185028. lajstromszámú szabadalom • Eljárás optikailag átlátszó aluminiumoxid alaktestek előállítására
1 2 A találmány optikailag átlátszó alumíniumoxid alaktestek előállítására alkalmas eljárásra vonatkozik. A találmány tárgya közelebbről megelölve eljárás optikailag átlátszó alumíniumoxid alaktestek, különösen csövek, elsősorban pedig nagy nyomású fémgőzláinpákban használt csövek készítésére. Nagy nyomású fémgőzlámpákat, így nátriumgőzlámpákat nagy fényteljesítményük és hosszú élettartamuk miatt fejlesztettek ki. Az ilyen lámpák burájának optikailag átlátszóknak kell lenniük, magas hőmérsékleten nagy nyomású fémgőzök korróziós hatásával szemben és mechanikus hatásokkal szemben is ellenállóknak kell lenniük, aért, hogy eltűrjék az üzemfeszültségeket és alkalmasak’legyenek az elektródok, valamint a fémvezetékek rögzítésére. Ilyen szempontok figyelembe vételével a burák általában nagy sűrűségű tiszta alumíniumoxidból készülnek. Minthogy a mechanikai ellenállás annál nagyobb, minél kisebb az alumíniumoxid kristályok mérete és megfordítva, az iptikai átlátszóság pedig növekszik a kristályok méretével, meg kell keresni azokat a körülményeket, amelyek lehetővé teszik dyan kristályok kialakulását, amelyekelég nagyok a jó fényátbocsátáshoz és elég kicsik ahhoz, hogy még elegendő mechanikai ellenállást biztosítsanak. E cél elérését lehetővé tevő főbb paraméterek a következők lehetnek ;- az alumíniumoxid-por kémiai és fizikai természete, azaz az alumíniumoxid-pomak nagyon tisztának keli lennie és a lehető legegységesebb szemcseniéiettel kell rendelkeznie,- a formázási folyamat, amelyet úgy kell vezetni, hogy a lehető legnagyobb nyers sűrűségű termék keletkezzék, és különösen- a zsugorításí (frittelési) körülmények, amelyeknek lehetővé kell tsnniök az anyag sűrítését, azaz a szabályos növekedést, a kristályok méretének a korlátozását és a pórusok teljes megszüntetését. A kapott anyagnak optikailag átlátszónak kell lennie, azaz az összes átbocsátóit fény értékének, amely gömbfotometriás módszerrel ellenőrizhető, és amelyet például AH. Taylor írt le a Theory Construction and Use of Photometric Intergrating Sphere (See Paper N° 447, Bull Byr Stand, Sept 26,1921) című cikkében, legalább 90%-nak kell lennie egy 0,7 mm vastagságú cső esetében. Meg kell jegyezni, hojy ez az átlátszó alumíniumoxid nagyon különbözik a szokásos "zsugorított alumíniumoxid"-tól, amelynek a sűrűsége az alumíniumoxid elméleti sűrűségének csak a közélében van és átlátszatlan, míg az átlátszó alumíniumoxid tiszta és sűrűsége az elméleti sűrűséggel egyezik. A szokásos zsugorított alumíniumoxid valóiában egy kerámia, amelynek az előállítása évtizedek óta ismert, és amely többé-kevésbé tiszta, és granulálással készített alumíniumoxídokból számos adalékanyag felhasználásával változó hőkezelésekkel, ideszámítva a gyors és rendkívül rövid hőzsugorítást is, állítható elő. Ez aií anyag azonban nem átlátszó, mivel szennyező anyagokat és pórusokat foglal magában a kristályokban és azok között, ezenkívül mechanikai ellenállása viszonylag kicsi, mivel a kristályok nagyon különböző méretűek, továbbá nem használható magas hőmérsékletű korrodeáló légkörben ajelenlévő szenynyező anyagok miatt. A szakterületen ismert, hogy jelentős technikai különbség van ezek között a sűrű átlátszatlan alumíniumoxidok és az átlátszó alumíniumoxid között, amely — ahogy fent említettük — szabályos méretű kristályokból áll, továbbá szennyező anyagoktól mentes, kivéve ha kis mennyiségben meghatározott oxidot adunk hozzá a szemcsék megnövekedésének kiküszöbölésére, és amelynek a pórusait ügy a szemcsékben, mind azok között különleges hőkezeléssel megszüntetjük. Az átlátszó alumíniumoxid "előállíthalóságát" csak 1962-ben ismerték fel és a 3 036 210 számú amerikai szabadalmi leírásban ismertették. Ezidő óta különböző tökéletesítéseket végeztek az anyag előállítása terén az optikai átlátszóság növelésére adalékok változtatása útján, de semmi jelentős haladást nem értek el » hőkezelés terén. A kezelést vákuumban vagy hidrogéngáz légkörben kellett végrehajtani és nagyon hosszú időt kellett ráfordítani homogén alumíniumoxid Icristályok kialakítására, különösen a szemcsék közöti; lévő pórusok megszüntetésére, e pórusok eltávolításának a sebessége - az elméleti számításoknak megfelelően — rendkívül lassú volt. A zsugorítás hosszú időtartamára vonatkozó különböző irodalmi helyek közül a következőket említjük meg; — C. C. Kuczynski ".Sintering and Related Phenomena" című cikke a Materials Science Research N° 6 (1973) 217. oldal irodalmi helyen, — 3 026 210 számú már említett amerikai szabadalmi leírás. Ennek a példáiban 1900 °C-os kezelési hőmérsékletet írnak le, amelyet 1000 percig tartanak fenn hasonló megoldást imák le az 1 941 916 és 2 04 ^ 379 sz. NSZK-beli szabadalmi leírások, — 3 792 142 sz. amerikai szabadalmi leírás, amelynek minden példája 5 óráig tartó kezelést említ, — J.G.J. Peen Len "Transparent hot pressed alumina" című vikke a Cériimirgua International — Vol. 5°, N 3 (1979( 7-73. oldal, szakirodalmi helyen, ahol 10 és 24 óra közötti 1800-1850 °C hőmérsékleten történő kezelést ismertet Ezeket a hosszú ideig tartó zsugorító kezeléseket, kötelező jelleggel .rögzített kemencékben kell végezni. A rögzített kemencékben és hosszú ideig tartó hőkezelésex számos műszaki, gazdasági és ipari elégtelenséget hordoznak magukban. Technológiailag ezeknek a rögzített kemencéknek viszonylag nagy méretűéinek kell lenniük annak érdekében, hogy nagy számú cső megfelelő égetése váljék lehetővé és lehetőleg hóm ogén hőmérsékletet biztosítsanak. Evégett számos hőellenállással vannak ellátva. A költséges és érzékeny fűtő és szabályozó rendszerek ellenére, a hőmérsékletek nem pontosan ugyanazok a kemencék minden egyes pontján és a csövek jellemzői többé-kevésbé eltérőek. A jellemzők reprodukálhatóságát ugyanazon kemencében és különböző kemencében valójában nagyon nehéz megoldani a rögzített kemencéknél szükséges hosszú ideig tartó hőkezelések esetén. Ezenfelül a magnéziumoxid jelentős mértékben elpárolog magas hőmérsékleten hidrogénáramban vagy vákuumban történő hosszú ideig tartó égetésnél és a megmaradó mennyiség nem elegendő ahhoz, hogy megakadályoz-;a a kristályok növekedését, amelyeknek a mérete nagyon fontos, ezért a csövek teljesen elvesztik mechanikai szilárdságukat. Éppen 185.028 5 10 15 20 25 3C 35 40 45 50 55 60 2
