[发明专利]陶瓷模制品和透明烧结体的生产方法

说明书

提供具有较少气泡导致的缺陷的透明烧结体。更具体地，提供一种生产陶瓷模制品的方法，该方法至少包括压力模制具有大于1.0但不超过1.2的豪斯纳比的陶瓷颗粒的步骤，所述豪斯纳比是振实堆积密度除以松散堆积密度得到的商。还提供一种生产透明烧结体的方法，该方法至少包括上述方法的每个步骤以获得陶瓷模制品，以及加热并烧结所得陶瓷模制品的步骤。该透明烧结体在除了源自元素的特征吸收波长以外的600nm至2000nm的波长具有78％以上的线性透射率。

技术领域

本发明涉及一种能够透射可见光或红外线辐射或两者的透明烧结体及其生产方法。

背景技术

从传统的瓦片和陶器到诸如压电元件、超导元件和透明陶瓷体等精细陶瓷的各种陶瓷已经被生产。它们是现代生活不可或缺的。

作为陶瓷的生产方法，传统上采用对填充有通过使原料粉末颗粒化而得到的颗粒的模具施加压力的压力模制法(pressure molding method)。压力模制法包括：单轴加压法，其中在垂直或水平方向上对填充有颗粒的模具施加载荷；冷等静压模制法(CIP，coldisostatic pressure)，其中对填充有颗粒的橡胶模具施加液压以各向同性地对其施加载荷；以及它们的组合。

当使用单轴加压法时，通常使用喷雾干燥设备等使原料粉末颗粒化。加压模制后的模制品内部出现的气泡即使在烧结后也不可避免地残留，并且成为例如陶瓷强度劣化的原因。优选地，在模制品内部产生的气泡尽可能少并且尽可能小。例如通过喷雾干燥等使原料粉末颗粒化，以改善粉末在模具中的填充性能和模制期间模具中的压力传递性能，可以使压制期间出现的气泡最小化。

例如，据报道，通过改善喷雾干燥设备以在制备颗粒期间将微粉的产生抑制到最小水平，可以获得具有良好填充性能的颗粒(日本专利5652309B号)。

另外，据报道，通过规定颗粒中的水含量并将其静电容量从0.06调节至0.6nC/g，从而抑制颗粒流动时产生的静电，由此获得的颗粒具有良好的流动特性；并且通过将加压模制工具与颗粒之间的接触部接地，使附着于该工具的颗粒的数量减少，并且模制性能提高(日本特开2006-282436号)。

豪斯纳(Hausner)比是表示粉末的填充性能的参数。豪斯纳比用通过预定的轻敲(垂直振动)等尽可能多地填充到某个容器中的粉末的“振实堆积密度”除以松散地填充到该容器中的粉末的“松散堆积密度”而获得的商来表示。可以从该值知道粉末的填充性能。豪斯纳比用于评价例如吸水材料的填充性能或者五氧化二磷粉末的流动特性(WO2014/054731和PCT申请2004-505875号的公开日译文)。

透明陶瓷发现于20世纪60年代，并且由于在20世纪90年代成功使用YAG陶瓷的激光振荡而加速了它们的发展。透明陶瓷的应用实例包括使用TGG陶瓷的法拉第旋转器、使用YAG:CE的荧光剂以及诸如GOS陶瓷的闪烁体材料。这些透明陶瓷需要具有诸如没有可见的光学缺陷和具有足够的透光性等物理性能。

陶瓷是通过烧结粉末而产生的，因此它们通常包含许多光散射因子。光散射因子的例子主要包括孔隙、不同的相以及晶界处的杂质偏析。

透明陶瓷中的一种光学缺陷是气泡缺陷。其可被大致分成由于存在于晶界处或晶粒中的不超过1μm的微米尺寸的气泡而导致的缺陷和由于压力模制期间通过不均匀的模制产生的5μm以上的较大气泡而导致的缺陷。在前一种情况下，透明陶瓷模制品在整个模制品中具有微米尺寸的气泡，使得透射率总体上变差。另一方面，在后者的缺陷中，即，由于在透明陶瓷模制品内部局部存在的较大气泡导致的缺陷，透射率仅在它们存在的位置处变差。例如，用于磁光元件或光学透镜的透明陶瓷需要在整个透明陶瓷模制品中都具有较少的气泡并具有高透射率。存在减少这两种类型的气泡缺陷发生的需求。