氧化铝基不透明陶瓷制造技术

本发明专利技术涉及一种不透明的氧化铝基陶瓷，其与红宝石相似且具有高韧性。该陶瓷按重量计包括：0.4-5％的选自铬、钴、镍、锰、钒、钛和铁的金属的至少一种氧化物；0.00080-0.5％的氧化镁；和0.05-6％的至少一种选自稀土元素的氧化物。该陶瓷特别适合用于珠宝、精致珠宝和钟表制造。本发明专利技术还涉及制备这种陶瓷的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化铝基不透明陶瓷本专利技术涉及一种不透明的氧化铝基陶瓷，其与红宝石相似且具有高韧性。这种陶瓷可以特别是在珠宝和钟表制造中找到应用。
技术介绍
红宝石是刚玉家族中的红色品种，其由具有特殊的晶体结构的氧化铝组成。红宝石呈红色是由于在刚玉中存在铬。多晶红宝石可以购买，其通过如下方式获得将氧化铝和氧化铬以及作为烧结助剂的少量MgO混合；随后成型该混合物；以及在氢气气氛中或在至少KT1Torr的真空中烧结。然而，由此得到的多晶红宝石由于微观结构均匀性差和晶粒尺寸过大(常超过10微米)导致其机械性能不令人满意。另外，在优选能够使用体着色的且不透明的高韧性陶瓷 的某些情况中，它们的半透明外观是不希望的。日本专利申请号JP56-140070涉及一种用于制造氧化铝基的红紫色陶瓷的方法。这些陶瓷是半透明的，根据该申请中仅有的一个个实施例，其包含氧化铬、氧化钇、氧化镧和O. 7%的氧化镁，其制备方法包括在还原气氛中，特别是氢气气氛中烧结的步骤。日本专利申请号JP56-140071还涉及一种用于制造氧化铝基的红紫色陶瓷的方法，这些陶瓷也是半透明的，它们含有氧化铬、氧化镁、氧化镧和氧化钇。其制备方法包括在氢气气氛下烧结。这个申请不包括任何示例性实施方式。日本专利申请号JP04-193760涉及有色的氧化铝基材料。这些材料是半透明的。该专利申请的摘要中不正确地记载的内容相反，这些材料可以包含最高2% (而不是5% )的氧化铬、氧化钴、氧化镍、氧化钒、氧化锰、氧化铁或氧化钛，还含有至少一种选自镨、钕和铒氧化物的稀土金属氧化物。还可以添加氧化镁作为在烧结过程中抑制晶粒生长的添加齐U。但是，该氧化物氧的添加量未被公开。这些材料的制备方法包括在空气中和在1300°C与1800°C之间的温度下进行烧结步骤。该高温烧结步骤必须跟随有热等静压工艺(HIP，也称作“热等静压”)，其在500-2000个大气压和1400°C的温度下。该专利申请的实施例描述了制备浅绿色、浅粉色、浅蓝色、极浅绿色和极浅蓝色材料的方法。因此，现有技术中没有涉及到不透明的且具有令人满意的机械性能的氧化铝基陶瓷的制造方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种不透明的氧化铝基陶瓷，其与红宝石相似并且具有足够使其用于钟表制造的良好机械性能，特别是韧性。例如，用于制造暴露于自然环境且受到冲击的、构成手表的外部件的部件如表圈、表壳或手镯。人们发现为了得到令人满意的陶瓷，其晶粒尺寸必须小于5微米，优选在2.5-4. 5微米之间，更优选在3-4微米之间，理想的在3. 2-3. 6微米之间。通过使用具有下列重量百分比的组成的氧化铝基陶瓷，实现上述目的-O. 4-5%的选自铬、钴、镍、锰、钒、钛和铁中的金属的至少一种氧化物；-O. 00080-0. 5% 的氧化镁；和-O. 05-6%的至少一种选自稀土元素的氧化物。该陶瓷可以称为“不透明的多晶红宝石”，其同时具有良好的均匀性、高密度、可接受的孔隙率、高韧性、令人满意的不透明性和良好的抛光性。此外，也容易烧结该陶瓷。本专利技术的陶瓷可以用在许多领域中，其中包括珠宝制造和钟表制造。本专利技术的另一目的是提供一种制造这样的陶瓷的简单方法。特别是，寻求避免繁琐的步骤，例如，热等静压和/或使用还原性气氛。 因此，本专利技术还涉及一种制造该陶瓷的方法，其特征在于该方法包括将至少一种选自稀土元素的氧化物添加到氧化铝、氧化镁与选自铬、钴、镍、锰、钒、钛和铁中的金属的至少一种氧化物的混合物中的步骤。此外，根据一个变化的实施方式，根据本专利技术的陶瓷可以由以下方法制备，其中a)制备一种混合物(或悬浮液、或浆料)，其按重量百分比计包括-O. 4-5%的选自铬、钴、镍、锰、钒、钛和铁中的金属的至少一种氧化物；-O. 00080-0. 5 % 的氧化镁；-O. 05-6%的至少一种选自选自稀土元素的氧化物；和-补足至100%的余量氧化铝，向该混合物中添加能够使该混合物成型的有机添加剂和至少一种液体。b)研磨在步骤a)中所获得的混合物，c)喷雾干燥在步骤b)中所获得的混合物，d)然后将在步骤c)中所获得的研磨后的混合物成型，e)将在步骤d)中所获得的产品进行一次或多次热处理，其中，热处理是在低于10巴的压力下，优选在含氧气体的气氛中和在大气压下进行；或者如果合适，最后的热处理是在低于10巴的压力下，优选在含氧气体的气氛中和在大气压下进行。根据另一变化的实施方式，可以通过以下方法来制备根据本专利技术的陶瓷，其中a)制备一种混合物(或悬浮液、或浆料)，其按重量百分比计包括-O. 4-5%的选自铬、钴、镍、锰、钒、钛和铁中的金属的至少一种氧化物；-O. 00080-0. 5 % 的氧化镁；-O. 05-6%的至少一种选自稀土元素的氧化物；和-补足至100%的余量氧化铝，向该混合物中添加能够使该混合物成型的有机添加剂和至少一种液体，b)研磨在步骤a)中所获得的混合物，c)喷雾干燥在步骤b)中所获得的混合物，d)然后使在步骤c)中所获得的研磨后的混合物成型，以及e)将步骤d)中所获得的产品在小于10巴的压力下，优选在大气压力下经受至少一次热处理，以及其中使在步骤e)中所获得的产品冷却以获得不透明的氧化铝基陶瓷。下面将详细描述本专利技术的其它特点和优点，所附的唯一附图表明了根据本专利技术的陶瓷材料、市售的多晶红宝石和其它陶瓷的反射率R[% ]作为波长λ [nm]的函数的变化关系O专利技术的详细描述根据本专利技术，为了具有上述的特性，该不透明的陶瓷必须包括前述的以各自百分比含量范围的成分。根据本专利技术的一个优选实施方式，氧化铝基陶瓷按重量百分比计包括-大于2%的选自铬、钴、镍、锰、钒、钛和铁中的金属的至少一种氧化物；-O. 00083-0. 5% 的氧化镁；和-O. 1-5%的至少一种选自稀土的元素的氧化物。更优选地，根据本专利技术的陶瓷包括O. 5-2. 5wt %的至少一种选自稀土元素的氧化物。作为稀土氧化物，可以使用任何的稀土氧化物。根据本专利技术的陶瓷也可以包括几种稀土氧化物。优选地，使用氧化镧或氧化铒，尤其是后者。当然，还可掺杂O. 012-0. 26wt%的其它元素，例如，氧化钇。使用如铁、钛、钴、锰或钒的其它金属代替铬，或者除了铬以外使用这些金属，可以得到除红色以外的颜色。例如，使用钴或铁可以得到蓝色或绿色，这取决于氧化的程度。氧化程度是由热处理条件，特别是炉内存在的气氛决定的。根据本专利技术的陶瓷优选是不含硅的，因为硅的存在会导致韧性损失。此外，在氧化铝的存在下，氧化硅和氧化镁形成不透明白色的镁铝硅酸盐，这会导致在陶瓷中存在斑点。制备方法根据本专利技术的陶瓷制备可以按已知的方法进行，但其中需要增加引入稀土氧化物或氧化物的步骤。该步骤可以包括，例如，在浓硝酸的存在下加热稀土氧化物直至该氧化物完全溶解。在冷却后，将所获得的溶液添加至其它的成分。因此，为了制备根据本专利技术的陶瓷，可以想象如下的步骤-用至少一种液体混合混合合适量的氧化铝、氧化镁与至少一种选自铬、钴、镍、锰、钒、钛和铁中的金属的至少一种氧化物混合，以形成浆料或悬浮液；-研磨所获得的混合物；-制备含有一种或多种稀土金属的离子的溶液；-将所获得的含有一种或多种稀土金属的离子的溶液添加至研磨后的混合物中；-磨细，然后搅拌混合物并且喷雾干燥；-成型(例如，成型为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.01 EP 10405073.71.一种不透明的氧化铝基陶瓷，按重量计包括 -O. 4-5%的选自铬、钴、镍、锰、钒、钛和铁中的金属的至少一种氧化物； -O. 00080-0. 5%的氧化镁；和 -O. 05-6%的至少一种选自稀土元素的氧化物。2.如权利要求I所述的不透明的氧化铝基陶瓷，按重量计包括 -大于2%的选自铬、钴、镍、锰、钒、钛和铁的金属的至少一种氧化物； -O. 00083-0. 5%的氧化镁；和 -O. 1-5%的至少一种选自稀土元素的氧化物。3.—种不透明的氧化铝基陶瓷，能够由以下方法获得，其中 a)制备一种混合物，其按重量百分比计包括 -O. 4-5%的选自铬、钴、镍、锰、钒、钛和铁中的金属的至少一种氧化物； -O. 00080-0. 5% 的氧化镁； -O. 05-6%的至少一种选自稀土元素的氧化物；和 -补足至100%的余量氧化铝， 向该混合物中添加能够使该混合物成型的有机添加剂和至少一种液体， b)研磨在步骤a)中所获得的混合物， c)喷雾干燥在步骤b)中所获得的混合物， d)然后将在步骤c)中所获得的喷雾干燥的混合物成型， e)将在步骤d)中所获得的产品经受一次或多次热处理， 其中，所述热处理在低于10巴的压力下进行，或者如果合适，最后的热处理在低于10巴的压力下进行。4.如权利要求3所述的获得的不透明的氧化铝基陶瓷，其中，所述热处理在含氧气体的气氛中进行，或者如果合适，最后的热处理在含氧气体的气氛中进行。5.一种不透明的氧化铝基陶瓷，能够由以下方法获得，其中 a)制备一种混合物，其按重量百分比计包括 -O. 4-5%的选自铬、钴、镍、锰、钒、钛和铁中的金属的至少一种氧化物； -O. 00080-0. 5%的氧化镁；和 -O. 05-6%的至少一种选自稀土元素的氧化物；和 -补足至100%的余量氧化铝， 向该混合物中添加能够使该混合物成型的有机添加剂和至少一种液体， b)研磨在步骤a)中所获得的混合物， c)喷雾干燥在步骤b)中所获得的混合物， d)将在步骤c)中所获得的喷雾干燥后的混合物成型，以及 e)将在步骤d)中所获得的产品在低于10巴的压力下经受至少一次热处理， 以及其中将在步骤e)中所获得的产品冷却以获得不透明的氧化铝基陶瓷。6.如权利要求3-5中任一项所述的不透明的氧化铝基陶瓷，其中，在所述方法的步骤a)中，所述混合物按重量百分比计包括 -超过2%的选自铬、钴、镍、锰、钒、钛和铁中的金属的至少一种氧化物； -O. 00083-0. 5% 的氧化镁；-ο. 1-5%的至少一种选自稀土元素的氧化物；和 -补...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利维耶·皮若尔，伊莎贝尔·里戈，
申请(专利权)人：劳力士有限公司，
类型：
国别省市：