NO157613B - FremgangsmŸte for fremstilling av polykrystallinske granater. - Google Patents

FremgangsmŸte for fremstilling av polykrystallinske granater. Download PDF

Info

Publication number
NO157613B
NO157613B NO803361A NO803361A NO157613B NO 157613 B NO157613 B NO 157613B NO 803361 A NO803361 A NO 803361A NO 803361 A NO803361 A NO 803361A NO 157613 B NO157613 B NO 157613B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
garnet
stated
oxides
temperature
cohydroxide
Prior art date
Application number
NO803361A
Other languages
English (en)
Other versions
NO157613C (no
NO803361L (no
Inventor
Bernard Boudot
Georges Nury
Original Assignee
Rhone Poulenc Ind
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rhone Poulenc Ind filed Critical Rhone Poulenc Ind
Publication of NO803361L publication Critical patent/NO803361L/no
Publication of NO157613B publication Critical patent/NO157613B/no
Publication of NO157613C publication Critical patent/NO157613C/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G15/00Compounds of gallium, indium or thallium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/14Methods for preparing oxides or hydroxides in general
    • C01B13/36Methods for preparing oxides or hydroxides in general by precipitation reactions in aqueous solutions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00Compounds of rare earth metals
    • C01F17/30Compounds containing rare earth metals and at least one element other than a rare earth metal, oxygen or hydrogen, e.g. La4S3Br6
    • C01F17/32Compounds containing rare earth metals and at least one element other than a rare earth metal, oxygen or hydrogen, e.g. La4S3Br6 oxide or hydroxide being the only anion, e.g. NaCeO2 or MgxCayEuO
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16Oxides
    • C30B29/22Complex oxides
    • C30B29/28Complex oxides with formula A3Me5O12 wherein A is a rare earth metal and Me is Fe, Ga, Sc, Cr, Co or Al, e.g. garnets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/01Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/50Agglomerated particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

En fremgangsmåte for fremstilling av flerkrystallinske og enkrystallinske granater ved at. 1) det fremstilles en oppløsning inneholdende saltene av de kationer som utgjer granaten i mengdeforhold som tilsvarer dennes sammensetning, 2) de tilsvarende hydroksyder samutfelles ved hjelp av en base, 3) det oppnådde samhydroksyd underkastes eventuelt en modning, 4) det filtreres, 5) vaskes, 6) tørkes, og 7) kalsineres ved en temperatur høyere enn dannelsestemperaturen for den ønskede granatstruktur, og 8) om ønsket om-dannes den oppnådde flerkrystallinske granat til en tilsvarende enkrystallinsk granat ved hjelp av i og for seg kjent teknikk.Flerkrystallinske granater oppnådd ved fremgangsmåten ut-gjøres av krystaller hvor elementærdimensjonene er av størr-elsesorden noen mikrometer,eventuelt agglomerert til kompakt tilstand.De enkrystallinske granater oppnådd ved vanlig krystalldann-else fra trekkdigler, for eksempel ved hjelp av Czochralski-metoden, er egnet som substrater for fremstilling av magnetiske boblehukommelser.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av polykrystallinske granater ved hjelp av følgende trinn: 1) en oppløsning inneholdende de salter av kationer som ut-gjør granaten fremstilles med mengdeforhold tilsvarende dennes sammensetning; 2) de tilsvarende hydroksyder samutfelles ved hjelp av en base til oppnåelse av et samhydroksyd; 3) det oppnådde samhydroksyd underkastes eventuelt en modning; 4) det filtreres;
5) det vaskes,
6) tørkes, og
7) deretter kalsineres det oppnådde produkt ved en temperatur over dannelsestemperaturen for den ønskede granatstruktur, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at i første trinn fremstrilles oppløsningen inneholdende de salter av kationer som utgjør granaten ved hjelp av følg-ende trinn: a) oksydene av kationene som inngår i granatsammensetningen kalsineres enkeltvis idet temperaturen og varigheten for kalsineringen av oksydene som inngår i sammensetningen av granaten velges slik at det tilsvarer et maksimalt vekttap for oksydene, b) man innveier bestemte mengder av oksyder bestemt av formelen for granaten; c) disse oksyder oppløses separat eller samtidig i en sterk syre, og d) man blander oppløsningene av de oppnådde salter hvis oksydene under c) ble oppløst separat.
Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patentkrav-ene.
Anvendelse av enkrystaller med granatstruktur spesielt som substrater for fremstilling av magnetiske boblehukommelser er
tidligere kjent.
For denne anvendelse fremstilles enkrystallene med granatstruktur i det vesentlige ved krystalltrekking etter Czochralski-metoden av flerkrystallinske blandede oksyder med granatstruktur og som i det etterfølgende er kalt flerkrystallinske granater.
De flerkrystallinske granater fremstilles vanligvis ved hjelp av følgende tre metoder.
Den første av disse metoder, beskrevet f.eks. i "Journal of Crystal Growth" 12 (1972), 3-8, består i å arbeide med en blanding av de forskjellige oksyder som inngår i granatsammensetningen i følgende trinn: man kalsinerer separat de forskjellige oksyder som inngår
i granatsammensetningen,
man veier bestemte mengder i samsvar med formelen for granaten av de forskjellige oksyder,
man blander oksydene mekanisk og den oppnådde blanding
fortsettes ved hjelp av trykk,
man innfører den fortettede blanding i en trekkdigel; og man gjennomfører en smelting av blandingen.
Denne metode frembyr to ulemper. For det første er det umulig å karakterisere granatstrukturen for den flerkrystallinske blanding ved at dannelsen avhenger av det program for temperaturstigningen man anvender, og for det annet vil på grunn av avdamping av visse derivater bare empiriske forhold tillate kjennskap til badsammensetningen ved tidspunktet for krystalltrekkingen som en funksjon av dets sammensetning ved vanlig temperatur.
Den annen av disse metoder (beskrevet f.eks. i tysk patent-skrift 2.615.554) består i å arbeide med blanding og etter-følgende kalsinering av de forskjellige oksyder som inngår i granatsammensetningen slik at man oppnår granatstrukturen før gjennomføringen av smeltingen. Betingelsene ved kalsineringen (temperatur og varighet) bestemmes som funksjon av faststoff- faststoff-reaksjonskinetikk som hovedsakelig avhenger av de mekaniske egenskaper av de anvendte oksyder og deres innhold av forurensninger.
Denne metode anvendes ofte for fremstilling av flerkryst-allir<i>ske granater og i forhold til den første metode tillater den et bedre kjennskap til sammensetningen av badet ved tidspunktet for krystalltrekkingen og dette muliggjør karakterisering av granatstrukturen. Denne metode frem-
byr imidlertid den ulempe at den generelt nødvendiggjør kalsineringer av lang varighet som ikke alltid fører til fullstendige reaksjoner mellom oksydene. F.eks. i tilfellet med en granat Gd-jGa^O^ fører en kalsinering i 100 timer ved 1350 C av en blanding av 3 mol Gd^ O^ og 5 mol G^ 20^
til en blanding hvori 10 vektprosent av Ga20^ ikke har reagert.
Den tredje av disse metoder, beskrevet f.eks. i "Journal
of Crystal Growth" 19 (1979), 204-208, består i termisk spalting av en blanding av oppløste salter (karbonater, nitrater,klorider, ammoniumsalter, sulfater) av de forskjellige elementer som utgjør granaten hvoretter blandingen be-handles termisk inntil granatstrukturen oppnås.
Denne metode frembyr som vesentlig ulempe at den fører til urene'granater som er forurenset med forurensninger som skriver seg fra ufullstendige spaltningsreaksjoner (f.eks. nærvær av oksydklorider av sjeldne jordartmetaller).
Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for fremstilling av et flerkrystallinsk blandet oksyd med granatstruktur hvorfra man kan danne en perfekt enkrystall og fremgangsmåten avhjelper ulempene ved de tidligere metoder og frembyr tallrike fordeler.
Oppfinnelsen er av særlig betydning i forbindelse med fremstilling av enkrystaller fra de flerkrystallinske krystaller, spesielt ved krystalltrekking i henhold til Czhochralski-metoden.
Som nevnt frembyr oppfinnelsen mange fordeler i forhold til tidligere kjente metoder, og spesielt tillates: oppnåelse av granatstrukturen ved kalsinering ved en lavere temperatur og i løpet av kortere tid enn ved tidligere kjente metoder,
oppnåelse av granatstrukturen utenfor anlegget for trekkingen av enkrystallen og dette sikrer det nøyaktige kjennskap til sammensetningen av den flerkrystallinske utgangsgranat takket være muligheten for karakterisering av denne (f.eks. ved måling av de krystallinske parametere),
oppnåelse av en absolutt fullstendig dannelsesreaksjon av granatstrukturen idet den oppnådde flerkrystallinske granat er ren og inneholder spesielt ikke oksyder som ikke har reagert.
Under oppvarmingen av den flerkrystallinske granat i trekkdigelen vil også avdamping av derivater av visse oksyder bli mye mindre enn ved de tidligere kjente metoder og dette fører til trekking av enkrystallinske granater med følgende ytterligere fordeler: den nøyaktige kjennskap til sammensetningen av smeltebadet ved tidspunktet for trekkingen gjør at man kan unngå å anvende empiriske forhold for å korrigere de forskjellige avdampninger
begrensningen av dannelsen av derivatene av visse oksyder tillater begrensning av reaksjonene mellom disse derivater og trekkdigelen og dette tillater på den ene side begrensning av angrepet på og den hurtige ødeleggelse av digelen og på den annen side inklusjon av metallet
som utgjør digelen i den enkrystall som trekkes. De siste fordeler har en stor praktisk betydning spesielt i tilfellet med trekking av enkrystaller av Gd^ Ga^ 0 fra en iridiumdigel.
Granatene kan representeres ved hjelp av den generelle formel
hvori C,A, D representerer et eller flere kationer som be-finner seg henholdsvis på de dodekaedriske, oktaedriske og tetraedriske punkter i den krystallografiske struktur. De forskjellige kationer, som man har iaktatt eksperimentelt at de kan oppta et eller to av disse tre typer av punkter, er angitt i den etterfølgende tabell (etter S. Geiler Zeit-schrift f (ir Kristallographie 125 (1967) 1-47).
De granater som man kan fremstille ved hjelp av fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen er dem hvori kationene som danner hydroksydene kan sameksistere i det samme pH-område med lavere oppløselighet enn omtrent 10 mol pr. liter. Ut fra oppløselighetskurvene for de forskjellige hydroksyder, kan den fagkyndige etablere lister over bland-barheten for kationene og derved utvikle en praktisk tabell for opptagning av de punkter som er gitt i det følgende, for alle de formler av granater som kan fremstilles ved hjelp av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.
Et ikke-begrensende eksempel på lister over blandbarhet
er følgende:
Første liste:
3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+
Y ,La ,Ce ,Pr ,Nd ,Sm ,Eu ,Gd ,Tb ,Dy tHo ,Er .Tm , Ib<3*>.lu<3+>.Sc<3+>.Al<3*>.e.<3+>.la<3+>.Cr<3+>.<F>.<3+>.<l>fa<3+>.Zn<2+>.Cd<2+>.Co<3+>.Cu<2+>i Nb<5+>Ta<5+.>
Annen liste:
De samme kationer som i den første liste med unntagelse av Ga , Al og inklusive Mg
Tredje liste:
De samme kationer som i <3en første liste med unntagelse av Ga , Al og Cr , men inklusive Ca og Sr
Som det er vel kjent for den fagkyndige vil områdene for
eksistens av faste oppløsninger med granatstruktur ikke be-standig være sentrert omkring den sammensetning som er gitt med den generelle formel men de kan meget lett forskyves i forhold dertil. Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen dekker likeledes anvendelse av slike sammensetninger.
Fremgangsmåten for fremstilling av flerkrystallinske granater ved den foreliggende oppfinnelse omfatter et første trinn for fremstilling av en oppløsning inneholdende saltene av de kationer som utgjør granaten i mengdeforhold tilsvarende dennes sammensetning.
Disse salter kan inneholde et uorganisk eller organisk anion og man kan spesielt anvende oppløsninger av nitrater, klorider, sulfater, formiater, acetater eller perklorater.
Denne oppløsning kan fremstilles direkte ved blanding av oppløsningene av salter i de beregnede mengdeforhold som funksjon av sammensetningen av den ønskede granat eller kan like gjerne fremstilles ved hjelp av fremgangsmåten omfattende de følgende trinn: a) man kalsinerer oksydene av de kationer som inngår i sammensetningen av granaten; b) man avveier de mengder oksyder som bestemmes med formelen for granaten; c) man oppløser disse oksyder i en sterk syre;
d) man blander opp de oppnådde oppløsninger av salter.
I trinn a) av denne metode kalsineres de oksyder som inngår i sammensetningen av granaten. Temperaturen og varigheten av kalsineringen velges slik at de tilsvarer det maksimale vekttap av oksydet. Kalsineringsbetingelsene velges slik at de tillater en etterfølgende behandling av det kalsinerte oksyd i sterkt surt miljø.
I trinn b) av denne metode avveies de mengder av oksyder som bestemmes av formelen av granaten. Nøyaktigheten av veiingen tilpasses som funksjon av nøyaktigheten av formelen til den granat som man vil oppnå. Det kan for visse formler være nødvendig å arbeide med en nøyaktighet på 0, 1%.
Ved trinn c) av denne metode oppløses oksydene i en sterk syre. Oppløsningen gjennomføres separat eller samtidig når betingelsene for oppløsningen av disse oksyder fore-
går på lignende måte. Den syre som anvendes kan være ren eller fortynnet og velges spesielt blant saltsyre, salpetersyre, svovelsyre, perklorsyre. Man anvender fordelaktig saltsyre eller salpetersyre.
Betingelsene for oppløsningen varierer alt etter de syrer som anvendes. Hurtigheten av fullstendig oppløsning av oksydene avhenger spesielt av syrens art, dens konsentrasjon og temperaturen. De gode betingelser oppnås generelt når oppløsningen gjennomføres med rene konsentrerte syrer ved koketemperaturen idet en konsentrasjon på mer enn omtrent 5 N er fordelaktig. Dimensjonene av partiklene av oksydet er ikke en kritisk faktor ved oppfinnelsen. Hvis man ønsker en tilstrekkelig hurtig oppløsning er det imidlertid fordelaktig å anvende partiklene med en tilstrekkelig fin partikkelstørrelse, foretrukket med diameter under omtrent 400 mikrometer. Mer spesielt fører partikler med en diameter mellom omtrent 1 og 50 mikrometer til en lettere gjennomføring av oppløsningen.
Blandingen i henhold til trinn d) av de oppnådde oppløsninger av salter gjennomføres når oksydene er blitt oppløst separat .
Ved det annet trinn av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen gjennomføres samutfelling av de tilsvarende hydrokr-syder med en base for oppnåelse av et samhydroksyd.
Denne samutfelling gjennomføres under omrøring og som base anvendes foretrukket en svak base som ammoniakk, urea, heksametylentetramin, ammoniumkarbamat og konsentrasjonen av
basen er foretrukket høyere enn 5 N.
I det tredje trinn av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan man modne det oppnådde samhydroksyd i et tidsrom på mellom 1 og 20 timer. Hvis utfellingen av samhydroksydet er fullstendig kan eventuelt denne modning utelates.
I det fjerde trinn av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen gjennomføres filtrering av det oppnådde samhydroksyd under trykk eller under vakuum. Filterelementet som anvendes kan foretrukket fremby en meget svak porøsitet av størrelsesorden 1-5 mikrometer. Som vel kjent av den fagkyndige kan filtrerbarheten av samhydroksydet bedres ved at man til bunnfallet, før eller etter modningen, tilsetter et flokkuleringsmiddel som kan spaltes ved lav temperatur.
I det femte trinn av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen vaskes samhydroksydet. Vaskingen gjennomføres foretrukket med vann inntil det oppnås vaskevann med nærmest nøytral pH-verdi. Denne vasking foretas i første rekke for å fjerne absorberte salter og kan spesielt gjennomføres enten ved å føre filterkaken av samhydroksyd gjennom et visst volum vann, eller ved å suspendere filterkaken på nytt.
I det sjette trinn av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen tørkes samhydroksydet i luft eller under vakuum ved temperaturer mellom 100 og 200°C i 10 til 48 timer. Tørkingen gjennomføres foretrukket i tørkeskap ved en temperatur mellom 110 og 150°C i en tid mellom 10 og 30 timer.
I det syvende trinn av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kalsineres det tørkede produkt ved en temperatur over dannelsestemperaturen for angjeldende granatstruktur. For en bestemt granat er temperaturen og varigheten av kalsineringen avhengig av på den ene side dannelsestemperaturen for granatstrukturen fra utgangs-samhydroksydet, idet den fagkyndige uten vanskelighet bestemmer temperaturen ved å gå ut fra forskjellige termiske analysekurver opp-
nådd fra det tørkede produkt og på den annen side de ende-lige anvendelsesbetingelser for den kalsinerte flerkrystallinske granat. Under disse betingelser er en kålsineringstemp-eratur mellom omtrent 800 og 1500°C og en tid mellom 1
og 30 timer vanligvis passende. Kalsineringen gjennomføres-vanligvis under luft eller under inert atmosfære.
Den oppnådde flerkrystallinske granat kan karakteriseres ved røntgendiffraksjon. Man kan verifisere granatstrukturen, kontrollere dens homogenitet og verifisere hvilken som helst annen struktur som ikke er synlig (spesielt påvises ikke-oksyder som ikke er reagert) og man kan måle dens krystallparametere.
Det nøyaktige kjennskap til sammensetningen av den flerkrystallinske granat er en av fordelene ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for etterfølgende enkrystall-trekking.
Videre åpenbarer elektron -mikroskopering forekomsten av elementære krystaller med dimensjoner av størrelsesorden noen mikrometere og disse krystaller kan agglomereres ved en kompaktering.
Den spesifikke overflate av den flerkrystallinske granat
som oppnås ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er vanligvis lav og volumvekten er omtrent 6.
Oppfinnelsen muliggjør fremstilling av enkrystaller fra de flerkrystallinske granater som oppnås ved den nevnte fremgangsmåte og disse enkrystaller av granatene kan spesielt fremstilles ved hjelp av den teknikk som er kjent som
krystalltrekking i henhold til Czochralski-metoden.
De fordeler som er omhandlet i det foregående og spesielt begrensningen av inklusjon av metallet som utgjør digelen og bestandigheten av digelen i forhold til tidligere kjent teknikk medfører betraktelige industrielle fordeler ved den foreliggende oppfinnelse.
Enkrystallene med granatstruktur som oppnås fra de flerkrystallinske granater kan anvendes innenfor alle områder hvor disse materialer er av interesse og spesielt innenfor elektronikk industrien som substrat for fremstilling av magnetiske boblehukommelser.
De tallrike fordeler ved oppfinnelsen i forbindelse med
de flerkrystallinske og enkrystallinske granater fremgår av de følgende eksempler som illustrerer oppfinnelsen.
EKSEMPEL 1
Dette eksempel illustrerer fremstillingen av flerkrystallinsk granat av gallium-gadolinium ved hjelp av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Den støkiometriske sammensetning av denne granat er Gd3Q0 Ga5 QQ 0^^ og det foreligger en fast oppløsning med granatstruktur som ikke er sentrert omkring denne sammensetning men forskjøvet mot de sammensetninger som er anriket på gadolinium. Mer spesielt er en kongruent smeltet sammensetning (nær Gd^ Ga^ g^ °^2^ forskjellig med hensyn til støkiometrisk sammensetning og det er foretrukket under disse betingelser, når man ønsker å trekke monokrystallinske granater i henhold til Czochralski-metoden fra en flerkrystallinsk granat, med en sammensetning som ligger mellom den ovennevnte kongruente sammensetning og den støkiometriske sammensetning.
Det etterfølgende eksempel vedrører fremstilling av flerkrystallinsk granat med sammensetning Gd^ g-^ Ga^ gg 0<3
man går frem ved hjelp av følgende trinn:
la) Man kalsinerer gadoliniumoksyd Gd^ O^ og galliumoksyd
Ga203 i 15 timer ved 1200°C.
lb) Man veier inn 5673,8 gram kalsinert Gd^ O^ 0<3 4863,7
gram kalsinert Ga203.
lc) Man oppløser gadoliniumoksydet i 17 liter 6,4 N salpetersyre i en pyrexreaktor på 100 liter utstyrt med røreverk dekket med polytetrafluoretylen (PTFE) hvor oppløsningen foregår hurtig og eksotermisk idet man arbeider med en kondensator på 1 m 2 for totalt tilbake-løp.
Man oppløser galliumoksydet i 32 liter 6,4 N salpetersyre i en pyrexreaktor på 100 liter som oppvarmes og som er utstyrt med røreverk belagt med PTFE. Fullstendig oppløsning ved 100°C og under totalt tilbake-
løp (kondensator på 1 m 2) oppnås i løpet av 8 timer.
Id) De to oppløsninger av nitrater blandes og homogeniseres
i en beholder på 120 liter av polypropylen.
2) Man samutfeller blandet hydroksyd av gallium og gadolinium ved å helle oppløsningen av nitrater i en 6 N ammoniakk-oppløsning ved en temperatur på 20 - 25°C inntil det oppnås en pH på 8,70. Samutfellingen gjennomføres i en pyrexreaktor på 200 liter utstyrt med et røreverk belagt med PTFE idet den totale varighet av samutfellingen er 5 timer. 3) Samhydroksydet av gallium-gadolinium som oppnås modnes i tre timer ved vanlig temperatur under omrøring. 4) Samhydroksydet filtreres på et filter under vakuum av vanlig Nutche-type med 140 cm diameter. Filterelementet er en polypropylenduk og tykkelsen av filterkaken er 40 mm. 5) Filterkaken underkastes en vasking ved å sende vann gjennom den fem ganger med 50 liter vann hver gang. 6) Man tørker i tørkeskap under vakuum i 15 timer ved 130°C på rustfrie stålplater dekket med PTFE og vekttapet av filterkaken er omtrent 15%. 7) Man kalsinerer det oppnådde produkt i 5 timer ved 1350°C i digler av kalsinert aluminiumoksyd med høy renhet, under argon. Den anvendte kalsineringstemp-eratur er mye høyere enn dannelsestemperaturen for utgangs-granatstrukturen fra samhydroksydet som er 820°C
(bestemt på basis av forskjellige termiske analyseprøver)
men som viser seg å være fordelaktig for dannelse av direkte smeltbar flerkrystallinsk granat ved en krystalltrekking i henhold til Czochralski-metoden uten annen behandling.
Vekttapet under kalsineringen er 18,2% og det oppnås flerkrystallinsk granat med et utbytte på 96% i forhold til den anvendte nitratmengde.
Karakterisering av det oppnådde produkt ved røntgendiffrak-sjon viser at bare granatstrukturen er synlig (ikke noen struktur Ga.^-^ °g/eHer struktur G&^- t) '
Måling av gitterparameterne gir a = 12,378 Å som svarer godt til den ønskede sammensetning Gd^ Ga^ gg °12"
Den enkrystall som dannes ved krystalltrekking i henhold til Czolchralski-metoden ved å gå ut fra denne flerkrystallinske granat er perfekt. Krystalltrekkingen gjennomføres med alle de fordeler som er anført i det foregående.
EKSEMPEL 2: Sammenligningseksempel.
Dette eksempel illustrer en av fordelene ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen i forhold til tidligere kjent teknikk anvendt for fremstilling av flerkrystallinske granater.
Man fremstiller flerkrystallinsk granat med sammensetning Gd-, Ga. 0. „ ved følgende trinn: 3, 01 4,99 12 1) Oksydet av gadolinium og oksydet av gallium Ga203 kalsineres i 15 timer ved 1200°C. 2) Det innveies 5673,8 gram kalsinert Gd203 og 4863,7 gram kalsinert Ga203. 3) Disse oksyder blandes og kalsineres i 100 timer ved 1350°C. Det oppnås en flerkrystallinsk granat hvori 10 vektprosent av galliumoksydet ikke er reagert.
Analyse av dette produkt ved elektronmikroskopering viser forekomsten av nåleformede krystaller av Ga203 som ikke er reagert og fotografiet vist i fig. 1 illustrerer et slikt produkt.
Som sammenligning nevnes at den flerkrystallinske granat som oppnås ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen beskrevet i eksempel 1 viser seg å fremby en struktur uten inklusjoner. Fotografiene av denne granat oppnådd ved elektronmikroskopering er gitt i fig. 2, 3 og 4.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av polykrystallinske granater ved hjelp av følgende trinn: 1) en oppløsning inneholdende de salter av kationer som utgjør granaten fremstilles med mengdeforhold tilsvarende dennes sammensetning; 2) de tilsvarende hydroksyder samutfelles ved hjelp av en base til oppnåelse av et samhydroksyd; 3) det oppnådde samhydroksyd underkastes eventuelt en modning; 4) det filtreres; 5) det vaskes, 6) tørkes, og 7) deretter kalsineres det oppnådde produkt ved en temperatur over dannelsestemperaturen for den ønskede granatstruktur, karakterisert ved at i første trinn fremstilles oppløsningen inneholdende de salter av kationer som utgjør granaten ved hjelp av følgende trinn: a) oksydene av kationene som inngår i granatsammensetningen kalsineres enkeltvis idet temperaturen og varigheten for kalsineringen av oksydene som inngår i sammensetningen av granaten velges slik at det tilsvarer et maksimalt vekttap for oksydene, b) man innveier bestemte mengder av oksyder bestemt av formelen for granaten; c) disse oksyder oppløses separat eller samtidig i en sterk syre, og d) man blander oppløsningene av de oppnådde salter hvis oksydene under c) ble oppløst separat.
2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at i første trinn velges saltene fra gruppen av nitrater, klorider, sulfater, formiater, acetater og perklorater.
3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den sterke syre anvendes ren eller fortynnet og velges fra gruppen bestå-ende av saltsyre, salpetersyre, svovelsyre og perklorsyre.
4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at oppløsningen gjen-nomføres med ren konsentrert syre ved dennes kokepunkt idet konsentrasjonen av syren foretrukket er over 5 N.
5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at i annet trinn anvendes en svak base fortrukket valgt blant ammoniakk, urea, heksametylentetramin og ammoniumkarbamat.
6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 5, karakterisert ved at i annet trinn er konsentrasjonen av basen over 5 N.
7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at i det tredje trinn gjennomføres modningen i løpet av 1 - 20 timer.
8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at i fjerde trinn filtreres samhydroksydet under trykk eller under vakuum, idet det anvendte filterelement foretrukket har en porøsitet mellom 1 og 5 mikrometer.
9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at i det femte trinn vaskes samhydroksydet med vann inntil det oppnås vaskevann med nærmest nøytral pH-reaksjon.
10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at i det sjette trinn tørkes samhydroksydet med luft eller under vakuum ved en temperatur mellom 100 og 200°C i 10 - 48 timer.
11. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at i det syvende trinn kalsineres samhydroksydet ved en temperatur mellom 800 og 1500°C i 1 - 30 timer.
NO803361A 1979-11-09 1980-11-07 Fremgangsmaate for fremstilling av polykrystallinske granater. NO157613C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7927657A FR2469477A1 (fr) 1979-11-09 1979-11-09 Procede de fabrication de grenat polycristallin, grenat polycristallin et monocristal correspondant

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO803361L NO803361L (no) 1981-05-11
NO157613B true NO157613B (no) 1988-01-11
NO157613C NO157613C (no) 1988-04-20

Family

ID=9231483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO803361A NO157613C (no) 1979-11-09 1980-11-07 Fremgangsmaate for fremstilling av polykrystallinske granater.

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4350559A (no)
EP (1) EP0030170B1 (no)
JP (1) JPS6018608B2 (no)
AT (1) ATE3528T1 (no)
AU (1) AU539850B2 (no)
CA (1) CA1147943A (no)
DE (1) DE3063536D1 (no)
FI (1) FI67098C (no)
FR (1) FR2469477A1 (no)
NO (1) NO157613C (no)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1207998A (en) * 1982-11-23 1986-07-22 Union Carbide Corporation Process for making laser host garnet crystal material free of water and hydroxyl ion impurities
FR2572844B1 (fr) * 1984-11-02 1986-12-26 Commissariat Energie Atomique Materiau magnetique du type grenat, film magnetique a forte rotation faraday comportant un tel materiau et son procede de fabrication
US5021302A (en) * 1986-08-15 1991-06-04 At&T Bell Laboratories Bismuth-iron garnets with large growth-induced magnetic anisotropy
JPS63295404A (ja) * 1987-05-26 1988-12-01 Hidetoshi Ishida オゾン発生器の電極体構造
JPH0193404A (ja) * 1987-10-01 1989-04-12 Natl Inst For Res In Inorg Mater ガーネット構造を持つ化合物の原料粉末の製造方法
NL8800155A (nl) * 1988-01-25 1989-08-16 Philips Nv Granaat en werkwijzen voor het bereiden van een granaat.
KR920010085B1 (ko) * 1988-07-30 1992-11-14 소니 가부시기가이샤 이트륨 · 알루미늄 · 가넷미립자의 제조방법
US5302559A (en) * 1989-02-17 1994-04-12 U.S. Philips Corporation Mixed crystals of doped rare earth gallium garnet
CA2042263A1 (en) * 1990-06-29 1991-12-30 Charles D. Greskovich Transparent polycrystalline garnets
FR2667589A1 (fr) * 1990-10-05 1992-04-10 Rhone Poulenc Chimie Composition pour ceramique, procedes d'obtention et corps en ceramique obtenu.
FR2670770B1 (fr) * 1990-12-20 1993-05-14 Bellon Labor Sa Roger Procede de preparation d'un oxyde d'au moins deux metaux differents.
JP3738454B2 (ja) * 1993-08-11 2006-01-25 住友化学株式会社 複合金属酸化物粉末およびその製造方法
DE10223988A1 (de) * 2002-05-29 2003-12-18 Siemens Ag Leuchtstoffpulver, Verfahren zum Herstellen des Leuchtstoffpulvers und Leuchtstoffkörper mit dem Leuchtstoffpulver
US9552917B2 (en) * 2013-09-20 2017-01-24 Skyworks Solutions, Inc. Materials, devices and methods related to below-resonance radio-frequency circulators and isolators
US10961452B2 (en) 2015-12-01 2021-03-30 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Method for controlling gallium content in gadolinium-gallium garnet scintillators
US10197685B2 (en) * 2015-12-01 2019-02-05 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Method for controlling gallium content in gadolinium-gallium garnet scintillators

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE635034A (no) * 1962-08-10
US3563897A (en) * 1968-04-03 1971-02-16 Trans Tech Inc Ferromagnetic garnet with stress insensitive b-h loop and method of making same
FR1577952A (no) * 1968-04-04 1969-08-14
US3562175A (en) * 1968-09-11 1971-02-09 Gen Electric Gadolinium oxide particle growth in lithium oxide flux
US3591516A (en) * 1968-10-23 1971-07-06 Gen Electric Fused salt process for producing rare earth oxyhalide and oxide luminescent materials
US3596440A (en) * 1969-05-14 1971-08-03 Air Inc Van Gas scrubber
US3681010A (en) * 1970-09-14 1972-08-01 Us Army Preparation of ultrafine mixed metallic-oxide powders
US3681011A (en) * 1971-01-19 1972-08-01 Us Army Cryo-coprecipitation method for production of ultrafine mixed metallic-oxide particles
US3751366A (en) * 1971-06-04 1973-08-07 Us Army Process for preparing ferrite and garnet raw materials for microwave applications
US3723599A (en) * 1971-08-18 1973-03-27 Bell Telephone Labor Inc Technique for growth of single crystal gallium garnet
US3838053A (en) * 1972-11-27 1974-09-24 Sperry Rand Corp Method of growing rare earth garnet material
JPS512320B2 (no) * 1973-07-17 1976-01-24
US4115134A (en) * 1977-07-11 1978-09-19 Gte Laboratories Incorporated Transparent yttria ceramics and method for producing same

Also Published As

Publication number Publication date
AU539850B2 (en) 1984-10-18
US4350559A (en) 1982-09-21
EP0030170A1 (fr) 1981-06-10
NO157613C (no) 1988-04-20
AU6416380A (en) 1981-05-14
FI67098C (fi) 1985-01-10
NO803361L (no) 1981-05-11
EP0030170B1 (fr) 1983-05-25
JPS6018608B2 (ja) 1985-05-11
FR2469477B1 (no) 1985-02-08
CA1147943A (fr) 1983-06-14
ATE3528T1 (de) 1983-06-15
FR2469477A1 (fr) 1981-05-22
FI803477L (fi) 1981-05-10
FI67098B (fi) 1984-09-28
DE3063536D1 (en) 1983-07-07
JPS5696727A (en) 1981-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO157613B (no) FremgangsmŸte for fremstilling av polykrystallinske granater.
Roth et al. Polymorphism of red phosphorus
RU2599299C2 (ru) Способ обработки фосфатной породы
JPH05262519A (ja) 蓚酸稀土類アンモニウム複塩の製造方法及びそれらの稀土類酸化物製造への利用
Rittner et al. Studies on the Coprecipitation of Cadmium and Mercuric Sulfides.
Nevřiva et al. On the determination of the CuO-BaCuO2 and CuO-YCuO2. 5 binary phase diagrams
Basavalingu et al. Hydrothermal synthesis and characterization of rare earth doped yttrium aluminium perovskite–R: YAlO3 (R= Nd, Eu & Er)
NO157533B (no) Fremgangsmaate for fremstilling av polykrystallinske granater.
YAMAGUCHI et al. Crystallization and transformation of distorted tetragonal YNbO4
Belman-Rodriguez et al. Synthesis and characterization of BGO with different chelating compounds by the polymeric precursor method, and their effect on luminescence properties
Troitzsch et al. Synthesis of ordered zirconium titanate (Zr, Ti) 2O4 from the oxides using fluxes
Sobolev et al. Polymorphism of ErF3 and position of a third morphotropic transition in the lanthanide trifluoride series
Skaudzius et al. On the Samarium Substitution Effects in Y 3− x Sm x Al 5 O 12 (x= 0.1–3.0)
Masloboeva et al. New approach to the preparation of doped lithium niobate batches for single crystal growth
McCarthy et al. Synthesis and x-ray study of fluorite related phases in the system Ho2O3 WO3
Masloboeva et al. Synthesis of Nb 2 O 5 solid precursors and LiNbO 3 batches and their phase compositions
Palatnikov et al. Synthesis of homogeneously Mg-doped lithium niobate batch and study of the effect of non-metal impurities on the properties of LiNbO 3: Mg crystals
JPH05262518A (ja) 蓚酸稀土類アンモニウム複塩の製造方法及びそれらの稀土類酸化物製造への利用、及び得られた稀土類酸化物
CN115710008B (zh) 一种改性稀土氧化物及其制备方法
Durand et al. Crystal data for a new variety of the double oxide MnSnO3
Galwey et al. A kinetic and mechanistic study of the thermal decomposition of copper (II) mellitate
JPH01313333A (ja) 高純度水酸化ニオブまたは水酸化タンタルの製造方法
Oishi et al. Growth of emerald crystals by evaporation of a K 2 O–MoO 3 flux
Oishi et al. Growth of emerald crystals by the evaporation of Li2O–MoO3 flux
Loriers et al. Crystal growth and crystallographic study of neodymium and praseodymium-iron-scandium garnets Ln3Fe5− xScxO12