КРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ СТАБИЛИЗИРОВАННОЙ ДВУОКИСИ ЦИРКОНИЯ ИЛИ ГАФНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C30B29/22 

Изобретение относится к созданию новых материалов, а именно к выращиванию монокристаллов, которые широко используются в науке и технике.

Известны соединения циркония или гафния как поликристаллические, так и монокристаллические. Монокристаллы находят применение как в оптической, лазерной технике, так и в ювелирной промышленности в виде драгоценных камней.

Наиболее близким к изобретению являются монокристаллы стабилизированной двуокиси циркония или гафния фианиты, которые могут быть как бесцветными, так и окрашенными в различные цвета.

Недостатками монокристаллов фианита, особенно бесцветных, использующихся в ювелирной промышленности, является желтый нацвет (т.е. оттенок желтизны), которым обладает значительная часть выращенных кристаллов. Указанный дефект вызван наличием кислородных вакансий, которые создают дополнительные центры окраски. Цветные фианиты обладают тем же дефектом.

Сущностью изобретения является выращивание кристаллов фианита как бесцветных, так и цветных, обладающих чистотой цвета, т.е. без желтого нацвета. У таких кристаллов в кристаллической структуре отсутствуют кислородные вакансии.

Это достигается тем, что в известные кристаллы на основе стабилизированной двуокиси циркония или гафния (фианиты) дополнительно вводятся ионы одновалентного металла лития Li⁺¹, при этом содержание всех ингредиентов сохраняется в следующем соотношении, мас.

Ионы одновалентного металла-лития 0,001-10,00
Стабилизированная двуокись циркония или гафния (фианиты) Остальное
Причем, для получения указанного материала возможно использование в качестве исходного ингредиента на стадии приготовления шихты как оксида лития, так и его соединений: карбоната или нитрата. Последние разлагаются при плавлении, а ион лития Li⁺¹ входит в кристаллическую структуру.

Для подтверждения возможности данного изобретения проводятся следующие действия: приготавливаются три смеси ингредиентов, содержащие каждая стабилизированную двуокись циркония и оксид лития, и отличающиеся друг от друга содержанием оксида лития в каждой смеси последовательно (мас.): 0,001; 2,5; 10.

Таким образом, исходный материал рассчитывается из соотношения: стабилизированная двуокись циркония 8 кг, к ней добавляются соответственно 0,008 кг; 0,200 кг; 0,800 кг оксида лития. Смеси механически перемешиваются в стеклянной таре на валках в течение 30 мин. Приготовленная таким образом шихта помещается в контейнер ростовой установки типа "Кристалл-401". Из каждой трех смесей указанных составов были выращены монокристаллы легированных фианитов известным методом индукционной гарнисажной плавки в "холодном" контейнере. Затем выращенные кристаллы тщательно исследовались.

Результаты сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, монокристаллы фианитов, лигированные литием, характеризуются отсутствием желтого нацвета. Оптимальная добавка легирующего лития находится в интервале 0,001-10 мас. При дальнейшем увеличении добавки значительно сокращаются геометрические размеры монокристаллов, что является нежелательным фактором.

Использование предлагаемого изобретения позволит получать монокристаллы фианитов, обладающих чистотой цвета. Технология выращивания предложенного состава кристаллов фианита не меняется по сравнению с используемой для уже известных кристаллов фианита.

Кристаллический материал относится к области создания новых материалов, а именно выращиванию монокристаллов для производства ювелирных камней, может быть использован также в оптике для изготовления различных оптических элементов. Материал включает в себя такие элементы как стабилизированную двуокись циркония или гафния, имеющую название "фианиты" и легирующий ион одновалентного металла, в частности лития (или его соединения) при следующем соотношении компонентов, мас.%: ион лития 0,001-10; стабилизированная двуокись циркония или гафния - остальное. Кристаллы указанного состава характеризуются чистотой цвета, без желтого нацвета, вызванного кислородными вакансиями. 1 табл.

Кристаллический материал на основе стабилизированной двуокиси циркония или гафния, отличающийся тем, что он содержит в качестве добавки ион одновалентного лития в количестве 0,01 10 мас. и обладает чистотой цвета.