[发明专利]生产充分纯的氧化铝材料的方法

说明书

本发明涉及生产一种充分纯的氧化铝的方法。特别是，本发明涉及生产这样一种充分纯的氧化铝，它是从利用一种铝母金属和一种含氧的气体的不平常的氧化反应过程的粉碎和纯化的产品得到的。本发明还涉及提高较低纯度氧化铝的质量来生产更高纯度氧化铝产品的方法。

下面的共同所有的专利和专利申请叙述了生产自支承陶瓷体的新颖方法，该方法是通过母金属的氧化形成的氧化反应产物和任选的金属成分的多晶体材料。

（A）1987年12月15日批准的第4，713，360号美国专利，该专利是1986年1月15日申请的系列号为818，943的申请，该申请是1985年9月17日申请的系列号为776，964的部分继续申请，后者是1985年2月26日申请的系列号为705，787的部分继续申请，后者又是1984年3月16申请的系列号为591，392的部分继续申请，所有都以Marc    S.Newkirk等人的名义以及题目为“新型陶瓷材料及其制造方法”;

（B）1986年1月27日申请的系列号为822，999的申请，该申请是1985年9月17日申请的系列号为776，965的部分继续申请，后者是1985年6月25日申请的系列号为747，788的部分继续申请，后者又是1984年7月20日申请的系列号为632，636的部分继续申请，所有都以Marc    S.Newkirk等人的名义和题目为“自支承陶瓷材料的制造方法”;

（C）1986年1月17日申请的系列号为819，397的申请，该申请是1985年2月4日申请的系列号为697，876的部分继续申请，两者皆以Marc    S.Newkirk等人的名义和题目为“复合陶瓷制品及其制造方法”。

每一个上述共同所有的专利申请和专利的全部公开内容都结合在此以供参考。

正如在这些共同所有的专利申请中所解释的，新型的多晶陶瓷材料或多晶体陶瓷复合材料是通过母金属和作为氧化气氛的气相氧化剂，即蒸气化的或正常气体之间的氧化反应生产的。该方法是属于在上述共同所有的专利中所披露的方法。按照这类方法，将一母金属，例如铝，加热到高于其熔点但低于其氧化反应产物的熔点的高温下，以形成熔融母金属体，该母金属与气相氧化剂接触时发生反应形成氧化反应产物。在该温度下，该氧化反应产物，或者至少其一部分，与该熔融母金属体和氧化剂接触并处于两者之间，并且将熔融的金属经过已形成的氧化反应产物向氧化剂抽引或输送。该输送的熔融金属在以前形成的氧化反应产物表面上因与氧化剂相接触而形成另外的氧化反应产物。当该工艺过程继续进行时，另外的金属经过该形成的多晶体氧化反应产物而输送，从而连续不断地“长大”成一种互相连接的多晶体陶瓷结构。最后所得陶瓷体可能含有金属成分，例如，母金属的未氧化的成分和/或空隙。在一种氧化物作为氧化反应产物的情况下，氧气或含氧的气体混合物（包括空气）是合适的氧化剂，由于明显的经济原因，通常最好是用空气。然而，在所有的共有所有的专利申请和专利中和在本申请中氧化一词是在其广义上使用的，并且涉及一个金属失去电子，给予氧化剂，或与氧化剂共有电子，该氧化剂可以是一种或多种元素和/或化合物。

在某些情况下，为了有利地影响或促进氧化反应产物生长，母金属可以要求一种或多种掺杂剂的存在，而该掺杂剂是作为母金属的合金成分提供的。例如，在以铝作为母金属和空气作为氧化剂的情况下，将象镁和硅之类的掺杂剂（只举出两种较大类的掺杂剂材料）与铝熔合，并用作母金属。所得氧化反应产物含有氧化铝，一般是α氧化铝。

上述的共同所有的专利申请（B）披露了进一步的发展，该发展根据这个发现：对要求掺杂剂的母金属而言，如上所述的，可以通过向母金属的一个或多个表面上施加一种掺杂剂材料引出合适的生长条件，因此在铝为母金属和空气为氧化剂的场合，避免了掺杂剂即象镁、锌和硅之类的金属与母金属合金化的必要性，用这种改进的措施，采用市售的金属和合金是可行的，否则市售金属和合金不会含有或具有合适的掺杂的组成。这一发现的优点还在于：陶瓷的生长可以在母金属的表面的一处或多处选定的区域实现，而不是杂乱地长大，从而使工艺过程例如，通过只对母金属的一个表面上或一部分或几部分掺杂，而应用得更有效。

因此，上述的共同所有的专利申请叙述了作为易于“生长”到相当大尺寸的氧化反应产物的氧化铝的生产，该氧化反应产物可以作为氧化铝产品有用的来源。本发明提供获得充分纯的氧化铝的方法，这是从通过上述的氧化反应过程中，例如，铝母金属与含氧气相氧化剂的反应产生的氧化铝得到的。