[發(fā)明專利]制備透明陶瓷的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010139771.0
• 申請日: 2010-03-22
• 公開（公告）號: CN101851094A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伊馮娜·門克;池末明生
• 申請（專利權(quán)）人: 肖特公開股份有限公司
• 主分類號: C04B35/488
• 分類號: C04B35/488;C04B35/622
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 郭國清;樊衛(wèi)民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用燒結(jié)助劑制備透明陶瓷的方法。本發(fā)明還涉及特定物質(zhì)作為燒結(jié)助劑的應(yīng)用。本發(fā)明中所述的陶瓷是所謂的電光陶瓷。

背景技術(shù)

本發(fā)明的電光陶瓷被理解為是高透明的材料，其本質(zhì)上為單相、多晶和基于氧化物或硫?qū)僭鼗铩Ｒ虼耍姽馓沾墒翘沾傻囊粋€特殊分支。本文中的“單相”被理解為是指所述材料的至少超過95wt％，優(yōu)選所述材料的至少97wt％，進(jìn)一步優(yōu)選99wt％和最優(yōu)選99.5至99.9wt％是以理想組成的晶體形式存在的。單獨的晶體被緊密排列并且，相對于理論密度，具有至少99wt％，優(yōu)選至少99.9wt％，進(jìn)一步優(yōu)選至少99.99wt％的密度。因此，所述電光陶瓷幾乎沒有孔。

電光陶瓷區(qū)別于玻璃陶瓷之處在于玻璃陶瓷包含高比例的接近于結(jié)晶相的無定形玻璃相。同樣地，在傳統(tǒng)的陶瓷中不可能獲得電光陶瓷的高密度。無論是玻璃陶瓷還是傳統(tǒng)陶瓷都不能展現(xiàn)出電光陶瓷的優(yōu)異性能，如確定的折射率、阿貝值、相對部分色散值和特別是對于在可見和/或紅外光譜范圍內(nèi)的光特別有利的高透明度。

發(fā)明內(nèi)容

當(dāng)與其它透明的陶瓷相比時，由實施本發(fā)明的方法獲得的電光陶瓷展現(xiàn)出改進(jìn)的透射性能。所述透射性能是關(guān)于內(nèi)部透射率被表征的。不同于玻璃的領(lǐng)域，在電光陶瓷領(lǐng)域中的“內(nèi)部透射率”描述了透射光強(qiáng)度和用各自材料可達(dá)到的最大光透射的百分比率。該值表明了所述電光陶瓷在有利地低散射損耗方面的品質(zhì)。因此，在電光陶瓷領(lǐng)域中的“內(nèi)部透射率”描述了由在晶界或孔處的光散射和雜質(zhì)的吸收導(dǎo)致的在所述陶瓷內(nèi)光強(qiáng)度的損耗。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部透射率通過測量各陶瓷材料的軸向透射(in-line?transmission)來確定。對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說確定軸向透射是標(biāo)準(zhǔn)過程。

本發(fā)明尤其涉及制備透明的多晶電光陶瓷的方法，所述電光陶瓷包含化學(xué)計量為A_2±xB_2±xE₇的晶體復(fù)合物。這些晶體的至少95wt％顯示出對稱的立方晶體結(jié)構(gòu)。該晶體結(jié)構(gòu)選自燒綠石型和螢石型。根據(jù)本發(fā)明的制備方法提供了一種成本有效的電光陶瓷的制備。

根據(jù)本發(fā)明的制備電光陶瓷的方法提供了由此獲得的材料改進(jìn)的光學(xué)性能。通過利用某些燒結(jié)助劑，通過實施所述工藝獲得的電光陶瓷基本上不含孔，因此透射光不會在晶界處反射或散射。依據(jù)本發(fā)明的工藝獲得的電光陶瓷具有與單晶相似的光學(xué)性能，但其是可成本有效地獲得的以及是可模塑的。

現(xiàn)有技術(shù)描述了具有燒綠石結(jié)構(gòu)的電光陶瓷。這些電光陶瓷例如公開在Ji等人，“Fabrication?of?transparent?La₂Hf₂O₇?ceramics?fromcombustion?synthesized?powders”，Mat.Res.Bull.40(3)553-559(2005)中。該公開出版物描述了和本發(fā)明具有相似化學(xué)組成的粉末的應(yīng)用。在該公開出版物中的粉末是由燃燒反應(yīng)合成的。利用這種制備方法僅能獲得如下陶瓷，其在樣品厚度＜1mm的情況下，具有的透明度值在70％左右。這對于光學(xué)應(yīng)用是不夠的。

由上述內(nèi)容顯而易見的是，存在對于具有這些優(yōu)異性能的電光陶瓷的強(qiáng)烈需求，所述電光陶瓷是無孔的且由此提供了高透射性。因此，本發(fā)明的目的在于提供制備透明的多晶陶瓷的方法，所述陶瓷具有優(yōu)異的光學(xué)性能，因此可以將其制造成如透鏡或棱鏡之類的光學(xué)元件。

該目的通過如權(quán)利要求中所示的改進(jìn)的制備陶瓷的方法達(dá)到。通過使用如權(quán)利要求中所示作為燒結(jié)助劑的某些成分進(jìn)一步達(dá)到該目的。

根據(jù)本發(fā)明的制備電光陶瓷的方法是制備透明的多晶陶瓷的工藝，所述陶瓷包含如下晶體復(fù)合物，該晶體復(fù)合物的化學(xué)計量為

A_2+XB_YD_ZE₇，其中

-1.15≤x≤+1.1和0≤Y≤3和0≤Z≤1.6且其中

3x+4y+5z＝8以及其中

A是至少一種選自稀土離子的三價陽離子，B是至少一種四價陽離子，D是至少一種五價陽離子和E是至少一種二價陰離子。

進(jìn)一步優(yōu)選-1≤x≤+1.0，更優(yōu)選-0.5≤x≤+0.5，更優(yōu)選-0.25≤x≤+0.25。