用于接合部件的接合剂、用于接合由硅酸含量高的材料制备的部件的方法，和根据该方法获技术

在一种通过整体连接而连接由硅酸含量高的材料制备的部件的已知方法中，在部件的连接表面之间形成含ＳｉＯ↓［２］的接合物料。该接合物料具有对所述硅酸含量高的材料特有的化学组成。基于此，本发明专利技术目的在于成本有效地制造热稳定的复合件。为此，含ＳｉＯ↓［２］的接合物料的形成包括以下方法步骤：（ａ）制备含无定形ＳｉＯ↓［２］颗粒的含水泥浆；（ｂ）在待彼此固定的连接表面之间形成泥浆物料；（ｃ）干燥该泥浆物料；和（ｄ）通过加热固化该泥浆物料，同时形成含ＳｉＯ↓［２］的接合物料。根据本发明专利技术方法制造的部件组件显示出高温稳定性和耐热冲击性，并也可以用于对污染敏感的应用。本发明专利技术的特征在于提供含ＳｉＯ↓［２］的接合物料，其由具有颗粒尺寸在最大５００μｍ的范围内的无定形、烧结或玻璃化的ＳｉＯ↓［２］颗粒制造，而具有颗粒尺寸在１μｍ和５０μｍ之间范围的无定形ＳｉＯ↓［２］颗粒占最大体积分数。

A bonding agent for joining parts and a method for joining parts made of materials of high silica content and obtained by the method

In a whole through the connection and connected by the preparation of materials with high content of the silicate components in the known method, the connection of the components surface formed between SiO containing 2 bonding material. The bonding material has a chemical composition peculiar to the material with high silica content. Based on this, the present invention aims at efficiently manufacturing thermally stable composite parts. To this end, down 2 SiO joint containing material form comprising the following steps: (a) the cement slurry containing preparation containing amorphous SiO: 2 particles; (b) to each other in a fixed connection between the surface to form a slurry material; (c) drying the slurry material; and (d) by heating and solidifying the mud materials, while the formation of bonding materials containing SiO: 2. The components manufactured according to the method of the present invention exhibit high temperature stability and thermal shock resistance and can also be used for pollution sensitive applications. The invention is characterized in that the bonding material provided with SiO down 2, the particle size in the range of maximum is 500 m in the amorphous, or sintered glass SiO: 2 particle manufacturing, with particle size between 1 m and 50 m amorphous SiO the lower 2 accounted for the largest volume fraction of particles.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用含SiO2的接合物料以物质到物质的接合方式接合由硅酸含量高的材料制备的部件的方法，所述接合物料在部件的连接表面之间形成并具有与该硅酸含量高的材料同属的化学组成。此外，本专利技术涉及一种包括至少两个由硅酸含量高的材料制备的部件的部件组件，所述至少两个部件用含SiO2的接合物料彼此接合，其中该含SiO2的接合物料为无定形且具有与该硅酸含量高的材料同属的化学组成。此外，本专利技术涉及一种用于以物质到物质的接合方式接合部件的含SiO2的接合剂。这里，术语，“硅酸含量高的材料”应定义为表示含至少85％的SiO2分数的掺杂或非掺杂石英玻璃。下文中该材料将被简称为“石英玻璃”。石英玻璃的特征为低热膨胀系数、在宽范围波长上的光学透光性和高化学以及热惰性。由石英玻璃制备的部件被用于许多应用，例如在灯制造中作为用于在光谱的紫外、红外和可见部分的灯和辐射器的包覆管、灯泡、盖板或反射器载体，在化学装置工程或半导体制造中以由石英玻璃制备的反应器和装置的形式用于处理半导体部件，盛载盘，广口瓶，坩锅，防护屏或者简单的石英玻璃部件如管、棒、板、法兰、环或块。为了产生某些性质，用其它物质如钛、铝、硼或锗掺杂石英玻璃。常常，需要互相连接玻璃元件，例如用于由更简单的预制零件制造复杂形状的部件。一般，通过互相焊接部件来提供这种连接。例如，EP 1 042 241 A1描述了一种石英玻璃管的对头焊接的方法。焊接包括熔化待连接表面和彼此相对地挤压被软化的表面，其容易导致在焊接区不希望的塑性变形。尽管通过大量后处理可能去除这种变形，但是通常会留下一些空间的瑕疵。因此，关于由几个石英玻璃部件组件的精密零件的制造，已经提出的接合技术包括使用有机粘合物料但只耐低温的粘合方法，或使用活化中间层的扩散焊接方法。例如在DE 29 23 011 A1中描述了后一类型的方法。为了实现石英玻璃元件的真空密闭连接，该参考文献提出在预先抛光平坦的连接表面蒸汽沉积0.001mm厚的铝层，接着在7Nmm-2压力下彼此相对地挤压连接表面，然后在真空中加热该复合物至大约630℃。这种接合技术需要非常昂贵的表面处理；该复合物不能耐大大高于铝熔化温度的温度。另外，利用适应于相应热膨胀系数的熔入材料的熔体接合是公知的。例如，Schott Glaswerke的9016号产品手册“TechnischeGlser/Technical Glasses”(印刷号9016d XII/81)列举了用于具有中等膨胀系数在4×10-6/℃和11×10-6/℃之间范围内(石英玻璃的膨胀系数为大约0.5×10-6/℃)的不同接合材料的许多玻璃焊料。从DD 289 513 A5已知一种利用这类熔入材料的接合方法。为了提供由石英玻璃制备的精密零件的空间稳定和真空密闭的连接，该参考文献提出使用一种基于硼酸铅锌的玻璃焊料。该玻璃焊料由以下重量分数的氧化铅、氧化锌、氧化硼和二氧化硅组成76％PbO，11％ZnO，9％B2O3，和2％SiO2。使用含颗粒尺寸在1μm和70μm之间的颗粒的玻璃焊料粉末来制备丙酮可溶的浆糊，然后将其应用至连接表面之一。待连接零件(管和板)彼此位置固定并且连接表面被坚固地挤压在一起。然后将该复合物放置在焊接炉中并且经受一段3.5小时最大温度450℃的温度处理。在该过程中，玻璃焊料熔化并且被转化成具有更高熔化温度的晶相。由此提供的物质到物质接合的特征在于低真空泄漏率-真至温度最高为500℃。然而，这种接合连接没有满足加热技术中许多石英玻璃应用的关于耐温性和耐热疲劳性特别严格的要求。另外，这种已知的接合连接也没能满足例如在半导体制造、光学的应用中存在的，并且也在化学、医药、研究和分析技术中存在的关于纯度和无污染的要求。如JP 63-069734 A中所述，在上述类型的接合方法中避免了这种不利。作为用于将光纤接合至石英玻璃基底的接合剂，该文献提出一种由具有类似于光纤和基底的组成的金属醇盐制成的可聚合溶胶。在聚合反应之后，通过加热器激光加热或玻璃化由此获得的凝胶以进一步固化接合，以便在部件的连接表面之间产生化学组成与硅酸含量高的材料同属的含SiO2的接合物料。在印刷说明书DE 23 42 852 B2中描述了一种类似的方法。对于接合由硅酸盐玻璃制备的光学精密零件，该文献提出了一种通过用水蒸气对蒸发的SiCl4蒸气进行水解而产生的SiO2接合层。该SiO2接合层的厚度在100至200nm范围内；它的固化通过在150℃和250℃之间的温度下在熔炉中加热而实现。后两种方法需要昂贵的初始物质和许多困难且昂贵的程序步骤以实现该方法，以致这些方法由于成本和生产率的原因从未在实际应用中实施。因此本专利技术的目的是提供一种有利于成本有效地制造由硅酸含量高的材料制备的机械和热稳定部件组件的方法和提供一种适合于该方法的含SiO2的接合剂。本专利技术的另一个目的是提供由至少两个由硅酸含量高的材料制备的接合部件组成的部件组件，该部件组件的特征在于高度可靠性、耐温性和耐热疲劳性，并且其也可以用在对污染敏感的应用中。关于该方法，通过基于上述方法的本专利技术实现了该目的，其中提供含SiO2的接合物料包括以下程序步骤(a)提供含无定形SiO2颗粒的含水泥浆；(b)在彼此位置固定的连接表面之间形成泥浆物料；(c)干燥该泥浆物料；和(d)通过加热固化该泥浆物料，形成含SiO2的接合物料。在根据本专利技术的方法中，部件的接合是基于在连接表面之间的含SiO2的接合物料，该接合物料使用含无定形SiO2颗粒的含水泥浆而产生。泥浆物料形式的可浇注或浆糊状泥浆被定位在彼此固定的连接表面之间并且接着通过干燥和加热被固化。在这个过程中，必然会发生一些泥浆物料的收缩。因此，根据本专利技术方法的一个特别挑战是防止干燥和固化时的泥浆物料开裂。这通过从含无定形SiO2颗粒的泥浆开始来实现。这些颗粒经受稳定泥浆物料(即使在它的浆糊状和干燥状态)并且提升烧结活性有利于干燥后的泥浆物料在相对低温下的固化同时形成致密、无裂缝的含SiO2的接合物料的相互作用。另一个贡献来自含水泥浆介质的极性性质和具有高固有烧结活性的SiO2颗粒的无定形结构。然后，均匀化的泥浆以“泥浆物料”的形式被应用至连接表面二者之一或全部，由此使连接表面随后被固定在彼此相对或相向的位置。在此前彼此位置已固定的连接表面之间提供泥浆物料也是可能的。泥浆物料在它固化之前的单独程序步骤中干燥，例如在室温下，通过加热或冷冻干燥，或者根据程序步骤(c)的干燥和根据程序步骤(d)的固化形成通用温度处理过程。为了固化和浓缩干燥后的泥浆物料，泥浆物料被加热至导致无定形SiO2颗粒的烧结或熔化并形成由硅酸含量高的部分不透明和部分透明或者完全透明的玻璃组成的无裂缝的含SiO2的接合物料的温度。在这个过程中，重要的是防止或者至少最小化在含SiO2的接合物料中的结晶，因为这会削弱接合。在本文中，同样重要的还有用于形成泥浆的SiO2颗粒是无定形的。它们由合成制造的SiO2组成或者在提纯的天然存在原料的基础上制造。另一个技术挑战是制造在部件之间即使温度改变也提供稳定和可靠连接的稳定的含SiO2的接合物料。在这个方面，特别关注的是与待连接部件的一个或多个热膨胀系数相比，含SiO2的接合物料的热膨胀系数和它的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
以物质到物质的接合方式通过含ＳｉＯ↓［２］的接合物料接合由硅酸含量高的材料制备的部件的方法，所述含ＳｉＯ↓［２］的接合物料形成在部件的连接表面之间并具有与所述硅酸含量高的材料同属的化学组成，所述方法的特征在于含ＳｉＯ↓［２］的接合物料的形成包括以下程序步骤：　　　　（ａ）提供含无定形ＳｉＯ↓［２］颗粒的含水泥浆；　　　　（ｂ）在位置彼此固定的连接表面之间形成泥浆物料；　　　　（ｃ）干燥该泥浆物料；和　　　　（ｄ）通过加热固化该泥浆物料，形成含ＳｉＯ↓［２］的接合物料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A莫尔，T赫伯特，J韦伯，W沃德克，R格哈德特，
申请(专利权)人：赫罗伊斯石英玻璃股份有限两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]