[发明专利]发出辐射的陶瓷材料、含有这种陶瓷的设备以及它们的使用方法

说明书

本发明涉及陶瓷材料及其它们的制造方法。本发明尤其涉及具有改进的稳定的热、化学和物理特性及耐热循环的耐火陶瓷材料，本发明还涉及上述陶瓷混合物的用途，该陶瓷混合物可用于对各种物品进行干燥或快速有效地消毒的设备，本发明还涉及用红外辐射处理物品的方法，该红外辐射是由这种能够至少保存物品的一个特性的陶瓷产生的。

分子式为RCrO₃的陶瓷材料在现有技术中是公知的，其中R是稀土氧化物，如氧化钇。参见英国专利第3，475，352。尽管这些材料可以应用于导电性的应用，如电极，但是当受到高于1600℃的高温时，其化学稳定性很低，当温度高于1500℃时耐热循环性能也低，不能于高加热速率加热。这些都限制了这些材料在要求具有良好稳定的特性的领域中的应用。

对稀土氧化物陶瓷材料，就需要改进其稳定性，使其能用于导电性领域，以及高温环境。这些应用包括各种物品的干燥或消毒。

一种已知的消毒方法是使用红外辐射（IR）。例如，美国专利第4，774，415公开了一种对安装在一个渗析装置上的软管进行消毒的设备，这种消毒设备的一个缺点是对于物品中不合适接受红外辐射的部分，辐射源不能对其进行充分消毒。如果增加消毒时间，以补偿不适合接收的部分，那么物品中被消毒的部分将过热，当过度接受辐射的物品是用金属和玻璃制成的时，该物品会由于过热而熔化，或由于生成了氧化膜而变色。

使用温度监测器和控制与操作的电子仪器进行自动温度调节也不能解决这一问题，因为这些物品经常具有不同的体积和质量，这些体积和质量与温度监测器恒定的、固定的体积和质量是相冲突的或不一致的。因此，本发明目的在于通过采用新型的陶瓷材料，来减少消毒时间，提高消毒效率，以克服上述缺点。

根据G.A.Slack的文章，题为“Advanced    Materials    for    Oplical    Windows”GE    Res.Rept.No.79CRDO71，1979年6月，人们已经知道通过使用一个由用富铝红柱石制成置换部件或屏产生的红外辐射，可以对食品进行干燥。这种方法的主要缺点是干燥效率低。因此，本发明另一目的在于通过合适的选择和使用本发明所公开的新的陶瓷材料，提高红外辐射干燥方法的效率。

本发明涉及新型的陶瓷混合物，该混合物具有改进的热特性、化学特性和物理特性。这些材料可用于要求加热速度快和具有良好稳定的特性的各种领域。例如，可以使用本发明的陶瓷材料产生一定波长的红外辐射。

根据本发明，可以提供一种具有令人惊奇的稳定的热、化学和物理特性的陶瓷混合物。陶瓷混合物由稀土氧化铬和新型的添加剂混合物制成，该添加剂混合物包括用于稳定稀土氧化铬的碱土尖晶石，如：碱土铝酸盐类尖晶石、碱土铬酸盐，以及任选的碱土锆酸盐或碱土铪酸盐。优选的碱土尖晶石类是MgAl₂O₄、SiO∶Al₂O₃或CaO∶Al₂O₃中的任一种，其中最好是MgAl₂O₄。碱土锆酸盐可以是CaZrO₃，碱土铪酸盐可以是CaHfO₃。优选的稳定剂混合物含量是以重量百分比计大约占陶瓷混合物的5～35%，最好占5～15%。

用在混合物中的碱土铬酸盐可以是铬酸镁、铬酸钇、铬酸钪、铬酸铽、或铬酸镱，其中最好是铬酸镁。本发明的稀土氧化铬陶瓷混合物至少含有下述成分中的一种，锆的氧化物或铪的氧化物，其含量占重量的大约0.5～5%，钇、钪、镱、或铽的铬酸盐，其含量大约占重量的0.5～5%，或铈、镝、镥或铕的氧化物，其含量大约占重量的0.1～1%。稀土氧化铬可以是铬酸镧、铬酸钕、铬酸钐或它们的混合物，其中最好是铬酸镧。

如上所述，本发明的陶瓷混合物中包括一种具有改进的热、化学和物理特性的稳定剂混合物，该稳定剂混合物包括足够量的碱土尖晶石和碱土铬酸盐，它们的混合物可使陶瓷混合物获得稳定的热、化学和物理特性。最好，碱土尖晶石是MgAl₂O₄，碱土铬酸盐是CaCrO₄，MgCrO₄或SrCrO₄，稳定剂混合物进一步还包括碱土锆酸盐或碱土铪酸盐，如CaZrO₃或CaHfO₃。