KR970001268B1 - 세라믹체상에 보호막을 생성시키는 방법 - Google Patents
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Abstract
내용없음
Description
제1도는 세라믹 복합체를 제조하는데 사용되는 장비의 단면도이다.
제2도는 세라믹 복합체를 특정 기체 환경에 노출시키는데 사용할 수 있는 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
제3-5도는 세라믹 복합체로부터 보호막이 성장하는 것을 나타내는 50배 확대한 광학 조직 사진이다.
본 발명은 세라믹 또는 세라믹 복합체 외부표면의 최소한 일부에 보호막을 형성시키는 환경에 이를 노출시킴으로써 상기 세라믹 또는 세라믹 복합체상에 보호막을 생성시키는 방법에 관한 것이다. 특히, 모재 금속의 산화 반응 생성물을 포함하는 자립성 세라믹 또는 세라믹 복합체를 특정 대기 또는 환경에 노출시킬 경우, 상기 세라믹 또는 세라믹 복합체상의 보호막이 형성되어 예기치 못했던 매우 바람직한 내식성을 갖게 된다는 것이 밝혀진바 있다. 산화 반응 생성물내에 존재하는 상호 연결된 잔류 모재 금속을 이용함으로써 상기 보호막의 형성되며, 또한, 상기 잔류 모재 금속은 세라믹 복합체의 적어도 한 표면과 접촉하게 된다.
최근, 예전부터 금속을 이용하여온 구조물 용도에 있어서 세라믹의 사용에 대한 관심이 증가하고 있는 추세이다. 이와 같은 추세의 원동력은 금속들에 비하여 내식성, 경도, 탄성 계수 및 내화 기능과 같은 특정 특성들에 대한 세라믹이 우월성에 기인한다.
보다 높은 강도, 보다 큰 신뢰도 및 보다 강한 인성을 갖는 세라믹 성형품을 제조하고자 현재 실시되고 있는 시도들은 (1) 모놀리틱 세라믹에 대한 개량된 가공처리 방법의 개발 및 (2) 새로운 물질 조성물, 특히 세라믹 매트릭스 복합체의 개발에 집중적으로 관심이 모아지고 있다. 복합체 구조는 복합체에 요구되는 특성들을 부여하도록 잘 배합된 2가지 이상의 다른 물질로 제조된 이종 물질, 체 또는 성형품으로 이루어져있다. 예를 들면, 2가지의 다른 물질중 하나를 나머지 다른 하나의 매트릭스내에 매립시킴으로써 균일하게 배합할 수 있다. 세라믹 매트릭스 복합체 구조는 통상적으로 미립자, 섬유, 막대 등과 같은 1 이상의 다양한 유형의 충전제 물질을 혼입한 세라믹 매트릭스를 포함한다.
금속을 세라믹으로 대처하는 것에는 스케일링, 융통성, 복잡한 형태로 제조할 수 있는 가능성, 최종 사용용도에 대해 요구되는 특성을 만족시키는 것 및 제조 및 비용과 같은 여러 가지 난점들 또는 제한이 공지되어 있다.
본 출원과 동일한 권리자에게 양도된 계류중인 여러 특허 출원 및 이미 특허를 허여받은 건들(이하에서는 공동 소유특허 출원으로 언급함)은 상술한 제한 또는 난점들을 극복하고, 복합체를 비롯한 세라믹 물질들을 실질적으로 제조할 수 있는 신규 방법들을 제공하고 있다. 상기 방법은 Marc S. Newkirk et al의 명의로 신규 세라믹 물질 및 이의 제조방법이란 명칭으로 1987년 12월 15일 특허 허여된 공동 소유의 미합중국 특허 제4,713,360호에 광법위하게 개시되어있다(상기 출원에 대한 외국 대응 출원은 1985년 9월 25일자로 출원 제0,155,831호로서 EPO에 공고되어 있다). 상기 특허는 기체 상 산화제와 반응하여 산화 반응 생성물을 형성하는 용융된 모재 전구체 금속의 산화 반응생성물로서 성장하는 자립성 세라믹체의 제조방법에 관하여 개시하고 있다. 용융된 금속은 상기 형성된 산화 반응 생성물을 통해 이동하면서 산화제와 반응함으로써, 필요에 따라 상호 연결된 금속 성분을 함유할 수 있는 세라믹 다결정체를 지속적으로 분화시킨다. 이때, 1 이상의 도펀트를 모재 금속과 함금시켜 사용함으로써 상기 공정을 촉진시킬 수도 있다.
예를들면, 공기중에서 산화되는 알루미늄의 경우 상기 알루미늄을 마그네슘 및 실리콘과 합금시켜 α-알루미나 세라믹 구조체를 형성시키는 것이 바람직하다. 상기 방법은 모재 금속의 표면에 도펀트 물질을 도포함으로써 개량되었으며, 아는 Marc. S. Newkirk et al이 자립성 세라믹 물질의 제조방법이란 명칭으로 1984년 6월 20일 출원된 CIP 미합중국 특허 출원 일련번호 제632,636호, 1985년 6월 25일에 출원된 CIP 미합중국 특허 출원 일련 번호 제747,788호, 제1985년 9월 17일 출원된 CIP 미합중국 특허 출원 일련 번호 제776,965호, 제1986년 1월 27일 출원된 CIP 미합중국 특허 제822,999호(Rule 62)인, 1988년 6 월 23일 출원되어 1988년 11월 17일 특허 허여된 계류중인 공동 소유의 미합중국 특허 출원 일련번호 제220,935호에 기술된 바와 같으며, 상기 미합중국 특허 출원 제220,935호가 특허 허여받음에 따라 미합중국 특허 출원 제822,999; 776,965; 747,788; 및 632,636호는 포기되었다(미합중국 특허 출원 일련 번호 제747,788호에 대한 외국 대응 출원은 1986년 1월 22일자로 출원 제0,169,067호로서 EPO에 공고되어 있다).
상기 산화 현상은 Marc, S. Newkirk et al의 명의로 복합체 세라믹 성형품 및 이의 제조방법이란 명칭으로 1985년 2월 4일 출원되어 현재는 포기된 CIP 미합중국 특허 출원 일련 번호 제697,876호, 1986년 1월 17일 출원되어 1988년 8월 1일 턱허 허여된 공동 소유 계류중인 미합중국 특허 출원 일련 번호 제819,397호에 기술된 바와 같이 세라믹 복합체를 제조하는데 이용된다(상기 출원에 대한 외국 대응 출원은 1986년 9월 3일자로 출원 제0,193,292호로서 EPO에 공고되어 있다). 상기 출원은 모재 금속으로부터 얻은 산화 반응 생성물을 투과성 충전제물질(예, 탄화규소 미립자 충전재 또는 알루미나 미립자 충전제)로 성장시킴으로써 충전제를 세라믹 매트릭스에 침투시켜 자립성 세라믹 복합체를 제조하는 신규한 방법들에 관하여 기술하고 있다. 그러나, 생성된 복합체는 일정한 또는 소정의 기하, 형태 또는 배위를 갖지 못한다.
소정의 기하 또는 형태를 갖는 세라믹 복합체의 제조방법은 1986년 5월 8일 Marc S. Newkirk et al의 명의로 출원된 공동 소유 계류중인 미합중국 특허 출원 일련 번호 제861,025호에 개시되어 있다. 상기 미합중국 특허 출원에서 기술하고 있는 방법에 따르면, 생성되는 산화 반응 생성물이 일정한 표면 경계를 향한 방향으로 충전제 물질의 투과성 예비성형체(예, 탄화규소 예비성형 물질)내에 침투된다.
또한, Marc S. Newkirk et al의 명의로 1986년 5월 8일 출원되어 1988년 10월 11일 특허 허여된 공동소유의 계류중인 미합중국 특허 출원 일련 번호 제861,024호에 기술된 바와 같이, 예비성형체에 차단 수단을 제공해줌으로써 높은 충실도가 보다 용이하게 수득된다. 상기 방법에서는 모재 금속의 산화 반응 생성물을 금속으로부터 이격된 차단 수단으로 성장시켜 경계 또는 표면을 형성시킴으로써 성형된 세라믹 복합체를 비롯한 성형된 자립성 세라믹체가 제조된다. Marc S. Newkirk et al의 명의로 1986년 1월 27일 출원된 공동 소유의 계류중인 미합중국 특허 일련 번호 제823,542호 및 Marc S. Newkirk et al의 명의로 1986년 8월 13일 출원된 미합중국 특허 출원 일련 번호 제896,157호에서는 포지티브 주형 또는 패턴으로 역 반복되는 내부 기하와 더불어 공동을 갖는 세라믹 복합체에 관하여 기술하여 기술하고 있으며; 상기 미합중국 특허 출원 일련 번호 제823,542호는 1988년 9월 20일에 특허 허여되었으며, 제896,157호는 제1988년 12월 14일 특허 허여되었다.
상술한 공동 소유의 특허 출원에서 설명하고 있는 바와 같이, 도펀트 물질을 사용함으로써 산화 반응 공정을 촉진시키거나 또는 상기 공정에 바람직한 영향을 미칠 수 있다. 규소는 알루미늄 모재 금속과 함께 사용되는 고펀트로서, 특히 다른 도펀트들과 병용시켜 사용하기에 유용하며, 모재 금속상에 예를들면 규소원소 상태로 또는 실라카 상태로 외부에 도포할 수 있다. H. Daniel Lesher et al의 명의로 세라믹 복합체의 제조방법이란 명칭으로 1987년 9월 16일 특허 출원되어 현재는 포기된 CIP 미합중국 특허 출원 일련번호 제908,473호, 제1987년 7월 6일 출원된 공동 소유의 미합중국 특허 출원 일련번호 제070,006호에 발표된 바와 같이, 생성된 복합체의 바람직한 특성들에 기인하여 및 탄화 규소 충전제가 매트릭스 성장 공정에 특히 적합하다는 점에 기인하여 탄화 규소 미립자를 충전재 물질로 사용할 수 있다. 이와 같은 적합성은 고온에서 탄화 규소 입자들이 외부 표면상에 실리카 필름이 형성되는 것으로부터 유래된다. 따라서, 탄화 규소 예비성형체는 충전제 물질로서 뿐만 아니라 자체의 고유한 도우핑 특성에 기인하여 도펀트 물질원으로서도 작용하므로 특히 유용하다. 보다 상세히 기술하면, 용융된 알루미늄 모재 금속으로 탄화 규소 물질상에 실리카 필름을 형성시켜 탄화 규소 충전제를 통해서 다결정성 매트릭스 성장을 촉진시키는 규소 도펀트가 수득된다. 또한, 모재 금속의 산화 반응 생성물의 성장 도중에 Al4C3가 형성되는 환원 경향이 존재한다는 점에서 탄화 규소 입장상에 실리카를 피복시키는 것이 바람직하다. 상기 Al4C3는 통상적으로 주변 공기중에 존재하는 수준의 습도하에서 불안정한 생성물로서, 메탄 발생 및 생성된 복합체의 기계적 특성들의 파괴를 초래하므로 바람직하지 못하다.
나아가, Stanley J. Luszc et al의 명의로 치밀한 스킨 세라믹 구조 및 이의 제조방법이란 명칭으로 1986년 9월 16일 출원되어 1988년 11월 14일 특허 허여된 공동 소유의 계류중인 미합중국 특허 출원 일련번호 제908,117호에 기술된 바에 따르면, 종결 부분이 첫 번째 부분과 함께 전체를 형성할 수 있다. 보다 상세히 기술하면, 첫번째 부분은 용융된 모재 금속을 산화제와 반응시켜 임의로 충전제 물질을 매립시킬 수 있고, 그로부터 세라믹 복합체를 형성시킬 수 있는 산화 반응 생성물을 수득함으로써 형성된다. 이어서, 첫번째 부분을 형성하는데 사용한 용융 모재 금속의 이동을 감소시키거나 또는 중단시키고, 이어서 첫번째 부분을 형성하는데 사용한 용융 모재 금속의 이동을 감소시키거나 또는 중단시키고, 이어서 첫번째 부분을 산화제와의 반응으로 유도하여 첫번째 부분의 표면상의 최소한 일부에 산화 반응 생성물의 종결 부분을 형성시킨다. 형성된 종결 부분은 종결 부분이 형성된 최초의 부분과 다른 화학적 조성 및/또는 보다 미세한 미세구조를 가질 수도 있다.
상술한 공동 소유의 특허 출원 및 특허 허여된 것은 최종 사용 용도로 금속을 대체하여 세라믹 성형품을 제조하는데 있어서의 종래의 제한 및 난점의 일부를 극복한 세라믹 및/또는 세라믹 복합제 성형품의 제조방법에 대하여 개시하고 있다.
상기 각각의 공동 소유 특허 출원 및 특허 허여된 것에 있어서 공통점은 1가지 이상의 치수(통상적으로 1개 치수) 및, 필요에 따라, 1 이상의 금속 구성체 또는 성분들과 상호 연결된 산화 반응 생성물을 포함하는 세라믹체를 예시하는 발명이라는 것이다. 통상적으로 산화되지 않은 모재 금속의 구성 성분 및/또는 산화제로부터 환원된 금속 또는 반응성 충전제를 포함한 금속의 부피는 산화 반응 생성물이 형성되는 온도, 산화 반응이 진행되는 시간 길이, 모재 금속의 조성, 도펀트 물질의 존재여부, 임의의산화제 또는 반응성 충전물질의 환원된 구성 성분의 존재여부등에 따라 다르다. 금속 성분들중 일부를 분리하거나 또는 포함시킬 수도 있으나, 또한 금속의 실질적인 부피%를 세라믹체의 외부 표면과 상호 관련시켜 근접하거나, 또는 근접되도록 할 수 있다. 이러한 세라믹체에서는 상기 금속 함유 성분 또는 구성체(모두 분리되어 상호 연결되어 있음)가 약 1-약 40부피%, 때로는 그 이상의 범위로 존재할 수 있다. 상기 금속 성분은 많은 제품 용도의 세라믹 성형품에 바람직한 특성 특성들을 부여하거나, 또는 이의 성능을 향상시킨다. 예를들면, 세라믹 구조내에 금속이 존재함으로써 파쇄 인성, 열 전도성, 전기 전도성을 세라믹체에 부여하는 것과 관련된 실질적인 이점을 얻을 수 있다.
이상에서 기술한 모든 공동 소유 특허 출원 및 미합중국 특허 허여된 것의 개시 내용 모두는 본 명세서에 참고로 인용한 것이다.
하기에는, 본 명세서 및 첨부된 특허청구의 범위에서 사용된 용어들에 관하여 정의하고자 한다:
세라믹은 고전적인 의미로서의 세라믹체, 즉, 비금속 및 무기 재료로 주로 구성되었다는 의미로서의 세라믹체로 한정되는 것으로 부당하게 간주되어서는 아니되며, 보다 많은 금속을 함유할 수 있으나 소량 또는 상당량의 1 이상의 금속 성분(분리 및/또는 상호 연결된 상태임), 가장 대표적으로는 약 1-40부피%, 범위내의 1 이상의 금속 성분을 함유하지만 조성 또는 우세한 특성에 관하여 세라믹에게 우세한 세라믹체를 의미한다.
산화 반응 생성물은 금속(들)이 다른 원소, 화합물 또는 이들의 배합물에 전자를 공여하거나 이들과 전자를 공유하는 임의의 산화 상태의 1 이상이 금속을 의미한다. 따라서, 이러한 정의하에서의 산화반응 생성물은 산호, 질소, 할로겐, 황, 인, 비소, 탄소, 붕소, 셀라늄, 텔루늄, 텔루륨 및 이들이 화합물 및 배합물, 예를들어, 메탄, 에탄, 프로판, 아세틸렌, 에틸렌, 프로필렌(탄소원으로서의 탄화수소물), 및 공기, H2H2O 및 CO/CO2 등의 혼합물(산소원)과 같은 산화제와 1 이상의 금속과의 반응 생성물을 포함하는데, H2/H2O 및 CO/CO2는 환경의 산소 활성을 감소시키는데 유용하다.
기체상 산화제는 특정 기체 또는 증기를 함유하거나 포함하는 산화제를 지칭하는데, 이는 상기 지칭된 기체 또는 증기가 사용된 산화 환경내에서 수득된 조건하에 전구체 금속의 유일한, 우세한 또는 적어도 하나의 주요 산화제인 산화제를 의미한다. 예를들어, 공기의 주성분이 질소이지만 산소가 질소보다 현저하게 강력한 산화제이기 때문에 공기중의 산호 함유물은 모재 금속에 대한 유일한 산화제가 된다. 그러므로, 공기는 산소-함유 기체 산화제의 정의내에 포함되며, 본 명세서 및 특허청구의 범위에서 사용하는 용어인 질소-함유 기체 산화제의 정의내에 포함되지 않는다. 질소-함유 기체 산화제의 예는 전형적으로 약 96부피%의 질소와 약 4부피%의 수소를 함유하는 형성 기체이다.
모재금속은 다결정성 산화 반응 생성물에 대한 전구체인 금속(예, 알루미늄)이며, 불순물 및/또는 합금용 성분을 갖는 비교적 순수한 금속 또는 시판 금속, 또는 금속전구체가 주성분인 합금이 포함되는데, 명시한 금속이 알루미늄과 같은 전구체 금속으로서 언급되는 경우, 특별한 언급이 없는 한, 지칭된 금속은 상기와 같은 의미로 이해되어야 한다.
모재 금속 카아커스(carcass)는 세라믹 복합체의 형성중에 소모되지 않고 남아있는 모재 금속, 그리고 통상적으로는 형성된 세라믹 복합체와 적어도 부분적으로 접촉하여 잔류하는 모재 금속의 원체를 의미한다. 또한, 카아카스는 모재 금속의 일부 산화 성분을 함유할 수 있는 것으로서 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 충전제라는 용어는 실질적으로 비반응성이고 단일 또는 다중상일 수 있는 단일 성분 또는 성분들의 혼합물을 총칭하고자 하는 의미이다. 충전제는 다양한 형태, 예를들어, 분말, 편상, 판상, 소구체, 위스커, 기포체 등이 형태로 제공될 수 있으며, 조밀하거나 다공질일 수 있다.
본 발명은 세라믹 또는 세라믹 복합체 상에 보호막을 생성시키기 위한 방법 배기 기류내에 포함된 입자로 복합체가 부분적으로 피복되어 복합체와 상호 반응하여 복합체의 표면상에 보호막을 생성시키는 환경내에서 세라믹 또는 세라믹 복합체를 사용하는 방법에 관한 것이다.
간략성을 기하기 위하여, 본 명세서에서는 세라믹 복합체에 관하여 주로 언급한다. 그러나, 세라믹체(즉, 충전제 물질을 함유하지 않는 세라믹체)도 역시 본 발명의 방법에 의하여 변형될 수 있으며, 보호막을 생성시키는 전술한 환경에서 사용할 수도 있음을 이해하여야 한다.
세라믹 복합체는 비결합 덩어리에 위치하거나 예비성형체로서 위치하는 충전제 물질을 산화제와 용융된모재 금속(예, 알루미늄)과의 산화 반응 생성물로 침윤시켜 수득한다.
좀더 구체적으로 설명하면, 본 발명의 한 구체예에 있어서, 적당한 성형 방법, 예를들어, 슬립 주형, 침강주형 및 드라이 주형 등의 방법에 의하여 적당한 충전제 물질, 예를들면, 알루미나 충전제 물질 또는 예비하소시킨 탄화 규소 충전제 물질을 예비성형체로 성형시킴으로써 자립성 세라믹 복합체를 제조할 수 있다. 예비성형물은 산화 반응 생성물의 성장을 억제하거나 감소시킴으로써 생성된 세라믹 복합체의 외부표면을 한정하는 것을 돕는 차단제 물질과 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 이어서 예비성형체로 성형된 충전제 물질을 모재 금속에 인접하게 위치 또는 배향시켜 모재 금속의 산화 반응 생성물의 형성이 산화제를 향한 방향으로 그리고 예비성형체내로, 또 필요하다면, 차단제 물질을 향한 방향으로 발생하도록 한다. 모재 금속은 이의 융접보다 높은 온도, 그러나 이의 산화 반응 생성물의 융점 보다는 낮은 온도로 가열하여 용융 금속체를 형성한다. 상기 온도에서 또는 상기 온도 범위내에서, 용융 모재 금속은 산화제와 반응하여 산화 반응 생성물을 형성한다. 산화 반응 생성물의 적어도 일부는 용융 금속 및 산화제와의 사이에서 접촉을 유지하며 산화 반응 생성물을 통해 용융 금속을 연신시켜 산화제와 접촉시킴으로써 새로운 산화 반응 생성물이 산화제와 미리 성형된 산화반응 생성물간의 경계면에서 계속적으로 생성되도록 하고, 이와 같이 하여 인접예비성형체를 침윤시킨다.
예비성형체의 적어도 일부가 모재 금속의 산화 반응 생성물 및 임의로 다결정성 물질 전체에 분산 및 분배되는 1 이상의 비산화 금속 성분으로 주로 구성된 다결정성 물질로 침윤되기에 충분한 시간동안 상기 반응을 지속시킨다. 예비성형체는 이의 내부에서의 산화 반응 생성물의 성장을 허용하거나 조장하고, 기체상 산화제가 예비성형체를 투과하여 용융 모재 금속과 접촉하는 것을 허용하기에 충분한 투과성을 지녀야 한다. 다결정성 매트릭스 물질을 금속 상 대신에 공극이나 다공성을 나타낼 수 있으며, 공극의 부피%는 온도, 시간 도펀트 및 모재 금속의 종류 등의 조건에 크게 좌우될 것이라는 점을 이해하여야 한다. 차단제를 사용하는 경우, 충분한 모재 금속이 존재하여 이의 성장을 허용하는 한 세라믹 복합체는 차단제로 계속하여 성장할 것이다.
상기에서 설명한 방법에 따라 제조된 세라믹 복합체를 세라믹 복합체의 외부 표면의 적어도 일부에 보호막을 형성시키는 환경에 노출시킬 수 있다. 예를들어, 본 발명이 첫번째 구체예에 있어서, 모재 금속을 노출시킨 산화제를 개질시킴으로써 위에서 설명한 세라믹 복합체의 성장을 변화시킨다. 좀더 구체적으로 설명하면, 산화제가 증기 상 산화제이거나 고체 상 산화제이거나 또는 증기상 산화제와 고체 상 산화제와의 배합물이거나 간에, 상기 설명한 보호막의 형성을 초래하도록 산화제를 변화시킬 수 있다. 다른 방법으로서, 본 발명의 두번째 구체예에 있어서, 상기 설명된 세라믹 복합체를 완전히 성형시킨 후, 이의 모재 금속 카아커스로부터 분리할 수 있으며, 이어서 성형된 세라믹 복합체를 다른 산화제(예, 다른 증기상 산화제)로 처리할 수 있다. 본 발명의 첫번째 구체예에 있어서, 모재 금속을 연속적으로 공정에 공급할 수 있으나 두번째 구체예에서 ,반응에 사용한 모재 금속은 주로 세라믹 복합체에 존재하는 잔류 모재 금속을 포함한다. 즉, 두번째 구체예에 있어서의 보호막은 첫번째로 생성된 세라믹 복합체로부터 잔류 모재 금속의 소모로 인하여 형성될 수 있다.
천연 기체와 공기와의 반응 생성물인 화학양론적 연소 생성물을 함유하는 산화제에 상기 설명된 세라믹 복합체를 노출시키고, 규산 나트륨 용액과 합하여 규산나트륨 입자를 포함하고 있는 배기 기류를 형성하는 경우, 상기 설명된 복합체의 외부표면이 적어도 일부분에 보호각막이 형성된다는 사실을 발견하였다. 이러한 발견은 중요하며, 당분야에 크게 기여하는 것이다.
본 발명 방법에 따라 사용되는 세라믹 복합체를 제조하기 위하여, 하기에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이 도우프처리할 수 있고, 반응 생성물의 전구체인 모재 금속을 주피, 강편, 봉 또는 플레이트 등으로 성형하고, 불활성 베드, 도가니 또는 다른 내화 용기에 둔다. 모재 금속은 하나이상의 부분으로 이루어질 수 있으며, 임의의 적당한 수단에 의하여 적당히 성형될 수 있다. 충전제 물질의 투과성 덩어리, 또는 바람직한 구체예에 있어서는 하나 이상의 한정된 표면 경계를 갖도록, 증기 상 산화제를 사용하는 경우 상기 증기 상 산화제가 투과할 수 있도록 , 침윤용 산화 반응 생성물이 투과할 수 있도록 투과성 성형 예비성형체(상세하게 후술된다)를 제조할 수 있다. 예비성형체의 한정된 표면 경계이 적어도 일부분이 모재 금속의 표면으로부터 일반적으로는 이격되도록 또는 외부로 이격되도록 모재 금속의 적어도 한 표면 또는 표면의 일부와 인접하여, 바람직하게는 접촉하도록 예비성형체를 위치시킨다. 예비성형체는 모재 금속의 국부표면과 접촉하는 것이 바람직하지만; 필요하다면, 예비성형체를 용융 금속에 완전히 침지시키는 것이 아니라 부분적으로 침지시킬 수 있다. 완전 침지는 증기 상 산화제의 예비성형체내로 접근을 차단 또는 봉쇄할 것이며, 이 때문에 예비성형체를 매립하는 산화반응 생성물의 적절한 발현을 억제하게 된다. 그런데, 증기 상 산화제를 사용하지 않는 경우(즉, 공정 조건에 사용된 유일한 산화제가 고체 산화제 또는 액체 산화제인 경우), 예비성형체를 용융 모재 금속내로 완전 침지시키는 것은 가능한 대체 방법이 된다. 산화 반응 생성물의 형성은 한정된 표면 경계를 향한 방향을 발생된다. 모재 금속과 투과성 예비성형물과의 조립물을 적당한 용기에 넣고 로에 넣는다. 로내의 대기는 용융 모재 금속의 증기상 산화반응이 일어나도록 하는 산화제이다. 이어서 로를 공정 조건으로 승온시킨다.
하나 이상의 산화제가 증기 상 산화제인 경우, 복합체의 제조에 유용한 예비성형체는 증기 상 산화제가 예비성형체내로 투과되도록 하여 모재 금속과 접촉이 이루어지도록 하기에 충분한 다공성 또는 투과성인 것이다. 또한, 예비성형체는 예비성형체의 형상이나 기하학적 형태를 실질적으로 혼란시키거나 동요시키거나 다르게 변화시키지 않고 예비성형체내에서 매트릭스로서 산화 반응 생성물의 전개 또는 성장을 조장하기에 충분하도록 투과성이어야 한다.
고체, 액체 또는 증기 상 산화제, 또는 이들 산화제의 배합물을 사용할 수 있다. 예를들어, 대표적인 산화제의 예에는 비제한적인 예로서, 산소 질소, 할로겐, 황, 인, 비소, 탄소, 붕소, 셀레늄, 텔루륨, 및/또는 이들의 혼합물 또는 배합물, 예를들어, 실리카 또는 규산염(산소원으로서), 메탄, 에탄, 프로판, 아세틸렌, 에틸렌 및 프로필펜(탄소원으로서), 및 공기, H2/HO2 및 CO/CO2(산소원으로서)등의 혼합물이 포함되는데, H2/HO2 및 CO/CO2는 환경중의 산소 활성을 감소시키는데 유용하다.
따라서, 본 발명의 세라믹 구조는 하나이상의 산화물, 질소화물, 탄화물, 붕소화물 및 옥시질소화물을 포함하는 산화 반응 생성물을 포함할 수 있다. 좀더 구체적으로, 산화반응 생성물은, 예를들어, 하나이상의 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 탄화 규소, 붕소화 규소, 붕소화 알루미늄, 질화 티탄, 질화 지르코늄, 붕소화 티탄, 붕소화 지르코늄, 질화 규소, 붕소화 하프늄 및 산화 주석일 수 있다. 산화반응은 증기 상 산화제를 단독으로 또는 공정조건에서 고체이거나 액체인 산화제와 결합하여 사용하는 것으로서 보통 설명되지만, 증기 상 산화제의 사용인 첫번째로 형성된 세라믹체의 제조에는 필요치 않음을 알아야 한다. 증기 상 산화제는 사용하지 않고 공정조건하에서 고체 또는 액체의 산화제를 사용하는 경우, 예비성형체는 주위 대기에 대하여 투과성을 가질 필요는 없다. 그러나, 예비성형체의 형상이나 기하학적 형태를 실질적으로 혼란시키거나 동요시키거나 다르게 변화시키지 않고, 예비성형체내에서 매트릭스로서 산화 반응 생성물의 전개 또는 성장을 조정하기 위해서는 예비 성형체가 여전히 충분한 투과성을 지녀야 한다.
예비 성형체내에 고체 또는 액체 산화제를 사용할 경우, 예비 성형체 외부의 환경에 비해 모습 금속의 산화 반응에 보다 적합한 환경이 조성된다. 이와 같이 강화된 환경은 예비 성형체내의 매트릭스 전개를 이의 한계점까지 촉진시키며, 과대성장을 극소화시킨다. 고체 산화제를 사용할 경우, 미립자 형태와 같은 수단으로 예비 성형체 전체에 또는 모재 금속과 인접한 예비 성형체 일부에 분산시키고, 예비 성형체와 혼합하거나, 또는 예비 성형체를 포함하는 입자들에 대한 피복재로 사용할 수도 있다. 적절한 고체산화제로서는 붕소 또는 탄소와 같은 적당하 원소, 또는 이산화규소(산소 원으로서) 또는 모재 금속의 붕소화 반응 생성물보다 낮은 열역학적 안정성을 갖는 특정한 붕소화물과 같은, 적당한 환원성 화합물을 들 수 있다.
액체 산화제를 사용할 경우, 이들 액체 산화제는 예비 성형체 전체에 걸쳐서, 또는 용융 금속과 인접한 이의 일부에 분산시킬 수 있다. 참고로, 액체 산화제란 산화반응 조건하에서 액체 상태인 산화제를 의미하며, 따라서 상기 액체 산화제는 염과 같은 고체 전구체를 가질 수도 있고, 산화 반응 조건하에서 용융되거나 또는 액화된다. 또한 액체 산화제는 액체 전구체, 예를 들면, 물질용액으로서 예비 성형체의 다공성 표면 일부 또는 전부 피복시키는데 사용되며, 아울러 공정 조건들에서 용융 또는 분해되어 적당한 산화제 잔기를 제공한다. 본 명세서내에서 정의하는 액체 산화제의 예로서는 저-융점 유리를 들 수 있다.
공동 소유의 특허 출원 및 특허 허여된 것에 설명된 바와 같이, 도펀트 물질을 첨가할 경우, 예를 들면, 알루미늄 모재 금속과 결합하여 산화 반응 공정에 바람직한 영향을 미칠 수 있다. 도펀트 물질의 기능(들)은 도펀트 물질 자체 이외의 많은 요인들에 좌우된다. 이들 요인의 예로서는 목적하는 최종 생성물, 2이상의 도펀트를 사용하는 경우에 있어서의 이들 도펀트의 특정한 배합, 합금시킨 도펀트와 배합하여 외부에 도포시킨 도펀트의 용도, 도펀트의 온도, 산화 환경 및 공정 조건을 들 수 있다.
모재 금속과 결합시켜 사용된 도펀트(들)는 (1) 모재 금속이 합금성분으로서 제공될 수 있거나, 또는 (2) 모재 금속 표면의 최소한 일부에 도포될 수 있거나, 또는 상기 (1) 과 (2)의 기술로 임의로 배합하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 합금시킨 도펀트를 외부 도포용 도펀트와 배합하여 사용할 수 있다. 도펀트 원은 도펀트 강체 또는 도펀트 분말을 모재 금속 표면의 최소한 일부와 접촉시킴으로써 수득될 수 있다. 예를 들면, 얇은 규소 함유 유리 시이트를 알루미늄 모재 금속의 표면상에 위치시킨다. 규소-함유 물질고 중첩되어 있는 알루미늄 모재 금속(Mg로 내부 도우핑 처리될 수 있음)을 산화 환경(예, 공기중의 알루미늄인 경우, 약 850 내지 약 1450℃, 바람직하게는 약 900 내지 약 1350℃)내에서 가열할 경우, 다결정 세라믹 물질의 성장이 발생한다. 도펀트가 알루미늄 모재 금속의 표면중의 최소한 일부에라도 외부 도포된 경우에 있어서는, 다결정성 알루미늄 산화물 구조는 일반적으로 도펀트층을 넘도록(즉, 도포된 도펀트층의 깊이를 넘도록) 실질적으로 성장한다. 임의의 우겨에 있어서, 모재 금속의 표면에 1이상의 도펀트를 외부에 도포할수 있다. 부가적으로 모재 금속내에 합금처리된 도펀트의 농도가 조금이라도 결여될 경우, 모재 금속의 외부에 도포되는 도펀트(들)의 부가 농도에 의해 보충될 수 있다.
알루미늄 모재 금속에 대한, 특히 산화제로서 공기를 사용하는 경우에 있어서의, 유용한 도펀트의 예로서는 마그네슘, 아연 및 규소, 이들 상호간의 배합물 또는 하기에 기술하는 다른 도펀트들과의 배합물을 들 수 있다. 알루미늄을 주성분으로하는 모재 금속에 각각 생성되는 도우핑 물질 총 중량을 기준으로 하여 약 0.1 내지 10%의 농도로 상기 금속, 또는 적당한 금속원을 합금처리한다. 상기 범위내의 농도는 세라믹 성장을 개시시키고, 금속 이동을 강화시키며, 생성된 산화 반응 생성물의 성장 형태에 바람직하게 영향을 미치는 것으로 간주된다. 임의의 도펀트에 있어서의 농도 범위는 도펀트의 배합 및 공정 온도와 같은 요인들에 좌우된다.
알루미늄 모재 금속계로부터 알루미나 다결정성 산화 반응 생성물의 성장을 촉진시키는데 유효한 다른 도펀트의 예로서는 게르마늄, 주석 및 납, 특히 마그네슘과의 배합물을 들 수 있다. 1이상의 상기 다른 도펀트 또는 이의 적절한 공급원을 알루미늄 모재 금속내에 각각 합금 총 중량의 약 0.5-약 15중량% 농도로 합금처리하지만; 도펀트 농도가 모재 금속 합금 총 중량 약 1-10% 범위내인 경우, 보다 바람직한 성장 운동 및 성장 행태가 수득된다. 도펀트로서의 납은 일반적으로 알루미늄을 주성분으로 하는 모재 금속내에 최소한 1000℃ 온도에서 합금 처리되어 알루미늄중에 적게 용해되도록 하며; 주석과 같은 다른 합성 성분들의 첨가는 일반적으로 납의 용해도를 증가시키고, 합금 물질이 보다 낮은 온도에서 첨가될 수 있도록 한다.
1이상의 도펀트를 모재 금속과 결합시켜 사용할 수 있다. 예를들어, 공기를 산화제로 사용하는 알루미늄 모재 금속인 경우에 있어서, 특히 유용한 도펀트들간의 배합으로서는 (a) 마그네슘과 규소 또는 (b) 마그네슘, 아연과 규소를 들 수 있다. 상기 예에서, 바람직함 나그네슘 농도는 약 0.1 내지 약 3중량%범위내, 아연은 약 1내지 약 6중량% 범위내, 및 규소는 약 1 내지 약10중량%범위내이다.
알루미늄 모재 금속과 함께 사용하기에 유용한 또 다른 도펀트 물질의 예로서는 나트륨 및 리튬을 들 수 있고, 이들은 공정 조건에 따라 개별적으로 또는 1이상의 다른 도펀트와 배합하여 사용된다. 나트륨 및 리튬의 사용량은 매우 소량(ppm 단위 범위임, 통상적으로 약 100-200ppm)이며, 각각 단독으로 또는 함께, 또는 다른 도펀트(들)와 배합하여 사용할 수 있다. 칼슘, 붕소, 인, 이트륨 및 세륨, 란타늄, 프라세오디뮴, 네오디뮴 및 사마륨과 같은 희토류 원소들로 또한 유용한 도펀트이며, 이들은 다른 도펀트들과 조합하여 사용되는 경우에 있어서 특히 유용하다.
도펀트 물질을 외부적으로 사용하는 경우에 있어서는, 통상적으로 모재 금속의 표면 일부에 균일한 피복층으로 도포된다. 이때 도펀트의 사용량은 도포하고자 하는 모재 금속의 양에 비하여 광범위한 양에 걸쳐서 이의 유효성이 유지되며, 알루미늄인 경우에 있어서는 실험들로부터 공정 상한치 또는 하한치를 규명하는데 실패한 바 있다. 예를 들면, 공기 또는 산소를 산화제로 사용하는 알루미늄을 주성분으로 하는 모재 금속에 대하여 도펀트로서 이산화규소 형태의 규소를 이용하여 외부 도포하는데 있어서, 모재 금속 1g당 0.00003g정도로 적은 양, 또는 노출된 모재 금속 표면의 1cm2 당 0.0001g 정도로 적은 양의 규소가 두번째 도펀트로서의 마그네슘원과 함께 다결정성 세라믹 성장 현상을 유발시킨다. 또한, 세라믹 구조는 산화시키고자 하는 모재 금속 1g당 약 0.0008g 이상의 Mg양 및 MgO를 도포하는 모재 금속 표면 1cm2당 0.003g 이상의 Mg양으로 MgO를 도펀트 물질로서 사용하여 산화제로서 공기 또는 산소를 이용하여 알루미늄-실리카 합금 모재 금속으로부터 수득가능한 것으로 밝혀진 바 있다. 어느 정도까지는 도펀트 물질의 양을 증가시킴으로써 세라믹체의 제조에 필요한 반응시간을 단축시킬 수 있으나, 상기 반응시간은 도펀트의 종류, 모재 금속 및 반응 조건들과 같은 요인에 의해 좌우된다.
모재 금속이 마그네슘으로 내부 도우핑 처리된 알루미늄이고, 산화매질이 공기 또는 산소인 경우, 마그네슘은 약 820 내지 950℃의 온도에서 합금 전체에 걸쳐 최소한 부분적으로 휘발되는 것으로 관찰되었다. 이와 같은 마그네슘-도우핑계에 있어서, 마그네슘은 용융 알루미늄 합금의 표면에 산화 마그네슘 및/또는 마그네슘 알루미네이트 스피넬상을 형성하고, 성장 과정중에 상기 마그네슘 화합물은 성장하는 세라믹 구조내의 모재 금속 합금의 초기 산화물 표면(즉, 개시표면)에 주로 잔류한다. 따라서, 상기 마그네슘-도우핑계에 있어서, 산화 알루미늄을 주성분으로 하는 구조물을 개시표면에 존재하는 비교적 마그네슘 알루미네이트 스피넬로부터 떨어져서 생성된다. 필요한 경우, 다결정 세라믹 생성물을 이용하기에 앞서 분쇄, 가계 처리, 연마 또는 그릿 블라스팅을 이용하여 상기 개시표면을 용이하게 제거할 수도 있다.
본 발명의 첫번째 구체예에서, 다결정성 산화 반응 생성물이 성장하는 동안에 다른 기체상 산화제를 도입한다. 상기 문장에서, 다른이란 초기 기체상(또는 고체상) 산화제의 조성과는 화학적으로 다른 조성을 갖는다는 의미이다. 따라서, 다른 기체 상 산화제를 사용하여 형성된 두번째 산호 반응 생성물로부터 서로 완전하게 결합된 개량된 특성들을 갖는 2개의 세라믹체 또는 상의 형성된다(즉, 첫번째 형성된 세라믹 복합체상에 또 다른 1개 층을 형성시킬 수 있다).
두번째 구체예에서, 먼저 세라믹 복합체를 완전하게 성형시킨 후, 완전하게 성형된 복합체를 산화제, 바람직하게는 세라믹 복합체내에 매립된 충전제 물질용 매트릭스로서의 역활을 하는 산화 반응 생성물을 형성하는데 사용되는 것과는, 다른산화제에 노출시킨다. 상기 두번째 구체예에서, 세라믹 복합체내에 상호 연결된 잔류 모재 금속이 세라믹 복합체의 최소한 한 표면에라도 유출되어 다른산화제와 반응을 일으킨다. 바람직한 구체예에 따르면, 연소 생성물 흐름에 함유되어 있는 규산 나트륨 입자와 혼합된 산소와 천연 기체의 연소 생성물을 포함하는 환경에 세라믹 복합체를 노출시킨다. 상기 노출로 인하여 세라믹 복합체상에 보호막이 형성된다. 상기 보호막은 첫번째 성형된 세라믹 복합체의 표면상에 얇거나 또한 두꺼운 막을 형성시킴으로써, 예를 들면, 유리 탱크내의 배기 기체내에 함유되어 있는 부식성 유리 슬랙에 대한 매우 바람직한 내식성을 제공한다. 따라서, 상술한 기체환경내에 성형된 세라믹 복합체를 도포함으로써 첫번째 성형된 세라믹 복합체 표면의 최소한 일부에 내식성 보호막을 형성시킬 수 있다.
실시예
별도의 지시가 없는한, 하기에 기술하는 내용은 각각의 실시예에 포괄적으로 적용된다. 제1도는 세라믹 복합체의 성형에 사용되는 전형적인 장비의 단면을 나타낸다. 특히, 내화 보트(1)에 규회석, 입자(2)(미가공 파이버-Nyad SP, NYCO, Inc.)로 부분적으로 충전시키고, 이들 입자는 차단물질로서 작용하여 산화반응을 제한한다. 이어서 알루미늄 합금 주괴를 규회석 측면상에 둔다. 이때 알루미늄 주괴의 크기가 실시예에서는 중요하지 않지만, 예비 성형체가 완전히 침윤되도록 충분량의 알루미늄이 존재할 필요가 있다. 하기의 실시예들에서는 3가지 다른 알루미늄 합금을 사용한다. 3가지 다른 알루미늄 합금의 조성은 각각의 합금에 대한 공식 규정과 일치되도록 화학분석으로 측정된다. 구체적으로 명시하면, 합금 제1호는 7.5-9.5%의 Si, 3.0-4.0%의 Cu, 2.9%의 Zn, 1.5%의 Fe, 0.5%의 Mn, 0.5%의 Ni, 0.35%의 Sn 및 0.1%의 Mg을 포함하며, 단 Mg 농도는 대략 0.17-0.18중량%인 것으로 밝혀졌다. Mg 농도가 높을수록, 산화반응의 도 펀트 또는 촉진제로서의 Mg의 설정된 역할 측면에서 보다 중요한 것으로 간주된다. 합금 제2호는 5.0-6.5%의 Zn, 0.25%의 Cu, 0.4-0.6%의 Cr, 0.15%의 Si, 0.40%의 Fe, 0.50-0.65%의 Mg, 0.10%의 Mn 및 0.15-0.25%의 Ti를 포함하며; 합금 제3호는 0.03%의 Zn, 0.10%의 Cu 및 Sn 조합물, 9.0-10.0%의 Si, 0.2%의 Fe, 2.4-3.0%의 Mg 및 0.005%의 Be를 포함한다.
이어서 계면층(5)을 함금의 상부표면(3)상에 두었다. 이때 계면층(5)을 약1/32-/16인치의 두께로 증착시켰다. 하기의 실시예들에서는 하기와 같은 실시예들에서는 하기와 같은 4가지 다른 계면층(5)들을 사용한다:
(1) 아틀랜틱 엔지니어즈에서 시판되는 -325 메쉬 크기를 갖는 분말형 니켈 금속(하기 금속에서는 니켈 금속 분말로 기재함);
(2) 아크메 레진 코오포레이숀(미합중국, 오하이오, 매디슨)이 상표명 리코트RLX-60 WPS로 시판하는, 주로 실리카로 구성된 분말형 물질;
(3) 아틀랜틱 아큅먼트 엔지니어즈(미합중국, 뉴저지, 베겐필드), 가 시판하는 -325메쉬 크기의 분말형 규소 금속(하기에서는 규소 금속 분말로 기재함); 및
(4) 펜실베이니아 파운드리 서플라이 앤드 샌드 캠패니(마합중국, 펜실베이니아 필라델피아)가 시판하는 100그릿 크기의 분말형 모래 물질(하기에서는 모래로 기재함).
이어서, 예비성형체(4)를 자체내에 위치하는 계면층(5)을 갖는 알루미늄 합금 잉곳(3)의 상부에 놓는다. 상기 언급된 공동 소유의 특허 출원에서 개시하고 있는 바와 같이 침강 주형 기술에 의해 예비성형체(4)를 제조한다. 구체적으로 설명하면, 하기에 기재하는 바와 같이 다른 크기 및 다른 화학 조성을 갖는 적당한 충전제 물질을 약 2중량%의 폴리비닐 아세테이트 라텍스 결합제(엘머즈 우드 글루)를 함유하는 물속에 슬러리를 형성시킨다. 상기 슬러리를 적당한 내부 직경을 갖는 알맞은 주형내에 부어 넣음으로써 예비성형체를 제조했다. 고체 입자가 알맞은 두께(예를들면, 약 1/2인치 두께)를 갖는 층으로 침강되도록 슬러리를 정지된 상태로 방치한다. 주조 공정중에 과량의 물을 붓고, 표면을 스폰지로 닦아낸다.
하기의 실시예에서 사용하는 다른 충전제 물질은 다음과 같다. :
(1) 노르톤 컴패니(미합중국, 매세츄세츠, 우스터)가 시판하며, 약 1000 그릿의 초기 크기를 갖는 탄화 규소 미립자(하기에서 SiC 1호로 기재함) ;
(2) 노르톤 컴패니가 시판하는 초기 크기 약 500그릿을 갖는 탄화 규쇼 미립자(하기에서 SiC 2호로 기재함) ;
(3) 알칸(미합중국, 오하이오, 클리브랜드)이 시판하는 약 -100 메쉬의 미립자 크기를 갖는 C-75 미분쇄 알루미나 미립자(하기에서 Al2O3호로 기재함) ;
(4) 알칸이 시판하는 약 -100 메쉬의 미립자 크기를 갖는 C-73 미분쇄 알루미나 미립자(하기에서 Al2O32호로 기재함) ;
(5) 노르톤 컴패니가 시판하는 약 24 그릿의 미립자 크기를 갖는 38 앨런덤 알루미나 미립자(하기에서 Al2O33호로 기재함) ; 및
(6) 노르톤 컴패니가 시판하는 약 90그릿의 미립자 크기를 갖는 E-28 앨런덤 알루미나 미립자(하기에서 Al2O34호로 기재함).
탄화 규소 충전제(예, SiC 1호 또는 SiC 2호)를 사용한 경우, 슬러리를 형성시키기에 앞서 먼저 충전제를 약 1250℃ 온도에서 약 24시간동안 예비연소시킨다는 것에 주위하여야 한다. 이어서 예비연소시킨 충전제를 약 -200메쉬로 분쇄한다.
이어서, 부가의 규회석 입자(2)를 예비성형체/금속 조립물 주변 및 상부에 위치시키면, 규회석 입자가 예비성형체(4)내에 함유된 부피로 산화반응을 제한한다. 내화 보트(1)를 이의 내용물과 함께 전기 저항로에 넣고, 적당한 온도(하기에 기술함)에서 알맞은 시간동안(하기에 기술함) 가열하여 산화반응 생성물의 성장을 촉진시킨다.
로에서 꺼내면 용융 알루미늄 합금의 표면으로부터 산화 알루미늄 세라믹 매트릭스가 성장한 것이 가능하다.
하기 표1은 각각의 세라믹 복합체를 성형시키는데 사용된 구성 성분 및 세라믹 복합체를 성형시키는데 이용되는 제조 매개변수(예, 온도 및 시간)을 나열한다.
부가적으로 표1에 성형된 세라믹 복합체내에 존재하는 충전제(%) 및 매트릭스(%), 뿐만 아니라 내부에 존재하는 잔류 금속(%)도 예시한다.
*측정되지 않음
샘플 번호 1-8과 상응하는 각각의 세라믹 복합체를 성형시킨 후, 필요에 따라 각각의 기계 처리하고, 이어서 실질적으로 동일한 기체 환경중에 노출시킨다. 특히, 제2도에 나타낸 바와 같이 샘플 번호 1-8(숫자(12)로 나타탬)을 로(14)로 넣는다. 천연 기체/공기 혼합물을 연료로하는 버터(10)를 이용하여 상기 로(14)로 가열한다. 천연 기체와 공기의 연소에 기인하여 생성된 기체 연소물은 천연 기체와 공기의 화학양론적 연소물을 포함한다. 이어서 주입 노즐(11)을 이용하여 버너(10)로부터 하류에 규산 나트륨 용액을 주입함으로써 연소 기체를 개질시킨다. 이때, 상기 규산 나트륨 용액을 약1.4g/cc의 밀도 및 약 0.4의 NaO/SiO비를 가지며, 약 2.5ℓ/시의 속도로 주입시킨다. 버너(10)에 인접한 기체 유입 온도는 약 1070℃로서, 그로부터 샘플(12)의 표면 온도는 약 1000℃가 된다. 제2도내의 화살표 방향으로 로(14)를 통과하는 기체유속(즉, 버너(10)에서 로 (14)내로 및 로(14)를 거쳐서 배기 포트(13)로의 기체 유속)은 약 15m/초이다. 샘플(12)이 기체 환경(15)에 노출되는 총 시간은 약 100시간이다. 이어서 샘플 번호 1-8을 로(14)에서 꺼내어 조사한다.
제3,4 및 5도는 샘플 번호 1,3 및 4의 것을 기체 환경(15)에 노출시킨 후, 이들 각각의 단면을 50배 확대하여 짝은 광학 조직 사진이다. 부위(20)는 기체 또는 유기질이 고체 환경(15)중에 노출시키기 전에 성형된 복합체에 해당되고 ; 부위(21)는 기체 환경(15)중에 노출시킨 후 샘플(12)상에 성형된 막에 해당되며 ; 부위(22)는 로(14)로 냉각시킨 후 샘플(12)상에 증착된 유리질 상에 해당된다.
부위(21)의 성장은 2가지 측면에서 놀라운 결과를 보여주었다. 첫째는 부위(21)가 형성된 것이 놀랍고, 두 번째로 더욱 놀라운 것은 부위(21)이 복합체의 부식을 방지하는 보호막 역할을 수행한다는 것이었다. 이와 같은 점에서, 전형적으로 표준(즉, 당 분야에 공지된) 탄화 규소 복합체를 기체 환경(15)과 유사한 기체 환경에 노출시킬 경우, 복합체의 부식이 일어날 것으로 예상된당, 그러나, 정상적인 경향과는 반대로, 상술한 방법에 따라 제조된 복합체는 부식되리라는 예상과는 반대로 실제 성장이 진행되거나 또는 어느 정도 확대 되었다. 그러나, 복합체의 일부가 마모되는 경우에 있어서 조차도, 그와 같은 마모현상은 공지의 탄화 규소 또는 알루미나 세라믹 물질과 비교하여 최소화 상태로 일어난다.
이상과 같은 바람직한 구체예들을 들어 본 발명을 기술하였으나, 본 발명이 이들로만 특정하게 제한되지는 아니하며 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 각종 변형을 가할 수 있음을 밝혀두는 바이다. 따라서 본 발명은 이하에 기술하는 특허청구 범위의 핵심내에서 핵석되어져야 한다.
Claims (7)
- (a) 모래 금속체를 제공하고 ; (b) 상기 모재 금속체의 용융점이상이되, 이의 산화 반응 생성물의 용융점 이하의 온도로 상기 모재 금속체를 가열시켜 용융된 모재 금속체를 형성시키고, 상기 온도에서, (1) 상기 용융 모재 금속을 산화제와 반응시켜 상기 모재 금속의 산화 반응 생성물을 형성시키고, (2) 상기 산화반응 생성물의 적어도 일부를 상기 용융 금속체와 상기 산화제의 사이에서 이들과 접촉하도록 유지시키면서, 상기 산화 반응 생성물을 통해 상기 용융 금속체로부터 용융 금속을 점진적으로 연신시켜 상기 산화제와 접촉시키므로써 상기 산화제와 미리 형성된 산화 반응 생성물의 계면에 새로운 산화 반응 생성물을 형성시키고, [3] 1차 세라믹체가 형성되기에 충분한 시간동안 상기 반응을 지속시키고 ; (c) 상기 1차 세라믹체의 적어도 일부분의 표면으로부터 막을 성장시키는 유리질 입자를 포함하는 환경에 상기 1차 세라믹체를 노출시키고 ; d) 상기 1차 세라믹체의 적어도 일부분에서 보호막이 형성되기에 충분한 시간동안 상기 단계(c)의 노출을 지속시키는 것을 포함하는 자립성 세라믹체의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 산화 반응 생성물이 투과성 충전제 덩어리를 적어도 부분적으로 배립키는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 유리질 입자를 포함하는 상기 환경이 천연 기체와 공기와의 연소 반응 생성물을 부가로 포함하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리질 입자를 하나이상의 규산 나트륨 유리를 포함하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보호막이 산화 반응 생성물을 포함하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 투과성 충전제 덩어리가 알루미나 및 탄화 규소로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모재 금속이 알루미늄을 포함하고, 상기 산화제가 증기 상 산화제, 고체상 산화제 및 액체상 산황제로 구성된 군에서 선택된 하나이상의 산화제를 포함하는 방법.
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| NZ212704A (en) * | 1984-07-20 | 1989-01-06 | Lanxide Corp | Producing self-supporting ceramic structure |
| US4851375A (en) * | 1985-02-04 | 1989-07-25 | Lanxide Technology Company, Lp | Methods of making composite ceramic articles having embedded filler |
| US4923832A (en) * | 1986-05-08 | 1990-05-08 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of making shaped ceramic composites with the use of a barrier |
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| US4948764A (en) * | 1986-09-16 | 1990-08-14 | Lanxide Technology Company, Lp | Production of ceramic and ceramic-metal composite articles with surface coatings |
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