156492. lajstromszámú szabadalom • Átlátszó kerámiai termékek és eljárás előállításukra
3 156492 4 A találmány szerinti eljárás tág értelemben azzal jellemezhető, hogy a fent említett korlátozásokat betartva elkészítjük az alkotórészek megfelelő keverékét, ezt nyers tömörségre sajtoljuk, majd zsugorítjuk a végső tömörség és az átlátszóság eléréséig. Zsugorítás közben gondosan kell szabályoznunk a gáz összetételét, hogy amennyire lehetséges, elkerüljük az oxid alkotórészek bármilyen redukcióját. Ha redukció következnék be, az átlátszóság csak úgy érhető el, ha az égetett tárgyat 1200 C°-on vagy annál nagyobb hőmérsékleten oxigén hatásának kitéve visszaoxidáljuk. Fentebb már említettük, hogy a találmány szerinti átlátszó polikristályos testek előállításához három követelményt kell kielégíteni. Ezek: 1. a kerámia kristályai hexaéderesek legyenek, 2. az alaipkeveréket képező anyagok ionsugarainak átlaga ne legyen nagyobb 0,93 A-nél, végül 3. ha pedig az alapoxid egynél több oxidvegyületből áll, ezek ionsugarainak különbsége ne legyen nagyobb 0,22 A-nél. Ha az ionsugarak átlaga meghaladja a 0,93 A-öt a kerámia már nem kizárólag hexaéderes kristályszerkezetű, hanem részben monoklmná válik és az átlátszóság helyett legjobb esetben áttetszőség jellemzi. Ha az ionsugarak különbsége meghaladja a 0,22 A-öt, hasonló nehézségek támadnak, mivel a kerámia már nem kizárólag hexaéderes kristályszerkezetű. Az alajpoxidokat alkotó anyagok a periódusos rendszer 5i8—71 rendszámú ritka földfémjeinek oxidjai és az ittriumoxid. A következő (I) táblázat a ritka földfémoxidok kationjainak és az ittriumionnak méreteit mutatja. I. táblázat Kation Ion mérete (A) Ce3+ 1,073 pr 3+ 1,055 Nd3+ 1,036 Sm3+ 1,000 Eu3+ 0,982 Gds+ 0,964 Tb3+ 0,945 Dys+ 0,92,7 Ho3+ 0,909 Er3+ 0,891 Tm3+ 0,872 Yb3+ 0,85i3 Lu3+ 0,85 Y3+ 0,909 A táblázatot áttekintve azt látjuk, hogy csak a diszpróziumtól a lutéciumig (a 66-os rendszámtól a 71-er rendszámig) terjedő elemek és az ittrium rendelkeznek olyan ion-sugárral, mely kielégíti az egyik előbb felsorolt követelményt, nevezetesen, hogy a kation sugara nem lehet nagyobb 0,93 Á-nél. Ezek a ritkaföldfémoxidok elegendő kis ionsugarak folytán feldolgozhatók és a tóriumoxid, hafniumoxid vagy cirkóniumoxid tömörítőanyagok egyikének hozzáadása után átlátszóvá zsugoríthatók. Az 58—65 rendszámú ritkaföldfémek azonban — melyéknek ionsugara nagyobb 0,93 Á-nél •— csak akkor zsugoríthatók átlátszóvá, ha azokat egy vagy több olyan ritkaföldfémoxiddal keverjük, melynek ionsugara kisebb mint 0,93 A. Például a szamárium ionsugara meghaladja a kritikus méretet, ezért önmagában nem zsugorítható átlátszóvá, viszont keverhető megfelelő mennyiségű itterbiummal, hogy a keverék átlagos ionsugara ne legyen nagyobb a kritikus értéknél. A megfelelő hexaéderes kristályszerkezet biztosítása végett további kielégítendő követelmény, hogy az alkotó oxidok ionsugarainak a különbsége ne legyen nagyobb a 0,22 A-nél. Például a 0,85 A ionlsugarú lutéciumoxid azokkal az elemekkel kombinálható, melyek ionsugara a prazeodiméhez (1,06) hasonló, (nem nagyobb a prazeodiménél 1,06). A prazeodim legnagyobb felhasználható mennyisége 34 mólszázalék körül mozog, míg például a lutéciumoxid éppen 75% terbiummal keverhető össze, mely utóbbinak az atomsugara 0,945 A. Az er'biumoxid például, melynek ionsugara nagyobb, mint a lutéciumoxidé, cériummal 19 mólszázalékot meg nem haladó arányban keverhető, mivel az ionsugarak különbsége nem lépi túl a hozzávetőlegesen 0,22 Á-ös határt. Az eddigiekben a kerámia alapját képező oxidokat vizsgáltuk, az átlátszóság eléréséhez azonban szükséges még az is, hogy az eredeti keverékben 2—íl5 mólszázalék tömörítőoxid legyen. Az alapoxidok tömörítésének megvalósításában hatásos oxidok a tóriumoxid, a cirkóniumoxid, a hafniumoxid. Ezeket az oxidokat önmagukban, vagy ha kívánatos, egymással keverve alkalmazhatjuk. Az előnyös keverési öszszetétel általában 7—11 mólszázalék tóriumoxid, cirkóniumoxid és Iháfniumoxid. A következő (II) táblázat szemléletesen felsorolja azokat a találmány szerinti Összetételeket, melyekkel az átlátszó testeket- készítettük. Az átlászóságot erre a célra úgy definiáljuk, hogy egy 1 mm vastag mintán keresztül a nyomtatás olvasható legyen. II. táblázat Alapoxid % Tömörítő adalék % 8,8 Y2 0 3 -2 Eu2 0 3 10 Tb02 88 Y2! O s -3 Eu2 0 3 9 Th02 87 Y2 0 3 Í- 3 Eu2 0 3 10 Th02 90 Y2 0 3 -4 Eu2 0 3 6 Th02 88 Y2 0 3 ;~ -2 Nd2 0 3 10 Tlh02 88 Y2 O 3 - 3 Nd2 0 3 9 Th02 87 Y2 0 3 -3 iNd2 0 3 10 Tlh02 90 Y2 0 3 -- 4 Nd2 0 3 6 Th02 89 YÄ-1 TbjA 10 Tb02 90 Y2 0 3 --1 Ce2 0 3 9 Th02 96 Dy2 0 3 4 Zr02 95 Dy2 0 3 5 Zr02 94 Dy2 0 3 6 Zr02 10 15 20 25 £0 35 40 45 50 55 60 2
