformlegemet 56 før op-20 varmningen, eller også ved strømning af smeltet ophavsmetal fra reservoirbeholderen 58 til fyldning af det indre af præformlegemet 56. Det vil være klart, at den viste relative tykkelse af væggene i præformlegemet 56 i sammenligning med dets hule indre er valgt sådan, at en tilstrække-25 lig mængde smeltet ophavsmetal indeholdes deri til fyldning af helheden af præformlegemefyldstoffet med den keramiske matrix ved udførelse af oxidationsreaktionen. Fordelen ved tilvejebringelsen af et reservoir af smeltet metal i dette tilfælde er som forklaret ovenfor i forbindelse med fig. 3, 30 at reservoiret holder niveauet af smeltet ophavsmetal højt nok til at sikre, at det indre af præformlegemet 56 er fyldt til toppen, hvilket sikrer ensartet vækst af polykrystal-linsk matrixmateriale gennem hele præformlegemet 56 uden diskontinuitet i den keramiske matrix.

35 I udførelsesformen i fig. 5 er præformlegemet 56 pakket i et lag 64 af partikelformet indifferent materiale, ind i hvilket der ikke vil ske nogen væsentlig vækst af den keramiske matrix, og derfor vil den keramiske matrix vokse til den grænse, som bestemmes af de ydre overflader af præ- - 21 - formlegemet 56. Gipsproppen 62 tjener til at holde det partikelformede indifferente materiale 64 ude af præformlege-mets 56 indre. Om fornødent eller ønskværdigt kan gips eller et andet lignende materiale benyttes som en pakningsforsegling ved bunden af den ildfaste reservoirbeholder 5 58 og flangen 56 a på præformlegemet 56. Eventuelt kan he le det ydre af præformlegemet 56 være indesluttet i et luft-gennemtrængeligt gipslag, som fjernes fra det færdige keramiske kompositprodukt.

I fig. 6 er der vist et andet arrangement, hvor et cy-10 linderformet præformlegeme 72 har en basisdel 74 og en smallere halsdel 76, som går over i en endedel 78. En hul boring 80 forløber gennem præformlegemet 72, idet den er koncentrisk i forhold til længdeaksen. Enden af boringen 80, som munder i endedelen 78 er lukket med en prop 82 af pas-15 sende materiale såsom gips. Den modsatte ende af boringen 80, som udmunder ved enden af basisdelen 74, står i strømningsforbindelse med en ledning 84 af passende materiale, som også kan være gips. Ledningen 84 er således et kort stykke gipsrør, hvis ene ende ligger an mod basisdelen 74, 20 medens den anden ende ligger an mod et ophavsmetalreservoir 86. Ledningen 84 og reservoiret 86 ligger koaksialt på linie. Præformlegemet 72 er anbragt på en sådan måde, at dens længdeakse L danner en vinkel med vandret som angivet ved hjælp af linien H-H. Idet man således har anbragt præ-25 formlegemet 72 med enden 78 hældende en smule, f.eks. 5-10° under vandret, lettes strømmen af smeltet ophavsmetål fra reservoiret 86 gennem ledningen 84 og boringen 80. Præ-formlegemet 72, ledningen 84 og ophavsmetalreservoir 86 er understøttet af et lag af partikelformet indifferent ma-30 teriale 88 i en ildfast beholder 90. Ved udførelsen af fremgangsmåden vil ophavsmetalreservoiret 86 smelte og strømme gennem ledningen 84 ind i boringen 80 og fylde denne boring 80 med smeltet ophavsmetal. De åbninger, som tilvejebringes af ledningen 84 og boringen 80, kan således betrag-35 tes som tjenende som en tap, gennem hvilken smeltet ophavsmetal føres til præformlegemet 72. Proppen 82 holder indifferent materiale 88 ude af boringen 80. Et dampfaseoxida-tionsmiddel såsom luft trænger gennem laget af indifferent materiale 88 og præformlegemet 72 til oxidation af det - 22 - smeltede ophavsmetal. Idet smeltet ophavsmetal i boringen 80 forbruges,efterfyldes ophavsmetallet med smeltet metal, som strømmer til fra reservoiret 86, så at boringen 80 holdes helt fyldt med smeltet ophavsmetal under processen.

Som tydeligt vist i fig. 6 er den mængde smeltet me-5 tal, som kan indeholdes i boringen 80, uden efterfyldning af forbrugt metal utilstrækkelig til helt at fylde præ-formlegemet 72 med det polykrystallinske materiale, som fås ved oxidationsreaktion af ophavsmetal, som tilvejebringer den keramiske matrix, som infiltrerer præformle-10 gemet 72. (Dette står i modsætning til arrangementet i fig. 5, hvor tilførslen af smeltet ophavsmetal 70 i præ-formlegemet 56 tydeligt er mere end rigelig til fyldning af de forholdsvis tynde vægge af præformlegemet 56 med keramisk matrix.) I fig. 6's tilfælde tilvejebringer re-15 servoiret 86 foruden sikringen af en ensartet tilførsel af smeltet metal også et middel til kontinuerlig tilførsel af smeltet ophavsmetal via den forholdsvis lille rumfangsboring 80 til fuldstændig fyldning af præformlegemet 72 med det polykrystallinske oxidationsreaktionsprodukt.

20 Efterfyldningsteknikken ifølge opfindelsen tillader således dannelsen af det polykrystallinske materiale fra en zone med lille rumfang for den første kilde af smeltet ophavsmetal og fra en sådan zone, idet der sker en infiltration af et meget større rumfang af fyldstof med poly-25 krystallinsk matrixmateriale. Idet man fortsætter med at efterfylde det smeltede ophavsmetal i zonen, kan et rumfang af fyldstof af omtrent enhver ønsket størrelse infiltreres ved polykrystallinsk matrixmateriale dannet af det ophavsmetal, som indføres i oxidationsreaktionen fra 30 en sådan zone.

Dannelsen af den keramiske matrix standses ved den grænse, som bestemmes af de ydre overflader af præformlegemet 72. Som nævnt ovenfor kan præformlegemet 72 om ønsket være indesluttet i en passende barriere. Den størknede kær-35 ne af ophavsmetal, som forbliver i boringen 80, kan forblive i det færdige produkt eller kan fjernes helt eller delvis eller erstattes med et andet passende materiale efter behov. Det færdige keramiske kompositprodukt ses i fig. 1 t idet produktet 72' har en basisdel 74', en halsdel 76' med - 23 - LMV Bl en konkav udsparing og en endedel 78' med en boring 80', som strækker sig i længderetningen.

Fig. 8 viser et andet arrangement, hvor et prsformlegeme 92 har en skiveformet hjuldel 94, fra hvis ene side der forløber en central hul aksel 98 og en koncentrisk 5 cirkulær flange 96. Akslen 98 har en boring 100, som slutter i en udvidet ende 100 a, som udmunder i den flade på hjuldelen 94, som ligger modsat den med flangen 96 og akslen 98. Den øverste ende (fig. 8) af boringen 100 er lukket med en prop 102 af passende materiale såsom gips.

10 Under præformlegemet 92 og i anlæg mod dette findes et legeme 104 af ophavsmetalkilde. En retvinklet albueledning 106 har sin ene ende i kontakt med ophavsmetalkildelegemet 104, medens den modsatte øverste ende (fig. 8) er i kontakt med et ophavsmetalreservoir 108. Der er kun vist et 15 enkelt sådant ophavsmetalreservoir 108 med tilhørende ledning 106 i fig. 8, men det vil forstås, at to eller flere reservoirer af ophavsmetal og deres tilhørende ledninger på tilsvarende måde kan være anbragt omkring omkredsen af den første kilde 104 for ophavsmetal, som fortrinsvis er 20 skiveformet og kan have praktisk taget samme diameter som hjuldelen 94 af præformlegemet 92. Præformlegemet 92, ophavsmetal legemerne 104 og 108 og ledningen 106 er alle anbragt i et lag af partikelformet indifferent materiale 110 i en ildfast beholder 112.

25 Efter opvarmning til en passende reaktionstemperatur, f.eks. i en ovn i en luftatmosfære, smelter ophavsmetallet til tilvejebringelse af en første kilde 104 for ophavsmetal i kontakt med præformlegemet 92, og ophavsmetallet i reservoiret 108 smelter og strømmer nedad gennem ledningen 30 106, hvorved der fås en søjle af ophavsmetal, som tvinger smeltet ophavsmetal opad gennem enden 104 a og boringen 100 til toppen af boringen 100, hvor det standses af kroppen 102. Med dette arrangement efterfylder reservoiret 108 ikke blot den første kilde 104 til sikring af en tilstræk-35 kelig tilførsel af ophavsmetal til fuldstændig fyldning af præformlegemet 92 med polykrystallinsk matrixmateriale, men det fylder og opretholder også hele længden af boringen 100 med smeltet ophavsmetal (så længe niveauet for smeltet metal i reservoiret 108 holdes i det mindste lige så højt - 24 - som den øverste ende af boringen 100). Dette tjener til sikring af ensartet vækst af den keramiske matrix gennem hele præformlegemet 92. Hvis reservoiret 108 og den tilhørende ledning 106 var udeladt, ville man, selv om ophavsmetalkilden 104 var gjort stor nok til at sikre en 5 tilstrækkelig tilførsel til fyldning af præformlegemet 92 med keramisk matrix, kunne komme ud for vanskeligheder i forbindelse med strømmen af det smeltede ophavsmetal igennem præformlegernet, især ved indsnævringspunktet for neden på akslen 98 ved overgangen til hjuldelen 94.

10 Medens det smeltede ophavsmetal har god vægeeffekt gennem det permeable præformlegeme 92, kan man, idet tilførslen af smeltet ophavsmetal fra kilden 104 udtømmes, og idet man ikke har noget reservoir 108 til tilvejebringelse af en efterfyldning af smeltet ophavsmetal med et 15 statisk trykhoved, i tilfælde af meget store komponenter komme i den situation, at vægevirkningen er utilstrækkelig til at sikre fuldstændig og ensartet vækst, især gennem den del af akslen 98, som ligger fjernt fra hjuldelen 94. Teknikken ifølge opfindelsen overvinder dette problem 20 i den viste udførelsesform, idet boringen 100 fyldes til toppen med et forråd af smeltet metal under et mere eller mindre konstant trykhoved, ligesom kilden 104 for smeltet metal fyldes. Reservoiret 108 selv kan efterfyldes fra tid til anden efter behov.

25 Fig. 9 viser det keramiske kompositprodukt 92', som fås fra arrangementet i fig. 8 med central aksel 98', hvori der findes en boring 100', samt med en hjuldel 94' med cirkulær flange 96', som forløber fra samme side som akslen 98'. Som nævnt ovenfor i forbindelse med andre udfø-30 relsesformer kan genstørknet smeltet metal i boringen 100 og enden 100 a fjernes fra det færdige keramiske komposit-produkt. Alternativt kan en del af eller hele boringen 100 og enden 100 a forblive fyldt med genstørknet ophavsmetal, eller de kan helt eller delvis fyldes med et andet passende 35 materiale. I begge tilfælde kan det materiale, som udfylder boringen 100 og enden 100 a, f.eks. udbores til tilvejebringelse af en boring med mindre diameter.

I fig. 10 er der i tværsnit vist et arrangement med en ildfast beholder 114, som indeholder et ophavsmetalreser- - 25 - DK 167437 B1 voir 116 vist som praktisk taget helt fyldt med smeltet ophavsmetal. Et hul 118 i bunden af beholderen 114 tillader smeltet ophavsmetal ved tyngdekraftens hjælp at strømme ind i et lavt centralt trug 120, som er dannet i en basis eller et gulv 122 i et begrænsende materiale. Det begrænsende ma-5 teriale kan være f.eks. gips i en ildfast båd 124. F.eks.

kan en ildfast båd 124 være delvis fyldt, f.eks. halvt fyldt jfr. fig. 11, med flydende gips, som får lov at størkne og hærde. Et lavtcentralt trug 120 udskæres derefter af den hærdede gips eller støbes deri ved hjælp af en passende form, 10 som er indsat i i forvejen hærdet gips.

Et antal identiske permeable præformlegemer 126 med kopform er anbragt med deres åbne side nedad side om side i længderetningen af truget 120. Mellemrummene mellem nabo-præformlegemer 126 over truget 120 lukkes med propper 128 15 af et passende materiale såsom gips. I begyndelsen kan et ophavsmetal som den første kilde anbringes i den hule del af hvert præformlegeme 126, og et reservoir af ophavsmetal anbringes i beholderen 114. Alternativt kan det være mere bekvemt at hælde smeltet ophavsmetal i reservoiret 114 (el-20 ler at anbringe et fast ophavsmetal i beholderen 114 og derpå opvarme arrangementet til smeltning af ophavsmetallet) og lade ophavsmetallet strømme fra beholderen 114 via truget 120 ind i hvert præformlegeme 126. I hvert tilfælde ledes en efterfyldning af smeltet ophavsmetal ved tyngdekraf-25 tens hjælp fra beholderen 114 igennem hullet 118 i bunden (fig. 10), derfra ind i truget 120 og ind i det hule indre af præformlegemerne 126. Den venstre del af fig. 10 viser det smeltede ophavsmetal i beholderen 114, truget 120 og fyldningen af det indre af præformlegemerne 126. Den højre 30 del af fig. 10, nemlig til højre for en lodret linie, som løber gennem midten af et af præformlegemerne 126, viser mere tydeligt under udeladelse af det smeltede ophavsmetal anbringelsen af de hule præformlegemer 126 over og langs med truget 120. På lignende måde er i fig. 11's højre del 35 udeladt en del af det midterste præformlegeme og to til venstre for dette med tilhørende propper 128, så at man bedre kan se konfigurationen af truget 120 i forhold til præ-formlegemerne. De udeladte dele er vist i streglinier i fig. 11, hvor en del af beholderen 114 også er udeladt. Det - 26 -

Ul\ ΙΟ/ΗΟ/ D I

statiske væskehoved af smeltet ophavsmetal i reservoirbeholderen 114 sikrer, at hvert af præformlegemerne holdes fyldt med smeltet ophavsmetal til efterfyldning af ophavsmetallet, idet dette forbruges ved processen til dannelse af den polykrystallinske keramiske matrix, som indlejrer 5 fyldstoffet som beskrevet ovenfor i forbindelse med andre udførelsesformer. Når reaktionen er fuldstændig, idet alle præformlegemer er helt infiltreret af den keramiske matrix, fjernes arrangementet fra ovnen, og overskydende smeltet metal kan hældes fra de keramiske kompositproduk-10 ter. Reservoirbeholderen 114 kan selv efterfyldes med ophavsmetal fra tid til anden efter behov. Fortrinsvis indeholder reservoirbeholderen imidlertid en tilstrækkelig mængde ophavsmetal til gennemførelse af processen uden intermitterende tilsætninger af ophavsmetal.

15 De i fig. 10 og 11 benyttede hule præformlegemer kan fremstilles på vilkårlig egnet måde. En bekvem fremgangsmåde til fremstilling af præformlegemer med dette udseende består i en støbning, som foregår ved hjælp af en åben form 130 af den type, som er vist i tværsnit i fig. 12. Støbe-20 formene 130 er formgivet med en kopformet hulhed 132, og denne støbeform 130 kan fremstilles af et vilkårligt materiale, f.eks. støbt gips. En passende slikkerblanding, som indeholder partikler af fint partikelformet fyldstof,hældes i hulheden 132, så at denne fyldes, og siikkerblandingen 25 henstår et stykke tid i støbeformen. Noget af bærestoffet i slikkervæsken, typisk vand, absorberes i den porøse gipsform, og efter en passende tid hældes overskydende væske ud, og der efterlades et tykt lag fyldstofmateriale,som klæber til det indre af den koplignende hulhed 132. Laget kan tør-30 res og opvarmes til opnåelse af tilstrækkelig mekanisk styrke (foreløbig styrke), så at det hule præformlegerne 126 kan fjernes fra støbeformen 130 som antydet ved hjælp af en pil i fig. 12. Den koplignende hulhed 132 kan fyldes flere gange igen med slikkerstøbeblanding efter udhældning af oversky-35 dende slikker til opbygning af den fornødne tykkelse af fyldstofmaterialet i støbeformen.

Fig. 13 viser et typisk keramisk kompositprodukt 126, som er fremstillet ved anvendelse af arrangementerne i fig.

10 og 11. Det keramiske kompositprodukt 126' omfatter en - 27 - DK 167437 B1 keramisk matrix, som infiltrerer det hule præformlegeme 126. Overskydende ophavsmetal, som kan forblive i det keramiske kompositprodukt 126', kan fjernes ad mekanisk eller kemisk vej til tilvejebringelse af et hult kopformet kompositprodukt. Produkterne 126' kan også forblive helt eller delvis 5 fyldt med genstørknet smeltet metal eller et andet materiale.

Pig. 14 viser en delt form, som egner sig til dannelse (ved samme slikkerstøbningsteknik som beskrevet i forbindelse med fig. 12) af et hult præformlegeme med form som 10 et pumpehjul, som er vist i fig. 15 og 15 A. I fig. 14 har den delte støbeform 134 en øverste del 136 og en nederste del 138, som hver især er udformet på en sådan måde, at når den øverste del 136 anbringes rigtigt på den nederste del 138, danner de tilsammen en hulhed svarende til et 15 pumpehjulformet præformlegeme 140 (fig. 15 og 15 A) omfattende et skiveformet legeme 142 med fire krumme vinger 144 a, 144 b, 144 c og 144 d, som forløber radialt udad fra en hul midteraksel 146, som ender i en flange 146 a til periferikanten 148 af det skiveformede legeme 142.

20 Akslen 146 er hul og har en boring 150, og det skiveformede legeme 142 er også hult og afgrænser en hulhed 152.

Det pumpehjulformede hule præformlegeme 140 fås, idet man fylder støbeformen 134 (fig. 14) via dets åbning 150' med en passende slikkeropslamning. Den ovenfor beskrevne 25 slikkerteknik benyttes til opbygning af den fornødne tykkelse af et lag af partikelformet fyldstofmateriale på den indre hulhed af støbeformen 134. Efter borthældning af overskydende væske, tørring og opvarmning af støbeformen med overtrækket af slikkerstøbningpræparat er resultatet det 30 hule præformlegeme 140, som ses i fig. 15 og 15 A.

Som vist i fig. 16 anbringes præformlegemet 140 nu i et lag af indifferent materiale 154 i en ildfast beholder 156. En ledning 158 af passende materiale såsom gips er monteret øverst på flangen 146 a og indeholder et reservoir 160 35 af ophavsmetal. Et legeme af ophavsmetal som en første kilde 162 fylder det indre af præformlegemet 140. Som nævnt ovenfor i forbindelse med andre udførelsesformer kan ophavsmetalkilden 162 anbringes inde i præformlegemet 140, idet man f.eks. fylder dettes hule indre med partikelformet op- - 28 - iiavsmetal, slier man kan, efter at arrangementet er stillet sammen, fylde det indre af præformlegemet 140 med smeltet ophavsmetal, som kan tilføres fra en støbeske. På samme måde kan ophavsmetalreservoiret 160 i begyndelsen være anbragt i arrangementet som et fast ophavsmetalreservoir, el-5 ler en tilstrækkelig mængde smeltet ophavsmetal kan indhældes til fyldning af ikke blot det hule indre af præform-legemet 140, men også ledningen 158, til tilvejebringelse af både den første kilde og reservoiret af ophavsmetal i smeltet tilstand. Under alle omstændigheder anbringes arrange-10 mentet f.eks. i en ovn, som er åben for atmosfærisk luft, og opvarmes til det fornødne temperaturområde til dannelse af oxidationsreaktionsproduktet, som infiltrerer præform-1egernet 140 ved keramisk matrix.

Når reaktionen er afsluttet, kan uomsat ophavsmetal, 15 som udfylder det matrixinfiltrerede præformlegeme 140, få lov at størkne igen deri. Alternativt kan det hældes ud af det keramiske produkt i smeltet tilstand. I alle tilfælde viser fig. 17 det færdige keramiske kompositprodukt 140' omfattende et skiveformet legeme 142' og en aksel 146', 20 som slutter i en flange 146 a', og som har vinger, som forløber radialt fra akslen, idet kun vingerne 144 a' og 144 b' er synlige i fig. 17. Det indre af det keramiske kompositprodukt 140' er fyldt med et materiale 164, som kan være det genstørknede ophavsmetal eller et andet materiale 25 såsom et derfra forskelligt materiale eller en legering eller et andet materiale såsom formstof. I den i fig. 17 viste udførelsesform er der boret en boring 166 i materialet 164, f.eks. genstørknet ophavsmateriale,i akslen 146', og der er dannet en not 168 i boringen 166, som muliggør mon-30 tering af pumpehjulet 140' på en aksel ved hjælp af en kile. Der kan dannes gevind eller lignende i området for boringen 166 til tilvejebringelse af et passende arrangement til montering af pumpehjulet 140' på en aksel eller lignende.

I fig. 18 og 18 A er der vist et præformlegeme 170, som 35 er overtrukket med et barrieremateriale 172 omfattende et lag af luftgennemtrængelig gips. En albueledning 174 danner en strømningskommunikation mellem en ildfast beholder 176 og et hulrum 178 under præformlegemet 170, hvilket hulrum 178 er. bestemt og omsluttet af en skal af gipsbarrieremate- - 29 -

Ulv 1b/43/ bl rialet 172. Den ildfaste beholder 176 har en gipsforing 180 og indeholder et ophavsmetalreservoir 182, hvis overflade er dækket af et lag af partikelformet indifferent materiale 184. Fig. 18 viser arrangementet, før ophavsmetallet 172 er smeltet. I en alternativ udførelsesform kan hulrum-5 met 178 være fyldt med en ophavsmetalkilde. I den viste udførelsesform strømmer imidlertid smeltet ophavsmetal efter smeltning af ophavsmetallet 182 gennem ledningen 184 og ind i hulrummet 178 til tilvejebringelse af den første kilde for smeltet ophavsmetal i kontakt med præformlegemet 170.

10 Præformlegemet 170 har tre parallelle boringer, som ud munder i modstående sideflader. Arrangementet i fig. 18 understøttes i et lag af partikelformet indifferent materiale 188 i en ildfast beholder 190. Ved opvarmning strømmer smeltet ophavsmetal gennem ledningen 174 og ind i hulrummet 178, 15 som fyldes, og smeltet ophavsmetal infiltrerer præformlegemet 170, så at det oxideres deri og senere indlejrer fyld-stofbestanddelene i præformlegemet 170 i en keramisk matrix af polykrystallinsk materiale. Anbringelsen af ophavsmetalreservoiret 182 opretholder et statisk trykhoved af smeltet 20 metal, som holder rummet 178 fyldt med en første kilde for ophavsmetal igennem hele oxidationsprocessen, så at det sikres, at præformlegemet 170 fyldes ensartet og helt med den fremkomne keramiske matrix. Som angivet ovenfor i forbindelse med andre udførelsesformer kan der benyttes mere end et 25 ophavsmetalreservoir 182 til transport af smeltet ophavsmetal ind i rummet 178.

Efter afsluttet reaktion og afkøling fjernes det fremkomne keramiske kompositprodukt fra laget af indifferent materiale 188, og gipsbarrieren 172 brydes itu til frigø-30 relse af det keramiske kompositprodukt 170' (fig. 19) med tre parallelle boringer 186. Ved opretholdelse af oxidationsreaktionsbetingelser i præformlegemet 170, som er mere fordelagtige end dem uden for formen, holdes boringerne 186 praktisk taget frie for polykrystallinsk matrixmateriale.

35 i denne sammenhæng ligger rummene i boringerne 186 "uden for" det materiale, hvoraf præformlegemet 170 består.

I alle udførelsesformerne ifølge opfindelsen kan mate-rialesammensætningen i præformlegemet (eller en anden form for fyldstof) omfatte et eller flere passende dopingmidler - 30 - eller oxidationsmidler eller kan på anden måde tilvejebringe betingelser, hvor oxidationskinetikken for ophavsmetallet er mere gunstig end i fravær af fyldstofmaterialet· I afhængighed af bestemte dopingmidler, oxidationsmidler, ophavsmetal og temperaturbetingelser kan det polykrystallinske materiale, 5 som omfattes af oxidationsreaktionsproduktet, derfor under sådanne betingelser bringes til at vokse uden for fyldstoffet. I udførelsesformen i fig. 18 og 18 A vil det polykrystallinske materiale således ikke dannes eller vokse til udfyldelse af boringerne 186. Alternativt eller yderligere kan 10 der tilvejebringes et barrieremateriale i boringerne 186 til hindring af vækst af det polykrystallinske matrixmateriale deri, en teknik, som er illustreret i forbindelse med udførelsesformen ifølge fig. 20-21.

I fig. 20-21 A er der vist et præforrnlegerne 192 med cy-15 linderform (som vist i fig. 20 A) og med en central boring 194 med mundinger i de modstående ender. Den centrale boring 194 er foret med en barriere 196 omfattende et gipslag, som overtrækker det indre af den centrale boring 194 og lukker begge de åbne ender. Den centrale boring 194 kan også være 20 helt fyldt med en prop af barrieremateriale.

Fig. 21 viser et arrangement med et præformlegeme 192 lodret centreret i et legeme af smeltet ophavsmetal 198 i en cylindrisk ildfast beholder 200. Præformlegemet 192 er kongruent med det indre af beholderen 200 men med mindre dia-25 meter. Den ene ende af præformlegemet 192 kan hvile på bunden af beholderen 200 som vist eller kan være understøttet på mellemlægsplader til tilvejebringelse af en lille frigang med henblik på adgang af smeltet ophavsmetal til bunden af præformlegemet 192. Den ildfaste beholder 200 er dimensio-30 neret til optagelse af præformlegemet 192 med tilstrækkelig plads omkring mellem præformlegemet 192 og den indre væg af beholderen 200 til sikring af, at der kan opnås kontakt mellem hele den udvendige overflade af præformlegemet 192 og et legeme af smeltet ophavsmetal med ensartet ringformet 35 tykkelse. Til konstant neddypning af præformlegemet 192 i legemet af smeltet ophavsmetal 198 tilføres der smeltet ef-terfyldningsopnavsmetal fra et reservoir (ikke vist i fig.

21 og 21 A) på kontinuerlig eller intermitterende basis som angivet ved hjælp af pilen R i fig. 21. Således kan behol- - 31 -

Lslx ΙΟ/*Κ5/ D I

deren 200 forsynes fra en støbeske eller fra et reservoir, som indfører det smeltede ophavsmetal ved hjælp af en ledning eller andet passende middel i den ildfaste beholder 200. Alternativt kan fast ophavsmetal f.eks. i partikelform tilsættes legemet af smeltet ophavsmetal 198 efter 5 behov til smeltning in situ til efterfyldning af forrådet af ophavsmetal. I denne udførelsesform vil det ses, at væksten af polykrystallinsk keramisk matrixmateriale til infiltration af præformlegemet 192 med matrix foregår fra hele den ydre overflade af præf ormlegemet 192 mod dets 10 midterboring 194. En glat overflade på midterboringen 194 sikres ved tilvejebringelsen af barrieren 196. Som ved de tidligere udførelsesformer sikrer efterfyldningen fra et reservoir af smeltet ophavsmetal, at hele præformlegemet 192 holdes neddyppet i det smeltede ophavsmetal til tilveje-15 bringelse af ensartet vækst af det polykrystallinske matrixmateriale.

Den ildfaste beholder 200 kan være dimensioneret således i forhold til præformlegemet 192, at reservoiret af ophavsmetal tilvejebringes i form af en tilstrækkelig dybde af 20 smeltet ophavsmetal over præf ormlegemet 192, så at præf ormlegemet 192 ved afslutningen af processen stadig er helt ned-dyppet i smeltet ophavsmetal. Således kan reservoiret og den første kilde for ophavsmetal omfatte det eneste legeme af smeltet ophavsmetal 198, når blot det er stort nok til at 25 holde præf ormlegemet helt neddyppet i det smeltede metal under hele oxidationsreaktionsprocessen.

Efter afslutningen af processen fjernes det keramiske produkt fra badet af smeltet ophavsmetal, og overskydende smeltet ophavsmetal får lov at løbe bort. Kærnen i form af 30 barrieren 196 fjernes, og det resulterende produkt er en keramisk komposit 193 med cylinderform omfattende en keramisk foring 192' med en midterboring 194 forløbende langs længdeaksen og i et stykke med ophavsmetalsubstratet 198'.

Produkter fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen scm f.eks. 35 vist i fig. 8 (hvis genstørknet ophavsmetal bibeholdes i boringen 80), fig. 17 og fig. 22 har en keramisk overflade, som er i et stykke med og typisk bundet til et legeme af metal. Den keramiske overflade omfatter en matrix af polykrystallinsk materiale dannet ved oxidation af ophavsmetallet under indlej-

LHv 10/40/ D I

- 32 - ring af et fyldstof. Et sådant metalprodukt i et stykke med keramisk overflade giver betydelige fordele i sammenligning med konventionelle keramikprodukter, herunder forøget modstandsevne mod katastrofesvigt og i visse tilfælde en lavere vægt. F.eks. tillader den ydre keramiske over-5 flade på pumpehjulet i fig. 17, at det benyttes til driftsformer (såsom pumpning af korroderende og/eller eroderende væsker), som kræver en keramisk overflade, og på grund af bindingen til den keramiske overflade tilvejebringer metalkærnen eller -substratet en modstandsevne mod katastrofe-10 svigt, som pumpehjulet normalt mangler i tilfælde af konventionelle keramiske produkter. Således vil en overbelastningsrevne eller et mekanisk slag ødelægge det keramiske produkt og medføre katastrofesvigt af den pågældende apparatdel, men produkter ifølge opfindelsen bibeholder deres eksistens 15 i et stykke. Selv om f.eks. en mekanisk belastning på pumpehjulet i fig. 17 ville være nok til beskadigelse af eller revnedannelse i den keramiske overflade på pumpehjulet 140', vil metallegemet bibeholde apparatdelens sammenhæng i et stykke. Produkterne ifølge opfindelsen afhjælper også van-20 skelighederne i forbindelse med fastgørelse af keramiske dele såsom pumpehjul til en metaldel med stor styrke, f.eks. en drivaksel af stål. I tilfælde af keramiske produkter ifølge den kendte teknik vil lokale mekaniske påvirkninger på de skøre keramiske dele på enhver grænseflade med en mere 25 duktil komponent ofte betyde en ødelæggelse af det skrøbelige keramiske materiale. Produkterne med keramisk overflade og metalsubstrat ifølge opfindelsen gør det muligt at foretage en forbindelse mellem to metaldele (f.eks. en metalaksel, som fastkiles i en boring 166 i fig. 17) i et keramisk 30 produkt. Muligheden for undgåelse af katastrofesvigt har særlig betydning ved udformningen af roterende, frem- og tilbagegående og trykbelastede komponenter.

Et yderligere træk ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er, at når man vælger passende ophavsmetal, fyldstof og oxidationsmiddel, 35 kan det fremkomne metalprodukt med keramisk overflade fremstilles med en fordelagtig forbelastning indbygget i den keramiske overflade og den metalliske grænseflade, så at den keramiske komposit udviser udmærket styrke og modstandsevne mod beskadigelse. Dette opnås, idet man vælger materialerne DK 167437 B1 - 33 - og procesbetingelserne således, at der tilvejebringes en kontrolleret differenciel krympning mellem den keramiske overflade og det metalliske substrat. En forspænding gøres mulig ved den usædvanlig gode binding mellem den keramiske overflade og substratet.

5 I fig. 23 og 24 er der vist et præformlegerne 202 om fattende en udvendig cylindrisk skal 204 og en indvendig cylindrisk skal 206 med mindre diameter end skallen 204, men med samme længde. Den ydre og indre skal er forbundet ved hjælp af tre ribber 208 a, 208 b og 208 c, som har sam- 10 me længde som skallerne 204 og 206. Præformlegernet 202 om fatter således en enhedsstruktur. Ribberne 208 a, 208 b og 208 c ligger med lige stor vinkelafstand omkring periferien af skallerne 204 og 206, hvilket vil sige, at de tre ribber ligger med 120° vinkelafstand, jfr. fig. 24. Som 15 det bedst ses i fig. 24, er det indre af præformlegemet 202 delt i en i længderetningen forløbende midterboring 210 og tre i længderetningen forløbende ringformede kamre 212 a, 212 b og 212 c.

Præformlegernet 202 kan infiltreres med et polykrystal-20 linsk materiale, som fås ved oxidation af smeltet ophavsmetal, som indføres i boringen 210 og kamrene 212 a, 212 b og 212 c. Tillige kan den indre overflade af den ydre skal 204 yderligere neddyppes i smeltet ophavsmetal, hvilket kan ske ved et arrangement af præformen 202 på samme måde som 25 vist i fig. 21 i forbindelse med præf ormlegemet 192. Om ønsket kan endvidere boringen 210 og et eller flere af kamrene 212a, 212b og 212c forblive fyldt med genstørknet ophavsmetal til tilvejebringelse af et metalsubstratprodukt med keramisk foring. Alternativt eller tillige kan et sub-30 strat af genstørknet ophavsmetal (svarende til metalsubstratet 198 i fig. 22) efterlades omkring den ydre overflade af den ydre cylinder 204.

Det keramiske kompositprodukt fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen omfatter som nævnt ovenfor en keramisk matrix, son indlejrer et 35 fyldstof, der kan tilvejebringes som et lag af tilpasbart fyldstof eller som et formgivet præformlegerne. Egnede fyldstoffer omfatter sådanne kemiske stoffer, som under temperatur- og oxidationsbetingelserne ved processen ikke er flygtige, er termodynamisk stabile og ikke reagerer med eller - 34 - opløses i nogen vid udstrækning i det smeltede ophavsmetal. Talrige materialer opfylder disse betingelser i tilfælde af aluminium som ophavsmetal og luft eller oxygen som oxidationsmiddel. Sådanne materialer omfatter metaloxider, borider eller carbider såsom af aluminium, silicium, hafnium 5 og zirconium, og de kan have vilkårlig form eller størrelse.

Det eller de dopingmidler, som benyttes i forbindelse med ophavsmetallet kan (1) tilvejebringes som legeringsbestanddel i ophavsmetallet, kan (2) påføres i det mindste en del af overfladen af ophavsmetalkildens legeme eller kan (3) 10 føres til eller inkorporeres i en del af eller hele fyldstofmaterialet eller præformlegemet, eller kan benytte en kombination af mulighederne (1), (2) og (3). F.eks. kan et legeret dopingmiddel benyttes alene eller i kombination med et andet, ude fra tilført dopingmiddel. I tilfælde af 15 mulighed (3), hvor der føres yderligere dopingmiddel til fyldstofmaterialet, kan påføringen ske på vilkårlig egnet måde som forklaret i de ovennævnte patentskrifter.

Egnede dopingmidler i forbindelse med et aluminiumophavsmetal, især med luft som oxidationsmiddel, er magnesium, 20 zink og silicium, som kan kombineres med andre dopingmidler som beskrevet nedenfor. Disse metaller eller en passende kilde for metallerne kan legeres ind i det aluminiumbaserede ophavsmetal i koncentrationer af hvert metal på 0,1-10 vægtprocent på basis af den samlede vægt af det fremkomne dope-25 de metal. Disse dopingmaterialer eller en passende kilde for metallet kan legeres ind i det aluminiumbaserede ophavsmetal i koncentrationer af hvert på 0,1-10 vægtprocent på basis af den samlede vægt af det fremkomne dopede materiale. Disse dopingmaterialer eller en passende kilde derfor f.eks.

30 MgO, ZnO eller SiC^, kan benyttes udefra i forhold til ophavsmetallet. Således kan man få et keramisk aluminiumoxid-produkt i tilfælde af en legering af aluminium og silicium som ophavsmetal og med luft som oxidationsmiddel ved anvendelse af MgO som overfladedopingmiddel i en større mængde 35 end ca. 0,0008 gram pr. gram ophavsmetal, som skal oxideres, og over ca. 0,003 gram pr. cm2 ophavsmetaloverflade, hvorpå MgO påføres.

Yderligere eksempler på dopingmaterialer, som er effektive i forbindelse med aluminiumophavsmetaller, som oxi- DK 167437 B1 - 35 - deres med luft, omfatter natrium, germanium, tin, bly, lithium, calcium, bor, phosphor og yttrium, som kan benyttes enkeltvis eller i kombination med et eller flere andre dopingmidler afhængende af oxidationsmidlet og procesbetingelserne. Sjældne jordartgrundstoffer såsom cerium, lanthan, 5 praseodym, neodym og samarium er også egnede dopingmidler, specielt i kombination med andre dopingmidler. Alle doping-materialerne er egnede til fremme af væksten af det poly-krystallinske oxidationsreaktionsprodukt i aluminiumbaserede ophavsmetalsystemer.

10 Den keramiske komposit, som fås ved fremgangsmåden iføl ge opfindelsen, vil normalt være en tæt, sammenhængende masse, hvor 5-98 rurcifangsprocent af hele rumfanget af kompo-sitten består af en eller flere fyldstofbestanddele indlejret i en polykrystallinsk matrix. Den polykrystallinske ma-15 trix består i tilfælde af aluminium som ophavsmetal normalt af 60-99 vægtprocent (i forhold til vægten af det polykrystallinske materiale) af sammenhængende o(-aluminiumoxid og 1-40 vægtprocent (samme basis) af ikke-oxiderede bestanddele af ophavsmetallet.

20 Den intime binding, som normalt optræder ved afkøling, mellem et hensigtsmæssigt valgt ophavsmetal og den keramiske overflade, som kan dannes derpå ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, gør det muligt at anbringe et slidfast materiale på et duktilt materiale og muliggør f.eks. keramiske over-25 flader på duktile skaldele, som udsættes for tryk. Den store styrke af bindingen mellem den keramiske overflade og metalsubstratet synes at skyldes den kraftige vædning af oxidationsreaktionsproduktet med ophavsmetal, og netop dette træk muliggør også, at ophavsmetallet kan transporteres gen-30 nem dette reaktionsprodukt til vækst af matrixen.

De ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede produkter er på grund af deres økonomi, lave vægt, forspænding, binding mellem den keramiske overflade og metalsubstratet, alsidigheden i formgivning, alsidigheden i målestok, 35 modstandsevnen mod katastrofesvigt, slidstyrken, brudstyrken, temperaturfastheden og korrosionsfastheden velegnede til brug som komponenter i forbrændingsmotorer og dampturbiner og som ventil- og pumpekomponenter.

Ideen bestående i anbringelse af et keramisk overtræk - 36 - på metal er velkendt. Realiseringen af ideen har imidlertid hidtil været begrænset, fordi det ikke har været muligt at give den keramiske overflade tilstrækkelig dybde uden afskalning under bibeholdelse af tilstrækkelig vedhængning til metalsubstratet på komplicerede overflader til en lav 5 pris. Gennem den foreliggende opfindelse gøres det muligt at fremstille keramiske kompositoverflader med næsten enhver konfiguration og tykkelse samt at fremstille dem med god vedhængning til ophavsmetaller af handelskvalitet til en lav pris ved arbejde ved moderat temperatur uden tryk.

10 Madenstående eksempler illustrerer opfindelsen.

Eksempel 1.

Til fremstilling af en keramisk komposit perforeres et rør med betegnelsen "Schedule 40" (4,92 cm udvendig diameter) af Inconel 601 metallegering (International Nickel Co.) 15 (svarende til 18 i fig. 1) med 15,24 cm længde med et antal huller med hver 0,48 cm diameter. Hullerne bores over hele den cylindriske del af røret med 0,95 cm i diameter i et forskudt rækkemønster. Man benytter et perforeret ark af legering 304 af rustfrit stål med 0,02 cm tykkelse og hul-20 ler med 0,04 cm diameter som indvendig foring (svarende til 16 i fig. 1) i det perforerede metalrør. Hullerne giver 22% åbent areal.Skærmen af perforeret rustfrit stål vælges til at tjene som barriere for matrixvækst i dette eksempel.

Et ophavsmetal bestående af en aluminiumlegering inde-25 holdende 10% silicium og 3% magnesium udgør en ophavsmetalkilde og et ophavsmetalreservoir i lighed med det i fig. 1 viste. I dette tilfælde er reservoiret imidlertid (svarende til 34 i fig. 1) en ikke-tilspidsende cylinder med 6,35 cm diameter og 5,08 cm højde, og metalkildelegemet (svarende 30 til 36 i fig. 1) er 1,91 cm i diameter og 15,24 cm i længde og er ved sin øverste ende føjet til reservoirdelen. Metal-kildelegemet har gevindkonfiguration og er indlejret i en masse af fyldstof (svarende til en masse af tilpasbart fyldstof 38 i fig. 1 og 1 A) af en blanding af 5 vægtprocent 35 sand af handelskvalitet (silica) og 95 vægtprocent 38-Alun-dum med en kornstørrelse svarende til passage af en sigte med 36 masker pr. cm i form af et partikelformet aluminiumoxid fra Norton Company. Fyldstofblandingen opvarmes til ca. 1250°C- i 24 timer og henstår til afkøling til stuetemperatur.

DK 167437 Bl - 37 -

Den afkølede blanding formales og anbringes i det nævnte rør med foring af rustfrit stål. Ophavsmetalkildelegemet overtrækkes med et lag af trælim (som forhandles under det indregistrerede varemærke Elmer's af Bordon Company) og sand. Reservoiret indlejres med et lag 38-Alundum med en kornstør-5 relse svarende til passage af en sigte med 36 masker pr. cm indeholdt i et rustfrit stålkammer af legering 304 (svarende til 12 i fig. 1) og med et hul med diameter 5,08 cm i bunden (uden nummer i fig. 1). Toppen af røret svejses til periferien af hullet med 5,08 cm diameter.

10 Til understøtning af det fremkomne arrangement i lodret stilling anbringes røret (svarende til 14 i fig. 1) i en perforeret understøtningscylinder af rustfrit stål af legering 304 med 8,09 cm indvendig diameter og perforeret med huller med diameter 0,24 cm, som bores til tilvejebringelse af 40% 15 åbent areal i understøtningscylinderen. Understøtningscylinderen har en længde til understøtning af reservoirkammeret (svarende til 12 i fig. 1) ved den øverste ende af understøtningscylinderen. Dette arrangement holder ophavsmetal-og fyldstofarrangementet i lodret stilling med reservoiret 20 direkte lodret over ophavsmetalkildelegemet. Det fremkomne understøttede arrangement anbringes i en ildfast åben beholder og opvarmes i en ovn med en luftatmosfære i 10 timer til en temperatur på 1245°C og holdes på 1245°C i 100 timer og afkøles derefter i løbet af 30 timer til 125°C og derefter 25 til stuetemperatur. På denne måde er der dyrket et keramisk kompositprodukt i indeslutningen i cylinderen af rustfrit stål og indlejret i massen af fyldstof. Efter afkøling viser røret sig at sidde stramt omkring kompositten. Efter fjernelse af det genstørknede ophavsmetal fra boringen i ke-30 ramikproduktet ved boring og ved kemisk behandling (saltsyre) blottes en boring, som omvendt reproducerer gevindkonfigurationen af det oprindelige ophavsmetalkildelegeme. Vægtykkelsen af det keramiske legeme på ca. 1,27 cm er meget tykkere, end hvad man kan opnå med ophavsmetalkildelegemet 35 uden reservoir1egerne.

Der refereres til nedenstående tabeller ved beskrivelse af eksemplerne til illustration af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

- 38 -Tabel A

(A) Et slikkerstøbningspræparat til brug i gipsforme som beskrevet nedenfor kan fremstilles ved blanding af følgende bestanddele i de angivne forhold: 5 Vægtdele 47.6 E67-aluminiumoxid (Norton Co.) kornstørrelse svarende til passage af en sigte med 40 masker pr. cm 23.6 EPK-kaolinler 10 28,5 vand 0,1 Vee-Gum Cer 0,2 Dawan-7

Vee-Gum Cer og Dawan-7 er dispergeringsmidler for kaolin-15 ler.

(B) Et sedimentationsstøbningsprodukt kan fremstilles ved blanding af et vandigt bindemiddel indeholdende 10 rumfangsdele vand og 1 rumfangsdel af et latexbaseret klæbestof (snedkerlim), som sælges under varemærket Elmer's af Bordon 20 Company. Det vandige bindemiddel blandes derpå med udvalgte fyldstofpartikler i sådanne mængder, at man får den ønskede konsistens af den fremkomne opslæmning.

(C) RTV-siliciumgummiforme fremstilles ved overtrækning af en del med et flydende gummipræparat, hvorefter man lader gummien hærde og fjerner gummiformen fra genstanden.

Tabel B

Sammensætning af aluminiumophavslegering 30 5% silicium 4% kobber 1% magnesium 4% zink 1% jern 35 restaluminium - 39 - uiv lo/q·^/ b l

Tabel C

Sammensætning af aluminiumophavslegering (nominel) 3,7% zink 3,9% kobber 5 1,1% jern 8,3% silicium 0,19% magnesium 0,04% nikkel 0,02% tin 10 0,04% chrom 0,20% mangan 0,08% titan restaluminium ^ Eksempel 2.

Et prsformlegeme med samme udseende som præformlegemet 44 i fig. 3 sedimentationsstøbes i en gummistøbeform, der er fremstillet som beskrevet i tabel A, trin (C) ud fra et miniaturestempel. I præparatet til sedimentationsstøbningen benytter man det vandige bindemiddel i tabel A, trin (B) med følgende fyldstoffer: Vægtdele 93 38-Alundum (70 vægtdele med korn størrelse svarende til sigte med 88 masker pr. cm, 50 vægtdele med 25 kornstørrelse svarende til en sig te med 200 masker pr. cm) 7 siliciummetal (50 vægtdele med korn størrelse svarende til sigte med 88 masker pr. cm, 30 vægtdele med kornstørrelse svarende til sigte med 200 masker pr. cm) 30

Overskydende bindemiddel dekanteres fra støbeformen, og støbeformen fryses for at muliggøre fjernelse af det støbte fyldstof, som derpå får lov at tørre. Det tørrede fyldstof foropvarmes til 1300°C i luft i 3 timer. Det fremkomne permeab-^ le præformlegeme overtrækkes på overfladerne af den hule del (44 c i fig. 3) med en nikkelpulveropslæmning. Ydersiden af præformlegemet overtrækkes med et lag luftgennemtrængelig gips. Et aluminiumophavsmetallegeme, hvis sammensætning er praktisk taget som angivet i tabel B anbringes i præformle-gemet på den i fig. 3 viste måde og opvarmes i luft til

IVIV IO/*tO/ D I

- 40 - 1000°C i 40 timer. Overskydende smeltet aluminium hældes fra det fremkomne keramiske kompositprodukt, som er et nøjagtigt dimensioneret keramisk kompositminiaturestem-pel.

Eksempel 3.

5 Et permeabelt præformlegeme med udseende som prsform legemet 56 i fig. 5 fremstilles ved teknikken ifølge tabel A, trin (B> og (C) under anvendelse af samme præparat til sedimentationsstøbning, men med den undtagelse, at der kun benyttes 5 vægtprocent af siliciummetalpulveret. Præformlegemet 10 overtrækkes på sin ydre overflade med to tynde lag af iuft-gennemtrængelig gipsbarriere, og man benytter samme aluminiumlegering som i tabel C som ophavsmetal i en beholder (58 i fig. 5). Arrangementet opvarmes i en luftatmosfsre i 68 timer til 1000°C, og den fremkomne keramiske komposit har 15 de nøjagtige dimensioner og udviser en fuldstændig infiltration af præformlegemet med den keramiske matrix.

Eksempel 4.

Man fremstiller fem permeable præformlegemer med samme udseende som præformlegemerne 126 i fig. 10, 11 og 12 under 20 anvendelse af sedimentationsstøbningsteknikken i tabel A.

Man tilvejebringer et arrangement som i fig. 11 og 12.

Der anbringes gipspropper 128 over stive papirbroer, som lægges tværs over truget 120 i mellemrummene mellem præformlegemerne 126. Den udvendige overflade af hvert præformlege-25 me 126 overtrækkes med en gipsbarriere. I beholderen 114 anbringes et legeme af aluminiumlegering med en sammensætning som i tabel C, og opstillingen opvarmes i luft til 1000°C.

Idet aluminiumlegeringen smelter, strømmer den gennem truget 120 og opad og ind i hvert præformlegeme 126, hvor den lang-30 somt fylder præformlegemerne til toppen, idet luften uddrives gennem de porøse præformlegemer. Temperaturen opretholdes i 50 timer, hvorefter opstillingen skilles ad, og smeltet ophavsmetal hældes fra de fremkomne keramiske kompositdigler, hvorpå de behandles med syre og/eller sandblæsning til fjer-35 nelse af størknet overskydende aluminiumlegering fra det indre af de keramiske kompositdigler.

Eksempel 5.

Man benytter slikkerstøbningsteknikken ifølge tabel A, trin (.A) til i en støbeform af gips i lighed med den i fig.

DK 167437 B1 - 41 - 14 viste at fremstille et permeabelt præformlegeme som vist i fig. 15 og 15 A. Det slikkerstøbte præformlegeme tørres og forvarmes til 700°C i 30 min. Ydersiden af præformlegemet overtrækkes med en blanding (på tør basis) af 70 vægtprocent gips og 30 vægtprocent SiC^, der skal tjene som 5 barriere. Det indre af præformlegemet afkøles med en opslæmning af siliciummetalpulver, og derpå fyldes præformlegemet med smeltet aluminiumlegering med en sammensætning som i tabel C. Opstillingen opvarmes til 900°C i 96 timer under kontinuerlig efterfyldning af aluminiumlegeringen, så 10 at præformlegemet holdes helt fyldt med smeltet aluminiumlegering. Efter fjernelse fra ovnen og afkøling fås et pumpehjul med metalkærne og keramisk kompositforing med nøjagtige dimensioner.

Den keramiske overflade på metalsubstratet af pumpe-15 hjulet i eksempel 5 er typisk for de substrater med keramisk overflade, som fremstilles ifølge opfindelsen, idet den udviser en fast sammenhængende vedhængning mellem det størknede ophavsmetal og den keramiske overflade, som er dannet i et stykke dermed. De således i eksemplet ovenfor fremstil-20 lede dele har seje overflader af keramisk matrix, som indlejrer et fyldstof i intim forbindelse med aluminiumlegeringssubstratet, så at delene har den mekaniske sejhed og elastisitet af aluminiumlegeringen og en overflade eller kærne af hård keramisk overflade.

25

Claims

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et selvbærende keramisk kompositprodukt omfattende en keramisk matrix, 2 som fås ved oxidationsreaktion af et ophavsmetal med et oxidationsmiddel til dannelse af et polykrystallinsk materiale, som omfatter et oxidationsreaktionsprodukt og et fyldstof, som er infiltreret af matrixen, kendeteg net ved, at fremgangsmåden omfatter ^ (a) at man orienterer et legeme af ophavsmetallet og en permeabel masse af fyldstoffet således i forhold til hinanden, at der vil ske en dannelse af oxidationsreaktionsproduktet i retning mod og ind i massen af fyldstof, (b) at man ud fra ophavsmetallet tilvejebringer (i) en første kilde for smeltet ophavsmetal og (ii) et reser-15 voir af smeltet ophavsmetal, som står i forbindelse med den første kilde, (c) at man omsætter den første kilde af smeltet ophavsmetal med et oxidationsmiddel til dannelse af oxidationsre- 2Q aktionsproduktet, idet man holder i det mindste en del af oxidationsreaktionsproduktet i kontakt med og strækkende sig mellem den første kilde af smeltet ophavsmetal og oxidationsmidlet, så at smeltet ophavsmetal gradvis trækkes gennem oxidationsreaktionsproduktet mod oxidationsmidlet og ind 2^ i massen af fyldstof, så at oxidationsreaktionsproduktet fortsætter med at dannes inde i massen af fyldstof på grænsefladen mellem oxidationsmidlet og i forvejen dannet oxidationsreaktionsprodukt, og (d) at man efterfylder den første kilde af smeltet ophavsmetal fra reservoiret, idet reaktionen fortsætter med at 30 danne oxidationsreaktionsproduktet, som infiltrerer i det mindste en del af massen af fyldstof til dannelse af det keramiske kompositprodukt.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man tilvejebringer ophavsmetallet i form af (1) et fast ophavsmetal, som anbringes i kontakt med massen af fyldstof, hvorved man tilvejebringer den første kilde af smeltet ophavsmetal ved smeltning, og (2) et ophavsmetalreservoir, som tilvejebringer reservoiret af smeltet ophavsmetal, og at man lader smeltet ophavsmetal strømme fra reservoiret til den første kilde for smeltet ophavsmetal til udførelse af efter- - 43 - DK T67437 ΒΊ fyldningen.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1-2, kendetegnet ved, at den første kilde for ophavsmetal tilvejebringes som et fast ophavsmetal med et mønster udformet deri eller der- 5 på, og at massen af fyldstof omfatter et fyldstof i tilpasbart indgreb med mønsteret, som derved reproduceres omvendt i geometrien af det keramiske kompositprodukt, idet fyldstoffet fortrinsvis er formgivet som et præformiegerne, hvori i det mindste en del af overfladen af præf ormlegemet er begræn- 10 set af et barrieremateriale.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1-2, kendetegnet ved, at massen af fyldstof omfatter et hult legeme, og at orienteringen udføres på en sådan måde, at der opnås kontakt mellem den første kilde for smeltet ophavsmetal og i det 15 mindste en væg af det hule legeme, hvorved infiltrationen af oxidationsreaktionsproduktet foregår fra eller langs denne væg.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-2, kendetegnet ved, at man gør brug af et antal af masser af fyldstof, og at 20 man lader smeltet ophavsmetal strømme fra et fælles reservoir til de nævnte masser af fyldstof.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1-2, kendetegnet ved, at man holder det smeltede ophavsmetal i kontakt med massen af fyldstof, og at man, efter at reaktionen er fuldstæn- 25 dig, tillader, at uomsat metal størkner i kontakt med det keramiske kompositprodukt til tilvejebringelse af et metalsubstrat udformet i et stykke dermed.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at massen af fyldstof har en eller flere hulheder ud- 30 formet deri, og at man holder det uomsatte smeltede ophavsmetal i kontakt i hulheden eller hulhederne til tilvejebringelse af metalsubstratet som et indre substrat med en ydre overflade af keramisk komposit.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet 35 ved, at man holder det uomsatte smeltede ophavsmetal i kontakt med i det mindste en del af den ydre overflade af massen af fyldstof til tilvejebringelse af et keramisk kompositprodukt med en overflade af størknet ophavsmetal anbragt udvendigt på det keramiske kompositprodukt.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet - 44 - UK IO/*k5/ bl ved, at man lader det keramiske kompositprodukt dannes til et rumfang, som er større end eller mindre end rumfanget af metalsubstratet.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 1-2, kendetegnet 5 ved, at rumfanget af den første kilde af smeltet ophavsmetal, ved hvilken oxidationsreaktionsproduktet holdes i kontakt i trin (c), er tilstrækkelig meget mindre end porerumfanget af massen af fyldstof, som skal infiltreres med det oxidationsreaktionsprodukt, som dannes ud fra den første kil- 10 de, til, at efterfyldning af den første kilde fra reservoiret benyttes til dannelse af oxidationsreaktionsproduktet gennem hele rumfanget af massen af fyldstof.

11. Fremgangsmåde ifølge krav 1-10, kendetegnet ved, at ophavsmetallet vælges blandt aluminium, silicium, 15 zirconium, hafnium og tin.

12. Fremgangsmåde ifølge krav 11, kendetegnet ved, at oxidationsmidlet er luft, at temperaturområdet er 850-1450°C, og at oxidationsreaktionsproduktet omfatter aluminiumoxid.

13. Fremgangsmåde ifølge krav 1-12, kendetegnet ved, at man opvarmer ophavsmetallet til et temperaturområde over dets smeltepunkt, men under smeltepunktet for oxidationsreaktionsproduktet .

14. Fremgangsmåde ifølge krav 13, kendetegnet 25 ved, at man benytter i det mindste et passende dopingmiddel sammen med ophavsmetallet.