CH641429A5 - Lichtleitender, polykristalliner tonerdekoerper und verfahren zur herstellung desselben. - Google Patents

Lichtleitender, polykristalliner tonerdekoerper und verfahren zur herstellung desselben. Download PDF

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CH641429A5
CH641429A5 CH1232478A CH1232478A CH641429A5 CH 641429 A5 CH641429 A5 CH 641429A5 CH 1232478 A CH1232478 A CH 1232478A CH 1232478 A CH1232478 A CH 1232478A CH 641429 A5 CH641429 A5 CH 641429A5
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Description

Die Erfindung betrifft einen lichtleitenden, polykristallinen Tonerdekörper sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Rubin aus a-Tonerde (a-Al203) besteht, in die eine geringe Menge Chromoxid (Cr203) in Form einer festen Lösung enthalten ist. Ein Rubin dieser Art findet wegen der Tatsache, dass er lichtleitend, attraktiv und sehr hart ist, eine breite Anwendung als Lagerelement oder Ornament. Die für Lagerelemente verwendeten Rubine sind jedoch meist künstliche Rubine. Natürliche Rubine werden für diese Zwecke nur selten angewendet.
Die Synthese von genauen Steinen, wie Rubine, erfolgt für gewöhnlich nach dem Verneuil-Verfahren. Nach diesem Verfahren wird eine Knallgasflamme verwendet, um Rohmaterialpulver in kleinen Mengen zu schmelzen und eine Anhäufung auf einer Halteplatte auszubilden.
Auf diese Weise kann ein einzelner a-Tonerdekristall (a-Al203) bezüchtet werden. Jedoch können 400 bis 500 ka-rätige Stalaktiten gebildet werden. Für gewöhnlich kann eine Kugel in einem einzelnen Verfahrensschritt erzeugt werden, jedoch ist es schwierig, einen Rubin mit gewünschter Form herzustellen.
Ziel der Erfindung ist, einen lichtleitenden, polykristallinen Tonerdekörper zu schaffen, der eine hohe Dichte und grössere Härte aufweist.
Dieses Ziel wird mit dem eingangs genannten Tonerdekörper erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der a-Tonerdekörper (a-Al203) 0,1 bis 1,0 Gew.-% Strontrium-oxid enthält.
Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A bis IG Schnitte durch bekannte Uhrsteine für Uhren oder ähnliche Geräte,
Fig. 2A eine durch ein Elektronenmikroskop aufgenommene Photographie, die die Grösse bekannter Tonerdekristalle zeigt,
Fig. 2B eine Photographie von Tonerdekristallen, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren gezüchtet wurden, und
Fig. 3 ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen Lichtdurchlässigkeit und Wellenlänge bei bekannten und erfindungsgemässen Tonerdekörpern aufzeigt.
In den Fig. 1A bis IG sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Lagerungen für Uhren im Schnitt dargestellt.
Fig. 1A zeigt einen flachen Lochstein mit einem Schmiermittelreservoir. Fig. 1B zeigt einen Lochstein mit olivierter Bohrung. Fig. IC zeigt einen bombierten Lochstein. Fig. 1D zeigt einen flachen Lochstein. Fig. IE zeigt einen Körnerstein. Fig. 1F zeigt einen Lageraufbau, der aus einem bombierten Deckstein 12 und einem bombierten Lochstein mit olivierter Bohrung 13 besteht. Fig. 1G zeigt ein Lager für ein selbstaufziehendes Gewicht, bei dem die Kugeln aus einem Rubin bestehen.
Die Fig. 1A bis IG zeigen bekannte Uhrsteine, deren Abmessungen im allgemeinen sehr klein sind. Bei einem flachen Lochstein beträgt der Aussendurchmesser für gewöhnlich 0,6 bis 2,5 mm und die Dicke beträgt 0,15 bis 1,0 mm. In einer einzigen Uhr werden für gewöhnlich 7 bis 23 Steine verwendet, die alle aus einem rohen Halbedelstein geschnitten werden und anschliessend poliert. Dieses Verfahren ist kompliziert und erfordert einen grossen Arbeitsaufwand und ist teuer.
Anderseits ist es jedoch vergleichsweise einfach, durch das sogenannte Pulverschmelzverfahren die in den Fig. 1A bis IG dargestellten Ausführungen herzustellen, und zwar durch die Verwendung von Tonerdepulver, welches ein Stempelverfahren ermöglicht, so dass der Poliervorgang wesentlich verkürzt werden kann, da das Endprodukt mit Abmessungen, die nahe bei den vorher beschriebenen liegen, versehen werden kann. Ein in dieser Weise erzeugtes Stück ist dennoch im allgemeinen weiss und nicht transparent und kann deshalb nicht als Lager in einer Uhr oder einem ähnlichen Gerät angewendet werden.
Die Nichttransparenz eines herkömmlich gesinterten Tonerdekörpers ist primär im Vorhandensein einer grossen Anzahl von Poren und Lunker innerhalb des gesinterten Körpers zu suchen. Aber auch die Tatsache, dass optisch anisotrope Verunreinigungen in der Tonerde enthalten sind, führt zur Streuung und Reflexion des Lichtes. Der Einfluss der Poren ist besonders gross. Die Bildung der Poren und Lunker ergibt sich aus der Tatsache, dass die Züchtung der Tonerdepartikel beim Erhitzen sehr rasch erfolgt, so dass das in den Partikeln enthaltene Gas im Endprodukt eingeschlossen wird. Die Verunreinigungen innerhalb des Körpers neigen jedoch dazu, sich auszuscheiden und in der Nähe der Poren oder Lunker zu konzentrieren. Demzufolge kann ein lichtleitender gesinterter Tonerdekörper durch Verwendung eines feinen, hoch reinen Tonerdepulvers, um die Verunreinigungen zu reduzieren, und durch Unterdrückung der Bildung der Poren und Lunker durch Hemmung der Züchtung der Partikel während der Glühzeit erzeugt werden.
Nach einem kürzlich entwickelten Verfahren, das in der US-Patentschrift Nr. 3 026 210 offenbart ist, werden ein m
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feinen Tonerdepulver mit hoher Reinheit nicht mehr als 0,5 Gew.-% Magnesiumoxid (MgO) als ein Partikelzucht-Verzögerungsmittel hinzugefügt. Die Tonerde wird dann nach einem bekannten Verfahren gepresst und anschliessend auf eine Temperatur von ca. 1000 bis 1700 °C erhitzt. Das Produkt wird anschliessend in einer Wasserstoffatomosphäre oder in einem Vakuum zum zweiten Mal auf eine Temperatur von 1800 bis 1950 °C erhitzt. Dies verzögert die Partikelzüchtung und liefert einen lichtleitenden Artikel, der im wesentlichen porenfrei ist. Dieses Verfahren erfordert jedoch die Anwendung sehr hoher Temperaturen und dass die Magnesiumoxidmenge im wesentlichen auf 0,1 Gew.-% oder weniger gehalten werden muss, um die Transparenz zu verbessern. Es ist bekannt, dass je höher der Magnesiumoxidgehalt ist, desto grösser ist die Festigkeit des gesinterten Tonerdekörpers. Es wurde auch ein Verfahren offenbart, bei dem der Magnesiumoxidgehalt auf 10 Gew.-% erhöht ist, und zwar durch Regulierung des Temperaturanstieges während der Erhitzung. Dieses Verfahren erhöht jedoch den Verunreinigungsgehalt, was dazu führt, dass die Transparenz reduziert wird.
Bei einem anderen Verfahren werden nicht mehr als 0,8 Gew.-% eines Elementes aus der Familie der Lanthanide, wie Lanthanum (La) oder Yttrium(Y) zusammen mit Magnesiumoxid hinzugefügt, um die Erhitzungstemperatur herabzusetzen und die Transparenz zu verbessern.
All diese Verfahren liefern jedoch einen lichtleitenden gesinterten Tonerdekörper, der primär als Überzug für Quecksilber-Lichtbogenlampen angewendet wird. Eines dieser Verfahren kann zur Erzeugung einer roten Farbe oder von Lagern angewendet werden.
Mit einer Versuchsreihe, die hauptsächlich auf die Entwicklung für Komponenten, wie Uhrsteine, gerichtet war, hat der Erfinder festgestellt, dass die Mischung aus geringen Mengen von Magnesiumoxid und Chromoxid, hoch reiner Tonerde und einer kleinen Menge von Strontiumoxid (SrO) einen lichtleitenden, polykristallinen Tonerdekörper liefert, der gute Sintereigenschaften bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen sowie den Farbton und Glanz eines Rubins hat.
Einer durch Mischung von 0,4 bis 1,5 Gew.-% Magnesiumoxid und 0,2 bis 3,5 Gew.-% Chromoxid mit sehr reinem, feinen Tonerdepulver erhaltenen Mischung wurde 0,1 bis 1,0 Gew.-% Strontiumoxid hinzugefügt und gleichförmig in diesem eingemischt. Die Mischung wurde dann granuliert und zu einem Pressling mit vorgeschriebener Form gepresst. Der Pressling wurde dann in einem bekannten Elektroofen auf eine Temperatur von ca. 1000 °C vorgewärmt. Der vorgewärmte Pressling wurde dann in einem Elektroofen, durch welchen ein Ammoniak gekräcktes Gas durchgeleitet wurde, auf eine Temperatur von ca. 1600 °C erhitzt. Dadurch wurde ein lichtleitender, polykristalliner Tonerdekörper erzeugt, der im wesentlichen frei von Poren und Lunkern war und den Farbton und den Glanz eines Rubins zeigte.
Ein polykristalliner Tonerdekörper, der nach dem erfin-dungsgemässen Verfahren erzeugt wurde, wurde einer Rönt-genspektralanalyse unterzogen. Es wurde festgestellt, dass hauptsächlich a-Tonerde (a-Al203) (Trigonal) vorhanden ist. Es wurde jedoch auch eine leichte Anisotropie festgestellt, die aber nicht besonders gross war. Die Gitterkonstante stimmte mit den Normangaben für a-Tonerde überein. Es wurde auch festgestellt, dass Cr203 vollständig in Form einer festen Lösung im A1203 vorlag. Durch die Röntgen-strahlspektralanalyse wurde kein MgO festgestellt, und es wird angenommen, dass es in Form einer festen Lösung im A1203 vorhanden ist, oder auf den Al203-Partikeln ein Spin-nel MgAl204 gebildet hat. Das SrO wurde in sehr geringen
Mengen vom Sr3Al3205i festgestellt. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse kann festgehalten werden, dass es sich bei dem gesinterten Tonerdekörper um einen Rubin handelt.
Die Funktion des Strontiumoxids SrO ist jedoch nicht ganz klar. Aus den Fig. 2A und 2B ist die Wirkung eines Partikelzucht-Verzögerungsmittels klar ersichtlich. Die Fig. 2A und 2B sind Aufnahmen, die durch ein Elektronenmikroskop erzeugt wurden. Fig. 2A zeigt ein bekanntes Produkt, das durch Zusätze von 2 Gew.-% von Cr203 als ein farberzeugendes Reagent und 0,2 Gew.-% von MgO als Partikelzucht-Verhinderungsmittel erzeugt wurde. Fig. 2B zeigt ein Produkt, das durch Zusätze von 0,3 Gew.-% von SrO zusammen mit 2 Gew.-% von Cr203 und 0,2 Gew.-% MgO erzeugt wurde. Während das Produkt, das nur MgO enthält, einen mittleren Partikeldurchmesser von 16 bis 22 Mikron hat, weist das Produkt, dem SrO zugesetzt ist, einen mittleren Partikeldurchmesser von 9 bis 11 Mikron auf. Somit wird ein 2fach höherer Partikelzucht-Verzögerungseffekt festgestellt.
Die lichtleitende Eigenschaft, insbesondere der In-Line-Durchlassgrad, wurde durch ein Spektrometer gemessen. Die Resultate sind in Fig. 3 dargestellt, in welcher eine Kurve das Durchlassgrad-Wellenlängen-Verhältnis zeigt, wobei der Durchlassgrad in % auf der senkrechten Achse und die Wellenlängen in Millimikron auf der horizontalen Achse aufgetragen sind. Die Kurve 14 dient als Bezugsbeispiel für einen Fall, in welchem a-Tonerde zusätzlich zu den 2,01 Gew.-% Cr203 0,1 Gew.-% MgO enthält, wobei der Durchlassgrad, bei Wellenlängen von 340 m(i bzw. 700 m|x 12 und 16% beträgt. Die Kurve 16 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, in welchem 2,01 Gew.-% von Cr203, 0,21 Gew.-% von MgO und 0,25 Gew.-% von SrO der a-Tonerde hinzugefügt sind, wobei der Durchlassgrad bei Wellen von 340 m(i und 700 m ja 18% und 22% beträgt. Die Kurve 16 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar, bei dem 2,01 Gew.-% von Cr203, 0,22 Gew.-% von MgO und 0,5 Gew.-% von SrO der a-Tonerde hinzugefügt sind, wobei der Durchlassgrad bei Wellenlängen von 340 mn bzw. 700 m|i 21 % und 24% beträgt.
Die Dicke der Probe betrug 0,43 mm, und das durch die Senkwaage mit Alkohol gemessene spezifische Gewicht betrug 4,08 bis 4,09. Das spezifische Gewicht von Sr3Al32Osl betrugt 4,22. Die Vickers-Härte betrug unter einer Last 1 kg Hv = 1930. Es wurde festgestellt, dass die Ritzhärte etwa gleich jener eines synthetischen Rubins war.
Da eine tiefe Karmesinfarbe als Standardfarbe für ein Lager oder ähnliches in einer Uhr angesehen wird, wurde Chromoxid von etwa 2 Gew.-% mit Bezug auf die Tonerde beigemischt. Beim Fehlen von Chromoxid ist das Produkt farblos. Während etwas weniger als 2 Gew-% eine rosa Farbe und mehr als 2 Gew.-% ein tieferes Rot erzeugen. Der Farbton kann somit frei durch Änderung der Chromoxidmenge, die hinzugefügt wird, ausgewählt werden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind die zweckmässigen Oxidmengen-Zusammensetzungen wie folgt.
Werden 0,2 Gew.-% Chromoxid der Tonerde beigemischt, so wird eine leicht hellrosa Farbe erhalten. Eine kleinere als diese Chromoxidmenge erzeugt keine ausreichende Färbung. Ca. 2 Gew.-% sind ausreichend, um eine normale tiefe Karmesinfarbe zu erzeugen. Mehr als 3,4 Gew.-% ergeben eine tiefe rote Farbe, die die Lichtdurchlässigkeit verringert. Der effektive Bereich für das Chromoxid in der Zusammensetzung liegt deshalb zwischen 0,2 bis 3,5 Gew.-%.
Ist in der Zusammensetzung Chromoxid und gleichzeitig Magnesiumoxid vorhanden, so ist der Partikelzucht-Verzögerungseffekt auf die Tonerdepartikel nicht besonders gross, da die Menge des Magnesiumoxids, die hinzugefügt
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wurde, kleiner als 0,04 Gew.-% mit Bezug auf die Tonerde ist. Anderseits wurde beobachtet, dass bei mehr 1,5 Gew.-% Magnesiumoxid während dem Polieren Flecken auftreten. Die optimale Menge beträgt 0,1 bis 0,2 Gew.-% und der zweckmässige Bereich des Magnesiumoxidanteils in der Zusammensetzung beträgt zwischen 0,04 bis 1,5 Gew.-%.
Aus den Fig. 2A und 2B ist klar ersichtlich, dass eine Zu-sammensetzugn, die zusätzlich zum Chromoxid und Magnesiumoxid Strontiumoxid enthält, einen weit grösseren Partikelzucht-Verzögerungseffekt aufweist als eine Zusammensetzung, die nur Chromoxid und Magnesiumoxid enthält. Es wird angenommen, dass der Partikelzucht-Verzögerungseffekt wegen der Bildung von 3SrO auftritt, wobei sich 16A1203 ergibt, wenn das Strontiumoxid am Umfang der Tonerdepartikel ausgeschieden wird. Es wurde festgestellt, dass weniger als 0,1 Gew.-% Strontiumoxid jedoch den Par-tikelzucht-Verzögerungseffekt vermindert, während mehr als 1,0 Gew.-% zu einer Steigerung in der Kristallisationsmenge fuhrt und somit die Lichtdurchlässigkeit verringert. Die optimale Menge beträgt 0,25 bis 0,30 Gew.-% und der Anteil in der Zusammensetzung liegt im Bereich von 0,1 bis 1,0 Gew.-%.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines lichtleitenden, polykristallinen Tonerdekörpers nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Es ist wünschenswert, wenn als a-Tonerde (a~Al203)
eine Tonerde mit einer Reinheit von mindestens 99,99% verwendet wird. Dieses dient als das Hauptrohmaterial. Anstelle der a-Tonerde ist es möglich, ein Aluminiumsalz, nämlich ein Sulfat oder Nitrat, zu verwenden, jedoch ist in diesem Fall die y-Tonerde (y-Al203), die durch die Vorwärmung erzeugt wird, mit Vorteil in a-Tonerde umzuwandeln. Falls die y-Tonerde, wie sie ist, verwendet wird, wird das Raumgewicht sehr gering sein, ein Produkt mit hoher Dichte schwer zu erhalten sein, und die lichtleitenden Eigenschaften werden nicht ausreichen. Der Durchmesser der Tonerdepartikel sollte 2 n oder weniger betragen. Das Chromoxid, Magnesiumoxid und Strontiumoxid liegen in Form von metallischen Oxiden vor, sie können aber auch in Form von Sulfaten und Nitraten angewendet werden. Wegen der Reinheit sollten nur erstklassische Reagenzien verwendet werden.
Um den lichtleitenden, polykristallinen Tonerdekörper nach der vorliegenden Erfindung zu erzeugen, werden Chrom-, Magnesium- und Strontiumoxid gewogen und 100 Teilen eines sehr reinen Tonerdepulvers, entsprechend den vorstehend spezifizierten Gewichts-%-Verhältnissen, hinzugefügt. Das Material wird dann ausreichend in einer Kugelmühle oder, falls die Menge gering ist, in einem Mörser gemischt, um eine gleichmässige Zusammensetzung zu erzeugen. Die gleichmässige Zusammensetzung kann leichter vorbereitet werden, falls eine geringe Menge des Rohmaterials vorher in einem Mörser zusammen mit einer Portion der Tonerde pulverisiert wird, welche dann dem restlichen Anteil der Tonerde zugemischt wird. Die Normverhältnisse für jede Komponente der Endzusammensetzung sind die folgenden. Die Verhältnisse von jedem der Oxide sind in Gew.-% mit Bezug auf die Tonerde angegeben.
Tonerde 100
Chromoxid 1,8 -2,0
Magnesiumoxid 0,1 -0,2
Strontiumoxid 0,25-0,30
Im Falle einer gewöhnlichen Pulverschmelzung wird der Zusammensetzung ein geeignetes organisches Bindemittel hinzufügt und dann granuliert. Bei einem ausgeführten Experiment wurden 3,0 bis 3,5 Gew.-% Acryl/Base als Bindemittel verwendet, und die Zusammensetzung wurde dann auf eine Korngrösser von 100 bis 150 Maschen granuliert.
Nach dem Granulieren wurde die Mischung in eine Form eingebracht und gepresst, um einen Pressling mit einer vorgeschriebenen Form zu bilden.
Die Höhe des Druckes ist nicht besonders begrenzt, sollte aber in der Lage sein, ein Raumgewicht von mindestens 3,0 zu erzeugen. Bei einem Experiment wurde die Pressung mit einem Druck 3 bis 5 Tonnen/cm2 durchgeführt. Nach dem Ausbrennen des Binders betrug das Raumgewicht ca. 4,0, gemessen durch eine Senkwaage mit Alkohol.
Es ist am besten, wenn man den Binder vor dem Vorwärmen aus dem Pressling ausbrennt. Bei einem Experiment wurde dieses Ausbrennen in einem elektrischen Ofen während 3 Stunden bei 700 °C durchgeführt. Sobald das Bindemittel ausgebrannt ist, kann es aus dem Ofen herausgenommen werden und vor der Anhebung der Temperatur gekühlt werden, um die Vorwärmung vorzunehmen. Die Vorwärmung wird in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre durchgeführt, wobei der Pressling während 1 bis 3 Stunden bei 1000 °C, oder mehr, für gewöhnlich 1100 bis 1200 °C erhitzt wird. In der der Vorwärmung folgenden Stufe hat der Pressling für gewöhnlich eine rötlich-weisse Farbe und weist absolut keine lichtleitenden Eigenschaften auf, besitzt aber zur Behandlung eine ausreichende Festigkeit. Eine zweite Erhitzung wird in einer Umgebung, die aus der Gruppe, bestehend aus einem Vakuum und Wasserstoffatomosphäre, bei 1600 °C durchgeführt. Mit Vorteil wird diese Temperatur auf 1650 °C gebracht, bis die lichtleitenden Eigenschaften auftreten. Bei einem Experiment wurde ein Elektroofen verwendet, durch welchen Ammoniak gekracktes Gas geleitet wurde. Die ersten Anzeichen der Transparenz treten nach 2 Stunden bei einer Erhitzung bei 1610 °C auf, und der lichtleitende Zustand wurde etwa nach ca. 40 Stunden erreicht. Die zur Erreichung des lichtleitenden Zustandes erforderliche Zeit wurde auf 16 Stunden verkürzt, und zwar durch Erhitzung auf 1650 °C, und auf 12 Stunden reduziert durch Erhitzung auf 1780 °C. Der Temperaturanstieg während der Erhitzung betrugt 200 bis 400 °C/Stunde.
Nachfolgend werden eine Anzahl Experimente beschrieben.
Beispiel I
In einem Becher wurden 2,0 g staubförmiges Chromoxidpulver, 0,21 g staubförmiges Magnesiumoxidpulver und 0,25 g staubförmiges Strontiumoxidpulver abgewogen und in einer Kugelmühle mit 100 g staubförmigem sehr reinem Tonerdepulver während 24 Stunden gemischt. In diesem Fall wurde eine geringe Menge des Tonerdepulvers abgewogen und zusammen mit dem Chromoxidpulver und dem Magnesiumoxidpulver in einem Mörser und Mörserstempel genügend gemischt. Diese Mischung wurde dann in die Kugelmühle eingegeben. Nach der Mischung wurden 3,0 Gew.-% Acryl/Basislösung der Zusammensetzung hinzugefügt, die dann granuliert wurde, z.B. auf 100 Maschen. Das granulierte Material wurde anschliessend mit einem Druck von ca. 5 Tonnen/cm2 gepresst, um eine Scheibe mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Dicke von ca. 0,6 mm herzustellen. Dieser Pressling wurde in einer Tonerdeschale eingelegt und dann in einem gewöhnlichen elektrischen Rohrofen während 2 Stunden bei 700 °C erwärmt, um das Bindemittel auszubrennen, und dann über 3 Stunden bei 1100 °C vorgewärmt. Der vorgewärmte Artikel hatte eine rötlich-weisse Farbe und war nicht durchsichtig. Der Artikel wurde dann über 24 Stunden bei 1650 °C erhitzt, und zwar durch einen elektrischen Rohrofen, durch welchen Ammoni-ak-gekräcktes Gas geleitet wurde. Der fertige Artikel war ru-bin-rot und lichtleitend, und der Aussendurchmesser hatte sich um 16% verringert. Nach dem Polieren beider Oberflächen betrug die Dicke des Gegenstandes ca. 0,42 mm. Die
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Lichtdurchlässigkeit wurde mit einem Spektrometer Modell Hitachi EPU-2 gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel II
Zusammen mit 100 g sehr reinem Tonerdepulver wurden 1,8 g Chromoxid, 0,22 g Magnesiumoxid und 0,50 g Strontiumoxid gemischt. Die Erhitzung wurde wie in Beispiel I durchgeführt, ausser dass die Vorwärmung mittels eines elektrischen Ofens mit einem Silikonkarbid-Heizelement über eine Stunde bei 1200 °C erfolgte. Das erhitzte Produkt hatte eine rubin-rote Farbe und war lichtleitend. Die Kontraktion betrug ca. 17%. Die Ergebnisse sind in Tabelle I dargestellt.
Vergleichs-Beispiel s In einem Becher wurden 2,0 g Chromoxid und 0,1 g Magnesiumoxid abgewogen und in einer Kugelmühle mit 100 g sehr reinem Tonerdepulver über 24 Stunden gemischt. Die Erhitzung wurde gemäss dem Beispiel I vorgenommen. Der Körper war rubin-rot und lichtleitend. Die Kontraktion io betrug ca. 19%. Wie im Beispiel I wurde der Artikel poliert und die Lichtdurchlässigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle I
Experiment Nr.
Zusammensetzung Gew.-% A1203 Cr203
MgO
SrO
Vorwärmung °Cxh zweite
Wärmung
°Cxh
Vergleichsbeispiel 100.0 Beispiel I 100.0
Beispiel II 100.0
2.01 2.01 1.80
0.01 0.21 0.22
0.25 0.50
1100x3 1100x3 1200x1
1650x24 1650x24 1650x24
Experiment Nr.
Vickers-Härte (1 kg Gewicht)
Vergleichsbeispiel 1870 Beispiel I 1900
Beispiel II 1930
In-line Durchlassgrad 340 mn 480 mn
12 18 21
14 20 22
700 mu
16 22 24
Farbe
Rubin rot wie oben wie oben
Nach dem vorliegenden Verfahren ist es möglich, einen lichtleitenden, polykristallinen Tonerdekörper mit ausreichender Härte und Dichte herzustellen, der anstelle eines Uhrsteines verwendet werden kann. Da Tonerdepulver verwendet werden kann und in einer vorgeschriebenen Form vergleichsweise einfach geformt werden kann, werden mit der vorliegenden Erfindung die Herstellungskosten für Kleinlager sehr stark reduziert, und dies insbesondere bei Uhrsteinen für Uhren.
Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt in drei Punkten: (1) der Tonerde werden 0,1 bis 1,0 Gew.-% Strontium-35 oxid hinzugefügt, um die Krstallzucht zu verzögern, (2) die zweite Erwärmung kann mit einer vergleichsweise niedrigen Temperatur von 1600 °C vorgenommen und (3) die Kleinlager zur Verwendung in Uhren oder ähnlichen Geräten können mit sehr geringen Kosten hergestellt werden.
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3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

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1. Lichtleitender, polykristalliner Tonerdekörper, dadurch gekennzeichnet, dass die a-Tonerde (a-Al203) 0,1 bis 1,0 Gew.-% Strontiumoxid enthält.
2. Tonerdekörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich zu den 0,1 bis 1,0 Gew.-% Strontiumoxid 0,04 bis 1,5 Gew.-% Magnesiumoxid enthält.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Tonerdekörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich zu den 0,1 bis 1,0 Gew.-% Strontiumoxid 0,2 bis 3,5 Gew.-% Chromoxid enthält.
4. Verfahren zur Herstellung eines Tonerdekörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Mischung, aufbereitet, die staubförmiges Tonerdepulver mit 0,1 bis 1,0 Gew.-% staubförmigem Strontiumpulver enthält, dass man die Mischung presst, um einen Pressling zu formen, dass man den Pressling auf eine Temperatur von 1600 °C in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre vorwärmt, und dass man den vorgewärmten Pressling auf eine Temperatur von 1600 °C in einer Umgebung, die aus einer Gruppe, bestehend aus einem Vakuum und Wasserstoff, ausgewählt wird, erhitzt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man der Mischung 0,04 bis 1,5 Gew.-% staubförmiges Magnesiumpulver zugibt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass man der Mischung 0,2 bis 3,5 Gew.-% staubförmiges Chromoxid zugibt.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man ein organisches Bindemittel vor dem Pressen der Mischung zugibt, dass man das Bindemittel und die Mischung in eine kleine Korngrösse verkörnt, und dass man das Bindemittel nach dem Pressen ausbrennt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man 3,0 bis 3,5 Gew.-% des organischen Bindemittels verwendet.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbrennen bei einer Temperatur von 700 °C erfolgt.
CH1232478A 1977-12-02 1978-12-01 Lichtleitender, polykristalliner tonerdekoerper und verfahren zur herstellung desselben. CH641429A5 (de)

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