CS208234B1 - Způsob úpravy povrchu monokryetalickýoh a vysoce hutných keramických výrobků z kysličníku hlinitého chemickým leštěním - Google Patents

Abstract

Chemické leštění povrchu monokrystalickýoh a hutných keramických výrobků z AlgO^ v lázni, složené z BgO-j : (Na, K, LiJgO s (Na, K, Li)P = 1,5 až 4,6 : 0,4 až 2,3 při tpplotě 720 až 1000 °C

Description

Vynález se týká způsobu chemického leštění povrchů monokrystalických a vysoce hutnýoh keramických výrobků z kysličníku hlinitého chemickým leštěním.

Povrch monokryetalickýoh nebo vysooe hutných keramických výrobků z kysličníku hlinitého nemá bezprostředně po jejich zhotovení maximální jakost, která by odpovídala vysoké kvalitě vlastního materiálu a tím nedosahuje optimálních parametrů při aplikaci výrobků· Zvláště markantní vliv má jakost povrchu těchto výrobků v případě aplikace vo světelné technice na hořáky vysokotlakých sodíkových výbojek, kde je žádoucí vysoká světelná propustnost trubice hořáku, aby vystupujícímu světlu nebyly kladeny zbytečné překážky a nesnižovala se tak světelná účinnost výbojky.

Povrch monokrystaliekýeh profilovaných výrobků z kysličníku hlinitého - safíru, například trubic, je obvykle znečištěn napařeninami z exhalací vysokoteplotní pece, zejména molybdenem nebo wolframem a tyto nečistoty při vysokých teplotách procesu přípravy výrobků reagují β materiálem povrchu, takže na výrobku vgniká vrstvička několika až stovek /Um, která má sníženou světelnou propustnost· Kromě toho, ani povrch monokryetalickýoh výrobků není dokonale hladký, nebol jednak při tažení přes tvarovací člen ee na něm odráží každá nedokonalost jeho tvaru ve formě podélných rýh, jednak v důsledku tepelných mikrofluktuací dochází i ke vzniku příčného rýhování. Takto vrásněný povroh je další příčinou snížení průchodnosti světla· Je tedy nutné ke zvýšení optieké propustnosti safírových profilovaných výrobků částečné nebo úplné odstranění nežádoucí povrchová vrstvičky, & výrobku tak, aby povrch byl maximálně hladký a lesklý a neprojevoval vady, vzniklé jBelektivxtím působením použité metody, tedy například leptání po krystalografických plochách· Směrové působení se může projevit při jakémkoli zvoleném poetupu, al již při leštění v taveninách, horkých roztocích, mechanickém opracování, žárovém zpracování a podobně.

Výrobky z vysooe hutné (transparentní) keramiky kysličníku hlinitého jsou vytvářeny z prášků o zrnitosti v yum známými hpůsoby.jako isostatickým lisováním, keramickým litím, tažením a pod·, β následným sušením, přsžahem a výpalem. Pro lepší slinování a také aby při výpalu nedocházelo k růstu zrn a tím ke snižování teplotněmechanickýoh parametrů a homogenity výrobku, je k základní surovině kysličníku hlinitému přidávána příměs hořčíku ve formě kysličníku nebo spinelu. Při rekrystalizaoi se hořčík soustře3uje na hranicích zrn a do značná míry brání jejich dalšímu růstu. Lisovaná a vypálená keramická hmota působí při průchodu světla jako ideální optický rozptylovač, nicméně kvalita povrchu ovlivňuje reflexivitu a tím vstup světla do materiálu a výstup z něho. Je proto žádoucí, aby povrch byl minimální, tj. hladký a lesklý, bez vystupujích útvarů zrn. Požadavek na úpravu povrchu je tedy v důsledku obdobný jako v případě monokrystalickáhc výrobku.

• , Povrch monokryetalickýoh a vysoce hutných keramických výrobků z kysličníku hlinitého je zpravidla aatažén množstvím mikrodefektů, jako jsou škráby, záprasky, výstupy dislokaoí a pod., která snižují pevnost .výrobku při mechanickém namáhání. Odstranění této defektní povrchové vrstvy vede k významnému zvýšení objemových pevnostních para208 234 metrů výrobku, což je známo u keramických souetružnických nožů, u monokrystalických safírových vláken a j. (King A.G. s Mater.Sel.Research, fa, 529, (1966), Hurley G.P., Pollooh J.T.A.i Metallurg. Trans., fa, 397, (1972)).

Obecně je známo chemické leštění povrchů monokrystalických výrobků ze safíru i vysoce hutné keramiky z kysličníku hlinitého v horkých lázních nebo taveninách, jako kyselině sírové, kyselině fosforečné, kyselém síranu sodném, kysličníku vanadičném, boraxu (Popov S.K.: Rosť kristallov II., Izd. AN SSSR, str. 140-210, Moskva 1959). Nežádoucí je ovšem taková lázeň, která působí neselektivně, tj. bez preferenčního leptání na hranicích zrn či po dislokacích nebo krystalografických plochách.

Jednou z nejlépe vyhovující lázní v tomto smyslu je tavenina boraxu; její nevýhodou je však vysoká viskosita. Při aplikaci leštící lázně pro hromadné použití je současně nutná poměrně nízká viskosita lázně, neboí viskozní tavenina ulpívá ve značné míře na leštíném povrchu, tenké trubičky zcela zalévá a následné pracné rozpouštění vrstvy ztuhlé taveniny proces nepřiměřeně prodražuje.

Zmíněné potíže odstraňuje způsob dodatečné úpravy povrchu monokrystalických a vysoce hutných keramických výrobků z kysličníku hlinitého chemickým leštěním, jehož podstata spočívá v tom, že výrobky ee vystaví po dobu půl až 10 minut působení taveniny, sestávající z kysličníku boritého, kysličníku sodného nebo/a draselného nebo/a lithného a fluoridu sodného, nebo/a draselného nebo/a lithného ve vzájemných hmotnostních poměrech 6,9 : 1,5 až 4,6 : 0,4 až 2,3 při teplotě 720 až 1000 °C, načež po vytemperování a ochlazení na pokojovou teplotu se vyčistí v horkých minerálních kyselinách, jako je kyselina chlorovodíková nebo sírová.

V dalším jsou uvedeny jako konkrétní možnosti některé příklady provedeni podle vynálezu

Příklad 1 trubic z vysoce hutné transparentní keramiky z kysličníku hlinitého o 0 9,3 mm a délce 114 mm bylo ve formě svazku zasunuto do pece, ponecháno po dobu 10 min. temperovat při teplotě 750 °C a poté vnořeno do taveniny, sestávající z kysličníku boritého, kysličníku sodného a fluoridu sodného v hmotnostních poměrech 6,9 t 2 : 1 a ponecháno po dobu 1 min. v této lázni při teplotě 900 °C. Poté byly trubice z taveniny vyjmuty, temperovány po dobu 5 min. a pak ochlazeny na pokojovou teplotu. Poté byly čištěhy v horké zředěné (2 » 1) kyselině chlorovodíkové a po opláchnutí destilovanou vodou osušeny. Povrch trubic byl shledán lesklým a jejich integrální propustnost se zlepšila z původních 86 až 93 % na 88 až 96 %,

Příklad 2

Obdobným způsobem byl chemicky leštěn povrch monokrystalických safírových trubic, » s tím rozdílem, že jako lázně bylo použito taveniny sestávající z kysličníku boritého, kysličníku draselného a fluoridu lithného v hmot. poměrech 6,9 t 3 t 1,5. Teplota lázně byla 950 °C, doba působení 1 minuta. Po vytemperování a ochlazení byly trubice čištěhy v horké zředěné 1 > 1 kyselině sírové a po opláchnutí destilovanou vodou osušeny.

208 234

Jejleh povroh.byl lesklý a hladký, původní Integrální propustnost se zvýšila z 91 až 93 % na 93 až 97

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob úpravy povrchu monokrystaliekýoh a vysooe hutných keramických výrobků z kysličníku hlinitého chemickým leštěním, vyznačený tím, že výrobky ye vystaví po dobu půl až 10 minut působení taveniny, sestávající z kysličníku boritého, kysličníku sodného nebo/a draselného nebo/a lithného a fluoridu sodného nebo/a draselného nebo/a lithného ve vzájemných hmotnostních po&ěrech 6,9 : 1,5 až 4,6 : 0,4 až 2,3 při teplotě 720 až 1000 °C načež po vytemperování a ochlazení na pokojovou teplotu se vyčistí v horkých minerálních kyselinách, například kyyelinš chlorovodíkové nebo sírové