[其他]透明非玻化氧化鋯微球體

無效

• 申請號: 86107671
• 申請日: 1986-11-08
• 公開（公告）號: CN86107671A
• 公開（公告）日: 1987-07-15
• 發明（設計）人: 索馬斯·愛得華·伍德;羅格·威尼·朗格
• 申請（專利權）人: 明尼蘇達州采礦制造公司
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;B01J13/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 段成恩,徐汝巽

本發明涉及如用氧化鋯-氧化鋁-氧化硅混合物之類材料制成的微球體陶瓷制品。它還涉及包括用于作反射標記的透明微球體的路標工業領域。另一方面，它也涉及制備這種陶瓷制品的方法。

路標工業長期以來一至期望著更亮和更耐久的反射鏡部分的透明固體微球體或細珠。現在最廣泛用作路標的透明微球體都是某些玻璃制的，這些玻璃都是非晶態的透明材料。一般這些玻璃都是鈉-鈣-硅系的，并且折射率僅在1.5左右，該折射率限制了它們的反射亮度。在4，367，919號美國專利中提出了改進了耐久性和具有更高折射率的玻璃微球體。

3，709，706號美國專利提出了一種從二氧化硅和鋯的化合物用溶膠-凝膠法制備的透明陶瓷微球體。一般來說，溶膠-凝膠法是一種將金屬氧化物（或它們的母體）的膠態分散液、溶膠、水溶膠轉變成凝膠的方法。凝膠是這樣一種物質狀態，其中一種或多種組分發生一定程度的化學或者物理交聯達到三維網絡的形成。這種網絡的形成導致混合物粘度的增大，并導致該網絡中液相的機械定位。這種膠凝工序之后通常進行干燥和繼之的煅燒以獲得陶瓷材料。

為了保證凸出路標的微球體聚光部分不被道路上的灰塵所遮蔽，用于路標的微球體一般平均直徑在約100～1000微米之間。

用于象路標板這樣的反射板的透明微球體一般折射率在約1.5～2.5之間。在干燥條件下，至少1.7的折射率（N_D）才能提供良好的反射率，（最好N_D為1.9），如果要求濕反射的話，一些或所有的微球體應至少具有2.2的折射率。

在氧化鋯-氧化硅（ZrO₂-SiO₂）陶瓷微球體中，為我們所知的，我們相信氧化鋯是賦予韌性，耐久性、強度和高折射率的組分。但是，當ZrO₂對SiO₂的摩爾比增加到遠高于1.3∶1時，在加工過程中就會引起微球體破裂的增加。

本發明的目的是：1）提供一種陶瓷微球體，它不僅是透明的，而且可以制成大顆粒（大于100微米），具有大于1.6的折射率和高抗劃傷、抗碎裂和抗破裂性能;2）提供一種不產生裂紋或夾雜物的生產此種微球體的可靠方法。

本發明提供了新型透明固體陶瓷顆粒（細珠或微球體），它們可以制成具有足夠透明度、折射率和其它性能，以便使其用作反射路標中的高級透鏡體。這種新型陶瓷顆粒可以歸納如下：

一種基本無裂紋的固態透明的非玻化致密的陶瓷球體，具有大于1.6的折射率以及包括氧化鋯和至少一種其它金屬氧化物，該金屬氧化物選自一組由氧化鋁（Al₂O₃）、氧化鎂（MgO）、氧化釔（Y₂O₃）和它們的混合物組成氧化物中，含有氧化硅的那些球體中，氧化鋯對氧化硅的摩爾比大于1.8、較好的是大于2.0，更好的是大于2.2。

本發明的另一方面包括與剛才敘述的相同固態、透明的、非玻化的陶瓷球體，只是如果結合的其它金屬氧化物的重量大于球體中氧化鋯和氧化硅結合重量的30%，它們可以含有對氧化鋯任一比例的氧化硅。

通常，氧化鋯對其它金屬氧化物組分的總摩爾數之比約在1.0∶0.005到1.0∶5.0范圍內。

通過向氧化鋯中加入這些其它金屬氧化物或添加劑，已制備了氧化鋯-氧化鎂、氧化鋯-氧化鋁-氧化鎂、氧化鋯-氧化鋁-氧化硅、氧化鋯-氧化硅-氧化鎂、氧化鋯-氧化鋁-氧化硅-氧化釔、氧化鋯-氧化鋁-氧化鎂-氧化硅、氧化鋯-氧化硅-氧化釔和氧化鋯-氧化釔的大顆粒（直徑大于125微米）的完整的透明陶瓷球體或微球體。在大多數情況下，氧化鋯是主要（以體積計）相。在氧化鋯-氧化硅陶瓷微球體中金屬氧化物添加劑的使用使氧化硅含量降低以提高折射率（例如，提高到大于1.83），并在燒成后不產生裂紋或透明度的降低，否則在這樣大的尺寸下就會產生裂紋或透明的降低。在這樣大（直徑大于125微米）的微球體情況下，如上所表示的對這種球體中氧化硅的含量并沒有限制。

在本發明組合物中可能包括的其它成分有：1）助熔劑，如B₂O₃、Na₂O、K₂O和P₂O₅;和2）其它膠態或是狀態的其它氧化物，如Cr₂O₅、CaO、NiO、TiO₂、SnO₂和Fe₂O₃。