CN1715022A - 透光性陶瓷、其制造方法和发光容器 - Google Patents

Abstract

本发明提供适于制造透光性高的陶瓷的方法。将含有平均粒径小于等于0.3μm的原料粉末、分散介质和凝胶化剂的浆液浇铸，使该浆液进行凝胶化而得到成形体，并烧结该成形体。优选在常压下烧结成形体。

Description

透光性陶瓷、其制造方法和发光容器

技术领域

本发明涉及透光性陶瓷及其制造方法。

背景技术

为了提高高压放电灯的辉度，应该通过提高放电管的透光性，使放电管内部的发光物质的发光不被陶瓷吸收而向放电管的外部放出。从该观点看，目前多是由透光性高的透光性氧化铝形成。此外，通常使由透光性氧化铝构成的放电管的壁厚尽可能的薄，来提高放电管的透光性。

作为这种高压放电灯用的发光管，可以举出如专利文献1(特开2002-141021号公报)、专利文献2(特开2002-164019号公报)、专利文献3(特开2002-141022号公报)中记载的发光管。另外，在专利文献4(WO 02/85590)中记载了使用凝胶铸方法制造由透光性氧化铝构成的异形发光管的技术。

而且，在非专利文献1(《资源与材料》(資源と素材)，115(1999)，6：p.471～474，“晶体粒径对氧化铝烧结体透光性的影响”(ァルミナ焼結体の透光性に及ぼす结晶粒径の影響))中，使用平均粒径0.24μm的α-氧化铝微粉体(纯度＝99.99％)调整浆液，用注浆成形法，制作氧化铝成形体。通过烧结该氧化铝成形体，成功地制作出高强度的透光性氧化铝烧结体。在该烧结阶段，为了消除在烧结体中残存的微细气孔，在1523K的绝对温度下，对烧结体进行6个小时热等静压成形处理。

发明内容

在专利文献4记载的制造方法中，能够得到异形透光性氧化铝，但希望具有更高透光性的材料，例如透光性氧化铝。另外，在非专利文献1记载的制造方法中，烧结平均粒径0.24μm的超微粉高纯度氧化铝粉末，但在常压烧结后，在烧结体中可以看到微细的气孔和缺陷，难以得到高透光性的常压烧结体。为此，通过用热等静压成形法对烧结体再度加压烧结，消除微细的气孔和缺陷，在减小粒径的同时，成功地实现相当高的透光性。

这种热等静压成形法的加压烧结体，通过使粒子微细化，成功地使可见光透过率上升。但是，在高温用途中，如果长时间使用该烧结体的话，微细粒子逐渐进行粒子生长，存在透光性降低的倾向，因此需要解决这一问题。另一方面，没有进行热等静压成形烧结的常压烧结体，由于残留有微细的气孔和缺陷，所以提高透光性受到限制。

本发明的课题在于提供适于制造透光性高的陶瓷的方法。

本发明是制造透光性陶瓷的方法，其特征在于，对含有平均粒径小于等于0.3μm的原料粉末、分散介质和凝胶化剂的浆液进行浇铸，使该浆液凝胶化，得到成形体，并烧结该成形体。

本发明还涉及由该方法得到的透光性陶瓷。

本发明人发现平均粒径小于等于0.3μm的超微细的透光性陶瓷在以往的制法(粉末压制、挤出法、浇铸等)中，不能使粉末分散性足够稳定，烧结后，存在气孔等缺陷，提高透过率有局限。基于该发现，通过用凝胶铸法，使平均粒径小于等于0.3μm的超微细透光性陶瓷粉末成形，可以稳定地再现粉末分散性，即使不采用热等静压成形法等加压烧结法，也可以得到高的透光性，从而完成了本发明。

附图说明

图1是概略地表示可以用本发明的方法制造的发光管1A的一例的纵截面图。

图2是示意性表示使用图1的发光管1A制作的高压放电灯例子的纵截面图。

图3是表示本发明例的烧结体的陶瓷组织的电子显微镜照片。

图4是表示本发明例的烧结体的陶瓷组织的电子显微镜照片。

图中，1A是发光管；2A是发光部；7是密封用玻璃；9是电极部件。

具体实施方式

在本发明中，对含有平均粒径小于等于0.3μm的原料粉末、分散介质和凝胶化剂的浆液进行浇铸，使该浆液凝胶化，得到成形体，并烧结该成形体，来得到透光性陶瓷。

透光性陶瓷的原料粉末的平均粒径为小于等于0.3μm。其为一次粒径。该平均粒径的下限没有特别的限定。原料粉末的平均粒径可以如下确定。

采用SEM(扫描电子显微镜)等对原料粉末直接观察

这里所说的平均粒径是指SEM照片(放大倍数：X30000。任意的2视场)上的除二次凝集粒子的一次粒子的(最长轴长度+最短轴长度)/2的值的n＝500平均值。

用凝胶铸法使这种超微细陶瓷粉末成形，来提高超微细粉末的分散性、分散稳定性，发现几乎看不到烧结了该成形体的烧结体中的气孔和缺陷，烧结体的透光性显著提高。

到目前为止，凝胶铸法一直用于异形发光管等的成形，但本发明人发现，凝胶铸法特别适合于超微细粉末的成形，其分散性、分散稳定性得以提高，可以提供迄今无法得到的这种物性的烧结体。

特别是在常压烧结成形体时，也发现在烧结体中看不到气孔和缺陷，烧结体的透光性显著提高。也就是说，以往是采用HIP法等加压烧结而使微细的气孔和缺陷不会残留，但根据本发明，不使用这种特殊方法，也可以得到不残留微细的气孔和缺陷的烧结体。这种烧结体由于粒子微细，同时没有在低温下加压烧结，减小了粒子生长的余地，因此例如在1200℃左右的高温下长时间使用，也看不到粒子生长，具有这样非常优异的特性。

用本发明的方法制造的烧结体的平均粒径没有特别的限定，但优选大于等于0.8μm，更优选大于等于0.9μm，进一步优选大于等于1.0μm。并且，该平均粒径优选小于等于5.0μm，更优选小于等于3.5μm，进一步优选小于等于3.0μm。

根据本发明，可以知道通过采用凝胶铸法，即使是常压烧结，也可以提供具有超过用HIP法制造的陶瓷的四点弯曲强度的陶瓷。

例如，根据(J.Am.Ceram.Soc，86[1]12-18(2003))，采用HIP法，得到了709MPa(室温下的四点弯曲强度，平均粒径0.55μm)的氧化铝。然而，在本发明中，采用有机系凝胶铸法，得到了在室温下的四点弯曲强度为731MPa的氧化铝(平均粒径1.7μm)。而且，该采用凝胶铸法的氧化铝的平均粒径为1.7μm，比上述采用HIP法的氧化铝的平均粒径(0.55μm)大3倍或其以上。一般来说，粒子的平均粒径越大，陶瓷的强度越低。如果把该粒径的作用计算在内，本发明的陶瓷与采用HIP法制造的陶瓷相比，具有强度非常高的惊人效果。这样，尽管粒径大于采用HIP法的陶瓷，陶瓷的强度还是高，这可能是因为通过有机系凝胶铸可以显著减少微小气孔和缺陷(如气孔率小于等于0.1％)。

本发明的陶瓷可以使如多晶氧化铝在室温下的四点弯曲强度大于等于500MPa，进一步大于等于600MPa。另外，在1200℃的四点弯曲强度也显著增加，可以大于等于300MPa。

并且，在另一例中通过原料粒径0.1μm、烧结1500℃×1小时，满足气孔率小于等于0.05％且平均粒径1.0μm，实现了在常压烧结条件下过去未曾有过的微细且致密的组织。从而，由于上述原因，用作高压放电灯用发光容器时即使在高温也能够确保高强度，因此，尤其能够使发光体部壁厚变薄(优选为0.25～0.6mm，更优选为0.3～0.5mm)，提高用作灯时的直线透过率和在同一地方附近的耐热冲击性。

可以在本发明的透光性陶瓷材料中使用的材料并没有限定，但优选氧化铝、氧化钇、YAG(钇铝石榴石)、石英，特别优选透光性氧化铝。例如，优选相对于纯度大于等于99.9％(优选大于等于99.95％)的高纯度氧化铝粉末，添加有150～1000ppm的助剂的原料。

作为这种高纯度氧化铝粉末，可以举出如大明化学工业株式会社制的高纯度氧化铝粉末“泰米库仑(タィミクロン)TM-D”、“泰米库仑TM-DR”、“泰米库仑TM-DA”、“泰米库仑TM-DAR”、“泰米库仑TM-5D”。

作为上述助剂，优选氧化镁，还可以举出如ZrO₂、Y₂O₃、La₂O₃、Sc₂O₃。特别是添加氧化镁的话，使用有机分散介质的情况，这次新发现添加以往的硝酸盐会显著阻碍浆液固化，因此优选添加氧化镁。如果添加硝酸盐的话，通常1～2小时就结束的情况却48小时后也没有固化。另外，烧结添加剂的粒径超过0.3μm的话，使烧结体粒径产生波动而气孔也增加，因此最好使用小于等于0.3μm的物质。

凝胶铸法是将含有陶瓷粉末、分散介质和凝胶化剂的浆液浇铸后，通过温度条件和添加交联剂等，使该浆液进行凝胶化而固化，来得到成形体的粉体成形体的制造方法。

凝胶铸法可以举出如下的方法。

(1)在分散介质中和无机物粉体一起分散作为凝胶化剂的聚乙烯醇、环氧树脂、酚醛树脂等预聚物来制备浆液，浇铸后，用交联剂进行三维交联使之凝胶化，来固化浆液。

(2)化学键合具有反应性官能基团的有机分散介质和凝胶化剂，来固化浆液。该方法是在本申请人的特开2001-335371号公报、及专利文献4中记载的方法。

在(2)的方法中，优选使用具有2个或其以上反应性官能基团的有机分散介质。另外，优选整个分散介质的60质量％或其以上是具有反应性官能基团的有机分散介质。

优选具有反应性官能基团的有机分散介质在20℃的粘度为小于等于20cps，凝胶化剂在20℃的粘度优选为小于等于3000cps。具体地说，优选化学键合具有2个或其以上酯基的有机分散介质和具有异氰酸酯基和/或异硫氰酸酯基的凝胶化剂，来固化浆液。

有机分散介质需要满足以下2个条件：是可以与凝胶化剂化学键合而固化浆液的液态物质，以及是可以形成浇铸容易的高流动性浆液的液态物质。

为了与凝胶化剂化学键合，使浆液固化，需要在分子内具有反应性官能基团，即羟基、羧基、氨基等可以与凝胶化剂形成化学键的官能基团。

上述有机分散介质只要具有至少1个反应性官能基团就足够了，但为了得到更充分的固化状态，优选使用具有2个或其以上反应性官能基团的有机分散介质。

作为具有2个或其以上反应性官能基团的液态物质，可以考虑如多元醇(乙二醇等二醇类、甘油等三醇类等)、多元酸(二羧酸类等)。

另外，分子内的反应性官能基团未必是同种类的官能基团，也可以是不同的官能基团。另外，反应性官能基团也可以像聚乙二醇那样为多数。

另一方面，为了形成浇铸容易的高流动性的浆液，优选尽可能使用粘性低的液态物质，特别优选使用20℃的粘度为小于等于20cps的物质。

由于前面已描述的多元醇和多元酸因氢键的形成存在粘性高的情况，因此存在即使可以固化浆液，但作为反应性分散介质则不优选的情况。因此，优选使用多元酸酯(例如，戊二酸二甲酯等)、多元醇的酸酯(例如甘油三乙酸酯等)等含有2个或其以上酯基的酯类作为有机分散介质。另外，多元醇、多元酸也是，只要是不使浆液的粘度增加的程度的量，为增强强度而使用是有效的。

这是因为酯类虽然比较稳定，但只要是反应性高的凝胶化剂，就可以充分反应，粘性也低，所以满足上述2个条件。特别是总碳原子数为20或其以下的酯为低粘性，所以比较合适用作反应性分散介质。

在该实施方式中，可以并用非反应性分散介质。作为该分散介质，优选醚、烃、甲苯等。

另外，使用有机化合物作为非反应性分散介质时，从确保与凝胶化剂的反应效率的观点看，在整个分散介质中，也优选含有60质量％或其以上的反应性分散介质，更优选含有85质量％或其以上。反应性的凝胶化剂的例子记载在如特开2001-335371号公报、专利文献4中。

具体地说，该反应性的凝胶化剂是可以与分散介质化学键合，固化浆液的物质。因此，本发明的凝胶化剂只要在分子内具有可以与分散介质进行化学反应的反应性官能基团即可，例如，可以是单体、低聚物、通过添加交联剂而三维交联的预聚物(例如聚乙烯醇、环氧树脂、酚醛树脂等)等中的任意物质。

但是，上述反应性凝胶化剂从确保浆液的流动性的观点看，优选使用粘性低的，具体地是在20℃的粘度为小于等于3000cps的物质。

一般来说，平均分子量大的预聚物和聚合物的粘性高，因此，在本发明中，优选使用分子量比它们小的，具体地说是根据GPC(凝胶渗透色谱)法的平均分子量小于等于2000的单体或低聚物。另外，其中的“粘度”是指凝胶化剂本身的粘度(凝胶化剂100％时的粘度)，不是指市售的凝胶化剂稀释溶液(例如，凝胶化剂的水溶液等)的粘度。

优选考虑与反应性分散介质的反应性，适当选择凝胶化剂的反应性官能基团。例如，使用反应性比较低的酯类作为反应性分散介质时，优选选择具有反应性高的异氰酸酯基(-N＝C＝O)和/或异硫氰酸酯基(-N＝C＝S)的凝胶化剂。

异氰酸酯类一般与二醇类或二胺类反应，但二醇类如前面已描述的，往往粘性高，而二胺类则反应性过高，有时浇铸前浆液就已固化。

从这种观点，也优选通过由酯构成的反应性分散介质与具有异氰酸酯基和/或异硫氰酸酯基的凝胶化剂的反应，来固化浆液，为了获得更充分的固化状态，优选通过具有2个或其以上酯基的反应性分散介质与具有异氰酸酯基和/或异硫氰酸酯基的凝胶化剂的反应，来固化浆液。另外，二醇类、二胺类也是，只要是不使浆液的粘性大大增加的量，为了增强强度而使用是有效的。

作为具有异氰酸酯基和/或异硫氰酸酯基的凝胶化剂，可以举出如MDI(4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯)类异氰酸酯(树脂)、HDI(六亚甲基二异氰酸酯)类异氰酸酯(树脂)、TDI(甲苯二异氰酸酯)类异氰酸酯(树脂)、IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)类异氰酸酯(树脂)、异硫氰酸酯(树脂)等。

另外，考虑与反应性分散介质的相溶性等化学特性，优选在上述基本化学结构中导入其它官能基团。例如，在与由酯构成的反应性分散介质反应的情况，从提高与酯的相溶性、提高混合时的均质性方面看，优选导入亲水性的官能基团。

另外，在凝胶化剂分子内，可以含有异氰酸酯基团或异硫氰酸酯基团以外的反应性官能基团，也可以同时具有异氰酸酯基团和异硫氰酸酯基团。而且，也可以像聚异氰酸酯那样，存在许多反应性官能基团。

如下制造成形用浆液。

(1)在分散介质中分散无机物粉体制成浆液后，添加凝胶化剂。

(2)在分散介质中同时添加无机物粉体和凝胶化剂并分散，来制造浆液。

如果考虑浇铸时的操作性的话，优选在20℃的浆液的粘度为小于等于30000cps，更优选为小于等于20000cps。除前面已经描述的反应性分散介质和凝胶化剂的粘度之外，也可以通过粉体的种类、分散剂的量、浆液浓度(粉体体积对浆液总体积的％)来调节浆液的粘度。

但是，如果浆液浓度过低，则成形体密度降低，产生成形体的强度下降、干燥和烧结时产生裂缝和收缩率增加而引起的变形等问题，因此是不优选的。从而，通常浆液浓度优选为25～75体积％，如果考虑减少干燥收缩引起的裂缝，则更优选35～75体积％。

另外，在成形用浆液中可以加入各种添加剂，例如用于促进分散介质和凝胶化剂反应的催化剂、用于容易调制浆液的分散剂、消泡剂、表面活性剂或者用于提高烧结体特性的烧结助剂等。

另外，发现通过在浆液中含有一定量的水分，可以显著提高由浆液成形的成形体的强度。

一般认为，为了提高成形体强度，优选往浆液中添加具有多种官能基团(羟基、氨基等)的化合物。这是因为，通过使具有多个官能基团的化合物聚合反应，可以提高成形体的强度。但意想不到的是，在本实施方式中，添加并没有多个官能基团的水却有助于提高成形体强度，在该方面是划时代的。

在本实施方式中，浆液调合前的陶瓷粉末中可以已经含有水分和/或往干燥粉末中添加水分也可以。另外，调合浆液时添加水分也可以，但在浆液调合前陶瓷粉末中已经含有水的情况，成形体的强度提高效果会更高。

具体地说，在浆液中，把原料粉末的量计为100重量份时，浆液中的总水分量为大于等于0.03重量份。该水分量是浆液调合前原料粉末所含的水分量(包括结晶水和吸附水两者)和浆液调合时添加的水分量的合计值。

从该观点看，浆液中的水分量更优选为大于等于0.06重量份，进一步优选为大于等于0.1重量份。

浆液中的水分量的上限没有特别的限定。但是，如果水分量过多，则固化速度过快，成形结束前固化易于开始。从避免其发生的观点看，浆液中的水分量优选为小于等于3.0重量份。

适宜的实施方式中，在还原性气氛下进行成形体的烧结。还原性气氛以氢为代表，也可以含有惰性气体。

烧结温度由材料而定。但是，在适宜的实施方式中，也可以使烧结时的最高温度小于等于1750℃。

烧结温度的下限也没有特别的限定，根据材料选择，如优选为大于等于1350℃，更优选为大于等于1450℃。另外，根据烧结体的色调(例如黑化)，可以适当加湿(露点-10～+10℃)。

另外，在适宜的实施方式中，可以在1000℃～1200℃的温度，使成形体脱脂，然后烧结。脱脂优选在大气氛围中进行。此时，可以适当供给大气或氧气以免炉内成为缺氧状态。

凝胶铸成形体中的有机成分，与采用通常成形(粉末压制用的粘合剂和挤压加工)法得到的成形体中的有机成分相比较，难于分解，因此本脱脂工序对促进有机成分的分解是优选的，对抑制烧结体的黑化是有效的。对脱脂时间也没有限定，优选为大于等于30小时，更优选为大于等于60小时。

另外，根据烧结体的色调(例如黑化)，可以在1000～1500℃，在大气中退火。此时，可以适当供给大气或氧气以免炉内成为缺氧状态。

图1是概略地表示可以用本发明制造的放电管1A的一例的纵截面图。图2是概略地表示使用图1的放电管1A的高压放电灯的纵截面图。

放电管1A具备圆管形状的中央发光部2A、设置在中央发光部2A两侧的一对管状端部3、连接中央发光部2A和端部3的一对连接部4。中央发光部2A的内部空间5和端部3的内部空间6连通。2a是中央发光部2A的外周面，2b是中央发光部2A的内周面，3a是端部3的外周面，3b是端部3的内周面。

图2是概略地表示利用图1的放电管的高压放电灯的设计例的纵截面图。在放电管1A的端部3的开口3c附近，用密封用玻璃7固定导电性部件8，在导电性部件的端部安装电极装置9。此外，在内部空间5、6填充离子化发光物质和起动气体，在一对电极部件9之间产生弧光放电。

作为导电性部件的材质，优选选自由钼、钨、铼、铌、钽构成的组中的1种或其以上的金属，或者由这些1种或其以上的金属和选自由氧化铝、氧化钇、石英构成的组中的陶瓷构成的导电性金属陶瓷。其中导电性金属陶瓷可以减少与密封的陶瓷放电管的热膨胀差，因此可以抑制热应力的产生，所以是有利的。

密封用玻璃优选是选自由氧化铝、氧化钇、石英和稀土类氧化物构成的组中的2种或其以上的陶瓷的混合物。

在金属卤化物高压放电灯的情况，在陶瓷放电管的内部空间，封入氩气等惰性气体和金属卤化物，进一步根据需要封入水银。

这些高压放电灯可以应用在汽车用前灯、OHP(高架投影仪)、液晶投影仪灯各种照明装置中。

另外，本发明的透光性陶瓷可以应用在需要耐热冲击性的热循环机构中的结构体、高温炉等的目视窗口等用途。

实施例

实施例1

往纯度大于等于99.99％、BET表面积9～15m²/g、堆积密度0.9～1.0g/cm³的高纯度氧化铝粉末中添加500ppm的氧化镁粉末。用凝胶铸法将该原料粉末成形。

具体地说，将该粉末100重量份与分散介质(戊二酸二甲酯∶甘油三乙酸酯＝90∶10重量比)40重量份、凝胶化剂(4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯转化物)4～5重量份、分散剂(聚马来酸共聚物)3重量份、反应催化剂(三乙胺)0.1～0.3重量份混合。具体地说，在20℃，在分散介质中添加上述原料粉末并分散，然后添加凝胶化剂并分散，最后添加反应催化剂，来制备浆液。该浆液的粘度为300cps。

往模具中注入该浆液，放置2小时使之凝胶化。从模具中取出凝胶化的成形体，在60～100℃干燥。然后在1100℃将成形体脱脂2小时。烧结是在100％干燥氢气中，在各粒径的透过率增至最高的最高温度条件下实施。然后，在大气中，在1200℃，实施退火5小时。

而且，作为比较例，使用上述原料粉末，使用压制成形体，得到烧结体。将这些烧结体镜面研磨成厚度0.5mm，用日立制的U-3400，测定直线透过率。测定波长为700nm。直线透过率大于等于25％时记为良好。将测定结果示于表1中。

表1

原料平均粒径(μm)		0.1	0.2	0.3	0.4	0.6
							凝胶铸	直线透过率(％)	40	35	30	20	20
压制成形	低于5	低于5	10	20	20

表1的结果表明，原料平均粒径为小于等于0.3μm的情况，直线透过率提高至30～40％，显示出令人惊奇的高透过率。与原料平均粒径为0.4、0.5μm的情况相比较，通过使原料平均粒径小于等于0.3μm，也可以获得显著高的透过率。相对于此，压制成形法的情况，如果原料平均粒径小于等于0.3μm，烧结体的直线透过率大大降低。

实施例2

和实施例1一样制备烧结体，测定所得试样的直线透过率。

但是，使用原料平均粒径0.2μm的物质，对于成形～干燥的成形体，如表2所示改变脱脂温度。脱脂时的保持时间为2小时。烧结是在100％干燥氢气中，在1700℃进行1小时，退火是在大气中，在1200℃进行5小时。将这些烧结体镜面研磨成厚度0.5mm，用日立制的U-3400，测定直线透过率。测定波长为700nm。将测定结果示于表2中。

表2

脱脂温度(℃)	900	1000	1100	1200	1300
						直线透过率(％)	15	30	35	30	20

这样，通过使脱脂温度为1000～1200℃，直线透过率提高最大。另外，对原料平均粒径0.3μm、0.1μm的物质也进行同样的实验，得到与其相同的结果。

实施例3

对于和实施例1一样的未烧结体，除改变烧结温度之外，完全一样地进行试验。原料平均粒径为0.2μm。烧结时的最高温度下的保持时间为2小时。烧结是在100％干燥氢气中保持1小时，退火是在大气中，在1200℃下进行5小时。其它评价条件和实施例1一样。而且，在表3显示了烧结体在室温下的四点弯曲强度，在1200℃的四点弯曲强度和平均粒径。测定方法如下。

烧结体在室温下的四点弯曲强度：按照JIS R1601。

在1200℃的四点弯曲强度：按照JIS R1604。

原料平均粒径：利用SEM直接观察测定。

烧结体平均粒径：根据截距法计算。

表3

烧结温度(℃)	1500	1520	1550	1600	1650	1750	1780
								直线透过率(％)	低于5	25	27	35	30	25	15
四点弯曲强度(室温)(MPa)	220	519	731	696	620	531	435
								四点弯曲强度(1200℃)(MPa)	124	372	510	485	430	306	183
平均粒径(μm)	1.2	1.4	1.7	2.2	2.7	6.2	18.0

该结果表明，原料平均粒径为0.2μm的透光性氧化铝的情况，烧结温度适宜为1520℃～1750℃。

实施例4

和实施例1一样制备烧结体。但是，使用平均粒径0.1μm的物质，对于成形～干燥的未烧结体，如表4所示改变烧结时的最高温度。脱脂时的保持时间为2小时。烧结是在100％干燥氢气中保持1小时，退火是在大气中，在1200℃进行5小时。

表4

烧结温度(℃)	1350	1430	1450	1500	1550	1600	1650
								平均粒径(μm)	无法测量	0.7	0.8	1.0	1.4	2.0	3.0
直线透过率(％)	低于5	20	25	40	35	30	20

这样，在原料平均粒径为0.1μm的透光性氧化铝的情况，烧结温度适宜为1450℃～1600℃。在1500℃烧结1小时时烧结后的平均粒径为1.0μm、气孔率为0.05％或其以下，晶粒微细且组织极其致密。并且直线透过率为40％。

实施例5

和实施例1一样制备烧结体。但是，使用原料平均粒径为0.2μm的物质，对于成形～干燥的未烧结体，在1200℃保持2小时。烧结是在100％干燥氢气中，在1700℃进行1小时，退火是在大气中，保持5小时。如表5所示改变退火温度。将所得烧结体镜面研磨成厚度0.5mm，用日立制的U-3400，测定直线透过率。测定波长为700nm。

表5

退火温度(℃)	无退火	900	1000	1200	1400	1500	1600
								直线透过率(％)	8	15	30	35	30	25	15

表5表明，在退火温度1000～1500℃进行退火，可以进一步提高直线透过率。原料平均粒径为0.1μm的情况，也可以得到与其相同的结果。

实施例6

另外，采用作为氧化铝分散介质比有机介质普通的水分散介质体系的凝胶铸法，使用实施例1使用的粉末(平均粒径0.2μm)，对于进行了1100℃脱脂、1650℃烧结、1200℃退火的物体测定直线透过率。

表6

	直线透过率(n＝20)				n＝100的成形合格率
						平均	最大值	最小值	σ
	有机分散介质体系	35	40	32						2.5	98％
水分散介质体系					32	40	27	4.7	85％

表6表明，虽然数值本身没有显著的差别，但是用n＝20比较的结果，有机分散介质体系的波动小。一般认为该结果是因为水分散体系对pH敏感，所以对浆液性状产生潜在性波动。另外，关于干燥时的裂纹(推测为由成形体内外部的干燥收缩速度差引起)不良情况，由该不良情况引起的成形合格率，有机分散介质体系的物质为98％，相对于此，水分散介质体系的物质为85％。从这些结果，更优选有机分散介质的凝胶铸。

实施例7

另外，在有机分散介质中，使用平均粒径0.2μm的氧化铝，1100℃脱脂，1650℃烧结，改变作为烧结添加剂的氧化镁的平均粒径为0.1～0.6μm，进行评价。

表7

MgO平均粒径	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6
							直线透过率	35	30	25	20	15	15

从表7可以知道，氧化镁的平均粒径最好是小于等于0.3μm。

在图3显示了实施例1的原料粒径0.1μm的实施例的电子显微镜照片。该烧结体的平均粒径为1.8μm。在图4显示了实施例1的原料粒径0.2μm的实施例的显微镜照片。该烧结体的平均粒径为4.2μm。即使烧结体的平均粒径为4.2μm这种比较大的情况，也可以获得高的直线透过率，这是值得关注的。

实施例8

和实施例1一样，制备浆液，将该浆液注入到模具中，放置2小时使之凝胶化。从模具中取出凝胶化的成形体，在60～100℃干燥。成形体的大小为直径φ10mm，长度50mm的圆棒状。放置100小时后，测定该成形体的抗折强度(破坏载荷)，将结果示于表8中。

其中，通过在浆液混合前预热原料粉末，控制原料粉末中的水分量。一般来说，氧化铝粉末在约450℃进行加热时，水分量成为零(参考《理化学辞典》(岩波书店发行第3版第2次印刷，1971年)中的“氧化铝”(酸化ァルミニゥム)部分)。因此，通过在600℃预热原料粉末，使水分量成为0重量份。另外，通过与其一起调节预热温度，如表8所示改变原料粉末中的水分量。也就是说，表8所示的水分量是浆液调合前原料粉末中所含的水分量(包括结晶水和吸附水两者)。

表8

水分量重量份	0	0.03	0.1	0.2	0.7
						破坏载荷(kg)	1.3	2.0	2.3	2.8	3.5
判断	×	○	○	◎	◎

如表8所示，通过使原料粉末中的水分量大于等于0.03重量份，显著提高成形体的强度。

实施例9

和实施例1一样制备浆液，将该浆液注入到模具中，放置2小时使之凝胶化。从模具中取出凝胶化的成形体，在60～100℃干燥。成形体的大小为直径φ10mm，长度50mm的圆棒状。放置100小时后，测定该成形体的抗折强度(破坏载荷)，将结果示于表9中。也就是说，表9所示的水分量是浆液调合时添加的水分量的值。

其中，通过在600℃预热原料粉末，使水分量成为0重量份。此外，将原料粉末与分散剂等混合而制备浆液时，往浆液中添加表9所示各量的水分。

表9

水分量重量份	0	0.03	0.06	0.15	0.3
						破坏载荷(kg)	1.3	1.7	2.0	2.3	2.6
判断	×	○	○	○	◎

如表9所示，通过使浆液中的水分量大于等于0.03重量份，可以显著提高成形体的强度。

实施例10

从实施例3的结果可以判断出高温强度高，基于此对耐热冲击性进行了以下试验。

把额定输入功率35W用发光管的发光体部的壁厚设定为0.2、0.25、0.3、0.5、0.6、0.7、0.8(mm：以往厚度)，进行100次1分钟开/1分钟关的开关试验，确认究竟能够耐于何等程度的过负荷输入功率。如上所述，0.25～0.6mm时与以往相比得到了特别显著的效果。

表10

体部壁厚(mm)	0.2	0.25	0.3	0.5	0.6	0.7	0.8(以往)
								试验输入功率(W)	40	45	50	50	45	40	40

Claims (20)

1.一种透光性陶瓷的制造方法，其特征在于，将含有平均粒径小于等于0.3μm的原料粉末、分散介质和凝胶化剂的浆液浇铸，使该浆液进行凝胶化而得到成形体，并烧结该成形体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在常压下烧结所述成形体。

3.根据权利要求1或2的所述的方法，其特征在于，所述透光性陶瓷是透光性氧化铝。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的方法，其特征在于，在还原性气氛下进行所述烧结。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的方法，其特征在于，所述烧结时的最高温度为小于等于1750℃。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的方法，其特征在于，在1000℃～1200℃的温度将所述成形体脱脂，然后烧结。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的方法，其特征在于，对所述烧结体进行退火处理。

8.根据权利要求1～7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述分散介质是具有反应性官能基团的有机分散介质，通过使该有机分散介质和所述凝胶化剂化学键合，使所述浆液凝胶化。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述分散介质含有选自多元酸酯和多元醇的酸酯类中的至少1种或其以上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述分散介质含有戊二酸二甲酯。

11.根据权利要求8～10中的任一项所述的方法，其特征在于，所述凝胶化剂在分子内具有异氰酸酯基团和/或异硫氰酸酯基团。

12.根据权利要求8～11中的任一项所述的方法，其特征在于，所述浆液含有聚马来酸共聚物作为分散剂。

13.根据权利要求8～12中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述浆液中以平均粒径小于等于0.3μm的氧化物的形式添加烧结添加剂。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述透光性陶瓷是多晶氧化铝，所述烧结添加剂是氧化镁。

15.根据权利要求1～14中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述浆液中，将所述原料粉末的量计为100重量份时，所述浆液中的总水分量为0.03重量份或其以上。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述原料粉末含有水分。

17.根据权利要求1～16中的任一项所述的方法，其特征在于，所述透光性多晶氧化铝陶瓷在室温下的四点弯曲强度为大于等于500MPa。

18.根据权利要求1～17中的任一项所述的方法，其特征在于，所述透光性氧化铝陶瓷在1200℃的四点弯曲强度为大于等于300MPa。

19.一种透光性陶瓷，其特征在于，由权利要求1～18中的任一项所述的方法得到。

20.一种发光容器，其特征在于，由权利要求19所述的透光性陶瓷构成。

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