半透明的多晶氧化铝陶瓷制造技术

一种多晶体，其包含氧化铝、氧化镁、氧化锆和氧化镥。氧化镥的存在量是该陶瓷体重量的至少１０ｐｐｍ，以及氧化镁和氧化锆是以大约０．５∶１－大约３∶１的摩尔比存在的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半透明的多晶氧化铝陶瓷
技术介绍
本专利技术通常涉及多晶氧化铝陶瓷。它获得了与氧化铝陶瓷组合物相关的具体应 用，该组合物是用氧化锆、氧化镁和氧化镥掺杂的，其适于形成灯用的放电容器，将具体参 考该灯用放电容器对其进行描述。用于高亮度放电(HID)灯，特别是高压钠(HPS)灯的放电管已经由多种半透明的 氧化铝材料来制作，包括多晶氧化铝和单晶氧化铝(蓝宝石)。放电管包括发光元素例如钠 和汞、以及起始气体例如氩气的填充物。当所述的灯通电时，形成具有特征发射光谱的电弧 放电，所述特征发射光谱与填充物的具体组成相关。这样的钠灯的寿命经常受限于在灯工作过程中，由于钠离子通过放电管壁的扩散 而引起的填充物中的钠部分的损失。损失的钠随后不能用于电弧放电，并且不再能够贡献 它的特征发射，这造成光输出逐渐减少，并引起颜色从白色向蓝色的漂移。另外，电弧变得 更狭小，并且在水平工作的灯中，该电弧可能弯曲依靠在并软化电弧室壁。钠损失还可以引 起灯工作电压升高到这样的点，在这里电弧不再能够通过镇流器(ballast)来维持，并且 可能产生灯失效。当灯工作在高于陶瓷电弧管设计空间的瓦特数时，用氧化镁掺杂的且用于灯中的 陶瓷已经表现出容易使外壳变黑。玻璃外壳的变黑与下面的组合因素相关由于反应和扩 散机理引起的陶瓷电弧室的蒸发和通过电弧管壁的钠损失。这会限制流明输出和灯的有效 寿命。除了钠扩散之外，电弧中的钠会与晶粒边界上的氧化铝反应来形成铝酸钠，这对所述 管的结构完整性产生了不利的影响，并且缩短了灯寿命。放电灯被设计来不断地提高氧化 铝电弧管中的内部钠分压，来提高颜色再现性和提供更白的发射光。但是，由于提高了钠从 电弧室中损失的速率，因此更高的内部钠压力进一步缩短了灯的寿命。累计的钠损失导致 了相应的灯工作电压的连续升高、相关的色温和色再现指数二者的降低、以及从白色到粉 红色的色漂移。同样的，通过电弧室壁迁移的钠沉积到抽空的外面的灯包壳的内壁上，在该 包壳上产生褐变，这依次更进一步的降低了灯的光输出。多晶氧化铝(PCA)和单晶氧化铝(蓝宝石)HPS电弧放电灯的制造是已知的。分 别属于 Coble、Alaska 等人和 Charles 等人的 US 专利 No. 3026210,4150317 和 4285732 公 开了使用相对纯的氧化铝粉末和少量氧化镁来生产高密度氧化铝体，其具有提高的可见光 透射率。对于灯来说，合意的是能够高效的降低功耗。存在着对于这样的氧化铝电弧管的 需要，其具有降低的允许钠扩散的倾向，其还提供了高的光透射率。
技术实现思路
在该示例性实施方案的一方面，多晶体包括氧化铝、氧化镁、氧化锆和氧化镥。氧 化镥的存在量是该陶瓷体重量的至少lOppm，并且氧化镁和氧化锆是以0.5 1-3 1的摩 尔比存在的。在另一方面，形成多晶氧化铝体的方法，其包括形成陶瓷形成性成分和有机粘合剂的混合物。该陶瓷形成性成分包括颗粒氧化铝和添加剂。该添加剂以它们的氧化物在 每百万重量份的总陶瓷形成性成分中的份数来表示如下氧化镁至少150ppm，氧化锆至少 lOOppm，和氧化镥至少lOppm。该方法包括由该混合物来形成成形体和烧制该成形体来形成多晶氧化铝体。在另一方面，多晶体包括氧化铝、氧化镁和氧化镥，这些氧化物以下面的量存在， 以每百万重量份该陶瓷体中的份数来表示如下100-200ppm氧化镁，100-450ppm氧化锆和 IOppm-IOOppm 氧化镥。附图说明图1是根据本专利技术一方面的灯的侧截面图；图2是图1的放电管的尺寸截面图；图3表示了根据该示例性实施方案一方面的示例性设备，其用于干燥成形体；和图4是表示了由具有和不具有镥和锆所形成的半透明多晶体的透射结果的图。具体实施例方式示例性实施方案的方面涉及陶瓷材料，其包括锆、镁和镥的氧化物，涉及由该陶瓷 材料形成的陶瓷体例如放电容器，和涉及包括该陶瓷体的灯。全部的百分比和每百万份的份数(ppm)在这里指的是重量单位的，除非另有指7J\ ο参考图1，表示了示例性的高压钠灯。该灯包括处于管10形式的陶瓷放电容器，其 可以布置在透明的外玻璃质包壳12中。放电管10界定出室14，其包含了在压力下的填充 物16，该填充物在通电时能够维持电弧放电。如图2所示，由钨或者其他合适的电子发射材料所形成的电极18，20至少部分布 置在放电室14中。电引线22，24可以由钼或者铌形成，并且该引线使电能耦合到钨电极 18，20上，以使得能够激励填充物16。密封玻璃料26将引线22，24结合到电弧室14的氧 化铝上的每一端上。引线22，24通过支撑构件28和30电连接到灯的螺纹螺丝基底26上 (图 1)。放电容器10可以包括圆柱体部分32，其具有管34，36形式的腿部，该腿部从圆柱 体部分的端帽38，40轴向延伸。该圆柱体部分的其他构造也是预期的，例如常规的球形或 者扁圆形。该示例性实施方案的圆柱体部分32、管34、36和端帽38、40可以全部由多晶氧 化铝(氧化铝，Al2O3)陶瓷来形成，该陶瓷包括镁(Mg)、锆(Zr)和镥(Lu)。这些元素可以 主要以它们的氧化物形式而存在氧化镁(MgO)，氧化锆(ZrO2)和氧化镥(Lu2O3)。虽然该 示例性陶瓷组合物在放电容器方面进行了描述，但是应该想到该示例性陶瓷可以用于其他 应用中。高压钠灯用的示例性填充物16包括钠、汞和起始气体。示例性的起始气体是惰性 气体例如氩气、氙气、氪气及其组合。填充物中的惰性气体(一种或多种)可以具有大约 10-大约500托，例如大约200托的冷填充物压力，该压力在灯工作中升高。钠的分压范围 在工作过程中可以是大约30-大约1000托，例如对于高效率来说是大约70-150托。对于 陶瓷金属卤化物灯来说，填充物可以包括汞、惰性气体例如氩气、氙气、氪气、和金属卤化物5的混合物。示例性金属卤化物是例如下面的稀土元素的卤化物(例如溴化物，碘化物)钪， 铟，镝，钕，镨，铈，钍及其组合。但是，其他填充组合物可以与该示例性放电容器一起使用。 电极18，20之间的电弧放电可以通过脉冲形式的起始电压来引发。电弧放电然后通过离子 化蒸气和工作电压来维持。如本领域已知的那样，放电容器10可以通过将生坯陶瓷元件烧结在一起来形 成，任选的随后对该烧结的容器进行进一步的加工来提高透明度，例如如下所述us专利 No. 6639362,6741033 和 7063586。US 专利 No. 5424609,5698948 和 5751111 公开了可以使 用的替换性放电容器。具体的，所述生坯陶瓷元件是通过对陶瓷粉末和液体粘合剂组合物的混合物进行 模压、挤出或者注模来制作的。由此形成的元件在空气中预烧结到大约900-1200°C，来除去 有机加工助剂。粘合所述预烧结的元件，然后在大约1500-1900°C的温度在氢气氛中部分 烧结，来形成气密性接缝。在这个烧结过程中，所述元件收缩到不同的程度。差异收缩被有 利地用来形成气密性接缝。该烧结的放电管可以经历进一步的加工来提高透光率。例如， 可以在化学抛光该放电管的表面之前，对该电弧管进行致密化和/或降低孔隙率的步骤， 例如热等静压。抛光可以用以适度速率溶解氧化铝的熔融的无机熔剂来进行，直到表面层 溶解来提供相对光滑的外观。用本文档来自技高网...

【技术保护点】
多晶体，包含氧化铝、氧化镁、氧化锆和氧化镥，其中氧化镥的存在量是该陶瓷体重量的至少１０ｐｐｍ，并且氧化镁和氧化锆是以０．５∶１－３∶１的摩尔比存在的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-14 11/803,290多晶体，包含氧化铝、氧化镁、氧化锆和氧化镥，其中氧化镥的存在量是该陶瓷体重量的至少10ppm，并且氧化镁和氧化锆是以0.5∶1 3∶1的摩尔比存在的。2.权利要求1的多晶体，其中以每百万份该陶瓷体重量的份数来表示，所述氧化物的 存在量如下氧化镁至少IOOppm ； 氧化锆至少IOOppm ；和 氧化镥至少lOppm。3.权利要求1的多晶体，其中氧化镁与氧化锆的摩尔比是1 1到2 1。4.权利要求1的多晶体，其中氧化镁与氧化镥的摩尔比至少是5 1。5.权利要求1的多晶体，其中氧化镁的存在量高到250ppm。6.权利要求1的多晶体，其中氧化锆的存在量高到630ppm。7.权利要求1的多晶体，其中氧化镥的存在量高到120ppm。8.权利要求1的多晶体，其中该陶瓷体基本上没有碱金属和碱土金属的氧化物。9.权利要求1的多晶体，其中该多晶体是半透明的。10.包含放电管的灯，该放电管包括权利要求1的陶瓷体，该放电管界定出密封室，在 其中布置有包含钠和任选的汞的填充物。11.权利要求10的灯，其中该填充物进一步包括起始气体。12.权利要求10的灯，其进一步包括延伸到所述室中的电极。13...

【专利技术属性】
技术研发人员：K西瓦拉曼，S秦，M高，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]