HU210163B - Method of making shaped ceramic articles using expendable pattern - Google Patents

Description

A találmány szerinti eljárást úgy végzik, hogy

a) egy alapfém (1) testre forma-meghatározó felületével (3) kifelé elhasználható mintát (2) helyeznek;

b) az elhasználható minta (2) forma-meghatározó felületére (3), az alapfém (1) testtől ellentétes oldalon, megfelelő gázáteresztő bevonó anyagból, a forma-meghatározó felületnél (3), azzal egybevágó felületű és ahhoz illeszkedő, azonos kiterjedésű, egybevágó felszínű bevonatot (5) alakítanak ki így az elhasználható minta (2) az alapfém (1) és a bevonat egybevágó felszíne között egy teret határoz meg -, mely gázáteresztő bevonat (5) önkötő tartó zónával rendelkezik,, amely közvetlenül a forma-meghatározó felülethez (3) csatlakozik és azzal azonos kiterjedésű, és kohéziós ereje elegendő ahhoz, hogy az elhasználható minta (2) megsemmisülése után a bevonat (5) egybevágó felszínének formáját megtartsa és ezáltal a minta helyén üreg képződjön;

HU 210 163 B

A leírás terjedelme: 12 oldal (ezen belül 2 lap ábra)

HU 210 163 Β

c) az alapfémet (1) gőzfázisú oxidálószer jelenlétében olvadáspontja feletti, de a képződő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatti hőmérsékletre hevítve olvadt fémtestet alakítanak ki;

d) az elhasználható mintát (2) megsemmisítik - így helyén üreg alakul ki

e) az eljárás hőmérsékletén

i) az olvadt alapfémet (1) gőzfázisú oxidálószerrel reagáltatják - így olyan oxidációs reakciótermék képződik, amely az olvadt fémtest és a gőzfázisú oxidálószer között alakul ki, és ezekkel érintkezésben van ii) az olvadt alapfém (1) az oxidációs reakcióterméken keresztül az oxidálószer és a gázáteresztő bevonat (5) felé halad, miáltal a gőzfázisú oxidálószer és a korábban képződött oxidációs reakciótermék növekedése, és az üreg folyamatosan oxidációs reakciótermékkel töltődik ki;

f) a reakciót a bevonat (5) egybevágó felszíne által meghatározott üreg oxidációs reakciótermékkel történő megtöltéséhez elegendő ideig folytatják - így a forma-meghatározó felület formáját lemásoló kerámiatest képződik -, és

g) a formázott felületű kerámiatestet kinyerik.

A találmány tárgya eljárás alapfém és gőzfázisú oxidálószer reakciójában képződő oxidációs reakcióterméket tartalmazó, formázott kerámiatest előállítására.

Oxidációs reakcióban növekvő kerámiatermékek előállítási eljárását ismertetik a 0 155 831 számon közzétett európai szabadalmi bejelentésben. A szabadalmi leírásban valamely prekurzor alapfém oxidációs reakciótermékének növekedésével képződő, adott esetben ötvözött adalékanyag alkalmazásával javított, önhordó kerámiatestek előállítási eljárását ismertetik. Az eljárás során adott esetben ötvözött adalékanyag alkalmazásával javított, önhordó kerámiatestek előállítási eljárását ismertetik. Az eljárás során olvadt alapfémet reagáltatnak gőzfázisú oxidálószerrel, így oxidált reakciótermék keletkezik. A megfelelő hőmérséklettartományban az olvadt alapfém fokozatosan áthatol az oxidációs reakcióterméken, érintkezésbe lép az oxidálószerrel, és így további oxidációs reakciótermék képződésével kialakul a kerámiatest.

A fenti eljárást javították a prekurzor alapfém felületére alkalmazott külső adalékanyagok alkalmazásával, amint ezt a 0 169 067 számon közzétett európai szabadalmi bejelentésben ismertetik.

A 0 193 292 számon közzétett európai szabadalmi bejelentésben kerámia kompozíciók olyan előállítási eljárását ismertetik, amelyben inért töltőanyagot a fentiekben ismertetett eljárásokkal képzett oxidációs reakciótermékkel itatnak át. A szabadalmi bejelentés szerinti eljárást úgy végzik, hogy egy alapfém mellé inért töltőanyagot helyeznek és az alapfémet a fentiekben ismertetett oxidációs reakcióval az inért töltőanyagba növekvő oxidációs reakciótermékké alakítják.

A 0 245 193 számon közzétett európai szabadalmi bejelentésben meghatározott formájú kerámiatestek előállítását ismertetik. Az eljárásban gátló anyagokat alkalmaznak, amelyek alapvetően gátolják, illetve megakadályozzák a gáttal elválasztott térben az oxidációs reakciótermék képződését. Az eljárással bizonyos mértékben előre meghatározott és kívánt formájú kerámiatestek állíthatók elő laboratóriumi méretekben. Az eljárás azonban ipari méretekben nem alkalmazható.

Napjainkban növekszik a kerámiák szerkezeti anyagként való alkalmazása, a korábban használt fémek helyett. Ez leginkább annak köszönhető, hogy a kerámiák bizonyos tulajdonságai jobbak a fémek hasonló tulajdonságainál. A fémek kerámiákkal való helyettesítésének azonban számos ismert nehézsége vagy akadálya van, ilyenek például a rétegképződés változékonysága, a komplex forma kialakítás nehézségei, a végtermék felhasználásával kapcsolatos követelmények, valamint a költségek.

A fentiekben említett szabadalmi bejelentésekben számos olyan, új, megbízható kerámia anyagot, többek között összetett kerámiaszerkezetet ismertetnek, amelyek részben legyőzik az akadályokat, illetve nehézségeket.

Mindazonáltal mindezideig nehézséget okozott meghatározott formájú vagy geometriájú oxidációs reakciótermékek (kerámiák) előfonnák nélküli kialakítása. Különösen a bonyolultabb, komplex formájú testek kialakítása jelent problémát. A kívánt, meghatározott forma kialakításához számos esetben az oxidációs reakciótennék utóformálása szükséges. Ez külön technológiai lépés beiktatását jelenti, ami többletköltséget okoz. Fenti hátrányok kiküszöbölésére, célul tűztük ki olyan eljárás kidolgozását, amellyel előre meghatározott, akár bonyolult komplex formájú, illetve geometriájú oxidációs reakciótermékeket megbízhatóan tudunk előállítani. Célunk volt az is, hogy az eljárás ipari méretekben is megvalósítható legyen, és ezáltal lehetővé váljon az ilyen tulajdonságú kerámiatestek ipari méretű előállítása.

Célkitűzéseinket az alábbiakban összefoglalt eljárás kidolgozásával valósítottuk meg. A találmányunk szerinti eljárás során

a) egy alapfém testre forma-meghatározó felületével kifelé elhasználható mintát helyezünk;

b) az elhasználható minta forma-meghatározó felületére, az alapfém testtől ellentétes oldalon, megfelelő gázáteresztő bevonó anyagból, a forma-meghatározó felületnél, azzal egybevágó felületű és ahhoz illeszkedő, azonos kiterjedésű, egybevágó felszínű bevonatot alakítunk ki - így az elhasználható minta az alapfém és a bevonat egybevágó felszíne között egy teret határoz meg -, mely gázáteresztő bevonat önkötő tartó zónával rendelkezik, amely közvetle2

HU 210 163 Β nül a forma-meghatározó felülethez csatlakozik és azzal azonos kiterjedésű, és kohéziós ereje elegendő ahhoz, hogy az elhasználható minta megsemmisülése után a bevonat egybevágó felszínének formáját megtartsa és ezáltal a minta helyén üreg képződjön;

c) az alapfémet gőzfázisú oxidálószer jelenlétében olvadáspontja feletti de a képződő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatti hőmérsékletre, előnyösen 600-1700 °C-ra hevítve olvadt fémtestet alakítunk ki;

d) közben az elhasználható mintát megsemmisül - így helyén üreg alakul ki -;

e) az eljárás hőmérsékletén

i) az olvadt alapfémet gőzfázisú oxidálószenei reagáltatjuk - így olyan oxidációs reakciótermék képződik, amely az olvadt fémtest és a gőzfázisú oxidálószer között alakul ki, és ezekkel érintkezésben van -;

ii) az olvadt alapfém az oxidációs reakcióterméken keresztül az oxidálószer és a gázáteresztő bevonat felé halad, miáltal a gőzfázisú oxidálószer és a korábban képződött oxidációs reakciótermék határfelületén folytatódik az oxidációs reakciótermék növekedése, és az üreg folyamatosan oxidációs reakciótermékkel töltődik ki;

f) a reakciót a bevonat egybevágó felszíne által meghatározott üreg oxidációs reakciótermékkel történő megtöltéséhez elegendő ideig folytatjuk - így a forma-meghatározó felület formáját lemásoló kerámiatest képződik -, és

g) a formázott felületű kerámiatestet kinyerjük. Leírásunkban „elhasználható minta” kifejezés alatt olyan mintát, például viaszból vagy műanyagból készült mintát értünk, amely az eljárás körülményei között, például hevítés hatására gyakorlatilag megsemmisül.

A „kerámia” kifejezés alatt nemcsak olyan, klasszikus értelemben vett kerámia anyagokat értünk, amelyek teljes egészében nemfémes és szervetlen anyagokat tartalmaznak, hanem olyan testeket is, amelyek összetételükben vagy jellemző tulajdonságaikban alapvetően kerámiák, de a testek kisebb vagy nagyobb mennyiségben, egy vagy több, az alapfémből, az oxidálószerből vagy az adalékanyagokból redukálódott fémes összetevőt is tartalmazhatnak, általában 1-40 térfogat%-ban, de ennél nagyobb mennyiségben is.

Az „oxidációs reakciótennék” kifejezést általában olyan, egy vagy több, bármilyen oxidált állapotban lévő fémre alkalmazzuk, amelyben a fém elektront adott le valamilyen, más elemnek, vegyületnek vagy ezek kombinációinak vagy ezekkel elektront osztott meg. Ennek megfelelően az „oxidációs reakciótermék” kifejezés magában foglalja egy vagy több fém és egy oxidálószer reakciójában keletkező reakciótermékeket.

Az „oxidálószer” kifejezés alatt egy vagy több, megfelelő efektronakceptort vagy közös elektronhordozót élteink, melyek az eljárás körülményei között szilárd, folyadék vagy gáz (gőz) halmazállapotúak vagy ezek kombinációi (például szilárd vagy gáz) lehetnek.

A leírásunkban alkalmazott „alapfém” kifejezés alatt a polikristályos oxidációs reakciótermék prekurzorát képező fémet, mint például alumíniumot értünk, amely magába foglalja a viszonylag tiszta fémeket, a kereskedelemben beszerezhető, szennyező és/vagy ötvöző anyagokat tartalmazó fémeket vagy fém ötvözeteket - amelyekben a prekurzor alapfém a főkomponens - is. A leírásunkban az „alapfém” kifejezést a fenti értelmezésben használjuk, kivéve, ha a szövegben valamilyen különmeghatározást adunk.

A találmányunk szerinti eljárás egyik foganatosítási módjánál bevonó anyagként egy megfelelő gátló anyagot, például kalcium-szilikátot vagy alabástromgipszet tartalmazó, bevonó anyagot alkalmazunk, amely a kialakított, egybevágó felszínnél megakadályozza az oxidációs reakciótermék további képződését. Az így előállított termék egy olyan, oxidációs reakciótermékből álló kerámiatest, amelynek felület formája másolata az elhasználható minta forma-meghatározó felületének.

A találmányunk szerinti eljárás egy másik foganatosítási módjánál bevonó anyagként egy töltőanyagot tartalmazó bevonó anyagot alkalmazunk, amelyet a növekvő oxidációs reakciótermék átitat. Az oxidációs reakciót addig folytatjuk, amíg az oxidációs reakciótermék az üreget meg nem tölti, és a töltőanyagot is a kívánt mértékig át nem itatja. Ebben az esetben olyan összetett kerámia termék keletkezik, amely az elhasználható minta forma-meghatározó felületét lemásoló, formázott felületű oxidációs reakciótermékből áll, és formázott felülete magába foglalja a töltőanyagot is.

A találmányunk szerinti eljárást úgy is megvalósíthatjuk, hogy a hevítés előtt töltőanyagot helyezünk el az alapfém és az elhasználható minta között, ezáltal a kialakuló oxidációs reakciótermék az üregforma megtöltése előtt a töltőanyagot itatja át. Az így kapott termék egy, az elhasználható minta forma-meghatározó felületét lemásoló, formázott felületű oxidációs reakciótermékből álló kerámia komponenst és a formázott felülettel szemben kialakult, az oxidációs reakciótermékkel egybeépült, töltőanyagot magába foglaló oxidációs reakciótermékből áll. Ennél a megvalósítási módnál bevonó anyagként alkalmazhatunk valamilyen gátló anyagot vagy e tartó zónát magában foglaló, második töltőanyagot.

A találmányunk szerinti eljárást az alábbiakban részletesen bemutatjuk.

A találmányunk szerinti eljárásban egy alapfémből (amely a későbbiekben ismergetendő adalékanyagokat is tartalmazhat) és egy, az alapfémre kívülről ráhelyezett, forma-meghatározó felületű, elhasználható mintából álló összeállítást készítünk. Általában a buga, tuskó, rúd, lemez vagy hasonló formájú alapfémet inért ágyba, olvasztótégelybe vagy egyéb tűzálló edénybe helyezzük úgy, hogy egyik oldala érintkezzen az atmoszférával, és ene az oldalra helyezzük el az elhasználható mintát.

A találmányunk szerinti eljárásban alapfémként előnyösen alumíniumot alkalmazunk, de más fémeket, mint például szilíciumot, titánt, ónt, cirkóniumot és hafniumot is alkalmazhatunk alapfémként.

HU 210 163 Β

Elhasználható mintát bármilyen, olyan, megfelelő anyagból készíthetünk, amely az eljárás körülményei között megsemmisül. A megsemmisítés történhet például az elhasználható minta elpárologtatásával vagy elégetésével. Általában előnyös a hevítés hatására hamu vagy maradék képződés nélkül elpárolgó vagy elégő minta anyag, mivel nem kívánatos, hogy a minta megsemmisülése után maradék maradjon az üregformában. Megfelelő minta anyagként alkalmazhatunk például polisztirolt, poliuretánt, polietilént vagy viaszokat. A minta anyagot úgy kell megválasztani, hogy kompatibilis legyen a konkrét hőmérséklet tartománynyal, az alkalmazott, gőzfázisú oxidálószerrel, az alkalmazott bevonó anyaggal (amelyet a későbbiekben részletesen ismertetünk), és különösen a bevonó anyag felvitelénél alkalmazott hordozóanyaggal vagy közeggel. A kiválasztásnál szempont lehet az is, hogy bizonyos formázási módokra bizonyos minta anyagok alkalmasabbak, mint mások.

A minta anyagokból bármilyen, megfelelő eljárással formázhatjuk az elhasználható mintát. így például a minta anyag formázása történhet valamilyen hagyományos eljárással, például fröccsöntéssel, fúvással, extrudálással, öntéssel és gépi megmunkálással. Nagy számú mintakészítésnél jelenleg az egyik előnyös eljárás a fröccsöntés. Az üreges, elhasználható mintakészítésnél előnyös eljárás lehet a fúvás. A fuvó-eljárás különösen azért előnyös, mert a mintához felhasznált anyag minimális, így az eljárás folyamán a minta gyorsabban megsemmisül. A mintákban kialakíthatók csatornák, furatok, bemélyedések, sávok, domborulatok, karimák, csapok, csavarmenetek, valamint a mintához építhető peremek, perselyek, tárcsák, rudak és hasonló idomok, így a találmány szerinti eljárással valójában bármilyen, kívánt formájú minta készíthető. A minta ezen kívül tartalmazhat még egy vagy több, megfelelő formára kialakított egységrészt, és így ha ezeket összeszereljük vagy csatlakoztatjuk és bevonó anyaggal bevonjuk, az összeszerelt minták egy darabos mintaként funkcionálnak.

A találmányunk szerinti eljárásban alkalmazott elhasználható minta lehet tömör, üreges vagy nyitott végű, azzal a feltétellel, hogy a forma meghatározó felület megtartja az alkalmazott bevonó anyagot. Az elhasználható minta, a kívánt geometriának megfelelő összeállításban, több darabból vagy részből is felépülhet.

A találmányunk szerinti eljárásban az elhasználható minta tekintetében előnyösen alkalmazható összeállításokat az 1-4. ábrán mutatjuk be. Az ábrákon a következő jelöléseket alkalmazzuk: 1 alapfém; 2 tömör elhasználható minta; 3 formameghatározó felület; 4 nyitott végű elhasználható minta; 5 bevonat; 6 üreges elhasználható minta; 7 több darabból álló elhasználható minta. Az

1. ábrán elölnézeti keresztmetszetét mutatjuk be egy olyan összeállításnak, amelynél 1 alapfém test 2 tömör elhasználható mintával, amelynek 3 forma-meghatározó felületén megfelelő gázáteresztő 5 bevonat van, érintkezik, a

2. ábrán elölnézeti keresztmetszetét mutatjuk be egy olyan összeállításnak, amely az 1. ábrán bemutatottal azonos, azzal a különbséggel, hogy az elhasználható minta egy 4 nyitott végű elhasználható minta; a

3. ábrán elölnézeti keresztmetszetét mutatjuk be egy olyan összeállításnak, amely az 1. ábrán bemutatottal azonos, azzal a különbséggel, hogy az elhasználható minta egy 6 üreges elhasználható minta; a

4. ábrán elölnézeti keresztmetszetét mutatjuk be egy olyan összeállításnak, amely az 1. ábrán bemutatottal azonos, azzal a különbséggel, hogy az elhasználható minta egy 7 több darabból álló elhasználható minta.

5. ábrán az 1. példa szerint készített, formázott kerámia komponens felülnézeti fényképét mutatjuk be.

6. ábrán a 2. példa szerint készített kerámiatest keresztmetszetének 100-szoros nagyítású fotomikrográfiáját mutatjuk be.

Az elhasználható minta forma-meghatározó felületére megfelelő, gázáteresztő bevonó anyagot viszünk fel, oly módon, hogy a minta forma-meghatározó felületével alapvetően egybevágó felületű és azonos kiterjedésű, egybevágó felszínt alakítunk ki, és ily módon az elhasználható minta teret képez az alapfém és a bevonat egybevágó felszíne között. A bevonó anyag a minta geometriai felületéhez illeszkedik és rendelkezik, illetve megvalósít egy olyan szerkezeti egységű tartó zónát, ami az elhasználódó minta megsemmisülése után nem omlik az üregbe, ezen kívül megtartja az elhasználható minta forma-meghatározó felületének pozitív lenyomatát. Emellett az alkalmazott bevonó anyag a gőzfázisú oxidálószer számára olyan mértékben áteresztő, hogy a gőzfázisú oxidálószer rajta keresztül be tud jutni az üregbe, megkönnyítve abban az olvadt alapfém oxidációját.

A szerkezeti integritás elősegítéséhez a bevonó anyag tartó zónával rendelkezik, amely közvetlenül az elhasználható minta forma-meghatározó felületéhez csatlakozik. A tartózóna lehetővé teszi, hogy a bevonó anyag önmagát megtartsa, valamint felvegye a minta forma-meghatározó felületének geometriáját. A tartó zóna kialakítható olyan kötőanyagok, például sziliciumdioxid vagy szervetlen agyagféleségek, mint például hidratált alumínium-szilikátok adagolásával, amelyek az eljárás hőmérsékletén szintereződnek, vagy megkötnek. Például az elhasználható minta formameghatározó felületére megfelelő ragasztó- vagy kötőanyaggal felvihetünk egy réteg szilícium-dioxidot. A bevonó anyagot ezután a szilicium-dioxid rétegre visszük fel. Az eljárás hőmérsékletén hevítve a szilicium-dioxid szintereződik, vagy megköt, ilyen módon a forma-meghatározó felülethez közvetlenül csatlakozó tartó zóna alakul ki. Vannak olyan bevonó anyagok is, amelyek az elhasználható mintára felvive annak felületén saját maguk képeznek tartó zónát. Például, ha bevonó anyagként alabástromgipszet alkalmazunk, ez az anyag hidrolízissel tartó zónát képez. A tartó zóna

HU 210 163 Β szükséges vastagsága nagy mértékben függ az alkalmazott eljárási paraméterektől. Általában azonban az a követelmény, hogy a tartó zóna elegendően erős legyen a bevonó anyag tömegének megtartásához. A tartó zóna vastagság meghatározásánál mindazonáltal figyelembe kell venni többek között az elhasználható minta méretét és geometriáját, az alkalmazott bevonó anyagot, a reakcióidőt, az alapfémet és az oxidációs körülményeket.

A találmányunk szerinti eljárás olyan foganatosítási módjánál, amelynél egy gátló anyagot tartalmazó bevonó anyagot alkalmazunk, a gátló anyag az illeszkedő egybevágó felszínnél megakadályozza az oxidációs reakciótermék gátló anyagon kívüli növekedését, és így az oxidációs reakciótermék lényegében csak az üregben képződik. „Gátló anyagként” alkalmazhatunk bármilyen olyan anyagot, vegyületet, elemet vagy kompozíciót, amely az eljárás körülményei között megfelelően sértetlen marad, nem párolog és átereszti a gőzfázisú oxidálószert, ugyanakkor helyileg meggátolja, mérgezi, megállítja, megzavarja, megakadályozza az oxidációs reakciótermék további növekedését. Alumínium alapfém és oxigéntartalmú, gázfázisú oxidálószer alkalmazása esetében megfelelő gátló anyagként alkalmazhatunk például kalcium-szulfátot (alabástromgipszet), kalcium-szilikátot, mint például Wollastonitot, Portland cementet és ezek kombinációit. Ezen kívül, ha bevonó anyagként valamilyen gátló anyagot tartalmazó bevonó anyagot alkalmazunk, ez tartalmazhat valamilyen, megfelelő, tűzálló szemcsés anyagot is, mely csökkenti a hevítés hatására esetleg előforduló és az alakhű másolást lehetetlenné tevő zsugorodást vagy szétrepedezést. Ahogyan a fentiekben ismertettük, ezek közül a gátló anyagok közül számos anyag, megkötés vagy hidrolizálás után öntartó.

A találmány szerinti eljárás olyan foganatosítási módjánál, amelynél töltőanyagot tartalmazó bevonó anyagot alkalmazunk, a töltőanyag lehet egy szemcsés anyag, szálas anyag, rúd eljárásokban is alkalmazott, szemcsés anyagokat, mint például alumínium-oxidot vagy szilícium-karbidot alkalmazunk. A fentiekben ismertetetteknek megfelelően a töltőanyagot a tartó zóna tartja, és az elhasználható minta forma-meghatározó felületén alkalmazzuk. Például alumínium-oxid töltőanyagot annyi szilícium-dioxiddal összekeverve alkalmazhatunk, amennyiből az eljárás hőmérsékletén megfelelő tartó zóna alakul ki. Egy másik lehetséges megoldás szerint megfelelő mennyiségű szilíciumdioxiddal vonjuk be közvetlenül az elhasználható minta formameghatározó felületét, majd erre alumínium-oxid töltőanyagot viszünk fel. Ebben a foganatosítási módban az elhasználható minta felületén a bevonó anyag felvitelével kialakított, egybevágó felszín lényegében nem gátolja vagy akadályozza úgy meg az oxidációs reakciótermék növekedését az üreg határfalain kívül, amint azt a gátló anyagok teszik, hanem valójában magába fogadja a növekvő oxidációs reakcióterméket. Ebben az esetben az alapfém és a gőzfázisú oxidálószer reakciójában képződő oxidációs reakciótermék megtölti az üreget, majd átitatja a bevonó anyagot a kívánt mélységben. A kapott termék olyan kerámiatest, amelynek formáját az elhasználható minta formameghatározó felülete alakítja ki, és a kerámia összetételét tekintve olyan oxidációs reakciótermékből áll, ami magába ágyazza, formált felületénél, a töltőanyag alkotórészeit is. Ily módon az oxidációs reakciótermék az üreg határfalain túl a bevonó anyagban is növekszik.

A találmány szerinti eljárásban a bevonó anyagot általában valamilyen hordozóanyagban, oldószerben vagy más, megfelelő folyadékban diszpergáljuk, és így szuszpenzió, paszta vagy keverék formájában visszük a minta forma-meghatározó felületére. Az a hűség, amellyel a kerámiatest lemásolja az elhasználható minta forma-meghatározó felületét, legalább részben, attól függ, hogy a bevonó anyag mennyire illeszkedik a minta forma-meghatározó felületére, és a tartó zóna mennyire képes megtartani ezt a hűséget. Általában azt mondhatjuk, hogy minél finomabbak a bevonó anyag szemcséi vagy alkotórészei, annál jobban képes lemásolni a forma-meghatározó felületet. Ennek megfelelően, minél folyékonyabb az alkalmazott bevonó anyag keverék, annál jobb a másolás hűsége.

A bevonó anyagot olyan mennyiségben visszük fel az elhasználható minta forma-meghatározó felületére, hogy az elhasználható minta eliminálása után öntartó szerkezet alakuljon ki. Amint azt a fentiekben ismertettük, a mintára felvitt bevonó anyag mennyisége számos tényezőtől függ, többek között a minta méretétől, a bevonó anyag és a tartó anyag minőségétől, az eljárás körülményeitől.

A bevonó anyagnak az elhasználható minta felületére való felvitelének elősegítésére a bevonó anyagot általában olyan megfelelő hordozóanyaggal, például oldószerrel vagy más folyadékkal elegyítjük, amely azután elpárolog vagy reagál a bevonó anyaggal, és így alakul ki a kívánt kompozíció és a megfelelő tartó zóna. Az alkalmazott közeg vagy hordozóanyag kiválasztásánál figyelembe kell venni, hogy bizonyos oldószerek nem kompatibilisek az alkalmazott minta anyagával. Például bizonyos szerves oldószerek, mint például az aceton, nem kompatibilis bizonyos szerves habokkal, mint például polisztirol habokkal. Ha ilyen habot alkalmaznánk az elhasználható minta készítésére, az aceton feloldaná és tönkretenné a mintát. Ezért az ilyen kombinációk alkalmazását el kell kerülni, és az elhasználható mintára felvitt bevonó anyagot a minta anyagával kompatibilis hordozóanyaggal kell elegyíteni.

Amint azt a fentiekben ismertettük, az alapfémet és az elhasználható mintát úgy állítjuk össze, hogy a minta formameghatározó felületével kifelé helyezkedjen el az alapfémen. Általában a bevonó anyagot az alapfém és a minta egymásra helyezése előtt visszük fel az elhasználható mintára. A bevonó anyag felvitele történhet azonban az egymásra helyezés után is. Például az elhasználható mintát valamilyen, tűzálló edényben lévő alapfémre helyezzük, majd a bevonó anyagot felvisszük a mintára. Ezután a tartó edényt a benne lévő elhasználható mintával és a mintán lévő bevonattal együtt a gózfázisú oxidálószert tartalmazó kemencébe

HU 210 163 Β helyezzük, majd az összeállítást az alapfém olvadáspontja feletti, de az oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatti hőmérsékletre hevítjük. Például ha alumíniumot alkalmazunk alapfémként és levegőt gőzfázisú oxidálószerként, akkor a megfelelő hőmérséklettartomány 850-1450 °C, előnyösen 900-1350 °C. A felhevítés alatt az elhasználható minta anyaga elég vagy elpárolog, így az elhasználható minta megsemmisül, és helyén lényegében üres üreg alakul ki. Megjegyezzük, hogy bizonyos minta anyagok alkalmazása esetén teljesen üres üreg nem alakul ki. Néhány esetben a minta elégéséből vagy elpárolgásából származó maradék vagy melléktermék marad az üregben. A legtöbb esetben azonban az ilyen anyagok jelenléte rontja az oxidációs reakciótermék kialakulását vagy a másolás hűségét. Ezért mintaként általában olyan anyag alkalmazása előnyös, amelynek megsemmisülése után nem marad semmiféle maradék az üregformában.

Az eljárás hőmérséklettartományában az alapfémből olvadt fém test vagy olvadék képződik, ami az oxidálószerrel érintkezve reagál, és így oxidációs termék réteg keletkezik. Néhány esetben azonban, mint például ha bizonyos fémötvözeteket alkalmazunk alapfémként vagy adalékanyagokat alkalmazunk, az oxidációs reakciótermék kialakulását megelőzheti egy spinell, mint például magnézium-aluminát spinell képződése. A reakciókörülmények fenntartása mellett az olvadt alapfém folyamatosan áthalad a korábban képződött oxidációs reakciótermék rétegen, és az oxidáló környezet hatására folytatódik az oxidációs reakciótermék képződése az oxidálószer, és a bevonó anyag által meghatározott egybevágó felület irányába. Az olvadt alapfém és az oxidálószer érintkezésével, folyamatosan vastagodó, az üreget folyamatosan megtöltő oxidációs reakciótermék alakul ki. Az olyan foganatosítási módban, ahol bevonó anyagként valamilyen gátló anyagot tartalmazó bevonó anyagot alkalmazunk, az olvadt fém és az oxidálószer reakciója addig folytatódik, amíg az oxidációs reakciótermék meg nem tölti az üreget és el nem éri a bevonó anyag által meghatározott egybevágó felszínt, ahol is az oxidációs reakciótermék képződése megszűnik, vagy meggátlódik. Az olyan foganatosítási módban, ahol bevonóanyagként valamilyen töltőanyagot tartalmaz bevonó anyagot alkalmazunk, az oxidációs reakciótermék kialakítását annyi ideig folytatjuk, amennyi idő alatt az oxidációs reakciótermék a kellő mélységben átitatja az üreget körülvevő töltőanyagot.

Megjegyezzük, hogy a kapott kerámiatest polikristályos anyaga olyan porózus anyag lehet, amelyben a pórusok részben vagy egészen helyettesítik az egyéb körülmények között az oxidációs reakciótermékben jelenlévő, abban szétosztódó fém fázis(oka)t, de a képződött üregek térfogatszázaléka nagymértékben a körülményektől, így például a hőmérséklettől, időtől, az alapfém típusától és az adalékanyagok koncentrációjától függ. Általában ezekben a polikristályos kerámia komponensekben az oxidációs reakciótermék krisztallitok több, mint egy, előnyösen három dimenzióban összefüggőek és a fém legalább részben összefüggő lehet.

A találmány szerinti eljárásban bármilyen, megfelelő oxidálószert alkalmazhatunk, de elsősorban a gőzfázisú oxidálószerek alkalmazása előnyös. Gáz vagy gőz, azaz gőzfázisú oxidálószer alkalmazása esetén feltétel, hogy a bevonó anyag előnyösen átjárható legyen a gőzfázisú oxidálószer számára, hogy a bevonó anyagon áthatoló gőzfázisú oxidálószer érintkezhessen az olvadt alapfémmel.

„Gőzfázisú oxidálószer” alatt gőzalakú vagy normál állapotban gázalakú anyagot értünk, amely oxidáló atmoszférát képez. Gőzfázisú oxidálószerként alkalmazhatunk előnyösen például oxigént vagy oxigéntartalmú gázokat (mint például levegőt), de például alumínium alapfém esetében, nyilvánvaló gazdasági okokból, általában előnyösebb a levegő alkalmazása. Ha valamilyen oxidálószert úgy jellemzőnk, hogy valamilyen speciális gázt vagy gőzt tartalmaz, ez olyan oxidálószert jelent, amelyben ez a speciális gáz vagy gőz az alapfém egyedüli oxidálószere vagy azt túlnyomórészben vagy legalább lényeges mennyiségben oxidálja az alkalmazott oxidáló körülmények között. Például, annak ellenére, hogy a levegőben a fő alkotórész a nitrogén, az alapfém egyedüli oxidálószere mégis az oxigén, mert az lényegesen jobban oxidál, mint a nitrogén.

Fentieknek megfelelően a levegőt az „oxigéntartalmú gáz” oxidálószerek közé soroljuk, nem a „nitrogéntartalmú gáz” oxidálószerek közé. A „nitrogéntartalmú gáz” oxidálószerekre példaként a leírásunkban „formáló gáz” néven szereplő gázt említjük, amely körülbelül 96 térfogat% nitrogéngázt és körülbelül 4 térfogat% hidrogéngázt tartalmaz.

A találmányunk szerinti eljárás olyan foganatosítási módjában, amelyben töltőanyagot alkalmazunk, a gőzfázisú oxidálószer mellett szilárd vagy folyékony oxidálószert is alkalmazhatunk. Abban az esetben például, ha szilárd oxidálószert alkalmazunk, szemcsés formájú oxidálószert keverünk vagy diszpergálunk a töltőanyagba. Abban az esetben, ha a szilárd oxidálószert a bevonó anyagként alkalmazott töltőanyaghoz keverjük, először az oxidálószert keveijük össze a bevonó anyaggal, és ezután visszük fel a keveréket az elhasználható mintára. Ha az alapfém és az elhasználható minta között helyezünk el töltőanyagot, a szilárd oxidálószert szintén a töltőanyagba keverhetjük vagy díszpergálhatjuk. Bármelyik esetben, amikor az oxidációs reakciótermék átitatja a bevonó anyagot, a szilárd oxidálószer kiegészíti a gőzfázisú oxidálószer hatását. Szilárd oxidálószerként alkalmazhatunk elemeket, mint például bőrt vagy szenet, vagy redukálható vegyületeket mint például szilícium-dioxidot vagy olyan boridokat, amelyek termodinamikus stabilitása kisebb, mint az alapfém borid-reakcióterméké. Abban az esetben például, ha alumínium alapfém oxidálására szilárd oxidálószerként bort vagy redukálható boridokat használunk, a kapott oxidációs reakciótermék alumínium-borid. Néhány esetben az oxidációs reakció olyan gyorsan megy végbe valamely, szilárd oxidálószerrel, hogy az oxidációs reakciótermék, a folyamat exoterm jellege következtében hajlamos az összeolvadásra. Ebben az eset6

HU 210 163 Β ben a kerámia oxidációs reakciótermék mikroszerkezeti egységessége tönkremehet. Ez a gyors, exoterm reakció, a reakcióhőt abszorbeálni képes inért töltőanyagok alkalmazásával kerülhető el. Az ilyen töltőanyagok abszorbeálják a reakcióhőt, ezáltal minimalizálják a hómegfutási lehetőségeket. Inért töltőanyagként jól alkalmazható az előállítandó oxidációs reakciótermékkel azonos anyag.

Abban az esetben, ha a találmány szerinti eljárásban folyékony oxidálószert alkalmazunk, a teljes töltőanyag ágyat vagy annak egy részét impregnáljuk az oxidálószerrel. A töltőanyag impregnálása történhet például az oxidálószerrel való bevonással vagy beáztatással úgy, hogy a töltőanyagot bementjük az oxidálószerbe. A „folyékony oxidálószer” alatt olyan oxidálószert értünk, amely az oxidációs reakció körülmények között folyékony. A folyékony oxidálószernek lehet egy szilárd prekurzora, mint például egy só, amely a reakció körülményei között megolvad. Természetesen a folyékony oxidálószer prekurzora maga is lehet folyékony, mint például az olyan anyagok oldatai, amelyekkel a töltőanyagot teljesen vagy részben impregnáljuk, és amelyek az oxidációs reakciókörülmények között megolvadnak vagy úgy bomlanak, hogy megfelelő oxidálócsoportot szolgáltassanak. A találmány szerinti eljárásban folyékony oxidálószerként alkalmazhatunk például alacsony olvadáspontú üvegeket.

Az alapfémmel együtt adalékanyagokat is alkalmazhatunk, amelyek előnyösen befolyásolhatják az oxidációs reakciófolyamatot. Az adalékanyagok szerepe számos tényezőtől függhet. így például az alapfém típusától, a kívánt végterméktől, két vagy több adalékanyag alkalmazása esetén az adalékanyagok speciális kombinációjától, az adalékanyagok koncentrációjától, az oxidáció körülményeitől és az eljárási körülményektől.

Az „adalékanyagot” vagy adalékanyagokat alkalmazhatjuk az alapfém ötvözetei formájában, vagy alkalmazhatók az alapfém valamelyik, külső, előnyösen a növekvő felületére por vagy szemcse formájú anyagként. Abban az esetben, ha az alapfém és az elhasználható minta közé töltőanyagot helyezünk el, a töltőanyaghoz vagy annak egy részéhez keverhetjük a megfelelő adalékanyagot. Abban az esetben, ha a töltőanyaggal együtt adalékanyagot alkalmazunk, az adalékanyag társítását bármilyen, megfelelő eljárással végezhetjük, például a szemcse formájú adalékanyagot diszpergálhatjuk a töltőanyagban vagy annak egy, előnyösen az alapfémhez közeli részében. Az adalékanyagot úgy is hozzáadhatjuk a töltőanyaghoz, hogy egy vagy több adalékanyagból álló réteget helyezünk el az ágyban, beleértve az átjárhatóságot biztosító járatokat, belső nyílásokat, réseket üregeket. Az adalékanyagot a töltőanyaghoz társíthatjuk egyszerűen úgy, hogy a töltőanyagot a folyadék formájú adalékanyagba (például adalékanyag oldatba) merítjük.

Az adalékanyag forrást úgy elhelyezhetjük, hogy valamely, kemény adalékanyag testet az elhasználható minta és az alapfém közé teszünk oly módon, hogy az elhasználható minta legalább egy részével érintkezzen. Például egy vékony, szilícium-dioxid-tartalmú üveglemezt (alumínium alapfém esetén hatásos adalékanyag) helyezhetünk el az alapfém felületén, és erre tesszük rá az elhasználható mintát. Abban az esetben, ha az adalékanyagot az alapfém és az elhasználható minta közé a töltőanyagágyba (ha azt is alkalmazunk) helyezzük el, akkor a polikristályos oxidszerkezet túlnő az adalék rétegen (azaz az alkalmazott adalék rétegen át az üregbe nő tovább). Emellett vagy alternatív megoldásként az elhasználható minta alapfémmel érintkező felületére is felvihetünk egy vagy több adalékanyagot. Ezzel az eljárással kiegészíthetők az alapfémben ötvözet formájában lévő anyagok. így az alapfémből hiányzó menynyiségű ötvöző adalékanyagok külső forrásból pótolhatók, vagy fordítva.

Alumínium alapfém alkalmazása esetén, különösen, ha oxidálószerként levegőt alkalmazunk, a következő adalékanyagokat alkalmazhatjuk: magnézium és cink. Ezek különösen egyéb, a következőkben bemutatásra kerülő adalékanyagokkal kombinálva használatosak. Ezeket a fémeket vagy megfelelő forrásukat ötvözhetjük az alumínium alapfémmel, olyan koncentrációban, hogy a kapott, adalékanyag-tartalmú fém teljes tömegére vonatkoztatva, külön-külön számolva 0,1-10 tömeg%ban legyenek jelen. Az adalékanyagok koncentrációja függ például az adalékanyagok kombinációjától és az eljárási hőmérséklettől. A megfelelő mennyiségben alkalmazott adalékanyagok elősegítik a kerámia növekedését, elősegítik a fém továbbítását, és előnyösen befolyásolják a kapott oxidációs reakciótermék morfológiai tulajdonságait.

Az oxidácós reakciótermék növekedését, alumínium alapfém és levegő oxidálószer alkalmazása esetén, hatásosan elősegítik továbbá például a szilícium, germánium, ón és ólom, különösen magnéziummal vagy cinkkel kombinálva. Ezeket az adalékanyagokat, vagy megfelelő forrásukat alkalmazhatjuk az alumínium alapfém rendszerrel ötvözött formában, ahol is koncentrációjuk egyenként 0,5-15 tömeg% a teljes ötvözet tömegére számítva. Megjegyezzük azonban, hogy a növekedés kinetikája illetve morfológiája megfelelőbb, ha ezen adalékanyagok koncentrációja 1-10 tömeg% a teljes ötvözet tömegére számítva. Ólom adalékanyag alkalmazása esetén az ólmot általában 1000 °C hőmérsékleten ötvözzük az alapfémmel az alumíniumban való oldódás elősegítésére; azonban egyéb ötvöző anyagok, például ón alkalmazása általában növeli az ólom oldhatóságát, és alacsonyabb hőmérsékleten végezhető az ötvözés.

Alumínium alapfémmel egyéb adalékanyagot, például nátriumot, lítiumot, kalciumot, bőrt, foszfort és ittriumot is, önmagukban vagy egymással kombinálva is alkalmazhatunk. A nátriumot és lítiumot nagyon kis mennyiségben, általában 100-200 ppm-ben alkalmazzuk, és ezeket az adalékanyagokat alkalmazhatjuk önmagukban, egymással vagy egyéb adalékanyagokkal kombinálva is. Adalékanyagként alkalmazhatunk továbbá ritkaföldfémeket, mint például cériumot, lantánt, prazeodimiumot, neodimiumot és szamáriumot, különösen más adalékanyagokkal együtt.

Amint a fentiekben ismertettük, az adalékanyago7

HU 210 163 Β kát nem szükséges az alapfémmel ötvözni. így például egy vagy több adalékanyagot külön, vékony rétegben alkalmazhatunk akár az alapfém teljes vagy részfelületére, akár az elhasználható minta megfelelő felületére, így az adalékanyag a polikristályos kerámia lokális növekedését teszi lehetővé az alapfém teljes felületéről vagy annak egy részéről kiindulva az üreg irányába. Ilyen módon az elhasználható minta felületén lokalizálva elhelyezett adalékanyaggal az üreg irányában fejlődő, polikristályos kerámia anyag növekedését bizonyos mértékben szabályozni lehet. Az előállítandó kerámia kompozíció vastagságához képest vékony adalékanyag bevonatot vagy réteget alkalmazunk, és az üregbe növekvő oxidációs reakciótermék növekedése vagy képződése lényegében az adalékanyag rétegen túl megy végbe, azaz az alkalmazott adalékanyag réteg vastagságán túl. Az adalékanyag réteget folyékony vagy paszta formájú adalékanyag alkalmazása esetében felvihetjük festéssel, bemerítéssel, selyem szitálással vagy elgőzölögtetéssel, vagy szilárd szemcsés anyag esetében porlasztással vagy az elhasználható minta felületére történő egyszerű ráhelyezéssel, mely utóbbi módszert vékony lemez vagy film formájú adalékanyag esetében is alkalmazhatjuk.

Az adalékanyag tartalmazhat, de nem szükségszerűen, szerves vagy szervetlen kötőanyagot, hordozóanyagot, oldószert és/vagy dúsító anyagokat. Azonban, amint a fentiekben ismertettük, bizonyos hordozóanyagok vagy közegek nem kompatibilisek az alapfémmel. Előnyösen az adalékanyagot por formában valamilyen olyan enyvvel vagy kötőanyaggal visszük fel az elhasználható minta felületére, amely az eljárás folyamán a mintával együtt megsemmisül. Az adalékanyagokat az elhasználható minta felületére előnyösen oly módon visszük fel, hogy az adalékanyagok víz és szerves kötőanyag elegyével készített szuszpenzióját az elhasználható minta felületére permetezzük. így a minta felületére adherálódott bevonatot kapunk, mellyel az elhasználható minta kezelése egyszerű.

Abban az esetben, ha az adalékanyagokat külsőleg alkalmazzuk, ezeket az elhasználható minta vagy az alapfém teljes vagy legalább részfelületére alkalmazzuk, egységes bevonat formájában. Az adalékanyag hatásos mennyisége nagymértékben függ az elreagáltatandó alapfém mennyiségétől. Például abban az esetben, ha alumínium-magnézium alapfémet, levegő vagy oxigén oxidálószert és külső adalékanyagként szilícium-dioxid formájában szilíciumot alkalmazunk, akkor ezt az alapfém 1 grammjára számítva 0,00003 g szilícium, az alapfém 1 cm²-ére számítva 0,0001 g szilícium mennyiségben alkalmazhatjuk hatásosan. Abban az esetben, ha alumínium-magnézium alapfémet, levegő vagy oxigén oxidálószert és külső adalékanyagként magnézium-oxid formájában magnéziumot alkalmazunk, akkor ezt az alapfém 1 grammjára számítva 0,00008 g magnézium, az alapfém 1 cm²-ére számítva 0,003 g magnézium mennyiségben alkalmazhatjuk hatásosan.

A találmányunk szerinti eljárásban olyan, megbízható, elhasználható minta kialakítást alkalmazunk, ami lehetővé teszi, hogy a találmányunk szerinti eljárással képződő kerámiatest hűen lemásolja a kívánt formát vagy geometriát. Az elhasználható minta alkalmazásával lehetővé válik bonyolult formájú, komplex kerámiatestek kialakítása is. Ez azt jelenti, hogy nincs szükség a kerámiatestek utólagos formázására, vagyis az eddigi eljárásoknál gazdaságosabb módon állíthatunk elő, legalább egy kívánt formával rendelkező, kerámiatesteket.

Eljárásunk előnyös foganatosítási módjaival formázott, anyagában összetett kerámiatestek is egyszerűen kialakíthatók.

A következő példákat a találmányunk szerinti eljárás részletesebb bemutatására ismertetjük a korlátozás igénye nélkül.

1. Példa

24,5x24,5x18,4 mm-es, tömb formájú, elhasználható mintát készítünk habosított polisztirolból. A minta formameghatározó felületének felső lapja 24,5x24,5 mm, a négy merőleges oldallapja 24,5x18,4 mm méretű.

A bevonó anyag 50 tömeg% Wollestonitból (FP minőségű, Nyco Inc. gyártmányú ásványi kalcium-szilikát) és 50 tömeg% alabástromgipszból (márkanév: Bondex; gyártócég Bondex Inc.) áll. A Wollastonitot és alabástromgipszet tartalmazó keveréket vízzel elegyítjük, ily módon elősegítjük a gipsz hidrolízisét, abból a célból, hogy a minta forma-meghatározó felületénél tartó zónát alakítsunk ki. Ezt az elegyet 12,25 mm vastagon a minta felső- és oldallapjaira visszük fel, az alsó részt nem vonjuk be. Ezt az összeállítást azután a tartó zóna kialakulásáig állni hagyjuk.

Egy 49x49x12,5 mm-es alumínium tömböt (Belmont metals gyártmányú, 3801 ötvözet, amelynek összetétele: 8-8,5 tömeg% Si, 2-3 tömeg% Zn, 0,1 tömeg% Mg mint aktív hatóanyagok és 3,5 tömeg% Cu, valamint Fe, Mn és Ni; de néhány esetben a tényleges magnéziumtartalom 0,17-0,18 tömeg%-nál nagyobb) helyezünk egy laza, szemcsés Wollastonit ágyba úgy, hogy az egyik 49x49 mm-es felülete érintkezzen az atmoszférával. Az alapfém atmoszférával érintkező felületére ezután adalékanyagot (Leecote, LX-60, Acme Resin Co. gyártmány, alapvetően szilícium-dioxid oszlatunk el. A bevonó anyaggal ellátott, elhasználható mintát ráhelyezzük erre a felületre úgy, hogy a polisztirol kocka bevonat nélküli felülete érintkezzen az alapfémmel. A minta és az alapfém atmoszférával érintkező részét is beborítjuk Wollastonittal úgy, hogy az egész alapfém és bevont minta összeállítást eltemetjük Wollastonitban.

Ezt az összeállítást levegővel táplált kemencébe helyeztük, amit 4 óra alatt 1100 °C-a hevítünk fel. Ezután a kemence hőmérsékletét 1100 °C-on tartjuk 120 órán át, majd 4 óra alatt lehűtjük.

Ezután az összeállítást kivesszük a kemencéből és a kerámiatestet kinyerjük. A bevonó anyagot enyhe homokfúvással távolítjuk el. Az 5. ábrán az így kapott kerámiatest alapnézeti fotóját mutatjuk be a feleslegben lévő, nem reagált alapfém eltávolítása után. A kerámiatest méretei igazolják, hogy a test formája az elhasználható minta pontos mása.

HU 210 163 Β

2. Példa

Az 1. példa szerinti, tömb formájú elhasználható minta alkalmazásával készítünk kerámiatestet, azzal a különbséggel, hogy a bevonó anyag alumínium-oxid töltőanyagot tartalmaz.

A 30 tömeg% alumínium-oxid (Alcoa gyártmányú, 44 μπι szemcseméretű, lemezes alumínium-oxid) töltőanyagból és 70 tömeg% Leecote-ből (LXX-60, Acme Resin Co. gyártmány, alapvetően szilícium-dioxid, a tartó zóna készítéséhez szükséges) álló bevonó anyagot, 0,86 mm vastag rétegben viszünk fel az elhasználható minta forma-meghatározó felületére. Az alumíniumoxidot tartalmazó bevonó anyagra az 1. példában ismertetett, Wollastonit és alabástromgipsz keveréket viszünk fel 12,25 mm vastagságban, és hagyjuk megszilárdulni. Ez a keverék akadályozza meg, hogy a töltőanyagot tartalmazó bevonó anyagon túl növekedjen az oxidációs reakciótermék.

A bevont elhasználható mintát ezután az 1. példában ismertetett módon adalékanyaggal befedett alumínium ötvözet (380.1 típusú ötvözet) tömbre helyezzük. A bevont mintát és az alapfém atmoszférával érintkező részét is beborítjuk Wollastonittal úgy, hogy az egész, alapfém és bevont elhasználható minta összeállítást eltemetjük, az 1. példában ismertetett módon a kalcium-szilikátban.

Az így kapott összeállítást levegővel táplált kemencébe helyezzük, amit 4 óra alatt 1100 °C-ra hevítünk fel. Ezután a kemence hőmérsékletét 1100 °C-on tartjuk 120 órán keresztül, majd 4 óra alatt lehűtjük. .

Ezután az összeállítást kivesszük a kemencéből és a kerámiatestet kinyerjük. Az alabástromgipszet és Wollastonitot enyhe homokfúvással távolítjuk el. A 6. ábrán bemutatjuk a kapott összetett anyagú kerámiatest keresztmetszetének 100-szoros nagyítású mikrofotogramját, amelyen jól látszik a 8 formázott felületű kerámiakomponens és az ezzel egybeépült 9 töltőanyagot tartalmazó kerámiakomponens.

Claims (21)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás alapfém (1) és gőzfázisú oxidálószer reakciójában képződő oxidációs reakcióterméket tartalmazó, formázott kerámiatestek előállítására, azzal jellemezve, hogy

   a) egy alapfém (1) testre forma-meghatározó felületével (3) kifelé elhasználható mintát (2) helyezünk;

   b) az elhasználható minta (2) forma-meghatározó felületére (3), az alapfém (1) testtől ellentétes oldalon, megfelelő gázáteresztő bevonó anyagból, a forma-meghatározó felületnél (3), azzal egybevágó felületű és ahhoz illeszkedő, azonos kiterjedésű, egybevágó felszínű bevonatot (5) alakítunk ki - így az elhasználható minta (2) az alapfém (1) és a bevonat egybevágó felszíne között egy teret határoz meg -, mely gázáteresztő bevonat (5) önkötő tartó zónával rendelkezik, amely közvetlenül a formameghatározó felülethez (3) csatlakozik és azzal azonos kiterjedésű, és kohéziós ereje elegendő ahhoz, hogy az elhasználható minta (2) megsemmisülése után a bevonat (5) egybevágó felszínének formáját megtartsa és ezáltal a minta helyén üreg képződjön;

   c) az alapfémet (1) gőzfázisú oxidálószer jelenlétében olvadáspontja feletti, de a képződő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatti hőmérsékletre, előnyösen 600-1700 °C-ra hevítve olvadt fémtestet alakítunk ki;

   d) közben az elhasználható minta (2) megsemmisül így helyén üreg alakul ki -;

   e) az eljárás hőmérsékletén

   i) az olvadt alapfémet (1) gőzfázisú oxidálószerrel reagáltatjuk - így olyan oxidációs reakciótermék képződik, amely az olvadt fémtest és a gőzfázisú oxidálószer között alakul ki, és ezekkel érintkezésben van -;

   ii) az olvadt alapfém (1) az oxidációs reakcióterméken keresztül az oxidálószer és a gázáteresztő bevonat (5) felé halad, miáltal a gőzfázisú oxidálószer és a korábban képződött oxidációs reakciótermék határfelületén folytatódik az oxidációs reakciótermék növekedése, és az üreg folyamatosan oxidációs reakciótermékkel töltődik ki;

   f) a reakciót a bevonat (5) egybevágó felszíne által meghatározott üreg oxidációs reakciótermékkel történő megtöltéséhez elegendő ideig folytatjuk - így a forma-meghatározó felület formáját lemásoló kerámiatest képződik és

   g) a formázott felületű kerámiatestet kinyerjük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy alapfémként (1) alumíniumot alkalmazunk.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy alapfémként (1) adalékanyagot tartalmazó alumíniumot és oxidálószerként oxigéntartalmú gázt alkalmazunk.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy alapfémként (1) szilíciumot, titánt, ónt, cirkóniumot vagy hafniumot alkalmazunk.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elhasználható minta (2) anyagaként habosított polisztirolt, poliuretánt vagy polietilént alkalmazunk.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gázáteresztő bevonó anyagba vagy legalább a tartó zónába valamilyen kötőanyagot társítunk.
7. 7. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oxidálószerként oxigéntartalmú gázt alkalmazunk.
8. 8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oxidálószerként levegőt alkalmazunk.
9. 9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hevítést 850-1450 °C hőmérsékleten végezzük.
10. 10. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alapfémmel (1) együtt adalékanyagot alkalmazunk.
11. 11. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kötőanyagként szilícium-dioxidot, kaolint vagy ezek elegyét alkalmazzuk.
12. 12. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a bevonat (2) kialakításához olyan gázáteresz9

    HU 210 163 Β tő bevonó anyagot alkalmazunk, amely legalább részben egy gátló anyagot tartalmaz, amely a bevonat (2) egybevágó felszínénél megakadályozza az oxidációs reakciótermék képződését.
13. 13. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a bevonat (2) kialakításához olyan bevonó anyagot alkalmazunk, amely a növekvő oxidációs reakciótermék számára permeábilis töltőanyagot tartalmaz - így az oxidációs reakciótermék az egybevágó felszínen túl növekedve a töltőanyag legalább egy részét beágyazza - majd az összetett, formázott kerámiatestet kinyerjük.
14. 14. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hevítési lépést megelőzően töltőanyagot helyezünk el az alapfém és az elhasználható minta között - így a képződő oxidációs reakciótermék először a töltőanyagot itatja át, majd az üregbe bejutva folyamatosan vastagodik, és azt kitölti -, majd a kerámiatestet, amely összetételében a formázott felületével szemben töltőanyagot magába ágyazó, összetett oxidációs reakciótermék, kinyerjük.
15. 15. A 12-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy alapfémként (1) alumíniumot alkalmazunk.
16. 16. A 12-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gázáteresztő bevonatba (5) vagy legalább tartó zónájába egy kötőanyagot társítunk.
17. 17. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyagra a forma-meghatározó felülettel (3) ellentétes oldalon egy gátló anyagot helyezünk, amely megakadályozza az oxidációs reakciótermék továbbnövekedését.
18. 18. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy gátló anyagként alabástromgipszet, Portland cementet, kalcium-szilikátot vagy ezek keverékét alkalmazzuk.
19. 19. A 13. vagy 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy töltőanyagként alumínium-oxidot vagy szilícium-karbidot alkalmazunk.
20. 20. A 13. vagy 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gőzfázisú oxidálószer mellett a töltőanyaggal társítva egy szilárd oxidálószert is alkalmazunk.
21. 21. A 13. vagy 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gőzfázisú oxidálószer mellett a töltőanyaggal társítva egy folyékony oxidálószert is alkalmazunk.