用于成型块体的烧结锆石材料制造技术

本发明专利技术提供了一种部件，其包括包含锆石(ZrSiO4)晶粒的本体，所述本体具有存在于所述锆石晶粒之间并基本上均匀分布于本体中的自由二氧化硅晶界相。所述本体包括相对于本体总重量不大于约2wt.％的自由二氧化硅含量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开通常涉及锆石部件以及形成和使用锆石部件的方法。
技术介绍
已设计不含碱金属的硅铝酸盐玻璃（如用于使用非晶硅或氧化物薄膜晶体管 (TFT)的液晶显示（LCD)基材的玻璃，或用于使用低温多晶硅（LTPS)TFT沉积的有机发光二 极管（OLED)基材的玻璃），以允许高温加工（至多700°C )，同时不遭受变形。这些玻璃可 使用熔化拉制过程形成，其中液体玻璃在由锆石（ZrSiO4)材料制得的玻璃溢流成型块体的 唇缘上流动，并在玻璃溢流成型块体的底部熔化以形成片材。与不含碱金属的硼铝硅玻璃 接触的锆石成型块体在玻璃的形成温度下提供了良好的耐腐蚀性和机械性质。然而，已观 察到在使用锆石成型块体所形成的玻璃中可能发生气泡夹杂。玻璃中的气泡夹杂对于TFT 基材应用是不可接受的。
技术实现思路
根据一方面，一种部件包括包含锆石（ZrSiO4)晶粒的本体，所述本体具有外部部 分和内部部分。所述本体可具有存在于锆石晶粒之间的自由二氧化硅晶界相。自由二氧化 硅晶界相可基本上均匀分布于所述本体中。自由二氧化硅可包括未化学结合至本体中的 ZrSiO4晶粒的任何二氧化娃（SiO2)。所述本体可包括相对于本体总重量不大于约2wt. % 的自由二氧化硅含量。 根据另一方面，一种部件包括包含锆石晶粒的本体，所述本体具有外部部分和内 部部分。所述本体可具有存在于锆石晶粒之间的自由二氧化硅晶界相。自由二氧化硅可 包括未化学结合至本体中的ZrSiO4晶粒的任何二氧化娃（SiO2)。所述本体可包括相对于 本体总重量不大于约2wt. %的自由二氧化硅含量。此外，所述本体的外部部分可具有以体 积百分比测得的显气孔率（Pcip)，所述本体的内部部分可具有以体积百分比测得的显气孔率 (Pip)。所述本体可具有不大于约2. 0的显气孔率比PciivPipt3 根据又一方面，一种部件包括包含锆石晶粒的本体，所述本体具有外部部分和内 部部分。所述本体可具有存在于锆石晶粒之间的自由二氧化硅晶界相。自由二氧化硅可包 括未化学结合至本体中的ZrSiO4晶粒的任何二氧化硅（SiO2)。所述本体可包括相对于本 体总重量不大于约2wt. %的自由二氧化硅含量。此外，所述本体可具有选自如下的至少一 种特性：1)大于约I. 55MPa. m α5的断裂韧性（Klc)，2)大于约60MPa的断裂模量（MoR)，3) 大于约4. Og/cm3的密度，4)大于约175GPa的弹性模量（MoE)，5)大于约6. OGPA的维氏硬 度，和6)它们的任意组合。 根据另一方面，一种部件包括包含锆石晶粒的本体，所述本体具有外部部分和内 部部分。所述本体可具有存在于锆石晶粒之间的自由二氧化硅晶界相。自由二氧化硅可 包括未化学结合至本体中的ZrSiO4晶粒的任何二氧化娃（SiO2)。所述本体可包括相对于 本体总重量不大于约2wt. %的自由二氧化硅含量。此外，所述本体的表面可具有不大于约 100 μ m/天的动态腐蚀速率。 根据又一方面，一种部件包括包含锆石晶粒的本体，所述本体具有外部部分和内 部部分。所述本体可具有存在于锆石晶粒之间的自由二氧化硅晶界相。自由二氧化硅可包 括未化学结合至本体中的ZrSiO4晶粒的任何二氧化硅（SiO2)。所述本体可包括相对于本 体总重量不大于约2wt. %的自由二氧化硅含量。此外，在所述本体的外部部分中的自由二 氧化硅晶界相的互连度可大于约10%。 在另一方面，一种形成部件的方法可包括提供包含锆石晶粒的原料粉末，所述锆 石晶粒具有在约Iym至约20 μπι之间的范围内的中值（D50)粒度。所述原料粉末可具有 相对于原料粉末总重量不大于约2. Owt. %的自由二氧化硅含量。可烧结所述原料粉末，以 产生包括锆石晶粒和存在于所述锆石晶粒之间的自由二氧化硅晶界相的本体，所述自由二 氧化硅晶界相基本上均匀分布于所述本体中。自由二氧化硅可包括未化学结合至本体中的 ZrSiOz^eI1粒的任何二氧化娃（SiO2)。【附图说明】 通过参照附图，本公开可更好地得以理解，且本公开的许多特征和优点对于本领 域技术人员而言是显而易见的。实施例以示例的方式显示，且不限于附图。 图1包括示出了玻璃溢流成型块体的一个特定实施例的图示。 图2包括示出了玻璃溢流成型块体的各种横截面透视图的特定组的图示。 图3包括比较对应于根据实施例形成的部件和根据常规过程形成的部件的数据 点的开孔气孔率相对于密度的散点图。 图4包括根据一个实施例的包含锆石的部件的微结构的图像。 图5包括经受氟化氢（HF)处理的包含锆石的常规部件的微结构的图像。 图6包括用氟化氢（HF)处理的包含锆石的常规部件的一部分的图像。 图7包括包含锆石的常规部件的表面的图像。 图8包括根据一个实施例的包含锆石的部件的表面的图像。 本领域技术人员了解，图中的元件为了简单和清晰而显示，且不必按比例绘制。例 如，图中的一些元件的尺寸可相对于其他元件增大，以协助增进对本专利技术的实施例的理解。【具体实施方式】 如下通常涉及一种具有包含锆石材料的本体的部件，以及形成具有包含锆石材料 的本体的部件的方法，其中所述锆石材料具有相对于本体总重量不大于约2wt. %，优选不 大于约Iwt. %，最优选不大于约0. 5wt. %的自由二氧化娃含量。特别地，在本说明书中对 自由二氧化娃的任何指代对应于未化学结合至错石材料中的ZrO2的在本体中的全部SiO 2相。 在某些实施例中，本体可包含存在于锆石材料的锆石晶粒之间的自由二氧化硅晶 界相。自由二氧化硅晶界相可基本上均匀分布于本体中。本体可包括相对于本体总重量不 大于约2wt. %的自由二氧化硅含量。自由二氧化硅晶界相可基本上由自由二氧化硅组成， 且位于锆石晶粒的晶界中的基本上全部的SiO2可被认为是自由二氧化硅。 用于形成本体的原料粉末可最初包含未经加工的原料，例如未经加工的锆石原 料。可通过从未经加工的原料中分离组分（例如杂质）而最初加工未经加工的原料。未经 加工的原料可使用分类技术加工，例如粒度分离、振动或重力台分离、静电分离、电磁分离 或它们的任意组合。粒度分离允许基于粒子的尺寸而分离粉末内的粒子，这降低了杂质含 量。振动或重力台分离可基于密度而分离粉末内的粒子，这可从原料粉末中降低富含氧化 铝的硅酸盐以及二氧化硅晶粒的量。静电分离可基于电导率分离粉末内的粒子，这可允许 分离含钛矿物质粒子、钛铁矿和金红石。电磁分离可基于粒子的磁性质而分离粉末内的粒 子。应了解未经加工的原料的最初加工可包括上述分离方法的任意组合，并可包括上述分 离方法中的任意者的多次应用。还应了解未经加工的原料的最初加工可包括连续的或并行 的如上分离方法的应用。 可碾磨未经加工的原料和任何另外的材料，以产生可促进形成根据一个实施例的 部件的具有特定粒度和粒子分布的原料粉末。碾磨未经加工的原料以形成原料粉末可使用 不同的碾磨技术完成，例如干法球磨、湿法球磨、振动球磨、砂磨（搅拌球磨）或喷射碾磨。 在最初加工和碾磨之后，由未经加工的原料形成的原料粉末可具有不大于约 15 μ m，如不大于约14 μ m，不大于约12 μ m，不大于约10 μ m，不大于约9，μ m，不大于约 8 μ m，不大于约7 μ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种部件，其包括：包含锆石晶粒的本体，所述本体具有外部部分和内部部分；和存在于所述锆石晶粒之间并基本上均匀分布于所述本体中的自由二氧化硅晶界相；其中所述本体包括相对于本体总重量不大于约2wt.％的自由二氧化硅含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·斯特，J·P·富尔卡德，A·L·卡兹米尔恰克，D·J·勒舍瓦利耶，
申请(专利权)人：圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US