Spôsob výroby poréznych povrchov na kovových súčiastkach

Číslo patentu: E 8941

Dátum: 25.09.2007

Autori: Wiberg Sören, Salwén Anders, Laumen Christoph

Je ešte 4 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vynálcz sa týka spôsobu modifikácie povrchovej štruktúry, výhodnejšie zvýšenia poréznostiNerezové austenitické ocele majú po svojej výrobe často hladký kovový povrch bez štruktúry,a môžu sa teda často len ťažko zmáčať. Táto charakteristika zmáčania (zvlhčenia) má veľký vplyv na adhéziu a trvanlivost zafarbem a povlakov, t. j., ukazuje sa, že nanášanietrvanlivých povlakov na také povrchy je obťažné.V lekárskej technológii sa používajú biokompatibilné materiály, ako je napríklad titán, na výrobu implantatov z nich. Aj pri takých implantátoch povrch, ktorý je príliš hladký, vedie k problémom, ktoré je ťažké vyriešiť. K nim patrí napríklad zlý kontakt medzi implantátom aľudským tkanivom, v ktorom je implantát uložený.V článku Por 0 us Metal Tubular Support for Solid Oxide Fuel Cell Design (Porézna kovová trubicovitá podpera pre konštrukciu palivového článku s pevným oxidom), Electrochemical and Solid-State Letters, zväzok 9, č. 9, strany A 427 až A 429, jún 2006, sa opisuje spôsobvýroby poréznej niklovej trubice. Niklová trubíca sa najskôr oxiduje a následne redukuje voDokument US 2002/198601 opisuje dvojstupňový spôsob zvýšenia poréznosti kovového telesa, zahŕňajúci vytváranie povrchovej vrstvy obsahujúcej kyslík alebo dusik, po ktoromnasleduje odstránenie tejto povrchovej vrstvy elektrolytickou redukciou.Vytváranie niklových pórov pri určitých teplotách a po určitom čase sa pripisuje špeciálnym vzťahom medzi tepelnou stabilitou NiO a rýchlosťami difúzie niklu a atómov kyslíkaNa rozdiel od oxidácie niklu, v kovoch obsahujúcich Fe alebo Co sa vytvára nielen jeden oxid, ale viac oxidov typu MO, M 203 a M 304, kde M Fe zrlebo Co, s rôznymi tepelnými stabilitami v závislosti od oxidačnej teploty. Navyše v zliatínách na báze Fe alebo Co sa môžu vytvárať oxidy tvorené z çľalších prvkov v zliatine, ako je Cr, Mo, Mn a Si, čo robí tento obraz ešte zložitejší. V priebehu redukcie vytvára difúzia Fe alebo Co a ďalších prvkov vRovnaké argumenty, aké platia pre zliatiny na báze Fe alebo Co, platia tiež pre iné kovovézliatiny s prísadami Cr, Fe, Cu, Co, M 0, Mn a Si a pre zliatiny založené na Ta a Ti.Úlohou predloženého vynálezu je teda priniesť spôsob pre zvýšenie porćznosti povrchu kovového telesa z kovovej zliatiny obsahujúcej najmenej jeden z kovov Fe, Cu, Co, Cr, Ti, Ta, Mo, Mn a Si.Táto úloha sa rieši spôsobom modifikácie povrchovej štruktúry kovového telesa podľa nárokuPre vynález je charakteristická dvojstupňová povaha spôsobu. V prvom stupni spôsobu sa vytvára povrchová vrstva na kovovom telese, ktore má najmenej jeden nekovový prvok alebo zmes obsahujúcu jeden nekovový prvok. V prvom stupni spôsobu sa do povrchovej vrstvy ako nekovové prvky zavádzajú (inštalujú) výhodne uhlík, kyslík, dusík, sira alebo fosfor. Vytváranie tejto povrchovej vrstvy sa nemusí odohrávať vjednom kroku, ale môže sa tiežPotom sa môže nekovový prvok alebo zmes obsahujúca tieto nekovové prvky znova celkom alebo z časti odstraňovať z povrchovej vrstvy v druhom stupni spôsobu. Týmto spôsobom zostanú v povrchovej vrstve voľné miesta, ktoré so sebou prinášajú poréznost povrchu. Tento druhý stupeň spôsobu na odstraňovanie nekovových prvkov z povrchovej vrstvy sa tiež môžeodohrávať v jednom alebo niekoľkých krokoch.Podľa výhodného uskutočnenia vynálezu nie je po skôr uvedenom druhom kroku spôsobupotrebná konečná úprava povrchu. Najmä sa povrchová vrstva nepodrobuje leptaciemuprocesu alebo podobnému procesu.Vo výhodnom uskutočnení prvý stupeň spôsobu a/alebo druhý stupeň spôsobu pozostávajú z niekoľkých krokov spôsobu, pričom v každom kroku spôsobu sa najmenej jedna nekovová látka bud ukladá v povrchovej vrstve a/alebo odstraňuje z povrchovej vrstvy. Kovové teleso môže byt napríklad spočiatku modifikované v atmosfére pre úpravu, takže sa nekovový prvok inštaluje v povrchu tohto telesa, napríklad sa kovový povrch oxiduje riadenou reakciou s atmosférou obsahujúcou kyslík. Potom sa toto kovové teleso znova podrobuje rovnakejúprave, aby sa spôsobila ďalšia inštalácia nekovového prvku v povrchovej štruktúre kovovéhotelesa, to znamená V spomenutom príklade by sa kovový povrch vystavil prídavnej oxidačnejTo isté sa týka druhého stupňa spôsobu odstránenie nekovových zložiek z povrchovej vrstvy môže podobne nastávať v niekoľkých krokoch. Rozdeľovanie dvoch stupňov spôsobu inštalácie alebo odstránenia nekovových zložiek do niekoľkých krokov je výhodnejšie praktické vtedy, ked je nutné vtomto povrchu inštalovať väčšie množstvo týchto nekovových látok alebo zneho odstraňovať, ale predĺžená alebo íntenzívnejšia úprava kovového telesa má nevýhodné účinky na vlastnosti kovu. Uvedeným rozdelením stupňa spôsobu do niekoľkýchkrokov uskutočňovaných po sebe sa dosahuje šetmejšia úprava kovového telesa.Rozdelenie stupňa spôsobu do niekoľkých krokov je tiež výhodné, ak sa má skupina rôznych látok inštalovať do povrchovej štruktúry kovového telesa alebo z nej odstraňovať. Na to sa optimalizujú reakčné podmienky v prvom kroku tak, aby prednostne reagovala určitá nekovová látka s povrchom kovového telesa. V druhom kroku sa reakčné podmienky modifikujú tak, že sa do povrchovej vrstvy integruje iná látka. Môžu nasledovať dodatočné kroky pre riadenú modiñkáciu povrchu. To sa ale nepoužije len na inštalovanie nekovových prvkovv povrchu, ale tiež na ich odstraňovanie v druhom stupni spôsobu.Dvojstupňový spôsob podľa vynálezu, to znamená postupnosť prvého a druhého stupňa spôsobu, sa prednostné uskutočňuje opakovane. To znamená, že sa porćzna povrchová vrstva spočiatku vytvára ukladaním a aspoň čiastočným opätovným odstraňovaním uvedených látok. Povrch kovového telesa vopred upravený týmto spôsobom sa potom výhodne podrobuje raz alebo viackrát spôsobu podľa vynálezu za uvedených podmienok spôsobu. Výsledkom je vytvorenie povrchu s pórmi inej veľkosti. Napríklad hrubo štruktúrovaný povrch, ktorý má vnútorné povrchy s jemnou štruktúrou, môže byť vytvorený vhodnou voľbou parametrov spôsobu. Také povrchy s hrubou poréznosťou a jemnou poréznosťou sú napríklad výhodnépre výrobu povrchov tepelného výmenníka alebo povrchov pre katalytickú premenu.Ukladanie (depozícia) nekovových prvkov alebo zlúčenin ich obsahujúcich a/alebo ich odstraňovanie zpovrehovej vrstvy sa výhodne uskutočňuje úpravou kovového telesa v atmosfére na tepelnú úpravu (heat treatment atmosphere). Tým, že sa vhodne volí zloženie atmosféry na tepelnú úpravu a zodpovedajúcim výberom parametrov procesu, ako jenapríklad tlak a teplota, je možné týmto spôsobom vyvolať reakcie medzi zložkami atmosféryna tepelnú úpravu a povrchom kovového telesa kontrolovaným spôsobom a vyrábaťKovový povrch sa spočiatku oxiduje a potom sa redukuje. V priebehu oxidačného kroku sa známym spôsobom vytvára vrstva oxidu na kovovom povrchu. V druhom kroku sa teraz povrch oxidovaného kovu vystavuje redukčnej atmosfére. V priebehu tejto úpravy sa najme nej časť existujúcich oxidov odstraňuje redukciou, pričom v povrchu zostávajú zodpovedajú ce póry.Uskutočňovaním oxidácie s následnou redukciou kovového povrchu sa dá vytvoriť poréznapovrchová štruktúra, ktorá sa dá ľahko zvlhčiť.Typ a tvar vytvorenej poréznosti povrchu závisí od parametrov spôsobu v priebehu prvého stupňa spôsobu a V priebehu druhého stupňa spôsobu. Aby sa získala porézna štruktúra, ktorá je optimálne prispôsobená k stanoveným požiadavkám na parametre, musí byť prednostnejšiev obidvoch stupňoch vhodne vybraná teplota a čas trvania.Tieto parametre závisia od typu kovu alebo zliatiny, ktorých povrch sa má modifikovať, od látky, ktorá sa má uložiť do povrchovej vrstvy alebo odstrániť z povrchovej vrstvy, od typu použitého oxidačného a/alebo redukčného činidla a od požadovanej štruktúry pórov, napríklad od ich veľkosti. Ak sa modiñkácía povrchu tepelnou úpravou kovového telesa podľa vynálezu uskutočňuje v plynnej atmosfére, sú teda teplota atmosféry a príslušné časy expozície upravené podľa povrchu, ktorý sa má upravovať, ako funkcia typu kovu alebo zliatiny, ako funk cia použitého typu oxidačného a redukčného činidla a/alebo ako funkcia požadovanejUkázalo sa, že počas úpravy oceli je prvý stupeň spôsobu výhodne uskutočňovaný pri teplote v rozsahu 800 °C a l 300 °C, výhodne najmä v rozsahu l 0 OO°C a l 200 °C. Pre čas tepelnej úpravy sa voli výhodne časové rozpätie medzi 10 a 200 minútami, výhodnejšie medzi 30 a 120 minútami. Pre titán, Cr-Co alebo iné materiály môžu slúžiť uvedené parametre ako prvýreferenčný bod, ale pravidlom je, že je praktická ďalšia optimalizácia.

MPK / Značky

MPK: B05D 3/10

Značky: výroby, spôsob, poréznych, súčiastkach, povrchov, kovových

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/12-e8941-sposob-vyroby-poreznych-povrchov-na-kovovych-suciastkach.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob výroby poréznych povrchov na kovových súčiastkach</a>

Podobne patenty