HU210592B - Method for surface bonding of ceramic bodies - Google Patents
Method for surface bonding of ceramic bodies Download PDFInfo
- Publication number
- HU210592B HU210592B HU882604A HU260488A HU210592B HU 210592 B HU210592 B HU 210592B HU 882604 A HU882604 A HU 882604A HU 260488 A HU260488 A HU 260488A HU 210592 B HU210592 B HU 210592B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- ceramic
- ceramic bodies
- bonding zone
- oxidation reaction
- reaction product
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 119
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 45
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 85
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 85
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 52
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 38
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 35
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 31
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 31
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 24
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 17
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 16
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 12
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- -1 hafnium nitride Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N zirconium nitride Chemical compound [Zr]#N ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 20
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 11
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 239000004614 Process Aid Substances 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- GGROONUBGIWGGS-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[Zr+4] GGROONUBGIWGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- BPILDHPJSYVNAF-UHFFFAOYSA-M sodium;diiodomethanesulfonate Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)C(I)I BPILDHPJSYVNAF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/003—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
- C04B37/006—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts consisting of metals or metal salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6562—Heating rate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
- C04B2235/6586—Processes characterised by the flow of gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/04—Ceramic interlayers
- C04B2237/06—Oxidic interlayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/04—Ceramic interlayers
- C04B2237/06—Oxidic interlayers
- C04B2237/064—Oxidic interlayers based on alumina or aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/04—Ceramic interlayers
- C04B2237/08—Non-oxidic interlayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/04—Ceramic interlayers
- C04B2237/08—Non-oxidic interlayers
- C04B2237/083—Carbide interlayers, e.g. silicon carbide interlayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/04—Ceramic interlayers
- C04B2237/09—Ceramic interlayers wherein the active component for bonding is not the largest fraction of the interlayer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/121—Metallic interlayers based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/122—Metallic interlayers based on refractory metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/123—Metallic interlayers based on iron group metals, e.g. steel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/126—Metallic interlayers wherein the active component for bonding is not the largest fraction of the interlayer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/126—Metallic interlayers wherein the active component for bonding is not the largest fraction of the interlayer
- C04B2237/128—The active component for bonding being silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/16—Silicon interlayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
- C04B2237/345—Refractory metal oxides
- C04B2237/348—Zirconia, hafnia, zirconates or hafnates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/368—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/52—Pre-treatment of the joining surfaces, e.g. cleaning, machining
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/60—Forming at the joining interface or in the joining layer specific reaction phases or zones, e.g. diffusion of reactive species from the interlayer to the substrate or from a substrate to the joining interface, carbide forming at the joining interface
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
- C04B2237/704—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the ceramic layers or articles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
- C04B2237/708—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the interlayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/72—Forming laminates or joined articles comprising at least two interlayers directly next to each other
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/80—Joining the largest surface of one substrate with a smaller surface of the other substrate, e.g. butt joining or forming a T-joint
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/88—Joining of two substrates, where a substantial part of the joining material is present outside of the joint, leading to an outside joining of the joint
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
Description
A találmány tárgya eljárás kerámiatestek egymáshoz kapcsolására felületeik mentén, amikor is első és második kerámiatestet egy-egy felületükkel egymással szemben, egymás mellett rendezünk el, amivel közöttük kötési zónát határozunk meg.
A találmány segítségével elsősorban oxidációs reakcióval létrehozott kerámia mátrixra épülő kerámia testek összekötése válik lehetővé.
A műszaki alkalmazásokban egyre inkább elterjednek a kerámia alapú anyagok, amelyek hatékonyan képesek a fémeket felváltani. A bonyolultabb alakzatú elemek előállítása azonban csak részelemekből lehetséges, amelyeket azt követően célszerű egymással egyesíteni. Az egyesítés célja lehet akár két kerámia test egymáshoz ragasztása is, A ragasztók azonban az esetek többségében nem biztosítanak megfelelő szilárdságú kötést, vagy a kötés ugyan nagy szilárdságú, de megemelt hőmérsékleten jellemzői leromlanak. Ezért kerámiatestek kerámia jellegű szerkezettel történő összekapcsolására voltak már próbálkozások, amelyek azonban teljes mértékben sikertelennek bizonyultak.
Az US-A 3,255,027 lsz. US szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet, amelynél fémport folyasztószerrel kevernek ki, majd ezt a keveréket töltőanyaggal hozzák kapcsolatba. A fémpor megolvasztásával, majd megszilárdításával a töltőanyagot befogadó szerkezet alakítható ki, amely adott esetben alkalmas kerámiatestek egymáshoz kapcsolására. Ez a szerkezet azonban szilárdságát és egyéb mechanikai jellemzőit tekintve általában a kerámia anyagok mögött marad.
Az US-A 3,473,468 és az US-A 3,973,977 lsz. US szabadalmi leírások oxidációs és redukciós folyamatra épülő kerámiakészítési eljárást mutatnak be, amely szintén alkalmas kerámia termékek egymáshoz kapcsolására. Ezekben a szabadalmi leírásokban olyan anyagpárok alkalmazását javasolják, amelyek egy első fémet és egy vele párosított második fém oxidját tartalmazzák. Az első fém olvadt állapotban a második fém oxidját redukálja, maga is oxidálódik, míg a második fém oxidja redukálódik, de továbbra is oxidként van jelen. így alapvetően oxidokból álló szerkezet nyerhető, amely azonban textúrájában inhomogén, az oxidokat különböző fázisokban tartalmazza és ezért a belőle létrejövő anyag keménysége, szakítószilárdsága, kopásállósága nem mindig éri el a kívánt szintet. Nyilvánvaló, hogy az ilyen anyaggal két kerámia test között készített kötés szilárdsági jellemzőit tekintve szintén nem minden esetben megfelelő.
Találmányunk célja a kerámiatestek közötti kötések létrehozására ismert megoldások javítása. Felismertük, hogy ezt a célt újszerű oxidációs kerámiakészítési eljárással lehet elérni, amikor is olyan fém alapanyagot választunk és olyan oxidációs környezetben helyezünk el, hogy a fém olvadt állapotában a létrejövő oxidációs reakciótermékkel keveredjen. Biztosítani kell azonban, hogy az olvadt fém az oxidációs reakcióterméket nedvesítse és ez utóbbi a folyamatban végig szilárd halmazállapotú legyen, vagyis a fémet olvadáspontja fölötti, de az oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatti hőmérsékleten tartjuk.
A találmány feladata olyan eljárás kidolgozása, amellyel kerámiatestek megbízhatóan, az anyagi jellemzők leromlása nélkül egyesíthetők egymással, különböző ragasztóanyagok felhasználása nélkül.
A kitűzött feladat megoldására olyan eljárást dolgoztunk ki kerámiatestek egymáshoz kapcsolására, amikor is kerámia első és második kerámiatestet egyegy felületükkel egymással szemben, egymás mellett rendezünk el, amivel közöttük kötési zónát határozunk meg, majd a találmány értelmében a kötési zónával érintkezésben a kötési zónával érintkezésben a kötési zóna környezetében fém alapanyagból álló forrástestet rendezünk el, az első és második kerámiatestből, valamint a forrástestből álló együttest gőz vagy gáz halmazállapotú oxidáló összetevőt tartalmazó, vagy ilyen halmazállapotú oxidálószer jelenlétében a fém alapanyag olvadáspontjánál nagyobb, de az oxidálószerrel létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontjánál kisebb hőmérsékleteket felölelő, célszerűen mintegy 600 °C és mintegy 1700 °C közötti hőmérséklettartományba eső értékre hevítjük és ezzel a forrástest anyagát olvadéktestté olvasztjuk meg, majd a kijelölt hőmérséklettartományba eső hőmérsékletet fenntartva a fém alapanyag az oxidálószerrel szilárd halmazállapotú oxidációs reakcióterméket képez, az oxidációs reakcióterméket vagy annak legalább egy részét a megolvasztott fém alapanyaggal és az oxidálószerrel érintkezésben tartva a fém alapanyag az oxidációs reakciótermék rétegén keresztül az olvadéktestből a kötési zónába jut, és az oxidációs reakciót a kötési zóna áthidalásáig, illetve szükség szerint az első és második kerámiatest teljes mértékű összekapcsolásáig célszerűen legalább 1 órán, adott esetben legalább 24 órán keresztül folytatjuk.
Célszerűen a fém alapanyagból álló forrástestet a kötési zónán belül helyezzük el, adott esetben a kerámiatestekkel vele szendvicsszerkezetet képezünk.
A fém alapanyag különösen előnyösen alumínium, amikor is az oxidációs reakciótermék alumíniumoxid vagy -nitrid, míg az említett hőmérséklettartomány alsó határa célszerűen 800 °C, felső határa 1450 °C körül van.
Ha a fém alapanyag titán, ón, cirkónium, hafnium vagy szilícium, célszerűen az oxidon és nitriden kívül boridot vagy karbidot is kialakíthatunk belőle.
A találmány szerinti eljárásban alapvető szerepet játszó oxidációs reakció beindítását, illetve lefolyását elősegíthetjük, ha az oxidációs reakció környezetében magnéziumot, szilíciumot, germániumot, ónt, ólmot, bórt, nátriumot, lítiumot, kalciumot, foszfort, ittriumot vagy legalább egy ritkaföldfémet viszünk be a folyamatba.
A találmány szerinti eljárás segítségével az általában kerámia mátrixszal felépülő kerámiatestek között szükség szerinti vastagságú, nagy szilárdságú, kívánság szerint porózus vagy porozitás nélküli, összekötő réteg hozható létre.
A találmány szerinti eljárás további ismertetésében és az igénypontokban használt néhány fogalom értelmezése a következő:
HU 210 592 B
Az „oxidációs reakciótermék” egy vagy több fém oxidált állapotát jelenti, ahol a fémet elektron leadására vagy más elemmel, vegyülettel oxigén megosztására képes anyagként értelmezzük. Az oxidációs reakciótermék lehet oxidok keveréke is. A találmány további leírásában általában az oxidációs reakciótermék egy vagy több fém és a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer reakciójának eredményeként létrejövő anyagot jelenti.
A „gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer” olyan oxidatív hatású gázként vagy párolgás folytán létrejött gőzként jelen levő anyagot jelent, amely képes elektron felvételére, illetve megosztásos befogadására. Az oxidálószerek között említhetjük az oxigéntartalmú gázokat (például a levegőt), a nitrogéntartalmú gázokat (például a formázó gázt), a halogén elemeket, a ként, a foszfort, az arzént, a szénvegyületeket (ide értve a kis molekulatömegü szénhidrogéneket, mint a metánt, etánt, etilént, propilént és az acetilént), a bór vegyületeit, a szelént, a tellúrt, a H2/H2O keverékeket és a CO/CO2 keverékeket, továbbá az előbb említett anyagok egyéb alkalmas anyagokkal is alkotott keverékeit.
A „fém alapanyag” általában olyan viszonylag tiszta fém, kereskedelmi forgalomban hozzáférhető, általában meghatározott mennyiségű szennyezőt és/vagy ötvöző összetevőt tartalmazó fém, ötvözet vagy fémek intermetallikus vegyülete, amely egy adott fémet túlnyomó mennyiségben tartalmaz. Ha a szöveg más korlátot nem említ, a fém alapanyagot a fentiek szerint kell értelmezni.
A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti megvalósítási módok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az
1. ábra: a találmány szerinti eljárás megvalósításakor kialakított elrendezés vázlatos oldalnézete, amikor is fém alapanyag szendvicszszerkezetben helyezkedik el két összekapcsolandó kerámiatest között, az
IA. ábra: az 1. ábra szerinti elrendezés ábrázolása kitörésben, az
IB. ábra: az 1. ábrán bemutatott elrendezés egy másik kötésben látható keresztmetszete, a
2. ábra: a találmány szerinti eljárás megvalósításához kialakított elrendezés keresztmetszeti vázlata az egymáshoz kötendő kerámiatestekkel és fém alapanyagokkal, továbbá az elrendezést befogadó és tűzálló anyagú edényben elrendezett ággyal, a
2A. ábra: a 2. ábrán bemutatott kerámiatestek elrendezése az egyik test részbeni kitörésével, a kötési zóna bemutatásával, a
3. ábra: függőlegesen elrendezett első és vízszintesen elhelyezett második kerámiatest elrendezése fém alapanyagból álló fólia kettős rétegével és a folyamatot elősegítő kiegészítő anyaggal, a
4. ábra: három kerámiatest egymáshoz kapcsolására kialakított elrendezés oldalnézete, az
5. ábra: a 3. példa szerint összeállított elrendezésben kapcsolt kerámiatestek kötési zónáját 2,5szörös nagyításban bemutató fénykép, míg a
6. ábra: a 3. példa szerinti elrendezésben összekötött kerámia testek kötési zónájának egy részlete 50-szeres nagyítású fényképen.
A találmány szerinti eljárás megvalósítása során két vagy több kerámiatestet egymás mellett, egymással szomszédosán rendezünk el úgy, hogy egy adott síkhoz nagyjából illeszkedő felületeik egymással szemben helyezkedjenek el, közöttük kötési zóna alakuljon ki. A kötési zónát határoló, az összekötés létrehozására kijelölt felületek alakja a találmány szempontjából nem lényeges, a fontos az, hogy az egymással részben érintkező vagy szomszédos kerámiatestek összekötendő oldalai nagyjából egymásnak megfelelő alakúak, adott esetben kongruensek legyenek. A találmány szerinti eljárással lemezek, korongok, tömbök, kockák, rudak, stb., és más hasonló elemek egyesíthetők. A kerámiatestek közül legalább egy célszerűen olyan összetett szerkezetű kerámiaanyag, amelyben kerámia mátrixot kerámia alapú töltőanyag egészít ki. A találmány megvalósítása szempontjából nincs különösebb jelentősége annak, hogy az egymással szemben elhelyezett felületek pontosan követik egymást, illeszkednek egymáshoz, elegendő, ha viszonylag nagy felület mentén nem térnek el egymástól jelentősebb mértékben, közöttük kiugróan nagy nyílás nincs. A felületeknek természetesen nem kell sík felületeknek lenniük, lehetnek ívelt alakúak, amikor is az egyik test felülete például konvex alakzatot jelöl ki, a másiké ezt követő konkáv alakzatot, vagyis az összekötéshez nagyjából párhuzamos, egymásnak megfelelő felületek állnak rendelkezésre. A kötési zóna szélessége általában kicsi, 0,003 mm-től szokásosan 0,08 mm-ig terjed, de lehet ennél nagyobb is.
Az összekötést oxidációs reakció lefolytatásával biztosítjuk. Ilyenkor fém alapanyagból készült testet helyezünk el a kötési zóna közelében oly módon, hogy oxidációs reakcióterméke az egymással szomszédos felületek közötti rést áthidalja, a kötést létrehozza. A szomszédos felületek egymással és a fém alapanyag testével érintkezésben lehetnek, egymáshoz képest kisebb vagy nagyobb távolságra helyezkedhetnek el, párhuzamosságuk nem követelmény. A kissé ferde, megdöntött elrendezéssel a kötési zóna egyik oldalán a másik oldalon hagyottnál nagyobb nyílás is kialakítható. A szomszédos felületek között szükség szerint olyan kiegészítő anyag helyezhető el, amely az oxidációs folyamatot elősegíti, lefutását gyorsítja. Ilyen kiegészítő anyag képezhet a szomszédos felületek közötti kiegészítőleg létrehozott térbe helyezett fóliát vagy lemezt, amelyből például két réteget hozunk létre és közöttük 5 helyezzük el a fém alapanyagot. Egy másik lehetőség a fém alapanyag elhelyezése a kerámia testek egyikén vagy több kerámiatesten a kötési zóna közelében, vagyis a kötési zóna szélével érintkezésben. Ez utóbbi esetben az oxidációs reakciótermék növekedése a fém alapanyag testétől kiindulva a kötési zónán kívüli pontból kezdődik és innen jut el a kötési zónába, amelyet legalább részben kitölt. Az oxidációs reakciótermék növekedése során az útjába eső repedéseket, töréseket a kerámiatest felületén kitölti mind az egy3
HU 210 592 B mással szemben elhelyezett, mind pedig az egyéb felületeken. Az oxidációs folyamat lényegét a következő módon lehet leírni. A fém alapanyagot, például alumíniumot oxidálószer, különösen gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer jelenlétében olvadáspontját meghaladó, de az oxidálószerrel létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékletre melegítjük és ezzel a fém alapanyagot megolvasztjuk. Ha a fém alapanyag alumínium, az oxidálószer levegő, ez a hőmérséklettartomány tipikusan a 850 és 1450 °C közötti értékeket öleli fel. A fém alapanyag az oxidálószer jelenlétében oxidálódik, a felületével legalább részben érintkezésben maradó oxidációs reakciótermék keletkezik, amely külső felületével az oxidálószerrel is érintkezik. Az említett hőmérséklettartományba eső hőmérsékletet fenntartva a fém alapanyagot borító oxidációs reakciótermék olyan közeget képez, amelyen keresztül a fém alapanyag folyamatosan az oxidálószer felé mozog. Amikor a megolvadt fém alapanyag a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel az utóbbi és a már kialakult oxidációs reakciótermék határfelületén érintkezik, oxidálódik, amivel az oxidációs reakciótermék már kialakult rétegét vagy testét vastagítja. A folyamatot elegendő hosszú ideig fenntartva olyan kerámia testet kapunk, amely szerkezetében polikristályos oxidációs reakciótermékből áll. Ebben egymással kapcsolódóan vagy különálló szigeteket alkotva a fém alapanyag fémes állapotban is jelen lehet. A folyamatot az oxidálószer jelenlétében folytathatjuk a fém teljes mértékű oxidálásáig, amikor is a testen belül üreges részek, porozitások maradnak vissza. Alumínium fém alapanyag esetében különösen jó eredmények érhetők el, ha a levegőn történő oxidáláshoz dópoló összetevőket is alkalmazunk, különösen a fém alapanyagba ötvözött magnézium és szilícium formájában. Maga a dópoló összetevő a fém alapanyag felületére is felvihető.
Bár az előzőekben is elsősorban az alumíniumot említettük mint fém alapanyagot, a tapasztalat más fémek alkalmazhatóságát is bizonyítja. Ez utóbbiak között a gyakorlat leginkább a titán, az ón, a cirkónium, a hafnium és a szilícium hasznosságát bizonyította.
Az egymáshoz kapcsolódó kerámiatestek anyagára vonatkozóan különösebb megkötést nem kell említeni. A kerámatestek lehetnek fém oxidjaiból, boridjaiból karbidjaiból vagy nitridjeiből is előállítva, szerkezeti integritásukat a hagyományosan ismert megmunkálási módszerekkel, például szintereléssel ugyancsak biztosítani lehet. A találmány szerinti eljárás megvalósításához jól használhatók az alumínium-trioxidból a cirkónium-trioxidból, a szilícium-karbidból, a szilícium vagy a titán nitridjéből, esetleg titán-boridból felépülő kerámiatestek. Az említett alapanyagok keverékben is jól használhatók. Ezek a testek általában nem fémes és összetételükben szervetlen anyagból épülnek fel, Ha a kerámiatestek elegendően sűrűek, vagyis porozitásúk kicsi, az egyik vagy másik kerámiatestnek a kötési zónát meghatározó felületét célszerű lehet kémiai maratással vagy mechanikai megmunkálással, például homokfúvással durvítani, hogy így a kötési zóna környezetében nagyobb fajlagos felületet hozzunk létre a kötés megbízhatóságának javítása céljából.
A találmány szerinti eljárás megvalósítása során (Ι.,ΙΑ., és 1 B. ábra) 10 első kerámia testet 12 második kerámiatest környezetében helyezünk el, közöttük fém alapanyagból készült 14 fóliát helyezünk el, amely így a kerámiatestekkel szendvicsszerkezetet alkot. A 14 fólia vastagságát az említett ábrákon a 10 első és a 12 második kerámia testhez viszonyítva a jobb érthetőség kedvéért aránytalanul nagy vastagsággal ábrázoltuk. A kerámiatestekhez ; viszonyítva a fém alapanyagból álló 14 fólia vastagsága sokkal kisebb is lehet. így kedvező eredmények voltak elérhetők 0,1 mm vastagságú fóliával, de adott esetben a 0,3. . 0,5 mm vastagságú lemezek is kedvező eredményeket hoztak, amikor is a 10 első és a 12 második kerámiatest vastagsága legalább 1,6 mm volt. Természetesen az eljárás ennél vastagabb kerámiatesteknél is jól használható.
A fém alapanyagot nem feltétlenül kell fólia vagy lemez formájában a folyamatba vinni. így alkalmasnak bizonyultak a rúdszerű, pálcikás, korongos vagy más kialakítások. A kötéshez a fém alapanyagnak nem feltétlenül kell egy darabból állnia, 30 több részből is összetehető. Ilyen megoldás például az, amikor keretszerűen a fém alapanyagból huzalokat állítunk össze és ezekre helyezzük a fém alapanyagból álló fóliát. Egy másik megoldás szerint (ilyet mutat a 3. ábra) a fóliát önmagára vissza lehet hajtani és így vastagságát megkettőzni.
A 14 fólia a 10 első kerámiatest 10a kötési felületére, illetve a 12 második kerámia test 12a kötési felületére illeszkedik. Ezt az 1A. és 1B. ábrák mutatják pontosabban. A 10a és 12a kötési felületek így a kötési zónát határozzák meg. A14 fóliát a kerámiatestek közé való bevezetés előtt felületén kémiai vagy mechanikai eszközökkel megtisztíthatjuk, róla az esetleges oxidréteget eltávolíthatjuk. A fém alapanyag oxidációs reakcióját megkönnyítő kiegészítő anyagot is helyezhetünk az elrendezésbe, ilyenkor az a 14 fólia és a 10a, illetve 12a kötési felületek közé kerül. Nyilvánvalóan nem feltétlenül kell ezt a kiegészítő anyagot mindkét oldalon alkalmazni. Az 1., 1A. és 1B. ábrákon a kiegészítő anyagból 16a és 16b réteget hozunk létre, amelyek vastagságát itt is aránytalanul nagynak mutatjuk be, a jobb érthetőség céljából. Ezek a kiegészítő anyagok a 14 fólia mindkét oldalán ugyanúgy elhelyezhetők, ahogy csak az egyik oldalon. A találmány szerinti eljárás megvalósítása során a kiegészítő anyagok legkedvezőbb példáinak a magnézium, a cink, a szilícium, a germánium, az ón, az ólom, a bór, a nátrium, a lítium, a kalcium, a foszfor, az ittrium és a ritkaföldfémek bizonyultak. A kiegészítő anyagok tiszta fémként, ötvöző összetevőként vagy különböző vegyületekként vihetők be a folyamatba. A kiegészítő anyagok a fém alapanyagba és egymással is ötvözhetők, alkalmas vegyületeik például az oxidok, a szilikátok és hasonlók. A kiegészítő anyagok forrása általában a fém alapanyaggal együtt kerül a folyamatba. így lehet az utóbbi ötvöző összetevője, alkalmas módon elkészített bevonata, vagy azzal szomszédosán, szoros kapcsolatban
HU 210 592 B elrendezett más anyag. Az említett megoldások együttesen is használhatók. A szemcsés állapotú kiegészítő anyagot a fém alapanyag egy vagy több felületére, illetve a kerámiatestek csatlakozó felületeire lehet felvinni. A kiegészítő anyag részecskéi kötőanyagban vagy vivőanyagban is diszpergálhatók, így vihetők fel a 14 fólián kialakított 16a és 16b rétegekbe. A hordozó vagy kötőanyag szokásosan szerves vegyület, mint például polivinil-alkohol, amely az oxidációs folyamat során elpárolog, elég és így abban nem vesz részt.
A 14 fólia oxidációját az 1. ábrán bemutatott elrendezés hevítésével biztosítjuk. A hevítéssel a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó, de az oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékletet biztosítunk. Ezen a megolvadt fém alapanyagot alkalmas gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel hozzuk érintkezésbe. Ha a fém alapanyag alumínium, az oxidálószer levegő, az említett hőmérséklettartomány a
800.. 1450 °C értékeket jelenti, de általában legcélszerűbb a 900. . 1350 °C tartományba eső értékek alkalmazása. A kiegészítő anyagot általában a 14 fólia egy vagy két felületét borítóan rendezzük el. Az 1. ábrán bemutatott elrendezést ezután kemencébe helyezzük, például a levegő szelepek át történő utánpótlását biztosító kemencébe, amelyben a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer áramlása fenntartható. Az elrendezést az előbbiekben meghatározott hőmérséklettartományba eső hőmérséklet eléréséig hevítjük, majd elegendő ideig ezen a hőmérsékleten tartjuk, hogy az oxidációs reakciótermék kifejlődhessen, térfogatában megnövekedjen, a 10a és 12a kötési felületek között létrehozza azt a kapcsolatot, amely a 10 első és a 12 második kerámia test összekötését biztosítja. A találmány szerinti eljárás egy megvalósítási módjánál a 14 fólia mint fém alapanyag alumíniumból állt, a 10 első és a 12 második kerámiatest nagy hőmérsékletű szintereléssel alumínium-trioxid porból volt kialakítva. A vizsgálatokhoz összesen 7 összeállítást készítettünk a 10 első és 12 második kerámiatestek 1. ábra szerinti alakjával, amikor is a Coors Porcelain Co. (Golden, Connecticut) által gyártott AD-85 jelű alumínium-trioxidból mintegy 17 mm oldalhosszúságú kockákat állítottunk elő. A hét elrendezés mindegyikében különböző kiegészítő anyagokat használtunk, mégpedig Ni, Mn3O4, ZnO, TiC, ZrN, CuO és Fe2O3 alakjában. A 14 fóliát 10 t% szilíciumot és 3 t% magnéziumot tartalmazó alumíniumötvözetből állítottuk elő, s mindkét oldalára a kiegészítő anyag tervezett mennyiségének 50 t%-át vittük fel, felerészben nátrium-szilikátot tartalmazó keverékben. Az így bevont 14 fóliából és az 1. ábra szerinti elrendezésű 10 első és 12 második kerámiatestből szendvicsszerkezetet hoztunk létre.
Az 1. ábra szerinti elrendezéseket a közöttük kialakított 5 szendvicsszerkezetekkel levegő jelenlétében hevítettük. Ennek menetrendje a következő volt: A kemence hőmérsékletét először 30 perc alatt 600 °C-ra emeltük, ezt a hőmérsékletet 1 órán keresztül tartottuk, majd 25 perc alatt értük el a reakció 1100 °C hőmérsékletét. A reakciót ezen a hőmérsékleten 1 órán keresztül folytattuk, majd az elrendezést szobahőmérsékletre hűtöttük le. A kemencéből eltávolított elrendezéseket megvizsgáltuk és megállapítottuk, hogy a 15 szendvicsszerkezet kerámia anyagú kötési zónává alakult át, amelynek segítségével a két alumínium-trioxid anyagú kerámiatest szilárdan kapcsolódott.
A 2. ábrán bemutatott elrendezésben 18 tűzálló edényben olyan 20 ágy van kialakítva, amelybe 22 első és 24 második kerámiatest van egymással szoros kapcsolatban beágyazva. A 20 ágyat olyan szemcsézett anyagból alakítjuk ki, amelyet a két kerámiatest egyesítési folyamatának hőmérsékletén jelen levő olvadt fém alapanyag nem képes nedvesíteni. A 20 ágyon belül a 22 első és a 24 második kerámiatestet kijelölt egymással szemközti felületeik mentén 26 kötési zónát meghatározóan helyezzük el. A bemutatott példában mind a 22 első, mind pedig a 24 második kerámiatest téglatest alakú, a 26 kötési zónát meghatározó felületeik lényegében egyenes síkok. A 2. ábra szerint elrendezett kerámia testekhez 28 felső és 30 alsó forrástestet illesztünk, amelyek a 26 kötési zóna körvonalához illeszkednek. A 28 felső és a alsó forrástest a fém alapanyagot tartalmazza, alakja a találmány szempontjából nem lényeges. A 22 első és a 24 második kerámia testeket, valamint a 28 felső és 30 alsó forrástestet a levegő számára átjárható 20 ágyba temetjük. A 26 kötési zónában a kerámiatestek felülete mentén az oxidációs folyamatot elősegítő kiegészítő anyagot is elhelyezhetünk
A 2A. ábra szerinti megvalósításnál a 22 első kerámiatest egy részét kitörve mutatjuk be, hogy a 24 második kerámiatest 24a kötési felülete jól látható legyen. Ez a 22 első kerámiatestnek a rajzon nem bemutatott kötési felületének vonalát nagyjából követi és a két egymással szemközti felület a 26 kötési zónát határozza meg. A 26 kötési zóna körvonalait a 22 első és a 24 második kerámiatest egymáshoz illeszkedő élei jelölik ki, és mint a 2A. ábrán látható, a 26 kötési zónát 26a, 26b, 26c és 26d vonalak határolják.
A 2. ábra szerint kialakított elrendezést is alkalmas felépítésű kemencébe helyezzük. A hevítés módja és menetrendje ugyanaz, mint az 1 A. és 1B. ábra kapcsán ismertetett esetben. A 28 felső és a 30 alsó forrástestből származó megolvadt fém alapanyag a levegővel vagy más alkalmas gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel érintkezve - ezt a 20 ágy permeábilis szerkezete biztosítja - oxidálódik és a 26 kötési zónát vagy annak legalábbis jelentős részét kitöltő, az egymással szemben elhelyezkedő felületeket áthidaló oxidációs reakciótermék jön létre. így a 22 első és a 24 második kerámia test szilárdan egymáshoz kapcsolódik. Az általában teljes egészében vagy legalábbis jelentős részben tűzálló anyagból álló kerámiatestek az előbb említett hőmérséklettartományt károsodás nélkül bírják. Ha a reakciót elegendő hosszú ideig folytatjuk, a 22 első és a 24 második kerámia test egymással szemközt elrendezett felületei közötti teret az oxidációs reakciótermék a kívánt mértékben kitölti. Ezt követően az elrendezést lehűtjük és a 20 ágyból az összekapcsolt kerámiatestek kinyerhetők. A fém alapanyagból esetleg visszamaradt, az összekapcsolt kerámiatestek felületén megszilárdult
HU 210 592 B fém alapanyagot mechanikai vagy kémiai eszközökkel ismert módon lehet eltávolítani.
A 3. ábra egy további kiviteli alakra mutat példát, amikor is 32 felső kerámia testet, az adott esetben téglatest alakú kerámia blokkot függőleges helyzetben, vékonyabb felületével 34 alsó kerámiatesten támasztunk meg, annak egy nagyobb felületén. Az egymással szemben fekvő felületek 35 kötési zónát határoznak meg, amelybe fém alapanyagból készült 36 fóliát vagy lemezt helyezünk. A 36 fóliát vagy lemezt önmagában visszahajtjuk és így belőle kettős réteget alakítunk ki, amely a 36 kötési 30 zónába kerül. A 36 fóliát egyik felületén kiegészítő 38 fémréteget például fémszórással vagy finomszemcsés szilícium szuszpenzióban való felvitelével megfelelő vivőanyag alkalmazásával alakítjuk ki. A szilícium számos fém alapanyagnál, különösen alumíniumnál az oxidációs reakciót jelentős mértékben segítő anyag. A 3. ábrán bemutatott elrendezést az 1. és 2. ábra kapcsán ismertetett módon kezeljük, aminek eredményeként a 32 felső és a 34 alsó kerámia testek között jó kapcsolatot biztosító kerámia réteget hozunk létre. A 4. ábra a találmány szerinti eljárás megvalósítására alkalmas elrendezések egy további példáját mutatja, téglatest alakú kerámia tömbökből 40 felső, 42 középső és 44 alsó kerámiatestet rendezünk el, mégpedig úgy, hogy a 40 felső és a 42 középső kerámiatest közötti viszonylag kis felületen 46 fémfóliát, a 42 középső és a 44 alsó kerámiatest között 48 kiegészítő fémfóliát helyezünk el, mindkettőt célszerűen ugyanolyan fém alapanyagból. A 3. ábrához hasonlóan itt is a 40 felső kerámiatest függőleges elrendezésű, viszonylag kis felületen csatlakozik a 42 középső kerámia testhez. Ez utóbbi felületen 50 kötési zónát határozunk meg, amely így a 40 felső és a 42 középső kerámiatest viszonylag kis érintkezési felületén jön létre. A 42 középső és a 44 alsó kerámia test között 51 kötési zónát határozunk meg, amely viszonylag nagy felületű.
A fém alapanyagból álló 46 fémfólia és 48 kiegészítő fémfólia általában alumíniumból áll. Ezek felületének egy részén vagy teljes felületén szükség szerint akár mindkét fóliánál kiegészítő anyagot használunk az oxidációs reakció feltételeinek javítására. A 4. ábra szerinti elrendezésben a 46 fémfólia és a 48 kiegészítő fémfólia a kemence megemelt hőmérsékletén megolvad, létrejön az 50 és 51 kötési zónát kitöltő oxidációs reakciótermék, vagyis olyan T-alakú testet kapunk, amelynek minden elemét különböző kerámiatestekből állítottuk össze.
A találmány szerinti eljárás megvalósítását a következő példák hivatottak tovább pontosítani:
1. PÉLDA
A 3. ábrán bemutatotthoz hasonló elrendezést állítottunk össze, de a szövegben leírt megoldáshoz képest az volt a különbség, hogy a kötési zónába nem a 101% szilíciumot és 3 t% magnéziumot tartalmazó, nagyjából 0,3 mm vastagságú alumínium réteg került mindenféle kiegészítő anyag nélkül, hanem a 3. ábrán bemutatott módon összehajtott és szilíciummal bevont alumínium fólia. A 32 felső és 34 alsó kerámiatestnek megfelelő (3. ábra) kerámia tömbök közé a fóliaréteg került, amely nem állt ki a kerámiatestek által meghatározott kötési zónából. Itt és a további példákban, ha ezt másként nem határozzuk meg, a kerámiatestek mintegy 25,4 mm hosszúak,12,7 mm szélesek és 12,7 mm vastagok voltak. Anyaguk a Coors cég által gyártott AD85 jelű alumínium-trioxid volt
A 3. ábra szerinti összeállításokból hármat készítettünk és ezeket 800, 900, illetve 1150 °C hőmérsékleten tartottuk 24 órán keresztül, hogy a fém alapanyagot oxidáljuk, oxidációs reakciótermékével a kerámia blokkokat egymáshoz erősítsük. Mindhárom minta esetében igen jó kötési szilárdságot figyeltünk meg, ami azt jelenti, hogy jó minőségű kötés érhető el kiegészítő anyagok nélkül is.
2. PÉLDA
A 3. ábra szerinti elrendezésben kerámia tömböket és szilíciummal bevont fém alapanyagot állítottunk össze. A fém alapanyag az 1. példa szerinti alumíniumötvözet, mintegy 0,3 mm vastagságú fólia. Ennek egyik oldalát 0,08 mm vastagságban szuszpenzióban felvitt szilíciumréteggel vontuk be. A fóliát a szilíciummal bevont oldala felől hajtottuk vissza önmagára és a kapott elrendezésben az elemek helyzetét az Elmers cég által gyártott enyvvel biztosítottuk. Az összeragasztott elrendezést ezt követően 24 órán keresztül 1150 C hőmérsékleten hevítettük. A kapott végterméket az igen jó kötésszilárdság jellemezte.
3. PÉLDA
A Belmont Metals cég által gyártott 380.1 jelű alumínium ötvözetből 25,7 mm hosszú,12,7 mm széles és 12,7 mm vastag fém forrástesteket készítettünk. Az anyag a gyártómű nyilatkozata szerint olyan alumíniumötvözet, amely 8... 8,5 t% szilíciumot,
2..3 t% cinket és 0,11% magnéziumot (a saját mérések szerint a magnézium mennyisége egyes mintákban 0,17... 0,18 t%-ot is elért) aktív dópoló összetevőként 3,5 t% rezet, valamint vasat, mangánt és nikkelt tartalmaz. A forrástestet vollasztonitból álló, a Nyco Inc. cég által gyártott FP fokozatú ásványi kalcium-szilikátból készült tűzálló szálakat tartalmazó támasztó rétegbe helyeztük. Ezt a réteget tűzálló anyagú edénybe helyeztük, mégpedig úgy, hogy a forrástest egy 25,7x12,7 mm-es oldala az 20 ágy felszínével egy vonalban legyen. Ennek megfelelően a további öt felület az ágyon belül helyezkedett el. A Coors Porcelain Co. által gyártott Coors AD-85 jelű alumínium-trioxidból két tömböt alakítottunk ki, mindkettő 25,4 mm hosszú, 12,7 mm széles és 12,7 mm vastag volt, ezeket a forrástest 25,7x12,7 mm-es oldalával szomszédosán helyeztük el és a két kerámiatömb között kötési zónaként 1,6 mm vastag rést hagytunk
Az így kapott elrendezést kemencébe helyeztük, és a kemence tartalmát a levegő utánpótlásának biztosítása mellett 3 órán keresztül 1100 °C hőmérsékletre emeltük. Ezt a hőmérsékletet 15 órán keresztül tartottuk, majd a belső tér hűtésével szobahőmérsékletre
HU 210 592 B tértünk vissza. Az elrendezést ezt követően kiemeltük a kemencéből, a kész terméket kinyertük.
Az ismertetett módon előállított termék szerkezeti vizsgálata a jó felületi kötést bizonyította. A kötési zónában alumínium-trioxid alakú kerámia alakult ki, amely a fém alapanyag és a levegő oxidációs reakciójának eredményeként jött létre, és a kötési zónát jól kitöltötte. Az 5. ábra az eredményt mutatja (mégpedig 4 első és 6 második kerámia test között létrejött 2 kötési zónát). Az 5. ábra 2,5-szeres nagyításban, míg a 6. ábra 50-szeres nagyításban mutatja a kötési zóna anyagát.
Az összekötött kerámiatestek felületét ezt követően lemartuk úgy, hogy egybefüggő felület jöjjön létre a kerámiatestek és a közöttük létrehozott kötési zónát kitöltő anyag között. A megfelelő alakra hozott terméket ezt követően négypontos alátámasztással törési szilárdságra ellenőriztük. Megállapítottuk, hogy mintegy 5 5,7xl07 Pa nyomás kifejtésével lehetett csak a terméket eltörni, mégpedig az alumínium-trioxid alapú kerámitestek szélességi vonalánál tört el előbb, mint a kerámia anyagú kötési zónánál, amelyet nem tudtunk károsítani.
Claims (16)
- SZABADALMI IGÉNYPONTOK1. Eljárás kerámiatestek egymáshoz kapcsolására felületeik mentén, amikor is (a) első és második kerámiatestet egy-egy felületükkel egymással szemben, egymás mellett rendezünk el, amivel közöttük kötési zónát határozunk meg, azzal jellemezve, hogy (b) a kötési zónával érintkezésben a kötési zóna környezetében fém alapanyagból álló forrástestet rendezünk el, (c) az első és második kerámiatestből, valamint a forrástestből álló együttest gőz vagy gáz halmazállapotú oxidáló összetevőt tartalmazó, vagy ilyen halmazállapotú oxidálószer jelenlétében a fém alapanyag olvadáspontjánál nagyobb, de az oxidálószerrel létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontjánál kisebb hőmérsékleteket felölelő, célszerűen 600 °C és 1700 °C közötti hőmérséklettartományba eső értékre hevítjük és ezzel a forrástest anyagát olvadéktestté olvasztjuk meg, majd (d) az előzőekben kijelölt hőmérséklettartományba eső hőmérsékletet fenntartva (i) a fém alapanyag az oxidálószerrel szilárd halmazállapotú oxidációs reakcióterméket képez, az oxidációs reakcióterméket vagy annak legalább egy részét a megolvasztott fém alapanyaggal és az oxidálószerrel érintkezésben tartva a fém alapanyag az oxidációs reakciótermék rétegén keresztül az olvadéktestből a kötési zónába jut, és (ii) az oxidációs reakciót a kötési zóna áthidalásáig, adott esetben az első és második kerámiatest teljes mértékű összekapcsolásáig célszerűen legalább 1 órán, adott esetben legalább 24 órán keresztül folytatjuk.
- 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első és második kerámiatest kerámia szerkezetű oxidként, boridként vagy nitridként, továbbá karbidként van kialakítva, míg az oxidálószerként oxigéntartalmú gázkeveréket használunk.
- 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első és a második kerámiatest alumíniumoxidot tartalmaz.
- 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oxigéntartalmú gázként levegőt használunk.
- 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a forrástestet a kötési zóna határvonalával érintkezésben helyezzük el.
- 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első és második kerámiatestet egymás melletti elrendezéskor a kötési zóna mentén kis hajlásszögben megdöntjük.
- 7. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a forrástestet a kötési zónán belül helyezzük el.
- 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyagot legalább részben az első és második kerámiatest felületei közötti kötési zónában helyezzük el és vele szendvicsszerkezetet képezünk.
- 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyaggal együtt a kötési folyamatot elősegítő, az oxidációs reakció gyorsító kiegészítő anyagot alkalmazunk.
- 10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy fém alapanyagként alumíniumot alkalmazunk.
- 11. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kiegészítő anyagként vagy magnéziumot és/vagy cinket, szilíciumot, germániumot, ónt, ólmot, bórt, nátriumot, lítiumot, kalciumot, foszfort, ittriumot és/vagy ritkaföldfémet alkalmazunk.
- 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első és második kerámiatest közül legalább egyet kerámia mátrixban beágyazva kerámia töltőanyagot tartalmazó összetett szerkezetű kerámiatestként alkalmazunk.
- 13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 800 °C és 1450 °C közötti hőmérséklettartományt választunk
- 14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy fém alapanyagként alumíniumot, titánt, ónt, cirkóniumot, hafniumot vagy szilíciumot használunk
- 15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidációs reakciótermék oxidot, nitridet vagy karbidot tartalmaz.
- 16. Az 1-15. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidációs reakciótermék alumínium oxidját, alumínium nitridjét, ón oxidját, szilícium karbidját, titán nitridjét, cirkónium nitridjét vagy hafnium nitridjét tartalmazza.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/053,215 US4884737A (en) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | Method for surface bonding of ceramic bodies |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT63129A HUT63129A (en) | 1993-07-28 |
| HU210592B true HU210592B (en) | 1995-05-29 |
Family
ID=21982692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU882604A HU210592B (en) | 1987-05-21 | 1988-05-20 | Method for surface bonding of ceramic bodies |
Country Status (29)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4884737A (hu) |
| EP (1) | EP0292420B1 (hu) |
| JP (1) | JP2825128B2 (hu) |
| KR (1) | KR960001433B1 (hu) |
| CN (1) | CN88103198A (hu) |
| AT (1) | ATE104262T1 (hu) |
| AU (1) | AU611907B2 (hu) |
| BG (1) | BG60553B1 (hu) |
| BR (1) | BR8802469A (hu) |
| CA (1) | CA1318773C (hu) |
| CS (1) | CS275345B2 (hu) |
| DD (1) | DD284666A5 (hu) |
| DE (1) | DE3889005T2 (hu) |
| DK (1) | DK268288A (hu) |
| FI (1) | FI90409C (hu) |
| HU (1) | HU210592B (hu) |
| IL (1) | IL86445A (hu) |
| IN (1) | IN169580B (hu) |
| MX (1) | MX170358B (hu) |
| NO (1) | NO176139C (hu) |
| NZ (1) | NZ224729A (hu) |
| PH (1) | PH25357A (hu) |
| PL (1) | PL157514B1 (hu) |
| PT (1) | PT87548B (hu) |
| RO (1) | RO101209B1 (hu) |
| RU (1) | RU2013417C1 (hu) |
| TR (1) | TR23764A (hu) |
| YU (1) | YU46880B (hu) |
| ZA (1) | ZA883584B (hu) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5163499A (en) * | 1988-11-10 | 1992-11-17 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of forming electronic packages |
| US5526867A (en) * | 1988-11-10 | 1996-06-18 | Lanxide Technology Company, Lp | Methods of forming electronic packages |
| US5104029A (en) * | 1989-01-13 | 1992-04-14 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of bonding a ceramic composite body to a second body and articles produced thereby |
| US5098494A (en) * | 1989-05-23 | 1992-03-24 | Mcnc | Bonding of ceramic parts |
| US5203488A (en) * | 1990-07-12 | 1993-04-20 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for joining ceramic composite bodies and articles formed thereby |
| JPH06502379A (ja) * | 1990-07-12 | 1994-03-17 | ランキサイド テクノロジー カンパニー，リミティド パートナーシップ | セラミックス複合体の接合方法 |
| WO1992000937A2 (en) * | 1990-07-12 | 1992-01-23 | Lanxide Technology Company, Lp | Joining methods for ceramic composite bodies |
| US5407506A (en) * | 1992-06-04 | 1995-04-18 | Alliedsignal Inc. | Reaction bonding through activation by ion bombardment |
| US5427638A (en) * | 1992-06-04 | 1995-06-27 | Alliedsignal Inc. | Low temperature reaction bonding |
| JP3057932B2 (ja) * | 1992-10-01 | 2000-07-04 | 三菱マテリアル株式会社 | セラミックス焼結体の接合方法 |
| US7011898B2 (en) * | 2003-03-21 | 2006-03-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method of joining ITM materials using a partially or fully-transient liquid phase |
| FR2935622B1 (fr) * | 2008-09-05 | 2017-02-03 | Commissariat A L'energie Atomique | Procede d'assemblage de pieces carbonees par brasage refractaire |
| CA2798762C (en) * | 2010-05-21 | 2019-04-30 | Ceramatec, Inc | Ceramic to ceramic joint and associated methods |
| JP5669472B2 (ja) * | 2010-07-27 | 2015-02-12 | 三井金属鉱業株式会社 | セラミックス接合体の製造方法 |
| JP4936261B2 (ja) * | 2010-08-31 | 2012-05-23 | 美濃窯業株式会社 | 炭化ホウ素含有セラミックス接合体及び該接合体の製造方法 |
| JP5716513B2 (ja) * | 2011-04-20 | 2015-05-13 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | セラミックス接合体及びその製造方法 |
| EP2821381B1 (en) | 2012-02-28 | 2019-07-24 | Mino Ceramic CO., LTD. | Shock absorbing member and method for producing same |
| RU196004U1 (ru) * | 2019-11-20 | 2020-02-13 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Теплоотвод из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния |
Family Cites Families (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2741822A (en) * | 1951-01-29 | 1956-04-17 | Carborundum Co | Preparation of refractory products |
| GB917416A (en) * | 1958-02-10 | 1963-02-06 | Philips Electrical Ind Ltd | Improvements in and relating to methods of securing together parts of ceramic material |
| US3255027A (en) * | 1962-09-07 | 1966-06-07 | Du Pont | Refractory product and process |
| US3298842A (en) * | 1963-03-22 | 1967-01-17 | Du Pont | Process for preparing hollow refractory particles |
| US3296002A (en) * | 1963-07-11 | 1967-01-03 | Du Pont | Refractory shapes |
| US3419404A (en) * | 1964-06-26 | 1968-12-31 | Minnesota Mining & Mfg | Partially nitrided aluminum refractory material |
| US3473987A (en) * | 1965-07-13 | 1969-10-21 | Du Pont | Method of making thin-walled refractory structures |
| US3421863A (en) * | 1966-03-04 | 1969-01-14 | Texas Instruments Inc | Cermet material and method of making same |
| US3437468A (en) * | 1966-05-06 | 1969-04-08 | Du Pont | Alumina-spinel composite material |
| US3789096A (en) * | 1967-06-01 | 1974-01-29 | Kaman Sciences Corp | Method of impregnating porous refractory bodies with inorganic chromium compound |
| US3473938A (en) * | 1968-04-05 | 1969-10-21 | Du Pont | Process for making high strength refractory structures |
| US3517432A (en) * | 1968-05-02 | 1970-06-30 | Atomic Energy Commission | Diffusion bonding of ceramics |
| DE2213115C3 (de) * | 1972-03-17 | 1975-12-04 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zum hochfesten Verbinden von Keramiken aus Karbiden, einschließlich des Diamanten, Boriden, Nitriden oder Suiziden mit Metall nach dem Trocken-Lötverfahren |
| US3864154A (en) * | 1972-11-09 | 1975-02-04 | Us Army | Ceramic-metal systems by infiltration |
| US3973977A (en) * | 1973-11-01 | 1976-08-10 | Corning Glass Works | Making spinel and aluminum-base metal cermet |
| AU8441675A (en) * | 1974-09-02 | 1977-03-03 | Broken Hill Pty Co Ltd | Joining ceramic objects |
| JPS5330448A (en) * | 1976-09-02 | 1978-03-22 | Sumitomo Light Metal Ind | Brazing aluminum alloy clad with pseudooanode effect |
| JPS55104979A (en) * | 1979-02-02 | 1980-08-11 | Kogyo Gijutsuin | Adhesion of ceramic molded body to transition metal |
| JPS57134294A (en) * | 1981-02-10 | 1982-08-19 | Sukai Alum Kk | Aluminum alloy solder joint for heat exchanger |
| JPS5897058A (ja) * | 1981-12-04 | 1983-06-09 | Ricoh Co Ltd | 記録装置 |
| JPS5957972A (ja) * | 1982-09-27 | 1984-04-03 | 新明和工業株式会社 | 拡散接合方法 |
| ATE53863T1 (de) * | 1983-02-16 | 1990-06-15 | Moltech Invent Sa | Gesinterte metall-keramikverbundwerkstoffe und ihre herstellung. |
| JPS6071579A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-23 | 株式会社日立製作所 | アルミナと金属との接合方法 |
| JPS6081071A (ja) * | 1983-10-11 | 1985-05-09 | 三井造船株式会社 | セラミツクス接合用金属シ−ト材 |
| JPS60118679A (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-26 | 三井造船株式会社 | セラミツクス部材の接合方法 |
| NZ211405A (en) * | 1984-03-16 | 1988-03-30 | Lanxide Corp | Producing ceramic structures by oxidising liquid phase parent metal with vapour phase oxidising environment; certain structures |
| NZ212704A (en) * | 1984-07-20 | 1989-01-06 | Lanxide Corp | Producing self-supporting ceramic structure |
| JPS61117173A (ja) * | 1984-11-13 | 1986-06-04 | 信越化学工業株式会社 | 炭化けい素とＡｌとを接合する方法 |
| JPS61127676A (ja) * | 1984-11-26 | 1986-06-14 | 日本特殊陶業株式会社 | 接合部を具えるセラミツクス |
| US4851375A (en) * | 1985-02-04 | 1989-07-25 | Lanxide Technology Company, Lp | Methods of making composite ceramic articles having embedded filler |
| JPS6212678A (ja) * | 1985-02-04 | 1987-01-21 | ランキサイド テクノロジー カンパニー，リミティド パートナーシップ | 複合セラミック体の製造方法 |
| DE3639021A1 (de) * | 1986-11-14 | 1988-05-26 | Philips Patentverwaltung | Verfahren zum verloeten von keramischen bauteilen |
-
1987
- 1987-05-21 US US07/053,215 patent/US4884737A/en not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-05-10 NO NO882032A patent/NO176139C/no unknown
- 1988-05-12 YU YU91588A patent/YU46880B/sh unknown
- 1988-05-13 TR TR88/0333A patent/TR23764A/xx unknown
- 1988-05-17 DK DK268288A patent/DK268288A/da unknown
- 1988-05-18 PH PH36941A patent/PH25357A/en unknown
- 1988-05-19 CA CA000567302A patent/CA1318773C/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-05-19 BG BG84210A patent/BG60553B1/bg unknown
- 1988-05-19 IL IL86445A patent/IL86445A/xx not_active IP Right Cessation
- 1988-05-19 EP EP88630097A patent/EP0292420B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-05-19 AT AT88630097T patent/ATE104262T1/de not_active IP Right Cessation
- 1988-05-19 IN IN402/CAL/88A patent/IN169580B/en unknown
- 1988-05-19 DE DE3889005T patent/DE3889005T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-05-20 MX MX011576A patent/MX170358B/es unknown
- 1988-05-20 FI FI882396A patent/FI90409C/fi not_active IP Right Cessation
- 1988-05-20 ZA ZA883584A patent/ZA883584B/xx unknown
- 1988-05-20 RU SU884355697A patent/RU2013417C1/ru active
- 1988-05-20 CN CN198888103198A patent/CN88103198A/zh active Pending
- 1988-05-20 DD DD88315963A patent/DD284666A5/de unknown
- 1988-05-20 PT PT87548A patent/PT87548B/pt not_active IP Right Cessation
- 1988-05-20 JP JP63123737A patent/JP2825128B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1988-05-20 NZ NZ224729A patent/NZ224729A/xx unknown
- 1988-05-20 PL PL1988272590A patent/PL157514B1/pl unknown
- 1988-05-20 AU AU16643/88A patent/AU611907B2/en not_active Ceased
- 1988-05-20 HU HU882604A patent/HU210592B/hu not_active IP Right Cessation
- 1988-05-20 BR BR8802469A patent/BR8802469A/pt not_active Application Discontinuation
- 1988-05-20 RO RO1988133604A patent/RO101209B1/ro unknown
- 1988-05-20 CS CS883447A patent/CS275345B2/cs unknown
- 1988-05-21 KR KR1019880006054A patent/KR960001433B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| HU210592B (en) | Method for surface bonding of ceramic bodies | |
| CA1309232C (en) | Surface bonding of ceramic bodies | |
| US5874175A (en) | Ceramic composite | |
| US6413589B1 (en) | Ceramic coating method | |
| US4471026A (en) | Ternary alloys in brazing ceramics | |
| JPH03223438A (ja) | 装甲材料 | |
| JPH0687669A (ja) | 複合セラミック体 | |
| HU202168B (en) | Selt-supporting ceramic body with modified metal content and process for its production | |
| HUT63130A (en) | Process for producing heat storing medium comprising metal body and cermaic enveloping it | |
| JP2551949B2 (ja) | セラミック複合体の製造方法 | |
| HU204239B (en) | Process for producing self-carrying ceramic products of composed structure first of all for large series | |
| US4960736A (en) | Surface bonding of ceramic bodies | |
| HUT63128A (en) | Process for producing refractory self-carrying ceramic elements of composite structure and refractory ceramic element for operations with melted metals | |
| EP0261066B1 (en) | An improved method for producing composite structures | |
| US4957901A (en) | Method of manufacturing an object from superconductive material | |
| US5240171A (en) | Method for surface bonding of ceramic bodies | |
| US5238886A (en) | Surface bonding of ceramic bodies | |
| US5104835A (en) | Surface bonding of ceramic bodies | |
| RU1828463C (ru) | Способ изготовлени композиционного материала | |
| US5268340A (en) | Method for producing composite ceramic structures | |
| PT85702B (pt) | Estruturas ceramicas auto-suportadas e processo para o fabrico das mesmas | |
| JPS61222963A (ja) | 断熱部材の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |