HUT63125A - Process for producing shaped ceramic products - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás alakos kerámia termékek előállítására, amikoris kerámia készítésére alkalmas alapanyagot alakos tartályba helyezünk, majd belőle kerámia terméket hő hatásával készítünk. A találmány szerinti eljárás segítségével előre meghatározott alakú vagy geometriai konfigurációjú kerámia testek állíthatók elő.

Az alakos termékek előállítására ismert eljárások alkalmazhatósága kerámia alapanyagok esetében korlátos. A kerámia anyagok elkészítésük után nehezen megmunkálhatok, így az esetleges előállítási pontatlanságok kijavítása sok gondot okoz. Ezért merült fel annak igénye, hogy a technikában jelentős perspektívát hordozó kerámia anyagok esetében is szülessenek meg olyan eljárások, amelyek segítségével nagy pontosságú alakzatok, alakos testek hozhatók létre.

A találmány feladata fém alapú kerámia anyagok felhasználásával olyan eljárás kidolgozása, amelynek segítségével a kívánt, adott esetben a bonyolult alakzatok is a gyakorlat által igényelt pontossággal létrehozhatók.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a kerámia anyagok fémből történő előállítására számos fém esetében alkalmas hőmérséklettartomány megválasztásával jó lehetőség nyílik, ha a fém alapanyagot oxidációs reakciőtermékével hozzuk kapcsolatba.

A kitűzött feladat megoldására, tehát alakos kerámia termékek előállítására eljárást dolgoztunk ki, amelynek lényege, hogy fém alapanyagból kívánt minta szerint létrehozott részt tartalmazó tartályt készítünk, a kívánt minta

- 3 w szerint létrehozott részbe formázható, gázt átengedő anyagot helyezünk, amely anyagot hő hatására egymáshoz kapcsolódó részecskékből hozunk létre, az anyagban alakos felület szomszédságában és azt követően támasztó zónát hozunk létre, amely az anyag megolvasztott állapotában elegendő kohézív erőt biztosít az alakos termék előállítása közben fellépő erőhatásokkal szemben az integritás megtartásához, a fém alapanyagot tartály kiömlésével hozunk kapcsolatba, ahol a tartályt a fém alapanyag kívánt mennyiségének folyékony állapotban való befogadására alkalmas térfogattal választjuk meg, a fém alapanyagot olvadáspontját meghaladó, de adott környezetben kialakuló oxidációs reakció során létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatti hőmérsékletre melegítjük, ezzel a fém alapanyagot megolvasztjuk, az olvadék zónájából a tartályba visszük át és az olvadék helyén üreget hozunk létre, a melegítést gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer jelenlétében a melegítési hőmérséklet fenntartásával folytatjuk le, ezzel a megolvadt fém alapanyagot az oxidálószerrel reakcióba visszük és oxidációs reakcióterméket hozunk létre, az oxidációs reakciótermék legalább egy részét kapcsolatban tartjuk a megolvadt fémmel és az oxidálószerrel, amivel a megolvadt fém alapanyagot oxidációs reakciótermékén át a megolvasztott fémet tartalmazó térrészből az olvadék térrészébe visszük át és az oxidálószerrel érintkeztetjük, amikoris az oxidációs reakciótermék szilárd állapotban az oxidálószer és az előzőleg létrejött oxidációs termék határfelületén növekedőén rakódik le öntőmintában, a növekedési reakciót az alakos felület eléréséig folytatjuk,

- 4 ezzel az oxidációs reakciótermékből az öntőminta által meghatározott üreg alakjával kijelölt alakú kerámia terméket hozunk létre és az öntőmintából a terméket kinyerjük.

A találmány szerinti eljárás legfontosabb lépései ennek megfelelően a következők: alakos, önhordó szerkezetű kerámia test előállítása céljából fém alapanyagból olyan alakú testet hozunk létre, amely tartalmazza a kívánt kerámia termék alakját. A megfelelően mintázott felületet gázzal szemben permeábilis, alakítható anyaggal vonjuk be, amivel alakos felületű, a fém alapanyag megfelelő mintájú felületével lényegében kongruens öntőmintát készítünk. A gázzal szemben áteresztő anyagot belsőleg egymással kötődő részecskékkel hozzuk létre, legalábbis az anyagnak olyan megtámasztó zónájában, amely az alakos felület szomszédságában, azzal együttes érintkezésben van elrendezve. Ezzel az alakos felület integritását megőrizni képes kohéziós erővel jellemzett öntőmintát hozunk létre, amely a következőkben ismertetendő reakciófeltételek között egységét megőrzi. Az öntőminta és a fém alapanyag kombinációját tartállyal látjuk el és ezeket úgy rendezzük el egymáshoz viszonyítva, hogy a fém alapanyag a tartályba befolyhasson, míg a tartály térfogata elegendően nagy ahhoz, hogy a fém alapanyag teljes megolvasztott mennyiségét felvegye. Ezt követően az öntőmintából, a fém alapanyagból és a tartályból álló együttest a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó hőmérsékletre melegítjük. Mivel a fém alapanyagot oxidálószerrel hozzuk kapcsolatba, így oxidációs reakció indul meg. A hőmérsékletet azonban úgy választjuk meg, hogy az adott feltételek között

- 5 létrejövő oxidációs reakcióban keletkező oxidációs reakciótermék ne olvadjon meg. A hőmérséklet hatására az öntőmintában levő fém alapanyag megolvad, a tartályba beáramlik és eközben az öntőminta szerkezete gyakorlatilag változatlan marad.

A fém alapanyag helyén üreg marad hátra. A hevítést ezt követően gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer jelenlétében az előzőleg már meghatározott hőmérséklettartományba eső hőmérséklet fenntartása mellett folytatjuk, aminek révén a következő lépéseket hajtjuk végre: (1) A megolvadt fém alapanyag reakcióba lép az oxidálószerrel és belőlük oxidációs reakciótermék képződik. (2) Az oxidációs reakcióterméknek legalább egy részét a megolvadt fém és az oxidálószer közötti határfelületen tartjuk, ezzel a megolvadt fém alapanyagot fokozatosan az olvadék helyéből az oxidációs reakciótermék rétegén keresztül elszállítjuk és bejuttatjuk az öntőminta üregébe, amikoris ott az oxidálószerrel reakcióba lép, aminek révén az oxidálószer és az előzőleg már kialakult oxidációs reakciótermék határfelületén az oxidációs reakciótermék újabb rétege képződik, az oxidációs reakciótermék tömege növekszik. (3) A reakciót addig folytatjuk, amíg az oxidációs reakciótermék növekedése, kifejlődése során el nem éri az öntőminta alakos felületét, vagyis amíg a kívánt alakú, az öntőminta ürege által meghatározott alakot képviselő kerámia test létre nem jön. Az (1) - (3) lépések végrehajtása után az elkészült kerámia testet az öntőmintából kinyerjük.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módjában az öntőminta felületét meghatározó permeábilis

- 6 szerkezetű anyag legalább egy részében gátló anyagréteget hozunk létre, amellyel az oxidációs reakciótermék növekedése az alakos felület környezetében leállítható, lefékezhető. A fém alapanyagot általában a tartály fölött támasztjuk meg, amivel gravitációs kapcsolatot hozunk létre, megkönnyítjük a folyékony fém alapanyag kiáramlását. Ezt például a tartály megfelelő anyagkialakításával biztosítjuk. A tartályon belül különösen célszerű táguló anyagú támasz alkalmazása. A melegítés során, amikor a megolvadt fém alapanyag beáramlik a tartályba, ez a támasz elpárolog és így térfogatát a fém alapanyag váltja fel. Egy másik lehetőség szerint a támasz anyaga tűzálló is lehet, amikoris elhelyezésével, méretezésével biztosítjuk, hogy az öntőmintából a tartályba folyhasson és egyidejűleg az öntőminta üregében az oxidációs reakciótermék növekedése zavartalanul folytatódjon.

Célszerűen fém alapanyagként alumíniumot használunk, de adott esetben az eljárás jól foganatosítható szilícium, titán, ón, cirkónium, hafnium és más fémek alkalmazásával is. Az oxidálószer általában oxigéntartalmú gáz, célszerűen levegő.

Alumínium mint fém alapanyag esetén a reakció hőmérséklete általában 850 és 1450 °C között van, magát az oxidációs reakciót, az alakos termék létrejöttét dópoló anyag bevitelével is elősegíthetjük.

A találmány szerinti eljárás további ismertetése során alkalmazott kifejezések értelmezése a következő (ezek az igénypontokban is szerepelnek):

- 7 íiWir

A kerámia test vagy kerámia anyag fogalma a jelen találmány értelmezésében egyáltalában nem korlátozható a klasszikus értelemben vett kerámia anyagokra, amelyek lényegében teljes térfogatukban nemfémes és más szervetlen összetevőkből áll. A találmány szerint előállított és alkalmazott kerámia anyag, illetve test olyan szerkezetű, hogy legfontosabb, domináns jellemzőit, és/vagy összetételét tekintve lényegében a kerámia testre emlékeztet, de kisebb vagy akár nagyobb mennyiségekben, különálló szigetekben vagy járatokban tartalmazhat egy vagy több fémes összetevőt, valamint összekötött járatokat vagy egymástól elválasztott üregeket alkotó porozitást. A fém összetevők megjelenése, illetve a porozitás kialakulása a fém alapanyag, oxidálószer esetleg dópoló anyag jelenlétének, setleges beadagolásának következménye; a térfogatban részarányuk 1 ... 40 tf%, de lehet nagyobb is.

Az oxidációs reakciótermék fogalma a találmány értelmében fém(ek) egy vagy több oxidálószerrel való érintkeztetésének eredményét jelöli, ahol a fémet más elemnek vagy vegyületnek, illetve azok valamilyen kombinációjának elektront leadni vagy azzal elektront megosztani képes összetevőnek tekintjük. Ennek megfelelően a definícióval értelmezett oxidációs reakciótermék egy vagy több fém és valamilyen, a leírásban kifejtett feltételeket teljesítő oxidáló hatású anyag között kialakult reakció eredménye.

Az oxidálószer vagy gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer fogalma elektron befogadására, illetve elektron megosztás útján történő befogadására alkalmas egy vagy

- 8 több összetevőt takar, amely a reakció feltételei között lehet szilárd, folyékony vagy általában gáz halmazállapotú (ez utóbbi esetben gőz állapotú is lehet), de ezek keveréke (így többek között folyadék és gáz keveréke) szintén használható.

A fém alapanyag olyan viszonylag tiszta vagy nagy tisztaságú fémes tulajdonságú, általában a kereskedelmi forgalomban beszerezhető anyag, amely a fémes összetevőket a szokásos szennyezésekkel, adott esetben ötvözőanyagokkal, ötvöző vegyületekkel és intermetallikus vegyületekkel együtt tartalmazza. Ha a leírás fém alapanyagként egy meghatározott fémet, például alumíniumot említ, akkor a találmány a fenti tisztasági feltételeknek megfelelő fémre (alumíniumra) vonatkozik, hacsak a leírás ezzel kapcsolatban más feltételeket nem említ.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti foganatosítási mód, illetve kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra való hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az

1. ábra permeábilis szerkezetű anyag és alakos fém alapanyag felhasználásával az eljárás foganatosításának egy közbenső lépését mutató perspektivikus vázlat, a

2. ábra a találmány szerinti eljárás egy fogana- tosítási módjában alkalmazott, alakos fém alapanyagból, ezt borító permeábilis szerkezetű anyagból és támasztó tartályból álló együttes keresztmetszete, a

- 9 2A. ábra a 2. ábra szerinti A-A keresztmetszet, a

3. ábra a 2. ábra szerinti elrendezésben bemutatott együttes a találmány szerinti eljárás foganatosításának egy későbbi szakaszában, a

4. ábra a 2. ábra szerinti elrendezés egy másik lehetséges változata, a találmány szerinti eljárás egy másik foganatosítási módjához, míg az

5. ábra a 4. ábra szerinti elrendezésben létrehozott együttes segítségével készített, belső és külső szegmensből álló összetett szerkezetű alakos kerámia test egy részletének keresztmetszete, ahol a külső szegmens töltőanyagot átitató mátrixként van létrehozva.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során, mint az az 1. ábrán látható, 10 alakos fém alapanyagot hozunk létre, amely itt a rajz szerinti példában hengeres alakú, körszimmetrikus testet képez. Az itt bemutatott alak azonban semmiféle korlátot nem jelent. A 10 alakos fém alapanyagon 12 gyűrűs kiemelkedés van, amely az egyik 14 zárófelülethez közelebb, 16 zárófelülettől távolabb van kialakítva. A 10 alakos fém alapanyag 18 hengeres felületekkel van kialakítva. A 14 zárófelület, a 18 hengeres felület és a 12 gyűrűs kiemelkedés felülete együttesen hozza létre a 10 alakos fém alapanyag mintás részét, míg a 16 zárófelület már nem tartozik a 10 alakos fém alapanyag mintás részéhez.

Az 1. ábra szerinti kialakításban a 10 alakos fém

- 10 alapanyag alakos részének mintegy felét 20 permeábilis szerkezetű anyaggal bevonva mutatjuk be. Itt és a továbbiakban, valamint az igénypontokban a permeábilis szerkezet azt jelenti, hogy ez az anyag, illetve a segítségével létrehozott 20' visszatartó szerkezet gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel, különösen levegővel szemben áteresztő tulajdonságú. A 20 permeábilis szerkezetű anyag felhasználásával biztosítjuk, hogy a 10 alakos fém alapanyagot kívánt vastagságban borítsa be ez az anyag, amely végülis csak a 16 zárófelületnél nem borítja be a fém alapanyagot. A 10 alakos fém alapanyag minta szerinti felületére a 20 permeábilis szerkezetű anyagot felvive az utóbbiban 20a alakos felület jön létre (2. ábra), amely a 10 alakos fém alapanyag eltávolítása után - erről a továbbiakban még szó lesz - 20' visszatartó szerkezetként öntőmintát alkot,amelyet a 3.ábrán 22 jelöléssel láttunk el. Ennek a belső ürege az, amely a végtermék alakját hivatott meghatározni. A 10 alakos fém alapanyag reprodukálandó minta szerinti felülete, vagyis a 14 zárófelület a 18 hengeres felület és a 12 gyűrűs kiemelkedés felülete a 20 permeábilis szerkezetű anyag belső felületeként van meghatározva, ahol az utóbbit hőkezeléssel, például kiégetéssel, szintereléssel vagy más módon megszilárdítjuk. A megszilárdítás lehetősége az egymáshoz kötődő részecskék alkalmazásával is biztosítható. A 20 permeábilis szerkezetű anyagban célszerű lehet gátló anyagréteg létrehozása például alabástromgipszből, éghető szerves anyagból, esetleg további anyagokat tartalmazó keverékekből, mint például kálcium-szilikát alapján, ahol a gátló anyag- 11 xw<r rétegnek is a gáz halmazállapotú oxidálószerrel, például levegővel szemben áteresztő jellegűnek kell lennie. A 20 permeábilis szerkezetű anyagban szemcsézett töltőanyag is jelen lehet, amelyet megfelelő kötőanyaggal kikeverve alkalmazunk a nyers állapotú szilárdság biztosítására.

A töltőanyag ebben az esetben megköt, a 10 alakos fém alapanyag kívánt felületi részeit pontosan befedi és megkötve a 22 öntőmintát hozza létre, mint az a 2. és 3. ábrán látható. A 20 permeábilis szerkezetű anyag, vagy legalábbis annak támasztó zónát alkotó, 24 szaggatott vonallal körülhatároltan jelölt része anyagából következően viszonylag szilárd szerkezetű. Ez annyit jelent, hogy a 10 alakos fém alapanyag megolvasztása után, amikor az a 22 öntőminta belső teréből kifolyik, a 22 öntőminta, vagy legalábbis annak 24 tartózónája megtartja strukturális integritását.

A 24 tartózónát a 20a alakos felület meghatározására alkalmasan kell létrehozni. A 22 öntőminta teljes egészét lehetséges önmagukhoz kötődő szemcsékből álló anyagból készíteni, de adott esetben elegendő, ha csak a belső, a 10 alakos fém alapanyaghoz illeszkedő zónája áll ilyen anyagból. így például a 20 permeábilis szerkezetű anyag első rétege áll önmagukhoz kötődő részecskékből, ez a réteg kerül az öntőminta belső felületére, majd ezt kívül egy vagy több külső réteggel borítjuk be, amelyek anyagával szemben csak a permeabilitás követelményét állítjuk fel. Itt és a továbbiakban az a követelmény, hogy önmagukhoz kötődő részecskékből álljon az anyag, annyit jelent, hogy az ilyen anyagból készült szerkezet strukturális integri- 12 tását mindaddig megtartja, amíg a találmány szerinti eljárás foganatosítása során a kívánt alakú kerámia termék létre nem jön. Ez hosszabb vagy rövidebb idejű melegítést jelent, amikor a 10 alakos fém alapanyagot megolvasztjuk, azt a 22 öntőminta belső teréből eltávolítjuk, majd az oxidációs reakció létrehozásával biztosítjuk, hogy az oxidációs reakció terméke a 22 öntőminta belső terét kitölti (3. ábra). A 20a alakos felület ennek megfelelően alakját megtartja, az nem omolhat össze, belőle a reakció feltételei között anyagdarabok nem válhatnak le.

A találmány szerinti eljárás egy lehetséges foganatosítása szerint a 20 permeábilis szerkezetű anyag olyan töltőanyag, amely megfelelő vivőanyaggal vagy kötőanyaggal kikeverve van a szükséges alakra hozva. Ennek egy vagy több összetevője az alkalmazott fém alapanyag olvadékhőmérsékletén elpárologhat. Az így visszamaradó töltőanyag, legalábbis a 2. ábrán 24 szaggatott vonallal jelzett tartózónán belül a hőmérséklet hatására lazán összeszinterelődik vagy részecskéi egymáshoz kötődnek és ezzel a 20' visszatartó szerkezet, mint öntőminta szükséges strukturális integritása kialakul, a 20a alakos felület az elegendő mértékű kohézió révén egy ideig megmarad.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során tűzálló anyagból vagy fémből készült 28 edényt tartalmazó 26 feldolgozó tartályt alkalmazunk, amely lehet például a fémkohászatban is alkalmazott csónak. A 28 edényen belül 30 megfogó ágy van kialakítva. A 30 megfogó ágyban 32 hengeres alakú nyílás van, amelynek térfogata elegendően nagy ahhoz,

- 13 Mi hogy a 10 alakos fém alapanyag megolvadásakor létrejövő megolvadt fémet teljes egészében befogadja. A 30 megfogó ágyban szemcsézett anyag van, amely a folyamat feltételei között semleges, azaz a megolvadt fém alapanyag és az oxidálószer reakciójában nem vesz részt. Ha fém alapanyagként alumíniumot, esetleg ötvözött alumíniumot használunk, míg oxidálószerként a levegő szerepel, a 30 megfogó ágy kiváló alapanyaga 1250 °C körüli reakcióhőmérsékleten a Norton Co. által gyártott El Alundum jelű alumínium-trioxid. Ez annyit jelent, hogy a fém alapanyag megolvadt állapotában az oxidálószerrel létrejövő oxidációs reakciótermék nem tud behatolni a 30 megfogó ágyba, vagyis az oxidációs reakció a 30 megfogó ágy határfelületén leáll. A 32 hengeres alakú nyílás, mint a megolvadt fém alapanyag tartálya úgy is létrehozható, hogy a 30 megfogó ágy részecskéit a kívánt tartály felületét meghatározóan összetömörítjük, vagy, mint ez a 2. ábrán látható, olyan 34 megfogó szerkezetet építünk be, amely tűzálló anyagból áll és a kívánt alakra van hozva. Ilyen 34 megfogó szerkezet hozható létre tömör vagy adott esetben - ennek céljáról a továbbiakban még só lesz - perforált cirkónium-dioxidból, alumínium-trioxidból vagy hasonló anyagból, amelynek megfelelő szerkezeti stabilitását ismert módon biztosítjuk.

Táguló anyagból készült 36 támaszelem felhasználása is célszerű lehet a 34 megfogó szerkezet belső terében, és ez a 36 támaszelem a 32 hengeres alakú nyílást teljes hosszában tölti ki. Mint a 2. ábrán vázlatosan, a 2A.ábrán keresztmetszetben látható, a 36 támaszelem kereszt alakú,

MM

- 14 olvasztott szerves anyagból áll és ez a fém alapanyag olvadékhőmérsékletén elpárolog. Nyilvánvalóan a 36 támaszelem alakja nem jellemző, a találmány szerinti eljárás foganatosítása szempontjából lényegtelen, szükség szerint akár egy tömör elemként is létrehozható. A 36 támaszelem feladata a 10 alakos fém alapanyag megfogása, alátámasztása, amikor azt és a 20' visszatartó szerkezetet a 30 megfogó ágy felső felületére helyezzük (ez a 2. ábrán látható), amikoris a 10 alakos fém alapanyag a 32 hengeres alakú nyílással koaxiálisán van elrendezve. Nyilvánvaló, hogy a 10 alakos fém alapanyag részére bizonyos mértékű alátámasztást kell biztosítani, ugyanis ellenkező esetben saját súlya alatt a 20' visszatartó szerkezetből kieshetne, aminek következménye a 20a alakos felület megsérülése lenne. A 32 hengeres alakú nyílásba való beesést így a 36 támaszelem képes megakadályozni. Alkalmazására különösen akkor van szükség, hogy ha a 20' visszatartó szerkezet, mint öntőminta kis szilárdságú, laza szerkezetű anyagból áll, amely még megnövelt hőmérsékleten sem képess nagyobb mérvű megkeményedésre. Az ábrákon bemutatott foganatosítási mód esetében a 10 alakos fém alapanyag és a 26 feldolgozó tartály összekapcsolása úgy történik, hogy a 10 alakos fém alapanyagot a rajta levő 20 permeábilis szerkezetű anyaggal együtt egyszerűen a 36 támaszelemre helyezzük.

A 10 alakos fém alapanyag megfelelő helyzetének biztosítására nyilvánvalóan más lehetőségek is adódnak.

így például a 34 megfogó szerkezet létrehozható megfelelő szilárdságú tűzálló anyagból, vagyis olyan vastagságú csőszerű

- 15 elemként, amely képes a 10 alakos fém alapanyag és a rajta levő 20 permeábilis szerkezetű anyag által okozott teljes terhelést elviselni. A cső alakú 34 megfogó szerkezet belső átmérője ennek megfelelően kisebb, mint a 10 alakos fém alapanyag külső átmérője és így a fém alapanyag a 34 megfogó szerkezet felső felületére támaszkodik, amivel a 36 támaszelem alkalmazása kerülhető el. A tűzálló anyagból álló csőszerű 34 megfogó szerkezet így szintén alkalmas a 10 alakos fém alapanyag alátámasztására.

A 2. ábrán bemutatott együttest elkészültét követően melegítjük. így például alkalmas erre a célra olyan kemence, amelyben a levegő áramlása, vagyis az elhasznált oxidálószer pótlása biztosítható.

A 2. ábrán bemutatott együttest és általában a találmány szerinti eljárás foganatosításához szükséges szerkezeteket a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó, de az alkalmazott oxidálószer jelenltében létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékletre melegítjük. Ezzel a fém alapanyagot megolvasztjuk és az a 32 hengeres alakú nyílásba vagy más tartályba folyik, aminek következtében a 20' visszatartó szerkezet belső tere kiürül, kialakul a 22 öntőminta (3. ábra). A 36 támaszelem eközben elég vagy elpárolog és az ekkor keletkező gázok a 34 megfogó szerkezet falán keresztül távoznak, ahonnan a 30 megfogó ágy anyagán áthatolva jutnak a környező atmoszférába. Ezzel a megoldással a megolvadt fém alapanyag kerül a 36 támaszelem helyébe. A 36 támaszelem kialakításához a jelen találmány foganatosítása során olyan

- 16 anyagokat használunk, amelyek általában jól ismertek az ilyen öntési technikákban. Habár különböző összetételű és felépítésű viaszok is megfelelnek a célra, általában mégis műanyagokat, leginkább habosított műanyagokat használunk. Kiváló alapanyaga a 36 támasztóelemnek a plisztirol, a polietilén és a poliuretán, amelyekből a kívánt alakú 36 támaszelem könnyen létrehozható.

A 36 támaszelem létrehozásának lehetőségei szintén változatosak. A fröccsöntés, az extrudálás, az öntés, az anyagmegmunkálás mechanikai módszerei, stb. mind használhatók. A sorozatgyártás feltételei között elsősorban a fröccsöntés tűnik célszerűnek. A habosítással történő öntést akkor tartjuk előnyösnek, ha könnyű, belül üreges támaszelemekre van szükség. A fröccsöntés mellett ez utóbbi megoldásnak az az előnye is megvan, hogy a 36 támaszelem viszonylag kis mennyiségű anyagból létrehozható, vagyis a 32 hengeres alakú nyílásból a 36 támaszelem habosított műanyag esetében gyorsan és könnyen eltávolítható.

A fém alapanyag megolvadásával a 10 alakos fém alapanyag megszűnik. Anyaga átkerül a 30 megfogó ágyon belül kialakított tartályba. Az olvasztás során célszerű lehet a 20' visszatartó szerkezeten belül a megolvadt fém alapanyag oxidációjának megakadályozása. Ha erre szükség van, az oxidációs reakció előtt a melegítést zárt térben, semleges vagy legalábbis nem oxidáló környezetet biztosító atmoszférában hajtjuk végre. Erre a célra jól ismert az argon vagy nitrogén alkalmazása. Egy másik lehetőség szerint a 20' visszatartó szerkezetet időlegesen impermeábilis

- 17 szerkezetű, de adott esetben könnyen eltávolítható, például rozsdamentes acélból készült tartályba helyezzük, például ilyen tartálynak a 20' visszatartó szerkezet külső felületére való laza rátolásával. Amikor a fém alapanyag megolvadt, részben vagy teljesen kitöltötte a 32 hengeres alakú nyílást, a fém alapanyag környezetében oxidatív feltételeket biztosítunk, például az oxidáló atmoszféra létrehozásával, ha eddig ilyet nem biztosítottunk. Ezzel megkezdődik az oxidációs reakciótermék növekedése, amely a 32 hengeres alakú nyílásban levő megolvadt fémből kiindulva a 22 öntőminta belső nyílásának irányában zajlik (3. ábra). A találmány szerinti eljárás alapvető felismerése, hogy a fém alapanyagot, például alumíniumot gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer, például levegő jelenlétében felhevítve és egyúttal a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó, de az oxidálószerrel létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékleten tartva olyan feltételek jönnek létre, amikor a megolvadt fém alapanyag reakcióba lép az oxidálószerrel és szilárd halmazállapotú oxidációs reakciótermék jön létre. Ez utóbbinak a keletkezése a 26 feldolgozó tartályon belül a megolvadt fém alapanyag felső felületénél indul meg. Ennek megfelelően az oxidációs reakciótermék egyfelelől a megolvadt fém alapanyaggal, másfelől a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel marad kapcsolatban és olyan szerkezetet alkot, amelyen keresztül a megolvadt fém alapanyag fokozatosan kiáramlik az olvadékkal kitöltött térből, áthatol az oxidációs reakciótermék rétegén és a 22 öntőminta belső terében lép kapcsolatba az oxidálószerrel. így az

- 18 oxidációs reakciótermék növekedése a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer és a már kialakult szilárd oxidációs reakciótermék határfelületén folytatódik. A 3. ábra számokkal nem megjelölt nyilak segítségével mutatja a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer behatolásának útját a 20' visszatartószerkezet belső terébe, ahol az kapcsolatba lép a növekvő 38 oxidációs reakciótermék határfelületével. így a 38 oxidációs reakciótermék először 40a, aztán 40b, majd 40c határfelületeket elérve növekszik. A 3. ábrán bemutatott állapotban 40d határfelületnél tart, amelyet ennek megfelelően a 38 oxidációs reakciótermék már létrejött tömege és az oxidálószer érintkezési felülete határoz meg. A 10 alakos fém alapanyag helyén a fém alapanyag megolvadásakor maradt üreget így a 38 oxidációs reakciótermék tölti ki, amely azonban belső részében 42 szaggatott vonallal ábrázolt területen üreges marad (3. ábra). A 32 hengeres alakú nyílás oldalfalai mentén a megolvadt fém alapanyag kiáramlása fokozatosan lezajlik, a 38 oxidációs reakcióterméken ez a fém alapanyag áthalad, eljut a 40d határfelületre és a reakciófeltételek megfelelő idejű fenntartása mellett a 22 öntőminta belső terét teljes egészében a 38 oxidációs reakciótermék tölti ki. A 20'visszatartó szerkezet kialakítható olyan gátló anyagból is, amelynél a 20a alakos felület az oxidációs reakciótermék növekedését képes megakadályozni és így a 38 oxidációs reakciótermék alakja a lehető legpontosabban követi a 22 öntőminta belső terének alakját.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során igen előnyös lehet a gátló hatást biztosító anyagok vagy eszközök alkalmazása. Ezek az anyagok vagy eszközök arra szolgálnak, hogy az öntőminta belső üregének megfelelő módon kialakított felületénél az oxidációs reakciótermék növekedését leállítsák, vagy legalábbis jelentős mértékben lefékezzék. Ezzel lehetővé teszik, hogy a találmány szerinti eljárással az öntőminta belső nyílása által meghatározott pontos méretű kerámia testek alakuljanak ki. A gátló elemek, illetve anyagok között lehet minden olyan anyag, vegyület, szerkezeti elem vagy együttes, amely a folyamat feltételei között anyagi és szerkezeti integritását megtartja, nem illékony, a gáz vagy gőz halmazállapotú oxidálószert átengedi, de egyúttal az oxidációs reakciótermék növekedési folyamatát lokálisan képes késleltetni, leállítani, megzavarni, megelőzni, esetleg az oxidációs reakció folyamatának megmérgezésével. A leggyakoribb az alumínium fém alapanyag és a levegő mint oxidálószer alkalmazása, amikoris gátló anyagként különösen jól használható a kalcium-szulfát (alabástromgipsz), a kalcium-szilikát, a portlandcement. Az említett anyagok tetszőleges arányú keverékei szintén jól használhatók. A gátló anyag szerkezetében egyébként alkalmasan választott éghető vagy illékony anyag is figyelembe vehető, amelyet a fém alapanyag megolvasztásához szükséges hőmérséklet felbomlaszt vagy elpárologtat. Ennek előnye, hogy az elpárolgó, elbomló anyag helyén porozitás marad vissza, amelyen át a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer könnyebben érintkezésbe jut a fém alapanyaggal. Egyébként tűzálló anyagból készült gátló elemek is használhatók, amelyek előnye, hogy a fém alapanyag megolvasztásához szűk- 20 séges, esetleg viszonylag magas hőmérsékleten is alakjukat megőrző szerkezetet biztosítanak.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módjában a gátló anyag kalcium-szulfát (pl. alabástromgipsz) és portlandcement vagy kalcium-szilikát keveréke. A keverékben a portlandcement vagy a kalcium-szilikát és az alabástromgipsz aránya 10 : 1 ... 1 : 10 között változhat, ahol célszerűen portlandcement esetében 1:3, kalcium-szilikát esetében mintegy 1 : 1 arányban keverjük ki az anyagot az alabástromgipsszel. A gátló anyag egyébként állhat csak portlandcementből is.

Alumínium fém alapanyag esetében célszerű lehet a gátló anyagot alabástromgipsz és szilícium-dioxid sztöchiometriai arányú keverékéből létrehozni, ahol azonban előnyös lehet az alabástromgipsz feleslege is. Az ilyen keverék előnye, hogy az alabástromgipsz és a szilícium-dioxid egymással megemelt hőmérsékleten reakcióba lép, ebből kalcium-szilikát jön létre, amely a rések, hasadékok hiánya miatt különösen kedvező eredményeket adó gátló anyagot képez. Ugyancsak ismert és célszerű megoldás, ha az alabástromgipszet mintegy 25 ... 40 t% kalcium-karbonáttal keverjük ki. Ennek előnye, hogy megemelt hőmérsékleten a kalcium-karbonát felbomlik, belőle szén-dioxid jön létre, amely a gátló anyag porozitását javítja, vagyis a gátló anyag permeabilitása javul.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során adott esetben célszerű lehet a tartály, tehát például a 32 hengeres alakú nyílás fémtartalmának kiegészítése külső

- 21 tartályból. Ilyenkor a 30 megfogó ágyon keresztül vagy fölötte csövet rendezünk el, azt a 34 megfogó szerkezetben kialakított nyíláshoz illesztjük és ezen a nyíláson keresztül a 32 hengeres alakú nyílásba megolvadt fémet áramoltatunk. Vannak olyan esetek, amikor szükség van a 32 hengeres alakú nyílásban a fém alapanyag mennyiségének kiegészítésére, hogy megkönnyítsük az oxidációs reakciótermék növekedésének folyamatát, másrészt hatékonyabban tarthassuk fenn a 22 öntőminta belső terében az oxidációs reakciót. Ha a fém alapanyag mennyiségének ezt a kiegészítését nem alkalmazzuk, előfordulhat, hogy a 20' visszatartó szerkezet belső terében a 38 oxidációs reakciótermék kifejlődése nem megfelelő, mivel a 20a alakos felülettel kapcsolatba lépve az oxidációs reakciótermék a 22 öntőminta anyagával összekapcsolódik még gátló anyag jelenlétében is. A 22 öntőminta konfigurációja adott esetben, például a 12 gyűrűs kiemelkedés kialakításakor (1. ábra) elősegítheti a 38 oxidációs reakciótermék megkötését a 20a alakos felület egy-egy pontján.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során általában nincs probléma a 38 oxidációs reakciótermék növekedésével. Miután az a 22 öntőminta belső terét teljesen kitöltötte, az együttest hagyjuk lehűlni és a kapott kerámia testet a 20' visszatartó szerkezet széttörésével kinyerjük. Az így kapott kerámia test felülete lényegében követi a 20a alakos felületet, tehát a 22 öntőminta belső felületét, így az 1. ábrán látható 10 alakos fém alapanyag külső felületének megfelelő alakú kerámia testet nyerünk. A kapott

- 22 kerámia testet szükség szerint felületén megmunkáljuk, illetve a 16 zárófelületnek megfelelő helyen levágjuk, hogy ezzel az esetleg visszamaradó fém alapanyagot eltávolítsuk. Szükség szerint felületi megmunkálással biztosítjuk a kívánt simaságot.

Az anyagvizsgálatok tanúsága szerint a találmány szerinti eljárással előállított kerámia test olyan polikristályos oxidációs reakcióterméket alkot, amelyben kisebb vagy nagyobb mennyiségben egymással kapcsolódóan, esetleg egymástól izoláltan fémes zárványok vannak és a fémes zárványok anyagában a fém alapanyag is jelen lehet. Természetesen itt, ezekben a zárványokban gyűlnek össze a fém alapanyagnak az oxidációs reakcióból kimaradt összetevői. Az anyagvizsgálatok adott esetben üres belső terek, pórusok jelenlétét is kimutathatják.

A találmány szerinti eljárás igen jelentős előnye az a tény, hogy megfelelő, egyszerű eszközök felhasználásával gyakorlatilag bármilyen kívánt alakú kerámia termék előállítható. Ehhez csak arra van szükség, hogy a fém alapanyagból, pl. rúdból, tömbből vagy tuskóból ismert megmunkálási módszerekkel a 10 alakos fém alapanyagot létrehozzuk. Ez utóbbi egyébként előállítható öntéssel, extrudálással, préseléssel, stb. A 10 alakos fém alapanyag felületén vagy térfogatában lehetséges vályúk, nyílások, lyukak, rések, gallérok, kiemelkedések, kitüremlések, csavarvonalak vagy hasonlók létrehozása, az alakos fém alapanyagban lehetnek áttörések, az lehet hengeres, rúd vagy más alakú. Nyilvánvaló, hogy a fémes elemekből bonyolultabb szerkezetek

- 23 is összerakhatok és a találmány szerinti eljárás foganatosításával ezek az alakzatok kerámiába vihetők át. Ez sokkal egyszerűbb megoldás, mint a törékeny, anyagában nehezen megmunkálható kerámia szerkezetek utólagos megmunkálása.

A találmány szerinti eljárás egy másik foganatosítási módjára mutat példát a 4. ábra. Itt a 26 feldolgozó tartállyal lényegében azonos 26' tartályt hozunk létre és a 2. ábra szerinti alakú tartályba 44 öntőmintát helyezünk, amely 46 belső szegmensből és 48 külső szegmensből áll össze. A 46 belső szegmens 10' alakos fém alapanyag felületén elhelyezett első permeábilis alakítható anyagréteget tartalmaz, amely a 44 öntőminta 44a alakos felületét határozza meg. A 46 belső szegmens ezen túlmenően megfelelő töltőanyagot tartalmaz, amelyet hordozó vagy kötő összetevővel keverünk ki és így olyan tömörített töltőanyagot kapunk, amely a 10' alakos fém alapanyaghoz jól illeszthető. Ha a 46 belső szegmens megszilárdult vagy megkeményedett, erre permeábilis szerkezetű alakítható anyag második rétegét visszük fel, amely így a 48 külső szegmenst alkotja. Ennek anyagában gátló elemet is elrendezhetünk, például alabástromgipsz és kalcium-szilikát keverékét. A tömörített töltőanyagot tartalmazó 46 belső szegmens és a gátló anyaggal kiegészített 48 külső szegmens szerkezetében a gáz vagy gőz halmazállapotú oxidálószerrel szemben permeábilis. A 46 belső szegmens töltőanyaga vagy legalábbis a töltőanyagnak a 2. ábrán 24 szaggatott vonallal jelölt része olyan egymáshoz kötődő részecskékből áll, amelyek melegítés és a kötő vagy hordozóanyagnak a melegítés hatására történő eltávozása

- 24 W hatására egymáshoz kapcsolódnak, biztosítják a 44a alakos felület megfelelő integritását, miközben a 10' alakos fém alapanyag megolvadása miatt a 26' tartályba folyik le.

A 4. ábra elrendezésében is az oxidációs reakciótermék növekedése a 3. ábra kapcsán bemutatott módon zajlik. Az oxidációs reakciótermék ennek megfelelően a 46 belső szegmens töltőanyagába behatol, a töltőanyag részecskéit magába foglalva a 48 külső szegmens 48a belső felületéig növekszik. Az is a találmány szerinti eljárás egy fontos eleme, hogy a fém alapanyag oxidációjával kapott oxidációs reakciótermék polikristályos szerkezete képes a megfelelően választott töltőanyag tömegébe behatolni, a permeábilis szerkezetet a növekvő polikristályos szerkezetű oxidációs reakciótermék befogadja, vagyis összetett kerámia struktúra jön létre. A töltőanyagban lehetnek különböző tűzálló vagy nem tűzálló anyagú szemcsék, szálak vagy hasonló anyagú összetevők, amelyekben kerámia töltőanyagot célszerű használni. Az így kapott összetett szerkezetű kerámia anyag alapja az oxidációs reakciótermék polikristályos szerkezetű sűrű mátrixa, amelynek elemei között a töltőanyag részecskéi vannak jelen. A töltőanyag lazán vagy kötött állapotban különböző összetevőket tartalmazhat, ahol az összetevők között lehetnek nyílások, rések, egymással kapcsolódó járatok és hasonló szerkezeti elemek, amelyekben a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer viszonylag szabadon áramolhat és ahol az oxidációs reakciótermék növekedési folyamatát semmi sem zavarja. A 48 külső szegmensnek a gátló anyaggal

- 25 meghatározott 48a belső felülete képes az oxidációs reakciótermék növekedési folyamatát késlelteni, vagyis az oxidációs reakciótermék teljes mértékű kifejlődését követően az együttes lehűlése után a kerámia testet a 48 külső szegmens eltávolításával vagy megsemmisítésével tárhatjuk fel.

A találmány szerinti eljárás segítségével az 5.ábrán bemutatott szerkezetű 50 kerámia test nyerhető, amely 52 belső szegmensből és 54 külső szegmensből tevődik össze. Az 52 belső szegmenst levegőn nőtt kerámiának nevezhetnénk, hiszen ez a kerámia nem töltőanyagba, hanem csak levegővel vagy esetleg más gáz vagy gőz halmazállapotú oxidálószerrel kitöltött térben jött létre. Az 52 belső szegmens ennek megfelelően nem tartalmaz idegen részecskéket. Az 54 külső szegmens ezzel szemben összetett szerkezetű kerámia anyag, ahol a kerámia mátrixában a töltőanyag részecskéi vannak jelen. A töltőanyag lehet kerámia részecske, forgács vagy hasonló. Ha kívánatos, az egész együttes úgy is elhelyezhető, hogy a gyűrűs kiemelkedés hosszirányú oldalfelülete a 46 belső szegmens külső felületének vonalában van, vagy azon kis mértékben túlnyúlik. Ilyenkor a találmány szerinti eljárással létrehozott kerámia termék hosszirányú oldalfelülete olyan felületelemeket is tartalmazhat, amelyek az egyéb felületektől eltérő tulajdonságúak.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során igen előnyös lehet dópoló anyagok alkalmazása. Ezek a fém alapanyaghoz adagolva az oxidációs reakció folyamatát kívánt irányban képesek befolyásolni vagy elősegíteni. A dópoló anyagok feladata, funkciói a dópoló anyagtól független

- 26 tényezőktől is függhetnek. Ilyen tényezők például a fém alapanyag anyagi minősége, a kívánt végtermék tulajdonságai, a dópoló anyagok kombinációs hatása, ha kettő vagy több ilyen anyagot használunk, a dópoló anyag koncentrációja. Ugyancsak fontos az oxidáló környezet összetétele, az oxidációs folyamat feltételrendszere. Vannak olyan dópoló anyagok is, amelyek csak más anyagokkal együttműködésben képesek előnyös hatásaikat kifejteni.

A fém alapanyag mellett szükséges dópoló anyagot vagy összetevőket többféle módon vihetjük a reakcióba. Az egyik lehetőség az ötvözés, a másik a fém alapanyag felületére szemcsézett vagy por alakban történő felvitel. Ha a töltőanyagot a 4. ábrával kapcsolatban leírt módon használjuk, a szükségessé váló dópoló összetevőket a töltőanyagba keverve vagy a töltőanyag térfogatának kijelölt részébe adagolva használhatjuk, de eleve választható anyagában dópoló hatású, vagy ilyen összetevőkkel kialakított töltőanyag. Amikor az egy vagy több dópoló összetevőt a töltőanyaghoz adagoljuk, ez az ismert technológiák szerint biztosítható, például a dópoló összetevőt a töltőanyag egy részébe diszpergáljuk, a töltőanyag részecskéihez bevonatként felvisszük, szemcsés formában adagoljuk a töltőanyaghoz, stb. Általában a dópoló összetevőkre a fém alapanyag felületének környezetében van különösen nagy szükség. A töltőanyagban a dópoló összetevőkből réteg vagy más folyamatos eloszlású alakzat is létrehozható, szükség esetén megfelelő nyílásokkal, járatokkal, kapcsolódó üregekkel vagy hasonlókkal,amelyek a permeabilitást biztosítják.

- 27 Számos esetben a legegyszerűbb megoldás az, ha a töltőanyagot egyszerűen folyékony halmazállapotú dópoló anyagforrásba merítjük, például a dópoló anyag oldatával itatjuk át.

A dópoló anyag egy másik kedvező hatást kifejtő forrása lehet az, amikor belőle álló merev testet helyezünk el a töltőanyag legalább egy része és az alakos fém alapanyag között. így például szilícium-dioxidot tartalmazó, tehát alumínium fém alapanyag esetében különösen jól használható oxidatív dópoló anyagot leadni képes üveg vékony rétege helyezhető el az alakos fém alapanyag felülete és a rajta létrehozott gázáteresztő tulajdonságú alakítható anyagból álló bevonat között. Ezt kiegészítőleg vagy e helyett egy vagy több dópoló anyag vihető fel az alakos fém alapanyag felületére is. A fém alapanyag ötvöző összetevőjeként megjelenő dópoló anyag kiegészítheti az előzőekben említett módokon elrendezett egy vagy több dópoló anyag hatását. így a fém alapanyagba ötvöző összetevőként bevitt dópoló anyag esetlegesen kicsi koncentrációja javítható azzal, hogy a szükséges dópoló összetevőt vagy anyagokat az említett módok közül egy vagy több megvalósításával a folyamatba bevisszük. Nyilvánvaló, hogy a fordított lehetőség is adott, vagyis a koncentráció az ötvözéssel szükség szerint növelhető.

Ha alumíniumot, mint fém alapanyagot használunk és az oxidálószer levegő, különösen alkalmas dópoló összetevőknek bizonyultak egyes fémek, mint a magnézium és a cink, amelyek előnyös hatásait a továbbiakban ismertetendő dópoló összetevők tovább fokozzák. Az alumínium alapú fém

- 28 oiW alapanyagba az említett fémek (magnézium és cink) külön-külön 0,1 ... 10 t% arányban ötvözhetők, ahol a tömegarány a kapott dópolt fém teljes tömegére is vonatkoztatható. A dópoló fém koncentrációja számos tényezőtől függ, különösen a dópoló anyagok kombinációjától és az oxidációs reakció hőmérsékletétől. A megfelelően megválasztott arányú dópoló összetevővel a kerámia anyag növekedési folyamata javítható, a fémes összetevő transzportja felgyorsítható, a növekedési morfológia javítható, vagyis igen kedvező felépítésű oxidációs reakciótermék nyerhető.

Amikor fém alapanyagként alumíniumot használunk, a polikristályos szerkezetű oxidációs reakciótermék növekedése szilíciummal, germániummal, ónnal és ólommal tovább javítható, különösen ha ezeket a fémeket magnézium és/vagy cink mellett használjuk. Ezeket a kiegészítő dópoló anyagokat szintén ötvözetként visszük be a reakcióba, amikoris az alumínium fém alapanyag, mint ötvözet tömegére vonatkoztatva az egyes összetevők mintegy 0,5 ... 15 t% részarányban vannak jelen. Általában a növekedési folyamat kinetikájára, a kapott termék morfológiájára a legkedvezőbb hatást akkor kapjuk, ha a kiindulási fémötvözetben 1 ... 10 t% a dópoló összetevők részaránya. Az ólmot általában legalább 1000 °C hőmérsékleten kell az alumínium alapú fém alapanyagba bevinni, ha dópoló hatására szükség van, mivel ez a fém az alumíniumban viszonylag rosszul oldódik. Természetesen egyes ötvöző összetevők, különösen az ón az ólom oldhatóságát alumíniumban javítják és ezért ón jelenlétében vagy más hasonló hatású dópoló összetevőt használva az ólom

- 29 is könnyebben beépíthető a fém alapanyagba.

A dópoló anyagok további példái alumínium fém alapanyag esetében a nátrium, lítium, kalcium, bőr, foszfor és ittrium. Ezek külön-külön vagy egy vagy több más dópoló összetevővel együtt használhatók, megválasztásuk a folyamat feltételeitől, az alkalmazott oxidálószertől függ. Nátrium és lítium esetében jellemző a rendkívül kis, általában 0,1 ... 0,2 ezreléknyi tömegarány. Ez utóbbiak is az előbb említettekhez hasonlóan együtt vagy más dópoló összetevőkkel együtt használhatók. A ritkaföldfémek közül a cérium, a lantán, a prazeodínium, a neodímium, a szamárium kedvező hatású dópoló anyagok, különösen ha más dópoló összetevők hatásait kell velük javítani.

Mint már említettük, a dópoló összetevőnek nem feltétlenül ötvöző összetevőként kell jelen lennie. A fém alapanyag vagy az azt megtámasztó test felületén vékony rétegben egy vagy több dópoló anyag elhelyezhető. A vékony réteg létrehozása lehetséges például festéssel, szórással, szitálással, gőzölögtetéssel, folyékony vagy paszta alakú réteg felvitelével, esetleg más módszerekkel, de ugyancsak jó hatású az, ha a dópoló anyagot a fém alapanyag vagy a támaszelem felületére vékony, esetleg filmvékonyságú réteg alakjában visszük fel. A dópoló összetevők tartalmazhatnak szerves vagy szervetlen kötőanyagot, vivőanyagot, oldószert vagy más összetevőket. Ha a dópoló anyagot púder alakban visszük fel a fém alapanyag vagy a támaszelem felületére, akkor ragasztó vagy kötő összetevőt is felvihetünk, amelyet a hő képes eltávolítani. Ugyancsak előnyös megoldás,

- 30 ha a dópoló anyagból víz és szerves kötőanyag keverékeként létrehozott folyadékban szuszpenziót készítünk és ezt visszük fel a kívánt felületre, amivel a felülethez tapadó bevonatot hozunk létre. Ennek előnye az, hogy az oxidációs folyamatot megelőző előkészítő műveletek során a dópoló anyag nehezebben válik el a felülettől.

A kívülről felvitt dópoló anyagokat általában a fém alapanyag vagy a támaszelem egy vagy több kijelölt felületén létrehozott egyenletes vastagságú bevonatként alakítjuk ki. A dópoló anyag mennyisége széles értéktartományban változhat a fém alapanyag mennyiségéhez viszonyítva és alumínium fém alapanyag használatakor a kísérletek során lényegében nem sikerült sem alsó, sem felső értékhatárokat megállapítani. így szilícium-dioxidként használt és alumínium-magnézium fém alapanyag felületére felvitt szilícium mint dópoló anyag esetében, ha az oxidálószer levegő vagy oxigén, már hatásosnak bizonyult a fém alapanyag minden g-jára számított 0,00003 g szilícium alkalmazása, ami a fém alap2 anyag felületének minden cm -éré számítva mintegy 0,0001 g szilíciumot jelentett, ha a felületre szilícium-dioxidot vittünk fel. Ugyancsak kísérletet végeztünk magnézium-oxid alkalmazásával, amikoris a fém alapanyag szilíciummal ötvözött alumínium, míg az oxidálószer levegő vagy oxigén volt. A kedvező hatást már a fém alapanyag minden g-jára számított 0,0008 g magnézium is biztosította, ami az adott esetben a felület minden cm -éré számítva az MgO formájában felvitt magnéziumból 0,003 g/cm mennyiséget jelentett.

A találmányt a következőkben példával mutatjuk

- 31 be.

PÉLDA

A Belmont Metals cég által gyártott 380.1 jelű alumínium ötvözetből (ennek összetétele a gyártómű nyilatkozata szerint 8 ... 8,5 t% szilícium, 2 ... 3 t% cink és 0,1 t% magnézium, mint aktív dópoló összetevő, továbbá

3,5 t% Cu, valamint kis mennyiségű vas, mangán és nikkel - méréseink szerint a magnéziumtartalom egy-egy mintában 0,17 ... 0,18 t% értéket is elért) 7,6 cm átmérőjű és 1,3 cm vastag hengeres testet alakítottunk ki, amelyben 2,5 cm átmérőjű belső nyílás volt. Ezt hengeres alakú polisztirol habból készült támasztóelemre helyeztük, amelynek átmérője 8,9 cm, vastagsága 1 cm volt és amelyen dópoló anyagként a PGS cég Minusil márkajelű, 0,03 mm szemcsézettségű szilícium-dioxidját vittük fel vékony rétegben. A dópoló anyag a fém és a támaszelem között helyezkedett el. 30 t% alabástromgipszet (a Bondex Inc. cég Bondex jelű termékét) és 70 t% Wollasztonitot (a Nyco Inc. cég FP fokozatú ásványi kálcium-szilikátját) kikevertük egymással, majd a keverékhez vizet adva jól kenhető pasztát állítottunk elő. Ezt a fém kijelölt felületére vittük fel, és ezen túlmenően a támaszelem minden felületrészét is ezzel beborítottuk, kivéve a támaszelem alsó felületét. A fém alapanyag alakos részét felső, oldalsó felületei és a belső nyílás alkották. A keveréket megszilárdítottuk, mégpedig az alabástromgipsz hidrolízisével, aminek eredményeként a fém alakos felületrészének tartományában támasztó hatású zóna jött létre. A fémből, a támasztó zónából és a gázt áteresztő anyagból álló együttest tűzálló anyagú edényben Wollastonitból kialakított ágyba helyeztük és az ágy anyagával beborítottuk.

Az egész együttest ezt követően levegő utánpótlási lehetőségével ellátott kemencébe helyeztük, és 5 óra alatt a kemence belső hőmérsékletét 1000 °C-ra emeltük. Ez utóbbi hőmérsékletet 100 órán keresztül tartottuk fenn, majd a hűtési feltételek biztosításával az együttest 5 óra alatt szobahőmérsékletre hűtöttük.

A tűzálló anyagú edényből a kerámia testet kinyertük, kis intenzitású homokfúvással felületéről a gázt áteresztő permeábilis szerkezetű anyagot eltávolítottuk. Megállapítottuk, hogy a kapott kerámia test a kiindulási fém alapanyagot követő alakzatban, a belső nyílással ellátva jött létre.

Claims (17)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás alakos kerámia termékek előállítására, amikoris kerámia készítésére alkalmas alapanyagot alakos tartályba helyezünk, majd belőle kerámia terméket hő hatásával készítünk, azzal jellemezve, hogy fém alapanyagból kívánt minta szerint létrehozott részt tartalmazó tartályt készítünk, a kívánt minta szerint létrehozott részbe formázható, gázt átengedő anyagot helyezünk, amely anyagot hő hatására egymáshoz kapcsolódó részecskékből hozunk létre, az anyagban alakos felület szomszédságában és azt követően támasztó zónát hozunk létre, amely az anyag megolvasztott állapotában elegendő kohézív erőt biztosít az alakos termék előállítása közben fellépő erőhatásokkal szemben az integritás megtartásához, a fém alapanyagot tartály kiömlésével hozunk kapcsolatba, ahol a tartályt a fém alapanyag kívánt mennyiségének folyékony állapotban való befogadására alkalmas térfogattal választjuk meg, a fém alapanyagot olvadáspontját meghaladó, de adott környezetben kialakuló oxidációs reakció során létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatti hőmérsékletre melegítjük, ezzel a fém alapanyagot megolvasztjuk, az olvadék zónájából a tartályba visszük át és az olvadék helyén üreget hozunk létre, a melegítést gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer

   - 34 jelenlétében a melegítési hőmérséklet fenntartásával folytatjuk, ezzel a megolvadt fém alapanyagot az oxidálószerrel reakcióba visszük és oxidációs reakcióterméket hozunk létre, az oxidációs reakciótermék legalább egy részét kapcsolatban tartjuk a megolvadt fémmel és az oxidálószerrel, amivel a megolvadt fém alapanyagot oxidációs reakciótermékén át a megolvasztott fémet tartalmazó térrészből az olvadék térrészébe visszük át és az oxidálószerrel érintkeztetjük, amikoris az oxidációs reakciótermék szilárd állapotban az oxidálószer és az előzőleg létrejött oxidációs termék határfelületén növekedőén rakódik le az olvadékban, a növekedési reakciót az alakos felület eléréséig folytatjuk, ezzel az oxidációs reakciótermékből az olvadék által visszahagyott üreg alakjával meghatározott alakú kerámia terméket hozunk létre és az olvadékból a kerámia terméket kinyerjük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alakos felület létrehozásához alkalmazott anyagba gátló anyagréteget illesztünk, amellyel az oxidációs reakciótermék növekedését az alakos felületnél lefékezzük vagy megállítjuk.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alakos felület létrehozásához alkalmazott anyagban az oxidációs termék növekedésével szemben permeábilis tulajdonságú töltőanyag van és az oxidációs reakciótermék növesztését az alakos felületen túl a töltőanyag legalább egy részének átjáratásáig foly

   - 35 tatjuk, amellyel az olvadék ürege által meghatározott alakú belső szegmenssel és a töltőanyagot tartalmazó külső szegmenssel meghatározott összetett szerkezetű alakos kerámia terméket hozunk létre.
4. 4. Az 1.-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy fém alapanyagként alumíniumot, szilíciumot, titánt, ónt, cirkóniumot és hafniumot használunk.
5. 5. Az 1.-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy fém alapanyagként alumíniumot használunk.
6. 6. Az 1.-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oxidálószerként oxigéntartalmú gázt használunk.
7. 7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidálószert levegőt tartalmazó gázként alakítjuk ki.
8. 8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidációs reakciót 850 °C és 1450 °C közötti hőmérsékleten hajtjuk végre.
9. 9. Az 1.-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyagot dópoló anyaggal egészítjük ki.
10. 10. Az 1.-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyagot gravitációs kapcsolatba hozzuk a tartállyal.
11. 11. Az 1.-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tartályban táguló anyagú támaszt helyezünk el, a tartály és a fém alapanyag közötti kapcsolat létrehozása közben a fém alapanyagot a támaszra illesztjük, a melegítéssel a támasz anyagát elpárologtatjuk, az elpárologtatás mértékében a fém alapanyagot a támasz anyagába juttatjuk és ezzel a tartályba juttatjuk a fém alapanyagot.
12. 12. Az 1.-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tartályba tűzálló anyagú támaszt helyezünk, a megolvadt fém alapanyagot a tartály belső terével hozzuk kapcsolatba, a tűzálló anyagú támaszt a fém alapanyag áramlásával szemben utat engedő, az oxidációs reakcióterméknek a tartályból az olvadék üregébe való növekedését megengedő módon méretezzük és helyezzük el.
13. 13. A 3.-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyag felületére az alakos felülettől távolabbi részen gátló anyagot helyezünk el, amellyel az oxidációs reakciótermék növekedését lefékezzük, illetve leállítjuk.
14. 14. A 3.-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gázzal szemben permeábilis anyagba kötő összetevőt keverünk legalább a megtámasztó zónában.
15. 15. A 2.-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gátló anyag alabástromgipsz, portlandcement, kalcium-szilikát vagy ezek tetszőleges arányú keveréke.
16. 16. Az 1.-15. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy fém alapanyagként alumíniumot, □xidálószerként oxigéntartalmú gázt használunk, míg a fém alapanyagot dópoló anyaggal egészítjük ki.
17. 17. A 3.-16. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy töltőanyagként granulált, szemcsézett, porszerű, szálas anyagot, forgácsot, tömörítvényt, pelletet, kis átmérőjű csöveket, tűzálló anyagú szövetet, tablettázott anyagot vagy ezek keverékét használjuk.