DE69014717T2 - Stabilisierte Zusammensetzungen von Metalloxidpulver. - Google Patents

Stabilisierte Zusammensetzungen von Metalloxidpulver.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft stabilisierte Pulverzusammensetzungen und insbesondere Zusammensetzungen, die zur Herstellung von keramischen Materialien geeignet sind.
  • Die Anwesenheit von mindestens etwas tetragonalem kristallinem Zirkoniumoxid in einer Zirkoniumoxidkeramik ist wünschenswert und bisher war es notwendig, eine Zirkoniumoxidkeramikzusammensetzung zusammen mit einem oder mehreren Stabilisierungsmitteln zu brennen, so daß die tetragonale Form, die beim Erhitzen von monoklinem Zirkoniumoxid hergestellt wird, beim Abkühlen in der tetragonalen Form bleibt.
  • Es wurde berichtet, daß ungebranntes tetragonales Zirkoniumoxid bei Raumtemperatur vorkommt, aber dies ist nur vorgekommen entweder in inniger Beimengung mit einem beträchtlichen Anteil Siliciumoxids, dessen Anwesenheit in Zusammensetzungen die verwendet werden sollen uin Keramiken herzustellen unerwünscht ist, oder in einem hochaggregierten Zustand, der durch einen Hydrolysevorgang hervorgerufen wird.
  • Dokument GB-A-2 204 030 offenbart ein stabilisiertes teilchenförmiges Zirkoniumoxid zur Verwendung in Keramiken, das mit einen wasserhaltigen Ti- und/oder Al-Oxid und mindestens init einem wasserhaltigen Y-, Ca-, Mg-, Sr- oder Ce- Oxid umhüllt ist.
  • Nunmehr wurde eine stabile Form von Zirkoniumoxid erhalten, die frei von Aggregation ist und im tetragonalen Zustand vorliegt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine zur Verwendung bei der Herstellung eines keramischen Materials geeignete Zusammensetzung frei fließendes, weitgehendes nicht aggregiertes teilchenförmiges Zirkoniumoxid, von dem ein beträchtlicher Anteil in der tetragonalen kristallinen Form weitgehend frei vom Siliciumoxid vorliegt und innerhalb der Teilchen davon Aluminiumoxid in einer Menge von 1 Gew.-% bis 10 Gew.-% enthält, ausgedrückt als Al bezogen auf das Gewicht von ZrO&sub2;.
  • Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind frei fließende, nicht gebrannte Pulver von tetragonalem Zirkoniumoxid, die bei Raumtemperatur einen stabilen Kristallzustand aufweisen und hervorragend für die Herstellung von Keramiken durch Brennen geeignet sind.
  • Die Zusammensetzungen der Erfindung sind weitgehend frei von Siliciumoxid, dessen Anwesenheit in Zirkoniumoxidkeramiken unerwünscht ist. Üblicherweise sollte die Menge Siliciumoxid nicht 0,1 Gew.-% Si, bezogen auf Gewicht von ZrO&sub2; in dem teilchenförmigen Material überschreiten und beträgt bevorzugt weniger als 0,02 % Si.
  • Das Produkt der Erfindung ist vorzugsweise weitgehend frei von Natrium und erwünschterweise ist die Maximalmenge Natrium geringer als 300 ppm als Gewicht Na und mehr erwünscht weniger als 100 ppm als Na.
  • Wie obig festgestellt, liegt ein beträchtlicher Anteil der Zirkoniumoxidteilchen im tetragonalen Kristallzustand vor und bevorzugt liegt mindestens 60 Gew.-% des Zirkoniumoxids so vor. Gewöhnlich ist es wünschenswert, daß mindestens 80 Gew.-% des Zirkoniumoxids als tetragonales Zirkoniumoxid vorliegen und tatsächlich sind Pulver mit mindestens 90 % Zirkoniumoxid im tetragonalen Zustand die nützlichsten.
  • Das tetragonale Zirkoniumoxid der vorliegenden Erfindung enthält Aluminiumoxid, das innerhalb der einzelnen tetragonalen Partikel vorliegt und dessen Anwesenheit gewährleistet, daß der kristalline Zustand stabil ist und sich nicht in einen monoklinen oder einen kubischen kristallinen Zustand zurückwandelt. Allgemein gesagt, sollte der tetragonale Kristallzustand mindestens 1,0 Gew.-% Aluminiumoxid, ausgedrückt als Al bezogen auf Gewicht von ZrO&sub2; enthalten und kann bis zu 10 Gew.-% enthalten. Vorzugsweise ist die Menge Aluminiumoxid größer als 1,5 % und geringer als 8 % Gewicht Al, bezogen auf ZrO&sub2; und stärker bevorzugt größer als 3 Gew.-% und geringer als 8 Gew.-%.
  • Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann einen Bereich von Teilchengrößen haben aber vorzugsweise hat die Zusammensetzung eine Teilchengröße, so daß mindestens 85 Gew.- % der Teilchen einen Durchmesser von weniger als 1 Mikrometer (Mikron) haben. Vorzugsweise hat das teilchenförmige Zirkoniumoxid eine Durchschnittsgröße von 0,01 Mikrometer (Mikron) bis 0,2 Mikrometer (Mikron) und stärker bevorzugt von 0,02 bis 0,1 Mikrometer (Mikron). Mit dem Begriff "weitgehend nicht aggregiertes teilchenförmiges Zirkoniumoxid" ist eine Zusammensetzung gemeint, bei der mindestens 75 Gew.-% der aggregierten Teilchen und vorzugsweise mindestens 85 % eine Größe von weniger als 1 Mikrometer (Mikron) haben. Vorzugsweise sind die Aggregate kleiner als 0,5 Mikrometer (Mikron) und stärker bevorzugt kleiner als 0,3 Mikrometer (Mikron).
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird tetragonales Zirkoniumoxid erhalten durch ein Dampfphasenoxidationsverfahren, in dem eine oxidierbare Zirkoniumverbindung in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre oxidiert wird, in Anwesenheit einer oxidierbaren Aluminiumverbindung in einer ausreichenden Menge, um in das erhaltene Produkt die gewünschte Aluminiumoxidmenge einzubringen. Die Oxidation wird in weitgehender Abwesenheit einer oxidierbaren Siliciumverbindung durchgeführt. Gewöhnlich ist die oxidierbare Zirkoniumverbindung ein Zirkoniumhalogenid, z.B. Zirkoniumtetrachlorid und die oxidierbare Aluminiumverbindung ist ein Aluminiumhalogenid, vorzugsweise Aluminiumchlorid.
  • Wie hierin obig bemerkt, wird die Zusammensetzung der Erfindung durch Oxidieren eines Zirkoniumhalogenids in Anwesenheit eines Aluminiumhalogenids bei einer hohen Temperatur in der Dampfphase erhalten. Üblicherweise wird die Oxidation bei einer Minimalumwandlungstemperatur von mindestens 1500 K, gewöhnlich von 1700 K bis 1900 K durchgeführt.
  • Die Oxidationsreaktion kann bei Atmosphärendruck, Unterdruck oder Überdruck durchgeführt werden.
  • Das Erreichen der hohen Oxidationstemperatur wird sehr leicht bewerkstelligt durch die Verwendung eines Heizsystems eines elektrischen Plasmas, in dem ein Inertgas oder Sauerstoff erhitzt wird durch Durchströmen eines Lichtbogens zwischen Elektroden einer sogenannten Plasmakanone, die mit elektrischer Energie eines solchen Leistungsgrads versorgt wird, um auf die Reagenzienvor dem Einspeisen in die Reaktionskammer selbst die notwendige Erhitzung zu übertragen.
  • Natürlich hängt die Menge der elektrischen Energie, die in die Gase eingespeist wird, von der tatsächlich benötigen Temperaturerhöhung ab und ebenso von anderen Bedingungen, die mit Durchsatzraten und tatsächlichen Anfangstemperaturgraden im Zusammenhang stehen. Es würde erwartet werden, daß eine kommerziell betriebene Anlage zur Herstellung einer beträchtlichen Menge des Produkts die Gesamtzufuhr einer wesentlich größeren elektrischen Energiemenge als eine Labor- oder Pilotanlage erfordern würde. Typischerweise wird bei einer Oxidationsrate von ungefähr 1 Mol pro Minute eine Energiemenge von mindestens 420 kJ (100 kcal) pro Mol, bezogen auf Gesamthalogenide verwendet, bevorzugt mindestens 630 kJ (150 kcal) pro Mol aber bei einer Anlagenvergrößerung können verminderte Mengen erwartet werden.
  • Da die Zusammensetzung der Erfindung relativ rein und frei Von Verunreinigungen sein sollte, ist diese Art der Erhitzung, die elektrische Leistung verwendet, die am meisten bevorzugte, da sie Erhitzen durch Verbrennen von Brennstoff vermeidet, was unerwünschte Verunreinigungen in den empfindlichen Reaktionssystemen einführen kann.
  • Obwohl die Zusammensetzung direkt ohne jede weitere Behandlung verwendet werden kann um Keramik herzustellen, ist es bevorzugt den Pulverzusammensetzungen vor Formgebung und Brennen um Keramiken herzustellen, bekannte Stabilisierungsmittel beizufügen, wie etwa Yttrium-, Calcium-, Magnesium-, Barium-, Strontium- oder Cerverbindungen.
  • Eine besonders vorteilhafte weitere Behandlung ist, die Teilchen des frei fließenden Pulvers mit einem Oxid oder wasserhaltigen Oxid der bekannten Stabilisierungsmittel zu überziehen und vorzugsweise wird ein innerer Überzug eines Zirkonium-, Titan- oder Aluminiumoxids oder wasserhaltigen Oxids vor dem Überzug des bekannten Stabilisierungsmittels aufgebracht. Dieser erste Überzug stellt einen Untergrund für den äußeren Überzug dar.
  • Das Überziehen der Partikel des frei fließenden Pulvers wird üblicherweise durch ein Naßbeschichtungsverfahren durchgeführt, wobei ein wasserhaltiges Oxid durch Hydrolyse einer wasserlöslichen hydrolysierbaren Verbindung des Stabilisierungsmittels abgelagert wird.
  • Das Produkt gemäß der Erfindung ist besonders nützlich zur Herstellung von Keramikkörpern, bei denen das Material, falls gewünscht, Mahlen unterzogen wird und Mischen mit jedem beliebigen, besonders ausgewählten Bindemittel und in einen Keramikgrünkörper geformt wird, wie etwa durch Formpressen oder durch jedes andere geeignete Verfahren. Der Grünkörper wird dann bei einer erhöhten Temperatur gebrannt, wobei das gewählte Keramikmaterial hergestellt wird und üblicherweise werden die Keramiken bei Temperaturen im Bereich von 1200ºC bis 1800ºC, bevorzugt zwischen 1300ºC bis 1550ºC gebrannt.
  • Eine Vorrichtungsart, die im Labor bei ungefähr Atmosphärendruck verwendet werden kann um das Zirkoniumoxid gemäß der Erfindung herzustellen, ist in der beigefügten Zeichnung schematisch gezeigt.
  • Diese Zeichnung zeigt eine Lichtbogenplasmakanone 1, die befestigt ist auf einem aus Nickel hergestellten Reaktorkopf 2 mit einer aus Aluminium oder Nickel hergestellten Trommel. Unterhalb des Reaktorkopfs 2 ist ein Gaseinlaß 3 überhalb eines zweiten Gaseinlasses 4 angeordnet, der seinerseits überhalb eines dritten Gaseinlaß 5 befestigt ist, wobei jeder eine gewünschte Kombination von Gasen zu Brennerringsätzen 6 einspeist, die radial einwärts von jedem der Einlässe 3, 4 und 5 gelegen sind. Abhängig von den besonderen zu verwendenden Arbeitsbedingungen können die Brennerringe 6 aus einem geeigneten Metall, wie etwa Nickel oder aus einem keramischen Material gebildet sein.
  • Die verschiedenen Gaseinläße 3, 4 und 5 sind durch Nickel- oder Keramikplatten 7 getrennt, wobei der Gasfluß durch die verschiedenen Einläße 3, 4 und 5 radial einwärts zum innersten Teil einer aus Siliciumoxid gebildeten Reaktorsäule 8, auf der die Gaseinlaßaufbauten befestigt sind, geleitet wird.
  • Die Reaktorsäule 8 ist mit einer Anzahl von Öffnungen oder Löchern 9 versehen, durch die ein Thermoelement in die Reaktorsäule 8 eingeführt werden kann, und thermisch isolierendes Material 10 umgibt die Reaktorsäule 8. Am Boden der Reaktorsäule 8 ist eine aus Nickel gebildete ringförmige Verbindungsplatte 11 angebracht, die die Reaktorsäule 8 mit einer ähnlichen aber niedrigeren aus Siliciumoxid gebildeten Reaktorsäule 12 wirksam verbindet, die den unteren Abschnitt des Gesamtreaktors bildet. Die untere Reaktorsäule 12 endet in einer Entleerungseinrichtung, die mit einer entfernbaren feuerfesten Platte 13 versehen ist, setzt sich fort zum feuerfesten Basisabschnitt 14, der mit der aus Siliciumoxid hergestellten Röhrenleitung 15 verbunden ist. Die Siliciumoxidröhrenleitung 15 ist mit einer Anzahl Thermoelemente 16 ausgestattet und hat an ihrem anderen Ende gegenüber der feuerfesten Platte 13 einen perforierten ringförmigen Abschreckring 17 aus Aluminiummetall, der einen Teil bildet von einem Gehäuse 18, das mit einem Gaseinlaß 19 versehen ist, und durch das Gehäuse fortgesetzt wird.
  • Die Röhrenleitung ist durch einen geeigneten Adaptor 20 mit einer Röhrenleitung mit verringertem Durchmesser aus hitzebeständigem Glas 21 und 22 befestigt, die mit einem Schieberaufbau 23 verbunden ist. Dieser Aufbau 23 ist in geschlossener Position quer zur Röhrenleitung 22 gezeigt. Röhrenleitung 22 ist mit einer weiteren Röhrenleitung 24 verbunden, die im rechten Winkel zur Röhrenleitung 22 direkt vor der Position des Schieberaufbaus 23 angebracht ist. Die Röhrenleitung 24 ist verbunden mit fünf getrennten Filtern 25, bestehend aus Polypropylentöpfen, die gewebte, aus Polytetraethylen gebildete Filtereinsätze enthalten. Am anderen Ende der Röhrenleitung 24 ist ein weiterer Schieberaufbau 26 gelegen, der zu einem aus Polypropylen gebildeten Ansaugluftverteiler 27 führt, der mit den Filtertöpfen mittels Einlaßöffnungen 28 verbunden ist.
  • Am anderen Ende der Filtertöpfe 25 ist ein aus Polypropylen gebildeter Mehrfachauslaß 29, der mittels Ventilen 30 mit den Auslaßrohren 31 jedes Filtertopfs 25 verbindbar ist. Der Mehrfachauslaß 29 ist an seinem anderen Ende mit einer Wascheinheit 32 verbunden, die je nach Bedarf Natronlauge oder Wasser enthält und diese Einheit 32 ist dann mit einer zweiten Gaswascheinheit 33 verbunden, die Natronlauge enthält. Der Auslaß aus der zweiten Gaswascheinheit 33 wird über eine Gaseinspritzung 34 nach Venturi-Art, die durch ein Einspritzgas durch einen Einlaß 35 gespeist wird, in einen Kamin eingespeist, der mit einem Auslaß 36 verbunden ist, so daß der Gasdruck in der Anlage unter Umgebungsatmosphärendruck gehalten wird.
  • Produkte der vorliegenden Erfindung werden zur anschließenden Verarbeitung leicht in Wasser gelöst und es ist kein Zerkleinern oder Mahlen erforderlich, um eine stabile Dispersion herzustellen.
  • Grünkörper, die aus dem Produkt der Erfindung gebildet werden, haben eine höhere Dichte als vergleichbare monokline Produkte und weisen folglich beim Brennen eine geringere Schrumpfung auf.
  • Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht. Beispiel 1 Argongas, mit einer Rate von 2 Gramm Mol pro Minute fließend, wurde durch den Plasmabrenneraufbau 1 der in der beigefügten Zeichnung gezeigten Vorrichtung geleitet, der mit elektrischer Energie bei einer Spannung von 27 Volt und 540 A versorgt wurde, um die Temperatur des Reaktors und folgender Teile der Vorrichtung auf die erwünschte zu erhöhen. Die tatsächliche Leistungsmenge, mit der das durch den Plasmaaufbau strömende Argongas versorgt wurde, betrug 402 kJ (96 Kilokalorien) pro Minute. Durch Gaseinlaß 35 wurde komprimierte Luft mit einer ausreichenden Rate eingespeist um den Druck in der Vorrichtung auf einen Wert von 49 bis 73,5 Pa (5 bis 7,5 cm in Wassereichung) unterhalb Atmosphärendruck zu senken.
  • Auf 600 K vorerhitztes Sauerstoffgas wurde durch Gaseinlaß 3 mit einer Rate von 3,81 Mol pro Minute eingeleitet. Auf 570 K vorerhitztes Argongas wurde mit einer Rate von 2,16 Mol pro Minute durch Gaseinlaß 4 eingeleitet und auf 670 K vorerhitztes Argongas wurde mit einer Rate von 3,0 Mol pro Minute durch Gaseinlaß 5 eingeleitet.
  • Vorheizen der Gase wurde erreicht durch Leiten des unerhitzten Gases über Siliciumoxidstücken, die in einem Siliciumoxidrohr enthalten waren, durch elektrische Widerstandselemente bei einer Temperatur von 870 K gehalten.
  • Ein Wirbelbettverdampfer wurde mit Gaseinläßen 4 und 5 verbunden und das Wirbelbett enthielt Sandteilchen, die durch das Vorbeileiten von 0,80 Mol pro Minute Argongas fluidisiert wurden. Das Bett wurde auf eine Temperatur von ungefähr 870 K erhitzt und das Argon wurde durch Gaseinläße 4 und 5 bei einer Temperatur von ungefähr 670 K in den Reaktor eingeleitet.
  • Sobald die Temperaturen in den Reaktorsäulen 8 und 12 und die in der Röhrenleitung 15 konstant waren, indem sie keine weitere Temperaturerhöhung zeigten, wurde angenommen, daß die Vorrichtung, soweit Temperatur betroffen war, einen Gleichgewichtszustand erreicht hatte und ein Gemisch von festem Zirkoniumtetrachlorid und Aluminiumtrichlorid wurde in den Wirbelbettverdampfer eingespeist. Das Verhältnis von Zirkoniumtetrachlorid zu Aliminiumtrichlorid war, bezogen auf Gewicht, 3,5 zu 1 und dieses Gemisch wurde in den Verdampfer mit einer Rate von 100 Gramm pro Minute eingespeist. Ein Gemisch von Zirkoniumtetrachlorid, Aluminiumchlorid und Argondampf wurde im Wirbelbett erzeugt und bei einer Temperatur von 670 K in den Gaseinlaß eingespeist.
  • Die Beschickung mit dem Zirkoniumtetrachlorid und Aluminiumtrichloridgemisch wurde 50 Minuten fortgesetzt. Das Einspeisen wurde dann beendet und nach 10 Minuten wurde die gesamte elektrische Leistung für den Plasmakanonenaufbau 1 abgeschaltet.
  • Zirkonium- und Aluminiumoxide wurden durch die Oxidation eines Gemisches von Zirkonium- und Aluminiumchloriden hergestellt und in den Filtern 25 gesammelt. Es wurde berechnet, daß die Umwandlungstemperatur der Reaktion 1770 K beträgt. Eine Gesamtmenge von 1545 g der gemischten Oxide wurde aus den Filtern und dem zugehörigen Reaktorröhrenleitungssystem entfernt. Das Produkt war ein frei fließendes weißes Pulver und durch Röntgenfluoreszenzanalyse wurde festgestellt, daß es 6,8 % Aluminium als Al enthält. Der Kristallphasengehalt des Produkts wurde durch Röntgenbeugung bestimmt und es wurde gefunden, daß es zu 94 % aus tetragonalem Zirkoniumoxid besteht. Kein kristallines Aluminiumoxid wurde nachgewiesen. Die spezifische wirksame Oberfläche des Produkts wurde durch Stickstoffadsorption zu 24 m²/g, entsprechend einem mittleren Kristalldurchmesser von annähernd 0,02 Mikrometer (Mikron) bestimmt. Der Siliciumgehalt des Produkts wurde untersucht und es wurde gefunden, daß er geringer als 0,1 % Silicium war.
    • Beispiel 2 (vergleichend)
  • Reines Zirkoniumtetrachlorid ohne jeden Zusatz von Aluminiumtrichlorid wurde unter Verwendung derselben Ausrüstung und derselben experimentellen Bedingungen wie in Beispiel 1 oxidiert.
  • Eine Gesamtmenge von 1048 Gramm Zirkoniumoxid wurde aus den Filtern und dem zugehörigen Reaktorröhrenleitungssystem entfernt. Das Produkt war ein frei fließendes weißes Pulver und durch Röntgenfluoreszenzanalyse wurde festgestellt, daß es 0,19 % Aluminium als Al enthält. Der Kristallphasengehalt des Produkts wurde durch Röntgenbeugung bestimmt und es wurde festgestellt, daß es zu weniger als 1 % tetragonaler Phase bestand. Die spezifische wirksame Oberfläche des Produkts wurde gemessen und es wurde gefunden, daß sie 15 m²/g entsprechend einem mittleren Kristalldurchmesser von 0,04 Mikrometern (Mikron) betrug. Der Siliciumgehalt des Produkts wurde untersucht und es wurde festgestellt, daß er geringer als 0,1 % Silicium war.
    • Beispiel 3
  • Argongas, das mit einer Rate von 5 Gramm Mol pro Minute floß, wurde durch den Plasmabrenneraufbau 1, der mit elektrischer Energie bei einer Spannung von 47 Volt und 378 A versorgt wurde, geleitet. Die gesamte dem durch den Plasmabrenneraufbau fließenden Argongas zugefügte Leistung betrug 100 kJ (167 Kilokalorien) pro Minute. Wie in Beispiel 1 wurde der Druck in der Vorrichtung bei einem Wert von 49 bis 73,5 Pa (5 bis 7,5 cm in Wassereichung) unterhalb Atmosphärendruck gehalten.
  • Auf 660 K vorerhitztes Sauerstoffgas wurde durch Gaseinlaß 3 mit einer Rate von 3,81 Mol pro Minute eingeleitet. Auf 600 K vorerhitzte komprimierte Luft wurde mit einer Rate von 4,0 Mol pro Minute durch Gaseinlaß 4 eingeleitet und auf 660 K vorerhitzte komprimierte Luft wurde mit einer Rate von 3,0 Mol pro Minute durch Gaseinlaß 5 eingeleitet.
  • Ein Wirbelbettverdampfer wurde mit Gaseinlaß 4 verbunden und das Wirbelbett enthielt Sandteilchen, die durch das Vorbeileiten von 1,22 Mol pro Minute komprimierter Luft fluidisiert wurden. Das Bett wurde auf eine Temperatur von 700 K erhitzt und die Luft wurde durch Gaseinlaß 4 bei einer Temperatur von ungefähr 600 K in den Reaktor eingeleitet.
  • Sobald die Temperaturen in den Reaktorsäulen 8 und 12 und in die in der Röhrenleitung konstant waren, indem sie keine weitere Temperaturerhöhung zeigten, wurde angenommen, daß die Vorrichtung soweit Temperatur betroffen war einen Gleichgewichtszustand erreicht hatte, und ein Gemisch von festen Zirkoniumtetrachlorid und Aluminiumtrichlorid wurde in den Wirbelbettverdampfer eingespeist. Der Anteil des Aluminiumtrichlorids war ausreichend, um eine Menge von 5 Gew.-% Aluminium im Oxidprodukt zu ergeben und dieses Gemisch wurde mit einer Rate von 124 Gramm pro Minute in den Verdampfer eingespeist. Ein gasförmiges Gemisch von Zirkoniumtetrachlorid, Aluminiumtrichlorid und Luft wurde im Wirbelbettverdampfer erzeugt und in den Gaseinlaß bei einer Temperatur von 660 K eingespeist.
  • Die Beschickung mit dem Zirkoniumtetrachlorid und Aluminiumtrichloridgemisch wurde für 16 Minuten fortgesetzt. Die Einspeisung wurde dann gestoppt und nach 10 Minuten wurde die gesamte elektrische Energie für den Plasmakanonenaufbau 1 abgeschaltet.
  • Zirkonium- und Aluminiumoxide wurden durch die Oxidation eines Gemisches von Zirkonium- und Aluminiumchloriden hergestellt und in den Filtern 25 gesammelt. Es wurde berechnet, daß die Umwandlungstemperatur der Reaktion 1755 K beträgt. Eine Gesamtmenge von 540 Gramm wurde aus den Filtern gesammelt. Das Produkt war ein frei fließendes weißes Pulver und durch Röntgenfluoreszenzanalyse wurde festgestellt, daß es 5,1 % Aluminium als Al enthält. Der Kristallphasengehalt des Produkts wurde durch Röntgenbeugung bestimmt und es wurde festgestellt, daß es zu 65 % aus tetragonalem Zirkoniumoxid besteht. Die spezifische wirksame Oberfläche des Produkts wurde durch Stickstoffadsorption zu 21 m²/g entsprechend einem mittleren Kristalldurchmesser von annähernd 0,03 Mikrometer (Mikron) bestimmt. Der Siliciumgehalt des Produkts wurde untersucht und es wurde festgestellt, daß er unterhalb 0,1 % Si liegt.
    • Beispiel 4 (vergleichend)
  • Ein Gemisch aus Zirkoniumtetrachlorid und Aluminiumtrichlorid wurde unter Verwendung derselben Ausrüstung und derselben experimentellen Bedingungen wie in Beispiel 3 oxidiert. Der Anteil des Aluminiumtrichlorids im Gemisch war ausreichend, um eine Menge von 0,8 Gew.-% Aluminium als Al im Produkt zu ergeben. Das Gemisch wurde mit einer Rate von 156 Gramm pro Minute 20 Minuten eingespeist.
  • Eine Gesamtmenge von 1400 Gramm wurde von den Filtern gesammelt. Das Produkt war ein frei fließendes weißes Pulver und durch Röntgenfluoreszenzanalyse wurde festgestellt, daß es 0,93 % Aluminium als Al enthält. Der Kristallphasenzustand des Produkts wurde durch Röntgenbeugung bestimmt und es wurde festgestellt, daß es zu 50 % aus tetragonaler Phase besteht. Die spezifische wirksame Oberfläche des Produkts wurde gemessen und es wurde festgestellt, daß sie 20 m²/g beträgt, entsprechend einem mittleren Kristalldurchmesser von annähernd 0,03 Mikrometern (Mikron). Der Siliciumgehalt des Produkts war geringer als 0,1 % Si.

Claims (17)

1. Zusammensetzung, geeignet zur Verwendung bei der Herstellung eines Zirkoniumoxid enthaltenden Keramikmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß das Zirkoniumoxid frei fließend und weitgehend nicht aggregiert ist und einen beträchtlichen Anteil im tetragonalen Kristallzustand enthält und daß es weitgehend frei von Siliciumoxid ist und Aluminiumoxid innerhalb der Zirkoniumoxidteilchen enthält, in einer Menge von 1,0 Gew.-% bis 10 Gew.-%, ausgedrückt als Aluminium pro Gewicht ZrO&sub2;.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxidmenge größer als 1,5 Gew.-% und geringer als 8 Gew.-% Al pro ZrO&sub2; ist.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil Zirkoniumoxid in der tetragonalen Form mindestens 60 Gew.-% des Zirkoniumoxids ist.
4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge von Siliciumoxid nicht größer als 0,1 Gew.-% Si pro ZrO&sub2; ist.
5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Natriummenge geringer als 300 Gewichts-ppm als Na ist.
6. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 85 % des teilchenförmigen Zirkoniumoxids einen Durchmesser von weniger als 1 Mikrometer (Mikron) haben.
7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Zirkoniumoxid eine mittlere Größe von 0,01 bis 0,2 Mikrometern (Mikron) hat.
8. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 85 % aller vorhandenden aggregierten Teilchen eine Größe von weniger als 1 Mikrometer (Mikron) haben.
9. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem teilchenförmigen Zirkoniumoxid ein Stabilisierungsmittel vorhanden ist.
10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierungsmittel eine Yttrium-, Calcium-, Magnesium-, Barium-, Strontium- oder Cerverbindung ist.
11. Zusammensetzung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierungsmittel als ein Oxid oder wasserhaltiges Oxid in Form eines Überzugs auf dem teilchenförmigen Zirkoniumoxid vorhanden ist.
12. Zusammensetzung, geeignet zur Verwendung bei der Herstellung eines Keramikmaterials, umfassend Zirkoniumoxid in der tetragonalen Form, dadurch gekennzeichnet, daß das Zirkoniumoxid frei fließend ist und daß mindestens 75 Gew.-% aller Teilchen davon die aggregiert sind eine Größe von weniger als 1 Mikrometer (Mikron) aufweisen und daß mindestens 60 Gew.-% des teilchenförmigen Zirkoniumoxids in tetragonalem Kristallzustand vorliegt und daß das gesamte vorhandene Siliciumoxid 0,1 Gew.-% als Si pro ZrO&sub2; nicht übersteigt und daß innerhalb der Teilchen Aluminium in einer Menge von 1,0 Gew.-% bis 10 Gew.-%, ausgedrückt als Aluminium pro Gewicht ZrO&sub2; enthält.
13. Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung zur Verwendung bei der Herstellung eines Keramikmaterials, umfassend in der Dampfphase eine oxidierbare Zirkoniumverbindung mit Sauerstoff zu oxidieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation in der Gegenwart einer oxidierbaren Aluminiumverbindung, in einer ausreichenden Menge um Aluminiumoxid in einer Menge von 1,0 Gew.-% bis 10 Gew.-% herzustellen, ausgedrückt als Al pro Gewicht von hergestelltem ZrO&sub2;, und in der weitgehenden Abwesenheit einer oxidierbaren Siliciumverbindung durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidierbare Zirkoniumverbindung Zirkoniumhalogenid ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidierbare Aluminiumverbindung ein Aluminiumhalogenid ist.
16. Verfahren nach Ansprüchen 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation bei einer Mindestumwandlungstemperatur von mindestens 1500 K durchgeführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Plasmaheizsystem verwendet wird, um die zum Bewirken der Oxidation notwendige Wärme zu liefern.
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