[发明专利]半透明氧化铝烧结体及其生产

说明书

本发明涉及具有高线性透射率的半透明氧化铝烧结体及其生产方法。

在常规的高纯氧化铝粉末中，细颗粒相互凝结或粗颗粒非均相存在，因此，烧结速度不均匀，并留下大量的粗孔。尺寸在数μm或以上的粗孔仅通过烧结剂的优化是难以去除的，并且对最终烧结体的线性透射率还有局限性。

为了获得较高的半透明度，已知这样一种技术，其中除了氧化镁以外还可添加例如二氧化钌、氧化等等，使尖晶相在晶粒间界上的折射率接近氧化铝以改进半透明度(日本专利申请公报(JP-B)49-15446)。然而，这种方法有一些问题，其中包括较氧化铝重的痕量成分均匀分散是困难的，因此，烧结体的微观结构易变得不均匀，而且烧结体的光线透射率由于光线被这些痕量成分吸收而下降。

另外，还已知除氧化镁外还可添加具有促进氧化铝晶粒生长作用的氧化钙技术，使烧结体体系增大以提高半透明度。然而，问题发生在由于体系增大而使其机械强度降低(JP-B-54-148008)。

为了解决上述的问题，本发明的发明人曾进行过充分地研究，并且发现了通过把具有5-200m²/g BET比表面积的氧化铝和烧结剂加到含有基本不含断裂面的多面体初级颗粒的α-氧化铝粉末中，使混合物成形并在1600-1900℃的温度、从大气压的氢气氛到真空的条件下烧结所成形的制品，可以获得在保持烧结体的结构与常规的一样的同时，还具有较常规的更高半透明度的半透明氧化铝烧结体。

也就是说，本发明提供一种生产半透明氧化铝烧结体的方法，该法包含的步骤有：

使原料粉末成形：和

在1600-1900℃温度、从大气压氢气氛到真空的条件下烧结成形制品，

其中原料粉末是混合粉末，包含

α-氧化铝粉末(1)，含有基本上不含断裂面的多面体初级颗粒，具有1-7m²/g的BET比表面积和99.99％或以上的纯度，

氧化铝粉末(2)，具有其用量基于所述α-氧化铝粉末的10％或以下(重量)且BET比表面积为5-200m²/g，和

烧结剂，

并且满足下列计算式：

(氧化铝粉末(2)的BET比表面积)-(α-氧化铝粉末(1)的BET比表面积)＞2m²/g。

另外，本发明还提供半透明氧化铝烧结体，它具有20-50μm的平均粒径，并且其对波长为600nm的光线通过0.85mm厚的板的线性透射率为50-70％。

下面将对本发明予以更详细地描述。

在本发明中，浆料的制备是通过把溶剂、有机粘合剂、增塑剂和分散剂混入混合粉末中，获得这种混合粉末是通过添加：含有基本上不含断裂面的多面体初级颗粒且具有1-7m²/g  BET比表面积和99.99％或以上纯度的α-氧化铝粉末(1)；用量基于α-氧化铝粉末(1)为10％(重量)或以下(除零)，优选0.5-7％(重量)，更好的是2-5％(重量)和具有5-200m²/g BET比表面积的氧化铝粉末(2)；以及烧结剂如氧化镁等；如有必要，另外的烧结剂如氧化锆等。接着就形成所得的浆料，如有必要，可在500-1500℃温度的空气下煅烧，然后再使生成的煅烧制品在从大气压的氢气氛到真空和1600-1900℃温度的条件下烧结以获得预期的半透明氧化铝烧结体。

在本发明中，有一种通过煅烧过渡型氧化铝或能借助于在含氯化氢的大气中的热处理转化成为过渡型氧化铝的氧化铝粉末所获得的α-氧化铝粉末，可作为用于本发明原料的α-氧化铝粉末，这种粉末包含基本上不含断裂面的多面体初级颗粒，且具有1-7m²/g BET比表面积。所述α-氧化铝粉末可按生产氧化铝纯度为99.99％或更高的氧化铝粉末且含有日本专利申请公开(JP-A)6-191833、6-191836等所述的单晶颗粒的方法生产。

由住友化学工业株式会社生产的Sumicorundum AA03(初级粒径：0.3μm)、AA04(初级粒径：0.4μm)、AA05(初级粒径：0.5μm)、AA07(初级粒径：0.7μm)等，可以作为α-氧化铝粉末的实例。所有这些氧化铝粉末的纯度都为99.99％或以上。

用于本发明的α-氧化铝是单一颗粒粉末，其中初级颗粒是均匀的，内部无缺陷，具有多面体形状且D/H比从0.5或以上到3.0或以下且初级颗粒彼此不凝结，粉末纯度为99.99％或以上。当使用这种α-氧化铝作为原料时，可以得到这样的成形制品，其中颗粒排列是均匀的，由于粒径分布狭窄，所以粒间的空腔尺寸也是均匀的。