CS273823B1 - Method of corundum monocrystals preparation with considerably suppressed abradability isotropy - Google Patents

Method of corundum monocrystals preparation with considerably suppressed abradability isotropy Download PDF

Info

Publication number
CS273823B1
CS273823B1 CS143089A CS143089A CS273823B1 CS 273823 B1 CS273823 B1 CS 273823B1 CS 143089 A CS143089 A CS 143089A CS 143089 A CS143089 A CS 143089A CS 273823 B1 CS273823 B1 CS 273823B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
corundum
preparation
monocrystals
abradability
isotropy
Prior art date
Application number
CS143089A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS143089A1 (en
Inventor
Bohumil Ing Csc Perner
Josef Ing Csc Kvapil
Jiri Ing Drsc Kvapil
Vaclav Ing Masek
Original Assignee
Perner Bohumil
Kvapil Josef
Kvapil Jiri
Masek Vaclav
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Perner Bohumil, Kvapil Josef, Kvapil Jiri, Masek Vaclav filed Critical Perner Bohumil
Priority to CS143089A priority Critical patent/CS273823B1/en
Publication of CS143089A1 publication Critical patent/CS143089A1/en
Publication of CS273823B1 publication Critical patent/CS273823B1/en

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

The invention concerns a method of corundum monocrystal preparation with considerably suppressed anisotropic abrasion, significant in that the corundum monocrystals are drawn from melt containing 0.1 to 1.0 % by weight titanium, contained in a molybdenum or wolfram crucible in a protective atmosphere with a composition of 99 to 60 % by volume argon and 1 to 40 % by volume hydrogen under a pressure of 0.1 Pa to 150 kPa. The crystals are used for making highly mechanically or chemically loaded parts of precise instruments.

Description

CS 273 Θ23 01CS 273-23 01

Monokrystaly korundu, vynikající vysokou tvrdostí, mechanickou i chemickou odolností, optickými a elektrickými vlastnostmi, jsou často využívány v moderní technice.Corundum monocrystals with excellent high hardness, mechanical and chemical resistance, optical and electrical properties are often used in modern technology.

Mechanické vlastnosti předurčují monokrystalický korund k použití při stavbě přenosných přístrojů, jako ložiska a uležení pohyblivých nebo tlakově namáhaných částí, jako písty a uzavírací orgány do přesných dávkovačích čerpadel, průvlaky namáhané otěrem vlákán a podobně.The mechanical properties predetermine monocrystalline corundum for use in the construction of portable devices, such as bearings and bearing of moving or pressure-stressed parts, such as pistons and shut-off devices for precision metering pumps, wear-bearing dies, and the like.

Při výrobě různých přístrojových dílů z tohoto materiálu je nutné opracovávat broušením a leštěním rovinné i zakřivené plochy. Protože korund krystaluje v šesterečné soustavě, jeví výraznou anisotropii fyzikálních vlastností. Tato anisotropie se projevuje při opracování zejména zakřivených ploch tím, že se tyto plochy nestejnoměrně leští, jeví sklon ke vzniku hran mezi výraznými krystalografickými plochami, z nichž zase některé trpí vyšší tendencí ke vzniku rýh. Toto anisotropní chování při broušení a zejména při konečném leštění zakřivených ploch prodlužuje často značně dobu potřebnou k opracování.When manufacturing various instrument parts from this material, it is necessary to grind and polish flat and curved surfaces. Since corundum crystallizes in a hexagonal system, it appears to have a significant anisotropy of physical properties. This anisotropy is manifested in the treatment of particularly curved surfaces by the fact that these surfaces are unevenly polished, they tend to form edges between distinct crystallographic surfaces, some of which suffer from a higher tendency to develop grooves. This anisotropic behavior during grinding and, in particular, in the final polishing of curved surfaces often extends considerably the machining time.

Uvedené anisotropní chování korundu při jeho broušení a leštění lze do značné míry omezit podle tohoto vynálezu tak, že monokrystaly korundu se táhnou z taveniny s obsahem 0,1 až 1,0 hmot. titanu, obsažené v molybdenovém nabo wolframovém kelímku v ochranné atmosféře o složení 99 až 60 objemových argonu a 1 až 40 % objemových vodíku, za tlaku 0,1 Pu už 150 kPa. Zo uvodsnýoh redukčních růstových podmínek βθ dosáhne, že velká většína titanu vstoupí do korundové mříže Jako iont Ti a v menší části jako Ti a v tomto valenčním 3tavu příznivě ovlivní anisotropní chování korundu při broušení a leštění. Krystaly se vyznačují růžovým až červeným zbarvením. Pokud by krystaly byly pěstovány v oxidačním prostředí, byla by větší část titanu přítomna ve formě iontu Ti^+, který uvede ný účinek nemá.Said anisotropic behavior of corundum in its grinding and polishing can be greatly reduced according to the present invention such that corundum monocrystals are drawn from a melt containing 0.1 to 1.0 wt. titanium contained in a molybdenum or tungsten crucible in a protective atmosphere of 99 to 60 vol. argon and 1 to 40 vol. From the free reduction growth conditions, βθ achieves that a large majority of the titanium enters the corundum lattice as Ti ion and to a lesser extent as Ti, and in this valence 3 it positively affects the anisotropic behavior of corundum during grinding and polishing. The crystals are pink to red in color. If the crystals were grown in an oxidizing environment, most of the titanium would be present in the form of a Ti @ + + ion which does not have this effect.

Příklad 1Example 1

V elektricky vytápěné pěstovací peci, vybavené wolframovými odporovými topnými články, isolovanými soustavou stínících válců a víka z molybdenového plechu uvnitř vakuově těsného vodou chlazeného pláště byla v molybdenovém kelímku o objemu 0,5 1 roztavena vsázka čistého kysličníku hlinitého s přídavkem 0,3 % hmot. titanu ve formě kysličníku titaničitého. Pecní ochranná atmosféra obsahovala 75 % obj. argonu a 25 ΐ obj. vodíku. Na zárodku z krystalu safíru orientovaného kolmo na plochu (lT02) byl rychlostí 5 mm/h při 20 ot./inin. tažen monokrystal AljQ-j zbarvený růžovočerveně, ve kterém byl změřen obsah titanu rtg spektrometricky, Bylo nalezeno 0,036 % hmot. Ti v krystalu.In an electrically heated cultivation furnace equipped with tungsten resistive heating elements, an insulated system of shielding cylinders and a molybdenum plate lid inside a vacuum-tight water-cooled jacket, a pure alumina batch with a 0.3 wt.% Addition was melted in a 0.5 L molybdenum crucible. titanium in the form of titanium dioxide. The furnace protective atmosphere contained 75 vol% argon and 25 vol% hydrogen. On the seed of a sapphire crystal oriented perpendicular to the surface (1T02) it was 5 mm / h at 20 rpm. drawn by a single red pink-red color crystal AljQ-j in which the titanium content was measured by X-ray spectrometry. Those in the crystal.

Krystal měl střední průměr 33 mm a válcová část byla dlouhá 110 mm.The crystal had an average diameter of 33 mm and the cylindrical portion was 110 mm long.

Krystal byl použit k výrobě pístů do mikročerpadel. Ve srovnání s dříve používanými krystaly safíru pěstovanými Verneuilovou metodou byl výtěžek o minimálně 30 % vyšší a operace jemného broušení a leštění se zkrátila o 25 % při dosažení vysokého lesku opracovávané válcové plochy.The crystal was used to produce pistons for micro pumps. Compared to the previously used sapphire crystals grown by the Verneuil method, the yield was at least 30% higher and the fine grinding and polishing operation was reduced by 25% while achieving a high gloss of the machined cylindrical surface.

Příklad 2Example 2

Ve stejném zařízení a za následujících odlišných podmínek: Kelímek z wolframu, obsah titanu v tavenině 0,6 % hmot., rychlost tažení 4 mm/h, byl vytažen krystal s obsahem 0,07 ¾ hmot, titanu podle analýzy. Zbarvení krystalu bylo červené. Krystal byl využit k výrobě uzavíracích elementů čerpadel s jednou sférickou plochou.In the same apparatus and under the following different conditions: A tungsten crucible, a titanium content in the melt of 0.6 wt%, a drawing speed of 4 mm / h, a crystal containing 0.07 ¾ wt% of titanium was extracted by analysis. The color of the crystal was red. The crystal was used for the production of the shut-off elements of pumps with one spherical surface.

Oproti použití čistého safíru pro stejný účel bylo dosaženo vyšší výtěžnosti o 20 % a zkrácena doba leštění u sférické plochy o 30 % při dosažení dokonalého lesku této funkční plochy.Compared to the use of pure sapphire for the same purpose, a higher yield of 20% was achieved and the polishing time of the spherical surface was reduced by 30% while achieving a perfect gloss of this functional surface.

CS 273 823 BlCS 273 823 Bl

Claims (1)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION Způsob přípravy monokrystalů korundu s výrazně potlačenou anisotropií obrusnosti, vy značující se tím, že monokrystaly korundu se táhnou z taveniny s obsahem 0,1 až 1,0 % hmot. titanu, obsažené v molybdenovém nebo wolframovém kelímku v ochranné atmosféře o slo žení 99 až 60 % objemových argonu a 1 až 40 h objemových vodíku za tlaku 0,1 Pa až 150 kl’a.Process for the preparation of corundum monocrystals with markedly suppressed abrasion anisotropy, characterized in that corundum monocrystals are drawn from a melt containing 0.1 to 1.0% by weight. titanium, contained in a molybdenum or tungsten crucible in a protective atmosphere, having a hydrogen content of 99 to 60% vol and hydrogen for 1 to 40 hours at a pressure of 0,1 Pa to 150 kPa.
CS143089A 1989-03-07 1989-03-07 Method of corundum monocrystals preparation with considerably suppressed abradability isotropy CS273823B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS143089A CS273823B1 (en) 1989-03-07 1989-03-07 Method of corundum monocrystals preparation with considerably suppressed abradability isotropy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS143089A CS273823B1 (en) 1989-03-07 1989-03-07 Method of corundum monocrystals preparation with considerably suppressed abradability isotropy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS143089A1 CS143089A1 (en) 1990-08-14
CS273823B1 true CS273823B1 (en) 1991-04-11

Family

ID=5348654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS143089A CS273823B1 (en) 1989-03-07 1989-03-07 Method of corundum monocrystals preparation with considerably suppressed abradability isotropy

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS273823B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS143089A1 (en) 1990-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gorum et al. Effect of surface conditions on room‐temperature ductility of ionic crystals
Insley et al. Microscopy of ceramics and cements: including glasses, slags, and foundry sands
Catlin et al. Mechanical properties of thin single‐crystal gold films
CN100369859C (en) Light-transmitting polycrystalline alumina and method of forming the same
US3026177A (en) Process for producing transparent polycrystalline alumina
Brown et al. The effect of impurities on the growth of synthetic quartz∗
JPS63139060A (en) Aluminum nitride ceramic composite body
Zhimin et al. Effect of heat treatment on the microstructure development of TC21 alloy
Jeffery et al. Deformation twinning in rhenium single crystals
Schieber Growth of oxide crystals by the flux method
US4319889A (en) Ultrasharp diamond edges and points and methods of making same by precision micro-irradiation techniques
Jones et al. Precipitation in single crystals of silver-rich and copper-rich alloys of the silver-copper system
JP2619691B2 (en) Thread road
Bratton Precipitation and hardening behavior of Czochralski star sapphire
McKee et al. The oxidation of tantalum and niobium in the temperature range 400–600 C
US3232803A (en) Chemical etching of tungsten
Neilson Small‐angle x‐ray scattering study of complex particle growth in an MgO–Al2 O3–ZrO2–SiO2 glass
Schmid et al. Current status of sapphire dome production
Kennedy Rubidium nitrate near the melting point and its polymorphism
EP4722427A1 (en) Single-crystal lithium niobate, method for producing single-crystal lithium niobate, and ar glasses
JPS5849519B2 (en) Quartz glass crucible for pulling silicon single crystals
Hodgson et al. A synthetic corundum knife for ultrathin sectioning
Kohra Study on the Crystallization Process of Polished Layers of Metals by Electron Diffraction and Microscopy
Johnson et al. The effect of the cooling rate of dental alloys on their amalgamation properties
Schulz et al. Growth and crystallographic orientations of zinc and zinc-silver whiskers