[發明專利]陶瓷模制品和透明燒結體的生產方法

有效

• 申請號: 201710060098.3
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN107010954B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 田中惠多
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/505;C04B35/622
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所 11323
• 代理人: 權鮮枝

提供具有較少氣泡導致的缺陷的透明燒結體。更具體地，提供一種生產陶瓷模制品的方法，該方法至少包括壓力模制具有大于1.0但不超過1.2的豪斯納比的陶瓷顆粒的步驟，所述豪斯納比是振實堆積密度除以松散堆積密度得到的商。還提供一種生產透明燒結體的方法，該方法至少包括上述方法的每個步驟以獲得陶瓷模制品，以及加熱并燒結所得陶瓷模制品的步驟。該透明燒結體在除了源自元素的特征吸收波長以外的600nm至2000nm的波長具有78％以上的線性透射率。

技術領域

本發明涉及一種能夠透射可見光或紅外線輻射或兩者的透明燒結體及其生產方法。

背景技術

從傳統的瓦片和陶器到諸如壓電元件、超導元件和透明陶瓷體等精細陶瓷的各種陶瓷已經被生產。它們是現代生活不可或缺的。

作為陶瓷的生產方法，傳統上采用對填充有通過使原料粉末顆粒化而得到的顆粒的模具施加壓力的壓力模制法(pressure molding method)。壓力模制法包括：單軸加壓法，其中在垂直或水平方向上對填充有顆粒的模具施加載荷；冷等靜壓模制法(CIP，coldisostatic pressure)，其中對填充有顆粒的橡膠模具施加液壓以各向同性地對其施加載荷；以及它們的組合。

當使用單軸加壓法時，通常使用噴霧干燥設備等使原料粉末顆粒化。加壓模制后的模制品內部出現的氣泡即使在燒結后也不可避免地殘留，并且成為例如陶瓷強度劣化的原因。優選地，在模制品內部產生的氣泡盡可能少并且盡可能小。例如通過噴霧干燥等使原料粉末顆粒化，以改善粉末在模具中的填充性能和模制期間模具中的壓力傳遞性能，可以使壓制期間出現的氣泡最小化。

例如，據報道，通過改善噴霧干燥設備以在制備顆粒期間將微粉的產生抑制到最小水平，可以獲得具有良好填充性能的顆粒(日本專利5652309B號)。

另外，據報道，通過規定顆粒中的水含量并將其靜電容量從0.06調節至0.6nC/g，從而抑制顆粒流動時產生的靜電，由此獲得的顆粒具有良好的流動特性；并且通過將加壓模制工具與顆粒之間的接觸部接地，使附著于該工具的顆粒的數量減少，并且模制性能提高(日本特開2006-282436號)。

豪斯納(Hausner)比是表示粉末的填充性能的參數。豪斯納比用通過預定的輕敲(垂直振動)等盡可能多地填充到某個容器中的粉末的“振實堆積密度”除以松散地填充到該容器中的粉末的“松散堆積密度”而獲得的商來表示。可以從該值知道粉末的填充性能。豪斯納比用于評價例如吸水材料的填充性能或者五氧化二磷粉末的流動特性(WO2014/054731和PCT申請2004-505875號的公開日譯文)。

透明陶瓷發現于20世紀60年代，并且由于在20世紀90年代成功使用YAG陶瓷的激光振蕩而加速了它們的發展。透明陶瓷的應用實例包括使用TGG陶瓷的法拉第旋轉器、使用YAG:CE的熒光劑以及諸如GOS陶瓷的閃爍體材料。這些透明陶瓷需要具有諸如沒有可見的光學缺陷和具有足夠的透光性等物理性能。

陶瓷是通過燒結粉末而產生的，因此它們通常包含許多光散射因子。光散射因子的例子主要包括孔隙、不同的相以及晶界處的雜質偏析。

透明陶瓷中的一種光學缺陷是氣泡缺陷。其可被大致分成由于存在于晶界處或晶粒中的不超過1μm的微米尺寸的氣泡而導致的缺陷和由于壓力模制期間通過不均勻的模制產生的5μm以上的較大氣泡而導致的缺陷。在前一種情況下，透明陶瓷模制品在整個模制品中具有微米尺寸的氣泡，使得透射率總體上變差。另一方面，在后者的缺陷中，即，由于在透明陶瓷模制品內部局部存在的較大氣泡導致的缺陷，透射率僅在它們存在的位置處變差。例如，用于磁光元件或光學透鏡的透明陶瓷需要在整個透明陶瓷模制品中都具有較少的氣泡并具有高透射率。存在減少這兩種類型的氣泡缺陷發生的需求。