JP2004269290A - Method for manufacturing translucent alumina ceramic, translucent alumina ceramic, light emitting vessel for high-pressure discharge lamp, granulated powder, and formed body - Google Patents
Method for manufacturing translucent alumina ceramic, translucent alumina ceramic, light emitting vessel for high-pressure discharge lamp, granulated powder, and formed body Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004269290A JP2004269290A JP2003059742A JP2003059742A JP2004269290A JP 2004269290 A JP2004269290 A JP 2004269290A JP 2003059742 A JP2003059742 A JP 2003059742A JP 2003059742 A JP2003059742 A JP 2003059742A JP 2004269290 A JP2004269290 A JP 2004269290A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- granulated powder
- alumina ceramic
- translucent alumina
- raw material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
- Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、透光性アルミナセラミックスの製造方法、透光性アルミナセラミックス、高圧放電灯用発光容器、造粒粉末および成形体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特許文献１に記載の高圧放電灯用発光容器においては、チューブ本体の成形体と環状の端部封止部材の成形体とを別個に作製し、これら２種類の成形体を組み立てて組み立て体を作製している。そして、この組み立て体を焼成して発光物質封入用の容器を作製している。この際、チューブ本体の成形体を単独で焼成したときの内径よりも、端部封止部材の成形体を単独で焼成したときの外形が大きくなるように、両者の焼成収縮率を設計しておく。すると、焼成時に、チューブ本体から端部封止部材へと圧着力が加わるので、両者の接合が良好となり、気密性が高く維持される。
【特許文献１】
特開平１０−１２５２３０号公報
【０００３】この材質は発光物質に対する耐蝕性が必要であり、この点で透光性アルミナセラミックスが使用されることが多い。透光性アルミナセラミックスを製造する際には、アルミナ原料粉末をバインダーと混合し、噴霧乾燥機によって造粒して造粒粉末を得、造粒粉末を筒状に成形し、この成形体を焼結させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者が検討を進める過程で、製造条件によっては、透光性アルミナセラミックスの全光線透過率や直線透過率が低下し、バラツキが発生することがあった。これは製造歩留り低下の原因となる。
【０００５】本発明の課題は、透光性アルミナセラミックスの全光線透過率および直線透過率を高く保持し、そのバラツキを低減できるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミナ原料粉末およびバインダーを噴霧乾燥機によって造粒することによって造粒粉末を得、この造粒粉末を成形して成形体を得、この成形体を焼成することによって透光性アルミナセラミックスを製造する方法であって、アルミナ原料粉末が硫酸アルミニウムから製造されており、造粒粉末の平均微孔径が０．５〜２．０μｍであることを特徴とする。
【０００７】また、本発明は、前記方法によって得られたことを特徴とする、透光性アルミナセラミックスに係るものである。
【０００８】また、本発明は、放電空間が形成されているチューブ本体、およびこのチューブ本体の端部を封止する端部封止部材を備えている高圧放電灯用のセラミックス製発光容器であって、チューブ本体が前記透光性アルミナセラミックスによって形成されていることを特徴とする。
【０００９】また、本発明は、透光性アルミナセラミックスを成形するのに使用する造粒粉末であって、造粒粉末が、アルミナ原料粉末およびバインダーを噴霧乾燥機によって造粒することによって得られる造粒粉末であり、アルミナ原料粉末が硫酸アルミニウムから製造されており、造粒粉末の平均微孔径が０．５〜２．０μｍであることを特徴とする。
【００１０】また、本発明は、透光性アルミナセラミックスを製造するのに使用する成形体であって、この成形体が、アルミナ原料粉末およびバインダーを噴霧乾燥機によって造粒することによって得られた造粒粉末の成形体であり、アルミナ原料粉末が硫酸アルミニウムから製造されており、造粒粉末の平均微孔径が０．５〜２．０μｍであることを特徴とする。
【００１１】本発明者は、透光性アルミナセラミックスを製造するのに際して、造粒粉末を構成するアルミナ原料粉末を硫酸アルミニウムから製造すると共に、造粒粉末の平均微孔径を０．５〜２．０μｍとした。以下、これによる作用効果について述べる。
【００１２】従来は、金属アルミニウムを原料としてアルミナ原料粉末を得ており、このアルミナ原料粉末を噴霧乾燥機によって造粒していた。例えば図２に示すように、金属アルミニウムを反応させてアルキルアルミニウムを得、アルキルアルミニウムを加水分解して水酸化アルミナを得る。水酸化アルミナを仮焼して仮焼物を得、仮焼物を粉砕してアルミナ原料粉末を得る。そして、アルミナ原料粉末を他の添加物と調合し、噴霧乾燥して造粒し、造粒物を成形、焼成する。
【００１３】ここで、水酸化アルミナを仮焼してアルミナ原料粉末を製造する段階で、原料粉末が凝集しやすい。このため、例えばジェットミルで凝集物を過粉砕し、平均粒子径の小さい、嵩密度の高い造粒粉末を得る。このような造粒粉末は、乾燥時に水分が抜けた後に中心部に空洞が残り易く、冷却時に空洞が陥没することが分かった。このような形態の造粒粉末は、成形時に崩壊しにくく、このために成形体中に気泡が含まれ易い。そして、前記造粒粉末は、過粉砕されており、粉末活性が高い。このために、初期焼結の進行が速く、焼結時に気泡を巻き込みながら焼結が進行しやすい。この結果、焼結体の直線透過率が低くなり易いことが判明した。更に、初期焼結の進行が速いことから、造粒粉末表面からの脱カーボンが不十分となり易く、焼結体に若干黒色が呈色しやすい。これによって、全光線透過率が低下することがあった。
【００１４】これに対して、本発明においては、アルミナ原料粉末が硫酸アルミニウムから製造されており、造粒粉末の平均微孔径が０．５〜２．０μｍである。
【００１５】即ち、図１に示すように、硫酸アルミニウムを合成し、遠心分離し、噴霧乾燥機によって乾燥した後、粉末を解砕し、解砕粉末を焼成する。得られた焼成物を解砕し、アルミナ原料粉末を得る。このアルミナ原料粉末に対して添加物を加えて調合し、噴霧乾燥機によって造粒して造粒粉末を得、造粒粉末を成形し、焼成する。これによって透光性アルミナセラミックスが得られる。
【００１６】前記のようにして得られたアルミナ原料粉末は易焼結性である。その上、得られた造粒粉末の微孔径を適度に大きくすることが可能であり、これによって、乾燥時に水分が抜けた後に中心部に空洞が残りにくい。従って冷却後に空洞の陥没が起こりにくく、造粒粉末の形態は比較的に球形に近い形態に維持されることが分かった。このような形態の造粒粉末は、成形時に崩壊し易く、このために成形体中に気泡が含まれにくい。そして、初期焼結の進行速度が適切であり、焼結時に気泡が抜け易い。この結果、焼結体の直線透過率を高く維持しやすく、バラツキを抑制できる。更に、初期焼結の進行速度が適切であることから、造粒粉末表面からの脱カーボンが十分であり、焼結体の全光線透過率の低下を防止できる。
【００１７】アルミナ原料粉末は、硫酸アルミニウムを源とするものである。この方法は、アンモニウムみょうばん法と呼ばれる。この際には、乾燥は噴霧乾燥法によって行うことが好ましく、解砕はロールクラッシャーで行うことが好ましい。焼成温度は特に限定されないが、例えば１１００〜１３００℃とすることができる。
【００１８】アルミナ原料粉末と混合されるバインダーは特に限定されないが、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリグリセリン、ポリエチレングリコールを例示できる。
【００１９】アルミナ原料粉末の量を１００重量部としたときのバインダーの量は限定されないが、成形体に適度の粘りと強度を付与するためには、１．０重量部以上であることが好ましく、１．５重量部以上であることが更に好ましい。また、離型性及び脱カーボンの観点からは、バインダーの量は４．０重量部以下とすることが好ましい。
【００２０】本発明においては、噴霧乾燥機によって造粒を行う。この造粒条件は特に限定されない。例えば以下の造粒条件を採用できる。
アトマイザー回転数：２００００ｒｐｍ
熱風温度：２００℃
【００２１】アルミナ原料粉末に対して他の金属酸化物を添加し、調合する調合工程においては、好ましくは、水溶性の金属化合物と水とをアルミナ原料粉末と混合する。混合方法は限定されないが、例えばトロンメルにアルミナ原料粉末と水溶性の金属化合物と水とを入れ、解砕しながら混合する。
【００２２】こうした水溶性の金属化合物としては、以下を例示できる。
硝酸マグネシウム、硝酸イットリウム、硝酸ランタン、塩化酸化ジルコニウム
【００２３】本発明の造粒粉末の平均微孔径は０．５〜２．０μｍである。これを０．５μｍ以上とすることによって、造粒粉末に適度の微孔を付与し、造粒時の空洞生成および冷却時の粉末表面の陥没を抑制できる。この観点からは、造粒粉末の平均微孔径を１．０μｍ以上とすることが更に好ましい。また、これが２．０μｍを超えると、今度は成形体内に気泡が導入され易くなる。
【００２４】造粒粉末の平均微孔径は、以下のようにして測定する。
走査型電子顕微鏡で造粒粉末の表面を２５００倍で写真撮影し、、１１５×９０ｍｍの写真視野内における、平均的な状態にある任意の場所の１ｃｍ２内の平均的な微孔の径を測定する。同様に他に４箇所で平均的な微孔の径を測定し、それらの平均値をもって平均微孔径とする。
【００２５】造粒粉末の成形方法は特に限定されないが、加圧成形法が好ましい。成形圧力は、８００〜２０００ｋｇ／ｃｍ２が好ましい。
【００２６】成形体の強度は、７００ｇ以上であることが好ましい。成形体の強度が高いことは、成形工程において造粒粉末の崩壊が良好に促進されたことを意味するからである。この観点からは、成形体の強度は８５０ｇ以上であることが更に好ましい。
【００２７】この成形体の強度は、以下のようにして測定する。
圧力１５００ｋｇ／ｃｍ２で成形した、外径φ１１×肉厚０．９×長さ２５ｍｍ
の円筒形成形体を径方向から加圧し、成形体が破壊するまでの最高加圧力を測定する。
【００２８】また、成形体の粘りは、０．８秒以上であることが好ましい。成形体の粘りが高いことは、成形工程において造粒粉末の崩壊が良好に促進されたことを意味するからである。この観点からは、成形体の粘りは１．０秒以上であることが更に好ましい。
【００２９】成形体の粘りは、以下のようにして測定する。
圧力１５００ｋｇ／ｃｍ２で成形した、外径φ１１×肉厚０．９×長さ２５ｍｍの円筒形成形体を径方向から加圧し、最高加圧力に到達するまでの時間を測定する。
【００３０】本発明の透光性アルミナセラミックスにおける気泡量は、従来のものの気泡量に比べて著しく低下している。気泡量は９個以下とすることが好ましい。なお、気泡量は以下のようにして測定する。即ち、光学顕微鏡写真（倍率１００倍）を撮影する。次いで、写真について視野寸法９０ｍｍ×６５ｍｍ（５９ｍｍ２）について気泡径が３μｍ以上の気泡数を計測する。図３は、本発明の一例に係る造粒粉末の顕微鏡写真であり、図４は、比較例の造粒粉末の顕微鏡写真である。各図面において、粒界の黒点が気泡である。
【００３１】次は、本発明を高圧放電灯用発光容器に適用した例について述べる。
図５は、高圧放電灯用発光容器１を示す断面図であり、図６は、容器１に電極部材２２を固定して得られた高圧放電灯１０を示す。
【００３２】以下、容器の製造プロセスに沿って説明する。図７に示すように、端部封止部材の被焼成体１３とチューブ本体の被焼成体１１とを準備する。被焼成体は、焼成前の成形体、脱脂体、仮焼体であってよい。被焼成体１３は、略円筒状の本体部分１３ａと、本体部分１３ａの端部に設けられた環状部分１３ｂとを備えている。被焼成体１３中には貫通孔１３ｃが形成されている。１３ｄは外側面である。チューブ本体の被焼成体１１内には空間１２が形成されている。
【００３３】被焼成体１３の本体部分１３ａをチューブ本体の被焼成体１１の端部１１ａの開口内に挿入し、組み立て体２０を得る。組み立て体２０を焼成し、図５に示す容器１を得る。
【００３４】焼成工程においては、端部封止部材の成形体を単独で焼成したときの外径よりも、チューブ本体の成形体を単独で焼成したときの内径が小さくなるようにする。これによって、焼成時に、チューブ本体から端部封止部材へと圧着力が加わり、両者が強く圧着され、気密性が向上する。この観点からは、端部封止部材の成形体を単独で焼成したときの外径ＲＯの、チューブ本体の成形体を単独で焼成したときの内径ＲＩに対する比率（ＲＯ／ＲＩ）は、１．０４以上であることが好ましく、１．０６以上であることが更に好ましい。ただしこの比率（ＲＯ／ＲＩ）が大きくなりすぎると、接合部分にクラックが生じ易くなるので、接合部分でのクラック抑制の観点からは、（ＲＯ／ＲＩ）は、１．０８以下であることが好ましく、１．０４以下であることが更に好ましい。
【００３５】この焼成後には、図５に示すような形態の容器１が得られる。容器１は、チューブ本体２と端部封止部材４とからなる。焼成過程においては、図７に示す被焼成体１１および１３が共に径方向に収縮するが、このとき被焼成体１１の収縮の方が大きい。チューブ本体２の中央部２ａの外径は、被焼成体１１を単独で焼成した場合の焼成体の外径とほぼ等しい。しかし、端部封止部材４がチューブ本体２と接触している部分では、チューブ本体２の収縮が押さえられる。この結果、チューブ本体２の端部にある封止部２ｃの外径は、中央部２ａの外径よりも大きくなる。そして、中央部２ａと封止部２ｃとの間には、なだらかに外径が変化する中間部２ｂが生ずる。
【００３６】得られた容器１においては、チューブ本体２の内側面２ｅは放電空間３に面している。端部封止部材４は、本体部分４ａと環状部分４ｂとを備えている。チューブ本体２の端部開口に端部封止部材４の本体部分４ａが挿入され、接合一体化されている。図６に示すように、端部封止部材４の電極部材挿入孔４ｃ中には電極部材２２が挿入固定されている。電極は放電空間３内に収容されている。端部封止部材４の内側面と電極部材２２の外側面との間は接合材、例えばガラスフリット８によって封止されている。
【００３７】電極部材の材質や形態は特に限定されない。電極部材の材質は、高融点金属や導電性セラミックスが好ましい。高融点金属としては、モリブデン、タングステン、レニウム、ハフニウム、ニオブおよびタンタルからなる群より選ばれた一種以上の金属、またはこの金属を含む合金が好ましい。
【００３８】接合材の種類は特に限定されないが、いわゆるフリットガラスが好ましく、Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−Ｙ２Ｏ３−ＳｒＯ系の組成系のガラスが特に好ましい。
【００３９】
【実施例】（実施例１）
図１を参照しつつ説明した手順に従い、透光性アルミナセラミックスからなる円筒を製造する。まず硫酸アルミニウムから硫酸アンモニウムを合成し、次いで遠心分離し、粉末を噴霧乾燥機によって乾燥する。乾燥粉末をロールクラッシャーで解砕し、解砕粉末を１１００〜１３００℃で焼成し、α−アルミナ粉末を得る。これをロールクラッシャーで解砕し、アルミナ原料粉末を得る。
【００４０】次いで、アルミナ原料粉末（純度９９．９％以上）に対して、酸化マグネシウム１５０ｐｐｍ、酸化ジルコニウム４００ｐｐｍ、酸化イットリウム３０ｐｐｍ、ポリビニルアルコール２重量％、ポリエチレングリコール０．５重量％、水５０重量部を加え、１５時間ボールミルによって粉砕し、混合した。混合物をスプレードライヤーで２００℃付近で乾燥および造粒し、平均粒径約８０μｍ、軽装嵩密度０．７５ｇ／ｃｍ３ の造粒粉末を得た。５ロットの試料を作製したところ、微孔径の平均値は１．０μｍであった。
【００４１】この造粒粉末を、２０００ｋｇ／ｃｍ２ の圧力下でプレス成型し、円筒状の成形体を得た。この成形体の強度は平均９５０ｇであり、粘りは平均１．７ｓｅｃであった。
【００４２】この成形体を最高温度１８００℃で焼結し、透光性アルミナセラミックスからなる円筒状の試料を得た。この試料の外径は９ｍｍであり、内径は７．５ｍｍであった。この焼結体を光学顕微鏡によって倍率１００倍で観測した。この結果を図３に示す。粒内および粒界に見える黒点は気泡である。気泡の個数は、視野５９ｍｍ２当たり平均５個であった。
【００４３】この試料の直線透過率は４．５％であり、全光線透過率は９８．３％であった。
【００４４】（実施例２）
実施例１と同様の造粒粉末を成形し、チューブ本体の成形体および端部封止部材の成形体を得た。端部封止部材４の成形体を単独で焼成したときの外径ＲＯの、チューブ本体２の成形体を単独で焼成したときの内径ＲＩに対する比率（ＲＯ／ＲＩ）を１．０４とした。
【００４５】次いで、端部封止部材用の成形体を１２００℃で仮焼してその寸法を収縮させた。仮焼体１３を成形体１１の端部に図７のように挿入し、組み立て体２０を得た。組み立て体２０を１２００℃で仮焼し、チューブ本体用の成形体１１を収縮させ、成形体１１から端部封止部材用の仮焼体へと圧着力を加えた。次いで、組み立て体を１８００℃で焼成し、端部封止部材とチューブ本体とを強固に接合した。
【００４６】次いで、ニオブ製の電極部材２２を電極部材挿入孔４ｃ内に挿入し、接合材８で接合した。接合材８としては、Ａｌ−Ｃａ−Ｙ−Ｓｒ系フリットガラスを使用した。この組成は、Ａｌ２ Ｏ３ ：４５重量％、ＣａＯ：４０％、Ｙ２ Ｏ３ ：５％、ＳｒＯ：１０％とした。ガラスの融点は１３７０℃±１０℃である。最高温度１４４０℃、最高温度での保持時間２分の条件で接合した。
【００４７】（比較例１）
図２を参照しつつ説明した手順に従い、透光性アルミナセラミックスからなる円筒を製造した。薄片状金属アルミニウムからアルキルアルミニウムを合成し、加水分解して水酸化アルミニウム粉末を得る。この粉末を１１００〜１３００℃で焼成し、α−アルミナを得る。これをジェットミルで解砕し、アルミナ原料粉末を得る。このアルミナ原料粉末（純度９９．９％以上）をダイノミルによって混合し、添加剤を調合する。この際、イットリア安定化ジルコニアからなる玉石を使用し、磨耗させることによって、イットリア１５〜１７ｐｐｍとジルコニア約２６０ｐｐｍとをスラリーに添加する。そして、塩化ジルコニウムを更に添加することによって、酸化ジルコニウム換算添加量を４００ｐｐｍとし、また酸化マグネシウム２００ｐｐｍを添加する。これにポリビニルアルコール２重量％、ポリエチレングリコール０．５重量％、水５０重量部を加え、混合物をスプレードライヤーで乾燥および造粒し、平均粒径約９５μｍ、軽装嵩密度０．８３／ｃｍ３ の造粒粉末を得る。造粒粉末の微孔径の平均値は０．２μｍである。
【００４８】この造粒粉末を、２０００ｋｇ／ｃｍ２ の圧力下でプレス成型し、円筒状の成形体を得た。この成形体の強度は平均８００ｇであり、粘りは平均１．３ｓｅｃであった。
【００４９】この成形体を最高温度１８００℃で焼結し、透光性アルミナセラミックスからなる円筒状の試料を得た。この試料の外径は９ｍｍであり、内径は７．５ｍｍであった。この焼結体を光学顕微鏡によって倍率１００倍で観測した。この結果を図４に示す。粒内および粒界に見える黒点は気泡である。気泡の個数は、視野５９ｍｍ２当たり平均１４個であった。
【００５０】この試料の直線透過率は３．４％であり、全光線透過率は９７．２％であった。
【００５１】（実施例３）
実施例１と同様にして透光性アルミナセラミックスを得た。ただし、造粒粉末の微孔径の平均値は０．５μｍであった。また、気泡の個数は、視野５９ｍｍ２当たり平均９個であった。透光性アルミナセラミックス試料の直線透過率は４．１％であり、全光線透過率は９８．０％であった。
【００５２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、透光性アルミナセラミックスの全光線透過率および直線透過率を高く保持し、そのバラツキを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による透光性アルミナセラミックスの製造プロセスの好適例を示す図である。
【図２】参考例による透光性アルミナセラミックスの製造プロセスを示す図である。
【図３】本発明の実施例による透光性アルミナセラミックスの顕微鏡写真である。
【図４】参考例による透光性アルミナセラミックスの顕微鏡写真である。
【図５】高圧放電灯用発光容器１の要部を示す断面図である。
【図６】図５の容器に電極部材２２を固定して得られた高圧放電灯１０を示す断面図である。
【図７】チューブ本体の成形体１１と端部封止部材の成形体１３との組み立て体２０を示す断面図である。
【符号の説明】１ 容器 ２ チューブ本体 ３ 放電空間 ４ 端部封止部材 ８ 接合剤 １０ 高圧放電灯 ２２電極部材[0001]
The present invention relates to a method for producing a translucent alumina ceramic, a translucent alumina ceramic, a light emitting container for a high pressure discharge lamp, a granulated powder, and a compact.
[0002]
2. Description of the Related Art In a light emitting container for a high-pressure discharge lamp described in Patent Document 1, a molded body of a tube body and a molded body of an annular end sealing member are separately manufactured, and these two types of molded bodies are manufactured. Assembled to produce an assembly. Then, the assembly is fired to produce a container for enclosing the luminescent substance. At this time, the firing shrinkage ratio of both is designed so that the outer shape when the molded body of the end sealing member is baked alone is larger than the inner diameter when the molded body of the tube body is baked alone. deep. Then, at the time of firing, a pressing force is applied from the tube main body to the end sealing member, so that the two are joined well and the airtightness is maintained high.
[Patent Document 1]
[0003] This material needs to have corrosion resistance to a luminescent material, and in this regard, a light-transmitting alumina ceramic is often used. When producing translucent alumina ceramics, alumina raw material powder is mixed with a binder, granulated by a spray drier to obtain a granulated powder, and the granulated powder is formed into a cylindrical shape. Tie.
[0004]
In the course of study by the present inventors, depending on the manufacturing conditions, the total light transmittance and the linear transmittance of the translucent alumina ceramics may be reduced, causing variations. . This causes a reduction in manufacturing yield.
An object of the present invention is to maintain high total light transmittance and linear transmittance of translucent alumina ceramics so as to reduce the variation.
[0006]
According to the present invention, a granulated powder is obtained by granulating an alumina raw material powder and a binder with a spray drier, and the granulated powder is molded to obtain a molded product. A method for producing a translucent alumina ceramics by calcining, wherein the alumina raw material powder is produced from aluminum sulfate and the average fine pore diameter of the granulated powder is 0.5 to 2.0 μm. And
The present invention also relates to a translucent alumina ceramic obtained by the above method.
Further, the present invention is a ceramic luminous vessel for a high pressure discharge lamp, comprising a tube main body in which a discharge space is formed, and an end sealing member for sealing an end of the tube main body. And a tube main body formed of the translucent alumina ceramic.
Further, the present invention is a granulated powder used for molding a translucent alumina ceramic, wherein the granulated powder is obtained by granulating an alumina raw material powder and a binder by a spray dryer. It is a granulated powder, wherein the alumina raw material powder is manufactured from aluminum sulfate, and the average micropore diameter of the granulated powder is 0.5 to 2.0 μm.
[0010] The present invention also relates to a molded article used for producing translucent alumina ceramics, and the molded article is obtained by granulating an alumina raw material powder and a binder by a spray dryer. It is a compact of granulated powder, characterized in that the alumina raw material powder is produced from aluminum sulfate and the average pore diameter of the granulated powder is 0.5 to 2.0 μm.
The present inventor, when producing translucent alumina ceramics, produces the alumina raw material powder constituting the granulated powder from aluminum sulfate and sets the average fine pore diameter of the granulated powder to 0.5 to 2. It was set to 0 μm. Hereinafter, the function and effect of this will be described.
Conventionally, alumina raw material powder has been obtained from metallic aluminum as a raw material, and this alumina raw material powder has been granulated by a spray dryer. For example, as shown in FIG. 2, metal aluminum is reacted to obtain alkyl aluminum, and alkyl aluminum is hydrolyzed to obtain alumina hydroxide. A calcined alumina hydroxide is obtained to obtain a calcined product, and the calcined product is pulverized to obtain an alumina raw material powder. Then, the alumina raw material powder is mixed with other additives, spray-dried and granulated, and the granulated product is formed and fired.
Here, at the stage of calcining alumina hydroxide to produce alumina raw material powder, the raw material powder is liable to agglomerate. For this reason, for example, the aggregate is excessively pulverized by a jet mill to obtain a granulated powder having a small average particle diameter and a high bulk density. It was found that in such a granulated powder, cavities easily remained in the center after moisture was removed during drying, and the cavities collapsed during cooling. The granulated powder having such a form is hardly disintegrated at the time of molding, and thus bubbles are easily contained in the molded body. Then, the granulated powder is excessively pulverized and has high powder activity. For this reason, initial sintering progresses rapidly, and sintering easily proceeds while entraining bubbles during sintering. As a result, it was found that the linear transmittance of the sintered body was easily reduced. Further, since the initial sintering progresses rapidly, decarbonization from the surface of the granulated powder is likely to be insufficient, and the sintered body tends to have a slightly black color. As a result, the total light transmittance was sometimes reduced.
On the other hand, in the present invention, the alumina raw material powder is manufactured from aluminum sulfate, and the average fine pore diameter of the granulated powder is 0.5 to 2.0 μm.
That is, as shown in FIG. 1, aluminum sulfate is synthesized, centrifuged, and dried by a spray drier, then the powder is crushed, and the crushed powder is fired. The obtained fired product is crushed to obtain an alumina raw material powder. Additives are added to the alumina raw material powder to prepare a mixture, and the mixture is granulated by a spray dryer to obtain a granulated powder, and the granulated powder is formed and fired. Thus, a translucent alumina ceramic is obtained.
The alumina raw material powder obtained as described above is easily sinterable. In addition, it is possible to appropriately increase the micropore diameter of the obtained granulated powder, so that a cavity is less likely to remain in the center after moisture is removed during drying. Therefore, it was found that the depression of the cavities hardly occurred after cooling, and the form of the granulated powder was maintained to be a relatively spherical form. The granulated powder having such a form is easily disintegrated at the time of molding, and therefore it is difficult for bubbles to be contained in the molded body. Then, the progress speed of the initial sintering is appropriate, and bubbles are easily removed during sintering. As a result, the linear transmittance of the sintered body can be easily maintained at a high level, and variation can be suppressed. Furthermore, since the initial sintering proceeds at an appropriate speed, decarbonization from the surface of the granulated powder is sufficient, and a decrease in the total light transmittance of the sintered body can be prevented.
The alumina raw material powder is derived from aluminum sulfate. This method is called the ammonium alum method. In this case, drying is preferably performed by a spray drying method, and crushing is preferably performed by a roll crusher. The firing temperature is not particularly limited, but may be, for example, 1100 to 1300 ° C.
The binder mixed with the alumina raw material powder is not particularly limited, but examples thereof include polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyglycerin, and polyethylene glycol.
When the amount of the alumina raw material powder is 100 parts by weight, the amount of the binder is not limited, but is preferably at least 1.0 part by weight in order to impart appropriate viscosity and strength to the molded article. , 1.5 parts by weight or more. Further, from the viewpoints of mold releasability and decarbonization, the amount of the binder is preferably set to 4.0 parts by weight or less.
In the present invention, granulation is performed by a spray dryer. The granulation conditions are not particularly limited. For example, the following granulation conditions can be adopted.
Atomizer rotation speed: 20000 rpm
Hot air temperature: 200 ° C
In the mixing step of adding and mixing another metal oxide to the alumina raw material powder, preferably, a water-soluble metal compound and water are mixed with the alumina raw material powder. The mixing method is not limited. For example, the alumina raw material powder, the water-soluble metal compound and water are put into trommel and mixed while crushing.
The following are examples of such water-soluble metal compounds.
Magnesium nitrate, yttrium nitrate, lanthanum nitrate, zirconium chloride The average fine pore diameter of the granulated powder of the present invention is 0.5 to 2.0 μm. By setting the thickness to 0.5 μm or more, appropriate fine pores are provided to the granulated powder, and the generation of cavities during granulation and the depression of the powder surface during cooling can be suppressed. From this viewpoint, it is more preferable that the average micropore diameter of the granulated powder be 1.0 μm or more. On the other hand, if it exceeds 2.0 μm, bubbles are likely to be introduced into the molded body.
The average pore diameter of the granulated powder is measured as follows.
The surface of the granulated powder was photographed at a magnification of 2500 times with a scanning electron microscope, and the average pore diameter within 1 cm 2 at an arbitrary position in an average state in a 115 × 90 mm photographic visual field was determined. Measure. Similarly, the average diameter of the fine pores is measured at four other locations, and the average value thereof is defined as the average pore diameter.
The method for forming the granulated powder is not particularly limited, but a pressure forming method is preferred. The molding pressure is preferably from 800 to 2000 kg / cm 2 .
The strength of the molded body is preferably at least 700 g. This is because the high strength of the molded body means that the disintegration of the granulated powder was favorably promoted in the molding step. From this viewpoint, the strength of the molded body is more preferably 850 g or more.
The strength of the molded body is measured as follows.
Formed at a pressure of 1500 kg / cm 2 , outer diameter φ11 × wall thickness 0.9 × length 25 mm
Is pressed from the radial direction, and the maximum pressing force until the molded body is broken is measured.
It is preferable that the stickiness of the molded body is 0.8 seconds or more. This is because the high stickiness of the molded body means that the disintegration of the granulated powder was favorably promoted in the molding step. From this viewpoint, the viscosity of the molded body is more preferably 1.0 second or more.
The stickiness of the molded article is measured as follows.
A cylindrical body having an outer diameter of φ11 × thickness 0.9 × length 25 mm, which is molded at a pressure of 1500 kg / cm 2 , is pressed from the radial direction, and the time required to reach the maximum pressing force is measured.
The amount of bubbles in the translucent alumina ceramic of the present invention is significantly lower than that of the conventional one. It is preferable that the bubble amount is 9 or less. The bubble amount is measured as follows. That is, an optical microscope photograph (magnification: 100 times) is taken. Then, the number of bubbles having a bubble diameter of 3 μm or more is measured for a photograph with a visual field size of 90 mm × 65 mm (59 mm 2). FIG. 3 is a micrograph of a granulated powder according to an example of the present invention, and FIG. 4 is a micrograph of a granulated powder of a comparative example. In each drawing, the black points at the grain boundaries are bubbles.
Next, an example in which the present invention is applied to a light emitting container for a high pressure discharge lamp will be described.
FIG. 5 is a sectional view showing the luminous vessel 1 for a high-pressure discharge lamp, and FIG. 6 shows the high-
Hereinafter, description will be given along the manufacturing process of the container. As shown in FIG. 7, a fired
The
In the firing step, the inner diameter when the molded body of the tube body is fired alone is smaller than the outer diameter when the molded body of the end sealing member is fired alone. Thereby, at the time of baking, a pressing force is applied from the tube main body to the end sealing member, and both are strongly pressed, and the airtightness is improved. From this viewpoint, the ratio (RO / RI) of the outer diameter RO when the molded body of the end sealing member is baked alone to the inner diameter RI when the molded body of the tube body is baked alone is 1. It is preferably at least 04, more preferably at least 1.06. However, if this ratio (RO / RI) is too large, cracks are likely to occur at the joints, so (RO / RI) may be 1.08 or less from the viewpoint of suppressing cracks at the joints. It is more preferably 1.04 or less.
After this firing, a container 1 having the form shown in FIG. 5 is obtained. The container 1 includes a tube
In the obtained container 1, the
The material and form of the electrode member are not particularly limited. The material of the electrode member is preferably a high melting point metal or a conductive ceramic. As the refractory metal, at least one metal selected from the group consisting of molybdenum, tungsten, rhenium, hafnium, niobium and tantalum, or an alloy containing this metal is preferable.
Although the kind of the bonding material is not particularly limited, so-called frit glass is preferable, and Al2O3-CaO-Y2O3-SrO-based glass is particularly preferable.
[0039]
Example (Example 1)
According to the procedure described with reference to FIG. 1, a cylinder made of translucent alumina ceramics is manufactured. First, ammonium sulfate is synthesized from aluminum sulfate, then centrifuged, and the powder is dried by a spray dryer. The dried powder is crushed by a roll crusher, and the crushed powder is fired at 1100 to 1300 ° C to obtain α-alumina powder. This is crushed by a roll crusher to obtain an alumina raw material powder.
Next, with respect to the alumina raw material powder (purity of 99.9% or more), 150 ppm of magnesium oxide, 400 ppm of zirconium oxide, 30 ppm of yttrium oxide, 2% by weight of polyvinyl alcohol, 0.5% by weight of polyethylene glycol, and 50 parts by weight of water Was added and ground by a ball mill for 15 hours and mixed. The mixture was dried and granulated at about 200 ° C. with a spray dryer to obtain a granulated powder having an average particle size of about 80 μm and a light bulk density of 0.75 g /
This granulated powder was press-molded under a pressure of 2000 kg /
This compact was sintered at a maximum temperature of 1800 ° C. to obtain a cylindrical sample made of a translucent alumina ceramic. The outer diameter of this sample was 9 mm, and the inner diameter was 7.5 mm. This sintered body was observed with an optical microscope at a magnification of 100 times. The result is shown in FIG. Black spots visible in the grains and at the grain boundaries are bubbles. The average number of bubbles was 5 per 59 mm 2 of visual field.
The linear transmittance of this sample was 4.5%, and the total light transmittance was 98.3%.
(Embodiment 2)
The same granulated powder as in Example 1 was molded to obtain a molded body of the tube main body and a molded body of the end sealing member. The ratio (RO / RI) of the outer diameter RO when the molded body of the
Next, the compact for the end sealing member was calcined at 1200 ° C. to reduce its size. The
Next, the
(Comparative Example 1)
According to the procedure described with reference to FIG. 2, a cylinder made of translucent alumina ceramics was manufactured. Alkyl aluminum is synthesized from flaky metal aluminum and hydrolyzed to obtain aluminum hydroxide powder. This powder is fired at 1100 to 1300 ° C to obtain α-alumina. This is crushed by a jet mill to obtain an alumina raw material powder. This alumina raw material powder (purity of 99.9% or more) is mixed with a dyno mill to prepare an additive. At this time, 15-17 ppm of yttria and about 260 ppm of zirconia are added to the slurry by using a boulder made of yttria-stabilized zirconia and abrading. Then, by further adding zirconium chloride, the amount of zirconium oxide is reduced to 400 ppm, and 200 ppm of magnesium oxide is added. 2% by weight of polyvinyl alcohol, 0.5% by weight of polyethylene glycol and 50 parts by weight of water were added thereto, and the mixture was dried and granulated with a spray drier to form a mixture having an average particle size of about 95 μm and a light bulk density of 0.83 /
The granulated powder was press-molded under a pressure of 2000 kg /
The compact was sintered at a maximum temperature of 1800 ° C. to obtain a cylindrical sample made of a translucent alumina ceramic. The outer diameter of this sample was 9 mm, and the inner diameter was 7.5 mm. This sintered body was observed with an optical microscope at a magnification of 100 times. The result is shown in FIG. Black spots visible in the grains and at the grain boundaries are bubbles. The number of bubbles, with an average of 14 field of view 59mm 2 per.
The linear transmittance of this sample was 3.4%, and the total light transmittance was 97.2%.
(Embodiment 3)
A translucent alumina ceramic was obtained in the same manner as in Example 1. However, the average value of the micropore diameter of the granulated powder was 0.5 μm. The number of bubbles was 9 on average per 59 mm 2 of visual field. The transmissive alumina ceramic sample had a linear transmittance of 4.1% and a total light transmittance of 98.0%.
[0052]
As described above, according to the present invention, the total light transmittance and the linear transmittance of the translucent alumina ceramic can be kept high and the variation can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a preferred example of a process for producing a translucent alumina ceramic according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of a translucent alumina ceramic according to a reference example.
FIG. 3 is a micrograph of a translucent alumina ceramic according to an example of the present invention.
FIG. 4 is a micrograph of a translucent alumina ceramic according to a reference example.
FIG. 5 is a sectional view showing a main part of the light emitting container 1 for a high pressure discharge lamp.
6 is a sectional view showing a high-
FIG. 7 is a sectional view showing an
[Description of Signs] 1
Claims (5)
前記アルミナ原料粉末が硫酸アルミニウムから製造されており、前記造粒粉末の平均微孔径が０．５〜２．０μｍであることを特徴とする、透光性アルミナセラミックスの製造方法。A granulated powder is obtained by granulating the alumina raw material powder and the binder by a spray drying method, and the granulated powder is molded to obtain a molded body, and the molded body is fired to produce a translucent alumina ceramic. The method
A method for producing a translucent alumina ceramic, wherein the alumina raw material powder is produced from aluminum sulfate, and the average fine pore diameter of the granulated powder is 0.5 to 2.0 μm.
前記造粒粉末が、アルミナ原料粉末およびバインダーを噴霧乾燥機によって造粒することによって得られる造粒粉末であり、前記アルミナ原料粉末が硫酸アルミニウムから製造されており、前記造粒粉末の平均微孔径が０．５〜２．０μｍであることを特徴とする、造粒粉末。A granulated powder used to mold a translucent alumina ceramic,
The granulated powder is a granulated powder obtained by granulating an alumina raw material powder and a binder by a spray dryer, wherein the alumina raw material powder is manufactured from aluminum sulfate, and an average pore diameter of the granulated powder. Is 0.5 to 2.0 μm.
この成形体が、アルミナ原料粉末およびバインダーを噴霧乾燥機によって造粒することによって得られた造粒粉末の成形体であり、前記アルミナ原料粉末が硫酸アルミニウムから製造されており、前記造粒粉末の平均微孔径が０．５〜２．０μｍであることを特徴とする、成形体。A molded article used to produce a translucent alumina ceramic,
This compact is a compact of granulated powder obtained by granulating an alumina raw powder and a binder with a spray dryer, wherein the alumina raw powder is manufactured from aluminum sulfate, A molded article having an average micropore diameter of 0.5 to 2.0 μm.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003059742A JP2004269290A (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Method for manufacturing translucent alumina ceramic, translucent alumina ceramic, light emitting vessel for high-pressure discharge lamp, granulated powder, and formed body |
| CNB2004100079359A CN1308988C (en) | 2003-03-06 | 2004-03-05 | Light-transmission aluminium oxide ceramics and producing method thereof, luminous container granulating powder and forming body for high-voltage discharge lamp |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003059742A JP2004269290A (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Method for manufacturing translucent alumina ceramic, translucent alumina ceramic, light emitting vessel for high-pressure discharge lamp, granulated powder, and formed body |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004269290A true JP2004269290A (en) | 2004-09-30 |
Family
ID=33122474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003059742A Pending JP2004269290A (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Method for manufacturing translucent alumina ceramic, translucent alumina ceramic, light emitting vessel for high-pressure discharge lamp, granulated powder, and formed body |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004269290A (en) |
| CN (1) | CN1308988C (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2305621A2 (en) | 2009-09-09 | 2011-04-06 | NGK Insulators, Ltd. | Translucent polycrystalline sintered body, method for producing the same, and arc tube for high-intensity discharge lamp |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BRPI0714021A2 (en) * | 2006-07-06 | 2013-04-02 | Grace W R & Co | aluminum sulphate bonded catalysts |
| CN104129977B (en) * | 2014-06-30 | 2016-06-29 | 金刚新材料股份有限公司 | A kind of preparation method of hot pressurized water valve block special aluminium oxide pelletizing |
| US11994284B2 (en) * | 2021-01-28 | 2024-05-28 | Niterra Co., Ltd. | Wavelength conversion member and light source device provided therewith |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6022670B2 (en) * | 1978-05-12 | 1985-06-03 | 日本碍子株式会社 | Polycrystalline transparent alumina and its manufacturing method, and arc tube for high-pressure steam radiation lamps |
| CN86101452A (en) * | 1986-03-13 | 1987-09-23 | 电子工业部第十二研究所 | The transparent alumina ceramics goods and the technology that are used for high-pressure mercury lamp |
| JPH06107414A (en) * | 1992-09-24 | 1994-04-19 | Earth Chem Corp Ltd | Production of high purity alumina |
| US6027389A (en) * | 1996-08-30 | 2000-02-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Production of ceramic tubes for metal halide lamps |
| CN1242442A (en) * | 1999-08-03 | 2000-01-26 | 龚建新 | Injection moulder for aluminium oxide ceramic wire, and method for mfg. same |
| US6642656B2 (en) * | 2000-03-28 | 2003-11-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Corrosion-resistant alumina member and arc tube for high-intensity discharge lamp |
| JP4122746B2 (en) * | 2001-05-21 | 2008-07-23 | 住友化学株式会社 | Method for producing fine α-alumina powder |
-
2003
- 2003-03-06 JP JP2003059742A patent/JP2004269290A/en active Pending
-
2004
- 2004-03-05 CN CNB2004100079359A patent/CN1308988C/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2305621A2 (en) | 2009-09-09 | 2011-04-06 | NGK Insulators, Ltd. | Translucent polycrystalline sintered body, method for producing the same, and arc tube for high-intensity discharge lamp |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1527343A (en) | 2004-09-08 |
| CN1308988C (en) | 2007-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2604592B2 (en) | Molding method of metal, ceramic powder, etc. and composition therefor | |
| US20070293387A1 (en) | Extrusion or injection molding composition and method for preparing molded part | |
| KR100303570B1 (en) | Structure of light-sealing tube and manufacturing method | |
| JP3893793B2 (en) | MgO vapor deposition material and method for producing the same | |
| JP2011100717A (en) | Translucent polycrystalline sintered body, method for manufacturing translucent polycrystalline sintered body, and arc tube for high-intensity discharge lamp | |
| CN111620692B (en) | Plasma etching resistant ceramic, preparation method thereof and plasma etching equipment | |
| JP2004269290A (en) | Method for manufacturing translucent alumina ceramic, translucent alumina ceramic, light emitting vessel for high-pressure discharge lamp, granulated powder, and formed body | |
| CN116648430A (en) | Zirconia particles, pressed powder, and method for producing same | |
| JP5396176B2 (en) | Wafer mounting table and manufacturing method thereof | |
| JP6909254B2 (en) | A compound for spark plug insulators and a method for producing spark plug insulators. | |
| JP2006160595A (en) | Translucent ceramic, method of producing the same and discharge vessels | |
| JP3904874B2 (en) | Components for semiconductor manufacturing equipment | |
| JP2001002465A (en) | Insulator for spark plug, its production and spark plug provided with the insulator | |
| JP3225963B2 (en) | Arc tube sealing structure | |
| JP2003048783A (en) | Alumina ceramics joined body and method for manufacturing the same | |
| JPH0782036A (en) | Production of ceramic granule | |
| JP4912544B2 (en) | Low thermal conductivity high rigidity ceramics | |
| JP2009227527A (en) | Setter for firing electronic component, and method for producing the same | |
| JP3225962B2 (en) | Arc tube sealing structure | |
| JP2004273187A (en) | Luminous envelope for high-pressure discharge lamp and end sealing member used therefor | |
| JP4859210B2 (en) | Method for manufacturing bonded sintered body and bonded sintered body | |
| JPH06234563A (en) | Production of ceramic granule | |
| JP2002316870A (en) | Member for heat treatment consisting of zirconia sintered compact | |
| JP2000272957A (en) | Insulating material for spark plug and spark plug using the same | |
| JP2004273184A (en) | Luminous envelope for high-pressure discharge lamp and end sealing member used therefor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050721 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080714 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080716 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081107 |