[发明专利]玻璃陶瓷复合结构体和用于产生玻璃陶瓷复合结构体的方法

说明书

本发明涉及一种用于产生玻璃陶瓷复合结构体的方法。 

从WO 2006/034775 A1中已知的是一种用于制备由零膨胀材料构成的复合结构体的方法以及用于制备所述零膨胀材料的方法。 

该公布描述了由零膨胀材料构成的不同部件，即例如LAS玻璃陶瓷的部件，其通过至少一个粘合剂层粘合在一起。通过保持使用的粘合剂层尽可能薄，任何不利之处都保持尽可能地小。然而，这种粘合当然不耐受高温，并且还具有相对低的稳定性。此外，零膨胀材料的有利性质受到不利影响。 

DE 198 21 679 A1公开了一种用于将纤维增强的玻璃或玻璃陶瓷材料接合至其它材料比如陶瓷材料的方法，其中在高温将所述玻璃或玻璃陶瓷材料和其它材料在这两种材料之间的边界面压制在一起，以形成热熔合接合点。热压操作被用于改善接合。 

可见，所述方法的不利之处在于与热压操作相关的较高费用。此外，仅仅在大部件的情况下才能很费力地实现压制。最终，所产生的接合点的强度受到限制。 

根据JP 63319230，用于接合由玻璃或玻璃陶瓷制成的部件的粘合材料由具有低软化点的玻璃粉末和具有更高软化点的玻璃粉末的混合物构成，所述粉末混合物在所述部件之间起着接合合作者(partner)的作用，随后通过烧结而固化并且进行结晶处理。 

这种方法相对昂贵，并且还由于烧结工序而不产生高强度接合。 

根据JP 2005061747，被接合在一起的由玻璃制成的多个部件在炉子中被软化，并且熔合，使得它们彼此粘合在一起。然后，如此获得的结构进行热处理并且结晶。 

类似地，US 2005/0014008 A1提供的是，被粘结在一起的由玻璃制成的多个部件最初通过在它们的生玻璃状态下焊接而接合，然后陶瓷化(ceramize)。 

为了这样做，两个部件的边缘必需加热至远高于软化点的温度，并且这有目的地同时且均匀地在它们的整个长度上进行，以确保当两个边缘被压制在一起时实现强的粘合。这是非常困难的，尤其是在长的接合边缘的情况下。此外，在不适宜的生玻璃部件的陶瓷化工艺开始之前，仅有少量的时间(数秒的数量级)可用于完成接合操作。 

对于接合玻璃陶瓷，还已知由例如US 3,715,196所述类型的粘结工艺。 

在此情况下，则粘合的强度取决于所述接合剂的粘附以及其机械性质。并且实际上没有能够将两种具有零膨胀特性的玻璃陶瓷材料粘合在一起的零膨胀接合剂。而且，这样的粘合通常不耐受高的热应力，而玻璃陶瓷材料通常能够忍受这种高的热应力。 

因此，本发明的目的是公开一种用于产生玻璃陶瓷复合结构体的方法，由此可以实现部件的高强度和耐久的粘合，并且可以达到所述部件之间的粘合的可能最高程度的密封性(hermetic tightness)。此外，粘合应当是尽可能耐高温，并且所产生的复合结构体应当具有与单个部件所具有的性质相同的材料性质。此外，公开了具有这些有利特征的玻璃陶瓷复合结构体。 

本发明的目的是通过用于接合由玻璃基材料制成的部件的方法而实现的，其中第一部件和至少第二部件与在它们之间设置的接合焊料中间层一起进行组装，以形成未处理的复合结构体，其中所述接合焊料的辐射吸收能力高于被接合的所述部件的辐射吸收能力，并且其中使用辐射能量至少在所述接合焊料的区域辐照所述未处理的复合结构体，直到所述接合焊料充分软化而将所述部件和所述接合焊料粘合在一起，从而制备复合结构体，其中所述部件和所述接合焊料由能够通过热处理转变成玻璃陶瓷的玻璃制成，并且其中所述复合结构体由基板(base)玻璃部件和所述玻璃接合焊料形成为玻璃质复合结构体，并且之后进行陶瓷化。 

本发明还通过复合结构体而实现，所述复合结构体至少包括一个第一部件和一个第二部件，所述第一部件和第二部件由玻璃陶瓷、优选LAS玻璃陶瓷制成，通过由玻璃陶瓷组成的接合焊料彼此粘合，所述接合焊料的辐射吸收能力高于所述第一部件和所述第二部件的辐射吸收能力。 

因而本发明可以以简单的方式在多个由玻璃或玻璃陶瓷制成的部件 之间实现高强度并且耐久的粘合，其中所产生的粘合的性质主要对应于不同部件的性质，因而实现高的总强度，并且不损害热膨胀系数，尤其是例如当使用零膨胀材料时。 

此外，能够实现耐高温粘合，这主要是为了与已经粘合在一起的部件的最高应用温度对应的最高应用温度而设计的。 

由于根据本发明，被接合的部件以及接合焊料在其生玻璃状态下使用以获得复合结构体，之后将该复合结构体进行陶瓷化，因此可以避免任何开裂，而如果一个或多个部件在接合之前陶瓷化将产生这种开裂。