專利名稱：一種氧化鋁晶體材料、制備方法及用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種作為制備藍(lán)寶石晶體的氧化鋁材料、制備方法及用途的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
伴隨著世界金融經(jīng)濟(jì)危機(jī)的到來(lái)，科學(xué)技術(shù)得以突飛猛進(jìn)的發(fā)展并呈現(xiàn)出日新月異的變化態(tài)勢(shì)。無(wú)論是探月工程、國(guó)防建設(shè)，還是一大批高精尖產(chǎn)品都在不斷地推陳出新， 這也給新材料、新工藝的研究和應(yīng)用提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展空間。藍(lán)寶石晶體就是其中的一例。藍(lán)寶石晶體是一種耐高溫和抗腐蝕的氧化鋁(分子式為AL2O3)單晶材料，是現(xiàn)代工業(yè)和光電子產(chǎn)業(yè)極為重要的基礎(chǔ)材料，其具有優(yōu)異的光學(xué)性能、機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，強(qiáng)度高、硬度大、耐沖刷，可在接近2000°C高溫的惡劣條件下工作，因而被廣泛的應(yīng)用于紅外軍事裝置、導(dǎo)彈、潛艇、衛(wèi)星空間技術(shù)、高強(qiáng)度激光的窗口材料。藍(lán)寶石晶體是綜合性能最好、 使用最廣泛的氧化物襯底材料，主要用作氮化物半導(dǎo)體襯底、大規(guī)模集成電路襯底等，同時(shí)還可作為特種光學(xué)元器件的材料，高壓材料等。其中藍(lán)寶石晶體在發(fā)光二極管上的應(yīng)用就是典型的例子。LED是發(fā)光二極管的簡(jiǎn)稱(Light-Emitting-Diode)，是由化合物半導(dǎo)體材料制成的發(fā)光器件，與白熾燈和熒光燈相比，LED是一種節(jié)能環(huán)保、壽命長(zhǎng)和多用途的綠色光源。通過(guò)發(fā)光方式的轉(zhuǎn)變，LED將電能直接轉(zhuǎn)化為光能，能量轉(zhuǎn)化效率大大高于白熾燈和熒光燈。理論上LED的能耗僅為白熾燈的10%，熒光燈的50%。中國(guó)綠色照明工程促進(jìn)項(xiàng)目辦公室的專項(xiàng)調(diào)查顯示，我國(guó)照明用電每年在3000億度以上，如由LED取代，可節(jié)省1/3 的照明用電，相當(dāng)于總投資規(guī)模超過(guò)2000億元的三峽工程的全年發(fā)電量。LED作為一種照明光源的普及將能夠顯著降低電力消耗，減少二氧化碳排放。LED的使用壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)，是熒光燈的10倍，白熾燈的100倍。LED光源的微型化、快速響應(yīng)、色彩豐富以及可數(shù)字化控制等特點(diǎn)使其擁有巨大的應(yīng)用市場(chǎng)。而藍(lán)寶石晶體目前的現(xiàn)狀是難以滿足科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的迫切需求， 不僅存在著藍(lán)寶石晶體過(guò)于依賴進(jìn)口的被動(dòng)局面，而且藍(lán)寶石晶體存在著純度和密度性能指標(biāo)低，不能同時(shí)滿足特殊使用要求的技術(shù)缺陷，嚴(yán)重的制約了藍(lán)寶石晶體的應(yīng)用。為克服藍(lán)寶石晶體目前的技術(shù)現(xiàn)狀，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在藍(lán)寶石晶體的生長(zhǎng)工藝和設(shè)備方面進(jìn)行了大量的改進(jìn)性研究，在藍(lán)寶石晶體的國(guó)產(chǎn)化方面已經(jīng)取得了可喜的成績(jī)，但是制約藍(lán)寶石晶體純度和密度的技術(shù)問(wèn)題始終未能真正的解決。究其原因是制備藍(lán)寶石晶體所用的材料是解決這一技術(shù)問(wèn)題的關(guān)鍵，因此尋求一種用于制備藍(lán)寶石晶體的新的氧化鋁晶體材料，滿足藍(lán)寶石晶體高純度、高密度的技術(shù)性能要求，同時(shí)為促進(jìn)本技術(shù)領(lǐng)域向國(guó)產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展這是本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種用于制備藍(lán)寶石晶體氧化鋁晶體材料、使其滿足藍(lán)寶石晶體高純度、高密度的技術(shù)性能要求，同時(shí)達(dá)到為促進(jìn)本技術(shù)領(lǐng)域向國(guó)產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展創(chuàng)造了前提條件的氧化鋁晶體材料的制備方法。為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是采用實(shí)施如下技術(shù)方案的一種氧化鋁晶體材料，其特殊之處是所述的晶體材料為α型氧化鋁晶體材料，其三氧化二鋁的含量≤ 99. 999%，密度為 3. 98g/cm3。為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是采用實(shí)施如下技術(shù)方案的一種生產(chǎn)上述所述的氧化鋁晶體材料的方法，其特殊之處是生產(chǎn)過(guò)程為在潔凈的環(huán)境中通過(guò)凈化和脫水去除 23個(gè)結(jié)晶水、制備γ型氧化鋁粉料、制備α型氧化鋁晶體和洗滌烘干的工藝過(guò)程加工而成。為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，上述技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案是上述所述的脫水是將純度為99. 99%的硫酸鋁銨經(jīng)過(guò)液相法和固相法凈化工藝處理后再稱取定量的硫酸鋁銨放入高鋁元皿中，置于專用爐內(nèi)在溫度為240 300°C范圍內(nèi)脫水1 2小時(shí)，以達(dá)到脫去23個(gè)結(jié)晶水后從爐內(nèi)取出在室溫下自然冷卻，把冷卻好的脫水物放入鋁桶內(nèi)備用。上述所述的制備Y型氧化鋁粉料是把一定數(shù)量的脫水物放入高鋁坩堝內(nèi)，一起置于箱式高溫焙燒爐內(nèi)，在1020 1080°C溫控下進(jìn)行焙燒2. 5 3. 5小時(shí)，使其充分轉(zhuǎn)化為、型氧化鋁粉料，然后從爐內(nèi)取出放入篩分房?jī)?nèi)室溫下自然進(jìn)行冷卻對(duì)小時(shí)，而后進(jìn)行 200目篩網(wǎng)篩分，取篩下物包裝備用。用ICP元素分析儀進(jìn)行粉料中的微量元素分析，用SEM 測(cè)定分體的形貌和粒度，控制好粉料質(zhì)量。上述所述的制備α型氧化鋁晶體是把上述Y型氧化鋁粉料加入SL-10型晶體燒結(jié)機(jī)料斗內(nèi)，用火焰法進(jìn)行純化，于2040 2080°C按照嚴(yán)格的工藝要求進(jìn)行晶體生長(zhǎng)控制，生長(zhǎng)4 6小時(shí)到一定的尺寸后停車關(guān)火，保溫1小時(shí)后取出在室溫下自然冷卻，即制成α型氧化鋁晶體。上述所述的洗滌烘干是把α型氧化鋁晶體先用硝酸泡洗2. 5 3. 5小時(shí)，再用堿液中和清洗1小時(shí)，然后用純凈水沖洗2遍，最后用純水沖洗干凈，再把清洗好的晶體在烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干2小時(shí)即可。上述所述的材料作為制備藍(lán)寶石晶體材料的用途。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步其一是本發(fā)明所述的氧化鋁晶體材料經(jīng)中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所無(wú)機(jī)材料分析測(cè)試中心檢測(cè)， 原子光譜定量分析測(cè)試報(bào)告確認(rèn)該材料為α型氧化鋁晶體材料，其三氧化二鋁的含量 ^ 99. 999%，密度為3. 98g/cm3，與現(xiàn)有同類的氧化鋁晶體材料為純度99. 99%，密度 3. 2g/cm3相比，二者在其純度和密度兩項(xiàng)相差了一個(gè)大大的數(shù)量級(jí)，為藍(lán)寶石晶體的生產(chǎn)提供了可靠的材料保障，經(jīng)藍(lán)寶石晶體生產(chǎn)企業(yè)的試驗(yàn)驗(yàn)證和美國(guó)盧比克科技有限公司全元素分析報(bào)告證明本發(fā)明所述的氧化鋁晶體材料生產(chǎn)的藍(lán)寶石晶體，其三氧化二鋁的含量達(dá)到99. 9999%，不僅與現(xiàn)有進(jìn)口的藍(lán)寶石晶體性能指標(biāo)完全相同，可以完全替代進(jìn)口 ； 而且降低了藍(lán)寶石晶體的價(jià)格，不僅可廣泛的應(yīng)用于紅外軍事裝置、導(dǎo)彈、潛艇、衛(wèi)星空間技術(shù)、高強(qiáng)度激光的窗口材料，而且更多的使用在氧化物襯底材料、氮化物半導(dǎo)體襯底、大規(guī)模集成電路襯底及作為特種光學(xué)元器件的材料、高壓材料等技術(shù)領(lǐng)域，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。其二是本發(fā)明所述的氧化鋁晶體材料的制備方法是采用在潔凈的環(huán)境中通過(guò)凈化和脫水去除23個(gè)結(jié)晶水、制備Y型氧化鋁粉料、制備α型氧化鋁晶體和洗滌烘干的工藝過(guò)程加工而成，本方法以四步分步實(shí)施的方法構(gòu)成的，因而使本發(fā)明所述的方法不僅具有工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、而且可分步實(shí)施的特點(diǎn)，可以大批量的為藍(lán)寶石晶體生產(chǎn)企業(yè)提供氧化鋁晶體材料，克服了現(xiàn)有技術(shù)中各自研制、自行生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、質(zhì)量不統(tǒng)一的弊端，從而使本發(fā)明所述的制備方法為本技術(shù)領(lǐng)域所述的藍(lán)寶石晶體在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一質(zhì)量的前提下，為實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造了更加有利的基礎(chǔ)條件，這與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的進(jìn)步。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明一種氧化鋁晶體材料、制備方法及用途的具體實(shí)施過(guò)程。實(shí)施例1 本發(fā)明實(shí)施例1的一種氧化鋁晶體材料(分子式為AL2O3),它是以滿足用于制備藍(lán)寶石晶體的主要材料，以達(dá)到用作氧化物襯底材料、氮化物半導(dǎo)體襯底、大規(guī)模集成電路襯底等使用要求為前提條件的，其氧化鋁晶體材料為α型氧化鋁晶體材料，其三氧化二鋁的含量彡99. 999%，密度為3. 98g/cm3。本發(fā)明實(shí)施例1所述的氧化鋁晶體材料的制備方法是在潔凈的環(huán)境中，即按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB50073-2001)《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，廠房?jī)?nèi)的空氣潔凈度要求為100級(jí)， 采用垂直和水平單項(xiàng)流流型，氣流風(fēng)速分別大于0. 25米/秒和0. 35米/秒；室內(nèi)空氣參數(shù)要求為溫度為18 ^°C，相對(duì)濕度為45 65%的條件下，通過(guò)凈化和脫水去除23個(gè)結(jié)晶水、制備Y型氧化鋁粉料、制備α型氧化鋁晶體和洗滌烘干的四個(gè)工藝過(guò)程加工而成的。所述的脫水是將純度為99. 99%的硫酸鋁銨經(jīng)過(guò)液相法和固相法凈化工藝處理后再稱取定量的硫酸鋁銨放入高鋁元皿中，置于專用爐內(nèi)在溫度為240 260°C的范圍內(nèi)脫水2小時(shí)，以達(dá)到脫去23個(gè)結(jié)晶水后從爐內(nèi)取出在室溫下自然冷卻，把冷卻好的脫水物放入鋁桶內(nèi)備用。所述的制制備Y型氧化鋁粉料是把一定數(shù)量的脫水物放入高鋁坩堝內(nèi)，一起置于箱式高溫焙燒爐內(nèi)，在1020 1040°C溫控下進(jìn)行焙燒3. 5小時(shí)，使其充分轉(zhuǎn)化為、型氧化鋁粉料，然后從爐內(nèi)取出放入篩分房?jī)?nèi)室溫下自然進(jìn)行冷卻M小時(shí)，而后進(jìn)行200目篩網(wǎng)篩分，取篩下物包裝備用。用ICP元素分析儀進(jìn)行粉料中的微量元素分析，用SEM測(cè)定分體的形貌和粒度，控制好粉料質(zhì)量。所述的制備α型氧化鋁晶體是把上述Y型氧化鋁粉料加入SL-10型晶體燒結(jié)機(jī)料斗內(nèi)，用火焰法進(jìn)行純化，于2040 2050°C按照嚴(yán)格的工藝要求進(jìn)行晶體生長(zhǎng)控制，生長(zhǎng)6小時(shí)到一定的尺寸后停車關(guān)火，保溫1小時(shí)后取出在室溫下自然冷卻，即制成α型氧化鋁晶體。所述的洗滌烘干是把α型氧化鋁晶體先用硝酸泡洗3小時(shí)，再用堿液中和清洗1 小時(shí)，然后用純凈水沖洗2遍，最后用純水沖洗干凈，再把清洗好的晶體在烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干 2小時(shí)即可。實(shí)施例2
本發(fā)明實(shí)施例2的一種氧化鋁晶體材料(分子式為AL2O3)，它是以滿足用于制備藍(lán)寶石晶體的主要材料，以達(dá)到用作特種光學(xué)元器件的材料、高壓材料、化合物半導(dǎo)體材料等領(lǐng)域使用要求為前提條件的，其氧化鋁晶體材料為α型氧化鋁晶體材料，其三氧化二鋁的含量彡99. 999%，密度為3. 98g/cm3。本發(fā)明實(shí)施例2所述的氧化鋁晶體材料的制備方法是在潔凈的環(huán)境中，即按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB50073-2001)《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，廠房?jī)?nèi)的空氣潔凈度要求為100級(jí)， 采用垂直和水平單項(xiàng)流流型，氣流風(fēng)速分別大于0. 25米/秒和0. 35米/秒；室內(nèi)空氣參數(shù)要求為溫度為18 ^°C，相對(duì)濕度為45 65%的條件下，通過(guò)凈化和脫水去除23個(gè)結(jié)晶水、制備Y型氧化鋁粉料、制備α型氧化鋁晶體和洗滌烘干的四個(gè)工藝過(guò)程加工而成的。所述的脫水是將純度為99. 99%的硫酸鋁銨經(jīng)過(guò)液相法和固相法凈化工藝處理后再稱取定量的硫酸鋁銨放入高鋁元皿中，置于專用爐內(nèi)在溫度為250 270°C的范圍內(nèi)脫水1. 5小時(shí)，以達(dá)到脫去23個(gè)結(jié)晶水后從爐內(nèi)取出在室溫下自然冷卻，把冷卻好的脫水物放入鋁桶內(nèi)備用。所述的制備Y型氧化鋁粉料是把一定數(shù)量的脫水物放入高鋁坩堝內(nèi)，一起置于箱式高溫焙燒爐內(nèi)，在1030 1050°C溫控下進(jìn)行焙燒3小時(shí)，使其充分轉(zhuǎn)化為γ型氧化鋁粉料，然后從爐內(nèi)取出放入篩分房?jī)?nèi)室溫下自然進(jìn)行冷卻M小時(shí)，而后進(jìn)行200目篩網(wǎng)篩分，取篩下物包裝備用。用ICP元素分析儀進(jìn)行粉料中的微量元素分析，用SEM測(cè)定分體的形貌和粒度，控制好粉料質(zhì)量。所述的制備α型氧化鋁晶體是把上述Y型氧化鋁粉料加入SL-10型晶體燒結(jié)機(jī)料斗內(nèi)，用火焰法進(jìn)行純化，于2050 2060°C按照嚴(yán)格的工藝要求進(jìn)行晶體生長(zhǎng)控制，生長(zhǎng)5. 5小時(shí)到一定的尺寸后停車關(guān)火，保溫1小時(shí)后取出在室溫下自然冷卻，即制成α型
氧化鋁晶體。所述的氧化鋁晶體材料的生產(chǎn)方法，其特殊之處是所述的洗滌烘干是把α型氧化鋁晶體先用硝酸泡洗3. 5小時(shí)，再用堿液中和清洗1小時(shí)，然后用純凈水沖洗2遍，最后用純水沖洗干凈，再把清洗好的晶體在烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干2小時(shí)即可。實(shí)施例3 本發(fā)明實(shí)施例3的一種氧化鋁晶體材料(分子式為AL2O3)，它是以滿足用于制備藍(lán)寶石晶體的主要材料，以達(dá)到用作紅外軍事裝置、導(dǎo)彈、潛艇、衛(wèi)星空間技術(shù)、高強(qiáng)度激光的窗口材料等使用要求為前提條件的，其氧化鋁晶體材料為α型氧化鋁晶體材料，其三氧化二鋁的含量彡99. 999%，密度為3. 98g/cm3。本發(fā)明實(shí)施例3所述的氧化鋁晶體材料的制備方法是在潔凈的環(huán)境中，即按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB50073-2001)《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，廠房?jī)?nèi)的空氣潔凈度要求為100 級(jí)，采用垂直和水平單項(xiàng)流流型，氣流風(fēng)速分別大于0. 25米/秒和0. 35米/秒；室內(nèi)空氣參數(shù)要求為溫度為18 ^°C，相對(duì)濕度為45 65%的條件下，通過(guò)凈化和脫水去除23 個(gè)結(jié)晶水、制備Y型氧化鋁粉料、制備α型氧化鋁晶體和洗滌烘干的四個(gè)工藝過(guò)程加工而成的。所述的脫水是將純度為99. 99%的硫酸鋁銨經(jīng)過(guò)液相法和固相法凈化工藝處理后再稱取定量的硫酸鋁銨放入高鋁元皿中，置于專用爐內(nèi)在溫度為260 280°C的范圍內(nèi)脫水1. 3小時(shí)，以達(dá)到脫去23個(gè)結(jié)晶水后從爐內(nèi)取出在室溫下自然冷卻，把冷卻好的脫水物放入鋁桶內(nèi)備用。所述的氧化鋁晶體材料的生產(chǎn)方法，其特殊之處是所述的制備Y型氧化鋁粉料是把一定數(shù)量的脫水物放入高鋁坩堝內(nèi)，一起置于箱式高溫焙燒爐內(nèi)，在1050 1060°C溫控下進(jìn)行焙燒3小時(shí)，使其充分轉(zhuǎn)化為γ型氧化鋁粉料，然后從爐內(nèi)取出放入篩分房?jī)?nèi)室溫下自然進(jìn)行冷卻M小時(shí)，而后進(jìn)行200目篩網(wǎng)篩分，取篩下物包裝備用。用ICP元素分析儀進(jìn)行粉料中的微量元素分析，用SEM測(cè)定分體的形貌和粒度，控制好粉料質(zhì)量。所述的氧化鋁晶體材料的生產(chǎn)方法，其特殊之處是所述的制備α型氧化鋁晶體是把上述Y型氧化鋁粉料加入SL-10型晶體燒結(jié)機(jī)料斗內(nèi)，用火焰法進(jìn)行純化，于2060 2070°C按照嚴(yán)格的工藝要求進(jìn)行晶體生長(zhǎng)控制，生長(zhǎng)5小時(shí)到一定的尺寸后停車關(guān)火，保溫1小時(shí)后取出在室溫下自然冷卻，即制成α型氧化鋁晶體。所述的氧化鋁晶體材料的生產(chǎn)方法，其特殊之處是所述的洗滌烘干是把α型氧化鋁晶體先用硝酸泡洗3小時(shí)，再用堿液中和清洗1小時(shí)，然后用純凈水沖洗2遍，最后用純水沖洗干凈，再把清洗好的晶體在烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干2小時(shí)即可。實(shí)施例4 本發(fā)明實(shí)施例4的一種氧化鋁晶體材料(分子式為AL2O3)，它是以滿足用于制備藍(lán)寶石晶體的主要材料，以達(dá)到用作氧化物襯底材料、氮化物半導(dǎo)體襯底、大規(guī)模集成電路襯底等使用要求為前提條件的，其氧化鋁晶體材料為α型氧化鋁晶體材料，其三氧化二鋁的含量彡99. 999%，密度為3. 98g/cm3。本發(fā)明實(shí)施例4所述的氧化鋁晶體材料的制備方法是在潔凈的環(huán)境中，即按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB50073-2001)《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，廠房?jī)?nèi)的空氣潔凈度要求為100級(jí)， 采用垂直和水平單項(xiàng)流流型，氣流風(fēng)速分別大于0. 25米/秒和0. 35米/秒；室內(nèi)空氣參數(shù)要求為溫度為18 ^°C，相對(duì)濕度為45 65%的條件下，通過(guò)凈化和脫水去除23個(gè)結(jié)晶水、制備Y型氧化鋁粉料、制備α型氧化鋁晶體和洗滌烘干的四個(gè)工藝過(guò)程加工而成的。所述的脫水是將純度為99. 99%的硫酸鋁銨經(jīng)過(guò)液相法和固相法凈化工藝處理后再稱取定量的硫酸鋁銨放入高鋁元皿中，置于專用爐內(nèi)在溫度為觀0 300°C的范圍內(nèi)脫水1小時(shí)，以達(dá)到脫去23個(gè)結(jié)晶水后從爐內(nèi)取出在室溫下自然冷卻，把冷卻好的脫水物放入鋁桶內(nèi)備用。所述的氧化鋁晶體材料的生產(chǎn)方法，其特殊之處是所述的制備Y型氧化鋁粉料是把一定數(shù)量的脫水物放入高鋁坩堝內(nèi)，一起置于箱式高溫焙燒爐內(nèi)，在1060 1080°C溫控下進(jìn)行焙燒4小時(shí)，使其充分轉(zhuǎn)化為γ型氧化鋁粉料，然后從爐內(nèi)取出放入篩分房?jī)?nèi)室溫下自然進(jìn)行冷卻M小時(shí)，而后進(jìn)行200目篩網(wǎng)篩分，取篩下物包裝備用。用ICP元素分析儀進(jìn)行粉料中的微量元素分析，用SEM測(cè)定分體的形貌和粒度，控制好粉料質(zhì)量。所述的氧化鋁晶體材料的生產(chǎn)方法，其特殊之處是所述的制備α型氧化鋁晶體是把上述Y型氧化鋁粉料加入SL-10型晶體燒結(jié)機(jī)料斗內(nèi)，用火焰法進(jìn)行純化，于2070 2080°C按照嚴(yán)格的工藝要求進(jìn)行晶體生長(zhǎng)控制，生長(zhǎng)4小時(shí)到一定的尺寸后停車關(guān)火，保溫1小時(shí)后取出在室溫下自然冷卻，即制成α型氧化鋁晶體。
所述的氧化鋁晶體材料的生產(chǎn)方法，其特殊之處是所述的洗滌烘干是把α型氧化鋁晶體先用硝酸泡洗2. 5小時(shí)，再用堿液中和清洗1小時(shí)，然后用純凈水沖洗2遍，最后用純水沖洗干凈，再把清洗好的晶體在烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干2小時(shí)即可。
權(quán)利要求
1.一種氧化鋁晶體材料，其特征是所述的晶體材料為α型氧化鋁晶體材料，其三氧化二鋁的含量> 99. 999%，密度為3. 98g/cm3。
2.—種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的氧化鋁晶體材料的方法，其特征是生產(chǎn)過(guò)程為在潔凈的環(huán)境中通過(guò)凈化和脫水去除23個(gè)結(jié)晶水、制備γ型氧化鋁粉料、制備α型氧化鋁晶體和洗滌烘干的工藝過(guò)程加工而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧化鋁晶體材料的生產(chǎn)方法，其特征是所述的脫水是將純度為99. 99%的硫酸鋁銨經(jīng)過(guò)液相法和固相法凈化工藝處理后再稱取定量的硫酸鋁銨放入高鋁元皿中，置于專用爐內(nèi)在溫度為M0-300°C范圍內(nèi)脫水1 2小時(shí)，以達(dá)到脫去23個(gè)結(jié)晶水后從爐內(nèi)取出在室溫下自然冷卻，把冷卻好的脫水物放入鋁桶內(nèi)備用。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧化鋁晶體材料的生產(chǎn)方法，其特征是所述的制備γ型氧化鋁粉料是把一定數(shù)量的脫水物放入高鋁坩堝內(nèi)，一起置于箱式高溫焙燒爐內(nèi)，在1020 1080°C溫控下進(jìn)行焙燒2. 5-3. 5小時(shí)，使其充分轉(zhuǎn)化為γ型氧化鋁粉料，然后從爐內(nèi)取出放入篩分房?jī)?nèi)室溫下自然進(jìn)行冷卻M小時(shí)，而后進(jìn)行200目篩網(wǎng)篩分，取篩下物包裝備用。 用ICP元素分析儀進(jìn)行粉料中的微量元素分析，用SEM測(cè)定分體的形貌和粒度，控制好粉料質(zhì)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧化鋁晶體材料的生產(chǎn)方法，其特征是所述的制備α型氧化鋁晶體是把上述Y型氧化鋁粉料加入SL-10型晶體燒結(jié)機(jī)料斗內(nèi)，用火焰法進(jìn)行純化，于 2040 2080°C按照嚴(yán)格的工藝要求進(jìn)行晶體生長(zhǎng)控制，生長(zhǎng)4 6小時(shí)到一定的尺寸后停車關(guān)火，保溫1小時(shí)后取出在室溫下自然冷卻，即制成α型氧化鋁晶體。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧化鋁晶體材料的生產(chǎn)方法，其特征是所述的洗滌烘干是把 α型氧化鋁晶體先用硝酸泡洗2. 5 3. 5小時(shí)，再用堿液中和清洗1小時(shí)，然后用純凈水沖洗2遍，最后用純水沖洗干凈，再把清洗好的晶體在烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干2小時(shí)即可。
7.—種權(quán)利要求1所述的氧化鋁晶體材料，其特征是所述的材料作為制備藍(lán)寶石晶體材料的用途。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種作為制備藍(lán)寶石晶體的氧化鋁材料、制備方法及用途，屬晶體材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種氧化鋁晶體材料，其特殊之處是所述的晶體材料為α型氧化鋁晶體材料，其三氧化二鋁的含量≥99.999％，密度為3.98g/cm3。本發(fā)明所述的氧化鋁晶體材料是在潔凈的環(huán)境中通過(guò)凈化和脫水去除23個(gè)結(jié)晶水、制備γ型氧化鋁粉料、制備α型氧化鋁晶體和洗滌烘干的工藝過(guò)程加工而成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有高純度、高密度，與現(xiàn)有進(jìn)口的氧化鋁晶體性能指標(biāo)基本相同，可以完全替代進(jìn)口，并且降低了藍(lán)寶石晶體的價(jià)格，不僅可廣泛的應(yīng)用于紅外軍事技術(shù)、LED及高強(qiáng)度激光的窗口材料，而且為藍(lán)寶石晶體材料的國(guó)產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)等突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
文檔編號(hào)C01F7/46GK102153116SQ20111004654
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者張晚蘭, 馬慶忠 申請(qǐng)人:馬慶忠