專利名稱：通過熱擠壓制造熒光陶瓷的方法
陶瓷的熒光物質(zhì)可用來探測高能輻射，例如可用它把X射線轉(zhuǎn)變成可見光線，并用通常的方法對其進(jìn)行檢測和分析。
用稀土氧硫化物之類的化合物制備的熒光材料可用于高靈敏度的射線探測儀，例如用于層析X射線計算機(jī)攝影儀。用這類化合物適當(dāng)制備的熒光粉可通過單軸熱擠壓加工成高密度的熒光陶瓷，這種陶瓷在光學(xué)上為半透明體到透明體。這種方法例如在德國專利DE-A 42 24 931中提出。通過適當(dāng)?shù)奶砑訜晒馓沾煽蛇_(dá)到高的光輸出而余輝則足夠的小。
熱擠壓過程采用可由氧化鋁、石墨或碳化硅組成的陶瓷擠壓模。但在要求的1100～1500℃高擠壓溫度的情況下，在待擠壓的熒光粉和模具材料之間發(fā)生不希望出現(xiàn)的反應(yīng)。由于形成的化學(xué)鍵合在熒光陶瓷和模具之間產(chǎn)生高的粘合，這樣，在冷卻時，由于熒光陶瓷和模具材料的不同膨脹系數(shù)而引起熒光陶瓷裂紋。此外，熒光陶瓷不可能脫模。
為了避免這些缺點，可在模具材料和待擠壓的熒光粉之間放鉬薄膜或鎢薄膜作為隔層。在上述高溫下，稀土氧硫化物不與鉬或鎢化合，并只在表面產(chǎn)生反應(yīng)。這樣，燒結(jié)的稀土氧硫化物陶瓷易于脫模，所以陶瓷保持完好無損。
但是用這種金屬薄膜作為隔層仍有一些附帶的缺點金屬薄膜不易加工，所以不能精確的按擠壓模下料。此外，金屬薄膜只能用一次，所以，這種加工方法由于金屬薄膜的價格高而對成本不利。其次，在熱擠壓時，金屬薄膜產(chǎn)生折疊而可導(dǎo)致熒光陶瓷和模具材料的損壞。在金屬薄膜的邊上搭接區(qū)可能使熒光陶瓷產(chǎn)生裂紋。通過使用較厚和較精確下料的厚約0.2～0.3mm的金屬薄膜雖然可以減少折疊和熒光陶瓷損壞的危險，但卻增加了金屬薄膜裝入擠壓模的困難和這種昂貴金屬的用量。
本發(fā)明的任務(wù)是提出一種改進(jìn)的熱擠壓方法來生產(chǎn)光學(xué)純的熒光陶瓷，這種方法簡單、成本低并可減少熒光陶瓷在熱擠壓過程中和脫摸過程中損壞的危險。
上述任務(wù)的技術(shù)解決方案在于，首先在陶瓷擠壓模中形成含MoS2的隔層，然后將熒光原材料裝入擠壓模中，最后將熒光原材料在超過其燒結(jié)溫度時單軸擠壓成高密度的透明熒光陶瓷。
本發(fā)明的其他實施形式體現(xiàn)在從屬權(quán)利要求中。
通過在陶瓷擠壓模中生成含硫鉬化物的隔層簡單地解決了脫模的工藝問題。因而在冷卻和脫模時毫不損壞陶瓷。
但令人意外驚奇的是，用本發(fā)明方法可獲得光學(xué)純的陶瓷，這種陶瓷與按迄今為至的方法制造的熒光陶瓷比較，并沒有減少熒光強度，也沒有增加余輝。這說明用這種方法沒有把任何雜質(zhì)帶入熒光陶瓷中，盡管這種陶瓷具有極高的燒結(jié)活化性和高反應(yīng)性。尤其令人驚奇的成就是，硫鉬化物是一種黑色的粉末，但它卻沒有象預(yù)料的那樣，把不希望的夾雜物帶入熒光陶瓷中而使通常為透明的陶瓷體變暗。不然，熱必使熒光陶瓷的光學(xué)性質(zhì)變壞并難于把它用在高分辨率的射線探測儀。
此外，熱擠壓過程一般在硫鉬化物的分解溫度大約1200～1300℃進(jìn)行。同樣，本來擔(dān)心這種情況也會造成硫鉬化物滲入和夾雜在熒光陶瓷中，但用本發(fā)明的方法卻沒有這種令人擔(dān)心的缺點。只在熒光陶瓷的表面觀察到了粘附有易于清除的隔層殘余物，而在體積內(nèi)即在熒光陶瓷的內(nèi)部則根本沒有觀察到或檢驗出雜質(zhì)。
可用簡便的方式將硫鉬化物粉涂抹在擠壓模上形成隔層。
另一種可能性，則是把含粉狀硫鉬化物的噴射液噴射到擠壓模而形成隔層。但這種噴射液含有有機(jī)成分，需要將噴射后的擠壓模進(jìn)行加熱，以便除掉噴射液的有機(jī)成分。用這種方式也可形成牢固附著的和足夠厚的隔層。
本發(fā)明的另一實施形式是對制造熒光陶瓷用的熒光粉進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓可在形成隔層之間或在另一個沒有涂含硫鉬化物隔層的壓制模具中進(jìn)行。通過預(yù)壓成型的熒光陶瓷毛坯已被壓實到這樣的程度，即在熒光陶瓷表面上粘附的隔層殘余物尚待進(jìn)一步減少。
本發(fā)明方法特別適用于制造由稀土氧硫化物物系構(gòu)成的熒光陶瓷。這種熒光物質(zhì)具有的一般成分為(M1-xLnx)2O2S。其中M代表周期表中γ、La和Gd族的至少一種元素；Ln代表Eu、Pr、Tb、Yb、Dy、Sm、和Ho族的至少一種元素；(2×10-1)≥x≥(1×10-6)。如用上述DE-A 42 24 931公開的方法制造這種熒光粉，則它具有足夠的燒結(jié)活性并可擠壓成高密度的熒光陶瓷。這種粉具有很高的至少為10m2/g的表面積(用布魯瑙厄-埃梅特-泰勒吸氣法測定)。熱擠壓過程本身在真空中或在惰性至還原氣氛中進(jìn)行。擠壓力為0.1～10kN/cm2(1～100MPa)，溫度調(diào)節(jié)在1100～1300℃。
下面結(jié)合實施例和附圖
來詳細(xì)說明本發(fā)明。
附圖表示實施本發(fā)明方法適用裝置的橫斷面示意圖。
陶瓷模具例如用Al2O3制作并由例如空心圓柱體結(jié)構(gòu)的模具1、第一隔板2和第二隔板4組成。
至少隔板2和隔板4面向待擠壓件3的表面和空心圓柱體1的內(nèi)壁用市售的MoS2噴射液噴涂。然后溶劑蒸發(fā)并在進(jìn)入空氣的情況下，在大約500℃燒去噴射液的有機(jī)粘結(jié)劑，于是形成隔層6。
然后在空心圓柱體1中裝入第一塊隔板2，在其上裝入待擠壓的原材料(熒光原材料)，例如由作為熒光材料添加的一種Ga2OS2構(gòu)成的預(yù)壓制毛坯3，再在其上面加第二隔板4，最后放適當(dāng)橫截面的沖頭5。
這時模具完全作好熱擠壓的裝配，并在真空下大約在最大擠壓力50MPa和最高溫度1250℃下擠壓12小時左右，然后擠壓件在不受損傷的情況下不成問題地得以脫模。
但本發(fā)明的方法不限于用于稀土氧硫化物物系，而是適用于通過熱擠壓過程制成高純度陶瓷的所有陶瓷熱擠壓法，例如熒光陶瓷，其中，極小的雜質(zhì)就可導(dǎo)致熒光性能惡化。只要待擠壓的陶瓷粉或別的原材料與硫鉬化物不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，則可用本發(fā)明的方法。本發(fā)明方法不適用于必須在高于1300℃和/或在含氧氣氛中進(jìn)行的熱擠壓過程，因為MoS2在氧氣下在600～800℃就分解，并可隨后產(chǎn)生SO2。
權(quán)利要求
1.通過單軸熱擠壓制造熒光陶瓷的方法，其中，首先在陶瓷擠壓模中形成含MoS2的隔層，然后將熒光原材料裝入擠壓模中，最后將熒光原材料在超過其燒結(jié)溫度時單軸擠壓成高密度的透明熒光陶瓷。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過把MoS2粉涂抹在擠壓模上形成隔層。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過把含有MoS2粉和有機(jī)成分的噴射液噴射到擠壓模上形成隔層，然后通過加熱除去噴射液的有機(jī)成分。
4.按權(quán)利要求1～3任一項所述的方法，其中，將含有要求成分的熒光粉首先在沒有隔層的擠壓模中預(yù)擠壓成毛坯，然后，這種預(yù)擠壓的毛坯作為熒光原材料使用。
5.按權(quán)利要求1～4任一項所述的方法，其中，熒光陶瓷用稀土氧硫化物物系制成。
6.按權(quán)利要求5所述的方法，其中，用一般成分為(M1－xLnx)2O2S的熒光粉，式中M代表周期表中Y、La和Gd族的至少一種元素，Ln代表Eu、Pr、Tb、Yb、Dy、Sm和Ho族的至少一種元素，(2×10-1)≥x≥(1×10-6)，并且熒光粉的比表面積(用布魯瑙厄-埃梅特-泰勒吸氣法測定)至少為10m2/g，并且熱擠壓在真空中或在隋性至還原氣氛中在擠壓力為0.1～10kN/cm2(1～100Mpa)和溫度為1100～1300℃的情況下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提出用陶瓷的擠壓模來制造高密度的透明的熒光陶瓷。模具上涂有MoS
文檔編號C09K11/84GK1121906SQ9510893
公開日1996年5月8日 申請日期1995年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月21日
發(fā)明者H·伯丁格 申請人:西門子公司