PL156550B1 - A method of modified ceramic structure production and a modified ceramic structure - Google Patents
A method of modified ceramic structure production and a modified ceramic structureInfo
- Publication number
- PL156550B1 PL156550B1 PL1987267685A PL26768587A PL156550B1 PL 156550 B1 PL156550 B1 PL 156550B1 PL 1987267685 A PL1987267685 A PL 1987267685A PL 26768587 A PL26768587 A PL 26768587A PL 156550 B1 PL156550 B1 PL 156550B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- ceramic
- oxidant
- metal
- parent metal
- oxidation reaction
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 97
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 96
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 54
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 54
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 11
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N chromium trioxide Inorganic materials O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000012700 ceramic precursor Substances 0.000 claims description 2
- 229940117975 chromium trioxide Drugs 0.000 claims description 2
- GAMDZJFZMJECOS-UHFFFAOYSA-N chromium(6+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Cr+6] GAMDZJFZMJECOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 24
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 18
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 11
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J calcium sulfate hemihydrate Chemical compound O.[Ca+2].[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000011507 gypsum plaster Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 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 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JXOOCQBAIRXOGG-UHFFFAOYSA-N [B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[Al] Chemical group [B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[Al] JXOOCQBAIRXOGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 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
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 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
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- -1 element Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012705 liquid precursor Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000011214 refractory ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer 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
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 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
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
-
- 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
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- 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
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/65—Reaction sintering of free metal- or free silicon-containing compositions
- C04B35/652—Directional oxidation or solidification, e.g. Lanxide process
-
- 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
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
-
- 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
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/87—Ceramics
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wyrobów z kompozytu ceramicznego wytworzonego jako produkt reakcji utleniania metalu macierzystego i posiadającego polikrystaliczny materiał ceramiczny.
Przedmiot niniejszego zgłoszenia związany jest z równocześnie rozpatrywanym opisem patentowym US nr 4713 360. Zgłoszenie to przedstawia sposób wytwarzania wyrobu z kompozytu ceramicznego hodowanego jako produkt reakcji utleniania prekursora metalu macierzystego. Roztopiony metal macierzysty reaguje z utleniaczem w fazie pary tworząc produkt reakcji utleniania, a metal migruje poprzez produkt utleniania w kierunku do utleniacza, przez co w sposób ciągły powstaje polikrystaliczna bryła ceramiczna, która może być wytwarzana z połączonych ze sobą składnikiem metalicznym i/lub z połączonymi ze sobą porami. Proces ten można wspomagać przez zastosowanie domieszki stopowej, tak jak w przypadku aluminiowego metalu macierzystego utlenianego w powietrzu. Sposób ten ulepszono przez zastosowanie domieszek zewnętrznych nakładanych na powierzchnię prekursora metalu, jak opisano w amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr 822999 u 27 stycznia 1986.
Przedmiot niniejszego zgłoszenia jest również opisany w zgłoszeniu patentowym PL nr P 257 812. Zgłoszenie to opisuje nowy sposób wytwarzania wyrobu z kompozytu ceramicznego przez wzrost produktu reakcji utleniania z metalu macierzystego w przepuszczalną masę utleniacza, przez co dokonuje się infiltracji wypełniacza materiałem osnowy ceramicznej. Niniejsze zgłoszenie nawiązuje do wszystkich tych poprzednich zgłoszeń patentowych.
Dla wszystkich tych zgłoszeń patentowych wspólny jest opis przykładów wykonania wyrobu z kompozytu ceramicznego zawierający produkt reakcji utleniania i ewentualnie jeden lub kilka nieutlenionych składników prekursora metalu macierzystego i/lub puste przestrzenie. Produkt reakcji utleniania może mieć złączone ze sobą pory, które mogą częściowo lub prawie całkowicie zastępować fazę metaliczną. Złączone ze sobą pory zależą w znacznym stopniu od takich czynników jak temperatura, przy której wytwarzany jest produkt reakcji utleniania, czas, w którym może przebiegać reakcja utleniania, skład metalu macierzystego, obecność materiałów domieszkujących ltd. Część połączonych ze sobą porów jest dostępna z powierzchni zewnętrznej lub powierzchni zewnętrznych bryły ceramicznej, albo tez jest czyniona dostępną przez dodatkową operację taką jak obróbka skrawaniem, cięcie, szlifowanie, kruszenie ltd.
Sposób wytwarzania wyrobu z kompozytu ceramicznego polegający na tym, że wytwarza się bryłę ceramiczną zawierającą polikrystaliczny produkt reakcji utleniania uzyskany przez utlenienie roztopionego metalu macierzystego utleniaczem, mającą połączone ze sobą pory przynajmniej częściowo dostępne od strony jednej lub kilku powierzchni tej bryły, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wprowadza się drugi polikrystaliczny składnik ceramiczny w przynajmniej część porów'.
156 550
Korzystnie, według wynalazku kontaktuje się powierzchnię bryły ceramicznej z częścią prekursora materiału ceramicznego, mającego zdolność infiltracji w przynajmniej część złączonych porów, a następnie wprowadza się drugi, polikrystaliczny składnik ceramiczny infiltrując przynajmniej część złączonych porów tym prekursorem.
W zastosowaniu do niniejszego opisu i załączonych zastrzeżeń patentowych poniżej podano następujące definicje określeń:
Określenie „ceramiczna me powinno być ograniczane tylko do bryły ceramicznej w sensie klasycznym, to znaczy w tym sensie, ze zawiera ona całkowicie materiały niemetaliczne i nieorganiczne, ale raczej odnosi się do bryły, która jest głównie ceramiczna pod względem swego składu lub dominujących właściwości chociaż bryła taka zawiera niewielkie lub istotne ilości jednego lub kilku składników metalicznych i/lub pory (złączone ze sobą lub odizolowane), najczęściej w zakresie 1-40% objętościowych, ale może być więcej.
Określenie „produkt reakcji utleniania oznacza ogólnie jeden lub kilka metali w dowolnym stanie utlenionym, w którym metal oddał swe elektrony lub podzielił się mmi z innym pierwiastkiem, związkiem lub ich kombinacją. „Produkt reakcji utleniania według tej definicji stanowi więc produkt reakcji jednego lub kilku metali z utleniaczem.
Określenie „utleniacz oznacza jeden lub kilka odpowiednich akceptorów elektronów i może być ciałem stałym, cieczą lub gazem (parą) albo ich kombinacją (na przykład ciało stałe i gaz) w warunkach procesu wzrostu ceramicznego.
Określenie „metal macierzysty odnosi się do stosunkowo czystych metali, metali dostępnych w handlu z zanieczyszczeniami i/lub składnikami stopowymi oraz do stopów i związków międzymetalicznych. Kiedy mówi się o danym metalu, należy rozumieć w sensie tej definicji, chyba że z kontekstu wynika inaczej. Przykładowo, kiedy metal macierzysty jest aluminium, wówczas aluminium może być stosunkowo czystym metalem (na przykład dostępne w handlu aluminium o czystości 99,7%) lub aluminium 1100 z nominalnymi zanieczyszczeniami około 1% wagowy krzemu i żelaza lub też mogą to być stopy aluminium, takie jak na przykład stop 5052.
Wynalazek jest dokładniej opisany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie bryłę ceramiczną z połączonymi ze sobą porami i połączonym metalem, fig. 1A - bryłę ceramiczną w przekroju wzdłuz linii A-A z fig. 1, fig. 2 - bryłę ceramiczną w częściowym przekroju po usunięciu znacznej części połączonego metalu, fig. 3 - bryłę ceramiczną w złożu obojętnym zawartym w tyglu, który ma być włożony do pieca w celu odparowania połączonego metalu, a fig. 4 przedstawia brałę ceramiczną zanurzoną w czynniku ługującym w celu usunięcia połączonego metalu.
Zgodnie ze sposobem według wynalazku wytwarza się bryłę ceramiczną z połączonymi porami. Te połączone pory są przynajmniej częściowo otwarte lub dostępne od strony zewnętrznej powierzchni, albo czyni się je dostępnymi przez dodatkową obróbkę. Znaczną lub istotną ilość złączonych ze sobą porów wypełnia się, infiltruje itp. drugim materiałem polikrystalicznym, który staje się integralny z wyrobem z kompozytu ceramicznego przez co modyfikuje się, ulepsza lub przyczynia się do powstania pewnych właściwości wyjściowej bryły ceramicznej. Chociaż wynalazek opisano poniżej w odniesieniu do aluminium jako metalu macierzystego, mogą być stosowane również inne metale macierzyste, takie jak krzem, tytan, cyna, cyrkon i hafn.
Na figurze 1 przedstawiono bryłę 12 z pierwszego ceramicznego materiału polikrystalicznego, która jest wytworzona przykładowo sposobami według jednego z wymienionych powyżej zgłoszeń patentowych. Pierwszy metal macierzysty, na przykład aluminium, który może być domieszkowany (jak wyjśniono poniżej bardziej szczegółowo), stosuje się jako prekursor pierwszego produktu reakcji utleniania. Ten metal macierzysty roztapia się i ogrzewa do temperatury w odpowiednim zakresie temperatury w środowisku utleniającym. Przy tej temperaturze lub w tym zakresie temperatur roztopiony metal macierzysty reaguje z utleniaczem tworząc polikrystaliczny produkt reakcji utleniania. Przynajmniej część tego produktu reakcji utleniania utrzymuje się w styku z i pomiędzy roztopionym metalem macierzystym a utleniaczem, aby przeciągać roztopiony metal macierzysty poprzez produkt reakcji utleniania do styku z utleniaczem, tak że produkt reakcji utleniania stale powstaje na powierzchni międzyfazowej pomiędzy utleniaczem a poprzednio wytworzonym produktem reakcji utleniania. Reakcja ta jest kontynuowana przez czas wystarczający, aby powstała polikrystaliczna bryła ceramiczna 12 zawierająca lub złożona zasadniczo z
156 550 produktu reakcji utleniania przedstawionego ogólnie jako 12, ze złączonymi porami 13 i/lub złączonym składnikiem metalicznym 14. Złączony składnik metaliczny 14 nazywany dalej metalem lub składnikiem metalicznym 14, zawiera nieutlenione składniki metalu macierzystego i może zawierać domieszki lub wtrącenia innych metali. Złączone pory 13, jak również złączony składnik metaliczny 14 są złączone w jednym lub w kilku wymiarach i są rozproszone lub rozmieszczone w części lub zasadniczo w całym materiale polikrystalicznym. Te pory 13 i metal 14 wytwarzane na miejscu podczas wytwarzania polikrystalicznego produktu reakcji utleniania są przynajmniej częściowo otwarte lub dostępne z przynajmniej jednej powierzchni, takiej jak powierzchnie 15 bryły ceramicznej, albo tez mogą być czynione dostępnymi, na przykład przez obróbkę skrawaniem lub kruszenie. Część porów i metalu może być izolowana w postaci wysp. Procent objętościowy porów (złączonych i odizolowanych) i składnika metalicznego 14 (złączonego i odizolowanego) będzie zależeć w znacznym stopniu od takich czynników jak temperatura, czas, domieszki oraz typ pierwszego metalu macierzystego użytego przy wytwarzaniu bryły ceramicznej 12.
W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku zasadniczo cały złączony metal 14 jest lub powinien być usunięty w celu wytworzenia bryły ceramicznej 12 posiadającej złączone pory 13 rozmieszczone w części lub zasadniczo w całości materiału polikrystalicznego, jak przedstawiono na fig. 2. W celu usunięcia całości lub znacznej części złączonego metalu 14 proces reakcji utleniania można przeprowadzić aż do zakończenia, to znaczy kiedy faza metaliczna całkowicie przereaguje lub prawie całkowicie przereaguje tworząc produkt reakcji utleniania, złączony składnik metaliczny 14 jest wyciągany z bryły ceramicznej 12 z pozostawieniem złączonych porów 13 w miejscu metalu i składnik ten jest utleniany w celu wytworzenia dodatkowego materiału ceramicznego na powierzchni lub powierzchniach 15. Jeżeli proces jest przeprowadzany do zakończenia, produkt reakcji utleniania będzie wykazywać większy procent objętościowy porów 13, które są przynajmniej częściowo połączone. Przykładowo, bryła ceramiczna wytworzona z aluminium przetwarzanego w powietrzu przy temperaturze około 1125°C może zawierać od około 20% objętościowych do koło 30% objętościowych metalu 14 i od około 2% objętościowych do około 5% objętościowych porów 13, kiedy wzrost jest zatrzymany zanim cały pierwszy metal macierzysty zostanie utleniony, a jeżeli proces przebiega do zakończenia utleniania całości pierwszego metalu macierzystego, bryła może zawierać od około 1% objętościowego do około 3% objętościowych składnika metalicznego i od około 25% objętościowych do około 30% objętościowych (lub więcej) pustych przestrzeni lub porów, kiedy proces przebiega do zakończenia.
Drugi sposób usuwania złączonego metalu 14 polega na umieszczeniu bryły ceramicznej na obojętnym złożu 18, które zawarte jest w tyglu lub w innym pojemniku ogniotrwałym 18 (patrz fig. 3). Pojemnik 18 i jego zawartość umieszcza się następnie w piecu z atmosferą obojętną (na przykład argon lub inny gaz niereagujący) i ogrzewa się do temperatur, przy których składnik metaliczny 14 będzie mieć wysokie ciśnienie pary. Ta temperatura lub korzystny zakres może zmieniać się zależnie od końcowego składu składnika metalicznego 14 w bryle ceramicznej. Przy odpowiedniej temperaturze złączony metal 14 będzie parować z bryły ceramicznej, ale nie będzie powstawać dodatkowy produkt reakcji utleniania ze względu na atmosferę obojętną. Przy utrzymywaniu tych temperatur złączony metal 14 będzie nadal parować i będzie odprowadzany z pieca, na przykład przez odpowiednie urządzenie wentylacyjne pieca.
Trzeci sposób usuwania złączonego metalu 14 polega na zanurzeniu bryły ceramicznej 10 w odpowiednim środku ługującym 22, aby ropuścić lub zdyspergować złączony metal 14 (patrz fig. 4). Czynnik ługujący 22 może być dowolną kwaśną lub zasadową cieczą lub gazem, co będzie zależeć od takich czynników jak skład metalu 14, czas zanurzenia itd. W przypadku stosowania aluminium jako metalu macierzystego, kiedy aluminium jest złączonym metalem 14, odpowiednim czynnikiem kwaśnym jest HC1. Jeżeli bryła ceramiczna zawiera krzem, wówczas możliwym do zaatakowania czynnikiem zasadowym jest roztwór NaOH i/lub KOH. Czas zanurzenia bryły ceramicznej w czynniku ługującym 22 będzie zalezeć od ilości i typu składnika metalicznego 14 oraz od tego, gdzie złączony metal 14 jest usytuowany w stosunku do powierzchni 15. Im głębiej złączony metal 14 znajduje się w bryle ceramicznej 12, tym więcej czasu zajmie wyługowanie lub wytrawienie takiego metalu 14 i tym dłużej bryła ceramiczna musi pozostawać w czynniku ługującym 22. Ten etap ekstrakcji można ułatwić przez ogrzewanie czynnika ługującego lub mieszanie kąpieli czyn156 550 5 nika ługującego. Po usunięciu bryły ceramicznej 12 z czynnika ługującego 22 bryłę tę należy wypłukać wodą, aby usunąć resztki czynnika ługującego.
Kiedy zasadniczo cały złączony metal 14 zostanie usunięty, powstaje bryła ceramiczna 12, która zawiera polikrystaliczny produkt reakcji utleniania wytworzony przez utlenienie roztopionego prekursora metalu macierzystego utleniaczem i złączone pory 13, które korzystnie stanowią od około 5 procent objętościowych do około 45 procent objętościowych pierwszej bryły ceramicznej 10.
Drugi polikrystaliczny materiał ceramiczny zostaje wprowadzony w pory w celu polepszenia właściwości wyrobu z kompozytu ceramicznego. W pory może być wprowadzanych wiele różnych polikrystalicznych materiałów ceramicznych i stają się zintegrowane z nimi oraz korzystnie zawierają prekursor dla ceramiki. Przykładowo, tlenek chromu można wprowadzić w pory przez impregnowanie bryły ceramicznej roztworem kwasu chromowego. Impregnowaną bryłę ogrzewa się do temperatury wystarczającej dla rozłożenia kwasu i pozostawienia resztki lub osadu z tlenku chromowego. Ten etap procesu typowo powtarza się w celu wytworzenia wystarczającej głębokości tlenku chromowego. Zawartość tlenku chromowego może być przykładowo użyteczna dla zmniejszenia przewodności bryły ceramicznej. Jako dalszy użyteczny przykład można podać wprowa4zanie krzemu w pory bryły ceramicznej z prekursora takiego jak szkła krzemionkowe o niskiej temperaturze topnienia lub z materiałów takich jak ortokrzemian czteroetylowy. W tym przypadku znowu będzie pożądane lub potrzebne dla otrzymania wystarczającego wzrostu wiele zanurzeń i przemian w osad krzemionki. Zawartość krzemionki zmniejsza przewodność bryły ceramicznej, a zatem może być ona użyteczna jako element grzejny.
Jak wyjaśniono powyżej bryłę ceramiczną wytwarza się z odpowiedniego metalu macierzystego zgodnie z procesami opisanymi w zgłoszeniach patentowych. W jednym korzystnym przykładzie wynalazku kompozyt wytwarza się stosując masę lub złoże przepuszczalnego mteriału wypełniacza umieszczonego przy lub w styku z powierzchnią metalu macierzystego, przy czym proces ten jest kontynuowany, aż poprzez reakcję utleniania dokona się infiltracja złoża materiału wypełniacza do jego granic, które mogą być określone przez odpowiednią przegrodę. Masa wypełniacza, której korzystnie nadano kształt formy wstępnej, jest wystarczająco porowata lub przepuszczalna, aby utleniacz, w przypadku utleniacza w fazie pary, mógł przenikać poprzez wypełniacz i stykać się z metalem macierzystym i aby możliwy był wzrost produktu reakcji utleniania w wypełniacz. Alternatywnie utleniacz może być zawarty w wypełniaczu lub może zawierać wypełniacz. Wypełniacz może zawierać dowolny odpowiedni materiał taki jak cząstki, proszki, płytki, wydrążone bryłki, kulki, włókna, wiskery itd., które typowo są materiałami ceramicznymi. Ponadto złoże wypełniacza może zawierać siatkę wzmacniających prętów, płytek lub durtów. Typowo w takich polikrystalicznych strukturach ceramicznych, łącznie z kompozytami ceramicznymi, krystality produktu reakcji utleniania są łączone ze sobą, a pory i/lub składnik metaliczny są przynajmniej częściowo złączone i dostępne od strony zewnętrznej powierzchni bryły ceramicznej.
Jak wyjaśniono w innych zgłoszeniach patentowych, materiały domieszkujące stosowane w połączeniu z metalem macierzystym mogą w pewnych przypadkach wpływać korzystnie na procesy reakcji utleniania, zwłaszcza gdy jako metal macierzysty stosuje się aluminium. Funkcja lub funkcje materiału domieszkującego mogą zalezeć od pewnej liczby czynników innych niż sam materiał domieszkujący. Czynnikami takimi są przykładowo szczególna kombinacja domieszek, kiedy stosuje się dwie lub więcej domieszek, stężenie domieszki lub domieszek, środowisko utleniające i warunki procesu.
Domieszka lub domieszki stosowane w połączeniu z metalem macierzystym (1) mogą być używane jako składniki stopowe metalu macierzystego, (2) mogą być nakładane na przynajmniej część powierzchni metalu macierzystego łub (3), kiedy stosuje się wypełniacz, mogą być podawane do lub zawarte w części lub całości materiału wypełniacza łub formy wstępnej, albo też można stosować dowolną kombinację dwóch lub więcej tych sposobów (1), (2) i (3). Przykładowo, domieszkę stopową można stosować oddzielnie lub w połączeniu z drugą domieszką nakładaną z zewnątrz. W przypadku sposobu (3), kiedy dodatkową domieszkę lub domieszki nakłada się na materiał wypełniacza, nakładanie takie może się odbywać w dowolny odpowiedni sposób, jak wyjaśniono w innych zgłoszeniach patentowych.
Domieszki nadające się do zastosowania w przypadku aluminiowego metalu macierzystego, zwłaszcza kiedy utleniaczem jest powietrze, obejmuje magnez, cynk oraz krzem oddzielnie lub w
156 550 połączeniu ze sobą, albo w połączeniu z innymi domieszkami, jak opisano poniżej. Metale te lub odpowiednie źródło tych metali można wprowadzać stopowo w metal macierzysty na bazie aluminium ze stężeniami dla każdego z nich w zakresie 0,1-10% wagowych w stosunku do całkowitego ciężaru uzyskiwanego metalu domieszkowanego. Te materiały domieszkujące lub odpowiednie ich źródło (na przykład MgO, ZnO lub SIO2) można również stosować zewnętrznie na metal macierzysty. Można zatem uzyskać strukturę ceramiczną z tlenku glinowego w przypadku stopu aluminium-krzem jako metalu macierzystego stosując powietrze jako utleniacz 1 używając MgO jako domieszkę powierzchniową w ilości większej niz około 0,008 g na gram metalu macierzystej, ktć>ry ma być utlemany tot) większej niż 0,003 g/cm2 metato mac1erzystego, na który nakładany jest MgO.
Dodatkowe przykłady materiałów domieszkujących działających skutecznie w przypadku aluminiowego metalu macierzystego utlenianego powietrzem obejmują sód, german, cynę, ołów, lit, wapń, bor, fosfor 1 itr, które można stosować oddzielnie lub w połączeniu z jedną lub z kilkoma innymi domieszkami zależnie od utleniacza i warunków procesu. Pierwiastki ziem rzadkich takie jak cer, lantan, prazeodym, neodym i samar są również użytecznymi domieszkami, zwłaszcza gdy stosuje się je w połączeniu z innymi domieszkami. Wszystkie materiały domieszkujące, jak wyjaśniono w innych zgłoszeniach patentowych są skuteczne dla wspomagania wzrostu polikrystalicznego produktu reakcji utleniania dla systemów z metalem macierzystym na bazie aluminium.
Utleniacz w postaci ciała stałego, cieczy lub pary (gazu), albo kombinację takich utleniaczy można stosować z metalem macierzystym. Przykładowo typowymi utleniaczami, bez ograniczenia, są tlen, azot, chlorowiec, siarka, fosfor, arsen, węgiel, bor, selen, tellur i ich związki oraz mieszaniny, na przykład dwutlenek krzemu (jako źródło tlenu), metan, etan, propan, acetylen, etylen i propylen (jako źródła węgla) i mieszaniny takie jak powietrze, H2/H2O i CO/CO2, przy czym ostatnie dwie (to znaczy H2/H2O i CO(CO2) są użyteczne przy zmniejszeniu aktywności tlenu w środowisku.
Chociaż można stosować dowolne odpowiednie utleniacze, jak opisano powyżej, korzystny jest utleniacz w fazie pary. Należy jednak rozumieć, że dwa lub więcej typów utleniaczy można stosować w połączeniu z pierwszym metalem macierzystym. Jeżeli utleniacz w fazie pary stosuje się w połączeniu z metalem macierzystym 1 wypełniaczem, wypełniacz jest przepuszczalny dla utleniacza w fazie pary, tak że po wystawieniu złoża wypełniacza na działanie utleniacza, utleniacz w fazie pary przenika złoże wypełniacza do styku z roztopionym metalem macierzystym w tym złożu.
Określenie „utleniacz w fazie pary oznacza materiał zamieniony w parę lub normalnie gazowy, który tworzy atmosferę utleniającą. Przykładowo, tlen lub mieszaniny gazowe zawierające tlen (łącznie z powietrzem) są korzystnymi utleniaczami w fazie pary, kiedy pożądanym produktem reakcji utleniania jest tlenek, przy czym powietrze jest zwykle korzystne z oczywistych względów ekonomicznych. Kiedy utleniacz jest identyfikowany jako zawierający dany gaz lub parę, oznacza to utleniacz, w którym identyfikowany gaz lub para jest jedynym, głównym lub przynajmniej znaczącym utleniaczem metalu macierzystego w warunkach otrzymywanych w zastosowanym środowisku utleniającym. Przykładowo, chociaż głównym składnikiem powietrza jest azot, tlen zawarty w powietrzu jest jedynym utleniaczem dla metalu macierzystego, ponieważ tlen jest znacznie silniejszym utleniaczem niz azot. Powietrze podlega zatem pod definicję utleniacza „gaz zawierający tlen, a nie definicję utleniacza „gaz zawierający azot. Przykładem utleniacza „gaz zawierający azot zastosowanym tu i w zastrzeżeniach jest „gaz formujący, który zawiera około 96% objętościowych azotu i około 4% objętościowe wodoru.
Kiedy utleniacz stały stosuje się w połączeniu z metalem macierzystym i wypełniaczem, jest on zwykle rozproszony w całym złożu wypełniacza lub w części złoża zawierającej żądaną bryłę kompozytu ceramicznego w postaci cząstek zmieszanych z wypełniaczem lub ewentualnie jako powłoki na cząstkach wypełniacza. Można zatem stosować dowolny odpowiedni utleniacz stały zawierający pierwiastki takie jak bor lub węgiel albo redukowalne związki, takie jak dwutlenek krzemu lub pewne borki o stabilności termodynamicznej mniejszej niz ma borkowy produkt reakcji metalu macierzystego. Przykładowo, kiedy jako utleniacz stały dla aluminiowego pierwszego metalu macierzystego stosuje się bor lub redukowalny borek, uzyskiwanym produktem reakcji utleniania jest borek aluminium.
156 550
W pewnych przypadkach reakcja utleniania metalu macierzystego może postępować tak gwałtownie z utleniaczem stałym, ze produkt reakcji utleniania ma tendencję do spalania się na skutek egzotermicznej natury procesu. Zjawisko takie może powodować zniszczenie mikrostrukturalnej jednorodności bryły ceramicznej. Taką gwałtowną reakcję egzotermiczną można polepszyć przez domieszanie do składu stosunkowo obojętnych wypełniaczy wykazujących niską zdolność reakcji. Przykładem takiego odpowiedniego wypełniacza obojętnego jest wypełniacz identyczny z zamierzonym produktem reakcji utleniania.
Jeżeli utleniacz ciekły stosuje się w połączeniu z metalem macierzystym i wypełniaczem, całe złoże wypełniacza lub jego część zawierająca żądaną bryłę ceramiczną jest przesycona utleniaczem. Wypełniacz może być przykładowo pokryty lub nasycony przez zanurzenie w utleniaczu, aby przesycić wypełniacz. Określenie „utleniacz ciekły oznacza taki, który jest cieczą w warunkach reakcji utleniania, a więc utleniacz ciekły może mieć prekursor stały, taki jak sól, która topi się w warunkach reakcji utleniania. Alternatywnie utleniacz ciekły może mieć prekursor ciekły, na przykład roztwór materiału, który stosuje się dla przesycania części lub całości wypełniacza i który roztapia się lub rozkłada w warunkach reakcji utleniania dając odpowiednią cząsteczkę utleniacza. Przykładami utleniaczy ciekłych według takiej definicji są szkła o niskiej temperaturze topnienia.
Jak opisano w równocześnie rozpatrywanym zgłoszeniu patentowym PL nr 265 520 w połączeniu z materiałem wypełniacza lub formą wstępną można zastosować przegrodę, aby uniemożliwić wzrost lub rozwój produktu reakcji utleniania poza przegrodę, kiedy przy wytwarzaniu bryły ceramicznej stosuje się utleniacze w fazie pary. Przegroda taka ułatwia wytwarzanie bryły ceramicznej o określonych granicach. Odpowiednim materiałem przegrodowym może być dowolny materiał, związek, pierwiastek, mieszanina itp., która w warunkach procesu według wynalazku zachowuje pewną integralność, nie jest lotna i korzystnie jest przepuszczalna dla utleniacza w fazie pary, a równocześnie jest zdolna do lokalnego uniemożliwiania, zatrzymywania, utrudniania, przeszkadzania w lub zapobiegania dalszemu wzrostowi produktu reakcji utleniania. Odpowiednie przegrody dla stosowania z aluminiowym metalem macierzystym obejmują siarczan wapnia (gips modelarski),krzemian wapnia i cement portlandzki oraz ich mieszaniny, które typowo nakłada się jako zawiesinę lub pastę na powierzchni materiału wypełniacza. Przegrody te mogą również zawierać odpowiedni materiał palny lub lotny, który jest eliminowany przy ogrzaniu, albo też materiał, który rozkłada się przy nagrzaniu, aby zwiększyć porowatość i przepuszczalność przegrody. Ponadto przegroda może zawierać odpowiedni ogniotrwały materiał ziarnisty, aby zmniejszyć ewentualny możliwy skurcz lub pękanie, które w przeciwnym przypadku występowałyby podczas procesu. Taki ziarnisty materiał posiadający zasadniczo taki sam współczynnik rozszerzalności, jak materiał złoża wypełniacza lub formy wstępnej jest szczególnie pożądany. Przykładowo, jeżeli forma wstępna zawiera tlenek glinowy, a wynikowym materiałem ceramicznym jest tlenek glinowy, przegroda może być zmieszana z ziarnistym tlenkiem glinowym, korzystnie o ziarnie odpowiadającym numerowi sita 20-1000, ale może być to ziarno jeszcze mniejsze. Inne odpowiednie przegrody obejmują ogniotrwałe materiały ceramiczne lub powłoki metalowe, które są otwarte na lub przynajmniej przy jednym końcu, tak aby utleniacz w fazie pary mógł przenikać złoże do styku z roztopionym metalem macierzystym.
Wynalazek zostanie poniżej objaśniony w następującym przykładzie: Bryłę ceramiczną ze złączonymi porami przygotowano sposobami według wymienionych wyżej zgłoszeń patentowych. Formę wstępną zawierającą płytkę o średnicy 7,6 cm i o grubości 0,6 cm wykonaną z 30% kaolinu i 70% tlenku glinowego (E 67, Norton Company) pokryto sproszkowanym krzemem na jednej powierzchni oraz wodną zawiesiną gipsu modelarskiego zawierającą 30% krzemionki na wszystkich pozostałych powierzchniach. Kawałek stopu aluminium 380.1 umieszczono w styku z powierzchnią formy wstępnej pokrytą krzemem i zestaw taki wypalano w temperaturze 900°C w powietrzu przez 48 h. Osnowa z tlenku glinowego z metalem infiltrowała w formę wstępną.
Powierzchnię formy wstępnej potraktowano 50-procentowym wodnym roztworem kwasu solnego przez 4h, aby rozpuścić stop aluminium. Po wysuszeniu stwierdzono, ze aluminium rozpuściło się w warstwach powierzchniowych płytki pozostawiając strefę zewnętrzną 1 mm z porowatością 33%. Następnie płytkę potraktowano wodnym roztworem kwasu chromowego zawierającym 14gramCrC3na 150 ml wody. Po wyjęciu z roztworu płytkę wypalano w temperaturze 550°C. Przeprowadzono dziesięć takich cykli infiltracji kwasem chromowym i ogrzewania, po czym stwierdzono, że porowatość w strefie zewnętrznej 1 mm płytki zmniejszyła się do koło 5-10% na skutek osadzenia się trójtlenku chromu przez taką obróbkę. Ciężar płytki zwiększył się o 15,6%.
Zakład Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz Cena 5000 zł
Claims (3)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób wytwarzania wyrobu z kompozytu ceramicznego, polegający na tym, że wytwarza się bryłę ceramiczną zawierającą polikrystaliczny produkt reakcji utleniania uzyskany przez utlenienie roztopionego metalu macierzystego utleniaczem, mającą połączone ze sobą pory przynajmniej częściowo dostępne od strony jednej lub kilku powierzchni tej bryły, znamienny tym, że wprowadza się drugi polikrystaliczny składnik ceramiczny w przynajmniej część porów.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze kontaktuje się powierzchnię bryły ceramicznej z częścią prekursora materiału ceramicznego, mającego zdolność infiltracji w przynajmniej część złączonych porów, a następnie wprowadza się drugi polikrystaliczny składnik ceramiczny infiltrując tym prekursorem, przynajmniej część złączonych porów.
- 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako drugi składnik ceramiczny stosuje się trójtlenek chromu lub dwutlenek krzemu.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/908,458 US4806508A (en) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | Modified ceramic structures and methods of making the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL267685A1 PL267685A1 (en) | 1988-07-21 |
| PL156550B1 true PL156550B1 (en) | 1992-03-31 |
Family
ID=25425834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL1987267685A PL156550B1 (en) | 1986-09-17 | 1987-09-10 | A method of modified ceramic structure production and a modified ceramic structure |
Country Status (29)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4806508A (pl) |
| EP (1) | EP0261062B1 (pl) |
| JP (1) | JP2551949B2 (pl) |
| KR (1) | KR880003864A (pl) |
| CN (1) | CN87106232A (pl) |
| AT (1) | ATE75219T1 (pl) |
| AU (1) | AU594815B2 (pl) |
| BG (1) | BG50721A3 (pl) |
| BR (1) | BR8704764A (pl) |
| CA (1) | CA1307911C (pl) |
| CS (1) | CS276591B6 (pl) |
| DD (1) | DD279464A5 (pl) |
| DE (1) | DE3778466D1 (pl) |
| DK (1) | DK169618B1 (pl) |
| ES (1) | ES2032855T3 (pl) |
| FI (1) | FI874025A (pl) |
| HU (1) | HU204242B (pl) |
| IE (1) | IE59279B1 (pl) |
| IL (1) | IL83857A (pl) |
| IN (1) | IN167656B (pl) |
| MX (1) | MX165271B (pl) |
| NO (1) | NO873795L (pl) |
| NZ (1) | NZ221746A (pl) |
| PH (1) | PH24788A (pl) |
| PL (1) | PL156550B1 (pl) |
| PT (1) | PT85734B (pl) |
| TR (1) | TR24654A (pl) |
| YU (1) | YU170887A (pl) |
| ZA (1) | ZA876947B (pl) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4960736A (en) * | 1986-09-16 | 1990-10-02 | Lanxide Technology Company, Lp | Surface bonding of ceramic bodies |
| US5238886A (en) * | 1986-09-16 | 1993-08-24 | Lanxide Technology Company, Lp | Surface bonding of ceramic bodies |
| US5104835A (en) * | 1986-09-16 | 1992-04-14 | Lanxide Technology Company, Lp | Surface bonding of ceramic bodies |
| US5633213A (en) * | 1986-09-17 | 1997-05-27 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for in situ tailoring the component of ceramic articles |
| US5268339A (en) * | 1986-09-17 | 1993-12-07 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for in situ tailoring the component of ceramic articles |
| US5401694A (en) * | 1987-01-13 | 1995-03-28 | Lanxide Technology Company, Lp | Production of metal carbide articles |
| US5254509A (en) * | 1987-01-13 | 1993-10-19 | Lanxide Technology Company, Lp | Production of metal carbide articles |
| US5082807A (en) * | 1987-01-13 | 1992-01-21 | Lanxide Technology Company, Lp | Production of metal carbide articles |
| WO1989002488A1 (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-23 | Eltech Systems Corporation | Refractory oxycompound/refractory hard metal composite |
| US5301738A (en) * | 1988-11-10 | 1994-04-12 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of modifying the properties of a metal matrix composite body |
| US5518061A (en) * | 1988-11-10 | 1996-05-21 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of modifying the properties of a metal matrix composite body |
| ATE117281T1 (de) * | 1990-01-12 | 1995-02-15 | Lanxide Technology Co Ltd | Verfahren zur herstellung von keramischen verbundkörpern und so hergestellte körper. |
| US5164233A (en) * | 1990-01-12 | 1992-11-17 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of making ceramic composite bodies and bodies made thereby |
| US5232040A (en) * | 1990-07-12 | 1993-08-03 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for reducing metal content of self-supporting composite bodies and articles formed thereby |
| AU8531091A (en) * | 1990-07-12 | 1992-02-04 | Lanxide Technology Company, Lp | Reduced metal content ceramic composite bodies |
| EP0566688B1 (en) * | 1991-01-11 | 1994-12-28 | Lanxide Technology Company, Lp | Removing metal from composite bodies, and resulting products |
| WO1992013689A2 (en) * | 1991-01-16 | 1992-08-20 | Lanxide Technology Company | Removing metal from composite bodies, and resulting products |
| US5435966A (en) * | 1991-07-12 | 1995-07-25 | Lanxide Technology Company, Lp | Reduced metal content ceramic composite bodies |
| US5848349A (en) * | 1993-06-25 | 1998-12-08 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of modifying the properties of a metal matrix composite body |
| US5350003A (en) * | 1993-07-09 | 1994-09-27 | Lanxide Technology Company, Lp | Removing metal from composite bodies and resulting products |
| US6759004B1 (en) * | 1999-07-20 | 2004-07-06 | Southco, Inc. | Process for forming microporous metal parts |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2741822A (en) * | 1951-01-29 | 1956-04-17 | Carborundum Co | Preparation of refractory products |
| 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 |
| US3538231A (en) * | 1969-03-25 | 1970-11-03 | Intern Materials | Oxidation resistant high temperature structures |
| 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 |
| EP0116809B1 (en) * | 1983-02-16 | 1990-05-02 | MOLTECH Invent S.A. | Cermets and their manufacture |
| 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 |
| US4851375A (en) * | 1985-02-04 | 1989-07-25 | Lanxide Technology Company, Lp | Methods of making composite ceramic articles having embedded filler |
-
1986
- 1986-09-17 US US06/908,458 patent/US4806508A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-08-13 PH PH35666A patent/PH24788A/en unknown
- 1987-09-08 AU AU78182/87A patent/AU594815B2/en not_active Ceased
- 1987-09-08 IN IN715/CAL/87A patent/IN167656B/en unknown
- 1987-09-09 NZ NZ221746A patent/NZ221746A/xx unknown
- 1987-09-10 IL IL83857A patent/IL83857A/xx not_active IP Right Cessation
- 1987-09-10 EP EP87630182A patent/EP0261062B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-10 CN CN198787106232A patent/CN87106232A/zh not_active Withdrawn
- 1987-09-10 ES ES198787630182T patent/ES2032855T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-10 AT AT87630182T patent/ATE75219T1/de not_active IP Right Cessation
- 1987-09-10 DE DE8787630182T patent/DE3778466D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-09-10 PL PL1987267685A patent/PL156550B1/pl unknown
- 1987-09-11 NO NO873795A patent/NO873795L/no unknown
- 1987-09-11 CS CS876606A patent/CS276591B6/cs unknown
- 1987-09-13 BG BG81153A patent/BG50721A3/xx unknown
- 1987-09-14 TR TR87/0616A patent/TR24654A/xx unknown
- 1987-09-14 IE IE247687A patent/IE59279B1/en not_active IP Right Cessation
- 1987-09-15 FI FI874025A patent/FI874025A/fi not_active Application Discontinuation
- 1987-09-15 MX MX008327A patent/MX165271B/es unknown
- 1987-09-15 CA CA000547453A patent/CA1307911C/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-09-15 YU YU01708/87A patent/YU170887A/xx unknown
- 1987-09-15 BR BR8704764A patent/BR8704764A/pt active Search and Examination
- 1987-09-15 DK DK480987A patent/DK169618B1/da not_active IP Right Cessation
- 1987-09-16 PT PT85734A patent/PT85734B/pt not_active IP Right Cessation
- 1987-09-16 HU HU874117A patent/HU204242B/hu not_active IP Right Cessation
- 1987-09-16 DD DD87307003A patent/DD279464A5/de not_active IP Right Cessation
- 1987-09-16 ZA ZA876947A patent/ZA876947B/xx unknown
- 1987-09-17 KR KR870010302A patent/KR880003864A/ko not_active Application Discontinuation
- 1987-09-17 JP JP62233602A patent/JP2551949B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL156550B1 (en) | A method of modified ceramic structure production and a modified ceramic structure | |
| SU1676457A3 (ru) | Керамический материал и способ его получени | |
| JP2505217B2 (ja) | セラミック複合材料の製造方法 | |
| PL157887B1 (pl) | Sposób wytwarzania wyrobów z kompozytu ceramicznego PL PL PL | |
| KR970008035B1 (ko) | 분쇄된 산화 반응 생성물을 충전재로서 이용하는 금속 매트릭스 복합체 제조 방법 | |
| JP2774125B2 (ja) | 自己支持セラミック複合材料体及びその製造方法 | |
| JP2612579B2 (ja) | セラミック複合体の製造方法 | |
| JP2612578B2 (ja) | 自己支持セラミック複合材料の製造方法 | |
| PL167053B1 (pl) | Sposób wytwarzania samonosnej kompozytowej ksztaltki z macierza ceramiczna PL PL PL PL PL | |
| US5024794A (en) | Self-supporting ceramic structures and methods of making the same | |
| PL156546B1 (pl) | Sposób wytwarzania wyrobów z kompozytu ceramicznego PL PL | |
| PL156408B1 (en) | A method of ceramic composite structure production | |
| CA1307386C (en) | Production of ceramic and ceramic-metal composite articles incorporating filler materials | |
| US5063185A (en) | Modified ceramic structures and methods of making the same | |
| US5204299A (en) | Modified ceramic structures | |
| EP0261058B1 (en) | Self-supporting ceramic sructures and methods of making the same | |
| JPH06509787A (ja) | 複合体から金属を除去する方法及び得られた製品 | |
| CS276457B6 (en) | Process for preparing ceramic composite |