HU199097B - Process for producing self-carrying ceramics structure - Google Patents

Description

k találmány tárgya eljárás önhordó szerkezeti kerámia struktúra előállítására, amikor is ded fém alapanyag ée első oxidálószer alkalnazásával polikristályos oxidációs reakcióternék formájában első önhordó szerkezetű ke•ámia testet állítunk eló. A találmány szerinti :ljárás segítségével az első kerámiatest szerkezetének szükség szerinti módosítása érhető ;1.

Számos eljárással lehet olyan kerámiamyagokat előállítani, amelyek felületén nemkívánatos méretű porozitás van. Adott eeet□en feladat lehet felületi porozitással létrehozott kerámiatermék ösezekapcsolása más kerámiaanyaggal.

A találmány feladata a felmerült igény kielégítését lehetővé tevő eljárás kidolgozása.

A találmány alapja az a. felismerés, hogy inhordó szerkezetű kerámiatermékek hozhatók létre kiindulási fém alapanyag megfelelő hómérsékleti és oxidációs feltételek között lezajló oxidációs reakciójában. A felismerés szerinti eljárás során a fém alapanyagot gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel érintkeztetjük, ezzel a fém felületén oxidréteget hozunk létre, amely azt az oxidálószertől elválasztja és olyan bevonatot képez, amelyen át a fém alapanyag eredeti helyét elhagyva az oxidálószer felé tud vándorolni. Az ennek a folyamatnak a révén a már kialakult oxidréteg felszínére eljutó fém alapanyag oxidálódik, s oxidjával az oxidációs reakciótermék rétegét vastagitja. Ezzel az eljárással polikristályos szerkezetű, belül fém alapanyagot és/vagy pórusokat tartalmazó kerámiaanyag jön létre. A folyamatot dópoló anyagok alkalmazásával elő lehet segíteni. A dópoló anyagot az egyik lehetőség szerint a fém alapanyag ötvözeteként visszük be, mig egy mseik lehetőség a fém alapanyag felületére való felvitel.

Ugyancsak felismerése a találmánynak, hogy a fém alapanyag oxidációs reakcióját áteresztő anyagú, összenyomható töltőanyag ágyában is le lehet folytatni. Ekkor a töltőanyagot a fém alapanyag átnövi, oxidjába beépíti és igy összetett szerkezetű, kerámia mátrixban a töltőanyag részecskét tartalmazó test alakítható ki, mégpedig szükség szerint a kiindulási fém alapanyag alakját inverz módon reprodukáló felülettel.

A felismerés szerint készült kerámiatermékek fém alapanyagot, ennek egy vagy több oxidálatlan összetevőjét tartalmazó kerámia mátrixszal épülnek föl, amelynek alapja az oxidációs reakciótermék és amelyben üres terek, pórueok ie lehetnek. Az oxidációs reakcióterméken belül a fém alapanyag hiánya esetén általában egymással többé-kevésbé kapcsolódó pórueok alakulnak ki. Ennek nagysága, mértéke mindenekelőtt a hőmérséklettől, az oxidációs reakciótermék kifejlesztésének idejétől, a fém alapanyag összetevőjétől, a dópoló anyag jelenlététől és számos más tényezőtől függ. Az egymással kapcsolódó pórusok egy része a kerámistest felületéről is hozzáférhető, vagy ezt a hozzáférhetőséget megfelelő snyagmegmünkálási folyamattal, például esztergálással, vágással, csiszolással, stb. lehet biztosítani.

A kitűzött feladat megoldására, vagyis önhordó szerkezetű kerámia struktúra előállítására eljárást dolgoztunk ki, amelynek során első fém alapanyag és első oxidálószer alkalmazásával polikristályos oxidációs reakciótermék formájában első önhordó szerkezetű pórusos kerámiatestet állítunk ' elő és a találmány szerint sz első kerámistest mellett második fém alapanyagból készült testet rendezünk el olyan közelségben, hogy második oxidálószer alkalmazásával a második fém alapanyagból keletkező olvadók és oxidációs reakciótermék az első kerámistest irányában növekedjen, a második fém alapanyagot második oxidálóezer jelenlétében olvadáspontja fölé, de az első és a második oxidálószerrel létrehozott oxidációs reakciótermékek bármelyikének olvadáspontja alatti hőmérsékletre hevítjük, ezzel a második fém alapanyagot megolvasztjuk és belőle olvasztott testet hozunk létre, a második oxidálóezerként gőz vagy gáz halmazállapotú oxidáló anyagot használunk, a második fém alapanyagból álló olvasztott testet a góz vagy gáz halmazállapotú második oxidáló anyaggal érintkeztetjük, ezzel polikristályos felépítésű második oxidációs reakcióterméket hozunk létre, a második oxidációs reakciótermék legalább egy részét az első kerámiatest és az olvasztott test közé helyezzük, a második oxidációs reakcióterméket az olvasztott testtel kapcsolatban tartva a második fém alapanyagot a második oxidálószer felé vándoroltatjuk és ezzel a második oxidálószer és a mér kialakult máeodik oxidációs reakciótermék határfelületén az oxidált anyag újabb rétegét hossuk létre, és a reakciót annyi ideig folytatjuk, ameddig a második fém alapanyag polikristályos szerkezetű kerámia reakcióterméke legalább részben átjárja az első kerámistest pórusainak legalább egy részét.

Ugyancsak a kitűzött feladat megoldására dolgoztunk ki eljárást önhordó szerkezetű kerámia struktúra előállítására, amikor is első fém alapanyagot oxidálunk ás a polikristályos oxidációs reakciótermáket első oxidálószer jelenlétében kerámia szerkezetbe viszszúk, mikor is a találmány szerint az első fém alapanyag hevitési hómérsékletét fenntartjuk és az első oxidálószerrel érintkező első oxidációs reakcióterméket s megolvasztott fémmel kapcsolatban tartva az első fém alapanyagot az első oxidálószer felé vándoroltatjuk, ezzel az első oxidációs reakcióterméket az első oxidálószerre] alkotott határfelületén növesztjük, a növesztés! folyamatot fenntartjuk ób ezzel első önhórdó szerkezetű, polikristályos, az pxidációs reakciótermékból és egy vagy több fémes Összetevőből felépülő, porózus részeket befogadó anyagból

HU 199097 Β álló első kerámiatestet hozunk létre, a hevítés! folyamat ismétlésével vagy más kezeléssel szükséges mértékű porozitást biztosítunk az első kerároiatestben, második fém alapanyagot az eleő kerámiatest közelében rendezünk el, második oxidálószer jelenlétében hőmérsékletét, olvadáspontját meghaladó értékre emeljük és ezt a hőmérsékletét fenntartjuk, amivel második oxidációs reakcióterméket hozunk létre és a második oxidációs reakciótermék növekedését az eleő kerámiatest irányában biztosítjuk, ahol a hevítést addig folytatjuk, amíg a második oxidációs reakciótermék legalább az első kerámiatest pórusainak egy adott részét átnövi.

A találmány szerinti eljárást célszerűen olyan első kerámia testtel hozzuk létre, amely szükség szerint pórusoktól mentes rétegeket, illetve zónákat tartalmaz, mig porozitása szabályozott mértékű. Ugyancsak célszerű, ha az első fém alapanyagot az oxidációs reakciótermék előállításához permeábilis töltőanyag rétegében helyezzük el, ahol a töltőanyagot meghatározott alakú előminta formájának megfelelően is el lehet rendezni, amivel a fém alapanyagból alakos oxidációs reakciótermék hozható létre.

Az első és a második fém alapanyag oxidálásához célszerű lehet mind aq azonos, mind az eltérő oxidálószerek alkalmazása.

Az első és második fém alapanyag legcélszerűbb megvalósítása alumínium, de előnyös lehet fém alapanyagként az alumínium mellett szilíciumot, titánt, önt, cirkóniumot vagy hafniumot választani. Az oxidációs reakció közege általában a levegő.

Ha kívánatos, mind az első, mind a második fém alapanyag dópoló anyaggal egészíthető ki, mig az első kerámiatestet a második fém alapanyag oxidációs reakciójának megkezdése előtt térfogatához viszonyítva

5...45%-oe porozitással hozzuk létre.

Az első kerámiatestet egy vagy több egymással kapcsolódó és az első kerámiatest felületének egy vagy több felszínéről legalább részben hozzáférhető fémes összetevőkből létrehozva célszerű a második fém alapanyag oxidációs reakciójának megkezdése előtt az eled kerámiatestből alkalmas kémiai eljárással a benne levő egymással kapcsolódó fémes Összetevőket legalább részben kioldani.

A találmány szerinti eljárás foganatosítható azonos vagy eltérő összetételű első és második fém alapanyaggal.

A találmány szerinti eljárással lehetséges olyan önhordó szerkezetű kerámia struktúra előállítása, amelyben első fém alapanyag megolvasztott állapotában első oxidálószerrel kialakított polikristályos oxidációs reakciótermák első kerámiatestet alkot, ebben egymással kapcsolatos és a kerámiatest egy vagy több felületéről legalább részben hozzáférhető pórusok vannak, mig a pórusok legalább egy részében második fém alapanyag megfelelő oxidálószerrel létrehozott második oxidá4 ciós reakciótermékének egy része van, ét utóbbit is a polikristályos kerámia szerk jellemzi.

A találmány szerinti eljáráe révén egymástól eltérő polikristályos szerkezet kithatö ki, amelyek egymás hatását erösí Az eljárás révén létrehozott testben egye fém vagy két különböző fém oxidjai alkot a fémes összetevőkből kialakított oxidá· reakciótermék túlnyomó részét.

A találmány ismertetése során a tov biakban és az igénypontokban alkalma: kifejezések értelmezése a kővetkező:

A .kerámiatest' vagy .kerámiaany fogalma a jelen találmány értelmezésé egyáltalában nem korlátozható a klasszi értelemben vett kerámiaanyagokra, amel; lényegében teljes, térfogatukban nemfémes más szervetlen összetevőkből állnak. A ta mány szerint előállított és alkalmazott ke miaanyag, illetve test olyan szerkezetű, he legfontosabb, domináns jellemzőit, ás/vt összetételét tekintve lényegében a kerám testre emlékeztet, de kisebb vagy akár ι gyobb mennyiségekben tartalmazhat e vagy több fémes összetevőt, valamint óss: kötött járatokat alkotó vagy elszigetelt poi zitást, amely a fém alapanyag, oxidálóe: vagy dópoló anyag jelenlétének követkéz' ben alakul ki és a térfogatban részarán

1...40 tf%, de lehet nagyobb is.

Az .oxidációs reakciótermék' fogalma találmány értelmében egy vagy több oxid állapotú fémet jelöl, ahol a fémet más ele nek vagy vegyületnek, illetve azok valac lyen kombinációjának elektront leadó va azzal elektront megosztó összetevőnek t kintjük. Ennek megfelelően a definíción megfelelő oxidációs reakciótermák egy vaj több fém és valamilyen, a leírásban kifejte feltételeket teljesítő oxidáló hatású any< között kialakult reakció eredménye.

Az .oxidálószer* fogalma elektron bef gadására, illetve elektron megosztás útji történő befogására alkalmas egy vagy töt összetevőt takar, amely a reakció feltétel között lehet szilárd, folyékony vagy gáz hs mazállapotú (ez utóbbi esetben góz alakú lehet), de ezek keveréke (igy folyadék < gáz keveréke) szintén használható.

A .fém alapanyag* olyan viszonyle tiszta fémes tulajdonságú anyag, amely ke reskedelmi forgalomban beszerezhető férne összetevőket tartalmaz a szokásos szennyesé sekkel, adott esetben ötvózőanyagokkal, ót vóző vegyületekkel és intermetallikus vegyíi letekkel. Ha a leírás egy meghatározott férne említ, akkor a találmány a fenti tisztását feltételeknek megfelelő, fémre vonatkozik, ha csak a leírás ezzel kapcsolatban más feltété leket nem említ. így például aluminiumféi alapanyag esetében általában viszonylaj nagy tisztaságú, tehát kereskedelemben ii hozzáférhető 99,7%-os tisztaságú aluminiumo használjuk, de ugyanúgy megfelel az 11(X

HU 199097 Β jelű alumínium, amely kb. 1 t% szennyezőanyagot tartalmaz, vagy a szilíciummal és vassal ötvözött 5052 jelű alumíniumötvözet.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti foganatosítási módok alapján, a csa- 5 tolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az

1. ábra egymással kapcsolatban álló pórusokkal és szerkezetileg eloszlatott fémmel létrehozott 10 első kerámiatest keresztmetszete, az

1A. ábra az 1. ábrán bemutatott kerámiateet 1A-1A metszete, a

2. ábra az 1. ábra szerinti kerámia- 15 test keresztmetszete a benne foglalt fém jelentős részének eltávolítása után, a

3. ábra semleges anyagból készült ágyba helyezett, edényben 20 elrendezett kerámiatest, amelyet kemencébe. helyezünk a benne levő fém eltávolítása céljából, a

4. ábra a kerámiatest elrendezése ki- 25 lűgozásra alkalmas oldószerben a kerámiatestben levő fém eltávolítására, az

5. ábra az első kerámiatest és- második fém alapanyag összeáll!- 30 tásának vázlatos keresztmetszete semleges anyagú ágyban tűzálló edényben történő elrendezés után, a

6. ábra az 1. példa szerint előállított 35 kerámiatest keresztmetszetének mikrofényképe 400-szoros nagyításban, a

7. ábra az 1. példa egy másik lehetősége ezerint előállított kerá- 40 miatest keresztmetszetének mikrofényképe 400-szoros nagyításban, a

8. ábra az 1. példa egy harmadik lehetősége szerint előállított 45 kerámitest keresztmetszetének mikrofényképe 400-szoros nagyításban, a

9. ábra a 2. példa szerint előállított kerámiatest keresztmetszeté- 50 nek mikrofényképe 400-szoros nagyításban, mig a

10. ábra a 2. példa egy másik lehetősége szerint előállított kerámiateet keresztmetszetének 55 mikrofényképe 400-szoros nagyításban.

A találmány szerinti eljárás segítségével először egymással kapcsolódó pórusokat tartalmazó első kerámiateetet állítunk elő. Az (ío egymással kapcsolódó pórusok legalább egy része a test legalább egy külső felületéről hozzáférhető, vagy a test előállítását követő kiegészítő kezeléssel hozzáférhetővé válik. Az előállítás során általában a pórusok jelentős ^5 részét, esetleg túlnyomó többségét -a találmány szerinti eljárás foganatosítása után olyan második polikristályos szerkezetű kerámiaanyag tölti ki, amely az első kerámiatest kerámiaanyagával összekapcsolódik,, annak meghatározott jellemzőit javítja, módosítja, esetleg megváltoztatja. Habár a találmányt a továbbiakban elsősorban alumínium vonatkozásában ismertetjük, amely mind az első kerámiatest, mind pedig a második polikristályos szerkezetű kerámiaanyag előállításában hasznos, nyilvánvaló, hogy más' fém alapanyagok is használhatók, az első kerámiateet és a második polikrietályos szerkezetű kerámiaanyag alapja lehet azonosan vagy különbözően szilícium, titán, ón, cirkónium és hafnium az alumínium mellett. Megjegyezzük, hogy ez a lista nem kimerítő jellegű.

Az 1. ábra tanúsága szerint polikrietályos szerkezetű, önhordó felépítésű 12 első kerámiatest áll rendelkezésünkre a találmány szerinti eljárás foganatosításához. Ennek előállításához fém alapanyagot, például alumíniumot első oxidációs reakciótermék előállításához kiindulási anyagként használunk. Mint a későbbiekben még elemezzük, a fém alapanyagot szükség szerinti dópoló Összetevőkkel lehet belsőleg és/vagy külsőleg kiegészíteni. Az első fém alapanyagot első oxidálószer környezetében adott hőmérsékletre melegítjük. Ezzel a melegítéssel megolvasztjuk és olvasztott állapotában a fémet az első oxidálószerrel érintkeztetjük. Ennek hatására első polikristályos oxidációs reakciótermék jön létre, amelynek anyagát legalább, részben a megolvadt első fém alapanyaggal kapcsolatban tartjuk, és felületét az első .oxidálószerrel érintkeztetjük. A reakció során az első fém alapanyag az első oxidációs reakciótertnéken keresztül eredeti helyéröl elvándorol, az első oxidációs reakciótermék rétegében haladva folyékony állapotában eléri az első oxidációs reakciótermék határfelületét, ahol az első oxidálószerrel reakcióba lép. Ezzel az első oxidációs reakciótermék vastagsága növekszik, újabb réteg alakul ki rajta, amely a továbbiakban az oxidálószerrel érintkező határfelületként funkcionál. A reakciót olyan hosszú ideig folytatjuk, amennyire szükség van 10 első kerámiateet létrehozásához, amelynek polikrietályos szerkezetében 12 első oxidációs reakciótermék van. A 12 első oxidációs reakcióterméken belül 13 pórusok és 14 fémmel kitöltött járatok vannak. Mind a pórusok, mind pedig az utóbbi járatok egymással részben vagy összefüggően kapcsolatban vannak (1A, ábra). A 14 fémmel kitöltött járatokban levő fém általában a fém alapanyagnak az oxidációs reakcióból kimaradt részéből áll, benne dópoló anyagok ás más fémes zárványok lehetnek jelen. Mind a 13 pórusok, mind pedig a 14 fémmel kitöltött járatok két vagy több dimenzióban kapcsolódnak egymással, anyaguk, illetve térfogatuk a 12 első polikristályos anyag térfogatában oszlik el.

HU 199097 Β

Az első polikristályos oxidációs reakciótermék létrehozása során létrejövő 13 pórusok és 14 fémmel kitöltött járatok legalább részben a 10 első kerámiatest egyik felületére nyílnak. A 10 kerámiatestnek .15 felülete az, amelyre ezek nyílnak, vagy amelyen ezeknek a járatoknak illetve pórusoknak a nyílásait megfelelő megmunkálási módszerrel megnyitottuk. Természetesen, nem minden 13 pórus kapcsolódik tqvábbi pórusokhoz, ahogy nem minden 14 fémmel kitöltött járat fém anyaga folytatódik további járatokban. A 13 pórusok és a 14 fémmel kitöltött járatok részaránya az első kerámiatest térfogatában számos tényezőtől függ, amelyek között különösen a 10 első kerámiatest előállításához alkalmazott hőmérséklet, az oxidációs folyamat időtartama, a dópoló anyagok minősége és az első fém alapanyag tisztasága, minősége különösen fontos.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítása során a 14 fémmel kitöltött járatokat meg kell szüntetni, aminek révén olyan önhordó szerkezetű 10 eleó kerámiatest jön létre, amelyben a 13 pórusok a polikristályos szerkezet egy részében vagy lényegében teljes egészében jelen vannak (2. ábra). A 14 fémmel kitöltött járatokból a fémet például az oxidációs reakció folytatásával lehet eltávolítani. Ilyenkor a fémet oxidálószerrel hozzuk kapcsolatba, ezzel anyagát a járatokból eltávolitjuk és igy a 12 kerámíatestben egymással összekötött 13 pórusok maradnak, illetve a 15 felületen (felületeken) ez a fém további oxidációs - reakcióterméket képez. Ha a folyamatot a járatokat kitöltő fém teljes eltüntetéséig folytatjuk, az oxidációs reakciótermékben a 13 pórusok viszonylag nagy térfogatot foglalnak el és egymással összekapcsolódnak. Ha levegőben 1125 °C hőmérsékleten az első kerámiatestet alumíniumból hozzuk létre, abban a megmaradó fém részaránya, tehát a 14 fémmel kitöltött járatok részaránya 20...30 tf%, mig a pórusok kb.

2...5 tf%-nyi térfogat foglalnak el. Ez a helyzet, ha az oxidációs reakciót az első fém alapanyag teljes oxidálása előtt befejezzük. Ha viszont az oxidációs reakciót az első fém alapanyag teljes oxidálásáig folytatjuk, akkor lényegében a 14 fémmel kitöltött járatok megszűnnek, térfogatuk alig kb. 1...3 tf%-ot képvisel a 10 első kerámiatest térfogatában, mig a 13 pórusok részaránya kb. 25...30 tf% (adott esetben még nagyobb is lehet).

A 14 fémmel kitöltött járatokban levő fém eltávolításának egy további lehetősége, illetve eszköze az, ha az első kerámiatestet semleges anyagból készült 18 ágyra helyezzük és az ágyat égetóedényben vagy 20 tűzálló kádban rendezzük el (3. ábra). A 20 tűzálló kádat ezt követőén kemencébe helyezzük, amelyben semleges atmoszférát tartunk fenn. Ez állhat például argonból és/vagy más reakcióban nem résztvevő gázból. A kemence hőmérsékletét olyan értékre emeljük, ahol a 14 fémmel kitöltött járatokbó a fém nagy gőznyomás mellett eltávozhat. / szükséges hőmérséklet, illetve hőmérséklettartomány ezámos tényezőtől függően választható meg és ezek között szerepel az elsl fém alapanyag összetétele, a hevítésre kitűzött idó valamint a fémes Összetevő jelenlétének formája az első kerámiatest belsejében. Adott hőmérsékleten előfordulhat, hogy a 14 fémmel kitöltött járatokból a fém elpárolog ée a semleges atmoszféra miatt oxidációs reakciótermék ennek sorén nem keletkezik.. A megfelelően magas hőmérsékletet fenntartva s járatokból a fém fokozatosan eltávozik és ε kemence légteréből megfelelő ismert módor eltávolítható.

A 14 fémmel kitöltött járatok kiürítésének egy további lehetőségét az jelenti, hogy a 10 első kerámiatestet megfelelő összetételű 22 lúgozószert tartalmazó edénybe helyezzük. A 22 lúgozószer (4. ábra) kívánt összetételű savas vagy bázikus folyadék,, esetleg gáz, amelynek összetétele a járatokat kitöltő fémtől, a bemerítés idejétől és egyéb tényezőtől függ. Ha első fém alapanyagként alumíniumot alkalmazunk, vagyis a 14 fémmel kitöltött járatokban lényegében alumínium van, á 22 lúgozószert célszerűen sósavból, tehát savas közegként hozzuk létre. Ha a kerámíatestben szilícium van, a 22 lúgozószert legcélszerűbb nátrium-hidroxiddal és/vagy kálium-hidroxiddal létrehozott oldatként alkalmazni. Az, hogy a 10 első kerámiatestet mennyi ideig merítjük be a 22 lúgozószerbe, attól függ, hogy a 14 fémmel kitöltött járatokban milyen és mekkora mennyiségű fém van, ennek 15 felületekhez viszonyítva milyen az elhelyezkedése. Minél mélyebbek a 10 első kerámíatestben a 14 fémmel kitöltött járatok, annál hosszabb ideig tart a bennük levő fém kilúgozása vagy kimaratása,' vagyis annál hosszabb ideig kell a 10 első kerámiateetet a 22 lügozőszerben hagyni. A fém eltávolításának folyamatát általában a 22 lúgozószer melegítésével, illetve az edény tartalmának keverésével lehet elősegíteni. Miután a 10 első kerámiatestet a 22 lúgozószerből eltávolitjuk, azt célszerűen lemossuk, például vízzel, hogy a lúgozószer maradékát eltávolitsuk.

A 14 fémmel kitöltött járatok teljes vagy részleges kiürítése után a 10 eleő kerámiatest olyan önhordó szerkezetű terméket jelent, amely fém alapanyag megfelelő oxidálószer jelenlétében lefolytatott oxidációs reakciójából keletkező polikristályos felépítést mutat. Ebben a test felületére is kinyilóan 13 pórusok vannak, amelyek részaránya a 10 első kerámiatest teljes térfogatához viszonyítva - a visszamaradt fám mennyiségétől is függően - kb. 5...45 tf%.

Ezt kővetően második fém alapanyagból kiindulva, azt gőz vagy gáz halmazállapotú második oxidálószerrel árintkeztetve második polikristályoe terméket hozunk létre, amely-59

HU 199097 Β nek előállítása az első kerámiatestáhez hasonló vagy avval azonos eljárás szerint történik. Az előállítás során azonban a második fám alapanyagot és az első kerámiatestet egymáshoz viszonyítva úgy helyezzük el₍ hogy a második fám alapanyag oxidációs reakciójában keletkező polikristályos reakciótermék az első kerámiatest pórusainak legalább egy részét kitölthesse. A kitöltést lehet korlátozni az első kerámiatest egy adott mélységéig, de szükség szerint kialakíthatók olyan feltételek is, amikor az első kerámiatestet a második fém alapanyag oxidációs reakcióterméke teljesen átjárja. Amikor a második polikristályos reakcióterméket csak az első kerámiatest egy meghatározott mélységű zónájáig hagyjuk az első kerámiatestbe beépülni, az első kerámiatest__további részében lényegében változatlan mértékű porozitás marad fenn, az ottani pórusokat a második fám alapanyag oxidációs reakcióterméke nem tudja kitölteni. Ennek megfelelően a végeredményben kapott szendvics jellegű kerámia struktúrára a rétegenként eltérő porozitás jellemző.

A szendvics jellegű összetett szerkezet előállításának másik célszerű lehetősége az, amikor a 10 első kerámiatest 14 fémmel kitöltött járataiból a fémet csak egy meghatározott mélységig távolítjuk el, vagy több lépésben eltérő mértékben kiürített járatokat hozunk létre. Ennek egyik célszerű lehetősége az, hogy az esetleg már más módon kezelt 10 első kerámiatestet csak részben merítjük a 22 lúgozószerbe (4. ábra).

A második polikristályos anyag előállítására oxidálószer jelenlétében a második fém alapanyagot olvasdáspontját meghaladó, de az adott oxidálószer jelenlétében keletkező oxidációs reakciótermák olvadáspontja alatti hőmérsékletre hevitjük. Ennek során a második fém alapanyagot a 12 első kerámiatesttel érintkezésbe hozzuk, célszerűen azon helyezzük el (5. ábra). A 12 első kerámiatestet nagy porozitású testként alakítjuk ki, amelyben a 14 fémmel kitöltött járatok hossza, mennyisége kicsi. Szükség szerint a 13 pórusok mennyiségét megfelelő kezeléssel növeljük. A 12 első kerámiatestet eemleges anyagból készült 18’ ágyban helyezzük el, és a 18’ ágy 20’ tűzálló edényben kap helyet. Második fém alapanyagból 24 olvasztott testet hozunk létre a 12 első kerámiatest felületén, mégpedig oly módon, hogy az 5. ábra szerinti elrendezésben a második fém alapanyagot olvadáspontja, de mind a 12 első kerámiatestet alkotó első oxidációs reakciótermék, mind pedig a 24 olvasztott testet alkotó második fám alapanyag adott oxidálószer jelenlétében létrejövő oxidációs reakciótermékének olvadáspontja alatti hőmérsékletet tartunk fenn. A 24 olvasztott testet a 12 első kerámiatestnek arra a 15 felületére helyezve alakítjuk ki, amelyre a kitölteni kívánt 13 pórusok nyílnak. A szükséges magas hőmérsékletet kívánt oxidálószer, például oxigéntartalmú gáz, mint levegő jelenlétében tartjuk fenn, és ezzel biztosítjuk, hogy a máso dik polikristályos reakciótermák a 12 első 5 kerámiatest pórusaiba hatoljon be. A behatolási folyamatot addig folytatjuk, amig az egymással kapcsolatban álló pórusokat az oxidációs reakciótermék kívánt mértékig kitölti. A reakció befejezése után az együttest q lehűtjük, a kapott kerámiaterméket a 18' ágy semleges anyagától elválasztjuk ás ezükség szerint a 24 olvasztott test fel nem használt anyagát is a 12 első kerámiatestról leválasztjuk.

A következőkben a találmány szerinti eljárást kiviteli példák alapján mutatjuk be részletesebben.

1. Példa

Kerámiaanyagú első kerámiatesteket hoztunk létre oxidációs reakciótermák növesztésével. Ebből a célból téglatest alakú, 102 x5 x 229 mm felületű és 25...38 mm vastagságú tuskókat készítettünk 5052 jelű aluminiumötvözetból, amely a gyártómű szerint 2,2 t% magnéziumot és legfeljebb 0,5 t% szilíciumot valamint vasat tartalmaz. A tuskókat egyenlő ként tűzálló edényben létrehozott ágyba helyeztük, amelynek anyaga a Norton cég El Alundum jelű aluminium-trioxidja volt, 90 mesh szemcsézettséggel. Az ahiminiumtuskö 102 xx 229 mm-es felülete a tűzálló 15 edényben az ágy fölé mintegy 8 mm-rel nyúlt ki, és erre 140 mesh szemcsézettságú szilicium-dioxid réteget vittünk fel, amely dópoló anyagként segíti elő a reakciót. Hasonló elrendezést hoztunk létre minden tus10 kóval.

A tűzálló anyagú edényeket ás tartalmukat ezt követően kemencébe helyeztük, ahol levegő jelenlétében 1125 °C hőmérsékletre hevítettük fel. Ezt a hőmérsékletet 160 órán 15 keresztül tartottuk fenn. Ennyi idó elég volt ahhoz, hogy az aluminiumfém alapanyag szinte teljesen oxidálódjon és olyan, az aluminium-trioxid alfa-módosulatából létrejövő test alakuljon ki, amelyben egymással kapcsolódó ;o pórusok vannak. Az oxidációs reakciótermékek hűtése mintegy 10 órán keresztül tartott, aminek során egyenletes hőmérsékletcsökkenést biztosítottunk.

Az igy kapott kerámiaterméket alkotó 15 oxidált anyag nagy porozitását a mikroszkopikus vizsgálatok egyértelműen bizonyították. Ennek bizonyítására szolgál a 6. ábra mikrofényképe, amely 400-ezoros nagyításban szürke foltokként mutatja az aluminium-tri.q oxidot, világosabb foltokként van a szilíciumot, illetve az alumíniumot, mig a sótét területek a pórusokat jelentik. A metszeti vizsgálatok alapján az elemi fémek (alumínium, és/vagy szilícium) részarányát hozzávetóle, gesen 3 tf%-ra becsültük. Az igy kapott első

-611

HU 199097 Β kerámiateet pórusait ezt követően két különböző aluminiumőtvözet felhasználásával létrejövő oxidációs reakciótermék növesztésével telítettük.

A növesztés céljára 25 x 19 x 13 mm nagyságú négyszögletes idomtesteket készítettünk a porózus kerámiaanyagból. A vágási helyeket úgy választottuk ki, hogy az eredeti felületen kialakuló spinellrétegeket vagy nagyobb eűrűségü rétegeket kiküszöböljük. Az idomtesteket ezt követően aluminiumötvözetből készült 25 x 51 x 13 mm nagyságú négyezögletes tuskókra helyeztük oly módon, hogy a kerámiatest 51 x 19 mm-es felülete a fém alapanyag 25 x 51 mm-es felületével érintkezett.

A második fém alapanyagot, mint említettük, ugyancsak aluminiumötvözetként választottuk meg. Az egyik esetben 712.2 jelű ötvözetet választottunk, amely a gyártómű szerint 5,0...6,5 t% cinket, 0,5...0,65 t% magnéziumot, 0,4...0,6 t% krómot, 0,4 t% vasat, 0,25 ttí rezet, 0,15...0,25 t% titánt, 0,15 t% szilíciumot valamint 0,1 t% mangánt tartalmaz, mig a másik esetben 380.1 jelű ötvözetet, amelynek névleges összetétele a gyártómű szerint 7,5...9,5 t% szilícium, 3,0...4,0 t% réz, 2,97 t% cink, 1,0 t% vas, 0,5 t% mangán, 0,5 t% nikkel, 0,35 t% ón és 0,1 t% mangán, mig a maradék alumínium.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása előtt elvégzett vizsgálatok azt mutatták viszont, hogy a 380.1 jelű ötvözet legalább 0,18 t% magnéziumot tartalmaz, aminek ellenőrzése azért volt fontos, mivel az oxidációs reakciótermék kívánt előállítási folyamata szempontjából a magnézium jelentős szerepet játszhat.

A fentiekben leirt kerámiából és fém alapanyagból álló együtteseket különböző tűzálló edényekbe helyeztük és mintegy 13 mm vastagságban wollasztonit részecskék rétegébe ágyaztuk. A wollasztonit az adott esetben a megolvasztott ötvözetet megtartani képes gátló anyagot képez és képes a kerámiateet üres részeiben az oxidációs reakciót elősegíteni.

A tűzálló edényeket tartalmukkal együtt kemencébe helyeztük és levegő jelenlétében 5 óra alatt 900 °C hőmérsékletre melegítettük. Ezt a hőmérsékletet ezt kővetően 30 órán keresztül fenntartottuk, majd a kapott terméket egyenletesen lehűtöttük. A hűtés időtartama 5 óra volt. A lehűlt kerámiatermékeket az ágyból kinyertük és megállapítottuk, hogy kinézetükben, geometriájukban változás nem következett be.

A kerámia idomtesteket ezek után átvágtuk, tisztítottuk, csiszoltuk és optikai eszközökkel megfigyeltük, hogy megállapíthassuk a kísérlet eredményeit. A vizsgálatok bizonyították, hogy mind a 380.1, mind a 712.2 jelű ötvözet jól behatolt a kerámiatest pórusaiba. A 7. és 8. ábrán a két ötvözettel kapott termék keresztmetszetének egy rész8 letét mutatjuk be 400-szoros nagyításba Mind a 380.1, mind a 712.2 jelű ötvözet alkt mazása mellett az eredeti kerámiateet pórus it (6. ábra) kerámiatermék töltötte ki és végeredményben kapott test sokkal sűrűb mint a kiindulási, abban csak néhány ele: getelt pórus, belső üreg maradt kitöltetlen.

2. Példa

Annak bizonyítására, hogy az 1. péld bán ismertetett feltételektől eltérő mód< előkészített porózus kerámiatest esetében a találmány szerinti eljárás foganatosítható, porózus felszinü kerámiatestet 10 t% sziliéi mot és 3 t% magnéziumot tartalmazó alumir umötvözet oxidálásával állítottuk elő, mégp dig 1250 °C hőmérséklet 80 órán kereszti alkalmazásával. A porózue kerámiatest elöál! tásának további részletei azonosak az 1. pé dában ismertetettekkel. A kapott termékb keresztmetszetet készítettünk, aminek felv· telét 400-szoros nagyításban a 9. ábra mi tatja.

Az 1. példával azonos módon a porózi kerámiatermék pórusainak kitöltésére 712 jelű aluminiumötvözetet alkalmaztunk és a 900 °C hőmérsékletre hevítettük az első k< rámiatesttel együtt. A hevítés hőmérsékle 900 °C, időtartama 30 óra volt. A 10. ábra < igy kapott test keresztmetszetének mikn fényképe, és jól látszik, hogy a pórusokennyi idő alatt a fém nem tudta teljes mé: tékben kitölteni. A 10. ábrán azt a részlet mutatjuk be, ahol az első kerámiatestet kitó tő anyag és az eredeti anyag határfelüle kialakult. Ez nagyjából a sötét foltokkal je lemzett terület az ábra alsó .rászán. Az példával azonos módon itt is megállapitha volt, hogy a kerámiatestet átnövő új pol kristályos anyag kerámia jellegű ás alkalmi a test pórusainak részbeni vagy teljes kitö tésére.

Mint ezt az előzőekben is ismertettü! az első kerámitestet alkalmas összetételű fi mes alapanyagból az oxidációs reakcióermt növesztésére kidolgozott eljárás szerint ho: zuk létre. A találmány szerinti eljárás eg célszerű foganatosítása szerint az első ken miatest olyan összetett szerkezetű kerámit anyag, amelynek kialakításához az első fé alapanyag felületének mentén, azzal szőre kapcsolatban elrendezett permeábilis tölti anyagból álló testet vagy ágyat használtunl és ennek során biztosítottuk, hogy az oxidé cióe reakció révén a fém alapanyag a határ felület mentén átjárja a töltőanyagot, adói esetben megfelelő gátló elemig. A töltőénye got célszerűen előfonónként hozzuk létn abban szükség szérinti porozitást vagy per meábilis anyagösszetételt biztosítunk oly mc dón, hogy abban a gáz vagy gőz halmazálle potú oxidálószer áramolhasson, azon áthatolv a megolvadt fém alapanyaghoz eljuthassor

-713

Al· anyagválasztással biztosítjuk azt is, hogy az oxidációs reakciótermék növekedése során a töltőanyagot átjárhassa, azt befogadhassa. Ez annyit is jelent, hogy az elsó oxidálószert a töltőanyagon belül is el lehet rendezni. A töltőanyag készülhet gyakorlatilag mindenféle formájú permeábilis anyagból, vagyis szemcsés, porszerü, púderré őrölt, lemezkékből vagy lemezekből álló rétegként, szálakból, gömböcskékböl, üreges testekből, forgácsokból, stb. A töltőanyagban ezen túlmenően szerkezetbiztositö összetevők, mint rudak, huzalok, lapok lehetnek. Ezekben a poli kristályos kerámia struktúrákban az oxidációs reakciótermék egymással kapcsolódó krisztalli tok bői tevődik össze, benne egymással kapcsolódó pórusok és/vagy fémes maradványok vannak, amelyek legalább részben összefüggő járatokat alkotnak és a kerámiatest legalább egy külső felületéről hozzáférhetőek.

A fém alapanyaggal együtt lehetőség van szokásos döpoló anyagok alkalmazására. Mind az első, mind a második fém alapanyag kiegészíthető dópoló anyagokkal. Ezek kedvezően képesek az oxidációs reakció feltételeit biztosítani és különösen sok ismeretes belőlük akkor, ha a fém alapanyag alumínium. A dópoló anyag feladata, illetve alkalmazásának céljai számos olyan tényezőtől függhetnek, amelyek nem kapcsolódnak magához a fém alapanyaghoz. így például kettő vagy több dópoló anyag felhasználása esetén figyelembe kell venni ezek egymásra hatását, a fém alapanyagra felvitt külső dópoló réteg esetében a dópoló anyag jelenlétét a fémben, illetve a bevonat felületi sűrűségét, az oxidálószert és a folyamat teljes környezetét.

A fém alapanyaggal együtt alkalmazott dópoló anyag, illetve dópoló anyagok bevitelének lehetőségei a következők: (1) a fém alapanyag ötvöző anyagát adják, (2) a fém alapanyag felületének legalább egy részét borítják, (3) a töltőanyag vagy elöminta egészében vagy részében vannak eloszlatva. Ezek a lehetőségek egymást kiegészitőleg is alkalmazhatók, igy célszerűnek bizonyult az a megoldás, hogy a dópoló anyagot ötvöző összetevőként bevisszük a fém alapanyagba és egyúttal a töltőanyagba egy vagy több dópoló anyagot keverünk. Ezekkel együtt lehetséges a fém alapanyag felületének egy részére is megfelelő dópoló anyag felvitele.

Alumíniumot mint fém alapanyagot és levegőt mint oxidálószert használva a leghasznosabbnak a magnézium, a cink és a szilícium alkalmazása bizonyult. Ezek a dópoló anyagok együttesen vagy bármilyen kombinációban egymással, illetve további dópoló anyagokkal együtt használhatók. Az alumíniumba ezeket a dópoló fémeket vagy alkalmas forrásukat ötvözetként vihetjük be és általában, részarányuk az ötvözött anyaghoz viszonyítva 0,1...10 t%. A dópoló anyagok, vagy alkalmas forrásaik, mint az oxidok (MgO, ZnO vagy SÍO2) a fém alapanyagba kívülről is bevihetők. Aluminium-oxid alapú kerámia struktúrát állítottunk elő például alumínium-szilícium ötvözetből oxidálószerként levegőt használva és ekkor a felületre az oxidálandó fém alapanyag minden g-jára számítva legalább 0,0008 g magnézium-oxidot vittünk fel, ami a felületre számítva emsénként mintegy 0,003 g-ot jelentett.

Alumínium fém alapanyag tulajdonságainak javítására hatékonyak olyan dópoló anyagok, mint a nátrium, germánium, ón, ólom, lítium, kalcium, bőr, foszfor és ittrlum, ha az oxidációs reakció közege oxigén vagy levegő. Ezek a fémek külön-külön és egyéb dópoló anyagokkal keverve használhatók, alkalmazásuk során célszerűen az oxidációs reakció feltételeit vesszük figyelembe. Ugyancsak hasznosnak bizonyultak egyes ritkaföldfémek, mint a cérium, lantén, prazeodinium; neodímium és a Bzamárium, amelyek különösen egyéb dópoló anyagokkal együtt fejtenek ki előnyős hatást. Az említett dópoló anyagok az alumíniumra épülő kerámia szerkezetek polikristályos felépítésű oxidációs reakciótermékként való előállításakor a folyamatot jelentősen meg tudják gyorsítani, és ezzel azt nagyon előnyösen befolyásolják.

A reakció lefolytatásához gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószereken kívül alkalmasak a szilárd vagy folyékony halmazállapotú oxidálószerek is. A különböző halmazállapotú oxidálószerek mind az első, mind a második fém alapanyag esetében keverékben is használhatók, de célszerűen a második fém alapanyag oxidálásához gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert alkalmazunk. A különböző oxidálószerek néhány példája, nem teljes listája a következő: oxigén, nitrogén, halogének, kén, foszfor, arzén, szén, bőr, szelén, tellur, ezek vegyületei és keverékei, mint például a szilicium-dioxid (ez kiváló oxigénforrás), metán, étén, propán, acetilén, etilén és propilén (mint szén forrásai), továbbá keverékek, mint levegő, H2/H2O és CO/CO2, illetve ez utóbbi kettő (tehát H2/H2O és CO/CO2) keveréke, amelyek különösen alkalmasak a környezet oxigénaktivitáeának csők-, kentésére. Ennek megfelelően a találmány szerinti eljárással előállított keráraiatestekben lehetséges, hogy egy vagy több oxid, nitrid, karbid, borid és oxinitrid van, mint oxidációs reakciótermék, jelen. Alumínium mint fém alapanyag alkalmazása esetén tehát az oxidációs reakciótermék lehet az alumínium oxidja, nitridje, karbidja, boridja, mig szilícium esetében a borid, titánnal a nitrid, borid, stb. Általában megállapítható, hogy az oxidációs termékek a nitridek, boridok, karbidok, szilicidek és az oxidok. A folyamat molibdénból kiindulva molibdén-szilicid oxidációs reakciótermékekkel is megvalósítható.

A találmány szerinti eljárás foganatosításakor tetszőleges oxidálóezert lehet használni, mégis a legcélszerűbb az első fém alapanyag oxidálásához ugyanazt az oxidálóo

-815 szert használni, amit a második fém alapanyaghoz. Nyilvánvaló azonban, hogy az első fém alapanyag oxidálásához többféle típusú oxidálószert is felhasználhatunk. A második fém alapanyag oxidálása olyan gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálőezerrel történik, amelylyel szemben az első kerámiatest vagy annak legalábbis a második fém alapanyag oxidációs reakciótermékével kitöltendő része áteresztő tulajdonságú, vagy az előállítást követően megfelelő kezeléssel áteresztővé vált. A gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer az eljárás során áthatol az első kerámiatest anyagán vagy annak zónáján és igy érintkezésbe kerül a második fém alapanyaggal, azt oxidálja és biztosítja az első kerámiatest pórusain belül a második polikristályos szerkezetű oxidációs reakciótermék létrejöttét. Ha a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel együtt az első fém alapanyagot töltőanyaggal kiegészítve visszük reakcióba, olyan töltőanyagot kell választani, amelynek anyagán az oxidálóezer képes áthatolni, a benne megolvadt fém alapanyaghoz eljutni. A gőz vagy* gáz halmazállapotú oxidálószer olyan gőzt vagy normál állapotban gáz alakú anyagot jelent, amely célszerűen atmoszferikus nyomáson oxidáló környezet létrehozására képes, igy például a gáz halmazállapotú oxidálószerek közül mindenekelőtt az oxigén és az oxigéntartalmú gázok alkalmazása a legcélszerűbb (ideértve a levegőt), és ha a fém alapanyag alumínium, a kerámiaterméket aluminium-oxidból kell előállítani, akkor nyilvánvaló gazdasági meggondolások miatt a levegő a legkedvezőbb oxidálószer. Ha az oxidálószert úgy azonosítjuk, hogy az egy megadott gázt vagy gőzt tartalmaz, esetleg ebből az anyagból áll, ez annyit jelent, hogy a megadott gőz vagy gáz a reakció feltételei között az oxidálószerben a kizárólagos, a túlnyomó vagy legalábbis nagyobb részt alkotó oxidáló összetevő, amely az oxidációs reakció feltételei között a fém alapanyag oxid élését biztosítja. igy például a levegő általában nitrogéntartalmú gáznak minősül, hiszen nitrogéntartalma sokkal nagyobb, mint benne az oxigén mennyisége, mégis a levegőt a találmány vonatkozásában oxigéntartalmú gáznak tekintjük, mivel a fém alapanyag oxidációs reakciójának lefolytatásánál levegő alkalmazása esetében a hatás mindenekelőtt az oxigén jelenlétének köszönhető. Ennek megfelelően a levegő ez esetben az oxigéntartalmú gáz kategóriájába esik, a nitrogéntartalmú gázok között a jelen találmány értelmében oxidálöszerként nem említhető meg. A nitrogéntartalmú gáz, mint oxidálóezer példája lehet a 96 tf% nitrogént és a 4 tf% hidrogént tartalmazó formájú gáz.

Ha az eleő fém alapanyag oxidálására szilárd halmazállapotú oxidálószert is alkalmazunk, ezt általában a töltőanyag ágyában oszlatjuk el, vagy a töltőanyag ágyában az előállítani kívánt összetett szerkezetű kerá10 miatestet tartalmazó területen visszük b mégpedig a töltőanyag részecskéivel kikévé szemcsés anyagként vagy esetleg a tölt anyag szemcséin létrehozott bevonatként.

szilárd oxidálószerek között vannak eleme mint a bór vagy a szén, de találhatók redi kálható vegyületek, mint a ezilícium-diox vagy azok a boridok, amelyek termodinamik stabilitása kisebb, mint a fém alapanyag és borid reakciójával létrejövő terméké. Í£ például szilicium-dioxidot szerves oxidált szerként alumíniumhoz alkalmazva a létrejön oxidációs reakciótermék az aluminium-trioxid

Bizonyos feltételek között az első fé alapanyag oxidációs reakciója szilárd oxidál· szer jelenlétében olyan intenzív módon föl; hat le, hogy az oxidációs reakciótermék a f< lyamat exoterm jellege miatt esetleg mego vad. Ez erőteljesen károsíthatja az előállító kerámia test szerkezeti homogenitását, l· exoterm reakciót elkerülhetjük vagy lelassít hatjuk, ha a töltőanyagba viszonylagosé semleges összetevőket keverünk, amelyeket kis reakcióképesség jellemez. A semleges tő' tőanyagok példái között szerepelnek azol amelyek az adott oxidációs reakcióban reak ciótermékként nyerhetők.

Ha az első fém alapanyagból az első ke rámiateet előállítására folyékony oxidálószei alkalmazunk, azzal a töltőanyag ágyának égé szét vagy csak egy részét, mégpedig a meg olvasztott fém alapanyag környezetében, im pregnáljuk. Amikor folyékony oxidálószer említünk, olyan anyagot értünk ezen, amel az oxidációs reakció feltételei között folyé kony halmazállapotú még akkor is, ha ezt halmazállapotot szilárd halmazállapotból kiin dúlva a megemelt hőmérséklet hatásával biz toeitjuk. Ezért az oxidációs reakció hőmér sékletén megolvadó sók is folyékony oxidáló szernek minősülnek. A folyékony oxidálóezer nek lehet folyékony halmazállapotú elővegyü lete is, például olyan anyag oldata, amelyet töltőanyag egészének vagy egy részénél impregnélására annak bemerítésével haszná lünk, és amely az oxidációs reakció feltétek között megolvad vagy felbomlik és ezzel biz tositja a szükséges oxidáló összetevőt. A fa lyékony oxidálószerek példái között kell emli50 teni a kis olvadáspontú üvegeket.

A töltőanyaggal, akár szemcsézett ezer kezetú, akár előmintaként van formázva, gátló elemek alkalmazása is célszerű. Ennek feladata az első oxidációs reakciótermék kifejlő55 désének korlátozása, ha a kerámiatest létrehozásához gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert használunk. Ebben az esetben t gátló elem a polikristályos kerámia szerkezet fejlődésének határfelületét jelöli ki. Hatásoc gátló elemként olyan anyagot, vegyűletet keveréket, kémiai elemet vagy hasonlót használunk, amely a folyamat feltételei között képes szerkezetének integritását megtartani, nem illékony, célszerűen átengedi a gőz vagy ββ gáz halmazállapotú oxidálószert és egyidejű-917

HU 199097 Β lég . képes az oxidációs reakciótermék kialakulásának folyamatát lokálisan késleltetni, megállítani, lassítani vagy esetleg a reakcióban reakcióméregként fellépni. Ha a fém alapanyag alumínium, az alkalmas gátló elemek anyagaként kell említeni a kalcium-szulfátot (gipsz), a kalcium-szilikátot, a portlandcementet és ezek keverékeit, amelyek általában pasztaszerű halmazállapotban vagy zagyként viszünk fel a töltőanyag adott felületére. A gátló elemekben olyan éghető vagy illékony összetevő is lehet, amely az oxidációs reakció megemelt hőmérsékletén felbomlik, biztosítja a gátló elem porozitásának és permeabilitásának javítását. A gátló elemek között kell említeni az alkalmas összetételű tűzálló anyagokat, amelyeket szemcsézett formában viszünk be és amelyek képesek a gátló elemek megrepedését vagy összetöredezését az oxidációs reakció megemelt hőmérsékletén megakadályozni. Az ilyen szemcsés anyagokat a töltőanyag ágyával azonos vagy ahhoz közelálló hótágulási tényezőjű szerkezetként kell kialakítani. Nyilvánvalóan ugyanez vonatkozik arra az esetre, amikor a töltőanyag elóminta formájában van jelen. Ha például a töltőanyag vagy az elóminta alumilium-tr taxidból készült és a folyamat eredményeként aluminium-trtaxid tartalmú kerámiaanyagot kapunk, a gátló elemet célszerűen szintén aluminium-trtaxid részecskékből hozzuk létre, méghozzá 20...1000 mesh szemcsézettséggel, de adott esetben még finomabb por (púder) is használható. A további alkalnas tűzálló anyagok példái lehetnek a hóálló terámiák, az egyik oldalon legalább nyitott émelemek, amelyek képesek a gőz vagy gáz lalmazállapotú oxidálószert átengedni, hogy íz a töltőanyag ágyán keresztül áthatolva a ém alapanyaggal kapcsolatba kerülhessen.

Habár a találmány szerinti eljárást a entiekben néhány példakénti foganatositási nőd kapcsán ismertettük, nyilvánvaló, hogy szakember az előzőekben foglalt kitanitás lapján számos nyilvánvaló foganatositási lehetőséget tud megvalósítani.

Claims (16)

1. Eljárás önhordó szerkezetű kerámia truktúra előállítására, amikor is első fém .lapanyag és első oxidálóezer alkalmazásával >olikristályos oxidációs reakciótermék formáéban első önhordó szerkezetű pórusos keráíiatestet állítunk elő, azzal jellemezve, hogy az elsó kerámiatest mellett második fém .lapanyagból készült testet rendezünk el lyan közelségben, hogy második oxidálószer lkalmazásával a második fém alapanyagból .eletkezó olvadék és- oxidációs reakciótermék z első kerámiatest irányában növekedjen, a második fém alapanyagot második oxiálóezer jelenlétében olvadáspontja fölé, de .z elsó és a második oxidálószerrel létrehozott oxidációs reakciótermékek bármelyikének olvadáspontja alatti hőmérsékletre hevítjük, ezzel a második fém alapanyagot megolvasztjuk és belőle olvasztott testet hozunk létre, a második oxidálószerként góz vagy gáz halmazállapotú oxidáló anyagot használunk, a második fém alapanyagból álló olvasztott testet a gőz vagy gáz halmazállapotú második oxidáló anyaggal érintkeztetjük, ezzel polikristályos felépítésű második oxidációs reakcióterméket hozunk létre, a második oxidációs reakciótermék legalább egy részét az elsó kerámiatest és az olvasztott test közé helyezzük, a második oxidációs reakcióterméket az olvasztott testtel kapcsolatban tartva a második fém alapanyagot a második oxidálószer felé vándoroltatjuk és ezzel a második oxidálóezer és a már kialakult második oxidációs reakciótermék határfelületén az oxidált anyag újabb rétegét hozzuk létre, és a reakciót annyi ideig folytatjuk, ameddig a második fém alapanyag polikríetályos szerkezetű kerámia reakcióterméke legalább részben átjárja az első kerámiatest pórusainak legalább egy részét.

2. Eljárás önhordó szerkezetű kerámia struktúra előállítására, amikor is első fém alapanyagot oxidálunk és polikristályos oxidációs reakciótermékét első oxidálóezer jelenlétében kerámia szerkezetbe visszük, azzal jellemezve, hogy az elsó fém alapanyag hevitési hőmérsékletét fenntartjuk és az eleö oxidálószerrel érintkező első oxidációs reakcióterméket a megolvasztott fémmel kapcsolatban tartva az első fém alapanyagot az elsó oxidálószer felé vándoroltatjuk, ezzel az első oxidációs reakcióterméket az elsó oxidálószerrel alkotott határfelületén növesztjük, a növesztést folyamatot fenntartjuk és ezzel első önhordó szerkezetű, polikristályos, az oxidációs reakciótermékból és egy vagy több fémes összetevőből felépülő, porózus részeket befogadó anyagból álló elsó kerámiatestet hozunk létre, a hevitési folyamat ismétlésével vagy más kezeléssel szükséges mértékű porozitást biztosítunk az első kerámiatestben, második fém alapanyagot az elsó kerámiatest közelében rendezünk el, második oxidálószer jelenlétében hőmérsékletét olvadáspontját meghaladó értékre emeljük és ezt a hőmérsékletét fenntartjuk, amivel második oxidációs reakcióterméket hozunk létre és a második oxidációs reakciótermék növekedését az elsó kerámiatest irányában biztosítjuk, ahol a hevítést addig folytatjuk, amig a második oxidációs reakciótermék legalább az első keramitest pórusainak egy adott részét átnövi.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elsó kerámia-1019 HU testben adott porozitású és pórusoktól mentes rétegeket, illetve zónákat alakítunk ki.

4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elsó kerámiatestet töltőanyag beépítésével alakítjuk ki, és ehhez az első fém alapanyagot permeábilis töltőanyag rétegében helyezzük el.

5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a permeábilis töltőanyagot meghatározott alakú elóminta formájában rendezzük el és az elsó fém alapanyagból az első kerámiatestet az előmintának megfelelő alakban hozzuk létre.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első fém alapanyag oxidálására a második fém alapanyaghoz alkalmazott oxidálószertől eltérő oxidálószert használunk.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első és második fém alapanyag alumínium, szilícium, titán, ón, cirkónium és hafnium közül legalább egy.

8. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első és második fém alapanyagot alumínium alapú anyagként hozzuk létre.

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második oxidálószert levegővel alakítjuk ki.

10. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első és a második oxidálószert levegőből hozzuk létre.

3097 B 20

11. Az 1-10. igénypontok bármelyi szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oxidációs reakció során az első és/vagy m sodik fém alapanyagot dópoló anyaggal 1

5 egészítve reagáltatjuk.

12. Az 1-11. igénypontok bármelyi szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az í só és második fém alapanyagot alumínium! alakítjuk ki és az elsó és második oxidáci

0 reakcióterméket túlnyomórészt aluminium-ti oxiddal hozzuk létre.

13. Az 1-12. igénypontok bármelyi) szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az < só kerámiatestet a második fém alapany<

5 oxidációs reakciójának megkezdése előtt té fogatához viszonyítva 5...45%-os porozitásE hozzuk létre.

14. Az 1-13. igénypontok bármelyi! szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az e

0 só kerámiatestet egy vagy több egymásé kapcsolódó és az első kerámiatest felületére annak egy vagy több felszínéről legalá! részben hozzáférhető fémes összetevőkk hozzuk létre és a második fém alapanye

5 oxidációs reakciójának megkezdése előtt i első kerámiatestet kilúgozó oldatba merítjú és ezzel belőle az egymással kapcsolódó f< mes Összetevőket legalább részben kioldjuk.

15. Az 1-14. igénypontok bármelyi!

0 szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az e só és második fém alapanyagot lényegébe azonos összetételű fémekből hozzuk létre.

16. Az 1-14. igénypontok bármelyik szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy ku

5 lönböző összetételű első és második fém alap anyagot használunk.