[发明专利]钟表组件

说明书

技术领域

本发明涉及由陶瓷复合材料制成的钟表组件，所述陶瓷复合材料呈现高的机械强度并能够呈现有余辉的磷光(persistent phosphorescence)。

背景技术

二氧化锆(或氧化锆，ZrO₂)是研究最多的陶瓷材料之一。ZrO₂在室温下具有单斜晶结构并在高温下转变为四方结构和立方结构。由立方至四方至单斜转变所引起的体积膨胀导致较大的应力，且这些应力导致ZrO₂在从高温冷却时破裂。当氧化锆与其他氧化物掺混时，所述四方相和/或立方相是稳定的。有效的掺杂物包括氧化镁(MgO)、氧化钇(Y₂O₃，三氧化二钇)、氧化钙(CaO)以及氧化铈(Ce₂O₃)。

氧化锆的相“稳定”状态通常更有用。在加热时，氧化锆会经历破坏性相变。通过加入例如少量的三氧化二钇，所述相变会最小化，且得到的材料具有优异的热性能、机械性能和电性能。在某些情况下，所述四方相可为亚稳态的。如果存在足量的亚稳态的四方相，则由裂纹尖端的应力集中所放大的外加应力可导致所述四方相转变为单斜相，伴随着体积膨胀。然后，该相转变可将裂纹压缩，延迟其生长，并增强机械性能。该机制已知为相变增韧(transformation toughening)，且其显著地增加了由稳定化的氧化锆制成的产品的可靠性和使用寿命。

Drennan和Hanninck(J.A.Ceram.Soc.1986；69(7):541-546)已描述了加入SrO有效地抵消了SiO₂污染物在用氧化镁部分稳定的氧化锆中的不利作用。似乎所述效果通过形成包含Si和Sr的玻璃相而获得，所述玻璃相在烧结期间从大部分陶瓷中产生。

Cutler和Virkar(J.A.Ceram.Soc.1991；74(1):179-186)已示出了将SrO和Al₂O₃加入到掺杂Ce的氧化锆中通过形成铝酸锶片晶(SrAl₁₂O₁₉)而导致氧化锆的机械增强。这使得可制备具有良好的硬度和强度的坚韧Ce-氧化锆。还已知当将适合的稀土掺杂物纳入该材料中时，SrAl₁₂O₁₉表现出有余辉的磷光特性。但是，由Cutler和Virkar描述的铝酸锶相无磷光性，这大概是因为Ce没有掺入铝酸锶相中且氧化态是非活性Ce⁴⁺态。

一种用于光转换应用的复合《陶瓷》材料记载于EP 1 588 991 A1中，其中一个相为荧光相。该文献中的实例集中于Al₂O₃和掺杂Ce的Y₃Al₅O₁₂的复合物。该材料通过将基础材料混合，然后在1900-2000℃下于真空下《融合》而得到，而不进行任何其他热处理。已记载该材料可将430至480nm之间的蓝光(例如由蓝色LED发射的光)转换为“白”光。为此，该材料传输一部分所述发射的蓝光，而另一部分发射的蓝光通过Y₃Al₅O₁₂:Ce相转换为黄光(围绕530nm的宽的发射光谱)。所得到的呈现白光的颜色可通过改变材料的厚度来调整。

文献WO 2006/097876 A1记载了一种多晶陶瓷材料，其包含一种荧光材料。理想地，所述陶瓷为氧化铝且所述无机发光材料(phosphor)为掺杂Ce的YAG(例如Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺)。所述陶瓷材料旨在将一部分由LED发射的蓝光转换为黄光，从而获得白光。该材料通过将氧化铝和无机发光材料粉末在浆液中混合，然后进行冲压和HIP烧结而获得。该材料通常包含80至99.99体积％的氧化铝和0.01至20体积％的无机发光材料。