透明陶瓷的制造方法

专利名称：透明陶瓷的制造方法
技术领域：
本发明涉及透明陶瓷，特别涉及透明陶瓷,例如但非限于透明钇铝石榴石(“YAG”) 的制造。
背景技术：
透明陶瓷作为光学材料可用于例如固态激光的主晶体，透明装甲，以及IR窗和穹 顶。钇铝石榴石(YAG)由于其高热导率,强晶体场,和宽光谱范围的光透射性,是这些用途 的优异材料。现有技术制造透明YAG的方法通常使用例如千压法和流铸法工艺。这些方法中， 首先将氧化钇和氧化铝粉末在碾磨中与有机液体，例如乙醇合并，以制造浆料。备选地，可 以用YAG粉末代替氧化钇和氧化铝粉末。浆料中可以包含添加剂,例如掺杂剂,烧结助剂, 分散剂,表面活性剂,粘合剂和/或压缩助剂。对于流铸法,碾磨浆料使固体和有机物密切 混合。对于千压法，则将浆料千燥，压碎，过筛以及单轴和/或等静压。热处理组分以去除 有机物，形成生预制件。然后烧结或者热压生预制件。这些现有技术的方法已用于生产高透明度YAG材料。然而这些方法有各种缺点， 例如不能生产可形成薄透明板的材料片。这些方法也难以通过烧结的透明组分形成掺杂剂 梯度组成。因此需要有一种避免现有技术缺点的方法，用于制造透明陶瓷，如透明YAG。本发明的方法通常要求带式浇铸一种或者多种陶瓷化合物，例如但不限于，一种 或多种氧化钇，氧化铝，氧化铟，氧化铊,氧化钪，氧化镥，氧化铈，镁铝尖晶石，YAG,氧化锆， 硅铝氧化-氮化物及其混合物,优选氧化钇和氧化铝的混合物。然后在真空，空气,氧气,氢气或者惰性气体,例如但不限于,氦(He),氖(Ne),氩 (Ar)，氪(Kr)，氙(Xe)，氡(Rn)及其混合物中烧结得到的带状铸件，以形成烧结的透明产 品。该烧结产品可以通过热等静压进一步压实，使产品接近于理论密度。在此应用时，术语 “接近于理论密度”理解为平均99. 999%或以上理论密度。该带状铸件还可以在真空,空气， 氧气，氢气或者惰性气体中经过热等静压，以形成透明产品。在第一个方面，本发明提供一种由带式浇铸陶瓷浆料生产的带制造透明陶瓷的方 法，所述透明陶瓷例如但不限于，透明氧化物,如氧化钇，氧化钪,氧化镥，氧化铈，氧化铟， 氧化铊,镁铝尖晶石，YAG及其混合物。所述带可以烧结形成薄的透明陶瓷，例如但不限于片状和板状YAG。备选地,该带可以经过热等静压(HIPed)形成透明陶瓷产品,例如但不限 于透明YAG。在第二方面，本发明提供一种组合的片段化带，以及由这些片段化带形成产品的 制造方法。用于带式浇铸形成透明产品的浆料的制备可以通过添加干燥氧化物粉末至一种 或多种分散剂和--种或多种溶剂，以及任选的添加剂至碾磨装置而形成混合物。所述透明 产品例如但不限于透明陶瓷，所述透明陶瓷例如但不限于YAG，所述添加剂例如但不限于一 种或多种掺杂剂和一种或多种烧结助剂，所述碾磨装置例如但不限于球磨容器。可用的干 氧化物粉末包含但不限于通过在空气中，约100°C下去除吸附水分的氧化物粉末。然后碾磨 混合物以形成第一浆料。添加--种或多种增塑剂和一种或多种粘合剂至第一浆料,进一步 碾磨以形成碾磨浆料。其中使用掺杂剂，该掺杂剂可以在形成第一浆料的碾磨步骤之前添 加至混合物。备选地，掺杂剂可以在其进一步碾磨形成碾磨浆料以前添加至第一浆料。匀 化剂可以任选地添加至碾磨浆料，所述匀化剂例如但不限于酮,所述酮例如但不限于甲基 乙基酮，甲基异丁基酮,二异丁基酮,聚醚醚酮,环己酮，丙酮(acetone),丙酮(propanone) 或者其混合物。搅拌碾磨浆料以去除夹带的空气，及蒸发溶剂，以形成具有所需粘度的去空气浆 料,粘度通常为约50厘泊至约5，000厘泊，优选约100厘泊至约1000厘泊，更优选约100 厘泊至约400厘泊。用刮片将该去空气浆料浇注在移动的载体上，以形成铸件带。该刮片的缺口与载体速度可以变化，以实现所需的铸件带厚度。该刮片缺口可以 在约0. 2mm至约0. 5mm之间变化,优选约0. 25mm至约0. 4mm,更优选约0. 3mm至约0. 35mm。 该载体的速度可以在约20cm/分钟至约50cm/分钟之间变化,优选约30cm/分钟至约40cm/ 分钟,更优选约35cm/分钟至约40cm/分钟。然后干燥该铸件带以形成干带,其被切割为 所需结构的块。通常所述带被千燥至溶剂含量小于基于该千带重量的约0.25wt. %至约 5wt. %，优选约 0. 25wt. % 至约 3wt. %,更优选约 0. 25wt. % 至约 Iwt. % 若干数量的块,通常为约2至约200块,优选约10至约1.00块，更优选约30至约 60块可以堆积形成组件。这些数字依赖于干带厚度以及所需部分厚度有较大变化。当需要 形成具有沿产品厚度的掺杂剂梯度的透明产品时，这些用于形成组件的块可以包含不同量 的掺杂剂。在粘合系统的压力下层压该组件,例如但不限于在玻璃转变温度之上单轴和/或 等静压，以生产预制件,然后加热预制件以烧去有机物，形成生预制件。在例如但不限于空 气，超压氧气，真空，氢气，氮气，或者例如但不限于氦(He)，氖(Ne)，氩(Ar)，氪(Kr)，氙 (Xe)，氡(Rn)的惰性气体及其混合物的氛围中烧制生预制件以形成烧结的透明陶瓷产品， 所述陶瓷产品的孔隙率小于约().1%,优选小于约0. 01%至小于约0. 05%,更优选小于约 0. 001%至小于约0. 0015%。该烧结陶瓷可以进--步压实,例如通过热等静压压实。当生产例如但不限于透明YAG的YAG产品时，该透明YAG产品通常具有约等于YAG 单晶的光学透明度，例如在全光谱范围，优选在约300纳米至约1700纳米光谱范围。当生产 透明YAG产品时，产品可以是非掺杂YAG和掺杂YAG,例如但不限于稀土掺杂剂掺杂的YAG, 所述稀土掺杂剂例如但不限于 Ce, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, La, Lu, Nd, Pm, Pr, Sm, Tb, Tm, Yb 及其 混合物，该YAG产品中的稀土掺杂剂浓度可以是均匀的或者根据沿该产品任何维度所需梯 度而变化
当生产例如但不限于透明YAG的YAG产品时,其可以通过添加干燥氧化钇粉末和 千燥氧化铝粉末制备形成混合物，例如但不限于，添加烘千氧化钇粉末和烘千氧化铝粉末 至分散剂和一种或多种溶剂，以及任选的添加剂的混合物。所述任选的添加剂例如但不限 于掺杂剂和烧结助剂。可用的粉末包含但不限于在空气中，约100°c下去除吸附水分制备 的粉末。然后通过球磨碾磨混合物,形成第一浆料。然后可以添加一种或多种粘合剂至第 一浆料，进一步碾磨，形成碾磨浆料。可以使用掺杂剂，包含但是不局限于稀土掺杂剂，例如 但不限于 La3+, Ce3+, Pr3', Nd3+, Pm3+, Sm3+，Eu3+, Gd3', Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+，Yb3+，Lu3+ 及其 混合物。可以在用于形成第一浆料的碾磨步骤之前添加一种或多种掺杂剂至该混合物。备 选地,可以在进一步碾磨形成碾磨浆料以前添加一种或多种掺杂剂至第一浆料。可以任选 地添加一种或多种匀化剂至碾磨浆料，例如但不限于丙酮(acetone)，丙酮(propanone)， 其他的酮如环己酮及其混合物。搅拌碾磨浆料以去除夹带的空气,蒸发过量溶剂，使去空气 浆料达到所需粘度。该去空气浆料的粘度可以在约50厘泊至约5000厘泊之间变化,优选 100厘泊至约1000厘泊，更优选约100厘泊至约400厘泊。当生产透明YAG时，用刮片将去空气浆料浇注在移动的载体....匕以形成铸件带。 该刮片的缺口可以在约0. 2mm至约0. 5匪之间变化，优选约0. 25mm至约0. 4mm，更优选约 0. 3ram至约0. 35mm。该载体的速度可以变化，以实现所需的铸件带厚度。该载体速度可以 在约20cm/分钟至约50cm/分钟之间变化，优选约30cm/分钟至约40cm/分钟，更优选约 35cm/分钟至约39cm/分钟。当生产透明YAG时，铸件带被干燥并切割为若干所需结构的块。若干数量的块，通 常为约2块至约200块,优选约1.0块至约100块,更优选约30块至约60块堆积形成组件。当需要形成沿烧结YAG产品厚度的掺杂剂梯度时,可以用具有不同量掺杂剂的不 同的块形成组件。该组件在压力F进行层压，例如但不限于，使用粘合系统在玻璃转变温度 之上的温度单轴和/或等静压，得到预制件。然后在空气中以o. rc/分钟至约2°c/分钟， 优选约o. rc /分钟至约rc /分钟，更优选约o. rc /分钟至约o. 4°c /分钟，且任选地在 190°C,275°C,375°C和500°C中的一个或多个温度各自保持约15至约240分钟来加热预制 件，以烧去有机物，形成生预制件。然后以约2。C /分钟至约40。C /分钟，优选约5°C /分钟 至约20°C /分钟，更优选约5°C /分钟至约10°C /分钟的恒定速率加热生预制件至烧结温 度约1600°C至约190()°C,优选约1800°C至约1900°C,更优选约1800°C至约185(rc，在该烧 结温度的保持时间为约15分钟至约48小时，优选约30分钟至约20小时，更优选约4小时 至约8小时。备选地，生预制件可以约2°C /分钟至约40°C /分钟，优选约5°C /分钟至约 20°C /分钟，更优选约5°C /分钟至约10°C /分钟的可变化速率加热至烧结温度约1600°C 至约i.9(xrc,优选约i8()(rc至约i_9(xrc,更优选约isocrc至约i85(rc，在该烧结温度保持 时间为约15分钟至约48小时,优选约30分钟至约20小时。另外,在烧结期间可以在一种 或多种中等温度F保持约30分钟至约8小时，优选约1小时至约8小时，更优选约2小时 至约4小时，所述中等温度为约1200°C至约1700°C,优选约1200°C至约1500°C，更优选约 1300°C 至约 1.400 °C。在烧结期间可以使用的氛围包含但不限于,例如空气，过压氧气,真空,氢气,氮 气，或者例如但不限于任一种氦(He)，氖(Ne)，氩(Ar)，氪(Kr)，氙(Xe)，氡(Rn)及其混合 物的惰性气体氛围，或者其混合物，以生产烧结的透明陶瓷产品，例如但不限于烧结的透明YAG,其通常具有小于约0. 1 %的孔隙率,优选小于约0.01%,更优选小于0. 001 %。在烧结完成的基础上，可在恒定的约2。C /分钟至约40°C /分钟，优选约10°C /分 钟至约40°C /分钟，更优选约20°C /分钟至约40°C /分钟的冷却速率下冷却至室温。还可 以在约2°c /分钟至约40°c /分钟，优选约io°c /分钟至约40°c /分钟,更优选约2(rc / 分钟至约40°c /分钟的可变化的冷却速率下进行冷却。该烧结YAG可以进一步压实,例如 在大约1500°C至约1900°C，优选约1600°C至约1900°C，更优选约1675°C至约1750°C，约 25MPa至约400MPa，优选约50MPa至约400MPa，更优选约200MPa至约400热等静压约30分 钟至约12小时,优选约1小时至约8小时，更优选约2小时至约8小时。在一个方面,制造透明钇铝石榴石需要形成Y203, A1203,烧结助剂,分散剂和有机 溶剂的混合物，碾磨该混合物以形成第一浆料，将第一浆料与有机粘合剂和增塑剂混合以 形成处理浆料，碾磨该处理浆料以形成碾磨浆料，带式铙铸该碾磨浆料以形成铸件带，干燥 该铸件带以形成干燥带,堆积部分干燥带以形成组件,压缩该组件以形成预制件,加热该预 制件以形成生预制件，烧结该生预制件以形成透明钇铝石榴石。在另一个方面，本发明涉及一种用氧化陶瓷，分散剂和有机溶剂的混合物形成透 明氧化陶瓷材料的方法，碾磨该混合物以形成第一浆料，将第一浆料与有机粘合剂和增塑 剂混合以形成处理浆料,碾磨该处理浆料以形成碾磨浆料,带式浇铸该碾磨浆料以形成铸 件带,干燥该铸件带以形成干带，堆积部分干带以形成组件，压缩该组件以形成预制件,加 热该预制件以形成生预制件，和烧结该生预制件以形成透明氧化陶瓷。在另一方面,本发明涉及一种透明陶瓷片段化带的形成方法。该方法要求形成多 种不同组合物的碾磨浆料,其中至少一种碾磨浆料通过形成氧化陶瓷,分散剂,和溶剂的混 合物而制备,碾磨该混合物以形成第--浆料,将第一浆料与粘合剂和增塑剂混合，以形成处 理浆料，碾磨该处理浆料以形成碾磨浆料，将碾磨浆料用适于同时浇铸每一种碾磨浆料至 载体上的刮片装置沉积入邻近的储库，以形成多个在形成片段化铸件带的片段之间具有连 续交界面的带状铸件片段,干燥该铸件带以形成干带，堆积部分干带以形成组件,压缩该组 件以形成预制件，加热该预制件以形成生预制件,和烧结该生预制件以形成透明陶瓷片段 化带。在又一个方面，本发明涉及一种沿产品的一部分厚度具有掺杂梯度的透明陶瓷产 品的形成方法。该方法要求形成多种碾磨浆料的不同组合物,其中至少一种碾磨浆料是通 过以下方法制备，形成氧化陶瓷，掺杂剂，分散剂和溶剂的混合物,碾磨该混合物以形成多 种第一浆料，将至少一种第一浆料与粘合剂和增塑剂混合以形成处理浆料，碾磨该处理浆 料以形成碾磨浆料，带式浇铸,该碾磨浆料以形成多种不同组合物的铸件带，干燥该铸件带以形成不 同组合物的干带，堆积部分干带以形成多种组件的干带的厚度，压缩该组件以形成预制件, 加热预制件以形成生预制件，烧结该生预制件以形成透明陶瓷产品，其厚度及沿该陶瓷产 品厚度的掺杂梯度。以下参照的详细说明和非限制性实施例进一步描述本发明。


图1显示根据实施例1制造的2. 7mm厚度，透明 掺杂的YAG样品在光谱范围250nm至900nm的透射数据。 图2是根据实施例12制造的3. 2mm厚度，透明0. 5at % Er掺杂的YAG样品图片。图3是在环境扫描电子显微镜(ESEM)上拍摄的显微照片，其显示根据实施例1加 工的烧结带状铸件YAG的显微结构。图4显示了用能量_分散X射线光谱法(EDS)通过根据实施例11生产的Nd3+掺 杂的透明YAG产品的厚度得到的行扫描结果，其中Nd3+掺杂剂的浓度沿该YAG产品的厚度图5是用于共同浇注浆料以制造复合材料带，例如片段化复合材料带的装置示意 图。图6 (a)是根据实施例10B制造的堆积带状铸件透视图。图6(b)是根据实施例13A制造的共同浇注铸件带的透视图。
具体实施例方式定义如此处所述，“透明”理解为材料对射线的平均透射多至理论透射的约95%，所述 射线包含至少一部分光谱范围约300纳米至约5000纳米的可见光辐射。带式浇铸浆料材料以制造透明陶瓷材料如透明yag。陶瓷材料 一般地，可以使用的例如但不限于氧化物的陶瓷粉末具有约99. 99 %至 约99. 9999 %的纯度，优选约99. 995 %至约99. 9999 %纯度，更优选约99. 999 %至约 99. 9999%纯度，粒径约50纳米至约5000纳米,优选约100纳米至约1000纳米,更优选约 200纳米至约1微米400纳米。可以使用的分散剂包含但是不局限于氧化鲱鱼鱼油，二羧酸，如琥珀酸，乙二酸， 丙二酸，戊二酸，己二酸,庚二酸,辛二酸，壬二酸，癸二酸,邻苯二甲酸,对苯二甲酸及其混 合物，其它可以使用的分散剂包含去水山梨糖醇单油酸酯(orbitan monooleate),优选氧 化鲱鱼鱼油(mf0)。可以用于制造透明陶瓷材料，例如但不限于透明yag的溶剂包含但是不限于，水， 低级烷醇，例如但不限于变性乙醇，甲醇，异丙醇及其混合物,优选变性乙醇,二甲苯，环己 酮，丙酮，甲苯和甲基乙基酮,及其混合物,优选二甲苯和乙醇的混合物。可以用于制造透明陶瓷材料，例如但不限于透明yag的烧结助剂包含硅石，例如 但不限于四乙氧基硅烷(te0s)，胶态硅石及其混合物；氧化物，例如但不限于氧化锂,氧 化钛,氧化锆,氧化钡，氧化钙,氧化镁，氧化锶，氧化硼，及其混合物；优选四乙氧基硅烷 (te0s)。可以用于制造透明陶瓷材料，例如但不限于透明YAG的掺杂剂包含稀土掺杂剂， 例如但不限于 La3+, Ce3+, Pr3', Nd3+, Pm3+，Sm3+, Eu3+, Gd3', Tb3+, Dy3+, IIo3+, Er3+, Tm3', Yb3+, Lu3+ 及其混合物。该掺杂剂可以氧化物形式使用，例如但不限于La203,Ce203，Pr203,Nd203，Pra203, Sm203, Eu203, Gd203, Tb203，dv203, Ho203, Er203, tm203, Yb203, Lu203,及其混合物；氢氧化物,例 如但不限于 La(0H)3 6H20, Ce (OH) 3 6H20, Pr (OH) 3 6H20, Nd (OH) 3 6H20, Pm(0H)3 6H20, Sm (OH) 3 6H20, Eu (OH) 3 6H20，Gd (OH) 3 6H20, Tb (OH) 3 6H20, Dy (OH) 3 6H20, Ho (OH) 3 6H20,Er (OH) 3 6H20, Tm(OH)3 6H20, Yb (OH) 3 6H20, Lu (OH) 3 6H20,及其混合物；和硝酸盐，例
如但不限于 Nd (N03) 3，La (N03) 3，Ce (N03) 3，Pr (N03) 3，Nd (N03) 3, Pm(N03) 3, Sm(n03) 3, Eu (N03) 3, Gd (n03)3, Ho (n03)3, Er (N03)3, Tm (n03)3, Yb (n03)3, Tb (n03) 3, Dy (n03) 3, Lu (n03) 3,以及其混合 物。可以用于制造透明陶瓷材料,例如但不限于透明YAG的有机粘合剂包含但是不 局限于，乙烯基聚合物，例如但不限于聚乙烯醇缩丁醛，聚乙烯醇(PVA)，聚氯乙烯(PVC)， 聚醋酸乙烯酯(PVAc)，聚丙烯腈，其混合物及其共聚物，聚乙烯亚胺，聚异丁烯酸甲酯 (PMMA)，氯乙烯-乙酸酯及其混合物,优选PVB。可以用于制造透明陶瓷材料,例如但不限于透明YAG的增塑剂包含但不局限于邻 苯二甲酸丁基苄酯，二羧酸/三羧酸酯基增塑剂，例如但不限于邻苯二甲酸酯基增塑剂，例 如但不限于二(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯，邻苯二甲酸二异壬酯，二(正-丁基)邻苯二 甲酸酯,邻苯二甲酸丁基苄酯,邻苯二甲酸二异癸酯,邻苯二甲酸二正辛酯，邻苯二甲酸二 异辛酯,邻苯二甲酸二乙酯,邻苯二甲酸二异丁酯,邻苯二甲酸二正己酯及其混合物；己二 酸酯基增塑剂，例如但不限于二(2-乙基己基)己二酸酯，己二酸二甲酯，己二酸一甲酯，己 二酸二辛酯,及其混合物；癸二酸酯基增塑剂，例如但不限于癸二酸二丁酯，和马来酸酯型 增塑剂，例如但不限于马来酸二丁酯，马来酸二异丁酯及其混合物；聚二醇，例如但不限于 聚乙二醇，聚丙二醇及其混合物。其它可以使用的增塑剂包含但是不局限于苯甲酸酯，环 氧化植物油，磺胺类化合物，例如但不限于正_乙基甲苯磺酰胺，正_(2_羟丙基)苯磺酰 胺，正正-丁基)苯磺酰胺，有机磷酸酯类化合物,例如但不限于磷酸三甲苯酯，磷酸三 丁酯，乙二醇类/聚醚类化合物，例如但不限于三甘醇二己酸酯，四甘醇二庚酸酯及其混合 物；柠檬酸烷基酯，例如但不限于柠檬酸三乙酯，乙酰柠檬酸三乙酯,柠檬酸三丁酯，乙酰柠 檬酸三丁酯，柠檬酸三辛酯，乙酰柠檬酸三辛酯，柠檬酸三己酯，乙酰宁檬酸三己酯，丁酰柠 檬酸三己酯，柠檬酸三甲酯，烷基磺酸苯酯及其混合物。带式浇铸浆料的制备和用于制造透明陶瓷材料如透明YAG的铸件带的制造。将一种或多种上述分散剂或者其混合物,例如但不限于氧化鲱鱼鱼油，与一种或 多种上述的溶剂或者其混合物，例如但不限于，水，变性乙醇和二甲苯混合，添加至内含碾 磨介质的碾磨容器。可用的碾磨介质包含但是不局限于陶瓷材料，例如但不限于，氧化铝， 氧化钇-稳定化二氧化锆，YAG,及其混合物。该碾磨容器可以用碾磨介质装填至约15%至约50%容量,优选约20%至约40% 容量，更优选约25%容量至约35%容量。烧结助剂，例如但不限于胶态硅石或者四乙氧基 硅烷(TE0S)形式的硅石,优选四乙氧基硅烷(TE0S)，以及一种或多种上述的掺杂剂或者其 混合物，例如但不限于 La3+, Ce3+, Pr3+, Nd3+, Pm3+, Sm3+, Eu3., Gd3.，Tb3.，I)y3+, Ho3+, Er3+, Im3+, Yb3+, Lu3+及其混合物的氧化物，氢氧化物或者硝酸盐,或者其混合物,可以与干燥陶瓷材 料，例如但不限于氧化铝和氧化钇粉末一起添加至该碾磨容器。可用于制造透明陶瓷材料，例如但不限于透明YAG的烧结助剂可以在宽范围内应 用。烧结助剂可以在基于该陶瓷粉末重量的约O.Olwt. %至约5wt. %，优选约0.02wt. %至 约2wt. 更优选约0. 04wt. %至约Iwt. %之间变化。可以用于制造透明陶瓷材料，例如透明YAG的掺杂剂可以在宽范围内使用。掺杂 剂可以在该陶瓷粉末的约0. 05at. %至约50at. %，优选约0. lat. %至约10at. % ,更优选约0. 25at. %至约4at. %之间变化。可以用于制造透明陶瓷材料，例如但不限于透明YAG的溶剂可以在宽范围内使 用。溶剂可以在基于该陶瓷粉末重量的约20wt. %至约40wt. %,优选约25wt. %至约 35wt. 更优选约28wt. %至约32wt. %之间变化。可以用于制造透明陶瓷材料,例如但不限于透明YAG的分散剂可以在宽范围内使 用。分散剂可以在基于该陶瓷粉末重量的约0. lwt. %至约4wt. %，优选约0. 5wt. %至约 wt. %,更优选约lwt. %至约1. 5wt. %之间变化。装填有碾磨介质，陶瓷粉末,溶剂,和分散剂，以及任选的烧结助剂和掺杂剂的该 碾磨容器进行碾磨约4小时至约36小时,优选约12小时至约30小时,更优选约18小时至 约24小时，以形成第一浆料。然后可以添加粘合剂系统至第一浆料，所述粘合剂系统包含一种或多种上述的有 机粘合剂或者其混合物和一种或多种上述的增塑剂或者其混合物。可以用于制造透明陶瓷 材料,例如但不限于透明YAG的粘合剂可以在宽范围内使用。粘合剂可以在基于该陶瓷粉末重量的约0. 5wt. %至约8wt. %，优选约lwt. %至 约4wt. %，更优选约2. 5wt. %至约3. 5wt. %之间变化。可以用于制造透明陶瓷材料，例如 但不限于透明YAG的增塑剂可以在宽范围内使用。增塑剂可以在基于该陶瓷粉末重量的约 0. 5wt. %至约8wt. 优选约lwt. %至约4wt. 更优选2. 5wt. %至约3. 5wt. %之间变 化。一种或多种匀化剂，例如但不限于环己酮可以任选地添加至第一浆料。可以用 制造透明陶瓷材料，例如但不限于透明YAG的匀化剂的量可以在基于该碾磨浆料重量的 约0. Olwt. %至约0. 4wt. 优选约0. lwt. %至约0. 2wt. 更优选约0. 12wt. %至约 0. 2wt. %之间变化。然后，将添加有粘合剂，增塑剂和任选的匀化剂的浆料碾磨约4小时至 约36小时，优选约12小时至约24小时至约30小时，更优选约18小时至约24小时，以形成 碾磨浆料。然后将该碾磨浆料过筛，使其与碾磨介质分离。然后在室温下搅拌该碾磨浆料 约15分钟至约60分钟，优选约20分钟至约45分钟,更优选约20分钟至约30分钟，以去 除夹带的空气，挥发过量溶剂，使浆粘度适于带式浇铸。然后将浆料浇注在移动的载体上， 例如玻璃，钢带或者聚合物片，例如但不限于硅树脂涂敷的密拉(Mylar)，聚丙烯或者聚酯， 优选硅树脂涂敷的密拉(Mylar),以形成铸件带。适宜的可以用于制造透明陶瓷材料,例如但不限于透明YAG的浆料的粘度取决于 浆料成分，刮片几何结构，所需带厚，载体材料和载体速度，为约50厘泊至约5000厘泊，优 选约100厘泊至约1000厘泊，更优选约100厘泊至约400厘泊。可以用于制造透明陶瓷材 料，例如但不限于透明YAG的铸件带在大约20°C至约40°C,优选约2(rc至约27°C,更优选 22°C至约25°C下干燥，以形成干带。在另一个方面，可用于制造透明陶瓷材料，例如但不限于透明YAG的两种或多种 不同组合物的浆料可以同时浇注在移动的载体上，以形成片段化的带。所述浆料可以用显 示于图5的装置1浇注,其包含后部支架5,侧面支架7,间壁10附着于支架5。间壁10的 数目可以变化，以在间壁10和支架7之间形成所需数目的储库。刮片15滑动进入支架7 的正面凹槽。支撑杆17具有刻度盘19，其可控地连接至刮片15，用于变化刮片15的缺口。 相邻间壁10之间提供的空间形成浆料储库20,其各自可以包含一种所需组合物的浆料。在这方面，装置1可以用于共同浇注两种或多种浆料至移动的载体上，以形成片段化的带,其 具有两种或多种不同组合物，它们共有一个沿该带长度的介面(s)。浇注片段化带后，该带 被切割为所需数量的共同铙注块。优选地为垂直于该带长度进行切割。两种或多种该共同 浇注块可以堆积形成组件，其中同一种浆料形成的片段优选为各自相互配准(in registry with eachother) 然后可以压缩该组件以形成的预制件,其可以进行干燥和烧结。制造生预制件和烧结产生透明陶瓷，例如但不限于透明YAG通常，如上生产的干带被切割为块,例如所需尺寸和形状的板。一个宽范围数量的 块,通常约2至约200块，优选约10块至约100块,更优选约30块至约60块可以堆积形成 组件,该组件被压缩形成预制件。这些块可以在任何方向相互堆积,优选地,这些块以0°和 90°之间交替的方向堆积，例如0°，90°，180°和270°，等等。当共同浇注块堆积时，这 些块优选地以相对于各自的0°和180。方向堆积。这些块优选地以顶面向上或者底面向 上在交互的层之间堆积。如果在烧结产品中需要有掺杂剂梯度,可以在堆积期间通过组装 不同掺杂剂浓度的带切割成的块引入掺杂剂梯度。可以用单轴压力机压缩组件，以形成预制件，所述压力机的压盘被加热到约为用 于形成带的有机混合物的玻璃转化(即软化)温度。备选地，可以使用等静压机。在等静 压期间，通过加热的液体,例如但不限于蒸馏水，将压力传递至该组件。当使用单轴压缩时，组件可以在约5MPa至约30MPa,优选约5MPa至约20MPa,更优 选约5MPa至约lOMPa的压力F单轴压缩，使其块彼此结合，然后再约lOMPa至约30MPa，优 选约15MPa至约30MPa,更优选约25MPa至约30MPa的压力下热等静压，将这些块压制入预 制件。然后在一氧化性气氛中,例如空气中加热预制件，以烧尽有机物，例如但不限于,分散 剂，粘合剂和增塑剂，以形成生预制件。加热以足以分解有机物而最小化气体放出的速率和 时间进行。通常地，以大约0. 1°C /分钟至约2°C /分钟，优选约0. 1°C /分钟至约IT /分 钟，更优选约0.1°C /分钟至约0.4°c /分钟的速率进行加热。在任一种真空，空气,过压氧，氢气,氮气,或者惰性气体,例如但不限于氦(He),氖 (Ne),氩(Ar)，氪(Kr),氙(Xe),氡(Rn)及其混合物中烧结生预制件,优选在约lO-'Torr至 约10_6Torr，更优选在约lO^Torr至约lO^Torr的真空中烧结，以去除孔隙率，得到光学透 明的陶瓷部件，例如但不限于光学透明的YAG部件。然后以足以最小化烧结助剂扩散出晶粒边界,使其可能沿该边界形成第二相或者 薄膜的速度冷却烧结的透明陶瓷部件至室温。冷却速率可以在约10°c /分钟至约50°C /分 钟，优选约15°C /分钟至约40°C /分钟，更优选约15°C /分钟至约25°C /分钟之间变化。当用氧化钇和氧化铝粉生产透明YAG时，这些粉末各自的纯度可以为约99. 99% 至约99. 9999%，优选约99. 995%至约99. 9999%,更优选约99. 999%至约99. 9999%，其 粒径为约50纳米至约5000纳米,优选约100纳米至约1000纳米,更优选约200纳米至约 400纳米。氧化钇和氧化铝粉末在使用前于空气中在约100°C干燥24小时或以上。该粉末在 使用前可以在真空或者惰性气氛种存储以防止水吸附。可以使用的氧化钇粉末的实施例包 含但是不局限于来自日本氧化钇公司(NYC) (99. 999%纯,5000nm直径),日本信越TO氧化 钇(300nm，99. 99%纯)，日本信越TO高聚氧化钇(200nm，99. 99%纯)的氧化钇粉末。可 以使用的氧化铝粉末包含但是不局限于来自拜考士奇公司的BA-15 (200nm, 99. 99 %纯)，曰本住友的AKP-3000氧化铝(500nm,99. 999%纯)，和日本住友的AKP-50氧化铝(300nm, 99. 999%纯)的氧化铝粉末。氧化钇和氧化铝粉的的量可以变化。通常氧化钇和氧化铝用量的摩尔比率为氧化 钇氧化铝为约2. 5 5. 5至约3. 5 4.5,优选约2. 8 5. 2至约3. 2 4.8,更优选约 2.95 5. 05至约3. 05 4. 95,最优选3 5。干燥的氧化钇和氧化铝粉可以直接从干燥 箱添加至碾磨容器。备选地，经烘千的粉末可以在使用之前存储在任何一种真空或者惰性 气氛中。烧结期间的加热速率可以在约2°C /分钟至约4(TC /分钟，优选约5°C /分钟至约 10°C /分钟之间变化，以及任选地在气体可以散发和/或允许相变完成的温度下保持约15 分钟至约48小时，优选30分钟至约8小时，更优选约2小时至约4小时。例子 实施例1 从氧化铝和氧化钇粉末制造YAG用5mm直径的Y2()3-稳定化Zr()2碾磨介质填充250ml的高密度聚乙烯碾磨容器至 33. 3%体积。添加氧化鲱鱼鱼油(1. 40g, Z-3等级,带状浇铸仓库)，无水二甲苯(17. 30g, 特鲁利贝克)，变性乙醇(17. 30g，环球化工)和TE0S(0. 35g，99. 999+%金属成分，青岛润仓 化工有限公司)至该碾磨容器。在100 °C干燥Y203粉末(99. 9999 %纯度，5000纳米直径，华晶达国际公司)和 A1203粉末(八冊-50等级，99.999%纯度，300纳米直径，日本住友化工有限公司)24小时， 在其从千燥箱取出仍然热的时候添加至碾磨容器，形成混合物。粉末用量的摩尔比率为 5 3: :A1203 Y203。粉末总重量为 70. 00g。将氧化鲱鱼鱼油，二甲苯,变性乙醇，TE0S,Y203粉末和A1203粉末的混合物碾磨24 小时以形成第--浆料。添加聚乙烯醇缩丁醛(3.49g,B-98等级,带状浇铸仓库)，邻苯二甲 酸丁基苄酯(1. 75g，S-160等级，带状浇铸仓库)和聚二醇(1. 75g，UCON 50HB 2000等级， 带状铙铸仓库)至第一浆料,所得处理浆料另外碾磨24小时以形成一碾磨浆料。该碾磨浆 料的组成显示于表1。
倾倒碾磨容器的内容物,过筛,入烧杯，以使碾磨介质从碾磨浆料分离。用七毫升 由相等重量比例的二甲苯和乙醇形成的冲洗液冲洗该介质和碾磨容器，以回收残留的碾磨 浆料。添加回收的残留浆料和冲洗液至烧杯中的碾磨浆料，用磁力搅拌棒在室温下搅拌25 分钟，然后用具有0. 3mm缺口的刮片浇注至硅树脂-涂敷的以38cm/分钟的速度移动的密 拉(Mylar)载体上，以形成铸件带。在室温下于空气中千燥该铸件带1小时，以形成厚度0. 1mm的千带。将千带从载 体移除,切割为30mmX 30mm的块。三十个所述块堆积成一组件,其在74°C，5MPa的单轴压 力下层压15分钟，以形成预制件。然后在74°C,20MPa的压力下热等静压该预制件30分 钟。在空气中以0. 5C /分钟的速率加热预制件,在500°C保持60分钟以烧去有机物,然后 冷却，以形成生预制件。在10 3Torr的真空中，以10°C /分钟的速率加热至180(TC，对生预 制件进行烧结，然后以20°C /分钟的速率冷却至室温，以形成2. 7mm厚的透明YAG产品。用分光光度计评价该透明YAG产品的光透射性能。该分光光度计形成一束可以连 续变化波长的光。测量通过样品后光强度的变化。光谱范围250至900纳米的测试结果显 示于图1和表2。致密化的带状铸件YAG部分的微观结构显示于图3。表2 实施例1A依照实施例1的步骤，不同之处在于,铸件带是在室温下，于空气中干燥2小时。实施例2 依照实施例1的步骤,不同之处在于,在额外碾磨以形成碾磨浆料前添加环己酮 (4滴，奥德里奇化学公司)至第一浆料。实施例3 依照实施例1的步骤,不同之处在于，使用的氧化钇粉末来自日本氧化钇公司 (NYC) (99. 999% 纯度,5，000 纳米直径)。实施例4 依照实施例1的步骤，不同之处在于,用70克纯YAG代替氧化钇氧化铝。实施例5 依照实施例1的步骤,不同之处在于,用5mm直径的氧化铝研磨介质(99. 9%,曰本 酒井尼卡特株式会社)代替氧化钇稳定化二氧化锆研磨介质，该碾磨容器用氧化铝碾磨介 质装填至33%容量。实施例6 依照实施例1的步骤，不同之处在于,刮片的缺口为0. 2mm。实施例6A 依照实施例1的步骤，不同之处在于,刮片的缺口为0. 5mm。实施例7 依照实施例1的步骤，不同之处在于，生预制件以0. rc /分钟的速率加热，在 190°C保持15分钟，以烧去有机物。实施例7A:依照实施例1的步骤，不同之处在于，生预制件以0. 1/C /分钟的速率加热，在 275°C保持15分钟，以烧去有机物。实施例7B:依照实施例1的步骤，不同之处在于，生预制件以o. rc /分钟的速率加热，在 375°C保持15分钟。实施例7C:依照实施例1的步骤，不同之处在于，生预制件以0. 1°C /分钟的速率加热，在 500°C保持15分钟。实施例7D:的步骤，不同之处在于，生预制件以0. 1°C /分钟的速率加热,依照实施例 190°C保持45分钟，以烧去有机物。实施例7E:依照实施例 275C保持45分钟，以烧去有机物，实施例7F:依照实施例 375°C保持45分钟。实施例7G:依照实施例 500°C保持45分钟。实施例7H:依照实施例 190°C保持15分钟，以实施例71:依照实施例 275°C保持15分钟，以实施例7.J:依照实施例 375°C保持15分钟，以实施例7K:依照实施例 500°C保持15分钟，以实施例7L:依照实施例 190°C保持45分钟，以烧去有机物。实施例7M:依照实施例 275C保持45分钟，以烧去有机物，实施例7N:依照实施例 375°C保持45分钟，以实施例7P:依照实施例 500°C保持45分钟，以实施例8:使用实施例1的步骤,不同之处在于,只在75°C用5MPa的压力单轴压缩形成预制
的步骤,不同之处在于，生预制件以o. rc /分钟的速率加热，在
的步骤，不同之处在于，生预制件以o. rc /分钟的速率加热，
項聚，不同之处在于，生预制件以o. rc /分钟的速率加热，
的步骤，不同之处在于，生预制件以2.0V/分钟的速率加热， g去有机物。
的步骤，不同之处在于，生预制件以2.o°c /分钟的速率加热， g去有机物。
的步骤，不同之处在于，生预制件以2. o°c /分钟的速率加热， s去有机物。
的步骤，不同之处在于，生预制件以2. 0°C /分钟的速率加热， S去有机物。
的步骤，不同之处在于，生预制件以2. 0°C /分钟的速率加热，
的步骤,不同之处在于，生预制件以2. (rc /分钟的速率加热,在
的步骤，不同之处在于，生预制件以2. 0°C /分钟的速率加热， S去有机物。
的步骤，不同之处在于，生预制件以2. o°c/分钟的速率加热， S去有机物。
m 8A
供试昆虫在土壤中的黄瓜条叶甲幼虫制件。
实施例9
使用实施例1的步骤,不同之处在于,生预制件在1800°C保持15分钟。实施例9A
依照实施例9的步骤，不同之处在于，生预制件在1800°C保持60分钟。实施例9B依照实施例9的步骤，不同之处在于，生预制件在1800°C保持24小时。实施例9C依照实施例9的步骤，不同之处在于，生预制件在1800°C保持48小时。实施例10依照实施例1的步骤，不同之处在于，通过堆积来自不同掺杂剂浓度带的带块形成沿产品厚度的掺杂剂梯度。在本实施例中，10层0. 1mm厚的lat. % Nd掺杂的YAG形成的内部介于两个各自 由10层0. 1mm厚的非掺杂YAG形成的外部之间。各非掺杂的YAG层根据实施例1制备。各 lat. % Nd掺杂的YAG层根据实施例12的步骤制造,不同之处在于，用基于Y203粉末钇含量 的latomic^ Nd代替Er,其中Nd以Nd203的形式(奥德里奇化学公司，lOOnm, 99. 9 % )存 在。然后将这些层组合为一叠堆，在74。C，5MPa下单轴压缩，随后在74°C，20MPa进行等静 压层压，以形成预制件。如实施例1所述加热该预制件以烧去有机物，以及根据实施例1的 步骤进行烧结。实施例10A在此实施例中，将8层0. 1mm厚的非掺杂YAG与2层0. 1mm厚的0. 25at% Nd掺杂 YAG, 2 层 0. 1mm 厚的 0. 5at % Nd 掺杂 YAG，2 层 0. 1mm 厚的 0. 75at % Nd 掺杂 YAG，2 层 0. 1mm 厚的 lat% Nd 掺杂 YAG, 2 层 0. lram 厚的 0. 75at% Nd 掺杂 YAG, 2 层 0. lram 厚的 0. 5at% Nd 掺杂YAG, 2层0. 1mm厚的0. 25% Nd掺杂YAG,和8层0. 1mm厚的YAG组装入一叠堆。各非 掺杂YAG层根据实施例1制造。各0. 25at. % Nd掺杂的YAG层根据实施例12的步骤制造，不同之处在于，用基
Y203粉末钇的0. 25 % Nd代替Er,
Nd以:NcU)3的形式(奥德里奇化学公司，lOOnm,
99.9%)存在。各0. 5at. %Nd掺杂的YAG层根据实施例12的步骤制造,不同之处在于,用 基于Y203粉末钇含量的0. 5atomic% Nd代替Er，其中Nd以Nd203的形式(奥德里奇化学公 司，lOOnm, 99.9% )存在。各0. 75at. % Nd掺杂的YAG层根据实施例12的步骤制造，不同 之处在于，用基于Y203粉末钇含量的0. 75atomic% Nd代替Er,其中Nd以Nd203的形式(奥 德里奇化学公司，lOOnm,99. 9% )存在。然后根据实施例10的步骤层压和热处理该叠堆。实施例10B依照实施例1的步骤，不同之处在于，通过堆积来自不同掺杂剂浓度带的带块形 成沿产品厚度的掺杂剂梯度。在本实施例中，如图(a)所示的结构为，10层0. 1mm厚的0. 25at% Er掺杂的YAG
形成的中部35介于10层非掺杂YAG形成的底部37和10层0.5at%掺杂的YAG形成的顶部39之间。各非掺杂的YAG层根据实施例1制备。各0. 5at. % Nd掺杂的YAG层根据实施例12的步骤制造。各0. 25at. % Nd掺杂的YAG层根据实施例12的步骤制造,不同之处在 于，使用基于Y203粉末钇含量的0. 25atomic%^ Er。然后将这些层组合入一叠堆，在74°C， 5MPa下单轴压缩，随后在74°C，20MPa进行等静压层压，以形成预制件。如实施例1所述加 热该预制件以烧去有机物，以及根据实施例1的步骤进行烧结。实施例11一种透明YAG产品，由0. 4mm厚的4at% Nd3+掺杂的YAG层夹在纯YAG层之间而 成。该YAG产品的厚度为4mm。此步骤中，将1. 8mm厚YAG层，0. 4mm厚的4at% Nd3+掺杂 的YAG层，和根据实施例1生产的1. 8ram厚的非掺杂YAG层组装为一个叠堆。该非掺杂YAG 层根据实施例1制造。该4at. % Nd3+掺杂的YAG层根据实施例12的步骤制造,不同之处 在于，用基于Y203粉末钇含量的4. 0atomic% Nd代替Er，其中Nd以Nd203的形式(奥德里 奇化学公司，100nm,99. 9% )存在。根据实施例10的步骤层压和热处理该叠堆。用能量分 散X射线光谱法(EDS)对沿Nd掺杂YAG产品的厚度进行行扫描。结果显示于图4和表3。 图4左边的曲线图显示了 Y, A1，0和Nd的扫描结果。图4右边的曲线图显示Nd的扫描。表3 实施例12实施例1的步骤,不同之处在于，在添加粉末至浆料时,添加Er(N03) 35H20(青岛润 仓化工有限公司，99. 99% )形式的基于Y203粉末的钇含量的0. 5atomic% Er作为掺杂剂。实施例13将实施例1的碾磨浆料置于图5所示装置的第一储库，用lat% Nd作为掺杂剂掺 杂的实施例1的碾磨浆料置于图5所示装置的第二储库,实施例1的碾磨浆料置于图5所 示装置的第三储库。这些浆料同时在0. 35mm缺口的刮片以20cm/分钟的速率同时地浇注在实施例1中采用的载体上，以形成片段化的共同浇注带。该片段化的带在25°C干燥形成 千带。该千带切割为25mmX 25mm。将50个这些块堆积为组件，其中该带的各片段在它们的 连接处形成集成体。然后在5MPa和74°C下单轴压缩该组件以形成预制件，最后在20MPa和 74°C下等静压该预制件。依据实施例1的步骤加热所得预制件以烧尽有机物，在i7()(rc, 10_3Torr的真空中烧制4小时。所得产品在1700°C, 200MPaAr压力下热等静压8小时，以 形成片段化的复合部件。实施例13A使用图5所示的装置，不同之处在于,该装置使用4个间壁10，以提供5个储库。 实施例1的碾磨浆料置于第一和第五储库。用0. 5% Er作为掺杂剂掺杂的实施例12的碾 磨浆料置于图5所示装置的第三储库。用0. 25% Er代替0. 5% Er的实施例12的碾磨浆 料置于图5所示装置的第二和第四储库。这些浆料在0. 35mm缺口的刮片以20cm/分钟的 速率同时地浇注于实施例1使用的载体上，以形成片段化的共同浇注带40,如图6( 1)所示。 在25°C干燥该片段化的带以形成干带,其具有片段42，44，46，48和50,其中片段42和50 是非掺杂YAG，片段46是0. 5at% Er掺杂的YAG,片段44和48是0. 25at%掺杂的YAG。将干带切割为30mmX 130mm的矩形块。五十个所述块以介面对准(registered) 的方式堆积形成组件。然后在5MPa和74°C下单轴压缩该组件以形成预制件,最后在20MPa 和74°C下等静压该预制件。依据实施例1的步骤加热所得预制件以烧尽有机物，在1700°C, l(T3Torr的真空中烧制4小时。所得产品在1700°C, 200MPaAr压力下热等静压8小时，以 形成片段化的复合部件。实施例1.4依照实施例1的步骤，除了实施例1生产的烧结YAG预制件在1750°C, 200MPa的 Ar压力下热等静压4小时。在备选的实施方式中，可以使用使用水性浆料。可用的水性浆料包含YAG粉末，琥 珀酸(分散剂)，聚乙烯亚胺(PEI分散剂/粘合剂)和水。实施例15示范了该实施方式。实施例15依照实施例1的步骤，不同之处在于配制了一中水基浆料。在此实施方式中，用14g水代替乙醇和二甲苯，用5g琥珀酸(美国化学会试剂等 级，彡99. 0% )和14gPEI (奥德里奇化学公司，80%乙氧基化溶液,平均分子量 50，000, H20中37wt%替代有机物(即分散剂，粘合剂和增塑剂)，该固体包含70gYAG粉末。实施例16 透明Ce203的制造用5mm直径的氧化铝碾磨介质填充250ml的高密度聚乙烯碾磨容器至33. 3 %体 积。添加氧化鲱鱼鱼油(1.40g, Z-3等级,带状浇铸仓库)，无水二甲苯(17.30g，特鲁利贝 克)，变性乙醇(17. 30g,环球化工)和TE0S (0. 35g, 99. 999+%金属成分，青岛润仓化工有限 公司)至该碾磨容器。在100°C千燥Ce203粉末24小时，在其从千燥箱仍热时添加至该碾 磨容器，以形成混合物。粉末总重量为70.00g。混合氧化鲱鱼鱼油，二甲苯，变性乙醇，TE0S和Ce203粉末形成第一浆料。添加聚 乙烯醇缩丁醛(3. 49g, B-98等级,带状浇铸仓库)，邻苯二甲酸丁基苄酯(1. 75g, S-160等 级，带状浇铸仓库)和聚二醇(1.75g，UC0N 50HB2000等级，带状浇铸仓库)至第一浆料，以 形成处理浆料，然后将所得处理浆料另外碾磨24小时以形成一碾磨浆料。
倾倒碾磨容器的内容物,过筛,入烧杯,使碾磨介质从碾磨浆料分离。用十毫升由 相等重量比例的二甲苯和乙醇形成的冲洗液冲洗该介质和碾磨容器，以回收残留的碾磨浆 料。添加回收的残留浆料和冲洗液至烧杯中的碾磨浆料，用磁力搅拌棒在室温下搅拌25 分钟,然后用具有().3mm缺口的刮片浇注至硅树脂-涂敷的以20cra/分钟移动的聚酯薄膜 (Mylar)载体上，以形成铸件带。在室温下于空气中千燥该铸件带1小时，以形成厚度0. 1mm的千带。将千带从载体 移除，切割为3(kmX 30mm的块。三十个所述块堆积成一组件，其在74°C，5MPa的单轴压力下 层压15分钟，以形成预制件。然后在74°C, 20MPa的压力下热等静压该预制件30分钟。在 空气中以0. 5°C /分钟的速率加热预制件至500在500X保持60分钟以烧去有机物,然 后自然冷却，以形成生预制件。在10_3Torr的真空中，以10°C /分钟的速率加热至1750°C 并在1800°C维持8小时，对生预制件进行烧结，然后以20°C /分钟的速率冷却至室温。实施例17 透明y203的制造依照实施例16的步骤，不同之处在于，用Y203代替Ce203。在lO^Torr的真空中烧 结生预制件，以10°c /分钟的速率加热至1900°C并在1900°C保持6小时，然后以20°C /分 钟的速率冷却至室温。实施例18 透明Sc203的制造依照实施例16的步骤，不同之处在于，用sc203代替ce203。在10_4torr的真空中 烧结生预制件，以10°c /分钟的速率加热至1800°c并在180(tc保持10小时，然后以20°c / 分钟的速率冷却至室温。实施例1.9 透明lu2()3的制造依照实施例16的步骤,不同之处在于,用Lu203代替Ce203。在10_3Torr的真空中 烧结生预制件，以10°C /分钟的速率加热至1850°C并在185(TC保持8小时，然后以20°C / 分钟的速率冷却至室温。实施例21 透明MgAl2()4尖晶石的制造用5mm直径的氧化铝碾磨介质填充250ml的高密度聚乙烯碾磨容器至33. 3%体 积。添加氧化鲱鱼鱼油(1. 40g, Z-3等级，带状浇铸仓库)，无水二甲苯(17.30g，特鲁利贝 克)，变性乙醇(17. 30g，环球化工)和TE0S(0. 35g，99. 999+%金属成分，青岛润仓化工有限 公司)至该碾磨容器。在l()(rC干燥MgO粉末(99. 9999%纯度,5000纳米直径，西格玛 奥 德里奇化学公司)和A1203粉末(AKP-50等级,99. 999%纯度,300纳米直径，日本住友化工 有限公司)24小时，在其从千燥箱取出仍热时添加至该碾磨容器，以形成混合物。粉末使用 的摩尔比率为1 1 :A1203 MgO。粉末总重量为70. 00g。将氧化鲱鱼鱼油，二甲苯,变性乙醇，TE0S, MgO粉末和Al2()3粉末的混合物碾磨24 小时以形成第一浆料。添加聚乙烯醇缩丁醛(3.49g,B-98等级,带状浇铸仓库)，邻苯二甲 酸丁基苄酯(1. 75g, S-160等级，带状浇铸仓库)和聚二醇(1. 75g，UC0N 50HB 2000等级， 带状浇铸仓库)至第一浆料，以形成处理浆料，所得处理浆料另外碾磨24小时以形成一碾 磨浆料。倾倒碾磨容器的内容物,过筛,入烧杯，以使碾磨介质从碾磨浆料分离。用十毫升 由相等重量比例的二甲苯和乙醇形成的冲洗液冲洗该介质和碾磨容器，以回收残留的碾磨 浆料。添加回收的残留浆料和冲洗液至烧杯中的碾磨浆料，用磁力搅拌棒在室温下搅拌25分钟，然后用具有0. 3mm缺口的刮片浇注至硅树脂-涂敷的以20cm/分钟移动的聚酯薄膜 (Mylar)载体....匕以形成铸件带。在室温下于空气中干燥该铸件带1小时，以形成厚度0. 1mm的干带。将干带从载体 移除，切割为30画X 30mm的块。三十个所述块堆积成一组件,其在74°C, 5MPa的单轴压力下 层压15分钟，以形成预制件。然后在74°C,20MPa的压力下热等静压该预制件30分钟。在 空气中以0. 4°C /分钟的速率加热预制件至600°C，在600°C保持30分钟以烧去有机物，然 后自然冷却，以形成生预制件。在10 3Torr的真空中，以10°C /分钟的速率加热至1700°C 并在170(rC维持5小时，对生预制件进行烧结，然后以20°C /分钟的速率冷却至室温。实施例22 依照实施例1的步骤,不同之处在于,用0. 3g B203(99. 98%金属成分， 青岛润仓化工有限公司)代替TE0S。
权利要求
一种制造透明钇铝石榴石的方法，其特征在于，包含以下步骤形成Y2O3，Al2O3，烧结助剂，分散剂和有机溶剂的混合物；碾磨该混合物以形成第一浆料；将该第一浆料与有机粘合剂和增塑剂混合，以形成处理浆料；碾磨该处理浆料，形成碾磨浆料；带式浇铸该碾磨浆料以形成铸件带；干燥该铸件带以形成干带；堆积部分干带以形成组件；压缩该组件以形成预制件；加热该预制件以形成生预制件；烧结该生预制件以形成透明钇铝石榴石。
2.如权利要求1所述的制造透明钇铝石榴石的方法，其特征在于，所述的烧结助剂选 自四乙氧基硅烷，胶态硅石，氧化锂,氧化钛,氧化锆,氧化钡,氧化钙,氧化镁,氧化锶,及其 混合物组成的组。
3.如权利要求2所述的制造透明钇铝石榴石的方法，其特征在于，所述的分散剂选自 氧化鲱鱼油，琥珀酸，乙二酸,丙二酸，戊二酸，己二酸,庚二酸，辛二酸，壬二酸，癸二酸，邻 酞酸,去水山梨糖醇单油酸酯及其混合物组成的组。
4.如权利要求3所述的制造透明钇铝石榴石的方法,其特征在于，所述的有机粘合剂 选自聚乙烯醇缩丁醛，聚乙烯醇，聚氯乙烯，聚醋酸乙烯酯，聚丙烯腈，聚乙烯亚胺，聚异丁 烯酸甲酯，氯乙烯-乙酸酯及其混合物组成的组。
5.如权利要求4所述的制造透明钇铝石榴石的方法,其特征在于,所述的增塑剂选自 邻苯二甲酸丁基苄酯,二(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯,邻苯二甲酸二异壬酯,二(正-丁 基)邻苯二甲酸酯，邻苯二甲酸丁基苄酯，邻苯二甲酸二异癸酯，邻苯二甲酸二正辛酯，邻 苯二甲酸二异辛酯，邻苯二甲酸二乙酯，邻苯二甲酸二异丁酯，邻苯二甲酸二正己酯，二 (2-乙基己基)己二酸酯，己二酸二甲酯，己二酸一甲酯，己二酸二辛酯，癸二酸二丁酯，马 来酸二丁酯,聚乙二醇，聚丙二醇,正乙基甲苯磺酰胺,正-(2-羟丙基)苯磺酰胺,正_(正 丁基)苯磺酰胺，磷酸三甲苯酯，磷酸三丁酯，三乙烯乙二醇二己酸酯，四乙烯乙二醇二庚 酸酯，柠檬酸三乙酯，乙酰柠檬酸三乙酯,柠檬酸三丁酯，乙酰柠檬酸三丁酯，柠檬酸三辛 酯，乙酰柠檬酸三辛酯,柠檬酸三己酯，乙酰柠檬酸三己酯,丁酰柠檬酸三己酯,柠檬酸三甲 酯，烷基磺酸苯酯及其混合物组成的组。
6.如权利要求2所述的制造透明钇铝石榴石的方法，其特征在于，所述的有机溶剂选 自乙醇，甲醇,异丙醇和二甲苯，环己酮，丙酮，甲苯，甲基乙基酮及其混合物组成的组。
7.如权利要求2所述的制造透明钇铝石榴石的方法,其特征在于，所述的压缩的压力 为约5MPa至约30MPa。
8.如权利要求2所述的制造透明钇铝石榴石的方法，其特征在于，所述的烧结在约 1600°C 至约 1900 °C 进行。
9.如权利要求1所述的制造透明钇铝石榴石的方法,其特征在于,所述的烧结助剂的 为基于Y2O3和Al2O3总量的0. Olwt. %至约5wt. %。
10.如权利要求1所述的制造透明钇铝石榴石的方法，其特征在于，所述的混合物还包含稀土掺杂剂，其选自 La3+, Ce3+，Pr3+，Nd3+，Pm3+, Sm3+, Eu3+，Gd3+, Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+，Lu3+及其混合物组成的组。
11.如权利要求1所述的制造透明钇铝石榴石的方法，其特征在于，所述的混合物还包 含稀土掺杂剂,其选自Nd3+, Er3+及其混合物组成的组。
12.如权利要求11所述的制造透明钇铝石榴石的方法,其特征在于,所述的烧结助剂 是四乙氧基硅烷，所述分散剂是氧化鲱鱼油，所述有机粘合剂是聚乙烯醇缩丁醛，所述增塑 剂是邻苯二甲酸丁基苄酯，所述有机溶剂包含变性乙醇和二甲苯，所述烧结在真空中进行。
13.一种形成透明氧化陶瓷原料的方法,其特征在于,包含以下步骤 形成氧化陶瓷，分散剂和有机溶剂的混合物；碾磨该混合物以形成第一浆料；将该第一浆料与有机粘合剂和增塑剂混合以形成处理浆料；碾磨该处理浆料以形成碾磨浆料；带式浇铸该碾磨浆料以形成铸件带；千燥该铸件带以形成千带；堆积部分干带以形成组件；压缩该组件以形成预制件；加热该预制件以形成生预制件；烧结该生预制件以形成透明氧化陶瓷。
14.如权利要求13所述的形成透明氧化陶瓷原料的方法，其特征在于，所述的氧化陶 瓷选自Al2O3,氧化铟,氧化铊，硅铝氧化-氮化物，钇铝石榴石，氧化铈,氧化钇,氧化钪，氧 化镨,镁铝尖晶石,氧化锆及其混合物组成的组。
15.一种形成透明陶瓷片段化带的方法，其特征在于，包含以下步骤形成多种不同组合物的碾磨浆料，其中至少一种碾磨浆料通过下列步骤制备，形成氧 化陶瓷,分散剂,和溶剂的混合物； 碾磨该混合物以形成第一浆料； 将该第一浆料与粘合剂和增塑剂混合，以形成处理浆料； 碾磨该处理浆料以形成碾磨浆料；将碾磨浆料用适合同时浇铸每一种碾磨浆料至载体上的刮片装置沉积入邻近的储库， 以形成多个在片段之间具有连续交界面的带状铸件片段，形成片段化铸件带； 千燥该铸件带以形成千带； 堆积部分干带以形成组件； 压缩该组件以形成预制件； 加热该预制件以形成生预制件； 烧结该生预制件以形成透明陶瓷片段化带。
16.如权利要求15所述的形成透明陶瓷片段化带的方法，其特征在于，至少一种所述 的碾磨浆料包含Y2O3和Al2O3的混合物。
17.如权利要求15所述的形成透明陶瓷片段化带的方法,其特征在于,至少一种所述 的碾磨浆料包含Y2O3，Al2O3和掺杂剂的混合物。
18.—种沿产品的一部分厚度具有掺杂梯度的透明陶瓷产品的形成方法,其特征在于，包含以下步骤 形成不同组合物的多种碾磨浆料，其中至少一种研磨浆料通过下列步骤制备，形成氧 化陶瓷，掺杂剂，分散剂和溶剂的混合物； 碾磨该混合物以形成多种第一浆料；将至少一种第--浆料与粘合剂和增塑剂混合以形成处理浆料；碾磨该处理浆料以形成碾磨浆料；带式铙铸该碾磨浆料以形成不同组合物的多种铸件带；干燥该铸件带以形成不同组合物的干带；堆积部分所述干带以形成这些干带的多种组件的厚度；压缩组件以形成预制件；加热该预制件以形成生预制件；烧结该生预制件以形成透明陶瓷产品，所述透明陶瓷产品具有厚度，以及沿该陶瓷产 品一部分厚度的掺杂梯度。
19.如权利要求18所述的沿产品的一部分厚度具有掺杂梯度的透明陶瓷产品的形成 方法，其特征在于，掺杂剂是稀土掺杂剂，其选自Nd3+, Er3'及其混合物组成的组。
全文摘要
本发明涉及一种通过带式浇铸制造透明陶瓷，例如钇铝石榴石的制造方法。该方法包含，形成氧化陶瓷，分散剂和有机溶剂的混合物，碾磨该混合物以形成第一浆料，将该第一浆料与有机粘合剂和增塑剂混合以形成处理浆料，碾磨该处理浆料以形成碾磨浆料，带式浇铸该碾磨浆料以形成铸件带，干燥该铸件带以形成干带，堆积部分干带以形成组件，压缩该组件以形成预制件，加热该预制件以形成生预制件，烧结该生预制件以形成透明钇铝石榴石。该方法可以用于形成单一的具有不同透明段的陶瓷产品，以及具有沿产品一部分厚度的掺杂梯度的透明陶瓷产品。
文档编号H01S3/16GK101855187SQ200880107037
公开日2010年10月6日 申请日期2008年9月12日 优先权日2007年9月14日
发明者亚当·J·史蒂文森, 伊丽莎白·R·库佩, 加尼亚·Y·贾万达, 加里·L·梅辛, 李尚浩 申请人:宾夕法尼亚州立大学研究基金会