157104. lajstromszámú szabadalom • Eljárás átlátszó kerámiai termékek előállítására
3 a fémoxidok ne redukálódjanak, vagy hogy a redukált oxidoknak lehetőségük legyen a viszszaoxidálódásra. Ha e fontos kiégetési műveletet nem megfelelően szabályozzuk,, a testek optikai jellemzői jelentősen romlanak. A keverék alapanyaga — mint fentebb említettük — ittriumoxid, amelyet a lehető legtisztább minőségben használunk, mivel bármely szennyezés a végtermék hibalehetőségeit növeli, lerontva annak fényáteresztő képességét. A Lindsay — Y20 3 , Code 1116, egy 99,99% tisztaságú, mikron szemcsenagyságú por megfelelőnek bizonyult a találmány tárgyát képező kerámiák gyártásánál. Tóriumoxidként használhatunk mikron szemcsenagyságú finom tóriumoxid-port vagy pro analysi tisztaságú tóriumnitrátot Th:(N03) 4 • 4H2 0. A kiindulóanyag tetszés szerint megválasztható és nem befolyásolj aaz eljárás lefolytatását. Hasonlóképpen, ha cirkóniumoxidot adagolunk az ittriumoxidhoz, ez szemcsés cirkóniumoxid vagy valamely átkristályosított vízoldható cirkóniumsó lehet, mint pl. ZrOCl2 -8H 2 0. A hafniumoxidot általában HfOCl2—8H2O alakjában adjuk az ittriumoxidhoz. Átlátszó itriumoxid testet úgy készítünk, hogy egy előre meghatározott mennyiségű itt-' riumoxidot lemérünk, és hozzáadunk 2—15 mólszázalék tóriumoxidot, cirkóniumoxidot vagy hafniumoxidot vagy ezek keverékét, és az alkotórészeket alaposan összekeverjük. A tóriumoxid-ittriumoxid rendszerből felépülő kerámiákat általában tóriumnitrátnak Th(N03 ) 4 • 4H2 0 víznek és ittriumioxidnak egy megfelelő edényben való összekeverésével készítjük. A legjobb eredményeket akkor érjük el, ha 0,8— 1,0 g Th02 —Y 2 0 3 keverékhez 1 ml vizet adunk. Az ilyen keverék mintegy 5—1Ö perces keverés után gyorsan megdermed vagy megszilárdul. Ez a kiviteli mód igen alapos fizikai keveredést tesz lehetővé. A keverékből a vizet eltávolítjuk utólagos hevítéssel, mely csekély tóriumsó vándorlással és annak következményeként a keverék szétválásával jár. Az ittriumoxid hidratált karbonát-felületet képez, a nitrátsók pedig erősen hajlamosak a hidratálódásra. Az előbbiekkel némileg ellentétben a Zr02 — Y2O3 rendszerből felépülő keverékeket leggyakrabban a megfelelő poroknak alkoholban vagy vízben való összekeverése és szárazra való bepárlása utján állítjuk elő. A poralkotórészek alapos összekeverése után az anyagot formákban vagy állandó nyomáson 700—3500 atm nyomáson összesajtoljuk, kötőanyag vagy kenőanyag használata nélkül. A tömörítés különleges problémát nem jelent, bár az 1400 atmoszférán vagy annál nagyobb nyomáson préselt mintáknál néha rétegeződést tapasztaltunk. Teljes tömörségű minták készítéséhez 700 atm nyomás elegendő. Az égetés vagy zsugorítás előtt az elméletihez képest 60%-kal nagyobb nyers tömörséget mértünk. Mint eredetileg jeleztük, az égetési vagy zsugorítási művelet az átlátszó ittrium alapú tes-4 tek készítésének utolsó lépése. A nyers testek tömörítése közben a hőmérséklet általában 2000 °C és 2200 °C között van7'Közelebbről, a tóriumoxiddal, cirkóniumoxiddal vagy hafnium-5 oxiddal- javított ittriumoxid alapú kerámiák zsugorítását megfelelő kemencében, pl. molibdén szalagellenállás fűtésű kemencében, hidrogén atmoszférában hajtjuk végre. A mintákat percenként 20—200 °C-os sebességgel fűtjük fel 10 a zsugorítási hőmérsékletre, majd a zsugorítási folyamat végén ugyanolyan sebességgel hűtjük le. Teljes tömörséget rendszerint akkor érünk el, ha a hőkezelést 200 °C-on 1 óra hosszat folytatjuk, de 2000°C és 2200°C hőmérsékleteken 15 különböző időtartamú hőkezelés is sikerrel jár. A zsugorítást Vízmentes hidrogénben elvégezzük, a kerámia így redukálva van és ez az állapot fennmarad a hűtés során, hacsak nem biztosítjuk azt, hogy oxigén is legyen a kemen-20 cében, míg a testek hőmérséklete 1200 °C alá nem csökken. Ha a felhevített anyagot oxigénnek tesszük ki, bármely redukált fémoxid viszszaoxidálódhat és átlátszóságot érünk el. Ä vákuumban történő zsugorítás ugyancsak az 25 oxid-alkotórészek legalábbis részleges redukciójával jár, de ezt itt is hasonlóan, nevezetesen a redukált oxidok visszaoxidálása útján oldjuk meg. Az oxigén tartalmú atmoszférában történő zsugorítás nyilvánvalóan kizárja a vegyüle-30 tek redukciójával kapcsolatban felmerült nehézségeket. A kb. 1,66 mm vastagságú test úgy készült, hogy az összekevert poralkotórészeket 700 atm nyomáson összepréseltük, a porokat a kezdeti 35 előkészítés után kiégettük, mint ahogy azt korábban vázoltuk. A nyers testet molibdén szalagellenállás fűtésű kemencében . hidrogén atmoszférában zsugorítottuk, 2185 °C-on, percenként kb. 30°C-os felfűtési sebességgel. Négy 40 órán át tartottuk 2185 °C-on azután percenként 30 °C-os sebességgel hűtöttük le. A szobahőmérsékletre való visszahűtés közben, még 1200 °C fölött a testet oxigénbehatásnak tettük ki, hogy a redukálódott oxidok visszaoxidáíód-45 hassanak és azáltal az átlátszóság biztosítva legyen. Az ábra különböző, változó összetételű testek cptikai jellemzőit mutatja. A 11 görbe az eljárás szerint készült tárgy százalékos fényáteresz-50 tését mutatja a hullámhossz függvényében 0,25 mikrontól 9,0 mikronig terjedő hullámhossz tartományban. Látható, hogy a test az összes sugárzó energia több mint 10%-át átengedi a 0,25 mikrontól 8,0 mikronig terjedő valamennyi 55 hullámhosszon, és legalább 60%-át e tartomány néhány hullámhosszán. A fényáteresztési adatokat 2,5 mikronig DK2A Beckmann spektrofotométeren, 2,5 mikrontól 9,0 mikronig Perk and Elmer 521 típusú infravörös spektrofoto-60 méteren vettük fel. A 12, 13, 14a és 14b görbék olyan különböző összetételű testek fényáteresztési jellemzőit mutatják, melyeket szintén a találmány szerint állítottunk elő. A 12 és 14a görbékkel ábrázolt 65 optikai jellemzőket az előbb említett Beckmann 2
