DE102004042064A1

DE102004042064A1 - Transparenter polycrystalliner Yttrium-Aluminium-Granat

Info

Publication number: DE102004042064A1
Application number: DE102004042064A
Authority: DE
Inventors: George C. Weston Wei
Original assignee: Osram Sylvania Inc
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2005-04-07
Also published as: US6844285B1; JP2005075726A; CA2472949A1; CA2472949C

Abstract

Es wird ein transparentes polykristallines Yttrium-Aluminium-Granat-Keramikmaterial (YAG) beschrieben, wobei das Keramikmaterial sowohl im gesinterten Zustand als auch im luftgebrannten Zustand nach dem Sintern transparent und farblos ist, wodurch es für die Lampenherstellung überaus geeignet ist. Das transparente YAG-Keramikmaterial wird mit einer Menge an MgO und einer Menge an ZrO¶2¶ kodotiert, wobei das Gewichtsverhältnis von MgO zu ZrO¶2¶ im Bereich von etwa 1,5 : 1 bis etwa 3 : 1 liegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Keramikmaterialien für Entladungsgefäße in Hochleistungs-Gasentladungslampen, beispielsweise Metallhalogenlampen und Hochdruck-Natriumdampflampen. Insbesondere betrifft diese Erfindung transparente polykristalline Yttrium-Aluminium-Granat-Keramikmaterialien und daraus hergestellte Entladungsgefäße.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Keramikmaterialien aus Yttrium-Aluminium-Granat (YAG, Y₃Al₅O₁₂) sind sowohl vom optischen als auch vom mechanischen Standpunkt aus gesehen für die Herstellung von Entladungsgefäßen für Hochleistungs-Gasentladungslampen von Interesse. Im Gegensatz zu den polykristallinen Aluminiumoxidkeramikmaterialien (PCA), die überwiegend in handelsüblichen Hochleistungs-Gasentladungslampen zu finden sind, weisen polykristalline YAG-Keramikmaterialien keinen Doppelbrechungseffekt an den Korngrenzen auf und können darum eine viel höhere serielle Durchlässigkeit haben als PCA. Durch die höhere serielle Durchlässigkeit eignen sich polykristalline YAG-Keramikmaterialien für Kurzlichtbogenlampen mit fokussiertem Strahl wie beispielsweise Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge und foto-optische Lampen. Des Weiteren weist Yttrium-Aluminium-Granat eine kubische Symmetrie und eine isotropische Wärmeausdehnung auf. Isotropische Wärmeausdehnung bedeutet, dass es in den YAG-Keramikmaterialien keine mechanischen Restspannungen gibt, wohingegen PCA durch Ausdehnungs-Anisotropie hervorgerufene mechanische Restspannungen an den Korngrenzen aufweist. Des Weiteren entspricht die Elastizitätskonstante (Youngscher Elastizitätsmodul) von YAG in etwa der von PCA, und YAG weist einen hohen Widerstand gegen Kriechverformung bei hohen Temperaturen auf.

Infolgedessen besitzen YAG-Keramikmaterialien eine höhere mechanische Festigkeit (bei einer bestimmten Rissgröße) als PCA-Keramikmaterialien, insbesondere bei hohen Temperaturen (über 1.000 °C).

Um Transparenz zu erreichen, sind im allgemeinen Dotierungsstoffe erforderlich, um das Sintern von Presslingen aus handelsüblichen YAG-Pulvern zu unterstützen. Natürlich wäre es das Beste, wenn keine Sinterhilfsstoffe benutzt werden würden. Jedoch muss man ohne Sinterhilfsstoffe hoch-aktive Ausgangspulver verwenden, deren Synthese teuer ist. Die einschlägig bekannten hoch-reaktiven Pulver haben eine Oberfläche in der Größenordnung von 15 m²/g und eine durchschnittliche Partikelgröße von weniger als 0,5 μm. Siehe beispielsweise die japanische Patentschrift Nr. 2001-158660A, die europäische Patentanmeldung EP 0 926 106 A1 und Japan Cer. Soc. Journal, 98 [3] 285–91 (1990). Im Gegensatz dazu haben handelsübliche Pulver im Allgemeinen eine geringe Oberfläche von weniger als 5 m²/g und eine durchschnittliche Partikelgröße von mindestens 1 μm. Insbesondere liegt die Oberfläche im Bereich von 3,6 bis 4,8 m²/g, und die durchschnittliche Partikelgröße liegt im Bereich von 1 bis 3 μm.

Bei Hochleistungs-Gasentladungslampen muss man bei der Auswahl des richtigen Sinterhilfsstoffs zum Herstellen eines transparenten Entladungsgefäßes bestimmte Faktoren berücksichtigen, wie beispielsweise Korrosionsbeständigkeit und Stöchiometrie-Stabilität. Die Korrosionsbeständigkeit von YAG- und PCA-Keramikmaterialien wird (1) durch das Vorhandensein von sekundären Korngrenzenphasen, die sich von Dotierungsstoffen herleiten, und (2) durch die Segregation der Dotierungsstoffe an den Korngrenzen beeinflusst. Beispielsweise ist allgemein bekannt, dass ein SiO₂-Zusatzstoff in PCA zur Entstehung von Silicatphasen an den Korngrenzen führt, die von den korrosiven Füllstoffen angegriffen werden, welche in herkömmlichen Metallhalogenlampen und Hochdruck-Natriumdampflampen verwendet werden.

Die Stöchiometrie-Stabilität von YRG in einer reduzierenden Umgebung oder unter ultravioletter Strahlung hängt mit der Entstehung atomischer Defekte – Sauerstofflücken und -fehlstellen – zusammen, die das Verfärbungsverhalten beeinflussen. Beispielsweise wurde beobachtet, dass die optische Absorption in YAG stark vom Sauerstoffpartialdruck in der Atmosphäre abhängt. Stark reduzierende Umgebungen rufen in der Regel die Entstehung von mehr Sauerstofflücken in YAG hervor. Darum werden YAG-Keramikmaterialien in der Regel entweder im Vakuum oder in nassem Wasserstoff gesintert. Wenn trockener Wasserstoff als Sinteratmosphäre verwendet wird, so verfärben sich die YAG-Keramikmaterialien wegen der entstehenden Sauerstofflücken gräulich. In ähnlicher Weise haben Lampentests gezeigt, dass YAG-Entladungsgefäße nach etwa 9.000 Betriebsstunden in einer reduzierenden Umgebung der Lampe etwas gräulich werden.

Die Stöchiometrie-Stabilität dieser Keramikmaterialien hängt ebenfalls mit den verwendeten Dotierungsstoffen zusammen. Beispielsweise verfärbt sich MgO-dotierter YAG, der in nassem Wasserstoff gesintert wurde, rosarot, wenn er nach dem Sintern bei 1.000 bis 1.350 °C luftgebrannt wird. Die rosarote Verfärbung des MgO-dotierten YAG ist ein Anzeichen für die allgemeine Stöchiometrie-Stabilität und insbesondere für die Sensibilität von YAG auf den Sauerstoffpartialdruck. Das heißt, das Vorhandensein oder Fehlen der rosaroten Verfärbung infolge des Luftbrennens nach dem Sintern kann als Test dienen, um die Leistung eines YAG-Keramikmaterials im Lauf der Betriebsdauer einer Hochleistungs-Gasentladungslampe vorherzusagen.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein polykristallines YAG-Keramikmaterial bereitzustellen, das sowohl im gesinterten Zustand als auch im luftgebrannten Zustand nach dem Sintern transparent und farblos ist.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Sinterhilfsstoff bereitzustellen, der es gestattet, transparente polykristalline YAG-Keramikmaterialien aus handelsüblichen YAG-Pulvern herzustellen.

Gemäß diesen und weiteren Aufgaben beinhaltet die vorliegende Erfindung eine Kodotierungsstrategie unter Verwendung eines MgO- und eines ZrO₂-Dotierungsstoffs zum Sintern transparenter polykristalliner YAG-Keramikmaterialien, die sich aus handelsüblichen YAG-Pulvern herleiten. Der Ladungsausgleich der effektiv negativen Ladung von gelöstem Mg⁺² an der Al⁺³-Position und der effektiv positiven Ladung von gelöstem Zr⁺⁴ an der Y⁺³-Position ermöglicht es sowohl dem MgO- als auch dem ZrO₂-Kodotierungsstoff, sich vollständig in dem YAG-Gitter aufzulösen, ohne sekundäre Phasen oder zusätzliche Sauerstofflücken zu bilden. Es wurden bereits ähnliche Kodotierungsstoffe in PCA verwendet, siehe beispielsweise US-Patente Nr. 4,285,732, 5,625,256 und 5,682,082.

Das MgO- und ZrO₂-kodotierte YAG-Keramikmaterial der vorliegenden Erfindung ist sowohl im gesinterten Zustand als auch im luftgebrannten Zustand nach dem Sintern transparent und farblos. Dieses Verhalten macht dieses Material für Lampen überaus geeignet. Hinsichtlich der äquivalenten Mengen an Oxiden enthält das YAG-Keramikmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung eine Menge an MgO im Bereich von etwa 200 bis etwa 1.000 Gewichts-ppm und eine Menge an ZrO₂ im Bereich von etwa 70 bis etwa 660 Gewichts-ppm. Vorzugsweise liegt die Menge an MgO im Bereich von etwa 200 bis etwa 500 Gewichts-ppm und die Menge an ZrO₂ im Bereich von etwa 70 bis etwa 330 Gewichts-ppm. Ganz besonders bevorzugt enthält das Keramikmaterial etwa 350 Gewichts-ppm MgO und etwa 187 Gewichts-ppm ZrO₂.

Um in beiden Zuständen farblose und transparente polykristalline YAG-Körper zu erhalten; liegt das Gewichtsverhältnis von MgO-Dotierungsstoff zu ZrO₂-Dotierungsstoff bevorzugt im Bereich von etwa 1,5 : 1 bis etwa 3 : 1 und besonders bevorzugt bei etwa 2 : 1. Die Gesamtdurchlässigkeit des transparenten YAG-Keramikmaterials beträgt bei etwa 0,8 mm Dicke bevorzugt wenigstens 93 %, und die serielle Durchlässigkeit beträgt bei 600 nm bevorzugt wenigstens 10 %. Die Gesamtdurchlässigkeit beträgt besonders bevorzugt wenigstens 96 %, und die serielle Durchlässigkeit beträgt bei 600 nm besonders bevorzugt wenigstens 30 %.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Einem besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung – zusammen mit anderen und weiteren Aufgaben, Vorteilen und Fähigkeiten der vorliegenden Erfindung – dienen die folgende Offenbarung und die angehängten Ansprüche.
In den folgenden Beispielen wurde ein handelsübliches phasenreines YAG-Pulver (Shin-Etsu Chemical Co. Ltd., Tokio, Japan) verwendet. Das Pulver wird mittels eines Mitfällungsverfahrens synthetisiert und hat die folgenden äquivalenten Oxidgehalte: 57,06 Gewichts-% Y₂O₃ und 42,94 Gewichts-% Al₂O₃. Das Pulver war "phasenrein", was im Sinne dieser Beschreibung bedeutet, dass es keine mit konventioneller Röntgenstrahlbeugung nachweisbare Yttrium-Aluminat-Perowskit (Y₂O₃-Al₂O₃)-, Korund (Al₂O₃)- oder Yttriumoxid (Y₂O₃)-Phasen aufweist. Phasenreinheit ist für das Erreichen von Transparenz wichtig. Bei anderen YAG-Pulvern, die nicht phasenrein waren, gab es Probleme bei der Kornwachstumssteuerung und dem Sintern bis zur Transparenz. Laut Herstellerangaben waren die signifikanten Unreinheiten im phasenreinen Pulver folgende: < 30 ppm SiO₂, < 10 ppm Fe₂O₃, CaO < 10 ppm, Na₂O < 10 ppm, K₂O < 5 ppm, MgO < 5 ppm und CaO < 5 ppm. Durch Glimmentladungsmassenspektrometrie (GEMS) wurde des Weiteren ermittelt, dass das Pulver folgendes enthielt: < 0,5 ppm Ca, 2,9 ppm Fe, 0,5 ppm Hf, < 0,5 ppm K, 0,1 ppm Mg, 3,8 ppm Na, 1,7 ppm Si und < 0,5 ppm Zr. Die Oberfläche des Pulvers betrug 4,8 m2/g, und die durchschnittliche Partikelgröße betrug 1,59 μm.
Aus dem YAG-Pulver wurden Scheiben und Lichtbogenentladungsröhren gepresst. Das YAG-Pulver wurde in eine Matrize eingebracht, mit 5 ksi uniaxial gepresst und anschließend in einer Nasshülle mit 25 ksi isostatisch gepresst. Durch isostatisches Pressen in Polyurethanhüllen mit Stahldornen wurden mit 25 ksi Röhren geformt. Die YAG-Scheiben und -Röhren wurden dann zwei Stunden lang in Luft bei 900 °C vorgebrannt, um ihnen eine brauchbare mechanische Festigkeit für die Handhabung zu verleihen. Entladungsgefäße mit einer komplexeren Gestalt wurden durch Aneinanderfügen zweier Grünlingshälften gebildet, die durch Spritzgießen eines YAG-Pulvergemischs auf Wachsbasis hergestellt wurden. Die YAG-Teile wurden nun entwachst und vorgebrannt. Es kommen auch andere Verfahren der Formgebung in Frage, wie beispielsweise Strangguss, Gelguss, Direktkoagulation oder Schlickerguss mit oder ohne unbeständigem Kern.
Nun wurde der vorgebrannte Körper mittels Durchtränken in einer Dotierungslösung mit Dotierungsstoffen versetzt. Die Dotierungslösung wurde durch Auflösen einer Menge Magnesiumnitrat, Mg(NO₃)₂·6H₂O, und/oder einer Menge Zirkoniumnitrat, ZrO(NO₃)₂, in entionisiertem Wasser dergestalt hergestellt, dass zuvor festgelegte Konzentrationen von Dotierungsionen entstanden. Die vorgebrannten Körper wurden in die Dotierungslösung eingetaucht und anschließend in eine Vakuumkammer eingebracht. Es wurde ein Vakuum von etwa 27 Zoll Quecksilbersäule gezogen, woraufhin die vorgebrannten Körper etwa 30 Minuten lang unter einem Vakuum von 15 Zoll Quecksilbersäule gehalten wurden. Danach wurden die dotierten vorgebrannten Körper herausgenommen, an der Luft getrocknet und anschließend ein weiteres Mal zwei Stunden lang bei 900 °C vorgebrannt, um die Nitrate in die entsprechenden Oxide umzuwandeln. Obgleich in diesen Beispielen das Durchtränkungsverfahren für das Dotieren verwendet wurde, kommen auch andere Verfahren zum Hinzufügen von Dotierungsstoffen in Frage, beispielsweise das Herstellen einer Schlämme aus dem YAG-Pulver und den Sinterzusatzstoffen, dergestalt, dass eine zuvor festgelegte Zusammensetzung entsteht, mit anschließendem Sprühtrocknen, so dass fließfähige Körner entstehen, oder Hinzufügen der Sinterhilfsstoffe in Form organo-metallischer Verbindungen zu dem YAG-Pulver-Wachs-Gemisch während des Mischens.
Das Sintern dotierter vorgebrannter Körper wurde in einem W-Maschen-Element-Ofen mit Mo-Schild unter fließendem Wasserstoff bewerkstelligt, der so durch Wasser geblasen wurde, dass ein Strom aus Wasserstoffgas mit einem Taupunkt von 0 °C entstand. Der Sinterzyklus bestand in der Regel aus dem Erwärmen auf eine zuvor festgelegte Temperatur (1.750–1.910 °C) bei 15 °C/min für eine zuvor festgelegte Zeitspanne und dem Abkühlen auf Raumtemperatur bei 30 °C/min. Während der Erwärmungsstufe wurde nasser H₂ bei 1.400 °C in den Ofen eingeleitet.
Es wurde eine Serie gesinterter YAG-Teile mit und ohne MgO- und ZrO₂-Dotierungsstoff hergestellt. Nur etwa die Hälfte der YAG-Teile, die weder mit MgO noch mit ZrO₂ dotiert wurden, war nach dem Sintern einigermaßen transparent. Die Gesamtdurchlässigkeit dieser nicht-dotierten YAG-Teile lag im Bereich von 86,8 % bis immerhin 99,4 %, wobei der Durchschnitt bei etwa 92 % lag. Die Gesamtdurchlässigkeit wurde im Wellenlängenbereich von 400–700 nm gemessen, wobei eine Miniglühlampe in das YAG-Teil eingebracht und die Gesamtmenge des durchgelassenen Lichts mit einer Ulbrichtschen Kugel gemessen wurde. (Die durchschnittliche Wanddicke der YRG-Teile maß etwa 0,8 mm.) Die übrigen gesinterten nicht-dotierten YAG-Teile wiesen ein übermäßiges Kornwachstum auf und waren lichtundurchlässig. Nicht-dotierte Presslinge aus YAG-Pulver wurden bei 1.857 °C in Wasserstoff auf etwa 94–99 % der Gesamtdurchlässigkeit gesintert. Bei Sintertemperaturen oberhalb 1.882 °C kam es immer zu übermäßigem Kornwachstum. Die Korngröße der transparenten nicht-dotierten YAG-Teile, die 4 Stunden lang bei 1.857 °C gesintert wurden, betrug etwa 5–10 μm. Selbst bei 1.857 °C wiesen polierte Schnittflächen der gesinterten nicht-dotierten Teile weiße Flecke auf, die ein Hinweis auf ein beginnendes übermäßiges Kornwachstum sind. Diese Bereiche mit übermäßigem Kornwachstum (weiße Flecke) sind vermutlich ein Ergebnis einer Spurenmenge an Aluminiumoxidkontaminierung, die während der Verarbeitung in das Keramikpulver hineingetragen wurde und die dann die Entstehung einer YAlO₃-Restphase verursachte. Da die eutektische Temperatur des YAlO₃-YAG-Systems etwa 1.850 °C beträgt, bildet sich oberhalb der eutektischen Temperatur eine flüssige Phase, die ein übermäßiges Kornwachstum fördert. Diese Beispiele demonstrieren, dass die YAG-Teile, die ohne Sinterhilfsstoffe hergestellt wurden, nicht gleichmäßig bis zu Transparenz gesintert werden konnten.
Wenn ein MgO-Dotierungsstoff allein verwendet wurde, so wurde das Kornwachstum unterdrückt, und es wurde automatisch eine hohe Gesamtdurchlässigkeit (> 96 %) erreicht. Die Menge an MgO-Dotierungsstoff in dem vorgebrannten Körper betrug etwa 700 ppm MgO auf der Basis des Gewichtszuwachses nach dem Durchtränken in der Magnesiumnitratlösung und dem Vorbrennen in Luft. MgO-dotierte YAG-Teile, die etwa vier Stunden lang bei 1.857 °C gesintert wurden, wiesen eine Korngröße von etwa 2–5 μm auf, was etwa die Hälfte der Korngröße der reinen YAG-Teile ist. Das heißt, der MgO-Dotierungsstoff war für die vollständige Verdichtung von Vorteil.
An nicht-dotierten und MgO-dotierten YAG-Teilen wurden Sinter-HIP-Versuche durchgeführt. Zunächst wurden Teile eine Stunde lang bei 1.750 °C in nassem Wasserstoff gesintert, bis die Poren geschlossen waren, und anschließend zwei Stunden lang unter 25 ksi Argon bei 1.750 °C heißisostatisch gepresst. Die serielle Durchlässigkeit wurde an polierten Scheiben (0,8 mm dick) in einem Spektrofotometer (Perkin-Elmer Lambda 900) gemessen. Der MgO-dotierte YAG wies eine deutlich höhere serielle Durchlässigkeit auf als der nicht-dotierte YAG (30 % im Vergleich zu 3 % bei 600 nm), was erneut demonstriert, wie wichtig ein Sinterhilfsstoff wie beispielsweise MgO für das Erreichen einer hohen Durchlässigkeit bei handelsüblichen Pulvern ist. Trotz der hohen Durchlässigkeit wies der MgO-dotierte YAG jedoch ein unerwünschtes Farbzentrumsverhalten auf. Die MgO-dotierten Teile nahmen während des zweistündigen Luftbrennens bei 1.000–1.350 °C einen kräftigen rosa-braunen Farbton an, wohingegen die nicht-dotierten YAG-Teile wenig oder nur eine sehr leichte rosa-braune Verfärbung aufwiesen. Die rosa-braune Verfärbung verringerte die Gesamtdurchlässigkeit der MgO-dotierten YAG-Teile um immerhin 10–14 %. Wie zuvor beschrieben, dient das Luftbrennen nach dem Sintern dem Überprüfen der Stöchiometrie-Stabilität, um das künftige Verhalten das YAG-Keramikmaterials während der Betriebszeit einer Hochleistungs-Gasentladungslampe vorherzusagen. Das Auftreten der Verfärbung infolge des Luftbrennens nach dem Sintern ist ein Hinweis darauf, dass das YAG-Keramikmaterial über die Lebensdauer der Lampe hinweg keine gute Produktleistung erbringen wird.
Die Verwendung des ZrO₂-Dotierungsstoffs allein war ebenfalls für das Sintern der YAG-Teile zur voll ständigen Dichte nützlich, doch die Teile wiesen im gesinterten Zustand eine kräftig-rote Farbe auf, was ihre Durchlässigkeit erheblich beeinträchtigte. Die roten ZrO₂-dotierten YAG-Teile wurden nach zweistündigem Brennen in Luft bei 1.350 °C farblos. In der reduzierenden Umgebung einer Hochleistungs-Gasentladungslampe ist es allerdings wahrscheinlich, dass die rote Verfärbung zurückkehrt, wodurch der ZrO₂-dotierte YAG für Lampen ungeeignet ist.
Wenn der MgO- und der ZrO₂-Dotierungsstoff kombiniert verwendet werden, so kann der Körper im gesinterten Zustand transparent und farblos sein. Tabelle 1 vergleicht die Färbung von gesinterten YAG-Scheiben, die mit 700 ppm MgO, 748 ppm ZrO₂, 700 ppm MgO + 748 ppm ZrO₂, 350 ppm MgO + 374 ppm ZrO₂ bzw. 350 ppm MgO + 187 ppm ZrO₂ dotiert wurden. Die gesinterten YAG-Teile, die mit 350 ppm MgO + 187 ppm ZrO₂ dotiert wurden, waren farblos, während die Scheibe, die mit 350 ppm MgO + 374 ppm ZrO₂ dotiert wurde, rot war. Das heißt, das Verhältnis von MgO zu ZrO₂ ist für das Erreichen eines gesinterten YAG-Körpers wichtig, der sowohl farblos als auch transparent ist.
Tabelle 1
Wie in Tabelle 2 zu sehen, blieben die mit 350 ppm MgO + 187 ppm ZrO₂ dotierten gesinterten YAG-Scheiben nach zweistündigem Luftbrennen bei 1.350 °C farblos und transparent. Gesinterte YAG-Scheiben, die mit 700 ppm MgO, 700 ppm MgO + 748 ppm ZrO₂ bzw. 350 ppm MgO + 374 ppm ZrO₂ dotiert wurden, verfärbten sich während des Luftbrennens bei 1.350 °C stark. Der rote gesinterte YAG, der mit 748 ppm ZrO₂ dotiert wurde, wurde nach dem Luftbrennen farblos. Aber der ZrO₂-dotierte YAG war bereits im gesinterten Zustand rot, wodurch er für Lampen ungeeignet ist.
Tabelle 2
Tabelle 1 und 2 zeigen, dass der mit 350 ppm MgO + 187 ppm ZrO₂ kodotierte YAG sowohl im gesinterten Zustand als auch im luftgebrannten Zustand nach dem Sintern transparent und farblos ist. Dieses einzigartige Verhalten macht ihn für Lampen bestens geeignet.
Obgleich gezeigt und beschrieben wurde, was derzeit als die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gilt, ist dem Fachmann klar, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Geltungsbereich der Erfindung, der in den angehängten Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims

Transparentes gesintertes Keramikmaterial, das einen polykristallinen Yttrium-Aluminium-Granat umfasst, der eine Menge an MgO und eine Menge an ZrO₂ enthält, wobei das Gewichtsverhältnis von MgO zu ZrO₂ im Bereich von etwa 1,5 : 1 bis etwa 3 : 1 liegt.
Keramikmaterial nach Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis von MgO zu ZrO₂ etwa 2 : 1 beträgt.
Keramikmaterial nach Anspruch 1, wobei die Menge an MgO im Bereich von etwa 200 bis etwa 1.000 Gewichts-ppm liegt und die Menge an ZrO₂ im Bereich von etwa 70 bis etwa 660 Gewichts-ppm liegt.
Keramikmaterial nach Anspruch 1, wobei die Menge an MgO im Bereich von etwa 200 bis etwa 500 Gewichts-ppm liegt und die Menge an ZrO₂ im Bereich von etwa 70 bis etwa 330 Gewichts-ppm liegt.
Keramikmaterial nach Anspruch 1, wobei die Menge an MgO etwa 350 Gewichts-ppm beträgt und die Menge an ZrO₂ etwa 187 Gewichts-ppm beträgt.
Keramikmaterial nach Anspruch 1, wobei das Keramikmaterial bei einer Dicke von etwa 0,8 mm im Bereich von 400 bis 700 nm eine Gesamtdurchlässigkeit von wenigstens 93 % und eine serielle Durchlässigkeit bei 600 nm von wenigstens 10 % aufweist.
Keramikmaterial nach Anspruch 1, wobei das Keramikmaterial bei einer Dicke von etwa 0,8 mm im Bereich von 400 bis 700 nm eine Gesamtdurchlässigkeit von wenigstens 96 % und eine serielle Durchlässigkeit bei 600 nm von wenigstens 30 aufweist.
Transparentes gesintertes Keramikmaterial, das einen polykristallinen Yttrium-Aluminium-Granat umfasst, der mit MgO und ZrO₂ kodotiert ist, wobei das Keramikmaterial sowohl im gesinterten Zustand als auch im luftgebrannten Zustand nach dem Sintern transparent und farblos ist.
Keramikmaterial nach Anspruch 8, wobei das Keramikmaterial in beiden Zuständen bei einer Dicke von etwa 0,8 mm im Bereich von 400 bis 700 nm eine Gesamtdurchlässigkeit von wenigstens 93 % und eine serielle Durchlässigkeit bei 600 nm von wenigstens 10 % aufweist.
Keramikmaterial nach Anspruch 8, wobei das Keramikmaterial in beiden Zuständen bei einer Dicke von etwa 0,8 mm im Bereich von 400 bis 700 nm eine Gesamtdurchlässigkeit von wenigstens 96 % und eine serielle Durchlässigkeit bei 600 nm von wenigstens 30 % aufweist.
Keramikmaterial nach Anspruch 8, wobei der luftgebrannte Zustand nach dem Sintern umfasst, das Keramikmaterial im gesinterten Zustand zwei Stunden lang bei 1.000–1.350°C in Luft zu brennen.
Keramikmaterial nach Anspruch 11, wobei das Keramikmaterial in beiden Zuständen bei einer Dicke von etwa 0,8 mm im Bereich von 400 bis 700 nm eine Gesamtdurchlässigkeit von wenigstens 93 % und eine serielle Durchlässigkeit bei 600 nm von wenigstens 10 % aufweist.
Keramikmaterial nach Anspruch 11, wobei das Keramikmaterial in beiden Zuständen bei einer Dicke von etwa 0,8 mm im Bereich von 400 bis 700 nm eine Gesamtdurchlässigkeit von wenigstens 96 % und eine serielle Durchlässigkeit bei 600 nm von wenigstens 30 % aufweist.