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Die vorliegende Erfindung betrifft ein lichtdurchlässiges polykristallines Aluminiumoxid
sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
polykristallines Aluminiumoxid mit verbesserter Lichtdurchlässigkeit und mechanischer
Festigkeit sowie ein Verfhhren zu seiner Herstellung.
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US-Patent Nr.3 026 210 offenbart lichtdurchlässiges Aluminiumoxid sowie ein
Verfahren zu seiner Herstellung, welches die Zugabe von 0,5 Gew.-% oder weniger
Magnesiumoxid zu einem feinen Pulver von hochreinem Aluminiumoxid und Sintern des Gemischs bei
einer Temperatur von 1.750 bis 1.950ºC in einer Wasserstoffatmosphäre umfaßt. Ferner
offenbart die Japanische Patentveröffentlichung Nr.6831/1984 ein Verfahren zur Erhöhung
der Löslichkeit von Magnesiumoxid in Aluminiumoxid, wobei dem feinen Pulver des
hochreinen Aluminiumoxids zusätzlich zu Magnesiumoxid Zirkoniumoxid oder Hafniumoxid
zugegeben wird.
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Nach der in der vorstehenden Japanischen Patentveröffentlichung offenbarten Erfindung
wird ein Aluminiumoxid eingesetzt, das wenigstens 80 Gew.-% α-Aluminiumoxid enthält, und
dem Aluminiumoxid werden etwa 0,03 bis 0,15 Gew.-% Magnesiumoxid und etwa 0,002 bis
0,07 Gew.-% Zirkoniumoxid oder etwa 0,003 bis 0,07 Gew.-% Hafniumoxid zugegeben, und
das Gemisch wird geformt und bei einer Temperatur von etwa 1.750 bis 1.950ºC in einer
Wasserstoffatmosphäre calciniert, wobei die Menge an Magnesiumoxid während des
Calcinierens nicht wesentlich abnimmt.
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Wie bekannt, beschleunigt die Gegenwart von Magnesiumoxid das Verschwinden von
Poren an den Korngrenzen des Aluminiumoxids in einem Sinterschritt und unterdrückt das
anormale Wachstum der Körnchen, wodurch einheitlich kristalline Körnchen erzeugt werden.
Ist Magnesiumoxid nicht vorhanden, oder ist seine Menge zu klein, wird kein polykristallines
Aluminiumoxid mit guter Lichtdurchlässigkeit erhalten.
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Wenn man dem Aluminiumoxid eine überschüssige Menge Magnesiumoxid hinzufügt,
wird an den Korngrenzen der Aluminiumoxidkörnchen eine Spinellphase erzeugt, die aus
Magnesiumaluminat besteht, so daß die Lichtdurchlässigkeit des Aluminiumoxids vermindert
wird.
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Es ist bekannt, daß das hinzugefügte Magnesiumoxid im
Hochtemperatur-Calcinierschritt verdampft und seine Menge abnimmt, und die Geschwindigkeit des Verdampfens hängt
von verschiedenen Parametern ab, wie der Gestalt des geformten Materials, der Heizrate,
Haltedauer und Größe oder Gestalt des Sinterofens. Dadurch ist es bei der kommerziellen
Herstellung von lichtdurchlässigem Aluminiumoxid sehr schwierig, die Verfahrensparameter
zu kontrollieren.
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Seit K L. Coble die Eigenschaft der Lichtdurchlässigkeit von polykristallinem
Aluminiumoxid einführte, sind viele Verbesserungen vorgeschlagen worden. Setzt man das
lichtdurchlässige polykristalline Aluminiumoxid bei einer Anwendung, wie in einer Bogenröhre einer
Natriumdampflampe, ein, so erhöht eine nur leichte Verbesserung der Lichtdurchlässigkeit des
polykristallinen Aluminiumoxids die Helligkeit der Natriumdampflampe und den
kommerziellen Wert einer solchen Lampe sehr. Demgemäß besteht immer noch Bedarf an
polykristallinem Aluminiumoxid mit erhöhter Lichtdurchlässigkeit Zudem ist polykristallines
Aluminiumoxid mit hoher Festigkeit erforderlich, da die Röhre der Lampe, wenn sie an oder aus ist,
durch thermischen Schock zerbrechen kann.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein polykristallines Aluminiumoxid mit
verbesserter Lichtdurchlässigkeit und mechanischer Festigkeit bereitzustellen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung
von polykristallinem Aluminiumoxid mit verbesserter Lichtdurchlässigkeit und mechanischer
Festigkeit bereitzustellen.
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Nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein lichtdurchlässiges
polykristallines Aluminiumoxid bereitgestellt, umfassend Aluminiumoxid, das Magnesiumoxid
in einer Menge von mehr als 0,01 Gew.-% und weniger als 0,03 Gew.-% enthält,
Zirkoniumoxid in einer Menge von mehr als 0,01 Gew.-% und weniger als 0,06 Gew.-% und
Calciumoxid in einer Menge von weniger als 0,001 Gew.-%, alle bezogen auf das Gewicht von
Aluminiumoxid.
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Nach einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung des erfindungsgemäßen lichtdurchlässigen polykristallinen Aluminiumoxids
bereitgestellt, umfassend die Schritte:
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- Formen eines Gemischs von 100 Gewichtsteilen Aluminiumoxidpulver mit einer Reinheit
von mindestens 99,9% und einer durchschnittlichen Teilchengröße von nicht größer als
1 µm, das
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- Calciumoxid oder eine Verbindung, die durch Calcinieren Calciumoxid bildet, in einer
Menge von weniger als 0,001 Gew.-%, bezogen auf Calciumoxid,
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- mehr als 0,01 Gewichtsteile bis weniger als 0,03 Gewichtsteile (bezogen auf
Magnesiumoxid) Magnesiumoxid oder eine Verbindung, die durch Calcinieren Magnesiumoxid
bildet, und
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- mehr als 0,01 Gewichtsteile bis weniger als 0,06 Gewichtsteile (bezogen auf
Zirkoniumoxid) Zirkoniumoxid oder eine Verbindung, die durch Calcinieren Zirkoniumoxid bildet,
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enthält,
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- Calcinieren des geformten Materials in Luft bei einer Temperatur von 800 bis 1.200ºC, und
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- Sintern des calcinierten Materials im Vakuum oder in einer Wasserstoffatmosphäre bei
einer Temperatur von 1.600 bis 1.950ºC.
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Das erfindungsgemäße polykristalline Aluminiumoxid und das polykristalline
Aluminiumoxid, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, bestehen aus
verhältnismäßig einheitlichen kristallinen Körnchen mit einer durchschnittlichen Korngröße von etwa
10 bis etwa 40 µm und enthalten im wesentlichen keine anormal gewachsenen Körnchen,
nämlich keine groben Körnchen mit einer Größe von 100 µm oder mehr, und besitzen eine
gute Lichtdurchlässigkeit, nämlich eine in-line Durchlässigkeit bei 600 µm von wenigstens
30%, vorzugsweise wenigstens 32% sowie eine gute mechanische Festigkeit, nämlich eine
Dreipunkt-Biegefestigkeit von mehr als 196,2 MPa (20 kg/mm²), vorzugsweise wenigstens
245,3 MPa (25 kg/mm²).
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Figur 1 ist eine Mikrophotographie eines Sinterkörpers aus polykristallinem
Aluminiumoxid mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung,
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Figur 2 ist eine Mikrophotographie eines Sinterkörpers aus polykristallinem
Aluminiumoxid, das 7 ppm Calciumoxid enthält, und
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Figur 3 ist eine Mikrophotographie eines Sinterkörpers aus polykristallinem
Aluminiumoxid, das 14 ppm Calciumoxid enthält.
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Das erfindungsgemäße lichtdurchlässige polykristalline Aluminiumoxid enthält
Magnesiumoxid in einer Menge von mehr als 0,01 Gew.-% und weniger als 0,03 Gew.-%,
vorzugsweise mehr als 0,015 Gew.-% und weniger als 0,030 Gew.-%, Zirkoniumoxid in einer
Menge von mehr als 0,01 Gew.-% und weniger als 0,06 Gew.-%, vorzugsweise 0,015 bis
0,05 Gew.-% und Calciumoxid in einer Menge von weniger als 0,001 Gew.-%, vorzugsweise
0,0005 Gew.-% oder weniger, alle bezogen auf das Gewicht von Aluminiumoxid.
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Wenn die Menge des Magnesiumoxids im Aluminiumoxid 0,01 Gew.-% oder weniger
oder 0,03 Gew.-% oder mehr betragt, weist der Sinterkörper aus polykristallinem
Aluminiumoxid keine gute Lichtdurchlässigkeit auf.
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Wenn die Menge des Zirkoniumoxids 0,01 Gew.-% oder weniger betragt, ist die
Lichtdurchlässigkeit des Sinterkörpers aus polykristallinem Aluminiumoxid wiederum nicht gut.
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Wenn die Menge des Zirkoniumoxids 0,06 Gew.-% oder mehr beträgt, erfolgt leicht
anormales Wachstum der Körnchen, und der Sinterkörper aus polykristallinem
Aluminiumoxid besitzt eine verringerte Festigkeit.
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Wenn die Menge an Magnesiumoxid größer als der vorstehende erfindungsgemäße
Bereich ist, kann ein Sinterkörper aus polykristallinem Aluminiumoxid mit hoher
Lichtdurchlässigkeit erhalten werden, da anormal gewachsene Körnchen, die von Zirkoniumoxid
herrühren, vorhanden sind. Dieser Sinterkörper besitzt jedoch eine verringerte Festigkeit.
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Liegt die Menge an Calciumoxid bei 0,001 Gew.-% oder mehr, tritt anormales
Wachstum
der Körnchen auf, und der Sinterkörper besitzt eine verringerte Festigkeit.
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Das in der vorliegenden Erfindung als Rohmaterial einzusetzende Aluminiumoxid kann
durch Hydrolyse einer organischen Aluminiumverbindung, dem modifizierten
Bayer-Verfahren, Pyrolyse von Aluminiumalaun, Pyrolyse voll Ammoniumdorsonit und ähnlich hergestellt
werden, besitzt eine Reinheit von wenigstens 99,9% und enthält Calciumverunreinigungen in
einer Menge von weniger als 0,001 Gew.-%, bezogen auf Calciumoxid. Das Aluminiumoxid
besitzt vorzugsweise eine spezifische Oberfläche nach BET von 1 bis 70 m²/g, und es kann
sich um α-Aluminiumoxid oder ein Gemisch aus α-Aluminiumoxid mit wenigstens einem
Aluminiumoxid-Zwischenprodukt, wie γ-Aluminiumoxid, δ-Aluminiumoxid, θ-Aluminiumoxid,
η-Aluminiumoxid, χ-Aluminiumoxid oder κ-Aluminiumoxid, handeln. Sofern das
Aluminiumoxid den vorstehenden wesentlichen Eigenschaften genügt, ist das Herstellungsverfahren nicht
kritisch. Im allgemeinen setzt man ein Aluminiumoxidpulver ein, das durch Hydrolyse einer
organischen Aluminiumverbindung, die eine sehr kleine Menge Calciumoxid enthält,
hergestellt wurde.
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Um Magnesiumoxid oder Zirkoniumoxid als Additiv zuzugeben, können anorganische
oder organische Vorstufen (eine Verbindung, die das Oxid beim Calcinieren bildet) von
Magnesium oder Zirkonium eingesetzt werden, während Magnesiumoxid oder Zirkoniumoxid
direkt verwendet werden können. Eine beliebige Vorstufe, die im Calcinierschritt des
Aluminiumoxids das entsprechende Oxid bildet und im Material keine Verunreinigung hinterläßt,
kann verwendet werden. Beispiele für Vorstufen sind Hydroxide, Hydrochloride, Carbonate,
Nitrate und Steratsalze des Magnesiums und Zirkoniums.
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Das Aluminiumoxidpulver, das Magnesiumoxid oder seine Vorstufe und/oder das
Zirkoniumoxid oder seine Vorstufe werden gernahlen und gemischt, wobei sie homogen
vermischt werden. Das Mahlen und Mischen kann nach einem beliebigen herkömmlich
angewandten Verfahren oder Apparatur durchgeführt werden, wie Dispersion mit Ultraschall,
Strahlmühle, Stiftmühle, Kugelmühle, Vibrationsmühle, oder Mahlgeräte mit mittlerer
Bewegung (z.B. eine Perimühle, Sandmühle, Dynomühle, Ultraviskomühle, Attritor, Ringmühle
usw.). Das Mahlen und Mischen kann trocken oder naß durchgeführt werden. Im Hinblick auf
eine gute Dispergierbarkeit werden Naßmahlgerate nut mittlerer Bewegung bevorzugt.
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Als eingesetztes Mahlmedium in den Mahlgeräten mit mittlerer Bewegung werden
Aluminiumoxidkügelchen oder Zirkoniumoxidkügelchen mit einem Durchmesser von etwa 0,2 bis
5 mm, vorzugsweise etwa 0,3 bis 2 mm bevorzugt.
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Wenn Aluminiumoxidkügelchen als Mahlrnedium verwendet werden, sollte der
Verunreinigung durch Calcium aus den Kügelchen Sorge getragen werden. Im allgemeinen enthalten
die handelsüblichen Aluminiumoxidkügelchen in Abhängigkeit vom Reinheitsgrad der
Aluminiumoxidkügelchen 0,005 bis 2 Gew.-% Calciumoxid. Wenn hochreines
Aluminiumoxidpulver, das im wesentlichen kein Calcium enthält, mit solchen Aluminiumoxidkügelchen
gemahlen wird, ist es nicht ungewöhnlich, daß das Aluminiumoxidpulver mit einigen ppm bis
zu mehreren 10 ppm mit Calcium verunreinigt wird.
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Wenn die Zirkoniumoxidkügelchen als Mahlmedium eingesetzt werden, so wird im
Mahlschritt oder im nachfolgenden Mischschritt abgeriebenes Zirkoniumoxid- ("Zirconia-")
Pulver aus den Zirkoniumoxidkügelchen in das Alumimumoxidpulver eingebracht. Dieses
Zirkoniumoxidpulver kann als Zirkoniumoxidadditiv, der im erfindungsgemäßen polykristallinen
Aluminiumoxid enthalten sein soll, verwendet werden. Die eingebrachte Menge an
abgeriebenem Zirkoniumoxid kann durch vorhergehende Untersuchungen abgeschätzt werden.
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Wenn Zirkoniumoxid dem Aluminiumoxidpulver nach dem vorstehenden Verfahren
hinzugefügt und mit diesem vermischt wird, wird kein Calciumoxid in das Aluminiumoxidpulver
eingebracht, während man das Zirkoniumoxidpulver im Aluminiumoxidpulver homogen
dispergiert.
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Die Behandlungsdauer des Aluminiumoxidpulvers im Mahlschritt hängt vom
angewandten Verfahren oder der verwendeten Apparatur, der Art des Mahlmediums, den
Mahlbedingungen usw. ab. Im allgemein beträgt die Behandlungsdauer etwa 10 Minuten bis etwa 50
Stunden, vorzugsweise etwa 30 Minuten bis etwa 10 Stunden.
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Die durchschnittliche Korngröße der Aluminiumoxidzusammensetzung nach dem
Mahlen wird durch ein "Microtrack-Verfahren" gemessen und beträgt üblicherweise höchstens
1 µm, vorzugsweise höchstens 0,8 µm. Der Gehalt der Körnchen mit einer Korngröße von
1 µm oder mehr liegt vorzugsweise bei 30 Gew.-% oder weniger.
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Die Aufschlämmung nach dem Naßmahlverfahren wird üblicherweise filtriert und auf
eine beliebige herkömmliche Weise getrocknet, vorzugsweise durch Sprühtrocknen.
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Zum Sprühtrocknen ist es möglich, der Aufschlämmung ein
Viskositätsmoditikationsmittel (z.B. Polycarboxylatsalze, Naphthalinsulfonatsalze usw.), ein Bindemittel (z.B.
Polyvihylalkohol, Acrylharze, Vinylacetatharze usw.), ein Schmiermittel (z.B. Wachse,
Stearinsäure usw.), einen Weichmacher (z.B. Glycerin, Ethylenglykol usw.) und ähnliches
hinzuzufügen. Wenn das Magnesiumoxid- oder Zirkoniumoxidrohmaterial in flüssiger Form zugeführt
wird (z.B. als Dispersion), so können sie in diesem Zustand der Aufschlämmung zugegeben
und mit dieser vermischt werden.
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Das Aluminiumoxidpulver, das Magnesiumoxid oder dessen Vorstufe und
Zirkoniumoxid oder dessen Vorstufe enthält, kann durch ein beliebiges Formverfahren (wie
Formpressen, Extrudieren, Spritzgießen, Formgießen und ähnliches) in die gewünschte Gestalt
gebracht werden.
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Das erhaltene Formteil wird in Luft bei einer Temperatur von 800 bis 1.200ºC
calciniert, wodurch jede Verunreinigung, die nachteilige Auswirkungen auf die Lichtdurchlässig
keit des Aluminiumoxids hat (wie Hilfsstoffe zum Formen und Wasser) entfernt wird, und
anschließend wird im Vakuum oder in einer Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von
1.600 bis 1.950ºC gesintert. Die optimalen Sinterbedingungen hängen von der Art oder Größe
des Sinterofens, dem Formverfahren, der Form oder Größe des Formteils ab und können
durch vorhergehende Versuche bestimmt werden.
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Im Sinterkörper aus polykristallinem Aluminiumoxid, der nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellt wurde, sind die darin enthaltenen Gehalte an Magnesium und Zirkonium
nicht wesentlich geringer als in den Rohmaterialien. Das heißt, wenn Calciumoxid oder eine
Verbindung, die beim Calcinieren Calciumoxid bildet, in einer Menge von weniger als
0,001 Gew.-% (bezogen auf Calciumoxid) enthalten ist, Magnesiumoxid oder eine
Verbindung, die beim Calcinieren Magnesiumoxid bildet, in einer Menge von mehr als 0,01
Gewichtsteilen bis weniger als 0,03 Gewichtsteilen (bezogen auf Magnesiumoxid) eingesetzt
wird, und Zirkoniumoxid oder eine Verbindung, die beim Calcinieren Zirkoniumoxid bildet, in
einer Menge von mehr als 0,01 Gewichtsteilen bis weniger als 0,06 Gewichtsteilen (bezogen
auf Zirkoniumoxid) je 100 Gewichtsteile Aluminiumoxid enthalten ist, so ist es möglich, ein
lichtdurchlässiges polykristallines Aluminiumoxid zu erhalten, umfassend Aluminiumoxid, das
Magnesiumoxid in einer Menge von mehr als 0,01 Gew.-% µmd weniger als 0,03 Gew.-%.
Zirkoniumoxid in einer Menge von mehr als 0,01 Gew.-% und weniger als 0,06 Gew.-% und
Calciumoxid in einer Menge von weniger als 0,001 Gew.-%, alle bezogen auf das Gewicht
des Aluminiumoxids, enthält.
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Das polykristalline Aluminiumoxid mit der vorstehenden Zusammensetzung weist ein
einheitliches Gefüge mit einer durchschnittlichen Korngröße von etwa 10 bis 40 µm auf und
enthält im wesentlichen keine anormal gewachsenen Körnchen, und es liefert einen
Sinterkörper mit ausgezeichneter Lichtdurchlässigkeit und mechanischer Festigkeit, der
insbesondere bei Verwendung für optische Zwecke (wie als Bogenröhre bei Natriumdampflampen)
vorteilhaft ist.
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Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele illustriert, wobei diese
den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen. In den Beispielen beziehen sich
"Teile" und "%" auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist.
Beispiel 1
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Einhundert Teile α-Aluminiumoxid, das durch Hydrolyse einer organischen
Aluminiumverbindung hergestellt wurde und eine Reinheit von 99,99% (Gehalt an Calciumoxid:
< 2 ppm), eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,8 µm, einen Gehalt an Teilchen mit
einer Teilchengröße von 1 µm oder größer von 31% und eine spezifische Oberfläche nach
BET von 4,5 m²/g hatte, wurden mit 43 Teilen Wasser und 0,5 Teilen eines organischen
Dispergiermittels (Ammoniumpolycarboxylat) gemischt und in einer Dynomühle (Innenvolumen
1,4 Liter, hergestellt von Willy A. Bachofen AG) naß gemahlen. Als Mahlmedium wurden
Zirkoniumoxidkügelchen mit einem Durchmesser von 0,6 mm (4 kg) verwendet. Nach dem
Mahlen lag die spezifische Oberfläche nach BET des Aluminiumoxidpulvers bei 4,6 m²/g und
die durchschnittliche Teilchengröße bei 0,7 µm, und es enthielt 17% Teilchen mit einer
Teilchengröße von 1 µm sowie 0,04% Zirkoniumoxid.
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Anschließend wurden dem naß gemahlenen Aluminiumoxidpulver 0,02% (bezogen auf
MgO) Magnesiumnitrat hizzugefügt, und sprüligetrocknet, wodurch ein Granulat erhalten
wurde.
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Das Granulat wurde unter einem Druck von 147 MPa (1,5 t/cm²) druckgeformt,
wodurch man einen scheibenförmigen Preßling mit einer Dicke von 1,5 mm und einen
Durchmesser von 20 mm erhielt. Der Preßling wurde 3 Stunden bei 900ºC in einem elektrischen
Ofen an Luft calciniert und dann 6 Stunden bei 1.800ºC in einem Ofen in einer
Wasserstoffatmosphäre gesintert.
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Eine Analyse der Zusammensetzung des Sinterkörpers ergab, daß das Aluminiumoxid
180 ppm Magnesiumoxid, 360 ppm Zirkoniumoxid und 2 ppm Calciumoxid enthielt.
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Beide Oberflächen des Sinterkörpers wurden mit einer Diamantaufschlämmung poliert,
und seine Dicke wurde auf 0,85 mm eingestellt. Unter Verwendung eines Spektrometers U-
2000, hergestellt von Hitachi Limited (Lichtquelle; eine Iod-Wolfram-Larnpe, Detektor: eine
Siliciumdiode), ließ man Licht mit einer Wellenlänge von 600 nm, wobei der Durchmesser des
Flecks der Lichtquelle 5,5 mm betrug, auf den Sinterkörper einfallen, und die Durchlässigkeit
(in-line Durchlässigkeit) wurde gemessen. Das Ergebnis ist in der Tabelle aufgeführt.
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Die mechanische Festigkeit des Sinterkörpers wurde nach dem
Dreipunkt-Biegefestigkeitstest gemäß JIS R1601-1981 gemessen und zu 343 MPa (35 kg/mm²) bestimmt.
Beispiele 2 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 8
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In der gleichen Weise wie in Beispiel 1, ausgenommen, daß die Menge der
Zirkoniumoxidkügelchen und die Mahldauer des Mahlschritts des Aluminiumoxidrohmaterials verändert
wurden, um den Gehalt an Zirkoniumoxid im Aluminiumoxidpulver einzustellen, und daß die
Menge an Magnesiumoxid durch Andern der Menge an zuzugebendem Magnesiumnitrat
eingestellt wurde, stellte man Aluminiumoxidrohmaterialpulver mit der in der Tabelle
angegebenen Zusammensetzung her. In Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 3 wurden die Menge an
Calciumoxid eingestellt, indem man Calciumnitrat zugab, als das Magnesiumoxid zugegeben
wurde. In den Vergleichsbeispielen 7 und 8 wurden im Mahlschritt Aluminiumoxidkügelchen
anstelle der Zirkoniumoxidkügelchen eingesetzt.
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Aus dem Pulver des gemahlenen Aluminiumoxidrohmaterials wurde in der gleichen
Weise wie in Beispiel 1 ein Sinterkörper hergestellt und dessen Lichtdurchlässigkeit gemessen.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben.
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Die mechanische Festigkeit eines jeden der in den Beispielen 3 und 4 sowie in den
Vergleichsbeispielen 3, 5 und 6 hergestellten Sinterkörper wurde gemessen und in Beispiel 3 zu
343 MPa (35 kg/mm²), in Beispiel 4 zu 284,3 MPa (30 kg/mm²), in Vergleichsbeispiel 3 zu
196,2 MPa (20 kg/mm²), in Vergleichsbeispiel 5 zu 147,2 MPa (15 kg/mm²) und in
Vergleichsbeispiel 6 zu 147,2 MPa (15 kg/mm²) bestimmt.
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Um den Einfluß des Calciumoxids auf das Gefüge der Sinterkörper zu beobachten,
wurden Mikrophotographien der in den Beispielen 1 und 4 sowie im Vergleichsbeispiel 3
hergestellten Sinterkörper aufgenommen, und diese werden in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigt.
Beispiel 7
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In der gleichen Weise wie in Beispiel 1, ausgenommen, daß man hochreine
Aluminiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 2 mm als Mahlmedium anstelle der
Zirkoniumoxidkügelchen einsetzte, wurde das Aluminiumoxidpulver gemahlen. Das gemahlene
Aluminiumoxidpulver hatte eine spezifische Oberfläche nach BET von 4,7 m²/g, eine durchschnittliche
Teilchengröße von 0,7 µm und enthielt 28% Teilchen mit einer Teilchengröße von 1 µm oder
mehr.
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Anschließend wurden dem naß gemahlenen Aluminiumoxidpulver 0,04% (bezogen auf
ZrO&sub2;) einer ZrOCl&sub2;-Lösung und 0,02% (bezogen auf MgO) einer Mg(NO&sub3;)&sub2;-Lösung
hinzugefügt, und sprühgetrocknet, wodurch ein Granulat erhalten wurde.
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Das Granulat wurde unter einem Druck von 147 MPa (1,5 t/cm²) druckgeformt,
wodurch man einen scheibenförmigen Preßling mit einer Dicke von 1,5 mm und einem
Durchmesser von 20 mm erhielt. Der Preßling wurde 3 Stunden bei 900ºC in einem elektrischen
Ofen an Lutt calciniert und dann 6 Stunden bei 1.800ºC in einem Ofen in einer
Wasserstoffatmosphäre gesintert.
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Eine Analyse der Zusammensetzung des Sinterkörpers ergab, daß das Aluminiumoxid
180 ppm Magnesiumoxid, 360 ppm Zirkoniumoxid und 3 ppm Calciumoxid enthielt.
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Beide Oberflächen des Sinterkörpers wurden mit einer Diamantaufschlämmung poliert,
und seine Dicke wurde auf 0,85 mm eingestellt, und dann bestimmte man seine in-line
Durchlässigkeit in der gleichen Weise wie in Beispiel 1. Das Ergebnis ist in der Tabelle aufgeführt.
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Die mechanische Festigkeit des Sinterkörpers (Dreipunkt-Biegefestigkeit) betrug
343 MPa (35 kg/mm²).
Tabelle