专利名称：陶瓷坩锅的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制备陶瓷坩锅的方法。本发明还涉及陶瓷坩锅，制备陶瓷坩锅的成套装置以及实施陶瓷坩埚生产方法的设备。
背景技术：
通过将料浆注入吸收性多孔石膏模中制备陶瓷坩锅的方法已为人所知。所述料浆包含悬浮液，该悬浮液能被吸收性石膏模吸收。通过悬浮液的脱出，在石膏模壁上形成陶瓷层，这种过程一直持续进行直到陶瓷层达到所需要厚度，然后将所形成的陶瓷坯体脱模、烧结，制备出陶瓷坩锅。
根据一种变化，使用中空浇注石膏模作为石膏模。当料浆注入石膏模并且所得的生坯达到所需厚度后，将多余的料浆倒出。在这种情况下，随后将所得的陶瓷生坯脱模和烧结。
这种方法的一个缺点是所用的陶瓷模具制备复杂而且只能用于制备有限数量的陶瓷坩埚。这就使得这种已知方法相对来说成本高。
此外，由于石膏模老化，使得坩埚的几何形状和表面发生变化，从而导致制备出的陶瓷坩埚尺寸精确度差。尺寸精确度差是指通过相同方法制备出的陶瓷坩埚相互之间在其几何尺寸上可能有很大不同，并且与坩埚的平均几何尺寸差别很大。所以，对于所生产的陶瓷坩埚而言，尺寸精度差与这种制备方法重复性差是相同含义。如果一种制备方法的重复性差，就不可能得到小的尺寸公差。所述尺寸公差是指几何尺寸上的允许偏差。
另外，根据现有技术的方法也不能达到小的形状公差。如果指定了小的形状公差，可以接受作为成品的坩埚是与指定几何形状仅有指定的几何偏差(形状公差)的那些部件，其余的将是废品。这就意味着根据现有技术方法、利用相同的浇注模具等、在同样的方法条件下制备出的陶瓷坩埚在其几何尺寸上与设定的几何形状可能显著不同，因此大部分成为废品。
此外，用现有技术的方法制备的陶瓷坩埚表面不均匀，使其不利于后续应用。还有一个缺点是壁厚可能随位置不同而变化，从而使得产品形状精度差。
一般可以参考与现有技术相关的下列文献US 5811171(Osborne et al)，其涉及陶瓷产品；EP 0016971B1(Blasch Precision Ceramics，Inc.)，其涉及冷冻无机物、颗粒物、和水基料浆或悬浮液的方法；US 3512571(Phelps)，其涉及耐火材料模具及其它铸造制品的低温制备；US 3885005(Downing et al)，其涉及利用冷冻浇注法制备耐火材料制品；DE 3917734A1(HoechstAG)，其涉及通过冷冻水基料浆制备陶瓷成型制品的方法。此外还可以参考2005年3月24日公开的文献DE 10335224A1(University of Bremen)，其涉及一种用于由陶瓷材料生产成型制品的方法和料浆、陶瓷成型制品以及这种成型制品的应用，但其中没有提及陶瓷坩埚的生产；公开WO2005/012205(University of Bremen)与该文献相对应。
发明内容
本发明的目的是克服或者至少是减少现有方法的缺点。
根据第一个方面，本发明利用一种生产陶瓷坩埚的方法解决上述问题，所述生产方法包括下列步骤-提供可固化的料浆，-提供用于制备陶瓷坩埚的浇注模具，-将料浆注入浇注模具-通过下列方法固化浇注模具中的料浆a)冷冻和/或b)改变其pH值和/或c)加入有机或无机结合剂从而得到预成型坯体，和-热处理该预成型坯体，从而制得陶瓷坩埚。
根据第二个方面，本发明利用可以采用根据本发明的方法生产，优选采用根据本发明方法的优选实施方案生产的陶瓷坩埚来解决所述问题(见下文)。
根据第三个方面，本发明利用生产陶瓷坩埚的成套装置解决所述问题，该成套装置包括-陶瓷坩埚的浇注模具，优选金属模具，-一种溶胶，优选包含陶瓷纳米颗粒组分的SiO2水溶胶-包含微粒陶瓷组分的陶瓷颗粒-任选的由金属和(或)合金和(或)金属间化合物组成的金属粉末-任选的一种或多种其它添加剂和-任选的有机或无机结合剂。
最后，根据第四个方面，本发明利用实施本发明方法的设备来解决所述问题，所述设备具有用于至少一个陶瓷坩埚的浇注模具和料浆分配装置，该分配装置可以与料浆储存罐相连，用于将料浆送入浇注模具，所述装置包含将浇注模具冷却到料浆的冷冻-硬化温度以下的装置和/或向料浆中按比例分配酸或碱的装置和/或向料浆中添加有机或无机结合剂的装置，从浇注模具中脱出的通过料浆固化而制得的预成型制品的装置，以及热处理预成型制品的装置。
本发明的优点是(在发明的各个方面)所用的浇注模具制造方便且廉价，而且可以用于制备实际无数量限制的陶瓷坩埚。这就使得低成本制造成为可能。另外，可以实现小的尺寸公差，也就是象前面曾解释过的，按本发明方法制备出的两个陶瓷坩埚在其尺寸上仅有细微的差别。此外，有利的是可以实现高形状精度，因此可以实现小的形状差异。这意味着按本发明的方法制备的两个陶瓷坩埚在形状上仅有细微的不同。另一个优点是该发明能得到光滑的制品表面。
根据本发明的陶瓷坩埚或者按本发明制备的陶瓷坩埚可以使其具有良好的抗热循环性、高断裂强度和良好的抗热震性，坩埚表面对金属熔体的润湿性低，具有良好的抗金属熔体化学腐蚀能力、低孔隙率和/或精密的几何形状。
如果浆料中含有低润湿性陶瓷材料，例如氮化硅或氮化硼，则实现低润湿性。高抗金属熔体化学腐蚀能力可通过例如料浆中含有二氧化锆来获得。
根据本发明的方法通过料浆固化得到的预成型体还具有高的生坯强度和良好的加工操作特性。
应该理解，陶瓷坩埚是一种陶瓷材料的器皿。具体地，本发明涉及适合于熔化金属或合金(特别是用于牙科技术)的陶瓷坩埚。通常这些金属或合金的熔点超过500℃。本发明还具体涉及用于热失重分析的陶瓷坩埚。
根据本发明(a)用于熔化金属/合金或(b)用于热失重分析的陶瓷坩埚壁厚优选小于8mm，体积小于500ml。优选的是，陶瓷坩埚的抗热震性和耐金属熔体性大到在将500℃的金属熔体突然倒入坩埚中时坩埚强度没有任何明显的损失，尤其是不开裂。
浇注模具优选由热导率在23℃和1013hPa下高于10W/Km的材料(例如金属，见下述)和/或塑料和/或橡胶制品和/或硅树脂构成或含有上述材料。使用由上述高热导率材料制备的模具的一个优点是位于浇注模具中的料浆与周围环境之间的温度平衡迅速发生。例如如果料浆通过冷冻固化，这样就可以降低完全冷冻料浆所需要的时间。使用塑料材料的优点是其价格低，使得能廉价制得合适的浇注模具。使用橡胶制品和硅树脂的优点是它们具有弹性，从而简化预成型坯体的脱模。
热处理应当理解为通过暴露于热而使预成型坯体的力学或材料性能发生不可逆变化的一种方法。热处理实例有烧结、致密烧结、部分烧结、高温反应、反应烧结。
该方法包括以下步骤中的一个或多个热处理之前的预成型坯体脱模和/或脱模后预成型坯体的干燥，优选的干燥条件是温度为40℃至100℃和/或相对湿度低于30％。
优选的方法为可固化料浆是可冷冻浇注的料浆。
如果料浆在一个温度(开始温度)下开始是液态并在冷却到低于某一设定温度(冷冻-硬化温度)后固化到足以支撑其重量(假定壁厚足够大)，而且当加热到起始温度时，预成型坯体强度足够(继续)支撑其重量，那么这种料浆就认为是可冷冻浇注的料浆。冷冻-硬化温度低于料浆分散剂的冰点，例如在-200℃至0℃之间。
优选使用其悬浮流体是水的料浆。当料浆冷冻时水会形成冰晶。干燥后，在冰晶的位置处会产生孔洞。通过这种方法制备的陶瓷坩埚与传统方法制备的陶瓷坩埚的区别是该方法制备的坩埚具有更好的抗热震性。
如果通过冷冻进行固化，则本发明方法另外优选包括下列步骤改变冷冻条件，特别是冷却速率、冷冻温度、冷冻方向、浇注模具的热导率和可固化料浆的组成，确定制备的陶瓷坩埚的抗热震性和确定最佳冷冻条件，以及确定具有最高抗热震性陶瓷的最佳组成。抗热震性通过将不同温度的金属熔体倒入25℃的陶瓷坩埚来确定。抗热震能力由坩埚仍然不开裂时的最高温度来表征。
作为选择，使用可以通过改变pH值而固化的料浆。为实现固化的目的，例如可通过加入酸或碱来改变料浆的pH值。
根据本方法的有利的进一步发展，将可固化的料浆倒入温度保持在料浆的冷冻-固化温度或任选低于此温度的中空浇注模具中。浇注模具在其上沉积所需厚度的陶瓷层之前一直以这样的方式进行。
优选的方法是其中由金属组成的浇注模具至少在某些点处由金属构成，这些点在冷冻时与可冷冻浇注的浆料接触。优选的是具有较高热导率的金属。较高热导率是指在23℃和1013hPa下热导率高于150W/Km。优选的金属是铝、铜和不锈钢。
浇注模具尤其优选由金属组成。
优选方法是提供包含以下物质的混合物的可固化料浆-分散剂-陶瓷颗粒，包含i)(颗粒)直径小于500nm(陶瓷纳米颗粒部分)的部分，比例占总混合物体积的2-74体积％，和ii)(颗粒)直径在500nm至500μm(陶瓷微粒部分)的部分，比例占总混合物体积的2-74体积％，-任选的金属粉末，由金属和/或合金和/或金属间化合物所组成，-任选的一种或多种其它添加剂和-任选的有机或无机结合剂。
如果料浆可以通过改变pH值实现固化，可以选择使用包含除了陶瓷纳米颗粒部分以外的上述组分的浆料。
所用的分散剂例如是水、醇或水基、醇基的混合液，其任选包含润湿剂和/或稳定剂和/或杀菌活性物质。水是优选的分散剂。
所述颗粒直径是按照ISO 13320-1，例如用Beckman Coulter GmbH LS-13320设备测定的颗粒直径。用体积％表示的陶瓷颗粒的比例，例如用Coulter Corporation，Miami，Florida，U.S.A.公司的制造的Coulter LS 230粒径分析仪测定。为此，使料浆的固含量适合仪器的分析范围。
特别优选的是通过以下步骤生产料浆的方法-提供含有直径小于500nm的陶瓷颗粒(纳米陶瓷组分)的溶胶，-将上述溶胶与直径在500nm至500μm之间的陶瓷颗粒(陶瓷微粒组分)进行混合，-任选与金属粉末进行混合，所述金属粉末由金属和/或合金和/或金属间化合物组成，-任选与一种或多种其他添加剂混合，-任选与有机或无机结合剂混合。
所述溶胶任选另外与粒径小于500nm且优选由一种、两种或多种陶瓷化合物组成的陶瓷颗粒进行混合，所述陶瓷化合物选自氧化铝、莫来石、尖晶石、二氧化锆、氧化镁、二氧化硅。该溶胶例如通过酸化硅酸钠(Na4SiO4)的水溶液(水玻璃溶液)来制备。稀释的水玻璃溶液快速通过阳离子交换器，产生的(不稳定)溶胶通过碱化或加热例如加热到60℃来稳定。这样的溶胶例如由H.C.Starck或Chemiewerk BadKstritz销售。
优选的方法是陶瓷纳米颗粒组分采取一种、两种或多种陶瓷化合物的陶瓷颗粒形式，所述陶瓷化合物选自二氧化硅、氧化铝，特别是水铝石、二氧化锆、氧化钇、钇盐、硝酸锆、二氧化钛。
60重量％以上的，优选90重量％以上的陶瓷纳米颗粒组分优选由二氧化硅组成。
在优选的方法中，陶瓷纳米颗粒组分的比例占混合物总体积的2-30体积％。
陶瓷微粒组分优选由一种或多种元素的氧化物、混合氧化物、氮化物或碳化物组成，所述元素选自锂、铍、硼、钠、镁、铝、硅、钾、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、铪、锡、镉、铅、锶、钡、锑。
形成陶瓷微粒组分的陶瓷颗粒特别优选包含选自氧化铝、莫来石、尖晶石、二氧化锆、氧化镁、二氧化硅中的一种、两种或多种陶瓷化合物。
陶瓷微粒组分优选占混合物总体积的比例为30-60体积％。
优选的方法是其中金属粉末包含-金属粉末和/或-金属粉末的混合物和/或-合金或两种或多种金属的化合物的粉末所述金属选自铝、镁、锆、铌、钇、铪、钒、钙、钾、钽、钛、铁、硅、锗、钼、锰、锌、锡、铋、镍、钴、钠、铜、镓、铟和铅。
另一优选方法是所述混合物含有-金属粉末和/或-陶瓷微粒组分和/或-一种或多种其它添加剂其中所述其它添加剂-能共同反应和/或与其它气相反应物反应并伴随体积增大或-能通过热激活引起晶格改变(相变)，从而导致体积增大；和其中，在料浆冷冻后处理预成型坯体，任选加入一种或多种气相反应物和/或形成气体的反应物，使得伴随着体积增大，金属粉末和/或陶瓷颗粒和/或一种或多种其它添加剂a)发生化学反应或b)产生相变。
优选使用AlMg5。金属粉末的颗粒尺寸优选是100nm至500μm，特别优选为0.5μm至100μm。
在热处理过程中，优选以发生反应或相变的方式处理预成型坯体。优选的方法是选择金属粉末和处理方式，使金属粉末在处理过程中能发生固相反应并产生体积膨胀。金属粉末优选在处理之前混入陶瓷中。例如这里可以采用铌。该反应对预成型坯体的其它组分的烧结收缩进行补偿，从而使得预成型坯体在整体上不产生任何(或者任何可感知的)烧结收缩。
作为选择，优选的方法是选择金属粉末和处理方式，使得处理过程中金属首先液化(由于所选择的温度调节)，然后再发生导致体积增大的反应。在这种方法中，金属粉末先液化，流入孔洞中，由于反应过程中的体积增大，至少部分填充孔洞。这种反应导致孔隙率降低，强度提高，并且任选地还补偿烧结收缩。合适的金属粉末的实例是AlMg5。该方面参见下述具体应用实施例3。
所采用的气相反应物实例为O2、N2、CO、CO2或它们的混合物。
优选方法是选择料浆中发生伴随体积增大的化学反应或相变的-金属粉末和/或-陶瓷微粉组分和/或-一种或多种添加剂的比例，使得最终的陶瓷坩埚的外型尺寸与其浇注模具的相应内部尺寸在23℃，1013hPa条件下相比，尺寸偏差小于2％，优选小于1％。
优选选择金属粉末和/或陶瓷微粉组分和/或一种或多种添加剂的比例，使得与按照相同工艺但没有所述金属粉末和/或没有所述陶瓷微粒组分和/或没有合适的添加剂所生产的陶瓷坩埚相比，陶瓷坩埚的强度提高20％。为确定合适的比例，改变浆料中金属粉末和/或陶瓷微粒组分和/或一种或多种添加剂的比例。然后利用根据本发明的方法用该料浆制备试样，选择试样尺寸以便对该试样进行标准化的四点抗弯实验。然后进行四点抗弯试验并由此确定试样的强度。
基于该过程获得的测量数据，按照比没有合适的金属粉末和/或没有合适的陶瓷微粒组分和/或没有合适的添加剂所生产的陶瓷坩埚的强度提高20％的原则，选择金属粉末和/或陶瓷微粒组分和/或多种添加剂的比例。
优选选择金属粉末和/或陶瓷微粒组分和/或一种或多种添加剂，使得与没有所述金属粉末和/或没有所述陶瓷微粒组分和/或没有合适的添加剂但是按相同工艺生产的陶瓷坩埚相比，开孔率降低10％以上，尤其是25％以上，更特别是50％以上。开孔率采用按照ISO/FDIS 18754的浸水法来测量。
在一种优选的方法中，选择金属粉末和/或陶瓷微粒组分和/或添加剂的比例，使得对于所述陶瓷坩埚获得指定的开孔率F。
以下参考实施例和附图更详细解释本发明。
图1表示用于本发明实施例的方法的浇注模具。
具体实施例方式
实施例1以下描述根据本发明的实施例制备陶瓷坩埚的方法。将二氧化硅水溶胶通过搅拌与氧化铝粉和莫来石粉混合，加入丙三醇。
含水二氧化硅中SiO2颗粒的直径分布的中位径(d50)为8nm。氧化铝粉末颗粒的直径小于10μm，莫来石粉末颗粒的直径小于80μm。这种溶胶例如通过将硅酸钠溶液进行酸化处理后，再使该溶液通过阳离子交换器并碱化所得的溶胶来进行工业化生产。这样的溶胶由CWK销售。
混合物具有下表所示的组成
这种混合物是一种可冷冻浇注的料浆，也就是特殊的可固化料浆。该料浆用于倾倒到金属浇注模具10(图1)中。金属浇注模具10包含基本部件12和插入件14，插入件14通过臂16与基本部件12可拆卸地连接。插入件14具有截头锥形的形状。
基本部件12包含底18和侧壁20，二者通过边框22连接。底18和侧壁20形成顶端开口的截头圆锥体空腔。侧壁20的孔径角与截头锥体状插件14的孔径角相对应。插件14通过臂16相对于基本部件定向，使得侧壁20和插件之间的间距保持恒定。
支撑臂16紧密地螺纹连接到插件14，并因此牢固连接但是可以与其拆卸。臂16位于基本部件12上，在边缘22中形成的凹槽24中。
料浆(参见附图标记26)被倾倒入基本部件12和插件14之间的空腔中。选择插件14的重量，使得当料浆26倒入后由料浆12产生的浮力不会导致插件14相对于基本部件12移动。在另一种可选结构中，臂16例如通过螺丝或卡口接头与基本部件12牢固连接。
金属浇注模具10与其中倒入的料浆26一起被放入冷冻室并进行冷冻。冷冻室中的空气温度达到-40℃，压力达到1013hPa。在冷冻室中，金属浇注模具和其中包含的料浆被冷却。一定时间后，料浆冷冻并形成预成型坯体。冷冻时间由预先的试验来确定。取决于金属浇注模具的厚度和基本部件12与插入件14之间的间距，冷冻时间通常在30至300min之间。
在所述时间之后，从冷冻室中将金属浇注模具取出。然后脱出插件14，从金属浇注模具10中脱出通过冷冻由料浆形成的预成型坯体。用这种方法制备的预成型体在相对湿度为30％、压力为1013hPa、温度为60℃的干燥室中进行干燥。作为一种选择，成型后的制品可以在干燥过程中保持在浇注模具中。在干燥过程中，水分挥发，但预成型坯体并不会坍塌，这是由于冷冻产生了陶瓷颗粒的稳定框架，该框架被保持，使得预成型坯体支持其自身的重量。干燥后，已经脱水的预成型坯体留做后用。该预成型坯体然后在1200℃烧结3小时，从而得到陶瓷坩埚制品。
实施例2根据本发明方法的另一实施例描述如下。首先将SiO2水溶胶与氧化铝、莫来石、Nb粉通过搅拌进行混合，加入丙三醇。氧化铝、莫来石、和SiO2颗粒的直径与实施例1中所述的那些相同。Nb颗粒的直径小于40μm。
将用这种方法制备的料浆倒入如实施例1中的金属浇注模具中，并在冷冻室中于-40℃冷冻。将得到的预成型坯体脱模，然后在相对湿度为30％、压力为1013hPa、温度为60℃的干燥室中干燥。然后将该预成型坯体在空气中于1200℃烧结3小时。在烧结过程中，铌粉氧化(由于空气中氧气的存在)形成五氧化铌而导致体积增大。
实施例3根据本发明方法的另一实施例描述如下。首先将SiO2水溶胶与氧化铝、莫来石、Nb和AlMg5粉末通过搅拌进行混合。AlMg5粉末颗粒的直径小于80μm。其它颗粒的直径与与实施例2中所述相同。
将这种方式制备的料浆倒入如实施例1中的金属浇注模具中，利用低温恒温箱在-40℃冷冻。将得到的预成型坯体脱模，然后在相对湿度为30％、压力为1013hPa、温度为60℃的干燥室中干燥。然后，该预成型坯体首先加热到600℃至700℃，加热2小时，然后于1200℃在空气中烧结3小时。当预成型坯体温度在600℃至800℃时，AlMg5粉液化并被氧化，生成氧化铝、氧化镁、和尖晶石，同时体积增大。所述方法的该替换实施方案得到特别低的孔隙率。
在这两个供选择的实施方案中，所发生的体积增大补偿其它组分的烧结收缩，从而使得烧结后的预成型坯体尺寸与烧结前的预成型坯体尺寸的偏差小于1％。
根据实施例1-3的上述方法可以利用根据本发明的设备以机械化方式进行。根据本发明的设备例如包括使料浆进入金属浇注模具中的分配装置。分配装置例如是泵和阀，特别是电磁阀。此外，优选提供将插入件14相对于基本部件12固定的装置，和冷却金属浇注模具10的装置。这些装置的实例是Peltier元件或压缩机制冷机。
此外，在本实施例中，根据本发明的设备包含在冷冻后使预成型坯体脱模的装置。例如一种可能的方法是使浇注模具10可弹性变形。通过在图1中的底部18上施加向上的压力来使坯体脱模。作为一种选择，底部相对于浇注模具的其它部分是可以移动的。
还有利地提供了将金属浇注模具上下翻转的设备。上下翻转能使预成型坯体从金属浇注模具10中掉出来。该设备还包含对坯体进行热处理的装置，比如窑炉。作为一种选择，提供将坯体输送进入该窑炉如马弗窑的装置。
权利要求
1.一种制备陶瓷坩埚的方法，该方法包括以下步骤-提供可固化的料浆，-提供陶瓷坩埚的浇注模具(10)，-将料浆倒入浇注模具(10)，-通过下列方式使浇注模具(10)中的料浆固化(a)冷冻和/或(b)改变料浆pH值和/或(c)加入有机或无机结合剂，从而得到预成型坯体以及-对预成型坯体进行热处理，从而得到陶瓷坩埚。
2.根据权利要求1的方法，特征在于可固化料浆是可冷冻浇注的料浆。
3.根据权利要求2的方法，特征在于所述浇注模具(10)至少在某些点处由金属构成，这些点在冷冻时与可冷冻浇注的浆料接触。
4.根据权利要求3的方法，特征在于所述浇注模具(10)由金属构成。
5.根据前述权利要求的任一项的方法，特征在于提供所述可固化料浆包括制备下列物质的混合物-分散剂-陶瓷颗粒，含有i)直径小于500nm的组分(陶瓷纳米颗粒组分)，占混合物总体积的比例为2-74体积％和ii)直径为500nm至500μm的组分(陶瓷微粒组分)，占混合物总体积的比例为2-74体积％，-任选的金属粉末，由金属和/或合金和/或金属间化合物组成，-任选的一种或多种其它添加剂和-任选的有机或无机结合剂。
6.根据权利要求5的方法，特征在于所述料浆通过下述步骤制备-提供溶胶，该溶胶包含直径小于500nm的陶瓷颗粒(陶瓷纳米颗粒组分)，-将所述溶胶与直径在500nm至500μm之间的陶瓷颗粒(陶瓷微粒组分)混合，-任选与金属粉末混合，所述金属粉末由金属和/或合金和/或金属间化合物组成，-任选与一种或多种其它添加剂混合和-任选与有机或无机结合剂混合。
7.根据权利要求5或6的方法，特征在于所述陶瓷纳米颗粒组分采取一种、两种或多种陶瓷化合物的陶瓷颗粒形式，所述陶瓷化合物选自二氧化硅、氧化铝，特别是勃姆石、二氧化锆、氧化钇、钇盐、硝酸锆、二氧化钛。
8.根据权利要求5-7的任一项的方法，特征在于所述陶瓷纳米颗粒组分的60重量％以上，优选90w重量％以上由二氧化硅组成。
9.根据权利要求5-8的任一项的方法，特征在于所述陶瓷纳米颗粒组分占混合物总体积的比例为2-30体积％。
10.根据权利要求5-9的任一项的方法，其中所述陶瓷微粒组分由一种或多种元素的氧化物、混合氧化物、氮化物或碳化物组成，所述元素选自锂、铍、硼、钠、镁、铝、硅、钾、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、铪、锡、镉、铅、锶、钡、锑。
11.根据权利要求5-10的任一项的方法，特征在于所述陶瓷微粒组分占混合物总体积的比例为30-60体积％。
12.根据权利要求5-11的任一项的方法，其中所述金属粉末包含-金属的粉末和/或-金属的粉末混合物和/或-合金或两种或两种以上金属的化合物的粉末，所述金属选自铝、镁、锆、铌、钇、铪、钒、钙、钾、钽、钛、铁、硅、锗、钼、锰、锌、锡、铋、镍、钴、钠、铜、镓、铟和铅。
13.根据权利要求5-12的任一项的方法，其中所述混合物含有-金属粉末和/或-陶瓷微粒组分和/或-一种或多种其余添加剂所述添加剂a)可以共同反应和/或可以与气相反应物发生化学反应，伴随体积增大或b)可以通过热激活导致晶格改变(相变)并因此引起体积增大，以及其中，在料浆冷冻后处理所述预成型坯体，任选加入一种或多种气相反应物和/或形成气体的反应物，从而伴随着体积增大，金属粉末和/或陶瓷颗粒和/或一种或多种其它添加剂a)发生化学反应或b)产生相变。
14.根据权利要求13方法，特征在于选择伴随体积增大的化学反应或产生相变的以下组分在料浆中的比例-金属粉末和/或-陶瓷微粉和/或-一种或多种添加剂，使得最终的陶瓷坩埚的外型尺寸与浇注模具(10)的相应内部尺寸在23℃，1013hPa条件下相比，尺寸偏差小于2％，优选小于1％。
15.一种陶瓷坩埚，特征在于其可以使用根据上述方法之一的方法来制备，优选采用根据上述方法之一的方法来制备。
16.一种用于制备陶瓷坩埚的成套装置，具有-用于陶瓷坩埚的浇注模具(10)，优选金属模具，-包含陶瓷纳米颗粒组分的溶胶，优选SiO2水溶胶，-包含微粒陶瓷组分的陶瓷颗粒，-任选的金属粉末，由金属和/或合金和/或金属间化合物组成，-任选的一种或多种其它添加剂和-任选的有机或无机结合剂。
17.一种实施根据权利要求1方法的设备，具有-用于至少一个陶瓷坩埚的浇注模具(10)和-分配装置，其可以与料浆储存罐相连，用于将料浆送入浇注模具，特征在于-使浇注模具(10)冷却到料浆的冷冻-硬化温度以下的装置和/或添加酸或碱到浆料中的装置和/或向料浆中添加有机或无机结合剂的装置，-从浇注模具中脱出通过固化由浆料获得的预成型坯体的装置和-热处理预成型坯体的装置。
全文摘要
本发明涉及一种制备陶瓷坩埚的方法。提出了下列步骤提供可固化的料浆；提供陶瓷坩埚的浇注模具(10)，将料浆倒入浇注模具，使料浆在模具中通过下列方法固化(a)冷冻和/或(b)改变料浆pH值，从而得到预成型坯体，对预成型坯体进行热处理，制得陶瓷坩埚。本发明还涉及利用所述方法制备的陶瓷坩埚和制备所述陶瓷坩埚的成套装置，包括陶瓷坩埚的浇注模具，优选的是金属模具；溶胶，优选的是包含纳米陶瓷颗粒组分的SiO
文档编号C04B35/00GK1789204SQ20051013019
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月19日 优先权日2004年12月17日
发明者马丁·施吕特, 托马斯·维斯特, 斯特凡·迪克斯 申请人:德国贝格有限公司