Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania polikrystalicznego, przeswiecajacego tlenku glinowego, przydatnego do stosowania na powloki lamp wyladowczych wysokiego cisnienia.Znany jest sposób wytwarzania polikrystalicznego przeswiecajacego tlenku glinowego, w którym do bardzo drobnego tlenku glinowego o wysokiej czystosci dodaje sie niewielka ilosc MgO i otrzymana mieszanine ogrzewa sie w temperaturze wyzszej niz 1700°C, korzystnie 1800-1950°C w atmosferze wodoru (opis patentowy St. Zjedn.Am. nr. 3026210). Znany jest równiez sposób, w którym do tlenku glinowego dodaje sie MgO, La2C3 i Y2O3 i otrzymana mieszanine ogrzewa sie.Dodatek MgO, La203 i Y2O3 powoduje obnizenie temperatury ogrzewania (opis patentowy St.Zjedn.Am. nr3 792 142).Ziarna krystaliczne tlenku glinowego w spiekanej bryle sa stosunkowo drobne, przez co jest slaba transmisja liniowa.Otrzymany tymi sposobami tlenek glinowy, zastosowany na powloke lampy wyladowczej wysokiego cisnienia, nie zapewnia odpowiedniej skutecznosci swietlnej lampy.W celu zwiekszenia transmisji liniowej zaproponowano niedawno sposób, w którym powierzchni ogrzewanego polikrystalicznego przeswiecajacego tlenku glinowego nadaje sie chemi¬ cznie polysk przy pomocy topnika (opis patentowy St. Zjedn. Am. nr 3935495). Wedlug tego sposobu, w celu pozbycia sie nierównomiernosci powierzchni spiekanej bryly z tlenku glinowego, ogrzewana powierzchnia tlenku glinowego jest wygladzana za pomoca soli metali alkalicznych kwasu bornego dla zwiekszenia transmisji liniowej, przez co zwieksza sie skutecznosc swietlna lampy wyladowczej wysokiego cisnienia. W sposobie tym konieczne jest jednakze poddanie powierzchni spieczonej bryly z tlenku glinowego chemicznemu oddzialywaniu stopionej soli maja¬ cej silne wlasnosci korozyjne, takiej jak boran sodowy, co komplikuje sposób i powoduje wzrost kosztów produkcji. Chociaz polikrystaliczny, przeswiecajacy tlenek glinowy otrzymany tym sposo¬ bem zwieksza transmisje liniowa w miare wzrostu wielkosci ziarna, to jednakze zwieksza sie równiez chropowatosc powierzchni wypalonej bryly, co powoduje rozpraszanie swiatla.2 126 082 Jezeli otrzymany tym sposobem tlenek glinowy w bryle bedzie stosowany jako powloka lampy wyladowczej wysokiego cisnienia wówczas skutecznosc swietlna lampy zostaje obnizona. Chropo¬ watosc powierzchni bryly tlenku glinu powinna byc mozliwie mala.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania polikrystalicznego, przeswiecaja¬ cego tlenku glinowego o dobrej transmisji liniowej, przydatnego do stosowania na powloki lamp wyladowczych, które w ten sposób beda mialy wieksza skutecznosc swietlna.Sposób wytwarzania polikrystalicznego, przeswiecajacego tlenku glinowego, polegajacy na przygotowaniu sproszkowanej mieszaniny przez dodanie 0,01-0,2% wagowych MgO, 0,01-0,2% wagowych La2C3 i 0,01-0,2% wagowych Y2O3 do sproszkowanego tlenku glinowego majacego wielkosc ziarna nie wieksza niz 1 /x i czystosc wieksza niz 99,5%, nadawaniu sproszkowanej mieszaninie zadanego ksztaltu, wstepnym ogrzewaniu uksztaltowanej bryly w prózni lub w atmo¬ sferze wodoru wzglednie zdysocjowanego gazowego amoniaku w temperaturze nie wiekszej niz 1500°C, oraz powtórnym ogrzewaniu tej bryly w temperaturze 1650-1900°C, wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze pomiedzy wstepnym i powtórnym ogrzewaniem podnosi sie temperature ogrzewania od 1400°C do 1700°C z szybkoscia nie mniejsza niz 200°C/godzine.Wedlug wynalazku otrzymuje sie polikrystaliczny, przeswiecajacy tlenek glinowy o sredniej wielkosci ziarn krystalicznego tlenku glinowego nie mniejszej niz 20 fi i sredniej chropowatosci powierzchni wypalanej bryly nie wiekszej niz 1/10 maksymalnej wielkosci ziarn krystalicznego tlenku glinowego.Do sproszkowanego a - tlenku glinowego majacego wielkosc ziarna nie wieksza niz 1 \x korzystnie okolo 0,1-1 /z i czystosc wieksza niz 99,5% dodaje sie omówiony ponizej dodatek w postaci tlenków i otrzymana mase miesza sie starannie, po czym w postaci tlenków i otrzymana mase miesza sie starannie, po czym calosci nadaje sie zadany ksztalt a nastepnie poddaje sie otrzymana bryle ogrzewaniu w prózni albo w atmosferze gazowego wodoru wzglednie zdysocjowa¬ nego gazowego amoniaku.Proces ogrzewania przeprowadza sie wedlug nastepujacych zasad. Wstepne ogrzewanie prze¬ prowadza sie utrzymujac temperature 1500°C, korzystnie 1300-1500°C przez 1-3 godzin, albo podnoszac temperature z szybkoscia okolo 50°C/h w zakresie temperatur 1300-1500°C, a nastep¬ nie prowadzi sie drugie ogrzewanie, gwaltownie podnoszac temprature z szybkoscia nie nizsza niz 200°C/h, korzystnie 300°C/h-1000°C/h, co najmniej w zakresie temperatur 1400-1700°C, a nastepnie utrzymuje sie temperature 1650- 1900°C przez 1-15 godzin, lub podnosi sie temperature z szybkoscie nie nizsza niz 200°C/h i korzystnie 300°C-1000°C/h, w tym zakresie, wzglednie podnosi sie te temperature z szybkoscia 50°C/h. Najwaznieszym czynnikiem kontrolowania chropowa¬ tosci powierzchni i wielkosci ziarna polikrystalicznego, przeswiecajacego tlenku glinowego w sposobie wytwarzania wedlug wynalazku jest dobór szybkosci wzrostu temperatury pomiedzy 1400°C a 1700°C.Szczególnie wazne dla otrzymania malej chropowatosci powierzchni i zwiekszenia transmisji liniowej, jest to aby szykosc wzrostu temperatury co najmniej pomiedzy 1400°C i 1700°C nie byla nizsza niz 200°C/h a jak wspomniano powyzej, korzystna szybkosc wzrostu temperatury ma wynosic 300°C/h-1000°C/h.Jako dodatki korzystnie stosuje sie tlenek magnezowy, tlenek magnezowy z tlenkiem itru, tlenek magnezowy z tlenkiem wapniowym i tym podobne, ale najkorzystniej jest dodawac wraz z tlenkiem magnezowym tlenek lantanu i tlenek itru. W tym przypadku korzystna ze wzgledu na zwiekszenie transmisji liniowej ilosc dodatku wynosi po 0,01-0,2% wagowych tlenku magnezo¬ wego, tlenku lantanu i tlenku itru. Jako wyjsciowy sproszkowany tlenek glinowy moze byc uzyty a — tlenek glinowy i 7 — tlenek glinowy, przy czym w przypadku 7— tlenku glinowego konieczne jest wczesniejesze prazenie wspomnianego tlenku glinowego w temperaturze 1150°C-1300°C celem uzyskania wielkosci ziarna okolo 0,1-l/z.W celu otrzymania jednolitej chropowatosci powierzchni wypalanej bryly w widoku makro¬ skopowym korzystne jest po nadaniu sproszkowanej mieszaninie zadanego ksztaltu, mechaniczne wygladzenie uformowanej bryly.Gdy przecietna wielkosc ziarn krystalicznego tlenku glinowego jest mniejsza niz 20/xwówczas zwieksza sie rozpraszanie swiatla na granicy ziarn w spieczonej bryle i maleje zdolnosc transmisji126082 3 liniowej i dlatego srednia wielkosc ziarna musi byc nie mniejsza niz 20/u. Jezeli srednia chropowa¬ tosc powierzchni wypalanej bryly jest wieksza niz 1/10 maksymalnego wymiaru bryly ziarn krystalicznego tlenku glinowego, wówczas zwieksza sie rozpraszanie swiatla na powierzchni wypa¬ lanej bryly, a transmisja liniowa maleje. Srednia chropowatosc powierzchni ogrzewanej bryly musi byc zatem nie wieksza niz 1/10 maksymalnego wymiaru ziarna.Kiedy szybkosc wzrostu temperatury 1400°C i 1700°C jest mniejsza niz 200°C/hma wynosic co najmniej 1400°C-1700°C, z tego wzgledu, ze w tym zakresie jest najwiekszy wzrost ziarn krystalicznego tlenku glinowego, i przez gwaltowne podnoszenie temperatury w tym zakresie temperatur uzyskuje sie niewielka chropowatosc powierzchni ogrzewanej bryly.Jesli chodzi o atmosfere wypalania, to konieczne jest stosowanie atmosfery prózni, gazowego wodoru, albo zdysocjowanego gazowego amoniaku w celu zlikwidowania pustych przestrzeni w wypalanej bryle i zwiekszenia transmisji liniowej. W temperaturze wyzszej od 1500°C podczas wstepnego wypalania ziarno krystaliczne tlenku glinowego wzrasta do pewnego stopnia, co utrud¬ nia kontrole wzrostu ziarna w nastepnym etapie wypalania, poniewaz wówczasjest nieprawidlowy przebieg wzrostu ziarna. W wyniku tego maleje transmisja liniowa bryly. Kiedy wtórne wypalanie przeprowadza sie w temperaturze nizszej niz 1650°C, wówczas nie moze byc uzyskana odpowiednia gestosc produktu zas gdy temperatura jest wyzsza niz 1900°C, wówczas wzrost krysztalów staje sie znaczny i pojawiaja sie pekniecia na granicy ziarn, tak ze taka temperatura równiez nie jest korzystna.Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony na podstawie przykladu postepowania i rysunku, na którym fig. 1 przedstawia krzywa obrazujaca chropowatosc powierzchni bryly poli¬ krystalicznego tlenku glinowego ogrzewanej zgodnie z wynalazkiem, fig. 2 — krzywa obrazujaca chropowatosc powierzchni bryly wytwarzanej sposobem tradycyjnym.Przyklad. Ukasztaltowana rura wykonana z bryl polikrystalicznego, przeswiecajacego tlenku glinowego, majaca dlugosc 114mm, zewnetrzna srednice 9,5 mm i grubosc 0,8 mm zostala wyprodukowana w warunkach podanych w tabeli. Jako material wyjsciowy zostal zastosowany sproszkowany a — tlenek glinowy. Zmierzono srednia chropowatosc powierzchni wypalanej bryly, maksymalna i srednia wielkosc ziarna krystalicznego tlenku glinowego, transmisje liniowa, skutecznosc swietlna wykonanej z zastosowaniem tej rury lampy wyladowczej wysokiego cisnienia o mocy 400 W, a wyniki zebrano w podanej tabeli. Jako porównawcze próbki wykonano dwie rury z polikrystalicznego, przeswiecajacego tlenku glinowego, w których srednia chropowatosc powierzchi wypalanej bryly byla wieksza niz 1/10 wielkosci ziarna krystalicznego tlenku glino¬ wego, a wyniki dla tych rur równiez przedstawiono w podanej tabeli. Ponadto umieszczono w tabeli wlasnosci konwencjonalnego produktu.Chropowatosc powierzchni wypalanej bryly mierzono za pomoca miernika do oznaczania ksztaltu powierzchni Surfcom 60B (produkcji Tokyo Seimitsu K.K) wedlug sposobu okreslenia chropowatosci powierzchni ITS B0601 (1970), w którym okresla sie wartosc srednia 10 punktów o dlugosci standardowej 1 mm wzdluz kierunku osiowego rury.Maksymalna i srednia wielkosc ziarn krystalicznego tlenku glinowego okreslono przez bada¬ nie powierzchni wypalanej bryly przy uzyciu mikroskopu.Transmisje liniowa wyznaczano w ten sposób, ze rura zostala podzielona na dwie czesci w kierunku osiowym i przy pomocy spektrofotometru typ 323 (produkcji Hitachi Seisakusko K.K.) okreslono stosunek intensywnosci swiatla padajacego do swiatla przepuszczanego, kiedy swiatlo o dlugosci fali 600 nm (nonametr) wchodzilo od strony powierzchni wkleslej rury.W spektrofotome¬ trze typu 323 jako zródlo swiatla byla zastosowana lampa wolframowa, a jako uklad odbierajacy swialto uzyto fotopowielacza. Wartosc skutecznosci swietlnej lampy okreslono podzielnie przez 400 calego strumienia swiatla lampy sodowej wysokiego cisnienia o mocy 400 W wykonanej z tej rury.Jak wynika z tabeli, wszystkie srednie wymiary ziarn tlenku glinowego wedlug wynalazku byly znacznie wieksze niz 20/x, ale srednia chropowatosc powierzchni wypalanej bryly byla wieksza niz 1/10 maksymalnej wielkosci ziarn krystalicznego tlenku glinowego, tak ze byla duza transmisja liniowa i otrzymana skutecznosc swietlna lampy. We wszystkich próbkach porównawczych i w próbce konwencjonalnej srednia chropowatosc powierzchni wypalanej bryly byla wieksza niz 1/104 126082 maksymalnej wielkosci ziarn krystalicznego tlenku glinowego przez co byla niska transmisja liniowa bryly i skutecznosc swietlna odpowiedniej lampy.Uzyskany wynik pomiaru chropowatosci powierzchni wypalanej bryly wpróbce Nr 5 wykona¬ nej sposobem wedlug wynalazku jest przedstawiony na fig. 1, a wynik pomiaru chropowatosci próbki konwencjonalnej Nr 9 jest przedstawiony na fig. 2.Tabela Dodatek Warunki ogrzewania Szybkosc Prób- wzrostu l. ka MgO La203 Y203 Ogrzewa- Drugie pomiedzy Atmo- Wielkosc ziarna Srednia tlenku glinów. . ehropo- Skule- watosc Trans- cznosc ogrzewa- misja swietlna nej Max. Sred. liniowa lampy nr (%) (%) nie ogrzewa- wstepnym sfera powloki wielkosc wielkosc (%) Im/W wstepne nie ogrzewa- gazu (m) ziarna ziarna niemi (/z) (m) ogrzewa¬ niem (°C/h) Obecny zek Próbka porów¬ nawcza Próbka konwen¬ cjonalna 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,1 OJ 0,1 0,15 0,15 0,15 0,1 0,15 0,05 0,05 0,05 0,1 0.1 0,1 0,05 0,1 0,05 0,05 0,05 0,1 0,1 0,1 0,05 0,1 1300°C 3h 1300°C 3h 1300°C 3h 1400°C 2,5h 1400°C 2,5h 1400°C 2,5h 1300°C 3h 1400°C 2,5h 1700°C 5h 1700°C 5h 1700°C 5h 1720°C 4h 1720°C 4h 1720°C 4h 1700°C 1720°G . 4h 200 500 1000 300 500 1000 50 150 H2 A Próznia A H2 A H2 H2 H2 6 3 5 7 4 5 15 U 11 100 70 85 120 90 95 130 100 80 70 45 65 80 60 65 85 75 30 6,8 6,9 6,0 6,5 6,8 5,8 2,9 2,7 1,6 130 130 128 129 130 128 119 119 117 A: zdysocjowany amoniak gazowy Z porównania fig. 1 i 2, widac, ze wyrób otrzymany sposobem wedlug wynalazku ma bardzo mala chropowatosc powierzchni w porównaniu z wyrobem konwencjonalnym.Lampy wyladowcze posiadajace powloki wykonane z bryl tlenku glinu otrzymanego sposo¬ bem wedlug wynlazku charakteryzuja sie znacznie zwiekszona skutecznoscia swietlna.Zastrzezenia patentowe Sposób wytwarzania polikrystalicznego, przeswiecajacego tlenku glinowego, polegajacy na przygotowaniu sproszkowanej mieszaniny przez dodantie 0,01-0,2% wagowych MgO, 0,01-0,2% wagowych La203 i 0,01-0,2% wagowych Y2O3 do sproszkowanego tlenku glinowego majacego wielkosc ziarna nie wieksza niz l/x i czystosc wieksza niz 99,5%, nadawaniu sproszkowanej mieszaninie zadanego ksztaltu, wstepnym ogrzewaniu uksztaltowanej bryly w prózni lub w atmos¬ ferze wodoru wzglednie zdysocjowanego gazowego amoniaku w temperaturze nie wiekszej niz 1500°C, oraz powtórnym ogrzewaniu tej bryly w temperaturze 1650-1900°C, znamienny tym, ze pomiedzy wstepnym i powtórnym ogrzewaniem podnosi sie temperature ogrzewania od 1400°Cdo 1700°C z szybkoscia nie mniejsza niz 200°C/godzine.126082 FIGJ • • . 4 4 i » i l . l A t- /7&* 1—:—TT" T T 7 ^ r ] t i [ j i * ? r i r t t t t i ! : ] ffffl TT" J i ii i i i i i i i i i i. i . i ; .i. . t i _j...^_ PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL