[发明专利]制造含有金属组分的陶瓷制品的方法及由其制造的制品

说明书

本发明涉及生产自承陶瓷体的方法，该自承陶瓷体是由母体金属和气相氧化剂的氧化反应产物形成的，具有为赋与陶瓷体一定的性质在陶瓷体形成过程中引入的包括第二金属的金属组分。本发明还涉及由此生产的陶瓷体。    

近年来，对陶瓷在历来用金属的结构上的应用兴趣越来越增加。此种兴趣的推动力是陶瓷在某些方面具有优越性，诸如耐腐蚀、硬度、弹性模量、耐高温性能等均优于金属。    

目前对生产更高强度，更可靠，更坚韧的陶瓷制品的努力主要集中在(1)改进的整块陶瓷生产方法的开发以及(2)新材料组成，特别是陶瓷基复合体的开发。复合结构由非均质材料组成，陶瓷体或制品是由两种或多种不同材料紧密地结合在一起而制成的，以便得到所需性质的复合体。例如，两种不同材料，将其中一种嵌入到另一种材料的基体中，并使其紧密地结合。一种陶瓷基复合结构一般包含一种陶瓷基质，该基质结合有一种或多种不同类型填充材料，诸如：颗粒状、纤维状、棒状及其它等。

用陶瓷代替金属有几种已知的局限性或困难，如定标的通用性(scaling versatility)，生产复杂形状复合体的可能性，满足最终应用所要求的性质以及成本等。

转让给本申请的同一所有者的一些共同未决的专利申请(以下称为共同所有专利申请)克服这些局限性或困难，并提供了可靠的生产陶瓷材料，包括复合体的新方法。此法一般来说公开于1986，1，15申请的共同所有和共同未决的美国专利申请系列号818,943中，该申请是1985，9，17申请的系列号为776,964的部分继续申请，而后者又是1985，2，26申请的系列号为705,787的部分继续申请，后者又是1984，3，16申请的美国专利申请系列号为591,392的部分继续申请。所有这些专利申请均属Marc S.Newkirk等人名下，题目均为“新型陶瓷材料及其制造方法”。这些申请公开了从母体金属的氧化反应产物生长而成自承陶瓷体的制作方法。熔融金属与气相氧化剂反应生产一种氧化反应产物，而金属穿过氧化产物向氧化剂迁移，从而继续发展成一种陶瓷多晶体，此种多晶体可产生出互连的金属组分。此过程可用一种合金掺杂剂促进，诸如使用以镁和硅掺杂铝的情况，以便在空气中进行氧化反应生产α-氧化铝陶瓷结构。此法当在母体金属表面涂以掺杂材料时可以得到改善，正象在1986,1,27提出申请的共同所有的美国专利申请系列号822,999中所叙述的那样，该申请为1985,9,17提出申请的系列号为776,965的部分继续申请，而后者是1985,6,25提出申请的系列号为747,788的部分继续申请，此后者又是1984,7,20提出申请的系列号为632,636的部分继续申请，所有这些专利均属Marc S.Newkirk等人名下，题目均为“自承陶瓷材料的制造方法”。

此种氧化现象过去被用于生产陶瓷复合体中，如已叙述在共同所有和共同未决的1986，1，17提出申请的美国专利申请系列号819,397中那样，它是1985,2,4提出申请的系列号为697,876的部分继续申请，二者均属Marc S.Newkirk等人的名下，题目均为“复合陶瓷制品及其制造方法”。这些申请公开了生产自承陶瓷复合体的新方法，此方法是从陶瓷金属向可渗透的填料体中生长一种氧化反应产物，从而使陶瓷基质渗入填料。然而，所得到的复合体没有限定的或预定的几何形状或造型。

在共同所有和共同未决的1986,5,8提出申请的美国专利系列号为861,025中公开了制造具有预定几何造型和形状陶瓷复合体的方法。按照这个美国专利申请的方法，产生的氧化反应产物向着规定的表面边界渗进可渗透的预制件。业已发现，如果提供的预制件具有屏蔽装置，则更易得到高的精度，如在共同所有和共同未决的美国专利系列号861,024中所公开的那样(1986,5,8提出申请的)。此法生产的异型自承陶瓷体，包括异型陶瓷复合体，它是通过母体金属的氧化反应产物生长到屏蔽装置，该屏蔽装置与金属有一定的间隔，以便建立边界或表面。陶瓷复合体具有一个内部几何图形的凹腔，此图形是由一个阳模或型板的形状反复制出来，此法已在共同所有和共同未决的美国专利申请系列号823,542(1986,1,27提出申请)和美国专利申请系列号896,157(1986,8,13提出申请)中公开。

上述的共同所有专利申请公开了生产陶瓷制品的方法，此法生产的陶瓷制品在使用中代替金属时克服了某些传统的局限性或难点。