FI90055C - Foerfarande foer framstaellning av formade keramiska sammansatta strukturer - Google Patents

Description

90055

Menetelmä muotoiltujen keraamisten sekarakenteiden valmistamiseksi Förfarande för framställning av formade keramiska sammansatta strukturer 5

Keksinnön kohteena on menetelmä sellaisen itsekantavan keraamisen sekara-kenteen tuottamiseksi, joka käsittää täyteaineen massan, johon on suodattunut keraamista matriisia, joka on saatu hapettamalla perusmetallia 10 muodostamaan monikiteisen matriisin, joka muodostuu olennaisesti (i) perusmetallin hapettumisreaktiotuotteesta yhden tai useamman hapettimen kanssa, mukaanlukien kaasufaasihapettimen sekä valinnaisesti (ii) yhden tai useamman metallin ainesosista, jossa menetelmässä 15 (A) kuumennetaan perusmetalli sulamispisteensä yläpuolelle mutta hapet- tumisreaktiotuotteen sulamispisteen alapuolella olevaan lämpötilaan muodostamaan sulan metallin massan; (B) saatetaan sulan metallin massa alueelliseen kosketukseen läpäisevän 20 täyteainemassan kanssa, ja tässä lämpötilassa (i) annetaan sulan metallin reagoida hapettimen kanssa muodostamaan hapettumisreaktiotuotteen, 25 (ii) pidetään ainakin osa hapettumisreaktiotuotteesta kosketuksessa sulan metallin ja hapettimen kanssa näiden välillä, jotta sulaa metallia voisi progressiivisesti kulkeutua hapettumisreaktiotuotteen läpi kohti hapetin-: ta siten, että hapettumisreaktiotuotteen muodostuminen jatkuu hapettimen ja aikaisemmin muodostuneen hapettumisreaktiotuotteen välisellä rajapin-30 nalla, joka jälkimmäinen tuote on suodattunut täyteaineen massaan.

Tämän keksinnön kohteena ovat laajasti ottaen menetelmät itsekantavien keraamisten sekarakenteiden tuottamiseksi. Tarkemmin sanottuna tämän keksinnön kohteena ovat menetelmät itsekantavien keraamisten sekaraken-35 teiden tuottamiseksi perusmetallin hapettumisreaktiotuotteen ohjatun kasvun avulla täyteaineen läpäisevään massaan ja viereiseen läpäisevään kerrokseen, joka on sijoitettu ulospäin täyteaineen massaan nähden siten, että saatavan sekarakennekerroksen mekaaninen yhtenäisyys on heikompi 2 90055 kuin tuloksena saadun täyteaineen sekarakennemassan ja se on siitä erotettavissa, jolloin suodatetulle massalle muodostuu raja.

Tämän hakemuksen aihe liittyy hakijan US-patenttiin 4 713 360 nimellä 5 Marc S. Newkirk et ai ja nimeltään "Uudet keraamiset materiaalit ja menetelmät niiden valmistamiseksi”. Tässä patentissa esitetään menetelmä itsekantavien keraamisten kappaleiden tuottamiseksi, jotka on kasvatettu hapettumisreaktiotuotteena perusmetalliesiasteesta. Sulan perusmetallin annetaan reagoida kaasufaasihapettimen kanssa muodostamaan hapettumis-10 reaktiotuotteen, ja metalli siirtyy hapettumisreaktiotuotteen läpi kohti hapetinta kehittäen näin jatkuvasti hapettumisreaktiotuotteen monikiteis-tä keraamista kappaletta. Keraaminen kappale voidaan tuottaa siten, että sillä on metallisia ainesosia ja/tai huokoisuutta, joka voi olla yhdistynyttä tai yhdistymätöntä. Prosessia voidaan edistää käyttämällä lejee-15 rattua lisäainetta, kuten hapetettaessa alumiiniperusmetallia ilmassa. Tätä menetelmää parannettiin käyttämällä ulkoisia lisäaineita levitettyinä esiastemetallin pintaan, kuten on selvitetty hakijan US-patentissa 4 853 352 nimellä Marc S. Newkirk et ai ja nimeltään "Menetelmät itsekantavien keraamisten materiaalien valmistamiseksi".

20 Tämän keksinnön aihe liittyy myös hakijan US-patenttiin 4,851,375 nimellä Marc S. Newkirk et ai ja nimeltään "Keraamiset sekarakennekappaleet ja - *: menetelmät niiden valmistamiseksi". Tässä patentissa esitetään uusi ; menetelmä itsekantavien keraamisten sekarakenteiden tuottamiseksi kasvat ti j 25 tamalla hapettumisreaktiotuote perusmetallista täyteaineen läpäisevään massaan, jolloin täyteaine suodattuu keraamisella matriisilla.

Ylläkuvattujen menetelmien lisäparannukset mahdollistavat keraamisten sekarakenteiden muodostamisen, jotka (1) sisältävät yhden tai useamman --- 30 ontelon, joka toistaa käänteisesti muotoillun esiasteperusmetallin geo metrian ja jolla (2) on negatiivinen malli, joka toistaa käänteisesti perusmetalliesiasteen positiivisen mallin. Näitä menetelmiä on kuvattu : tässä järjestyksessä (1) hakijan US-patentissa 4 828 785 nimellä Marc S.

Newkirk et ai ja nimeltään "Käänteinen muodontoistomenetelmä keraamisten 35 sekarakennekappaleiden valmistamiseksi ja sillä saadut kappaleet" sekä (2) hakijan US-patentissa 4 859 640 nimellä Marc S. Newkirk et ai ja 3 90055 nimeltään "Menetelmä keraamisten sekarakennekappaleiden valmistamiseksi muodon toistavien pintojen avulla ja menetelmällä saadut kappaleet".

Mahdollisuus, joka on hyödyllinen yllämainittujen hakijan patenttien 5 menetelmien yhteydessä lopullisenmuotoisten keraamisten kappaleiden tuottamiseksi, mukaanlukien sekarakennekappaleet, jotka säilyttävät olennaisesti täyteaineen tai esimuotin alkuperäisen muodon tai alkuperäiset mitat, on määritettyjen pintarajojen keraamisen matriisin ylikasvun minimoiminen tai ehkäiseminen. Kasvua pintarajojen yli voidaan estää 10 olennaisesti säätämällä monikiteisen keraamisen matriisin suodattumista mille tahansa määritetylle pintarajalle, mikä voidaan toteuttaa esimerkiksi käyttämällä ennalta määrättyä perusmetallin määrää, jolloin esi-muottiin saadaan aikaan suotuisampi hapettumiskinetiikka kuin esimuotin ulkopuolelle tai kulutetaan hapettava ilmakehä loppuun jossakin vaiheessa 15 prosessia tai alennetaan reaktiolämpötilaa jossakin prosessivaiheessa. Mitkä tahansa näistä vaiheista voivat vaatia tarkkaa säätelyä tai tarkkaavaisuutta, jotta voidaan saada aikaan olennaisesti olematon ilman millä tahansa määritetyllä pintarajalla varustettu raonikiteinen ylikasvu, vaikka niillä voidaankin tuottaa toivottavin lopullinen tai lähes lopul-20 linen rakenne, tai ne voivat vaatia lisätyöstämistä tai -viimeistelyä, jotta viimeisteltyyn osaan saataisiin hyväksyttävät toleranssit.

Kehitettiin menetelmiä keraamisten sekarakenteiden valmistamiseksi, joilla on esivalittu muoto tai geometria. Näissä menetelmissä käytetään 25 hyväksi läpäisevän täyteaineen muotoiltua esimuottia, johon keraaminen ; matriisi kasvatetaan hapettamalla perusmetalliesiaste, kuten on kuvattu : : · hakijan US-patentissa 5 017 526 nimellä Marc S. Newkirk et ai ja nimel tään "Muotoillut keraamiset sekarakenteet ja menetelmät niiden valmista-miseksi". Toisessa menetelmässä tällaisten muotoiltujen keraamisten 30 sekarakenteiden valmistamiseksi käytetään hyväksi rajoitinta hapettumis-reaktiotuotteen kasvun pysäyttämiseksi tai estämiseksi valitulla rajalla, jotta voidaan määrittää keraamisen sekarakenteen muoto tai geometria. Tätä tekniikkaa kuvataan hakijan US-patentissa 4 923 832 nimellä Marc S. Newkirk et ai ja nimeltään "Menetelmä muotoiltujen keraamisten sekaraken-____ 35 teiden valmistamiseksi käyttämällä rajoitinta".

4 90055

Kaikkien yllämainittujen hakijan patenttien sisältöön viitataan nimenomaan tämän hakemuksen yhteydessä.

Tämän keksinnön avulla saadaan aikaan toinen menetelmä pintarajan jär-5 jestämiseksi keraamiseen sekarakenteeseen, joka on toivottava muodostettaessa lopullisia keraamisia sekarakenteita erityisesti suurempien, yksiosaisten kappaleiden tai monimutkaisella geometrialla varustettujen kappaleiden yhteydessä.

10 Keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäinen suoritusmuoto on pääasiassa tunnettu siitä, että läpäisevän täyteainemassan ainakin yksi pinta on varustettu kerroksella, joka (a) on mukautettu olennaisesti sanotun pinnan geometriaan, (b) on läpäisevä kaasufaasihapettimelle ja (c) on läpäisevä hapettumisreaktiotuotteen kasvun suodattumiselle niin, että 15 hapettumisreaktiotuotetta voi suodattua tähän kerrokseen, jolloin tämä kerros on ainakin osittain erillään sulan metallin ja läpäisevän täyteainemassan välisestä kosketusalueesta siten, että hapettumisreaktiotuotteen muodostuminen tapahtuu täyteaineen massaan sekä kohti kerroksen suuntaa ja ainakin osittain kerrokseen; 20 (iii) jatketaan reaktiota, jotta ainakin osaan kerrosta suodattuu hapettumisreaktiotuotetta keraamisen kerroksen tuottamiseksi, joka sijaitsee keraamisen sekarakennekappaleen päällä, 25 (C) poistetaan keraaminen kerros ainakin osasta pintaa, jotta voidaan tuottaa itsekantava keraaminen sekarakennekappale, jonka pinta on saanut muotonsa poistetulta keraamiselta kerrokselta.

Keksinnön mukaisen menetelmän toinen suoritusmuoto on pääasiassa tunnettu 30 siitä, että (B) aikaansaadaan muotoiltu esimuotti, jonka ainakin yhdellä pinnalla on kerros, joka (a) mukautuu olennaisesti sanotun pinnan geometriaan, (b) on läpäisevä kaasufaasihapettimelle ja (c) on läpäisevä hapettumisreak-35 tiotuotteen kasvun suodattumiselle niin, että hapettumisreaktiotuotetta 5 90055 voi suodattua tähän kerrokseen, joka esimuotti on myös läpäisevä hapettu-misreaktiotuotteen suodattumiselle; (C) suunnataan esimuotti suhteessa sulan metallin massaan siten, että 5 hapettumisreaktiotuotteen muodostuminen tapahtuu esimuottiin ja kohti sanotun pinnan suuntaa sekä ainakin osittain sanottuun kerrokseen; (iii) jatketaan reaktiota, jotta ainakin osaan kerrosta suodattuu hapet-tumisreaktiotuottetta keraamisen kerroksen tuottamiseksi, joka sijaitsee 10 suodattuneen esimuotin ainakin osan päällä, jolloin keraamisen kerroksen mekaaninen yhtenäisyys on heikompi kuin suodattuneen esimuotin mekaaninen yhtenäisyys; ja (D) poistetaan sanotusta pinnasta keraaminen kerros, jotta voidaan 15 tuottaa itsekantava keraaminen sekarakenne, jolla on esimuotin konfiguraatio ja jonka sanottu pinta on saanut muotonsa poistetusta kerroksesta.

Keksinnön mukaisen menetelmän kolmas suoritusmuoto on pääasiassa tunnettu 20 siitä, että (B) aikaansaadaan muotoiltu esimuotti, jonka ainakin yhdellä pinnalla on kerros, joka (a) mukautuu olennaisesti sanotun pinnan geometriaan, (b) on läpäisevä kaasufaasihapettimelle ja (c) on läpäisevä hapettumisreak- 25 tiotuotteen kasvun suodattumiselle niin, että hapettumisreaktiotuotetta voi suodattua tähän kerrokseen, joka esimuotti on myös läpäisevä alu-miiniperusmetallin alumiinioksidisen hapettumisreaktiotuotteen suodattumiselle hapettimen kanssa, mukaanlukien happea sisältävän kaasufaasiha-pettimen; 30 (C) suunnataan esimuotti suhteessa sulan metallin massaan siten, että " alumiinioksidisen hapettumisreaktiotuotteen muodostuminen tapahtuu esimuottiin ja kohti sanotun pinnan suuntaa sekä ainakin osittain sanottuun kerrokseen; 35 6 90055 (iii) jatketaan sanottua reaktiota, jotta ainakin osaan kerrosta suodattuu hapettumisreaktiotuotetta keraamisen kerroksen tuottamiseksi, joka sijaitsee suodattuneen esimuotin ainakin osan päällä, jolloin keraamisen kerroksen mekaaninen yhtenäisyys on heikompi kuin suodattuneen esimuotin 5 mekaaninen yhtenäisyys; ja (D) poistetaan sanotusta pinnasta keraaminen kerros itsekantavan keraamisen sekarakenteen tuottamiseksi, jolla on esimuotin konfiguraatio ja jonka pinta on saanut muotonsa poistetusta kerroksesta.

10 Tämän keksinnön avulla saadaan aikaan menetelmä itsekantavan keraamisen sekarakenteen tuottamiseksi käsittäen täyteaineen massan, kuten muotoillun esimuotin, keraamisen matriisin suodattamana, joka on saatu perusmetallin hapettamisreaktiolla monikiteisen matriisimateriaalin 15 muodostamiseksi, joka muodostuu olennaiseti perusmetallin hapettumis-reaktiotuotteesta yhden tai useamman hapettimen kanssa, mukaanlukien kaasufaasihapettimen, sekä valinnaisesti yhden tai useamman metallin ainesosasta. Itsekantavalla keraamisella sekarakenteella on pintaraja, kehä tai vastaava, joka on saatu aikaan järjestämällä ensin täyteaineen 20 massan ainakin yhdelle pinnalle läpäisevä kerros tai päällyste. Hapetta-misreaktioprosessia jatketaan, jotta voidaan mahdollistaa hapettumisreak-tiotuotteen kehittyminen tai kasvu pinnan ulkopuolelle ja kerrokseen. Tämä kerros, jossa matriisimateriaali kasvaa yli täyteaineen massan, esimääritetään tai esisuunnitellaan siten, että se on rakenteellisesti 25 heikompi kuin täyteaineen suodattuneen massan allaoleva sekarakenne, ja se voidaan mekaanisesti helposti poistaa tai erottaa. Kun tämä ylikasvun sisältämä kerros poistetaan ainakin osasta pintaa, jäljelle jää saatavan sekarakenteen paljastettu pinta ennaltamäärätyssä muodossa.

30 Tarkemmin sanottuna ja tähän keksintöön liittyen itsekantava keraaminen sekarakenne tuotetaan saattamalla täyteaineen massan laaja pinta tai sen osa kosketukseen sulan metallin massan kanssa, joka on saatu kuumentamalla perusmetalli sen sulamispisteen yläpuolella mutta hapettumisreak-tiotuotteen sulamispisteen alapuolella olevaan lämpötilaan. Täyteaineen 35 massalla voi olla ennaltamäärätty muotti tai muoto muotoillun esimuotin muodossa, joka sisältää tai jota ympäröi läpäisevä kerros irtonaisen 7 90055 pedin tai päällysteen muodossa, tai kerrokselle voidaan muotoilla pinta, joka tuodaan sitten kosketukseen irtonaisen, mukautuvan täyteaineen massan kanssa. Yllämainitussa lämpötilassa tai tällä lämpötila-alueella sula metalli reagoi kaasufaasihapettimen kanssa muodostaen hapettumis-5 reaktiotuotteen. Kaasufaasihapetinta voidaan käyttää kiinteän hapettimen tai nestemäisen hapettimen yhteydessä, kuten alla on yksityiskohtaisemmin selvitetty. Täyteaineen massalla on ainakin yksi materiaalin kerroksella tai päällysteellä varustettu pinta mukautuvassa yhteydessä pinnan kanssa, ja kerros on ainakin osittain erillään kosketusvyöhykkeestä siten, että 10 hapettumisreaktiotuotteen muodostuminen tapahtuu täyteaineen massaan sekä kohti kerroksen suuntaa ja ainakin osittain kerrokseen. Ainakin osa hapettumisreaktiotuotteesta pidetään kosketuksessa sulan metallin ja hapettimen kanssa näiden välillä, jotta sulaa metallia voisi vetäytyä hapettumisreaktiotuotteen läpi kohti hapetinta siten, että hapettumis-15 reaktiotuotteen muodostuminen jatkuu hapettimen ja aikaisemmin muodostuneen hapettumisreaktiotuotteen välisellä rajapinnalla, joka hapettumis-reaktiotuote on suodattunut täyteaineen massaan muodostaen näin sekara-kenteen. Reaktiota jatketaan, jotta voidaan sallia kasvu pinnan ulkopuolelle ja kerrokseen, kunnes ainakin osa kerroksesta on suodattunut 20 hapettumisreaktiotuotteella, jolloin voidaan tuottaa välillinen keraaminen kappale käsittäen keraamisen kerroksen ja allaolevan keraamisen sekarakenteen siten, että ennaltamäärätty rajapinta sijaitsee näiden kahden välissä määrittäen lopputuotteen rajaa tai pintaa. Tämän ylikasvun sisältävä kerros on suunniteltu ennalta siten, että se on rakenteellises-25 ti tai mekaanisesti heikompi kuin allaoleva sekarakenne. Näiden kahden kerroksen välinen suhteellinen mekaaninen yhtenäisyys on määritetty ennalta esimerkiksi täyteaineen ja kerroksen materiaalien ja/tai koostumuksen valinnalla, materiaalien koosteella, hapettumisreaktiotuotteella ja sen yhtyrnistaipumuksella näiden materiaalien kanssa sekä yhdellä tai 30 useammalla prosessiolosuhteella. Tämä välillinen keraaminen kappale, joka käsittää suodattuneen kerroksen ja vieressä sijaitsevan sekarakenteen, jäähdytetään tyypillisesti, ja keraaminen kerros poistetaan tai erotetaan allaolevasta sekarakenteesta millä tahansa sopivalla mekaanisella mene-telmällä itsekantavan keraamisen sekarakenteen tuottamiseksi, jonka 35 määritetyn pinnan saa aikaan kerroksen ja täyteaineen suodattuneen massan välinen rajapinta.

8 90055 Tämän keksinnön mukaiset sekarakenneartikkelit voidaan kasvattaa olennaisesti yhtenäisin ominaisuuksin läpi koko poikkileikkauksensa paksuuteen, jota on tähän mennessä ollut vaikeata saavuttaa tavanomaisin prosessein tiheitä keraamisia rakenteita tuotettaessa. Näitä tuotteita tuottavan 5 prosessin avulla vältetään myös korkeat kustannukset, jotka liittyvät tavanomaisiin keramiikantuotantomenetelmiin, mukaanlukien hieno, suuri puhtaus, yhtenäinen jauheenvalmistus sekä tihentäminen sintrauksella, kuumapuristuksella ja/tai isostaattisella kuumapuristuksella.

10 Tämän keksinnön tuotteet soveltuvat tai valmistetaan käytettäviksi kauppa-artikkeleina, joiden on tässä yhteydessä tarkoitettu sisältävän rajoituksitta teolliset, rakenteelliset ja tekniset keraamiset kappaleet sellaisissa käyttökohteissa, joissa sähkö-, kulumis-, lämpö-, rakenneta! muut ominaisuudet tai piirteet ovat tärkeitä tai hyödyllisiä; ja 15 niiden ei ole tarkoitettu sisältävän kierto- tai jätemateriaaleja, joita voi esiintyä ei-toivottuina sivutuotteina sulia metalleja prosessoitaessa.

Tässä erittelyssä ja patenttivaatimuksissa käytettyinä allaolevat termit 20 määritetään seuraavasti:

Termin "keraaminen" ei tule ajatella olevan rajoitetun keraamiseen kappaleeseen termin klassisessa merkityksessä eli siinä merkityksessä, että se muodostuu kokonaan ei-metallisista ja epäorgaanisista materiaa-:.· 25 leista, vaan se viittaa pikemminkin kappaleeseen, joka on pääasiassa -f keraaminen joko koostumukseltaan tai hallitsevilta ominaisuuksiltaan, vaikka kappale voi sisältää vähäisiä tai huomattavia määriä yhden tai useamman metallin ainesosaa, jotka on saatu perusmetallista tai tuotettu hapettimesta tai lisäaineesta, tyypillisimmin alueella noin 1-40 tila-30 vuusprosenttia, tai se voi sisältää enemmänkin metallia.

"Hapettumisreaktiotuote" tarkoittaa yleensä yhtä tai useampaa metallia missä tahansa hapettuneessa tilassa, jossa metalli on luovuttanut elektroneja toiselle alkuaineelle, yhdisteelle tai näiden yhdistelmälle tai : : 35 sillä on yhteisiä elektroneja viimeksimainittujen kanssa. Tämän määritel- 9 90055 män mukaisesti "hapettumisreaktiotuote" sisältää siis yhden tai useamman metallin reaktion tuotteen hapettimen kanssa.

"Hapetin" tarkoittaa yhtä tai useampaa elektronien vastaanotinta tai 5 ainetta, jolla on yhteisiä elektroneja toisen aineen kanssa, ja se voi olla alkuaine, alkuaineiden yhdistelmä, yhdiste tai yhdisteiden yhdistelmä, mukaanlukien pelkistyvät yhdisteet, ja se on prosessiolosuhteissa höyry, kiinteä aine tai neste.

10 "Perusmetalli" viittaa metalliin, esim. alumiiniin, joka on esiaste monikiteiselle hapettumisreaktiotuotteelle ja sisältää tämän metallin suhteellisen puhtaana metallina, kaupallisesti saatavana metallina epäpuhtauksineen ja/tai siihen lisättyine ainesosineen tai seoksena, jossa tämä metallin esiaste on pääainesosa; ja kun tietty metalli maini-15 taan perusmetallina, esim. alumiini, tunnistettu metalli tulisi tulkita tämä määritelmä mielessä, ellei tekstin asiasisältö muuta osoita.

Kuvio 1 on kaaviomainen, vertikaalinen poikkileikkauksellinen kuva esittäen perusmetallin harkon koosteen sopivassa pedissä, jonka päällä on 20 läpäisevän kerroksen sisältävä esimuotti ja joka on rajoitettu tulenkestävään astiaan.

Tämän keksinnön suoritusmuodon mukaisesti perusmetalli, joka voi sisältää lisäaineita (kuten alla on yksityiskohtaisemmin selvitetty) ja on esiaste 25 hapettumisreaktiotuotteelle, muodostetaan harkoksi, billetiksi, sauvaksi, levyksi tai vastaavaksi ja sijoitetaan inerttiseen petiin, upokkaaseen tai muuhun tulenkestävään astiaan. Läpäisevä muotoiltu esimuotti (jota kuvataan alla yksityiskohtaisemmin) muodostetaan tai valmistetaan siten, että sillä on ainakin yksi määritetty pintaraja ja että se on läpäisevä 30 kaasufaasihapettimelle ja hapettumisreaktiotuotteen suodattumiselle. Esimuotti sijoitetaan perusmetallin yhden tai useamman pinnan tai pinnan osan viereen ja mielellään kosketukseen näiden kanssa siten, että ainakin osa esimuotin määritetystä pintarajasta sijoittuu yleensä erilleen tai ulospäin tai erotettuna perusmetallin metallisesta pinnasta. Esimuotti on 35 mielellään kosketuksessa perusmetallin alueellisen pinnan kanssa; mutta esimuotti voi haluttaessa olla osittain uppoutunut, muttei kokonaan 90055 uppoutunut, sulaan metalliin, koska täydellinen uppoutuminen sulkisi tai estäisi monikiteisen matriisin kehittymisen.

Läpäisevä kerros muodostetaan, lisätään tai levitetään päällysteenä tai 5 kerroksena esimuotille siten, että sillä on ainakin yksi pinta, joka mukautuu olennaisesti esimuotin määritetyn pintarajan geometriaan. Kerros on riittävän huokoinen ollakseen läpäisevä kaasufaasihapettimelle ja hapettumisreaktiotuotteen suodattumiselle. Läpäisevän kerroksen, jonka ei tarvitse olla paksuudeltaan yhtenäinen, pintaraja sijaitsee esimuotin 10 määritetyn pintarajan vieressä tai sitä vastassa. Hapettumisreaktiotuotteen muodostuminen tapahtuu kohti määritettyä pintarajaa ja läpäisevää kerrosta, joka tuottaa keraamisen sekarakenteen pinnan, kehän tai rajan. Astia ja sen sisältö sijoitetaan myöhemmin uuniin, johon on syötetty hapetin kaasufaasihapetin mukaanlukien. Tämä kooste kuumennetaan hapettu-15 misreaktiotuotteen sulamispisteen alapuolella mutta perusmetallin sulamispisteen yläpuolella oleviin lämpötiloihin, joita ovat esimerkiksi alumiinin ollessa perusmetallina ja ilman ollessa kaasufaasihapettimena noin 850-1450°C ja suositeltavammin noin 900-1350°C. Tällä lämpötila-välillä tai suositeltavalla lämpötila-alueella muodostuu sulan metallin 20 allas, ja hapettimen (hapettimien) kanssa kosketukseen joutuessaan sula metalli reagoi muodostaen kerroksen hapettumisreaktiotuotetta. Ollessaan jatkuvasti alttiina hapettavalle ympäristölle sula metalli vetäytyy vähitellen mihinkä tahansa aikaisemmin muodostuneeseen hapettumisreak-tiotuotteeseen ja sen läpi hapettimen suuntaan ja kohti määritettyä 25 pintarajaa, joka on kosketuksessa läpäisevän kerroksen kanssa. Hapettimen kanssa kosketukseen tullessaan sula metalli reagoi muodostaen lisää hapettumisreaktiotuotetta ja jättäen jälkeensä valinnaisesti metallisia ainesosia monikiteisen materiaalin läpi jakautuneina. Ainakin osa hapet-tumisreaktiotuotteesta pidetään kosketuksessa sulan perusmetallin ja 30 hapettimen (hapettimien) kanssa näiden välillä, jotta voidaan pitää yllä monikiteisen hapettumisreaktiotuotteen jatkuvaa kasvua esimuotissa. Monikiteisen hapettumisreaktiotuotteen kasvaminen ja kehittyminen jatkuu esimuotissa sulkien sisäänsä sen ainesosat. Prosessia jatketaan, kunnes hapettumisreaktiotuote on kasvanut määritetyn pintarajan ulkopuolelle 35 ainakin osaan läpäisevää kerrosta välikeramiikkakappaleen tuottamiseksi, joka käsittää allaolevan keraamisen sekarakennekappaleen hapettumis- 11 90055 reaktiotuotteen ja keraamisen kerroksen suodattamana, joka kerros on ainakin osittain suodatettu hapettumisreaktiotuotteelia. Prosessia toteutettaessa se määritetään ennalta siten, että saatavan keraamisen kerroksen mekaaninen yhtenäisyys on heikompi tai vähemmän olennainen 5 mekaanisesti kuin keraamisen sekarakennekappaleen mekaaninen yhtenäisyys. "Mekaaninen yhtenäisyys" voidaan määrittää sinä laatuna tai lujuutena vastaavissa keraamisissa rakenteissa, joka mahdollistaa keraamisen kerroksen poistamisen esimerkiksi hiekkapuhalluksella, kaatamalla hiovaan aineeseen tai liete-eroosiolla häiritsemättä tai järkyttämättä allaolevaa 10 keraamista sekarakennetta, joka säilyy olennaisesti koskemattomana keraamista kerrosta poistettaessa ja sen jälkeen kun se on poistettu.

Välikeramiikkakappale, joka käsittää kerroksen ja täyteaineen hapettu-misreaktiotuotteen suodattamana, poistetaan uunista, ja sen annetaan 15 jäähtyä noin 850°C:en alapuolelle ja mielellään noin 400°C:en alapuolelle suunnilleen huoneenlämpötilaan. Suositeltavassa suoritusmuodossa keraaminen sekarakennekerros kehittää jäähdytettäessä mikrohalkeamia keraamiseen matriisiinsa johtuen kasvaneeseen matriisiin sulkeutuneiden kerroksen ainesosien martensiittivaiheen muodonmuutoksesta, mikä johtaa siihen, 20 että keraaminen kerros on helpompi poistaa keraamisesta sekarakennekappa-leesta kuin siinä tapauksessa, että välikeramiikkakappaletta ei jäähdytettäisi. Mikrohalkeillut keraaminen sekarakennekerros poistetaan myöhemmin keraamisesta sekarakennekappaleesta esimerkiksi eroosiotekniikalla.

25 Läpäisevä kerros voi käsittää minkä tahansa materiaalin, yhdisteen (mitä tahansa materiaaleja, yhdisteitä) tai vastaavia, jotka ovat yhteensopivia siinä tapahtuvan hapettumisreaktiotuotteen matriisin kasvun kanssa, ja sen jälkeen kun kerros on suodatettu hapettumisreaktiotuotteelia, sen mekaaninen yhtenäisyys on heikompi tai mekaanisesti vähemmän olennainen 30 kuin allaolevan sekarakennekappaleen mekaaninen yhtenäisyys, jotta minkä tahansa suodattuneen hapettumisreaktiotuotteen sisältävä läpäisevä kerros voidaan helposti ja etupäässä erodoida tai muutoin poistaa allaolevasta sekarakennekappaleesta jälkimmäiseen vaikuttamatta esimerkiksi halkaisemalla, pistesyövyttämällä tai muulla vastaavalla tavalla. Läpäisevä 35 kerros voi myös käsittää minkä tahansa materiaalin, yhdisteen (mitä tahansa materiaaleja, yhdisteitä) tai vastaavia, jotka prosessin jälkeen 12 90055 tapahtuvan jäähdyttämisen yhteydessä kehittävät mikrohalkeamia johtuen martensiittivaiheen muodonmuutoksesta, mikä puolestaan johtuu siitä, että kerros on epästabiili tai tulee epästabiiliksi hapettumisreaktion kasvuprosessin aikana. Kerroksen koostumus riippuu paljolti esimuotin ja 5 kehittyneen keraamisen matriisin koostumuksesta, mutta se voi myös riippua hapettimesta ja prosessiolosuhteista. Materiaalit ja proses-siolosuhteet valitaan ennalta siten, että suodattunut kerrossekarakenne on heikompi kuin viereinen suodattunut täyteainesekarakenne ja että kerros voidaan helposti erottaa rajapinnalla. Keksinnön yhdessä suo-10 siteltavassa suoritusmuodossa, jossa alumiinia käytetään perusmetallina ja ilmaa hapettimena alfa-alumiinioksidien matriisin muodostamiseksi, läpäisevä kerros käsittää epästabiilin yhdisteen, joka valitaan sirko-niumoksidista, hafniumoksidistä ja näiden seoksista koostuvasta ryhmästä. Tarkemmin sanottuna, jos läpäisevä kerros käsittää epästabiilia sir-15 koniumoksidia ja täyteaine alumiinioksidia, alumiinioksidisella hapettu-misreaktiotuotteella suodatettu kerros on mekaanisesti heikompi kuin viereinen suodattunut peti, ja se voidaan helposti poistaa pedistä rajapinnalla esimerkiksi hiekkapuhalluksella, hiomalla, liete-eroosiolla tai muulla vastaavalla tavalla.

20 Läpäisevä kerros, joka sijoitetaan esimuotin määritetyn pintarajan viereen, voi olla mikä tahansa sopiva muotti tai materiaali, kuten levykkeiden, lankojen, hiukkasten, jauheiden, kuplien, jne. sekä näiden yhdistelmien päällyste, peti tai vastaava. Materiaali voidaan sitoa millä 25 tahansa sopivalla sideaineella, esimerkiksi polyvinyylialkoholilla tai vastaavalla, raakalujuuden tuottamiseksi, joka aine ei häiritse tämän keksinnön reaktioita. Suuret hiukkaset, joiden seulamitta U.S. standardin mukaan on esimerkiksi 24 tai suurempi ja joka vastaa noin 725 mikronia, ovat erityisen hyödyllisiä johtuen niiden taipumuksesta muodostaa erit-30 täin heikkoja sekarakenteita. Hienompiakin kokoja voidaan kuitenkin käyttää, mukaanlukien eri seulamittojen yhdistelmät. Läpäisevän kerroksen hiukkasmainen materiaali tai yhdiste voidaan mukauttaa tai muotittaa esimuotin pintaan tunnetuilla tai tavanomaisilla menetelmillä kuten muodostamalla hiukkasliete orgaaniseen sideaineeseen ja levittämällä 35 liete pintaan, jonka jälkeen osan annetaan jähmettyä esimerkiksi kuivaamalla korkeissa lämpötiloissa.

13 90055

Lopputuotteena saatavan itsekantavan keraanftsen sekarakenteen suodattaa tai sulkee sisäänsä sen rajoille asti keraaminen matriisi, joka käsittää monikiteisen materiaalin, joka koostuu puolestaan olennaisesti perusmetallin hapettumisreaktiotuotteesta kaasufaasihapettimen kanssa ja valin-5 naisesti yhden tai useamman metallin ainesosasta, kuten perusmetallin hapettumattomista ainesosista, hapettimista tai pelkistyvän hapettimen metallisista ainesosista. Tyypillisimmin täyteaine-esimuotin tai täyteaineen pedin sekä monikiteisen matriisin rajat yhdistyvät olennaisesti; mutta pedin tai esimuotin pinnoilla olevat yksittäiset ainesosat voivat 10 olla alttiina matriisille tai tunkeutua siitä ulos, ja tämän vuoksi suodattuminen ja sisäänsulkeminen ei ehkä täysin ympäröi tai koteloi täyteainetta matriisilla. Tulisi lisäksi ymmärtää, että saatavassa monikiteisessä matriisissa voi olla huokoisuutta, joka voi olla metalli-faasin osittaista tai lähes täydellistä korvaamista, mutta tyhjiöiden 15 tilavuusprosentti rippuu paljolti sellaisista tekijöistä kuin lämpötila, aika, perusmetallin tyyppi ja lisäaineen pitoisuudet. Näissä monikitei-sissä keraamisissa rakenteissa hapettumisreaktiotuotteen kristalliitit ovat tyypillisesti yhdistyneitä useammassa kuin yhdessä ulottuvuudessa, mielellään kolmessa ulottuvuudessa, ja metallifaasi tai huokoinen faasi 20 voi olla ainakin osittain yhdistynyttä. Tämän keksinnön mukaisella keraamisella sekarakennetuotteella on yleensä hyvin määritetyt pinta-rajat. Näin ollen läpäisevä kerros tuottaa itsekantavan keraamisen sekarakenteen rajan ja auttaa tuotettaessa hyvin määritettyä, lopullista tai lähes lopullista itsekantavaa keraamista sekarakennetta.

25 Tämän keksinnön menetelmää soveltamalla saatu keraaminen sekarakenne on - tavalliseti koossapysyvä tuote, jossa noin 5-98 tilavuusprosenttia keraamisen sekarakennetuotteen kokonaistilavuudesta koostuu yhdestä tai useammasta täyteaineesta, jotka on upotettu monikiteisellä matriisilla 30 varustetun esimuotin tai pedin määritettyyn pintarajaan. Kun perusmetallina on alumiini, monikiteinen matriisi koostuu tavallisesti noin 60-99 .. . tilavuusprosentista (monikiteisen matriisin tilavuudesta) yhdistynyttä ' alfa-alumiinioksidia ja noin 1-40 tilavuusprosentista perusmetallin hapettumattomia ainesosia (sama peruste).

; 35 14 90055

Vaikka tätä keksintöä kuvataan tämän jälkeen painottaen erityisesti järjestelmiä, joissa alumiinia tai alumiiniseosta käytetään perusmetallina ja alumiinioksidi on aiottu hapettumisreaktiotuote, tämä viittaus tehdään ainoastaan esimerkillisistä syistä, ja tulee ymmärtää, että tämä 5 keksintö soveltuu tässä yhteydessä esitettyjen opetusten mukaisesti muihinkin järjestelmiin, joissa muita metalleja kuten tinaa, piitä, titaania, sirkoniumia, jne. käytetään perusmetallina ja aiottu hapettumisreaktiotuote on tämän metallin oksidi, nitridi, boridi, karbidi tai vastaava. Keksintöä kuvataan alla myös viitaten erityisesti esimuottiin 10 sekarakennekappaleita muodostettaessa, mutta tulisi ymmärtää, että mitkä tahansa irtonaiset täyteainepedit, -materiaalit tai vastaavat, joilla on ainakin yksi määritetty pintaraja, ovat myös sovellettavissa ja hyödyllisiä tätä keksintöä sovellettaessa. Toisin sanoen kun "esimuottiin" tai "läpäisevään esimuottiin" viitataan tässä yhteydessä, sen tarkoitetaan 15 viittaavan mihinkä tahansa täyteaineen massaan, joka on läpäisevä kaasufaasihapettimelle sekä tämän keksinnön mukaiselle hapettamisreak-tiokasvuprosessille ja jolla on ainakin yksi määritetty pinta.

Viitaten nyt piirustukseen, jotta keksintöä voidaan edelleen kuvata 20 esimerkin avulla, perusmetalli 10 upotetaan olennaisesti inerttiseen täyteaineeseen 12 siten, että metallin yläpinta on olennaisesti samassa tasossa pedin kanssa. Esimuotti 14, jolla on ennaltamääritetty muotoiltu pinta, johon viitataan yleisesti numerolla 16, sijoitetaan perusmetallin yläpinnan päälle. Läpäisevä kerros 18 levitetään pintaan 16 häiritsemättä : : 25 tai järkyttämättä tämän pinnan geometriaa. Tämä kooste sijoitetaan sopivaan tulenkestävään astiaan tai laivaan 20. Havaitaan, että kooste on järjestetty siten, että kasvu tai kehittyminen tapahtuu esimuottiin 14 ja kohti määritetyn pintarajan 16 suuntaa. Hapettumisreaktiotuote suodattuu tai vajoaa esimuottiin 14 sekä ainakin osaan läpäisevästä kerroksesta 18. 30 Kooste kuumennetaan uunissa (jota ei ole esitetty), korkeaan lämpötilaan kaasufaasihapettimen yhteydessä ylläkuvatun mukaisesti siten, että monikiteinen keraaminen kasvu suodattuu esimuottiin määritetyn pintarajan 16 ulkopuolelle sekä ainakin osaan läpäisevää kerrosta 18 esimuottia 14 olennaisesti häiritsemättä tai syrjäyttämättä, jotta voidaan tuottaa 35 välikeramiikkakappale. Välikeramiikkakappale käsittää keraamisen kerrok-sen (kerroksen, joka on monikiteisen keraamisen kasvun suodattama), joka 15 90055 on keraamisen sekarakennekappaleen päällä (esimuotti monikiteisen keraamisen kasvun suodattamana). Keraamisella kerroksella on mekaaninen yhtenäisyys, joka on heikompi tai mekaanisesti vähemmän olennainen kuin keraamisen sekarakennekappaleen mekaaninen yhtenäisyys, ja keraaminen 5 kerros voidaan poistaa esimerkiksi hiekkapuhalluksella keraamisesta seka-rakennekappaleesta vaikuttamatta jälkimmäisen mekaaniseen yhtenäisyyteen tai rakenteeseen. Välikeramiikkakappaleen annetaan tyypillisesti jäähtyä esimerkiksi poistamalla kooste uunista ennen kuin keraaminen kerros erotetaan allaolevasta keraamisesta sekarakennekappaleesta. Kun keraami-10 nen kerros poistetaan määritettyä pintarajaa 16 pitkin, saatavaksi keraamiseksi tuotteeksi saadaan itsekantava keraaminen sekarakenne, jonka määritetyn pinnan tuottaa läpäisevä kerros 18.

Tämän keksinnön mukaisessa prosessissa kaasufaasihapetin on normaalisti 15 kaasumainen tai höyrystynyt prosessiolosuhteissa hapettavan ilmakehän kuten ilmakehän ilman tuottamiseksi. Tyypillisiä kaasufaasihapettimia ovat esimerkiksi seuraavien alkuaineet tai yhdisteet tai seuraavien alkuaineiden tai yhdisteiden yhdistelmät mukaanlukien haihtuvat tai höyrystyvät alkuaineet, yhdisteet tai yhdisteiden ainesosat tai näiden 20 seokset: happi, typpi, halogeeni, rikki, fosfori, arseeni, hiili, boori, seleeni, telluuri sekä näiden yhdisteet tai yhdistelmät, kuten metaani, etaani, propaani, asetyleeni, eteeni, propyleeni (hiilivety hiilen lähteenä) sekä seokset kuten ilma, H2/H20 ja C0/C02, joista kaksi jälkimmäistä (eli H2/H20 ja C0/C02) ovat hyödyllisiä vähentämään happea (mukaan-25 lukien ilman), joista ilmaa pidetään tavallisesti parempana sen ilmeises-tä taloudellisuudesta johtuen. Kun kaasufaasihapetin tunnistetaan tietyn : : : kaasun tai höyryn sisältäväksi tai käsittäväksi, tämä tarkoittaa kaasu- • - faasihapetinta, jossa tunnistettu kaasu tai höyry on perusmetallin ainoa, hallitseva tai ainakin merkittävä hapetin käytettävässä hapettavassa 30 ympäristössä vallitsevissa olosuhteissa. Vaikka esimerkiksi ilman pää-ainesosa on typpi, ilman happipitoisuus on normaalisti perusmetallin .. . ainoa hapetin käytettävässä hapettavassa ympäristössä vallitsevissa olosuhteissa. Tämän vuoksi ilma määritetään "happea sisältäväksi kaasuha-pettimeksi" muttei "typpeä sisältäväksi kaasuhapettimeksi". Esimerkki ; ; : 35 "typpeä sisältävästä kaasuhapettimesta" on tässä yhteydessä ja patentti- 16 90055 vaatimuksissa käytettynä "muodostuskaasu", joka sisältää tyypillisesti noin 96 tilavuusprosenttia typpeä ja noin 4 tilavuusprosenttia vetyä.

Hapetin voi sisältää myös kiinteän hapettimen ja/tai nestemäisen hapet-5 timen, joka on kiinteä aine tai neste prosessiolosuhteissa. Kiinteää hapetinta ja/tai nestemäistä hapetinta käytetään yhdessä kaasufaasi-hapettimen kanssa. Kun kiinteää hapetinta käytetään, se on tavallisesti hajautuneena tai sekoittuneena koko täyteainepetiin tai esimuottiin tai perusmetallin esimuotin tai pedin vieressä olevaan osaan hiukkasten 10 muodossa tai ehkä päällysteenä pedin tai esimuotin hiukkasten päällä. Mitä tahansa sopivaa kiinteää hapetinta voidaan käyttää mukaanlukien alkuaineet, kuten boori tai hiili, tai pelkistyvät yhdisteet, kuten oksidit, karbidit tai boridit, joiden lämpödynaaminen stabiliteetti on alhaisempi kuin perusmetallin oksidi- tai boridireaktiotuotteella.

15

Jos kaasufaasihapettimen yhteydessä käytetään nestemäistä hapetinta, se voi olla hajautuneena läpi koko täyteainepedin tai esimuotin tai niiden perusmetallin vieressä olevan osan läpi edellyttäen, että tällainen nestemäinen hapetin ei estä sulan metallin pääsyä kaasufaasihapettimeen. 20 Viittaus nestemäiseen hapettimeen tarkoittaa hapetinta, joka on neste hapettamisreaktio-olosuhteissa, ja näin ollen nestemäisellä hapettimella voi olla kiinteä esiaste kuten suola, joka on sulassa muodossa tai nestemäinen hapettamisreaktio-olosuhteissa. Nestemäisellä hapettimella voi vaihtoehtoisesti olla nestemäinen esiaste, kuten materiaalin liuos, jota 25 käytetään päällystämään täyteainepohjan tai esimuotin kaikki huokoiset pinnat tai osa niistä ja joka sulatetaan tai hajotetaan prosessiolosuhteissa sopivan hapettimen osuuden aikaansaamiseksi. Esimerkkejä nestemäisistä hapettimista ovat tässä käytettyinä alhaissulatteiset lasit.

Ό 30

Esimuotin tulisi olla riittävän huokoinen tai läpäisevä salliakseen kaasufaasihapettimen läpäistä esimuotin ja tulla kosketukseen perus-metallin kanssa. Esimuotin tulisi myös olla riittävän läpäisevä mahdollistaakseen hapettumisreaktiotuotteen kasvun esimuotissa olennaisesti 35 häiritsemättä, järkyttämättä tai muulla tavoin muuttamatta esimuotin konfiguraatiota tai geometriaa. Jos esimuotti sisältää kiinteän hapet- 17 90055 timen ja/tai nestemäisen hapettimen, joka voi seurata kaasufaasihape-tinta, esimuotin tulisi olla riittävän läpäisevä tai huokoinen salliakseen tai hyväksyäkseen hapettumisreaktiotuotteen kasvun, joka saa alkunsa kiinteästä ja/tai nestemäisestä hapettimesta. Tulisi ymmärtää, että 5 milloin tahansa "esimuottiin" tai "läpäisevään esimuottiin" viitataankin, tämä tarkoittaa esimuottia, jolla on yllämainitut huokoisuus- ja/tai läpäisevyysominaisuudet, ellei muuta ole ilmoitettu.

Läpäisevä esimuotti voidaan luoda mihinkä tahansa ennaltamääritettyyn 10 kokoon ja muotoon millä tahansa tavanomaisella menetelmällä, joita ovat liukuvalu, ruiskupuristus, siirtopuristus, tyhjömuovaus tai vastaava, prosessoimalla mikä tahansa sopiva materiaali (mitkä tahansa sopivat materiaalit), jotka on tunnistettu ja kuvattu tarkemmin muualla tämän hakemuksen yhteydessä. Läpäisevä esimuotti, kuten aikaisemmin mainittiin, 15 voi sisältää kiinteän hapettimen ja/tai nestemäisen hapettimen, jota käytetään kaasufaasihapettimen yhteydessä hapettimena. Läpäisevä esimuotti tulisi valmistaa siten, että sillä on ainakin yksi pintaraja ja siten, , että se säilyttää merkittävän muodon yhtenäisyyden ja raakalujuuden sekä mittatarkkuuden sen jälkeen, kun keraaminen matriisi on sen suodattanut 20 ja sisäänsä sulkenut. Läpäisevän esimuotin tulisi kuitenkin olla riittävän läpäisevä hyväksyäkseen kasvavan monikiteisen hapettumisreaktiotuotteen. Läpäisevän esimuotin tulisi myös pystyä kostumaan perusmetallilla, ja sen koostumuksen tulisi olla sellainen, että monikiteinen hapettumis-reaktiotuote voi sitoutua tai liimautua esimuottiin ja sen sisään, jotta 25 voidaan tuottaa keraaminen sekarakennetuote, jolla on korkea yhtenäisyys ·. : ja hyvin määritetyt rajat.

Esimuotti voi olla minkä tahansa kokoinen tai muotoinen, kunhan se on : kosketuksessa perusmetallin metallipinnan kanssa tai sijaitsee tämän 30 pinnan vieressä tai on pidennetyssä pintakosketuksessa tämän pinnan kanssa ja kun sillä on päälläolevalla läpäisevällä kerroksella varustettu, ainakin yksi pintaraja, joka määrittää kohteen kasvavalle monikitei-selle matriisille. Esimerkkinä mainittakoon, että esimuotti voi olla muodoltaan puolipallon muotoinen siten, että litteä pintaraja on koske-: 35 tuksessa perusmetallin pinnan ja kuvunmuotoisen pintarajan kanssa, joka ; edustaa määritettyä pintarajaa, johon monikiteisen materiaalin tulee 18 90055 kasvaa; tai esimuotti voi olla muodoltaan kuutiomainen siten, että yksi neliömäinen pintaraja on kosketuksessa perusmetallin metallipinnan kanssa ja että jäljellä olevat viisi neliömäistä pintarajaa ovat kohdepisteitä kasvavalle monikiteiselle matriisille. Hapettumisreaktiotuotteesta 5 saatava monikiteisen materiaalin matriisi kasvatetaan yksinkertaisesti läpäisevään esimuottiin ja kerrokseen, jotta esimuotti voidaan suodattaa ja upottaa sen määritetylle pintarajalle asti ja jotta viereisesti sijoitettu läpäisevä kerros voidaan ainakin osittain suodattaa läpäisevää esimuottia olennaisesti häiritsemättä tai syrjäyttämättä.

10 Tämän keksinnön mukainen läpäisevä esimuotti voi koostua mistä tahansa sopivasta materiaalista kuten keramiikasta ja/tai metallisista hiukkasista, jauheista, kuiduista, karvoista, langoista, hiukkasista, ontoista kappaleista tai palloista, viirakankaasta, kiinteistä palloista, 15 jne., ja niiden yhdistelmistä. Esimuotin materiaalit voivat käsittää joko irtonaisen tai sidotun koosteen tai järjestelmän, jossa on rakoja, aukkoja, välitiloja tai vastaavia, jotta esimuotti voidaan tehdä läpäiseväksi hapettimelle ja sulan perusmetallin suodattumiselle ja jotta hapettumisreaktiotuotteen kasvu voidaan mahdollistaa muuttamatta esi-20 muotin konfiguraatiota. Esimuotti voi sisältää vahvistussauvoista, tangoista, putkista, pikkuputkista, levyistä, langasta, palloista tai muista hiukkasista koostuvan ristikkorakenteen, viirakankaan, keraamisen tulenkestävän kankaan tai vastaavan tai minkä tahansa edellämainittujen yhdistelmän, jotka on järjestetty etukäteen toivottuun muotoon. Esimuotin 25 materiaali (materiaalit) voivat lisäksi olla homogeenisiä tai heterogeenisiä. Esimuotin sopivat materiaalit, kuten keraamiset jauheet tai hiukkaset, voivat olla sidottuja yhteen millä tahansa sopivalla sideaineella tai vastaavalla, joka ei häiritse tämän keksinnön mukaisia reaktioita tai jätä keraamiseen sekarakennetuotteeseen mitään ei-toivottavia 30 jäännössivutuotteita. Sopivien hiukkasten, kuten piikarbidin tai alumiinioksidin, raekoko voi olla noin 10-1000 U.S. standardiyksikköä tai pienempi, joka vastaa n. 12 mikronia, tai voidaan käyttää raekokojen ja -tyyppien yhdistelmää. Hiukkaset voidaan muokata tunnetuilla tai tavanomaisilla tekniikoilla esimerkiksi muodostamalla hiukkasista koostuva 35 liete orgaaniseen sideaineeseen, kaatamalla liete muottiin ja antamalla is 90055 muotin tämän jälkeen jähmettyä esimerkiksi kuivaamalla tai vulkanoimalla korkeassa lämpötilassa.

Lukuisia erilaisia sopivia materiaaleja voidaan käyttää muodostettaessa 5 ja valmistettaessa esimuottia tai täyteainepetiä. Tällaisia sopivia materiaaleja ovat aineet, jotka prosessin lämpötila- ja hapettamisolosuh-teissa eivät ole haihtuvia, ovat lämpödynaamisesti stabiileja, eivätkä reagoi tai sula liikaa sulassa perusmetallissa. Joitakin hyödyllisiä täyteaineita voidaan järjestää varustettuna suojaavalla päällysteellä, 10 jotta materiaali voidaan tehdä stabiiliksi ja jotta ei-toivottuja reaktioita voidaan välttää. Alumiinin ollessa perusmetallina ja ilman tai hapen ollessa hapettimena tällaisia materiaaleja ovat esimerkiksi metalliok-sidit, boridit, nitridit sekä alumiinin, seriumin, hafniumin, lantaanin, praseodyymin, samariumin, sirkoniumin ja korkeamman asteen metallisten 15 yhdisteiden karbidit, kuten spinelli ja päällystetyt hiilikuidut. Joidenkin näiden ainesosien päällystäminen hapettavalla suojaavalla kerroksella saattaa olla välttämätöntä, jotta ne pystyvät selviytymään prosessin hapettavista olosuhteista. Tässä tapauksessa päällysteen on oltava yhteensopiva matriisin kehittymisen kanssa.

20 Tämän keksinnön yhteydessä käytettävää esimuottia voidaan käyttää yksittäisenä esimuottina tai esimuottien yhdistelmänä monimuotoisempien muotojen muodostamiseksi. On havaittu, että monikiteinen matriisimateri-aali voidaan kasvattaa esimuottikoosteen vierekkäisten, toisiinsa kosket-25 tavien osien läpi, jotta vierekkäiset esimuotit voidaan sitoa yhdistyneeksi tai itsenäiseksi keraamiseksi sekarakenteeksi. Esimuottien kooste, joka on varustettu pinnalla (pinnoilla) olevalla läpäisevällä kerroksella, järjestetään siten, että hapettumisreaktiotuotteen kasvun suunta on kohti esimuottien koostetta ja koosteeseen läpäisevän kerroksen 30 ja koosteen suodattamiseksi ja upottamiseksi, jolloin esimuotit sitoutuvat toisiinsa. Monimutkaisia ja muotoiltuja keraamisia sekarakenteita voidaan näin muodostaa itsenäisenä kappaleena, jota ei voida tuottaa muulla tavoin tavanomaisilla valmistustekniikoilla. Tulisi ymmärtää, että milloin tahansa tässä yhteydessä viitataan "esimuottiin", se tarkoittaa 35 esimuottia tai esimuottien koostetta (ellei muuta ole ilmoitettu), joka voidaan lopuksi sitoa itsenäiseksi sekarakenteeksi.

20 9G055

Keksinnön lisäsuoritusmuodon mukaisesti, ja kuten hakijan patenteissa on selvitetty, lisäaineiden lisääminen perusmetallin yhteyteen voi vaikuttaa suotuisasti tai edistää hapettamisreaktioprosessia. Lisäaineiden toiminta tai toiminnot voivat riippua monista muistakin tekijöistä kuin itse 5 lisäaineesta. Näitä tekijöitä ovat esimerkiksi käytettävä perusmetalli, toivottava lopputuote, lisäaineiden tietty yhdistelmä kahta tai useampaa lisäainetta käytettäessä, ulkoisesti lisätyn lisäaineen käyttäminen yhdessä lejeeratun lisäaineen kanssa, lisäaineen pitoisuus, hapettava ympäristö ja prosessiolosuhteet.

10

Yhdessä perusmetallin kanssa käytettävä lisäaine tai käytettävät lisäaineet (1) voidaan järjestää perusmetalliin sekoitettavina ainesosina, (2) voidaan lisätä ainakin osaan perusmetallista tai (3) voidaan lisätä täyteainepetiin tai esimuottiin tai sen osaan, esimerkiksi esimuotin 15 tukivyöhykkeeseen, tai mitä tahansa kahden tai useamman tekniikan (1), (2) ja (3) yhdistelmää voidaan käyttää. Lejeerattua lisäainetta voidaan käyttää esimerkiksi yhdessä ulkoisesti lisätyn lisäaineen kanssa. Tekniikan (3) tapauksessa, jossa lisäaine tai lisäaineet lisätään täyteainepetiin tai esimuottiin, lisäys voidaan suorittaa millä tahansa sopivalla 20 tavalla kuten hajauttamalla lisäaineet esimuotin koko massaan päällysteiden tai hiukkasten muodossa, jotka kattavat mielellään ainakin perusmetallin viereisen esimuotin osan. Minkä tahansa lisäaineiden lisääminen täyteaineeseen voidaan suorittaa lisäämällä kerros yhtä tai useampaa lisäainetta esimuottiin ja sen sisään mukaanlukien mitkä tahansa sen 25 sisäisistä aukoista, raoista, väylistä, välitiloista tai vastaavista, jotka tekevät sen läpäiseväksi. Sopiva tapa minkä tahansa lisäaineen lisäämiseksi on upottaa käytettävä täyteaine yksinkertaisesti nesteläh-teeseen (esim. lisäaineen liuokseen).

30 Lisäaineen lähde voidaan myös järjestää sijoittamalla lisäaineen jähmeä massa kosketukseen ainakin perusmetallin pinnan osan ja esimuotin kanssa näiden välille. Ohut kalvo piidioksidia sisältävää lasia (lisäaineena hyödyllinen a 1umlInIperusmcta 11 in hapot läntiselle) voidaan esimerkiksi sijoittaa perusmetallin pinnalle. Kun piitä sisältävällä materiaalilla 35 päällystetty alumiiniperusmetalli (joka voi olla sisäisesti seostettu magnesiumilla) sulatetaan hapettavassa ympäristössä (esim. alumiini 21 90055 ilmassa noin 850-1450°C:ssa, mielellään noin 900-1350°C:ssa), tapahtuu monikiteisen keraamisen matriisimateriaalin kasvu läpäisevään esimuot-tiin. Tapauksessa, jossa lisäaine lisätään ulkoisesti ainakin osaan perusmetallin pinnasta, monikiteinen oksidirakenne kasvaa yleensä lä-5 päisevässä esimuotissa olennaisesti lisäainekerroksen ulkopuolelle (eli lisätyn lisäainekerroksen syvyyden ulkopuolelle). Yksi tai useampi lisäaine voidaan joka tapauksessa levittää ulkoisesti perusmetallin pintaan ja/tai läpäisevään esimuottiin. Lisäksi perusmetalliin lejeerat-tuja lisäaineita ja/tai perusmetallin ulkoisesti lisättyjä lisäaineita 10 voidaan vahvistaa yllämainittuihin muotteihin lisätyillä lisäaineella (lisätyillä lisäaineilla). Näin ollen mitä tahansa lisäaineiden pitoisuuksien puuteellisuuksia, jotka lisäaineet on lisätty ulkoisesti perusmetalliin ja/tai lejeerattu perusmetallin kanssa, voidaan täydentää vastaavan lisäaineen (vastaavien lisäaineiden) lisäpitoisuudella, jotka 15 on lisätty esimuottiin ja päinvastoin.

Alumiiniperusmetallille hyödyllisiä lisäaineita ovat erityisesti ilman ollessa hapettimena esimerkiksi magnesiummetalli ja sinkkimetalli yhdessä toistensa kanssa tai yhdessä muiden lisäaineiden kanssa, kuten alla on 20 kuvattu. Nämä metallit tai metallien sopiva lähde voidaan lejeerata alumiinipohjaiseen perusmetalliin pitoisuuksina kullekin noin 0,1-10 painoprosenttia, mikä perustuu saatavan seosmetallin kokonaispainoon. Tällä alueella olevien pitoisuuksien on havaittu aloittavan keraamisen kasvun, edistävän metallin kulkua ja vaikuttavan suotuisasti saatavan hapettumis-25 reaktiotuotteen kasvumorfologiaan. Minkä tahansa yhden lisäaineen pitoisuus riippuu sellaisista tekijöistä kuin lisäaineiden yhdistelmä ja prosessilämpötila.

Olosuhteista riippuen voidaan käyttää yhtä tai useampaa lisäainetta, ku-30 ten yllä on kuvattu. Kun esimerkiksi alumiini on perusmetallina ja ilma on hapettimena, erityisen hyödyllisiä lisäaineiden yhdistelmiä ovat (a) magnesium ja pii tai (b) magnesium, sinkki ja pii. Tällaisissa esimerkeissä suositeltava magnesiumpitoisuus on alueella noin 0,1-3 painoprosenttia, sinkkipitoisuus alueella noin 1-6 painoprosenttia ja pii-35 pitoisuus alueella noin 1-10 painoprosenttia.

22 9 0 0 5 5

Lisäesimerkkejä alumiiniperusmetallin kanssa hyödyllisistä lisäaineista ovat natrium, litium, kalsium, boori, fosfori ja yttrium, joita voidaan käyttää yksin tai yhdessä yhden tai useamman muun lisäaineen kanssa hapettimesta ja prosessiolosuhteista riippuen. Natriumia ja litiumia 5 voidaan käyttää hyvin pieninä määrinä alueella osia per miljoona, tyypillisesti noin 100-200 osaa per miljoona, ja kumpaakin voidaan käyttä yksin tai yhdessä tai yhdistelmänä muun lisäaineen (muiden lisäaineiden) kanssa. Harvinaiset maametallit kuten serium, lantaani, praseodyymi, neodyymi ja samarium ovat myös hyödyllisiä lisäaineita, ja tässä yhtey-10 dessä jälleen erityisesti käytettyinä yhdessä muiden lisäaineiden kanssa.

Kuten yllä on huomautettu, ei ole välttämätöntä lejeerata perusmetalliin mitään lisäainetta. Kun lisätään esimerkiksi yksi tai useampi lisäaine selektiivisesti ohuena kerroksena joko koko perusmetallin pintaan tai 15 osaan siitä, mahdollistetaan paikallinen kasvu perusmetallista tai sen osista ja edistetään monikiteisen keraamisen materiaalin kasvua läpäisevään esimuottiin valituilla alueilla. Näin ollen monikiteisen keraamisen matriisimateriaalin kasvua läpäisevään esimuottiin voidaan säädellä sijoittamalla lisäaine paikallisesti perusmetallin pinnalle. 20 Levitetty lisäaine tai -kerros on ohut suhteessa perusmetallin massan paksuuteen, ja hapettumisreaktiotuotteen kasvu tai muodostuminen lä-päisevään esimuottiin ulottuu olennaisesti lisäainekerroksen ulkopuo-. lelle. Tällainen lisäainekerros voidaan lisätä maalaamalla, kastamalla, ; silkkiseulalla, höyrystämällä tai muutoin lisäämällä lisäaine nesteen tai : : 25 pastan muodossa, tai ruiskuttamalla tai yksinkertaisesti asettamalla jähmeän hiukkasmaisen lisäaineen kerros tai lisäaineen kiinteä ohut kalvo tai kerros perusmetallin pinnalle, Lisäaine voi, muttei sen tarvitse, sisältää joko orgaanisia tai epäorgaanisia sideaineita, apuaineita, liuottimia ja/tai paksuntimia. Lisäaineet levitetään mieluummin jauheina 30 perusmetallin pintaan tai hajautetaan ainakin täyteaineen osan läpi. Yksi erityisen suositeltava menetelmä lisäaineiden levittämiseksi perusmetallin pintaan on käyttää hyväksi lisäaineiden nestemäistä suspensiota veden ja orgaanisen sideaineen seoksessa ruiskutettuna perusmetallin pintaan, jotta voidaan saada kiinnittyvä päällyste, joka helpottaa lisäaineita 35 sisältävän perusmetallin käsittelyä ennen prosessointia.

23 90055

Ulkoisesti käytettävät lisäaineet levitetään tavallisesti osaan perusmetallin pinnasta yhtenäisenä päällysteenä. Lisäaineen määrä on tehokas laajalla alueella suhteessa perusmetallin määrään, johon se lisätään, ja alumiinin yhteydessä kokeilla ei olla pystytty osoittamaan ylä- eikä 5 alatoimintarajoja. Kun käytetään esimerkiksi piitä piidioksidin muodossa, joka on lisätty ulkoisesti lisäaineena alumiini-magnesium-perusmetalliin käyttäen ilmaa tai happea hapettimena, niinkin alhaiset määrät kuin 0,00003 grammaa piitä per gramma perusmetallia tai noin 0,0001 grammaa piitä per neliösenttimetri paljastettua perusmetallin pintaa ovat riittä-10 viä yhdessä magnesiumin ja/tai sinkin lähteellä varustetun toisen lisäaineen kanssa tuottamaan monikiteisen keraamisen kasvuilmiön. On myös havaittu, että keraaminen rakenne on saavutettavissa alumiinipohjaisesta perusmetallista ilman tai hapen ollessa hapettimena käyttämällä Mg0:ta lisäaineena määrässä, joka on suurempi kuin noin 0,0008 grammaa Mg:tä per 15 gramma hapetettavaa perusmetallia ja suurempi kuin noin 0,003 grammaa Mg:tä per neliösenttimetri perusmetallin pintaa, jolle MgO levitetään. On ilmeistä, että lisäaineiden määrän lisääminen lyhentää jossakin määrin keraamisen sekarakenteen tuottamiseen tarvittavaa reaktioaikaa, mutta tämä riippuu sellaisista tekijöistä kuin lisäainetyyppi, perusmetalli ja 20 reaktio-olosuhteet.

Kun perusmetallina on alumiini, johon on sekoitettu magnesiumia sisäisesti ja hapettavana aineena on ilma tai happi, on havaittu, että magnesium hapettuu ainakin osittain seoksesta noin 820-950°C:en lämpötilois-! 25 sa. Tällaisten magnesiumsia sisältävien järjestelmien yhteydessä magnesium muodostaa magnesiumoksidi- ja/tai spinellivaiheen sulan alumiiniseoksen pintaan, ja kasvuprosessin aikana tällaiset magnesiumyhdisteet jäävät pääosin perusmetalliseoksen lähtöoksidipintaan (eli "lähtö-pintaan") kasvavaan keraamiseen rakenteeseen. Tällaisissa magnesiumia 30 sisältävissä järjestelmissä alumiinioksidipohjäinen rakenne tuotetaan täten erillään lähtöpinnalla olevasta suhteellisen ohuesta spinelliker-·*·'; roksesta. Tämä lähtöpinta voidaan haluttaessa helposti poistaa esimerkik si hiomalla, työstämällä, kiillottamalla tai hiekkapuhalluksella.

35 Keksintöä havainnollistetaan edelleen seuraavalla esimerkillä.

24 9 G o 5 5

Esimerkki

Yksi tuumaa (2,54 cm) paksu, seitsemän tuumaa (17,8 cm) leveä ja kahdeksan tuumaa (20,3 cm) pitkä alumiiniseosharkko, joka sisältää 5 % piitä, 5 3 % magnesiumia, 91,7 % alumiinia ja loput epäpuhtauksia (kaikki paino prosentteja), sijoitetaan horisontaalisesti suhteellisen inerttisen 38 Alundum-materiaalikerroksen päälle (seulamitta 100, joka vastaa 150 mikronia, Norton Company), joka sijaitsee upokkaassa. Harkko päällystetään myöhemmin esimuotilla, jolla on määritetty pintaraja. Esimuotti 10 voidaan valmistaa tavanomaisella liukuvalutekniikalla ja tehdään lietteestä, joka käsittää 47,6 % alumiinioksidihiukkasia (E67 Alundum, Norton Company, seulamitta 1000, joka vastaa n. 12 mikronia), 23,7 % Kaolin-savea (EPK, Georgia Kaolin, 98 % vähemmän kuin 20 μιη:η hiukkaskoko) ja 28,5 % vettä, sekoitetaan tasaisesti ja kaadetaan kipsimuottiin, jolla on 15 esimuotin toivottu geometria. Upokasta valetaan noin 20 minuuttia, kuivataan 90°C:ssa ja esikuumennetaan 700°C:ssa 30 minuuttia ilmassa. Esimuotti päällystetään sirkoniumoksidilla (seulamitta esimerkiksi 24, n. 725 mikronia) sen määritetyllä pintarajalla noin kolmen tuuman (7,62 cm) syvyyteen. Kooste sijoitetaan uuniin (varustettu ilmanvaihdolla ilmanvir-20 tauksen mahdollistamiseksi), joka on 1000°C:ssa, ja sitä pidetään uunissa 96 tuntia, jolloin saadaan tuotetuksi sirkoniumoksidin peittämä keraaminen sekarakennekappale, joka on hapettumisreaktiotuotteen suodattama. Sirkoniumoksidikerroksen mekaaninen integriteetti on heikompi kuin keraamisen sekarakennekappaleen mekaaninen integriteetti. Jäähdyttämisen 25 jälkeen sirkoniumoksidikerros poistetaan hiekkapuhalluksella itsekantavan keraamisen sekarakenteen tuottamiseksi, jolla on sirkoniumoksidikerroksen aikaansaama määritetty pintaraja.

Claims (15)

25 9 0 0 5 5

1. Menetelmä sellaisen itsekantavan keraamisen sekarakenteen tuottamiseksi, joka käsittää täyteaineen massan, johon on suodattunut keraamista 5 matriisia, joka on saatu hapettamalla perusmetallia muodostamaan moniki-teisen matriisin, joka muodostuu olennaisesti (i) perusmetallin hapettu-misreaktiotuotteesta yhden tai useamman hapettimen kanssa, mukaanlukien kaasufaasihapettimen sekä valinnaisesti (ii) yhden tai useamman metallin ainesosista, jossa menetelmässä 10 (A) kuumennetaan perusmetalli sulamispisteensä yläpuolelle mutta hapet-tumisreaktiotuotteen sulamispisteen alapuolella olevaan lämpötilaan muodostamaan sulan metallin massan; 15 (B) saatetaan sulan metallin massa alueelliseen kosketukseen läpäisevän täyteainemassan kanssa, ja tässä lämpötilassa (i) annetaan sulan metallin reagoida hapettimen kanssa muodostamaan hapettumisreaktiotuotteen, 20 (ii) pidetään ainakin osa hapettumisreaktiotuotteesta kosketuksessa sulan metallin ja hapettimen kanssa näiden välillä, jotta sulaa metallia voisi progressiivisesti kulkeutua hapettumisreaktiotuotteen läpi kohti hapetin-ta siten, että hapettumisreaktiotuotteen muodostuminen jatkuu hapettimen 25 ja aikaisemmin muodostuneen hapettumisreaktiotuotteen välisellä rajapinnalla, joka jälkimmäinen tuote on suodattunut täyteaineen massaan, tunnettu siitä, että läpäisevän täyteainemassan ainakin yksi pinta on varustettu kerroksella, joka (a) on mukautettu olennaisesti 30 sanotun pinnan geometriaan, (b) on läpäisevä kaasufaasihapettimelle ja (c) on läpäisevä hapettumisreaktiotuotteen kasvun suodattumiselle niin, että hapettumisreaktiotuotetta voi suodattua tähän kerrokseen, jolloin tämä kerros on ainakin osittain erillään sulan metallin ja läpäisevän täyteainemassan välisestä kosketusalueesta siten, että hapettumisreak-35 tiotuotteen muodostuminen tapahtuu täyteaineen massaan sekä kohti kerroksen suuntaa ja ainakin osittain kerrokseen; 26 9 0 0 55 (lii) jatketaan reaktiota, jotta ainakin osaan kerrosta suodattuu hapet-tumisreaktiotuotetta keraamisen kerroksen tuottamiseksi, joka sijaitsee keraamisen sekarakennekappaleen päällä, 5 (C) poistetaan keraaminen kerros ainakin osasta pintaa, jotta voidaan tuottaa itsekantava keraaminen sekarakennekappale, jonka pinta on saanut muotonsa poistetulta keraamiselta kerrokselta.

2. Menetelmä toivotun muotoisen itsekantavan keraamisen sekarakenteen 10 tuottamiseksi, joka käsittää täyteainetta olevan esimuotin, johon on suodattunut keraamista matriisia, joka on saatu hapettamalla perusmetallia muodostamaan monikiteisen matriisin, joka muodostuu olennaisesti (1) perusmetallin hapettumisreaktiotuotteesta yhden tai useamman hapettimen kanssa mukaanlukien kaasufaasihapettimen, ja valinnaisesti (2) yhden tai 15 useamman metallin ainesosista, jossa menetelmässä: (Λ) kuumennetaan perusmetalli sulamispisteensä yläpuolella mutta hapettu-misreaktiotuotteen sulamispisteen alapuolella olevaan lämpötilaan muodostamaan sulan metallin massan; 20 ja sanotussa lämpötilassa (i) annetaan sulan metallin reagoida hapettimen kanssa muodostamaan hapettumisreaktiotuotteen; 25 (ii) pidetään ainakin osa hapettumisreaktiotuotteesta kosketuksessa sulan metallin ja hapettimen kanssa näiden välillä, jotta sulaa metallia voisi kulkeutua vähitellen hapettumisreaktiotuotteen läpi kohti hapetinta siten, että hapettumisreaktiotuotteen muodostuminen jatkuu hapettimen ja 30 aikaisemmin muodostuneen hapettumisreaktiotuotteen välisellä rajapinnalla, joka jälkimmäinen tuote on suodattunut esimuottiin; tunnettu siitä, että 35 (B) aikaansaadaan muotoiltu esimuotti, jonka ainakin yhdellä pinnalla on kerros, joka (a) mukautuu olennaisesti sanotun pinnan geometriaan, (b) on 27 9 0 0 5 5 läpäisevä kaasufaasihapettimelle ja (c) on läpäisevä hapettumisreak-tlotuotteen kasvun suodattumiselle niin, että hapettumisreaktiotuotetta voi suodattua tähän kerrokseen, joka esimuotti on myös läpäisevä hapettu-misreaktiotuotteen suodattumiselle; 5 (C) suunnataan esimuotti suhteessa sulan metallin massaan siten, että hapettumisreaktiotuotteen muodostuminen tapahtuu esimuottiin ja kohti sanotun pinnan suuntaa sekä ainakin osittain sanottuun kerrokseen; 10 (iii) jatketaan reaktiota, jotta ainakin osaan kerrosta suodattuu hapettumisreaktiotuotetta keraamisen kerroksen tuottamiseksi, joka sijaitsee suodattuneen esimuotin ainakin osan päällä, jolloin keraamisen kerroksen mekaaninen yhtenäisyys on heikompi kuin suodattuneen esimuotin mekaaninen yhtenäisyys; ja 15 (D) poistetaan sanotusta pinnasta keraaminen kerros, jotta voidaan tuottaa itsekantava keraaminen sekarakenne, jolla on esimuotin konfiguraatio ja jonka sanottu pinta on saanut muotonsa poistetusta kerroksesta. 20

3. Menetelmä toivotun muotoisen itsekantavan keraamisen sekarakenteen tuottamiseksi, joka käsittää täyteainetta olevan esimuotin, johon on suodattunut keraamista matriisia, joka on saatu hapettamalla alumiinipe-rusmetallia muodostamaan monikiteisen matriisin, joka muodostuu olennai-25 sesti (1) alumiiniperusmetallin alumiinioksidisesta hapettumisreak-tiotuotteesta hapettimen kanssa mukaanlukien happea sisältävän kaasu-faasihapettimen ja valinnaisesti (2) yhden tai useamman metallin ainesosista, jossa menetelmässä 30 (A) kuumennetaan alumiiniperusmetalli noin 850-1450°C:en lämpötilaan sulan metallin massan muodostamiseksi; ja tässä lämpötilassa 35 (i) annetaan sulan metallin reagoida hapettimen kanssa muodostamaan alumiinioksidisen hapettumisreaktiotuotteen; 28 90055 (ii) pidetään ainakin osa alumiinioksidisesta hapettumisreaktiotuotteesta kosketuksessa sulan metallin ja hapettimen kanssa näiden välillä, jotta sulaa metallia voisi kulkeutua progressiivisesti alumiinioksidisen hapet-tumisreaktiotuotteen läpi kohti hapetinta siten, että alumiinioksidinen 5 hapettumisreaktiotuotteen muodostuminen jatkuu hapettimen ja aikaisemmin muodostuneen alumiinioksidisen hapettumisreaktiotuotteen välisellä rajapinnalla, joka jälkimmäinen tuote on suodattunut esimuottiin; tunnettu siitä, että 10 (B) aikaansaadaan muotoiltu esimuotti, jonka ainakin yhdellä pinnalla on kerros, joka (a) mukautuu olennaisesti sanotun pinnan geometriaan, (b) on läpäisevä kaasufaasihapettimelle ja (c) on läpäisevä hapettumisreaktiotuotteen kasvun suodattumiselle niin, että hapettumisreaktiotuotetta 15 voi suodattua tähän kerrokseen, joka esimuotti on myös läpäisevä alu-miiniperusmetallin alumiinioksidisen hapettumisreaktiotuotteen suodattumiselle hapettimen kanssa, mukaanlukien happea sisältävän kaasufaasiha-pettimen; 20 (C) suunnataan esimuotti suhteessa sulan metallin massaan siten, että alumiinioksidisen hapettumisreaktiotuotteen muodostuminen tapahtuu esimuottiin ja kohti sanotun pinnan suuntaa sekä ainakin osittain sanottuun kerrokseen; 25 (iii) jatketaan sanottua reaktiota, jotta ainakin osaan kerrosta suodattuu hapettumisreaktiotuotetta keraamisen kerroksen tuottamiseksi, joka sijaitsee suodattuneen esimuotin ainakin osan päällä, jolloin keraamisen kerroksen mekaaninen yhtenäisyys on heikompi kuin suodattuneen esimuotin mekaaninen yhtenäisyys; ja 30 (D) poistetaan sanotusta pinnasta keraaminen kerros itsekantavan keraamisen sekarakenteen tuottamiseksi, jolla on esimuotin konfiguraatio ja jonka pinta on saanut muotonsa poistetusta kerroksesta.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täyteaine käsittää alumiinioksidia tai piikarbidia. 29 9 0 0 5 5

5. Patenttivaatimuksen 1,2,3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu kerros käsittää seuraavasta ryhmästä valitun materiaalin: sirkoniumoksidi ja hafniumoksidi sekä näiden seokset.

6. Patenttivaatimuksen 1,2,3,4 tai 5 mukainen menetelmä, tunnet - t u siitä, että perusmetalli valitaan alumiinista, piistä, titaanista, tinasta, sirkoniumista ja hafniumista koostuvasta ryhmästä.

7. Patenttivaatimuksen 1,2,3,4,5 tai 6 mukainen menetelmä, t u n - 10. e t t u siitä, että hapetin sisältää ainakin yhden kiinteän hapettimen tai nestemäisen hapettimen tai kiinteän hapettimen ja nestemäisen hapettimen yhdistelmän sisällytettynä täyteaineeseen tai esimuottiin.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että kiinteä hapetin valitaan seuraavasta ryhmästä: piidioksidi, hiili, pelkistyvät karbidit, boori ja pelkistyvät boridit.

9. Patenttivaatimuksen 1,2,3,4,5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että hapetin valitaan seuraavasta ryhmästä: happea sisältävä 20 kaasu, typpeä sisältävä kaasu, halogeeni, rikki fosfori, arseeni, hiili, boori, seleeni, telluuri, H2/H20-seos, metaani, etaani, propaani, asetyleeni, eteeni, propyleeni, piidioksidi ja C0/C02-seos sekä näiden seokset.

10. Patenttivaatimuksen 1,2,3,4,5 tai 6 mukainen menetelmä, t u n - 25. e t t u siitä, että täyteaine tai esimuotti käsittää materiaalin, joka valitaan metallin yhdestä tai useammasta oksidista, boridista, nitridistä tai karbidista koostuvasta ryhmästä, joka metalli valitaan puolestaan seuraavasta ryhmästä: alumiini, serium, hafnium, lantaani, neodyymi, praseodyymi, samarium, skandium, torium, uraani, yttrium ja sirkonium.

11. Patenttivaatimuksen 1,2,3,4,5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täyteaine tai esimuotti valitaan seuraavasta ryhmästä: yksi tai useampi alumiinioksidi, piikarbidi, piialumiiniok-sinitridi, sirkoniumoksidi, bariumtitanaatti, boorinitridi, piinitridi, 35 spinelli, rauta-kromi-alumiini-seos ja alumiini sekä niiden seokset. 30 90055

12. Patenttivaatimuksen 1,2,3,4,5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään lisäaineen lähdettä perusmetallin yhteydessä.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäaineen lähde käsittää yhtä tai useampaa seuraavista: magnesium, sinkki, pii, germanium, tina, lyijy, boori, natrium, litium, kalsium, fosfori, yttrium ja harvinainen maametalli.

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että perusmetalli on alumiini ja ainakin yhtä lisäaineen lähdettä lejee-rataan perusmetalliin ja ainakin yhtä lisäaineen lähdettä levitetään perusmetallin pintaan.

15. Patenttivaatimuksen 1,2,3,4,5 tai 6 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että keraamisen sekarakennekappaleen päällä oleva keraaminen kerros lisäksi jäähdytetään ennen poistamisvaihetta. 31 9 0 0 55