DE2932789A1 - Polykristalline transparente spinelsinterkoerper und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Polykristalline transparente spinelsinterkoerper und verfahren zu deren herstellung

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DE2932789A1 DE19792932789 DE2932789A DE2932789A1 DE 2932789 A1 DE2932789 A1 DE 2932789A1 DE 19792932789 DE19792932789 DE 19792932789 DE 2932789 A DE2932789 A DE 2932789A DE 2932789 A1 DE2932789 A1 DE 2932789A1
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    • C04B35/443Magnesium aluminate spinel

Description

Die Erfindung betrifft einen polykristallinen, transparenten Spineisinterkörper und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Ein transparenter Spinelsinterkörper aus hauptsächlich Aluminiumoxid und Magnesiumoxid hat eine kubische Kristallstruktur und zeigt keine Doppelbrechung. Deshalb zeigt ein transparenter Spinelsinterkörper eine ausgezeichnete Lichtdurchiässigkeit im sichtbaren Spektrum und gegenüber Infrarotstrahlen.
Folgende Verfahren zur Herstellung von polykristallinen,
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transparenten Spinelsinterkörpern sind bekannt:
(1) eine stöchioraetrische Mischung aus Al2O3 und MgO wird heissverpresst.
(2) Eine stöchiometrische Pulvermischung aus A^O3 und MgO wird zusammen mit Kalziumoxid (CaO) oder Magnesiumoxid (MgO) gebrannt.
(3) Eine Pulvermischung aus Al2O3 und einem in bezug auf den Spinel stöchiometrischen Überschuss an MgO wird zusammen mit mehr als 0,2 Gew.% LiF gebrannt.
(4) Ein Aluminiumoxid-Einkristall (Saphir) oder ein polykristalliner hochdichter Aluminiumoxid-Sinterkörper wird mit MgO-Dampf unter Bildung eines Spineis in Berührung gebracht.
Diese Verfahren haben jedoch folgende Nachteile: Beim Verfahren des Heissverpressens einer stöchiometrischen Mischung aus Al2O3 und MgO gemäss (1) wird eine Form aus Kohlenstoff verwendet und deshalb ist der gebildete Sinterkörper immer ein dunkler Sinterkörper mit einer einfachen Form und darüber hinaus ist der Sinterkörper aufgrund seiner niedrigen Produktivität teuer. Beim Brennen einer stöchiometrischen Pulvermischung aus Al2O3 und MgO zusammen mit CaO oder MgO gemäss (2) und beim Brennen einer Pulvermischung aus Al2O3 und einer stöchiometrischen überschussmenge gegenüber dem Spinel an MgO mit mehr als 0,2 Gew.% LiF gemäss (3), muss eine verhältnismässig grosse Menge an einem Additiv verwendet werden und deshalb ist der gebildete Sinterkörper unrein und zeigt eine schlechte Lichtdurchlässigkeit. Beim Inberührungbringen
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von Aluminiumoxid-Einkristallen oder polykristallinen Aluminiumoxid-Sinterkörpern mit MgO-Dampf gemäss %4) ist es sehr schwierig, die Menge an MgO-Dampf zu kontrollieren und daher ist die Herstellung eines homogenen Sinterkörpers schwierig.
Die Erfinder haben verschiedene Untersuchungen angestellt, um die vorerwähnten Nachteile der üblichen Verfahren zu vermeiden und es ist ihnen gelungen, die optischen Fehler, welche die Lichtdurchlässigkeit von üblichen polykristallinen Spineisinterkörpernerniedrigt, zu vermeiden, mittels des synergistischen Effektes aufgrund der Kombination einer spezifisch begrenzten Zusammensetzung, bestehend aus MgO und einer stöchiometrischen überschussmenge an Al2O- für den Spinel, einer spezifisch begrenzten Menge einer Sinterhilfe und spezifisch begrenzter Brennbedingungen und dadurch ist es den Erfindern gelungen, polykristalline transparente Spineisinterkörper mit hoher Lichtdurchlässigkeit herzustellen.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen polykristallinen transparenten Spineisinterkörper zur Verfügung zu stellen, der hauptsächlich aus Al2O3 und MgO im Molverhältnis von Al2O3/MgO von 0,52/0,48 bis 0,70/0,30 und mit einem Gehalt von 0,01 bis 0,1 Gew.% LiF zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines polykristallinen transparenten Spinelsinterkörpers, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man Al3O3 mit MgO oder einer Aluminiumverbindung mit einer Magnesiumverbindung, die durch Kalzinieren in Al2O3
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oder MgO überführt werden, in einem Molverhältnis von Al2O3/MgO im Bereich von 0,50/0,50 bis 0,525/0,475 vermischt, die Mischung bei 1150 bis 1300°C kalziniert, die kalzinierte Mischung mit 0,01 bis 0,2 Gew.% LiF, bezogen auf das Gewicht der kalzinierten Mischung, vermischt, und die erhaltene Mischung zu einer gegebenen Form verformt und dabei den Formkörper einer ersten Brenntemperatur bei 1200 bis 1400°C und dann einer zweiten Brenntemperatur bei 1700 bis 19000C in einer Wasserstoffatompshäre, im Vakuum, oder einer inerten Gasatmosphäre unterwirft, wobei die Temperatursteigerungsrate nicht mehr als 100°C/h im Temperaturbereich zwischen der ersten Brennstufe und der zweiten Brennstufe beträgt.
Die vorliegende Erfindung beruht insbesondere auf der Entdeckung, dass beim Brennen eines Rohmaterialpulvers, enthaltend Aluminiumoxid in einer etwas grösseren Menge als der stöchiometrischen Menge des Spineis entspricht und enthaltend weiterhin eine spezifisch begrenzte Menge an LiF unter spezifisch begrenzten Bedingungen das Rohmaterialpulver bei einer Temperatur, die niedriger als die Brenntemperatur bei den üblichen Verfahren ist, zu einem Sinterkörper mit einer höheren Dichte als bei üblichen Sinterkörpern gebildet werden kann, und dass man so einen Spinelsinterkörper mit einer ausgezeichneten Lichtdurchläjsigkeit erhält.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung eines polykristallinen, transparenten Spinelsinterkörpers gemäss der Erfindung näher erläutert.
AI2O.3 und MgO oder eine Aluminiumverbindung und eine Magnesiumverbindung, die durch Kalzinierung in Al3O3 bzw. MgO
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überführt werden, werden in einem Molverhältnis von Al^O^ im Bereich von 0,50/0,50 bis 0,525/0,475 vermischt, um einen Spinelsinterkörper mit einem gegebenen Mischungsverhältnis von Al2O3/MgO zu erhalten. Die erhaltene Mischung wird gründlich in einer Kugelmühle gemischt und dann bei 1150 bis 13000C an der Luft vorzugsweise wenigstens 1 Stunde kalziniert. Die erhaltene Mischung, vorzugsweise in feinteiliger Form, wird mit 0,01 bis 0,2 Gew.% LiF, bezogen auf die Menge der kalzinierten Mischung, unter Erhalt einer Rohmaterialmischung gemischt. Um die kalzinierte Mischung homogen mit LiF zu vermischen, werden die kalzinierte Mischung und LiF vorzugsweise in einer Kugelmühle zusammen mit destilliertem Wasser vermählen. Dann wird die erhaltene Rohmaterialmischung vollständig getrocknet und weiter getrocknet, zusammen mit einem zeitweiligen Bindungsmittel, wie Polyvinylalkohol und dergleichen, als Formhilfe. Nachdem die getrocknete Mischung vorzugsweise auf eine gleichiaäcsige Grosse gebracht wurde, indem man sie durch ein 60-Maschen-Sieb (JIS-Standard) siebt, wird sie in die gewünschte Form gebracht. Der Formkörper wird dann in einer Wasserstoffatmosphäre, im Vakuum oder einer Inertgasatmosphäre gebrannt. Dabei wird das Brennen des Formkörpers zweistufig vorgenommen. Das erste Brennen des Formkörpers wird durchgeführt, indem man den Artikel bei einer konstanten Temperatur im Temperaturbereich von 1200 bis 14000C hält oder indem man ihn allmählich mit einer Temperatursteigerungsrate von etwa 50°C/h in den Temperaturbereich von 1200 bis 1400°C bringt, und das zweite Brennen des in der ersten Stufe gebrannten Artikels wird durchgeführt, indem man den Artikel bei einer konstanten Temperatur im Temperaturbereich von 1700 bis 1900°C brennt oder ihn allmählich mit einer Temperatursteigerungsrate von nicht mehr als 50°C/h auf den Temperaturbereich von 1700 bis 1900°C bringt,
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wobei die Temperatursteigerungsrate innerhalb des Temperaturbereiches zwischen der ersten Brennstufe und der zweiten Brennstufe nicht mehr als 1OO°C/h beträgt. Auf diese Weise erhält man einen polykristallinen transparenten Spineisinterkörper, der der gestellten Aufgabe entspricht. Es ist besonders wichtig, dass beim Brennen des in der ersten Stufe gebrannten Artikels die Temperatursteigerungsrate im Temperaturbereich zwischen der ersten Brennstufe und der zweiten Brennstufe nicht mehr als 1OO°C/h ausmacht.
Als A^Oo-Rohmaterial und MgO-Rohmaterial kann entweder pulverförmiges AI2O.,, pulverförmiges MgO oder eine Aluminiumverbindung und eine Magnesiumverbindung, die Al2O3 bzw. MgO bei der thermischen Zersetzung ergeben, verwendet werden. Vorzugsweise verwendet man eine Aluminiumverbindung und eine Magnesiumverbindung, weil dabei eine gleichmässige Mischung von feinteiligem Al-O^-Pulver und MgO-Pulver gebildet wird. Der transparente Spineisinterkörper gemäss der Erfindung enthält AloO^ in einem Molverhältnis die mehr als dem Molverhältnis der Ausgangspulverraischung aus Al2O3 und MgO für den Spinel entspricht, und zwar aufgrund des Verdampf ens von MgO aus dem Sinterkörper während des Brennens. Das Verhältnis von Al2O3 zu MgO in dem erhaltenen Sinterkörper hängt von der Zusammensetzung der für den Spinel verwendeten Ausgangspulvermischung aus Al-O3 und MgO, der Brenntemperatur und der Brennzeit und dergleichen ab. Für einen Spinelsinterkörper mit einer guten Lichtdurchlässigkeit ist es jedoch erforderlich, dass das Molverhältnis von Al2O->/MgO im Vereich von 0,52/0,48 bis 0,70/0,30 liegt. Ist das MoI-verhältnis von Al2O3/MgO höher als 0,70/0,30, so kann sich eine zweite Phase, die hauptsächlich aus Al2O3 besteht, an den Korngrenzen niederschlagen, während bei einem Molverhältnis
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von Al2O3/MgO von niedriger als 0,52/0,48 aufgrund des starken Kornwachstums Poren nicht vollständig vermieden werden können. Ein Spinelsinterkörper mit einem Molverhältnis von mehr als 0,70/0,30 oder weniger als 0,52/0,48 hat deshalb eine sehr schlechte Lichtdurchlässigkeit.
Aus folgendem Grund wird die Menge an LiF, die in dem Sinterkörper enthalten ist, auf 0,001 bis 0,1 Gew.% beschränkt. Beträgt die Menge mehr als 0,1 Gew.%, so schlägt sich die zweite Phase an der Korngrenze des Spineis nieder, während bei einer Menge von weniger als 0,001 Gew.% Poren nicht vollständig vermieden werden und der Sinterkörper, der mehr als 0,1 Gew.% oder weniger als 0,001 Gew.% LiF enthält, zeigt eine schlechte Lichtdurchlässigkeit.
Auch der Grund, warum das Molverhältnis von Al2Oo zu MgO in der Ausgangs-Al2O--und -MgO-Pulvermischung für den Spinel
im Bereich von 0,50/0,50 bis 0,525/0,475 begrenzt ist,
ist darin zu sehen, dass bei einem Molverhältnis von Al2O.,/MgO von mehr als 0,525/0,475 eine zweite Phase, die hauptsächlich aus überschüssigem Al2O7 besteht, sich an der Korngrenze niederschlägt, und die Lichtdurchlässigkeit des erhaltenen
Sinterkörpers abnimmt.
Die Ausgangs-Al2Oo~ und -MgO-PuIVermischung für den Spinel wird bei 1150 bis 13000C kalziniert. Der Grund hierfür ist der folgende: Bei einer KaIzinierungstemperatur von niedriger als 11500C reagiert Al2O3 nicht ausreichend mit MgO und es bilden sich Spinelpulver mit ungleichmässigen Mengenverhältnissen an Al2O3/MgO. Bei einer Kalzinierungstemperatur von mehr als 1300 C findet ein zu starkes Kornwachstum statt und ein gleichmässiger Kornwuchs in der nachfolgenden Brennstufe
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ist gestört.
Der Grund, warum die kalzinierte Mischung aus Al^O3 und MgO mit 0,01 bis 0,2 Gew.% LiF, bezogen auf die Menge der Mischung, vermischt wird, ist der folgende: Beträgt die Menge an LiF mehr als 0,2 %, verbleiben mehr als 0,1 Gew.% LiF in dem Sinterkörper und die zweite Schicht schlägt sich nieder und vermindert die Lichtdurchlässigkeit des Sinterkörpers. Beträgt die Menge an LiF weniger als 0,01 Gew.%, so nimmt die in dem Sinterkörper verbleibende Menge an LiF auf weniger als 0,01 Gew.% ab und die Wirkung von LiF tritt nicht ein und man kann keinen transparenten Spinelsinterkörper erhalten.
Auch die Brennatmosphäre, die auf eine Wasserstoffatmosphäre, Vakuum oder ein Inertgas begrenzt ist, muss eingehalten werden, weil man sonst keinen transparenten Spineisinterkörper erhält.
Der Grund, warum die primäre Brenntemperatur im Bereich von 1200 bis 1400OC durchgeführt wird, ist der, dass bei einer ersten Brenntemperatur von weniger als 1200°C sich ein dichter Sinterkörper bildet, während bei einer Brenntemperatur von mehr als 1400°C in der nachfolgenden Brennstufe ein zu starkes Kornwachstum eintritt. Der Grund, warum die Temperatursteigerungsrate für den in der ersten Temperatur gebrannten Artikel im Temperaturbereich zwischen der ersten Brennstufe und der zweiten Brennstufe auf nicht mehr als 100°C/h begrenzt ist, ist darin zu sehen, dass bei einer Temperatursteigerungsrate von mehr als 100°C/h ein schneller lokaler Kornwuchs stattfindet, und sich die Poren in dem Artikel schliessen und daher die Lichtdurchlässigkeit in dem erhaltenen Sinterkörper erniedrigt wird.
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Der Grund, warum die zweite Temperatur auf 1700 bis 1900°C begrenzt ist, ist darin zu sehen, dass bei einer Brenntemperatur von weniger als 17000C kein Spinelsinterkörper mit einer sehr guten Lichtdurchlässigkeit erzielt werden kann, während bei einer Brenntemperatur von mehr als 1900°C ein zu starkes Kornwachstum eintritt und sich Risse an den Korngrenzen bilden.
Das nachfolgende Beispiel beschreibt die Erfindung und soll nicht limitierend ausgelegt werden.
Reine Reagentien aus Ammoniumalaun und Magnesiumnitrat werden so vermischt, dass die Mischung AIjO3 und MgO im Molverhältnis enthält, wie es in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt wird und die entstandene Mischung wird an der Luft 3 Stunden bei 1200°C kalziniert. Durch Rontgenstrahlbeugungsmessung wurde festgestellt, dass das kalzinierte Pulver das Röntgenstrahl lbeugungsmus ter eines Spineis aufwies, wobei das Pulver eine Korngrösse von nicht mehr als 1 um hatte. Das kalzinierte Pulver wurde mit LiF in den in Tabelle 1 gezeigten Mengen, bezogen aif die Menge des kalzinierten Pulvers vermischt, und die entstandene Mischung wurde im feuchten Zustand 3 Stunden zusammen mit Kunststoffkugeln vermählen. Die so behandelte Mischung wurde 1 Stunde bei 5000C an der Luft erhitzt, um Plastikrückstände zu entfernen und dann mit 2 Gew.% PVA (Polyvinylalkohol) vermischt und getrocknet. Anschliessend wurde die Mischung durch ein 60-Maschen-Sieb (JIS-Standard) gesiebt, um eine einheitliche Korngrösse zu erhalten. Die Pulver wurden zunächst in einer Form geformt und dann in einer isostatischen Presse bei einem Druck von 2500 kg/cm verformt. Die erhaltenen Formkörper wurden 3 Stunden bei 700°C an der Luft zur Entfernung des Binders erhitzt. Dann wurde der
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so behandelte Formkörper in einer in Tabelle 1 gezeigten Atmosphäre einem ersten Brennen bei 1300 C während 3 Stunden und anschliessend einem wieteren zweiten Brennen unterworfen, wobei die Temperaturen und Zeiten in Tabelle 1 gezeigt werden. Zwischen der ersten und der zweiten Brennstufe wurde der in der ersten Stufe gebrannte Artikel von 13000C auf 1700°C mit einer Temperatursteigerungsrate, wie sie in Tabelle 1 gezeigt wird, erhitzt.
Zum Vergleich wurden Sinterkörper unter den gleichen Bedingungen wie oben angegeben hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Molverhältnis von Al^O^/MgO in der Ausgangs-Al2O3~ unä -MgO-PuIVermischung für den Spinel, die zugegebene Menge an LiF, bezogen auf dei kalzinierte Mischung aus Al2O3 und MgO, oder die Temperatursteigerungsrate zwischen der ersten und zweiten Brennstufe ausserhalb des erfindungsgemässen Bereiches lagen.
Die erfindungsgemässen Spinelsinterkörper wurden mit den Vergleichsspinelsinterkörpern hinsichtlich des Molverhältnisses von Al2O3 zu MgO, dem LiF-Gehalt und der Lichtdurchlässigkeit bei einer Dicke von 1,5 mm und einer Wellenlänge von 0,6 um verglichen und die erhaltenen Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
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Tabelle 1
Probe
Zusar.unensetzung d .Ausgangs-A^O,-u.MgO-PuIVermischung für den
Nr. Spinel (Molverh.)
erfindungsgemässe
Sinterkörper
Al2O3
MgO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
0,501
0,501
0,501
0,501
0,501
0,505
0,505
.0,505
0,505
0,505
0,505
0,512
0,512
0,512
0.512
0.512
0,525
0,525
0,525
0,525
0,525
0,499 0,499 0,499 0,499 0.499 0,495 0,495 0,495 0.495 0,495 0,495 0.48S 0,488 0,488 0,488 0,488
0,475 0,475 0,475 0,475 0,475
zugegebene Menge an LiP (Gew.%)
Atmo-
phärdTemperatur °
0,05 0,05 0,10 0,20 0,20 0,01 0,01 0,01 0,10 0,10 0,20 0,05 0,05 0,15 0,15 0,20 0,10 0,10 0,15 0,20 0,20
vacuum vacuum
H2 vacuum
vacuum vacuum
H2 vacuum
Maximale Brenntempera türen u. Zei
ten
1.700 1.800 1,800
700 800 700 850 800 800 800 850 800 850 750 750 700 700 850 800 800
1.800
Zeit (h)
5 5 5 1 5 10 10 3 3 3
10
10
10
10
15 10 10 10
Temperatursteigerungs
rate zwischen 1 300
und 17OO°C
h)
20
50
50
50
100
20
20
50
100
50
100
50
50
50
100
·
20
50
50
50
100
Zusammensetzung des
Sinterkörpers (MoI-verhMltnis)
Al2O3
MgO
0,557
0,603
0,596
0,527
0,583
0,573
0,646
0,575
0,570
0,576
0,641
0,618
0,628
0,597
0,607
0,573
0,579
0,697
0,637
0,623
0,629
0,443 0,397 0,404 0,473 0,417 0,427 0,354 0,425 0,430 0,424 0,359 0,382 0,372 0,403 0,393 0,427 0,421 0,303 0,363 0,377 0,371
LiF-Ge
halt
(Gew.%)
0,024 0,010 0,022 0,100 0,041 0,004 0,001 0,004 0,034 0,031 0,030 0,012 0,011 0,053 0,038 0,081 0,048 0,010 0,021 0,055 0,045
In- lineh durchlössigkeit
64,5 67,1 67,5 60,1 61,3 62,8 69,0 64,0 60,5 6S.8 64,5 72,3 60,7 62,5 61,0 64,8 65,1 60,5 63,8 63,1 66,5
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Zusammensetzung d. Au s g ang S-Al2O3-u.MgO-PuIvermi-Probe schung für den Nr. Spinel (Molverh.)
Al2O3
MgO
zugegebene llenge an LiF (Gev/.%)
AtmosphärdTemperatur (0C)
Maximale Brenntempera türen u. Zei ten
Zeit (h)
Temperatursteigerungs-zung rate zwischen 1 300 und 17000C
Zusammensetdes
Sinterkörpers (Molverhältnis)
Al2O3
MgO
LiF-Ge-I
halt
(Gew.%)
In-linodurchlässigkeit
Vergleichs
si l'iter-
korper
22
23
24
25
26
27
23
29
30
31
32
33
0.-163
0,463
0,463
0,480
0,480
0,480
0,533
0,533
0,553
0,551
0,551
0,551
0,537 0,537 0,537 0,520 0,520 0,520 0,467 0,467 0,467 0,449 0,449 0,449
0,40 II2
0,40 Ar
0,10 Ar
0,30 vacuum
0,30 CO
0,20 CO
0,10 H2
0,10 H2
0,35 H2
0,15 vacuum
0,40 H2
0,10 H2
1.650 1.750 1.750 1.600 1.800 1.800 1,750 1.850 1.850 1.600 1,800 1.800
10
10
15
10 5 5
10 10 10
0,486 0,547 0,551 0,501 0,565 0,559 0,618 0,652 0,659 0,579 0,655 0,650
0,514 0,453 0,449 0,499 0,435 0,441 0,382 0,348 0,341 0,421 0,345 0,350
0,220 0,140 0,035 0,140 0,098 0,065 0,030 0,021 0,063 0,071 0,100 0,026
41,3 39,5 41,6 47,2 38,1 35,7 48,9 45,6 44,3 42,1 44,7 42,3
CO CO K)
en
Aus Tabelle 1 wird ersichtlich, dass alle Spineisinterkörper gemäss der Erfindung eine In-linedurchlässigkeit von mehr als 60 % aufweisen und somit eine sehr gute Lichtdurchlässigkeit haben, während die Vergleichs-Spinelsinterkörper, die unter Bedingungen hergestellt wurden, die ausserhalb des erfindungsgemässen Bereiches liegen, eine sehr schlechte In-linedurchlässigkeit aufweisen.
Wie erwähnt, haben die erfindungsgemässen polykristallinen transparenten Spinelsinterkörper eine sehr gute Lichtdurchlässigkeit aufgrund der synergistischen Wirkung der Kombination des spezifisch limitierten Mischungsverhältnisses von Al2Oo zu MgO, wobei die Menge an AIjO3 grosser ist als die stöchiometrische Menge von Al2O3 im Spinel, der spezifisch begrenzten Zugabemenge von LiF und der Temperatursteigerungsrate von nicht mehr als 1OO°C/H innerhalb der spezifisch begrenzten Temperaturbereiche. Die erfindungsgemässen Sinterkörper sind besonders geeignet als Material für Entladungslampen oder andere optische Materialien, wie Fenster, die infrarote Strahlen hindurchlassen, Uhrengläser und dergleichen und für zahlreiche industrielle Anwendungen.
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Claims (2)

Polykristalline transparente Spinelsinterkörper und Verfahren zu deren Herstellung PATENTANSPRÜCHE
1. Polykristalliner transparenter Spinelsinterkörper, bestehend hauptsächlich aus Al3O3 und MgO, im Molverhältnis von Al2O3/MgO im Bereich von 0,52/0,48 bis 0,70/0,30, und einem Gehalt von 0,001 bis 0,1 Gew.% LiF.
2. Verfahren zur Herstellung eines polykristallinen transparenten Spineisinterkörpers gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass man Al2O3 mit MgO oder eine Aluminiumverbindung mit einer Magnesiumverbindung, die zu Al2O3 bzw. MgO bei einer Kalzinierung überführt
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werden, im Molverhältnis von A^O^/MgO im Bereich von 0,50/0,50 bis 0,525/0,475 mischt, dass man die Mischung bei 1150 bis 13000C kalziniert, dass man die kalzinierte Mischung mit 0,01 bis 0,2 Gew.% LiF, bezogen auf die Menge der kalzinierten Mischung, mischt, dass man die erhaltene Mischung zu einer gegebenen Form formt und den Formkörper einer ersten Brennung bei 1200 bis 1400°C und dann einer zweiten Brennung bei 1700 bis 1900°C unter einer Wasserstoffatmosphäre, im Vakuum oder einer Inertgasatmosphare unterwirft, wobei die Temperatursteigungsrate im Temperaturbereich zwischen der ersten und der zweiten Brennstufe nicht mehr als 100 C/h beträgt .
03001 n/0722
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4392979A (en) * 1980-09-04 1983-07-12 Dow Chemical Co. Magnesium aluminate anion exchangers
JPS5973431A (ja) * 1982-10-21 1984-04-25 Ngk Insulators Ltd スピネル微粉末の製造法
JPS59121158A (ja) * 1982-12-27 1984-07-13 日本碍子株式会社 多結晶透明スピネル焼結体の製造法
US4769352A (en) * 1984-07-23 1988-09-06 Norton Company Refractory cement containing lithium fluoride flux
JPS61286263A (ja) * 1985-06-14 1986-12-16 日本特殊陶業株式会社 低温焼結磁器組成物
US5244849A (en) * 1987-05-06 1993-09-14 Coors Porcelain Company Method for producing transparent polycrystalline body with high ultraviolet transmittance
US4930731A (en) * 1987-05-06 1990-06-05 Coors Porcelain Company Dome and window for missiles and launch tubes with high ultraviolet transmittance
US5001093A (en) * 1987-05-06 1991-03-19 Coors Porcelain Company Transparent polycrystalline body with high ultraviolet transmittance
US4983555A (en) * 1987-05-06 1991-01-08 Coors Porcelain Company Application of transparent polycrystalline body with high ultraviolet transmittance
DE3887697T2 (de) * 1987-05-06 1994-05-11 Coors Porcelain Co Transparenter polykristalliner gegenstand mit erhöhter ultraviolettdurchlässigkeit, verfahren zur herstellung und anwendung.
EP0332393B1 (de) * 1988-03-09 1994-06-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Verfahren zur Herstellung eines lichtdurchlässigen Körpers aus gesintertem Spinell
US5082739A (en) * 1988-04-22 1992-01-21 Coors Porcelain Company Metallized spinel with high transmittance and process for producing
DE4305170C1 (de) * 1993-02-19 1994-07-28 Daimler Benz Ag Magnesium und Aluminium enthaltender Spinell, sowie Verfahren zu dessen Synthese und Verwendung des Spinells
US5545360A (en) * 1993-06-08 1996-08-13 Industrial Technology Research Institute Process for preparing powders with superior homogeneity from aqueous solutions of metal nitrates
ZA947677B (en) * 1993-10-29 1995-05-02 Programme 3 Patent Holdings Method of making spinel compounds
KR100444178B1 (ko) 2001-12-26 2004-08-09 한국전자통신연구원 스피넬계 유전체 세라믹 조성물 및 그를 이용한 유전체 세라믹 제조방법
DE102004004259B3 (de) * 2004-01-23 2005-11-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Transparente polykristalline Sinterkeramik kubischer Kristallstruktur
US7528086B2 (en) * 2005-03-24 2009-05-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Magnesium aluminate transparent ceramic having low scattering and absorption loss
US7211325B2 (en) 2005-03-24 2007-05-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fluoride salt coated magnesium aluminate
JP2006273679A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Sumitomo Electric Ind Ltd スピネル焼結体、光透過窓および光透過レンズ
JP4806952B2 (ja) * 2005-04-12 2011-11-02 東ソー株式会社 透光性セラミックス
KR101456732B1 (ko) 2006-12-21 2014-10-31 칼 짜이스 에스엠테 게엠베하 투과 광학 소자
IL191836A (en) * 2008-05-29 2011-06-30 Univ Ben Gurion A single-stage thermal process for the production of a transparent sonicated spinel
DE102009046036B4 (de) 2009-10-27 2014-02-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung von redispergierbaren hochreinen Nanospinellpulvern und redispergierbares hochreines Nanospinellpulver
DE102009055984A1 (de) * 2009-11-20 2011-06-09 Schott Ag Gefärbte Spinell-Optokeramiken
DE102009055987B4 (de) * 2009-11-20 2018-10-18 Schott Ag Spinell-Optokeramiken
US20130160492A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Guillermo R Villalobos Polished, hot pressed, net shape ceramics
US9624136B2 (en) 2014-07-01 2017-04-18 Corning Incorporated Transparent spinel article and tape cast methods for making
WO2019187324A1 (ja) * 2018-03-30 2019-10-03 Jx金属株式会社 MgAl2O4焼結体及び該焼結体を用いたスパッタリングターゲット、並びにMgAl2O4焼結体の製造方法
CN111848184A (zh) * 2020-07-30 2020-10-30 武汉理工大学 一种高铝含量镁铝尖晶石透明陶瓷粉体及其制备方法
CN114031392B (zh) * 2021-12-15 2023-03-17 烁光特晶科技有限公司 一种惰性气氛烧结镁铝尖晶石透明陶瓷的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3769049A (en) * 1967-12-27 1973-10-30 Hitachi Ltd Transparent sintered alumina and process for preparing the same
GB1356200A (en) * 1970-07-31 1974-06-12 Bosch Gmbh Robert Ignition distributors for internal combustion engines
US3834915A (en) * 1972-07-24 1974-09-10 Gte Sylvania Inc Fine grain translucent alumina
US3846146A (en) * 1972-04-07 1974-11-05 Philips Corp Transparent articles of aluminum oxide and method of manufacturing said articles
GB1397974A (en) * 1971-08-03 1975-06-18 Ceraver Process for manufacturing articles of transparent alumina
US3899560A (en) * 1968-04-01 1975-08-12 Avco Corp Method of preparing transparent alumina
GB1443741A (en) * 1973-07-03 1976-07-21 Nikex Nehezipari Kulkere Process for the manufacture of translucent polycrystalline alumina bodies
SU530015A1 (ru) * 1975-10-24 1976-09-30 Предприятие П/Я А-3944 Шихта дл изготовлени прозрачной шпинели

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3026210A (en) * 1961-01-03 1962-03-20 Gen Electric Transparent alumina and method of preparation
US3768990A (en) * 1972-08-25 1973-10-30 Coors Porcelain Co Method for making heat resistant transparent optical elements
US3950504A (en) * 1974-09-26 1976-04-13 Quigley Company, Inc. Process for producing magnesium aluminate spinel

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3769049A (en) * 1967-12-27 1973-10-30 Hitachi Ltd Transparent sintered alumina and process for preparing the same
US3899560A (en) * 1968-04-01 1975-08-12 Avco Corp Method of preparing transparent alumina
GB1356200A (en) * 1970-07-31 1974-06-12 Bosch Gmbh Robert Ignition distributors for internal combustion engines
GB1397974A (en) * 1971-08-03 1975-06-18 Ceraver Process for manufacturing articles of transparent alumina
US3846146A (en) * 1972-04-07 1974-11-05 Philips Corp Transparent articles of aluminum oxide and method of manufacturing said articles
US3834915A (en) * 1972-07-24 1974-09-10 Gte Sylvania Inc Fine grain translucent alumina
GB1443741A (en) * 1973-07-03 1976-07-21 Nikex Nehezipari Kulkere Process for the manufacture of translucent polycrystalline alumina bodies
SU530015A1 (ru) * 1975-10-24 1976-09-30 Предприятие П/Я А-3944 Шихта дл изготовлени прозрачной шпинели

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Publication number Publication date
US4273587A (en) 1981-06-16
DE2932789C2 (de) 1982-07-15
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GB2031399B (en) 1982-08-11
JPS5727055B2 (de) 1982-06-08
JPS5527837A (en) 1980-02-28

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