KR100910261B1

KR100910261B1 - 투광성 희토류 산화 소결체 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100910261B1
Application number: KR1020060106615A
Authority: KR
Inventors: 미츠히로 후지타; 마사키 이리에
Original assignee: 코바렌트 마테리얼 가부시키가이샤
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2009-07-31
Also published as: US7608553B2; US20070105708A1; TW200720218A; CN1958512B; KR20070046763A; CN1958512A; TWI350828B

Abstract

본 발명은 산화 이트륨 결정 입계에서 쉽게 분리되는 알루미늄을 이용하지 않고, 규소 함유량을 특히 저감하는 특별한 원료를 사용하지 않고, 원료를 미세하게 분쇄하지 않는 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚에 있어서 두께 1mm의 인라인 투과율이 60％이상이 되는 투광성 산화 이트륨 소결체를 얻을 수 있다. 산화 이트륨과, 탄탈 및 니오브(niobium) 중 적어도 하나를 함유하고, 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 그 두께가 1㎜일 때, 인라인 투과율은 60％이상을 가지는 투광성 산화 이트륨 소결체를 구성한다.

Description

투광성 희토류 산화 소결체 및 그 제조 방법{Transparent rare-earth oxide sintered body manufacturing method thereof}

본 발명은 방전등용 튜브(discharge lamp tube), 레이저용 호스트재(laser host material) 및 반도체 제조 장치의 플라스마 감시 내식(耐蝕) 윈도우(plasma observation corrosion-resistant window) 등에 사용되는 적어도 이트륨, 루테튬, 이테르븀 중 하나를 가지는 투광성 희토류 산화 소결체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

지금까지, 투광성 산화 이트륨 소결체, 투광성 산화 루테튬 소결체 또는 투광성 산화 이테르븀 소결체의 제조 방법으로서, 금속 환산으로 5 ~ 100wt ppm 범위의 알루미늄과 산화 이트륨, 산화 루테튬, 산화 이테르븀 중 하나에서의 10wt ppm 이하의 규소을 포함하는 성형체(molded body)가 수소, 불활성 가스(inert gas), 수소와 비활성 가스의 혼합 가스 혹은 진공 중에서, 1450℃이상 1700 ℃이하의 온도로 0.5시간 이상 소결하는 기술이 공지가 되고 있다(예를 들면, 일본 특허 미심사 공보 JP-A-2003-89578).

또, 산화 이트륨에 대해 열분해로 100ppm으로부터 4％의 범위의 산화 칼슘이 되는 칼슘 화합물과, 산화 이트륨에 대해 열분해로 200ppm으로부터 10％의 범위의 산화 지르코늄이 되는 지르코늄 화합물과, 일차 입경(particle diameter)이 0.5㎛이하의 산화 이트륨과의 혼합물이 성형되고 소결되는 기술이 알려져 있다.(이를 테면, 일본 특허 심사 공보 JP-B-2939535).

JP-A-2003-89587에 기재된 알루미늄 함유량이 금속 환산된 5 ~ 100wt ppm의 범위내에서 설정되는 방법에 있어서, 확실히 투광성 산화 이트륨 소결체와, 투광성 루테튬 소결체 혹은 투광성 산화 이테르븀 소결체가 얻어질 수 있다.

그러나, 소결 동안에 알루미늄이 산화 이트륨 소결체, 산화 루테튬 소결체 혹은 산화 이테르븀 소결체의 결정 입계에서 분리되기 쉽다. 따라서, 알루미늄이 분리되는 것을 방지하기 위해서 소결온도는 1700℃이하의 온도로 설정되는 것이 필요하다. 1700℃이하의 소결온도는 고융점인 산화 이트륨, 산화 루테튬, 산화 이테르븀을 위한 낮은 소결온도이다. 따라서, 이 온도로 충분히 밀도를 높이기위해서, 예를 들면 시판되고 있는 범용의 산화 이트륨, 산화 루테튬 또는 산화 이테르븀 분말 대신에, 황산(sulfate) 이트륨, 황산 루테튬 또는 황산 이테르븀이나 질산(nitrate) 이트륨, 질산 루테튬 또는 질산 이테르븀이나 소산(oxalate) 이트륨, 소산 루테튬 또는 소산 이테르븀의 수용액이 제어된 온도하에서 중화되고, 수산화 이트륨, 수산화 루테튬, 수산화 이테르븀을 형성하는 속도는 분쇄(pulverization)에 따른 제어된 대기 및 온도에서 석회(calcine)로 된다. 이로 인해, 소결성이 우수한 원료가 특별히 준비된다. 이것은 일반적으로 용이한 처리가 아니다.

게다가, 10wt ppm 이하로 규소 함유량을 낮게 하기 위해, 낮은 규소 함유량 원료가 특별히 준비되어야 한다. 이것 역시 쉬운 문제가 아니다.

또, JP-B-2939535에 따른 방법에 있어서, 산화 이트륨의 일차 입경이 0.5 mm이하로 하는 것이 필요하다. 미세 분쇄공정과, 예를 들면 엄밀 제어된 조건하에서의 특별한 원료 합성 등이 필요하다. 즉, 범용적인 산화 이트륨 분말을 사용할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또, JP-B-2939535에 있어서, 두께 1㎜를 가지는 투명한 산화 이트륨 소결체의 인라인(in-line) 투과율(linear transmittance)은 파장 500㎚의 빛에 대해 40 ~ 60％까지만이 얻어지기 때문에, 투명성은 충분하지 않다. 게다가, 알칼리 토류 금속(alkaline earth metal)인 칼슘을 함유하는 산화 이트륨은 오염의 문제로 인해 반도체 제조 장치용의 윈도우 재료로 적용될 수 없다고 하는 다른 문제도 있다.

상기 문제에 관하여, 본 발명의 목적 중 하나는 산화 이트륨 결정 입계에서 쉽게 분리되는 알루미늄을 이용하지 않고, 규소 함유량을 특히 저감하는 특수한 원료를 사용하지 않고, 원료를 미세하게 분쇄하는 등의 필요도 없는 산화 소결체와, 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚에 있어서 두께 1mm의 인라인 투과율이 60％이상이 되는 투광성 희토류 산화 이트륨 소결체를 제공하는 것이다.

게다가, 본 발명의 다른 목적은 투광성 산화 이트륨 소결체, 투광성 산화 루테튬 소결체 및 줄무니가 없는 투광성 산화 이테르븀 소결체가 제공된다.

상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 제 1관점에 따라서, 산화 이트륨과, 탄탈 및 니오브 중 적어도 하나를 포함하고, 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 그 두께가 1㎜일 때, 인라인 투과율은 60％이상인 투광성 산화 이트륨 소결체가 제공된다.

본 발명의 제 2관점에 따라서, 상기 탄탈의 양은 금속으로 환산하여 0.1wt％ ~ 1.3wt％의 범위에 있고, 상기 두께가 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 상기 가시광선 파장 영역에 있어서 상기 인라인 투과율이 60%이상인 것이 선호된다.

본 발명의 제 3관점에 따라서, 상기 니오브의 양은 금속으로 환산하여 0.05wt％ ~ 0.5wt％의 범위에 있고, 상기 두께가 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 상기 가시광선 파장 영역에 있어서 상기 인라인 투과율이 60%이상인 것이 선호된다.

본 발명의 제 4관점에 따라서, 탄탈, 탄탈 화합물, 니오브, 니오브 화합 중 적어도 하나를 산화 이트륨 분말에 혼합되도록 첨가시키는 단계와, 상기 혼합된 재료를 상기 탄탈 및 상기 니오브 중 적어도 하나를 함유하는 산화 이트륨 성형체에 형성시키는 단계와, 상기 산화 이트륨 성형체를 진공이나 수소 또는 희유 가스(rare gas)분위기하에서 1700℃이상 ~ 2000℃이하으로 소결하는 단계를 포함하는 투광성 산화 이트륨 소결체의 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제 5관점에 따라서, 상기 탄탈 혹은 상기 탄탈 화합물은 금속으로 환산하여 상기 산화 이트륨에 대해 0.2 ~ 1.5wt%의 범위에서 첨가되는 것이 선호된다.

본 발명의 제 6관점에 따라서, 상기 니오브 혹은 상기 니오브 화합은 금속으로 환산하여 상기 산화 이트륨에 대해 0.1 ~ 1.0wt%의 범위에서 첨가되는 것이 선호된다.

본 발명의 제 7관점에 따라서, 상기 산화 이트륨 분말의 비표면적은 5㎡/g이상 ~ 50㎡/g이하이고, 적어도 상기 탄탈 및 상기 탄탈 화합물 중 하나의 종류가 금속으로 환산한 0.2 ~ 1.5wt%의 범위에서 추가되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 8관점에 따라서, 상기 산화 이트륨 분말의 비표면적은 5㎡/g이상 ~ 50㎡/g이하이고, 적어도 상기 니오브 및 상기 니오브 화합물 중 하나의 종류가 금속으로 환산하여 0.1 ~ 1.0wt%의 범위에서 추가되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 9관점에 따라서, 상기 탄탈은 금속으로 환산하여 0.1 ~ 0.3wt%의 범위에서 함유되고, 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 그 두께가 1㎜일 때, 인라인 투과율은 60％이상이고, 줄무늬가 함유되지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 10관점에 따라서, 상기 니오브는 금속으로 환산하여 0.05 ~ 0.2wt%의 범위에서 함유되고, 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 그두께가 1㎜일 때, 인라인 투과율은 60％이상이고, 줄무늬가 함유되지 않는 것이 바람직하다.
상기한 본 발명의 관점에 따라서, 소결하는 동안 알루미늄은 산화 이트륨 결정 입계에서 분리되지 않고, 400~800nm 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 그 두께가 1nm일 때, 인라인 투과율은 60%이상 일 수 있다. 또한, 400~800nm의 가시광선 파장 영역의 거의 대부분에서 80%이상의 인라인 투과율을 얻을 수 있다.
본 발명에 따라, 규소 함유량을 10wt ppm이하로 하기 위해 특별한 원료는 사용되지 않아도 된다. 또한, 원료인 산화 이트륨의 입경을 0.5㎛이하로 만들 필요없이 400~800nm의 가시광선 파장 영역에 있어서 두께가 1mm일 때, 인라인 투과율은 60% 이상으로 만들 수 있다. 게다가 만일 필요하다면 줄무늬 없는 소결체를 제공할 수 있다.

본 발명의 제 11관점에 따라서 산화 루테튬과, 탄탈 및 니오브 중 적어도 하나를 포함하고, 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 그 두께가 1㎜일 때, 인라인 투과율은 60％이상인 산화 루테튬 소결체가 제공된다.

본 발명의 제 12관점에 따라서, 상기 탄탈 혹은 니오브 중 적어도 하나의 양은 금속으로 환산하여 0.2wt％ ~ 0.7wt％의 범위에 있고, 상기 두께가 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 상기 가시광선 파장 영역에 있어서 상기 인라인 투과율이 60%이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 제 13관점에 따라서, 탄탈, 탄탈 화합물, 니오브, 니오브 화합 중 적어도 하나를 산화 루테튬 분말에 혼합되도록 첨가시키는 단계와, 상기 탄탈 및 상기 니오브 중 적어도 하나를 함유하는 산화 루테튬 성형체를 형성하는 단계와, 상기 산화 루테튬 성형체를 진공, 수소 또는 희유 가스 분위기하에서 1750℃이상으로 소결하는 단계를 포함하는 투광성 산화 루테튬 소결체의 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제 14관점에 따라서, 상기 탄탈 및 상기 탄탈 화합물과, 상기 니오브 및 상기 니오브 화합은 금속으로 환산하여 상기 산화 루테튬에 대해 0.2 ~ 0.8wt%의 범위에서 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라, 소결하는 동안에 알루미늄은 산화 루테늄 결정 입계에서 분리되지 않고, 400~800nm 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서, 그 두께가 1mm 일 때, 인라인 투과율은 60%이상 일 수 있다. 또한, 본 발명에 따라, 금속으로 환산하여 알루미늄 함량이 5~10wt ppm의 범위에서 만들어지고, 금속으로 환산하여 규소 함량이 10ppm이하로 만들어진 특별한 원료를 사용하지 않아도, 400~800nm 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서, 두께가 1mm일 때, 인라인 투과율이 60%이상 일 수 있다.

본 발명의 제 15관점에 따라서 산화 이테르븀과, 적어도 탄탈 혹은 니오브 중 하나를 포함하고, 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 그 두께가 1㎜일 때, 인라인 투과율은 60％이상인 투광성 산화 이테르븀 소결체가 제공된다.

본 발명의 제 16관점에 따라서, 상기 적어도 탄탈 혹은 니오브 중 하나의 양은 금속으로 환산하여 0.1wt％ ~ 0.7wt％의 범위에 있고, 상기 두께가 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 상기 가시광선 파장 영역에 있어서 상기 인라인 투과율이 60%이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 제 17관점에 따라서, 탄탈, 탄탈 화합물, 니오브, 니오브 화합 중 적어도 하나를 산화 이테르븀 분말에 혼합되도록 첨가시키는 단계와, 적어도 상기 탄탈 또는 상기 니오브 중 하나를 함유하는 산화 이테르븀 성형체를 형성시키는 단계와, 상기 산화 이테르븀 성형체를 진공, 수소 또는 희유 가스 분위기하에서 1750℃이상으로 소결하는 단계를 포함하는 투광성 산화 이테르븀 소결체의 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제 18관점에 따라서, 적어도 상기 탄탈, 상기 탄탈 화합물, 상기 니오브 및 상기 니오브 화합 중 하나는 금속으로 환산하여 상기 산화 이테르븀에 대해 0.1 ~ 0.8wt%의 범위에서 첨가되는 투광성 산화 이테르븀 소결체의 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제 19관점에 따라서 산화 이트륨과, 산화 루테튬 및 산화 이테르븀 중 어느 하나와, 금속으로 환산하여 0.2wt%이상 ~ 0.5wt%이하에서의 적어도 탄탈 및 니오브 중 하나를 포함하고, 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 그 두께가 1㎜일 때, 인라인 투과율은 60％이상인 산화 희토류 소결체가 제공된다.
상기 언급한 본 발명의 관점에 따라서, 소결 동안에 알루미늄은 산화 이트륨 결정 입계에서 분리되지 않고, 400~800nm 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서, 그 두께가 1mm범위 일 때, 인라인 투과율은 60%이상 일 수 있다. 또한, 400~800nm의 가시광선 파장 영역에서의 거의 모든 영역에서, 80%이상의 인라인 투과율이 얻어질 수 있다.
본 발명에 따라, 실리콘 함량이 10wt ppm이하인 특별한 원료는 사용되지 않는다. 또한, 산화 이트륨 원료의 입경을 0.5㎛이하로 만드는 것 없이, 400~800nm 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 두께가 1mm일 때, 인라인 투과율은 60%이상으로 만들 수 있다. 게다가, 만일 필요하다면 줄무늬 없는 소결체를 제공할 수 있다.

[실시예 1]

먼저, 산화 이트륨을 포함하는 산화 소결체에 관련한 본 발명의 관점이 기재되어 있다.

본 발명의 투광성 산화 이트륨 소결체는 산화 이트륨과, 탄탈과 니오브 중 적어도 하나를 함유하고, 두께 1㎜때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 범위에서 60％이상의 인라인 투과율을 가진다.

탄탈을 함유하는 경우, 탄탈이 금속으로 환산하여 0.1wt％이상 ~ 1.3wt％이하로 함유될 때, 두께 1㎜ 때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 범위에서 인라인 투과율이 60％이상이다. 또, 니오브를 함유하는 경우, 니오브가 금속으로 환산하여 0.05wt％이상 ~ 0.5wt％이하로 함유될 때, 두께 1mm 때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 범위에서 인라인 투과율이 60％이상이다.

본 발명에 있어서, 탄탈 혹은 니오브가 산화 이트륨 소결체의 투광성 향상에 기여하는 이유는 분명하지 않다. 그러나, 산화 이트륨내에 이온 결핍(defect)이 확산하는 것을 촉진하는 고체 용액을 형성하기 위해 탄탈 및/또는 니오브가 산화 이트륨에 용해되므로 인해, 결정 구조가 균질화(homogenization)되고, 탄탈 및/또는 니오브가 첨가될 때, 산화 이트륨이 결정성장을 늦추므로 인해, 소결 동안에 기공 배출이 촉진된다. 이러한 작용에 의해, 두께 1 mm때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚범위에서 상기 얻어진 산화 이트륨 소결체의 인라인 투과율은 60％이상으로 될 수 있다.

본 발명에 있어서, 탄탈 및/또는 니오브가 첨가될 때, 투광성 산화 이트륨 소결체를 얻기 위해서 특히 평균 입경이 작은 산화 이트륨 원료를 이용할 필요는 없이 범용적인 분말이 사용될 수 있다. 그러나, 이 소결체에 기공을 잔류시키지 않게 하기 위해서, 소결 전의 성형 단계에 있어서의 기공 지름은 작은 것이 바람직하다. 이러한 작은 기공 지름을 가지는 성형체를 얻기 위해서, 평균 입경 2㎛이 하를 가지는 산화 이트륨 원료 분말을 이용하는 것이 바람직하다.

산화 이트륨 원료 분말에서의 알루미늄 및 규소의 함유량은 엄밀하게 제어할 필요는 없다.

그러나, 알루미늄은 헤테로 상(hetero-phase)을 형성하기 위해 소결 동안에 산화 이트륨 결정 입계에서 쉽게 분리하는 경향이 있기 때문에, 투광성을 향상하는 것이 방해된다.

또, 규소는 산화 이트륨의 결정성장을 촉진하는 경향이 있기 때문에, 탄탈 및/또는 니오브의 결정성장 억제 작용을 감쇄하기 쉽다.

따라서, 산화 이트륨 성형체내의 알루미늄 및 규소의 농도는 20ppm이하로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 탄탈 및/또는 니오브가 산화 이트륨에 함유될 때, 두께 1㎜ 때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 범위에서 인라인 투과율이 60％이상이다. 그러나, 특히 탄탈이 금속으로 환산하여 0.1wt％이상 ~ 1.3wt％이하의 범위로 첨가될 때 및/또는, 니오브가 금속으로 환산하여 0.05wt％이상 ~ 0.5wt％이하의 범위로 첨가될 때, 두께 1mm 때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 범위에서 산화 이트륨 소결체의 인라인 투과율은 비록 낮은 대역 파장(400 ~ 500㎚)의 부분에 있더라도 80％를 만족하지 못한다. 그러나, 가시광선 파장 영역에서의 80%이상의 인라인 투과율은 거의 얻어질 수 있다. 즉, 투광성이 극도로 높은 산화 이트륨 소결체가 얻어질 수 있다.

탄탈이 금속으로 환산하여 0.1wt％미만으로 함유되거나, 니오브가 금속으로 환산하여 0.05wt％미만으로 함유될 때, 탄탈과 니오브는 산화 이트륨에 불충분한 영향을 미친다. 따라서, 두께 1mm때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 범위에서 인라인 투과율로 60％을 넘는 투광성이 높은 산화 이트륨 소결체가 얻어질 수 없다.

반면에, 탄탈이 금속으로 환산하여 1.3wt％를 넘거나, 혹은 니오브가 금속으로 환산하여 0.5wt％를 넘는 함유량이 될 때, 탄탈과 니오브가 산화 이트륨이 고체 용액을 형성할 수 없는 범위에서 생성되고, 파이로크로아(pyrochlore) 구조의 헤테로 상으로서 산화 이트륨 소결체에 분산 존재하게 된다. 결과적으로, 이 경우에서도 투광성이 저하함으로 인해, 두께 1mm때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 모든 범위에서 인라인 투과율로 60％을 넘는 투광성이 높은 산화 이트륨 소결체가 얻어질 수 없다.

소결 온도는 1700℃이상으로 한다. 소결 온도가 1700℃미만일 때, 소결체는 충분히 치밀화될 수 없고, 다수 기공이 이 소결체의 내부에 남는다. 따라서, 높은 투광성을 가지는 산화 이트륨 소결체가 얻어질 수 없다.

한편, 소결 온도가 2000℃를 넘을 때, 첨가된 탄탈 화합물 및 니오브 화합물에 함유된 탄탈 및/또는 니오브의 휘발 속도가 매우 빠르다. 따라서, 소결체에 남는 탄탈 및/또는 니오브를 제어하는 것이 매우 어렵다. 게다가, 높은 온도하에서, 탄탈 및 /또는 니오브에 의한 산화 이트륨의 성장 속도를 억제하는 것이 어렵기 때문에, 산화 이트륨은 첨가된 탄탈, 니오브 및 표면에서의 불순물의 적은 양로부터 얻은 헤테로 상을 분리하도록 과도하게 성장하는 경향이 있다. 그러므로, 높은 광투과 특성을 가지는 산화 이트륨 소결체가 얻어질 수 없다.

산화 이트륨 소결체의 이온 결핍의 확산 촉진에 의한 결정 구조를 균일화하고, 헤테로 상이 과도한 결정성장에 수반하여 결정 입계에서 분리되는 것을 방지하고자 하는 관점에서 소결 온도의 바람직한 온도 범위는 1800℃이상 1950℃이하의 범위이다.

희유 가스는 소결 동안의 분위기에 이용될 때, 희유 가스 중에서, 헬륨이 가장 바람직하다. 이것은 헬륨의 확산 속도가 매우 빠르고, 공기 버블이 소결체에 가장 적게 남기 때문이다.

탄탈 및/또는 니오브의 양이 본 발명의 범위에 있더라도, 탄탈 및/또는 니오브가 소결체에 많이 남을 때, 가시광선의 인라인 투과율에서 충분히 높은 것에 불구하고, 줄무늬(striae)가 발생하기 쉽다. 상기 소결체가 줄무늬에 의해 소망하지 않는 용도에 이용될 때, 탄탈 및/또는 니오브의 양은 줄무늬를 제거하도록 감소 되어야한다. 그러나, 탄탈 및/또는 니오브의 양이 감소될 때, 가시 인라인 투과율도 악화되기 쉽다. 이 문제로 인해, 발명자는 산화 이트륨의 비표면적이 증가될 때, 인라인 투과율의 악화 경향이 보상될 수 있다는 것을 발견했다. 즉, 본 발명의 7 및 8에 따른 제조 방법 및 본 발명의 9 및 10에 따른 소결체에 의해 얻어질 수 있다.

[예 1-1]

평균 입경 1㎛, 비표면적(specific surface) 2.1 ㎡/g, 순도 99.9％(알루미늄 농도 1ppm, 규소 농도 18ppm)를 가지는 산화 이트륨 분말에 에탄올(ethanol), 아크릴계 바인더(acrylic binder) 및 표 1-1에 나타내는 탄탈 화합물(tantalum compound) 혹은 니오브 화합물(niobium compound)을 첨가하고, 산화 지르코늄 볼(zirconium oxide ball)을 이용한 볼밀(ball mill)에 의해서 12 시간의 혼합을 실시한다. 이로 인해 얻어진 슬러리(slurry)로부터, 평균 입경 40㎛를 가지는 조립분말(granulated powder)이 스프레이 드라이어(spray dryer)에 의해 준비되었다. 이 조립분말은 20MPa에서 일축 성형(uniaxial mold)된 후, 성형체를 형성하기 위해 150MPa로 냉간 정수압 성형(CIP(cold isostatic pressing))을 적용함으로써 실시하고, 게다가 대기중에서 탈지처리(dewaxing)를 실시한다. 이 탈지체(dewaxed body)는 소결체를 형성하기 위해 표 1-1에 나타내는 온도, 분위기에서 소결된다. 이 소결체는 직경 20m, 두께 1mm를 가지는 양면 광학 연마품(bifacial optically polished article)으로 가공되었다. 400 ~ 800㎚에 있어서의 인라인 투과율은 분광 광도계(spectrophotometer)로 측정되었다. 측정 결과로서, 일예로서 600㎚에서의 인라인 투과율 및 대역 파장에서의 평가가 표 1-1에 나타낸다.

표 1-1의 평가란에서, 마크 "e"(excellent)는 400 ~ 800㎚ 영역에서의 인라인 투과율이 거의 80％이상인 것 중 하나를 나타내고, 마크 "g"(good)는 400 ~ 800㎚ 영역에서의 인라인 투과율이 80％미만 및 60％이상인 것 중 하나를 나타내고, 마크 "b"(bad)는 400 ~ 800㎚ 영역에서의 인라인 투과율이 60％미만의 부분인 것 중 하나를 나타낸다. 또, 측정 후의 소결체는 세정을 실시하고 나서 ICP 발광 분광 분석법(ICP emision spectroscopy)으로 탄탈 농도, 니오브 농도, 알루미늄 농 도, 규소 농도를 측정했다. 측정 결과는 표 1에 나타낸다.

[표 1-1]

표 1-1로부터 분명한 바와 같이, 이 발명에 따른 산화 이트륨 소결체는 알루미늄 함유량을 금속 환산한 5 ~ 100wt ppm, 규소 함유량을 금속 환산한 10wt ppm이하로 설정하지 않아도, 두께 1㎜ 때의 가시 대역 파장 400 ~ 800㎚에 범위에서 인라인 투과율을 60％ 이상으로 만들 수 있다.

또, 종래, 산화 칼슘이나 산화 지르코늄이 투광성을 향상시키기 위해 첨가될 때, 산화 이트륨의 입경은 0.5㎛이하로 되도록 요구된다. 그러나, 본 발명에 따라서, 0.5㎛이하만큼 작은 산화 이트륨의 입경을 최소화하지 않고, 두께 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서의 인라인 투과율은 60％이상으로 할 수 있다.

[예 1-2]

각각 산화 이트륨 분말의 3종류가 준비되었다.

(1) 평균 입경 1.2㎛, 비표면적 5.4㎡/g, 순도 99.9%(알루미늄 농도: 1ppm, 규소 농도: 11ppm)

(2) 평균 입경 1.1㎛, 비표면적 46㎡/g, 순도 99.9%(알루미늄 농도: 1ppm, 규소 농도: 11ppm)

(3) 평균 입경 1.4㎛, 비표면적 4.3㎡/g, 순도 99.9%(알루미늄 농도: 1ppm, 규소 농도: 11ppm)

산화 이트륨 분말은 상기 3종류에 대해, 표 1-2에 나타낸 에탄올, 아크릴 바인더 및 탄탈 화합물 또는 니오브 화합물이 첨가되었고, 산화 지르코니움 볼(zirconium oxide ball)로 볼밀(ball mill)에서 12시간 동안 혼합한다. 이로 인해 얻어진 각 슬러리(slurry)로부터, 평균 입경 40㎛ 평균 입경을 가지는 알갱이된 분말이 스프레이 드라이어로 준비되었다.

이 알갱이로 된 분말은 20MPa에서 단축으로(uniaxially) 성형되고, 그 다음 150MPa에서 CIP(cold isostatic pressing)를 적용하고, 게다가 대기내 1000℃에서 탈지된다. 이 탈지체는 소결체를 형성하기 위해 표 1-2에 나타낸 분위기 및 온도에서 소결된다. 이로 인해 얻어진 소결체는 직경 20㎜ 및 두께 1㎜를 가지는 양면 광학 연마품(bifacial optically polished article)으로 처리되었다.

400 ~ 800㎚의 범위에서의 인라인 투과율은 분광 광도계로 측정되었다. 측정 결과는 표 1-2에 도시된다. 표 1-2의 평가란에서, 마크 "e"(excellent)는 400 ~ 800㎚ 영역에서의 인라인 투과율이 거의 80％이상인 것 중 하나를 나타내고, 마크 "g"(good)는 400 ~ 800㎚ 영역에서의 인라인 투과율이 80％미만 및 60％이상인 것 중 하나를 나타내고, 마크 "b"(bad)는 400 ~ 800㎚ 영역에서의 인라인 투과 율이 부분적으로 60％미만인 것 중 하나를 나타낸다.

게다가, 줄무늬의 존재가 시각적으로 관측되었다. 표 1-2의 평가란에서, 마크 "없음"는 줄무늬가 관측되지 않았던 것을 나타내고, 마크 "존재"는 줄무늬가 발견되었다는 것을 나타내고, 마크 "-"는 줄무늬의 존재가 불충분한 투광성 때문에 판정될 수 없다. 게다가, 측정 후에, 소결체는 세정을 실시하고 나서 ICP 발광 분광 분석법(ICP emision spectroscopy)으로 탄탈 농도, 니오브 농도를 측정했다. 측정 결과는 표 1-2에서 함께 도시된다.

표 1-2

표 1-2로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 따른 산화 이트륨 소결체는 탄탈 및 니오브의 함유량 및 비표면적이 제어될 때, 줄무늬 없는 소결체로서 얻어질 수 있다.

[실시예 2]

루테튬을 포함하는 산화 소결체에 관련한 본 발명의 관점이 설명된다.

본 발명의 투광성 산화 루테튬 소결체는 산화 루테튬과, 탄탈과 니오브 중 적어도 하나를 함유하고, 두께 1㎜때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 범위에서 60％이상의 인라인 투과율을 가진다. 탄탈 또는 니오브가 금속으로 환산하여 0.2wt％이상 ~ 0.7wt％이하의 범위에서 함유될 때, 두께 1mm 때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800 ㎚범위에서 60％이상의 인라인 투과율이 얻어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 탄탈 혹은 니오브가 산화 루테튬 소결체의 투광성 향상에 기여하는 이유는 분명하지 않다. 그러나, 산화 루테튬내에 이온 결핍이 확산하는 것을 촉진하는 고체 용액을 형성하기 위해 탄탈 또는 니오브가 산화 루테튬에 용해되므로 인해, 결정 구조가 균질화(homogenization)되고, 탄탈 또는 니오브가 첨가될 때, 산화 루테튬이 결정성장을 늦추므로 인해, 소결 동안에 기공 배출이 촉진된다. 이러한 작용에 의해, 두께 1 mm때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚범위에서 상기 얻어진 산화 루테튬 소결체의 인라인 투과율은 60％이상으로 될 수 있다.

본 발명에 있어서, 탄탈 및/또는 니오브가 첨가될 때, 투광성 산화 루테튬 소결체를 얻기 위해서 특히 평균 입경이 작은 산화 루테튬 원료를 이용할 필요는 없이 범용적인 분말이 사용될 수 있다. 그러나, 이 소결체에 기공을 잔류시키지 않게 하기 위해서, 소결 전의 성형 단계에 있어서의 기공 지름은 작은 것이 바람직하다. 이러한 작은 기공 지름을 가지는 성형체를 얻기 위해서, 평균 입경 2㎛이하를 가지는 산화 루테튬 원료 분말을 이용하는 것이 바람직하다.

산화 루테튬 원료 분말에서의 알루미늄 및 규소의 함유량은 엄밀하게 제어할 필요는 없다. 그러나, 알루미늄은 헤테로 상을 형성하기 위해 소결 동안에 산화 루테튬 결정 입계에서 쉽게 분리하는 경향이 있기 때문에, 투광성을 향상하는 것이 방해된다. 또, 규소는 산화 루테튬의 결정성장을 쉽게 촉진하는 경향이 있기 때문에, 탄탈 및/또는 니오브의 결정성장 억제 작용을 감쇄하기 쉽다. 따라서, 산화 루테튬 성형체내의 알루미늄 및 규소의 농도는 20ppm이하로 설정하는 것이 바람직하다.

이 발명에 있어서, 탄탈 또는 니오브가 산화 루테튬에 함유될 때, 두께 1㎜ 에서의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 범위에서 인라인 투과율이 60％이상이다. 그러나, 특히 탄탈 혹은 니오브가 금속으로 환산하여 0.2wt％이상 ~ 0.7wt％이하의 범위로 첨가될 때, 두께 1mm 때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 범위에서 산화 루테튬 소결체의 인라인 투과율은 비록 낮은 대역 파장(400 ~ 500㎚)의 부분에 있더라도 78％를 만족하지 못한다. 그러나, 가시광선 파장 영역에서의 78%이상의 인라인 투과율은 거의 얻어질 수 있다. 즉, 투광성이 극도로 높은 산화 루테튬 소결체가 얻어질 수 있다.

탄탈 혹은 니오브가 금속으로 환산하여 0.2wt％미만으로 함유될 때, 탄탈 혹은 니오브는 산화 루테튬에 불충분한 영향을 미친다. 따라서, 두께 1mm때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 모든 범위에서 인라인 투과율로 80％을 넘는 높은 투광성을 가지는 산화 루테튬 소결체가 얻어질 수 없다.

한편, 탄탈 혹은 니오브가 금속으로 환산하여 0.7wt％를 넘는 함유량이 될 때, 탄탈 혹은 니오브는 산화 루테튬이 고체 용액을 형성할 수 없는 범위에서 생성되고, 헤테로 상으로서 산화 루테튬 소결체로 분산 존재하게 된다. 결과적으로, 투광성이 저하함으로 인해, 두께 1mm때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 모든 범위에서 인라인 투과율로 60％을 넘는 투광성이 높은 산화 루테튬 소결체가 얻어질 수 없다.

본 발명에 따른 투광성 산화 루테튬은 소결체는 탄탈, 탄탈 화합물, 니오브 및 니오브 화합물 중 적어도 하나가 성형체를 형성하도록 산화 루테튬 분말에 첨가되는 방식으로 제조될 수 있다. 여기서 원료로서 이용되는 산화 루테튬 분말은 상기 언급된 바와 같이 범용적인 분말이어도 좋다. 그러나, 평균 입경 2㎛이하를 가지는 산화 루테튬 분말을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 산화 루테튬 성형체내의 알루미늄 및 규소 농도는 모두 20ppm 이하가 바람직하다. 이 성형은 일축 성형으로 성형한 후 냉간 정수압 성형(CIP) 등의 일반적인 방법에 따라 실행된다. 그 후, 이 성형체는 탈지되고, 소결체를 형성하기 위해 소결된다. 이 소결은 진공, 수소 또는 희유 가스 분위기에서 실시된다. 산화 루테튬 소결체의 투광성을 높이기 위해서, 소결체내의 잔류 기공이 가능한 한 낮은 레벨로 감소되어야 한다. 이 때문에, 소결 분위기(sintering atmosphere)는 확산 속도를 높이는 수소, 진공 또는 희유 가스 분위기가 바람직하다.

희유 가스는 소결 동안에 대기에 이용된다. 헬륨은 희유 가스 가운데 가장 선호한다. 이것은 헬륨의 확산 속도가 가장 빠르고, 공기 버블이 소결체에 최소한으로 남는다.

또, 소결온도는 결정 구조를 균일화하기 위해 그레인내 이온 결핍의 확산을 촉진하도록 1750℃이상 바람직하게는 1800℃이상으로 설정된다. 소결온도가 1750℃미만일 때, 충분한 치밀화가 얻어질 수 없고, 소결체의 내부에 다수의 기공이 남기 때문에, 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚에 있어서의 인라인 투과율내 60％이상으로 하는 높은 투광성을 가지는 소결체가 얻어질 수 없다. 소결 온도의 상한 제한은 산화 이트륨 소결체의 상한 제한과 동일하다. 따라서, 소결온도의 상한은 과도의 결정성장에 수반하는 결정 입계 내에 헤테로 상으로 분리되는 것을 방지하는 관점에서 2000℃ 바람직하게는 1950℃이상으로 설정되는 것이 바람직하다.

[예 2]

평균 입경 1㎛, 순도 99.9％(알루미늄 농도 1ppm, 규소 농도 18ppm)를 가지는 산화 루테튬 분말에 에탄올(ethanol), 아크릴계 바인더(acrylic binder) 및 표 2에 나타내는 탄탈 화합물(tantalum compound) 혹은 니오브 화합물(niobium compound)을 첨가하고, 산화 지르코늄 볼(zirconium oxide ball)을 이용한 볼밀(ball mill)에 의해서 12 시간의 혼합을 실시한다. 이로 인해 얻어진 슬러리(slurry)로부터, 평균 입경 45㎛를 가지는 조립분말(granulated powder)이 스프레이 드라이어(spray dryer)에 의해 준비되었다. 이 조립분말은 20MPa에서 일축 성형(uniaxial mold)된 후, 성형체를 형성하기 위해 150MPa로 냉간 정수압 성형(CIP(cold isostatic pressing))을 적용함으로써 실시하고, 게다가 대기중의 700℃에서 탈지처리(waxing)를 실시한다. 이 탈지체는 소결체를 형성하기 위해 표 2에 나타내는 온도, 분위기에서 소결된다. 이 소결체는 직경 20m, 두께 1mm를 가지는 양면 광학 연마품(bifacial optically polished article)으로 가공되었다. 400 ~ 800㎚에 있어서의 인라인 투과율은 분광 광도계(spectrophotometer)로 측정되었다. 측정 결과로서, 일예로서 600㎚에서의 인라인 투과율 및 400~800nm의 파장 영역에서의 평가를 표 2에 나타내었다.

표 2의 평가란에서, 마크 "e"(excellent)는 400 ~ 800㎚ 영역에서의 인라인 투과율이 거의 78％이상인 것 중 하나를 나타내고, 마크 "g"(good)는 400 ~ 800㎚ 영역에서의 인라인 투과율이 60％이상인 것 중 하나를 나타내고, 마크 "b"(bad)는 400 ~ 800㎚ 영역에서의 인라인 투과율이 60％미만의 부분인 것 중 하나를 나타낸다. 또, 측정 후의 소결체는 세정을 실시하고 나서 ICP 발광 분광 분석법(ICP emision spectroscopy)으로 탄탈 농도, 니오브 농도, 알루미늄 농도, 규소 농도를 측정했다. 측정 결과는 표 2에 나타낸다.

[표 2]

표 2로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 따른 산화 루테튬 소결체는 알루미늄 함유량을 금속 환산한 5 ~ 100wt ppm, 규소 함유량을 금속 환산한 10wt ppm으로 전과 같이 설정하지 않아도, 두께 1㎜ 에서의 가시 대역 파장 400 ~ 800㎚에 범위에서 인라인 투과율을 60％ 이상으로 만들 수 있다.

또, 탄탈 또는 니오브 첨가량이 금속으로 환산하여 0.2wt％이상으로 설정될 때, 두께 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서의 인라인 투과율은 거의 78％이상으로 될 수 있다.

[실시예 3]

다음에, 이테르븀을 포함하는 산화 소결체에 관련한 본 발명의 관점이 설명된다.

본 발명의 투광성 산화 이테르븀 소결체는 산화 이테르븀과, 적어도 탄탈 또는 니오브 중 하나를 함유하고, 두께 1㎜때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 범위에서 60％이상의 인라인 투과율을 가진다. 또, 탄탈 또는 니오브가 금속으로 환산하여 0.1wt％이상 ~ 0.7wt％이하의 범위에서 함유될 때, 가시광선 파장 영역 400 ~ 800 ㎚범위에서 인라인 투과율의 1mm 때의 78%인 높은 투광성을 가지는 투광성 산화 이테르븀 소결체가 얻어질 수 있다.(낮은 파장 길이측(400 ~ 500㎚)의 부분에서, 투광성이 78%에 도달하지 않지만, 78%이상의 투광성은 가시광선 대역 길이로 거의 이루어질 수 있다는 것을 주목하라)

탄탈 또는 니오브가 금속으로 환산하여 0.1wt％미만으로 함유될 때, 탄탈 또는 니오브는 산화 이테르븀에 불충분한 영향을 미친다. 따라서, 두께 1mm때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 범위에서 인라인 투과율로 60％을 넘는 높은 투광성을 가지는 산화 이테르븀 소결체가 얻어질 수 없다.

한편, 니오브가 금속으로 환산하여 0.7wt％를 넘는 함유량이 될 때, 산화 이테르븀에서 용해될 수 없는 탄탈 또는 니오브는 고체 용액을 형성하기 위해 산화 이테르븀 소결체에서 헤테로 상으로서 분산 존재한다. 결과적으로, 투광성이 저하됨으로 인해, 두께 1mm때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚의 범위에서 인라인 투과율로 60％을 넘는 투광성이 높은 산화 이테르븀 소결체가 얻어질 수 없다.

본 발명의 투광성 산화 이테르븀 소결체의 제조 방법은 산화 이테르븀 분말에 대해서, 탄탈, 탄탈 화합물, 니오브 또는 니오브 화합물 중 적어도 하나가 첨가되고, 혼합하는 방식으로 실행된다. 이 혼합 재료는 탄탈 또는 니오브를 함유하는 산화 이테르븀 성형체로 형성된다. 그 다음에 이 성형체는 진공, 수소 또는 희유 가스 분위기하에서 1750℃이상으로 고온에서 소결된다.

소결 온도가 1750℃미만에 있을 때, 소결은 충분히 행해지지 않기 때문에, 두께 1mm시의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚에 있어서의 60％을 넘는 높은 인라인 투과율을 가지는 투광성 산화 이테르븀 소결체가 얻어질 수 없다. 또, 산화 루테튬 소결체의 제조 방법과 동일한 이유를 위해, 소결 온도는 2000℃ 바람직하게는 1950℃이하로 설정되는 것이 바람직하다. 0.2 ~ 0.8wt％의 범위에 있어서 이테르븀에 대해 탄탈, 탄탈 화합물, 니오브 또는 니오브 화합물 중 적어도 하나의 첨가량이 설정될 때, 두께 1mm시의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚에 있어서의 60％을 넘는 높은 인라인 투과율을 가지는 투광성 산화 이테르븀 소결체가 얻어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 니오브가 산화 이테르븀 소결체의 투광성 향상에 기여하는 이유는 분명하지 않다. 그러나, 산화 이테르븀내에 이온 결핍이 확산하는 것을 촉진하는 고체 용액을 형성하기 위해 탄탈 또는 니오브가 산화 이테르븀에 용해되므로 인해, 결정 구조가 균질화(homogenization)된다. 탄탈 또는 니오브가 첨가될 때, 산화 이테르븀이 결정성장을 늦추므로 인해, 소결 동안에 기공 제거가 촉진된다. 이러한 작용에 의해, 두께 1mm때의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚범위에서 상기 얻어진 산화 이테르븀 소결체의 인라인 투과율은 60％이상으로 될 수 있다.

투광성 산화 이테르븀 소결체를 얻기 위해 사용된 산화 이테르븀 원료의 원료 분말은 범용적인 미세한 분말이어도 좋다. 그러나, 이 소결체에 기공을 잔류시키지 않게 하기 위해서, 소결 전의 성형체의 기공 지름은 가능한 작은 것이 바람직하다. 이러한 작은 기공 지름을 가지는 성형체를 얻기 위해서, 평균 입경 2㎛이하를 가지는 산화 이테르븀 원료 분말이 성형체를 형성하도록 이용하는 것이 바람직하다.

산화 이테르븀 원료 분말에서의 알루미늄 및 규소의 함유량은 엄밀하게 제어할 필요는 없다. 그러나, 알루미늄은 헤테로 상을 형성하기 위해 소결 동안에 산화 루테튬 결정 입계에서 쉽게 분리하는 경향이 있기 때문에, 투광성을 향상하는 것이 방해된다. 또, 규소는 산화 이테르븀의 결정성장을 쉽게 촉진하는 경향이 있기 때문에, 탄탈 또는 니오브의 결정성장 억제 작용을 감쇄하기 쉽다. 따라서, 산화 이테르븀 성형체 내의 알루미늄 및 규소의 농도는 20ppm이하로 설정하는 것이 바람직하다. 그러나, 탄탈 또는 니오브 첨가량이 적당하게 증가될 때, 심지어 규소 농도가 20ppm을 초과할 때도 소결체의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800㎚에 있어서의 인라인 투과율을 두께 1mm 때의 70％이상으로 할 수 있다.

[예 3]

평균 입경 1㎛, 순도 99.9％(알루미늄 농도 1ppm, 규소 농도 18ppm)를 가지는 산화 루테튬 분말에 에탄올(ethanol), 아크릴계 바인더(acrylic binder) 및 표 3에 나타내는 산화 니오브(niobium oxide)을 첨가하고, 산화 지르코늄 볼(zirconium oxide ball)을 이용한 볼밀(ball mill)에 의해서 20 시간의 혼합을 실시한다. 이로 인해 얻어진 슬러리(slurry)로부터, 평균 입경 50㎛를 가지는 조립분말(granulated powder)이 스프레이 드라이어(spray dryer)에 의해 준비되었다. 이 조립분말은 10MPa에서 일축 성형(uniaxial mold)된 후, 성형체를 형성하기 위해 100MPa로 냉간 정수압 성형(CIP(cold isostatic pressing))을 적용함으로써 실시하고, 게다가 대기중의 900℃에서 탈지처리(degreasing)를 실시한다. 이 탈지체는 소결체를 형성하기 위해 표 3에 나타내는 온도, 분위기에서 소결된다. 이 소결체는 직경 20m, 두께 1mm를 가지는 양면 광학 연마품(bifacial optically polished article)으로 가공되었다. 400 ~ 800㎚에 있어서의 인라인 투과율은 분광 광도계(spectrophotometer)로 측정되었다. 700㎚에서의 인라인 투과율(%) 및 400 ~ 800㎚의 범위에서 투과율이 측정되었다. 표 3에 있어서, 거의 78%이상의 값을 가지는 측정이 마크 "e"(excellent)로 나타내고, 60%이상의 값을 가지는 측정은 마크 "g"(good)로 나타내고, 60%미만의 값을 가지는 측정은 마크 "b"(bad)로 나타낸다.

[표 3]

표 3에 분명한 바와 같이, 본 발명에 따라서, 알루미늄 함유량을 금속 환산한 5 ~ 100wt ppm, 규소 함유량을 금속 환산한 10wt ppm으로 설정하지 않아도, 탄탈 또는 니오브가 함유될 때, 두께 1㎜때의 가시광선 대역 영역 400 ~ 800㎚의 범위에서 인라인 투과율 60% 이상을 가지는 산화 이테르븀 소결체가 얻어질 수 있다. 특히, 탄탈 또는 니오브 첨가량이 금속으로 환산하여 0.2 ~ 0.7wt％로 설정될 때, 두께 1 mm시의 가시광선 파장 영역 400 ~ 800 ㎚에 있어서의 인라인 투과율을 거의 78％이상으로 할 수 있다. 또, 이 투광성 산화 이테르븀 소결체를 얻기 위한 소결 온도는 1750℃이상이 필요하다라고 하는 것을 안다.

산화 루테튬 또는 산화 이테르븀에 관해, 줄무늬의 발생을 회피하는 것이 요구될 때, 산화 이트륨과 동일한 바와 같이, 5㎡/g이상의 특징 표면을 가지는 주 재 료를 이용하고, 탄탈 또는 니오브의 양을 감소시킨다.

본 발명의 선호하는 실시예에 연관하여 기재되었지만, 여러가지의 변경과 수정이 일탈하지 않는 범위내에서 이루어질 수 있는 것은 이 분야의 당업가에게 분명할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진실한 정신 및 범위내에서 분류된 바와 같이, 이러한 변경 및 수정을 모든 청구항에서 커버하려고 한다.

본 발명의 상기 기재된 관점에 따라서, 알루미늄은 소결 동안에 산화 이트륨의 결정 입계에서 분리되지 않고, 두께가 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 인라인 투과율이 60%이상이 될 수 있다. 게다가, 거의 모든 영역에서 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 80%이상의 인라인 투과율이 얻어질 수 있다.

본 발명에 따라서, 규소 함유량이 10wt ppm으로 되는 특별한 원료가 사용되서는 안된다. 또한, 원료인 산화 이트륨의 입경(particle diameter)을 0.5㎛이하로 되는 것 없이, 두께가 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 직선 투과율이 60%이상이 될 수 있다. 게다가, 필요하다면, 줄무늬를 가지지 않는 소결체가 제공될 수 있다.

본 발명에 따라서, 알루미늄은 소결 동안에 산화 루테튬의 결정 입계에서 분리되지 않고, 두께가 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 인라인 투과율이 60%이상이 될 수 있다. 게다가, 본 발명에 따라서, 알루미늄 함유량이 금속으로 환산하여 5 ~ 100wt ppm의 범위내에 있고, 규소 함유량이 금속으로 환산하여 10wt ppm으로 되는 특별한 원료가 심지어 사용되지 않을 때, 두께가 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 인라인 투과율이 60%이상이 될 수 있다.

본 발명에 따라서, 금속으로 환산한 5 ~ 100wt ppm의 범위내의 알루미늄 및 금속 환산한 10wt ppm 이하의 규소을 산화 이테르븀 소결체에 첨가하는 것 없이, 두께가 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 인라인 투과율이 60%이상이 될 수 있다.

본 발명에 있어서, 가시광선 파장 영역 400 ~ 800 ㎚ 범위에 있어서의 인라인 투과율이 집중된다. 이것은 가시광선 파장 영역이 통상의 사용되기 때문에, 이 대역 파장에서의 인라인 투과율은 60％이상으로 특정된다. 그러나, 투광성 산화 루테튬 소결체는 가시광선 파장 영역으로 한정되지 않고, 자외선(UV) 혹은 적외선 대역 파장에 적용되어도 좋다.

Claims

투광성 산화 이트륨 소결체에 있어서,

산화 이트륨과,

탄탈 및 니오브 중 적어도 하나를 포함하고,

400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 그 두께가 1㎜일 때, 인라인 투과율은 60％이상인 것을 특징으로 하는 투광성 산화 이트륨 소결체.
제 1항에 있어서,

상기 탄탈의 양은 금속으로 환산하여 0.1wt％ ~ 1.3wt％의 범위에 있고, 상기 두께가 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 상기 가시광선 파장 영역에 있어서 상기 인라인 투과율이 60%이상인 것을 특징으로 하는 투광성 산화 이트륨 소결체.
제 1항에 있어서,

상기 니오브의 양은 금속으로 환산하여 0.05wt％ ~ 0.5wt％의 범위에 있고, 상기 두께가 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 상기 가시광선 파장 영역에 있어서 상기 인라인 투과율이 60%이상인 것을 특징으로 하는 투광성 산화 이트륨 소결체.
투광성 산화 이트륨 소결체의 제조 방법에 있어서,

탄탈, 탄탈 화합물, 니오브, 니오브 화합 중 적어도 하나를 산화 이트륨 분말에 혼합되도록 첨가시키는 단계와,

상기 혼합된 재료로 상기 탄탈 및 상기 니오브 중 적어도 하나를 함유하는 산화 이트륨 성형체를 형성시키는 단계와,

상기 산화 이트륨 성형체를 진공, 수소 또는 희유 가스(rare gas) 분위기하에서 1700℃이상 ~ 2000℃이하로 소결하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 투광성 산화 이트륨 소결체의 제조 방법.
제 4항에 있어서,

상기 탄탈 혹은 상기 탄탈 화합물은 금속으로 환산하여 상기 산화 이트륨에 대해 0.2 ~ 1.5wt%의 범위에서 첨가되는 것을 특징으로 하는 투광성 산화 이트륨 소결체의 제조 방법.
제 4항에 있어서,

상기 니오브 혹은 상기 니오브 화합은 금속으로 환산하여 상기 산화 이트륨에 대해 0.1 ~ 1.0wt%의 범위에서 첨가되는 것을 특징으로 하는 투광성 산화 이트륨 소결체의 제조 방법.
제 4항에 있어서,

상기 투광성 산화 이트륨 분말의 비표면적은 5㎡/g이상 ~ 50㎡/g이하이고,

적어도 상기 탄탈 및 상기 탄탈 화합물 중 하나의 종류가 금속으로 환산하여 0.2 ~ 1.5wt%의 범위에서 추가되는 것을 특징으로 하는 투광성 산화 이트륨 소결체의 제조 방법.
제 4항에 있어서,

상기 산화 이트륨 분말의 비표면적은 5㎡/g이상 ~ 50㎡/g이하이고,

적어도 상기 니오브 및 상기 니오브 화합물 중 하나의 종류가 금속으로 환산하여 0.1 ~ 1.0wt%의 범위에서 추가되는 것을 특징으로 하는 투광성 산화 이트륨 소결체의 제조 방법.
제 2항에 있어서,

상기 탄탈은 금속으로 환산하여 0.1 ~ 0.3wt%의 범위에서 함유되고,

400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 그 두께가 1㎜일 때, 인라인 투과율은 60％이상이고, 줄무늬가 함유되지 않는 것을 특징으로 하는 투광성 산화 이트륨 소결체.
제 3항에 있어서,

상기 니오브는 금속으로 환산하여 0.05 ~ 0.2wt%의 범위에서 함유되고,

400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 그 두께가 1㎜일 때, 인라인 투과율은 60％이상이고, 줄무늬가 함유되지 않는 것을 특징으로 하는 투광성 산화 이트륨 소결체.
산화 루테튬 소결체에 있어서,

산화 루테튬과,

탄탈 및 니오브 중 적어도 하나를 포함하고,

400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 그 두께가 1㎜일 때, 인라인 투과율은 60％이상인 것을 특징으로 하는 투광성 산화 루테튬 소결체.
제 11항에 있어서,

상기 탄탈 혹은 니오브 중 적어도 하나의 양은 금속으로 환산하여 0.2wt％ ~ 0.7wt％의 범위에 있고, 상기 두께가 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 상기 가시광선 파장 영역에 있어서 상기 인라인 투과율이 60%이상인 것을 특징으로 하는 투광성 산화 루테튬 소결체.
투광성 산화 루테튬 소결체의 제조 방법에 있어서,

탄탈, 탄탈 화합물, 니오브, 니오브 화합 중 적어도 하나를 산화 루테튬 분말에 혼합되도록 첨가시키는 단계와,

상기 탄탈 및 상기 니오브 중 적어도 하나를 함유하는 산화 루테튬 성형체를 형성하는 단계와,

상기 산화 루테튬 성형체를 진공, 수소 또는 희유 가스 분위기하에서 1750℃이상으로 소결하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 투광성 산화 루테튬 소결체의 제조 방법.
제 13항에 있어서,

상기 탄탈 및 상기 탄탈 화합물과, 상기 니오브 및 상기 니오브 화합은 금속으로 환산하여 상기 산화 루테튬에 대해 0.2 ~ 0.8wt%의 범위에서 첨가되는 것을 특징으로 하는 투광성 산화 루테튬 소결체의 제조 방법.
투광성 산화 이테르븀 소결체에 있어서,

산화 이테르븀과,

적어도 탄탈 혹은 니오브 중 하나를 포함하고,

400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 그 두께가 1㎜일 때, 인라인 투과율은 60％이상인 것을 특징으로 하는 투광성 산화 이테르븀 소결체.
제 15항에 있어서,

상기 적어도 탄탈 혹은 니오브 중 하나의 양은 금속으로 환산하여 0.1wt％ ~ 0.7wt％의 범위에 있고, 상기 두께가 1㎜ 때의 400 ~ 800㎚ 범위의 상기 가시광선 파장 영역에 있어서 상기 인라인 투과율이 60%이상인 것을 특징으로 하는 투광성 산화 이테르븀 소결체.
투광성 산화 이테르븀 소결체의 제조 방법에 있어서,

탄탈, 탄탈 화합물, 니오브, 니오브 화합 중 적어도 하나를 산화 이테르븀 분말에 혼합되도록 첨가시키는 단계와,

적어도 상기 탄탈 또는 상기 니오브 중 하나를 함유하는 산화 이테르븀 성형체를 형성시키는 단계와,

상기 산화 이테르븀 성형체를 진공, 수소 또는 희유 가스 분위기하에서 1750℃이상으로 소결하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 투광성 산화 이테르븀 소결체의 제조 방법.
제 17항에 있어서,

적어도 상기 탄탈, 상기 탄탈 화합물, 상기 니오브 및 상기 니오브 화합 중 하나는 금속으로 환산하여 상기 산화 이테르븀에 대해 0.1 ~ 0.8wt%의 범위에서 첨가되는 것을 특징으로 하는 투광성 산화 이테르븀 소결체의 제조 방법.
산화 희토류 소결체에 있어서,

산화 이트륨, 산화 루테튬 및 산화 이테르븀 중 어느 하나와,

금속으로 환산하여 0.2wt 이상 ~ 0.5wt 이하에서의 적어도 탄탈 및 니오브 중 하나를 포함하고,

400 ~ 800㎚ 범위의 가시광선 파장 영역에 있어서 그 두께가 1㎜일 때, 인라인 투과율은 60％이상인 것을 특징으로 하는 산화 희토류 소결체.