JP2013519612A - αアルミナ、その合成方法、および装置 - Google Patents
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Abstract
【参考図】図1
Description
−前記球形粒子のサイズは、大部分が850μmと2mmとの間にある。
−前記粒子は、1と2との間の球形度を有する。
−前記球形粒子は、1m2/g以下の比表面積を有する。
−前記球形粒子は、理論値密度3.96g/ccの50%以上の相対密度を有する。
−γアルミナ粉末を、シリコンカーバイド板の上に載せる。
−前記粉末に、少なくとも1つのCO2レーザビームを照射する。
−γアルミナ粉末は、99.99%以上の純度を有する。
−γアルミナ粉末は、90m2/gと120m2/gとの間の比表面積を有する。
−γアルミナ粉末は、15nmと20nmとの間のサイズの要素粒子を備え、3.5ml/gから4ml/gまでの細孔容積を有する。また0.12g/ccと0.25g/ccとの間のタンプ密度を有する。
−γアルミナ粉末は、1mmと8mmとの間の厚さの粉末コーティングの形とされる。
−γアルミナ粉末は、前記少なくとも1つのビームの下を移動させられる。
−前記少なくとも1つのビームの下でのγアルミナ粉末の移動速度は、10cm/分と100cm/分との間である。
−γアルミナ粉末には、0.3秒から30秒までの間の時間に亘って、前記の少なくとも1つのビームが照射される。
−合成するための方法は、スクリーニングステップを含んでいる。
−γアルミナ粉末を供給するための手段と、
−前記粉末を載せるためのシリコンカーバイド板と、
−少なくとも1つのCO2レーザ。
−γアルミナ粉末を、前記少なくとも1つのビームの下に連続的に運ぶことができるように、前記少なくとも1つのレーザは固定され、前記板は可動になっている。
−前記可動板は、回転円盤の形とされている。
−前記板は、中空グルーブを有し、γアルミナ粉末を受け取る。
−前記少なくとも1つのレーザの波長は、約10.6μmである。
−前記少なくとも1つのレーザの電力は、120Wと3000Wとの間にある。
−前記少なくとも1つのレーザは、前記少なくとも1つのビームによって照射されるゾーンの上の、前記少なくとも1つのビームの光スポットサイズが、0.2cm2から20cm2までの間の面積をカバーするようになっている。
−前記装置は、前記板の上に供給されたγアルミナ粉末を、均一に分配するための手段を備えている。
−前記均一に分配する手段は、圧縮ローラを備えている。
−前記均一に分配する手段は、平坦化手段を備えている。
−この装置は、合成された球形αアルミナ粒子を、吸引することによりそれらを排出するための手段を備えている。
本発明は、単結晶サファイアの製造における原材料として使用するための球形粒子の形状をした、高純度(更に、具体的には、99.99%以上)のαアルミナに関する。これらのαアルミナ粒子の球形度の評価は、測定された最大直径の、測定された最小直径に対する比を、関係式(1)から算出することにより実行される。
(1)S=dmax/dmin(ここで、S=球形度、dmax=最大直径、およびdmin=最小直径)
この装置3は、
−γアルミナ粉末γを供給するための手段5と、
−γアルミナ粉末γを装填する中空グルーブ8を備えているシリコンカーバイド(SiC)板7と、
−図示されているようにレーザの放射ビーム11を照射する、少なくとも1つのCO2レーザ9とを備えている。
矢印Aによって示すように、前段階のステップの間に、γアルミナ粉末γが装填され(例えば、受けタンク5aの中に)、γアルミナ粉末γは、分配器5cのところに到達して、回転板7の上に分配される(例えば、厚さが1mmと8mmとの間にあるコーティングの形で)。
この第1の例に対しては、使用する機器として、回転板7は、シリコンカーバイド(SiC)でできており、また炭酸ガス(CO2)レーザ9は、波長が10.6μmで、電力が1500Wであり、レーザスポットは、25mm2の面積をカバーしている。
−1600μmの網目開口に対しては、重量百分率は、0%である。
−1400μmの網目開口に対しては、重量百分率は、13.1%である。
−1000μmの網目開口に対しては、重量百分率は、47.6%である。
−850μmの網目開口に対しては、重量百分率は、14.2%である。
−710μmの網目開口に対しては、重量百分率は、9.3%である。
−500μmの網目開口に対しては、重量百分率は、7.3%である。
−355μmの網目開口に対しては、重量百分率は、3.2%である。
−250μmの網目開口に対しては、重量百分率は、1.6%である。
−180μmの網目開口に対しては、重量百分率は、1.1%である。
−125μmの網目開口に対しては、重量百分率は、0.9%である。
−90μmの網目開口に対しては、重量百分率は、0.6%である。
−90μmよりも小さい網目開口に対しては、重量百分率は、1.1%である。
この第2の例に対しては、使用する機器として、回転板7は、シリコンカーバイド(SiC)でできており、また炭酸ガス(CO2)レーザ9は、波長が10.6μmであり、電力が1500Wであり、レーザスポットは、25mm2の面積をカバーしている。
−1600μmの網目開口に対しては、重量百分率は、0%である。
−1400μmの網目開口に対しては、重量百分率は、35.7%である。
−1000μmの網目開口に対しては、重量百分率は、28.9%である。
−850μmの網目開口に対しては、重量百分率は、6.7%である。
−710μmの網目開口に対しては、重量百分率は、5.8%である。
−500μmの網目開口に対しては、重量百分率は、7.9%である。
−355μmの網目開口に対しては、重量百分率は、5.2%である。
−250μmの網目開口に対しては、重量百分率は、3.6%である。
−180μmの網目開口に対しては、重量百分率は、2.4%である。
−125μmの網目開口に対しては、重量百分率は、2%である。
−90μmの網目開口に対しては、重量百分率は、1.3%である。
−90μmよりも小さい網目開口に対しては、重量百分率は、0.5%である。
この第3の例に対しては、再び、シリコンカーバイド(SiC)でできた回転板7を使用する。しかし、使用する炭酸ガス(CO2)レーザ9は、波長が10.6μm、電力が3000Wであり、レーザスポットは、44mm2の面積をカバーしている。
−1600μmの網目開口に対しては、重量百分率は、0%である。
−1400μmの網目開口に対しては、重量百分率は、28.3%である。
−1000μmの網目開口に対しては、重量百分率は、26.3%である。
−850μmの網目開口に対しては、重量百分率は、8%である。
−710μmの網目開口に対しては、重量百分率は、7.6%である。
−500μmの網目開口に対しては、重量百分率は、8.9%である。
−355μmの網目開口に対しては、重量百分率は、5.7%である。
−250μmの網目開口に対しては、重量百分率は、4.5%である。
−180μmの網目開口に対しては、重量百分率は、2.9%である。
−125μmの網目開口に対しては、重量百分率は、2.3%である。
−90μmの網目開口に対しては、重量百分率は、2.3%である。
−90μmよりも小さい網目開口に対しては、重量百分率は、3.5%である。
3 合成装置
5 γアルミナ粉末供給手段
5a 受けタンク
5b エンドレススクリュー
5c 分配器
7 シリコンカーバイド板
8 中空グルーブ
9 炭酸ガスレーザ
11 放射ビーム
13 均一分配手段
15 排出手段
A γアルミナ粉末供給方向
B 回転軸
C 排出方向
Claims (26)
- 99.99%以上の純度を有し、大部分が850μm以上のサイズを有する、球形粒子(1)の形をしていることを特徴とするαアルミナ。
- 前記球形粒子(1)の前記サイズは、大部分が850μmと2mmと間にあることを特徴とする、請求項1に記載のαアルミナ。
- 前記粒子は、1と2との間の球形度を有することを特徴とする、請求項1または2に記載のαアルミナ。
- 前記球形粒子(1)は、1m2/g以下の比表面積を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のαアルミナ。
- 前記球形粒子(1)は、理論値密度の50%以上の相対密度を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のαアルミナ。
- 単結晶サファイアの製造に対して、請求項1〜5のいずれか1項に記載のαアルミナを使用することを特徴とする方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のαアルミナの合成方法であって、
−シリコンカーバイド板(7)の上にγアルミナ粉末(γ)を設置するステップと、
−前記粉末(γ)に、少なくとも1つのCO2レーザ(9)ビーム(11)を照射する
ステップとを備えていることを特徴とする合成方法。 - 前記γアルミナ粉末(γ)は、99.99%以上の純度を有することを特徴とする、請求項7に記載の合成方法。
- 前記γアルミナ粉末(γ)は、90m2/gと120m2/gとの間の比表面積を有することを特徴とする、請求項7または8に記載の合成方法。
- 前記γアルミナ粉末(γ)は、15nmと20nmとの間のサイズの要素粒子を備え、3.5ml/gから4ml/gまでの間の細孔容積を生成し、0.12g/ccと0.25g/ccとの間のタンプ密度を有することを特徴とする、請求項7〜9のいずれか1項に記載の合成方法。
- 前記γアルミナ粉末(γ)は、厚さが1mmと8mmとの間にある、粉末のコーティングの形をしていることを特徴とする、請求項7〜10のいずれか1項に記載の合成方法。
- 前記γアルミナ粉末(γ)は、前記少なくとも1つのビーム(11)の下を移動する
ことを特徴とする、請求項7〜11のいずれか1項に記載の合成方法。 - 前記γアルミナ粉末(γ)の前記少なくとも1つのビーム(11)の下における移動速度は、10cm/分と100cm/分との間にあることを特徴とする、請求項12に記載の合成方法。
- 前記γアルミナ粉末(γ)には、0.3秒から30秒までの間の時間を通して、前記少なくとも1つのビーム(11)が照射されることを特徴とする、請求項7〜13のいずれか1項に記載の合成方法。
- スクリーニングステップを備えていることを特徴とする、請求項7〜14のいずれか1項に記載の合成方法。
- 請求項7〜15のいずれか1項に記載の合成方法を実行するための装置であって、
−γアルミナ粉末(γ)を供給するための手段(5)と、
−上に前記粉末(γ)を設置するシリコンカーバイド板(7)と、
−少なくとも1つのCO2レーザ(9)とを備えていることを特徴とする装置。 - 前記少なくとも1つのレーザ(9)は、固定されて、また、前記板(7)は、移動して、連続的に、前記γアルミナ粉末(γ)を前記少なくとも1つのビーム(11)の下に運ぶことを特徴とする、請求項16に記載の装置。
- 前記移動板(7)は、回転円盤の形状であることを特徴とする、請求17に記載の装置。
- 前記板(7)は、前記γアルミナ粉末(γ)を受けるためのグルーブ(8)を備えていることを特徴とする、請求項16〜18のいずれか1項に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのレーザ(9)の波長は、10.6μmであることを特徴とする、請求項16〜19のいずれか1項に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのレーザ(9)の電力は、120Wと3000Wとの間にあることを特徴とする、請求項16〜20のいずれか1項に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのレーザ(9)は、前記少なくとも1つのビーム(11)によって照射されるゾーンの上の、前記少なくとも1つのビーム(11)の光スポットのサイズが、0.2cm2から20cm2までの間の面積をカバーするように構成されていることを特徴とする、請求項16〜21のいずれか1項に記載の装置。
- 前記板(7)の上に設置された前記γアルミナ粉末(γ)を均一に分配するための手段(13)を備えていることを特徴とする、請求項16〜22のいずれか1項に記載の装置。
- 前記均一に分配する手段(13)は、圧縮ローラを備えていることを特徴とする、請求項23に記載の装置。
- 前記均一に分配する手段(13)は、平坦化手段を備えていることを特徴とする、請求項23または24に記載の装置。
- 合成された球形αアルミナ粒子(1)を吸引することにより排出する手段(15)を備えていることを特徴とする、請求項16〜25のいずれか1項に記載の装置。
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