CN101827952B - 接合耐火陶瓷和金属的相关应用的方法 - Google Patents

Abstract

揭示了一种将金属组件机械接合至陶瓷材料的方法，该方法包括：将结合材料附着于金属组件的一个表面的至少一部分，然后向该金属组件的该表面的至少一部分施加陶瓷材料，使得在陶瓷材料固结之后，结合材料基本嵌入陶瓷材料的至少一部分中，从而在金属组件和陶瓷材料之间通过结合材料形成机械接合。还揭示了一种制品，该制品包括金属组件、以及通过附着于金属组件的至少一部分的结合材料与其机械接合的陶瓷材料。

Description

接合耐火陶瓷和金属的相关应用的方法

本申请要求2007年5月22日提交的美国专利申请序列第11/805081号的优先权，以该申请的内容为依据，并以其全文通过参考结合于此。

发明领域

本发明涉及耐火陶瓷，更具体地说，涉及用于玻璃成形和/或递送系统中的耐火陶瓷。

发明背景

熔合法是一种用于制造玻璃板的基本技术，生产的玻璃板与通过备选方法(例如浮法和狭槽拉制法)生产的玻璃板相比具有优良平坦度和光滑度的表面的玻璃板。结果是，熔合法能优选用于生产在发光显示器例如液晶显示器(LCD)制造中使用的玻璃基板。

熔合法，尤其是溢流下拉熔合法，包括将熔融玻璃提供至耐火体中形成的收集槽的玻璃供应管，称为“溢流槽”。在溢流下拉熔合法过程中，熔融玻璃从供应管通过至槽，然后在槽顶部在两侧溢流，从而形成两片玻璃，这两片玻璃沿着溢流槽的外表面向下然后向内流动。

玻璃成形和/或递送系统中接触熔融玻璃的表面通常包含贵金属，例如铂。玻璃供应管和其他组件的稳定性依赖于材料和构建技术。当处于大于或等于1000℃的操作温度时，常规材料可能下垂、蠕变和/或变形，导致系统和/或组件故障。

需要解决涉及玻璃成形和/或递送系统以及用于生产玻璃成形和/或递送系统的组件的传统途径的上述问题以及其他缺点。通过本发明的方法和制品能够满足这些需求和其他需求。

发明概述

本发明涉及耐火陶瓷，更具体地说，涉及用于玻璃成形和/或递送系统中的耐火陶瓷。

在第一方面中，本发明提供一种用于将金属组件与陶瓷材料机械接合的方法，该方法包括以下步骤：将结合材料附着于该金属组件的一个表面的至少一部分；然后将陶瓷材料施加至该金属组件的该表面的第一部分的至少一部分，使得在陶瓷材料固结之后，结合材料基本嵌入陶瓷材料的至少一部分中，从而在金属组件和陶瓷材料之间通过结合材料形成机械接合。

在第二方面中，本发明提供一种由上述方法生产的制品。

在第三方面中，本发明提供一种制品，该制品包括：金属组件，附着于该金属组件的至少一部分的结合材料，以及位于该金属组件外表面的至少一部分上并且与结合材料的至少一部分接触的陶瓷材料；其中，结合材料的至少一部分基本嵌入该陶瓷材料的至少一部分中。

本发明的其他方面和优点将通过以下详细说明、附图和权利要求部分提出，并且部分由详细说明导出，或者可以通过实施本发明而了解。通过所附权利要求中具体指出的要素及其组合可以实现和获得下述优点。应当理解，以上一般说明和以下详细说明都只是示例性和说明性的，并不对揭示的本发明构成限制。

附图简要说明

附图结合在说明书中并构成说明书的一部分，与说明书一起说明了本发明的某些方面，用于解释而非限制本发明的原理。在附图中使用类似的附图标记表示相同的要素。

图1A和1B说明与结合有结合材料的金属组件接合的陶瓷材料。图1A说明根据本发明的各方面对多个金属颗粒的应用。图1B说明根据本发明的各方面对金属网的应用。

图2是说明根据本发明的各方面的铂玻璃递送管的横截面，该管涂覆有交替的陶瓷层和不透氧的阻挡层。

发明详述

通过参考以下详细说明、附图、实施例和权利要求，以及它们之前和以后的说明，能更容易地理解本发明。但是，在揭示和描述本发明组合物、制品、装置和方法之前，应当理解，本发明并不限于揭示的具体组合物、制品、装置和方法，除非另外特别指明，因此当然是可以变化的。还应当理解，本文所用术语只是为了描述具体方面的目的，并不意图构成限制。

提供以下对本发明的描述作为按其目前已知的实施方式来揭示本发明的内容。为此，相关领域的技术人员将认识到并理解，可以对本文所述的本发明的各方面进行许多变化，同时仍能获得本发明的有益结果。显然，通过选择本发明的一些特征而不利用其他特征，可以实现本发明的一些需要的益处。因此，本领域技术人员将认识到，可以对本发明进行许多改进和修改，在某些情况下这些改进和修改甚至是需要的，并构成本发明的一部分。因此，提供以下描述说明本发明的原理而非进行限制。

揭示了可以使用、可以联合使用、可以用于制备的材料、化合物、组合物和组件，或者它们是所揭示方法和组合物的产物。本文揭示了这些和其他材料，应当理解，揭示了这些材料的组合、子集、相互关系、组等，而没有明确地揭示这些化合物的各独立和集合的组合与排列时，应认为已经具体考虑和描述了各组合与排列。因此，如果已经揭示一类取代物A、B和C以及一类取代物D、E和F，并且已经揭示组合实施方式A-D的例子，则即使没有个别地引用各要素和各组合，也应认为已经独立和集合地考虑了各要素和各组合。因此，在该实例中，具体设想了以下组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F，并应当认为以上这些都是从A、B和C与D、E和F以及组合例子A-D的内容揭示的。类似地，还具体考虑和揭示了上述的任意子集或组合。因此，例如，具体考虑了子组A-E、B-F和C-E，并应当认为它们是从A、B和C与D、E和F以及组合例子A-D的内容揭示的。这种概念应用于本文揭示内容的所有方面，包括但并不限于：组合物的组分，所揭示组合物的制造和使用方法中的步骤。因此，如果有多个可以进行的附加步骤，应当理解，可以在所揭示方法的各具体实施方式或实施方式组合中进行各附加步骤，而且可具体构想每一个这样的组合且应当认为已对其进行揭示。

在本说明书和以下权利要求中，引用的各术语具有以下含义：

如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物的情况，除非文本中有另外的明确指示。因此，例如，“组分”包括两种或更多种此类组分的情况，除非文本中有另外的明确指示。

“任选的”或“任选地”表示后面描述的事件或情形可能发生或可能不发生，描述的内容包括该事件或情形发生的情况以及该事件或情形不发生的情况。例如，“任选取代的组分”表示该组分可以被取代或可以不被取代，描述的内容包括本发明不被取代的情况和被取代的情况。

在本文中，范围可以表示为从“约”一个具体值和/或至“约”另一个具体值。表示这种范围时，另一种情况包括从一个具体值和/或至另一个具体值。类似地，用先行的“约”表示数值为近似值时，应当理解，该具体值构成另一种情况。还应理解，各范围的端点明显与另一个端点相关而又独立于该另一个端点。

如本文所用，除非有相反的具体指示，否则，组分的“重量％”或“重量百分比”表示以百分数表示的该组分的重量与包含该组分的组合物的总重量的比值。

如以上简述，本发明提供了用于机械接合金属组件和陶瓷材料的方法，例如在玻璃成形系统的递送管中。在以下详细描述的其他方面中，参考附图，本发明方法包括使用金属组件20、陶瓷材料40、以及结合材料，例如金属网34或多个金属颗粒32，从而在金属组件20和陶瓷材料40之间提供机械强接合。

虽然本发明的方法并不意图限制于具体的应用，但是它们可以用于减小和/或消除玻璃成形和/或递送系统中的组件下垂。玻璃成形和/或递送系统中使用的常规材料会在使用期间明显下垂，因为操作温度下的机械强度通常不足以支撑组件本身的重量。本发明提供的方法通过使用结合材料来帮助陶瓷材料与金属组件接合而提高玻璃成形和/或递送组件的强度和耐久性。

本发明提供了一种将陶瓷材料与金属机械接合的新颖途径。本发明提供的方法将结合材料附着于金属组件，然后在金属组件之上或周围施加陶瓷材料。该陶瓷材料可以为金属组件提供支撑，从而延长金属组件的使用寿命。使用陶瓷支撑材料还能为金属组件提供结构支撑，从而可以使用较薄的金属组件。在应用中，例如在玻璃成形系统中，当金属组件包含贵金属时，使用较薄的金属组件可以显著节约成本。

金属组件

本发明的金属组件可以是适合与陶瓷材料机械接合的任何组件。虽然本文描述的方面涉及玻璃成形和/或递送系统，但是本发明可用于将金属组件与陶瓷材料机械接合的任何应用中，本发明并不意图限制于玻璃成形和/或递送系统。金属组件一方面是在暴露于高温时将变形的金属组件，例如玻璃成形系统中的典型金属组件。在一个方面中，金属组件是玻璃成形系统的一部分。在一个具体方面中，金属组件是玻璃递送管的金属部分。在另一个方面中，金属组件是板之类的组件，可以制造成玻璃成形和/或递送系统的一部分。金属组件的具体尺寸和/或几何形状可以根据预期应用而变化。在一个方面中，金属组件的厚度可以约为0.010-0.125英寸或以上，例如约0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04、0.05、0.06、0.08、0.09、0.1或0.125英寸。在一个具体方面中，金属组件的厚度可以约为0.040英寸。在另一个方面中，金属组件的厚度可以约为0.010英寸。在其他各方面中，金属组件的厚度可以小于0.010英寸或大于0.125英寸，本发明并不限于具体的厚度。应当理解，一个或多个金属组件的厚度可以变化，任何单个金属组件在其不同部位具有不相同的厚度。

本发明的金属组件可以包含任何适用于预期应用的金属，例如适用于玻璃成形系统的金属。在各方面中，金属组件可以包含至少一种贵金属和/或贵金属合金，至少一种铂族金属和/或铂族金属合金，或者它们的组合。在一个方面中，金属组件包含贵金属，例如金、银、钽、铂、钯、或铑。在另一个方面中，金属组件包含铂族金属，例如钌、铑、铂、钯、锇或铱。在另一个方面中，金属组件可以包含至少一种难熔金属，例如钨、钼、铌、钽、铼，以及它们的合金。在各具体方面中，金属组件包含铂和/或铂/铑合金，例如90/10重量％或80/20重量％铂/铑合金。金属组件以及用于制造金属组件的材料可以从市场购得，本领域技术人员能容易地选择合适的金属组件。

结合材料

本发明的结合材料可以附着于金属组件的至少一部分，可以提供能与陶瓷材料的至少一部分形成机械接合的表面。本发明的结合材料可以是适合用于金属/陶瓷接合应用并且能够附着于金属组件的任何材料。结合材料可以包括能够附着于金属组件并且与其附着的陶瓷材料形成机械接合的任何几何形状。在一个方面中，结合材料嵌入陶瓷材料的至少一部分中，和/或与陶瓷材料的至少一部分互锁。结合材料可以包括，例如金属网、多个金属颗粒、金属片结构，或者它们的组合。

在一个方面中，结合材料是网，例如金属网。金属网结合材料可以具有多个开口，陶瓷材料可以流动通过这些开口。在一个方面中，陶瓷材料可以填充这些开口的至少一部分，并且固结，在金属组件和已经固结的陶瓷材料之间形成机械接合。金属网结合材料可以包括能够附着于金属组件并且咬合陶瓷材料的至少一部分的任何金属网。在各方面中，金属网的网眼尺寸可以为例如约3-80目，例如约3、4、5、8、10、12、14、18、20、22、24、28、30、36、40、44、48、50、52、56、58、60、62、64、68、70、72、74、76、78或80目；约10-40目，例如约10、12、14、18、20、22、24、28、30、32、34、36、38或40目；或约10-25目，例如10、12、14、18、20、22、24或25目。如本文所用，术语“网眼尺寸”意在表示材料的每直线英寸的开口数量。在一个方面中，金属网是20目筛。在另一个方面中，金属网是10目筛。在各其他方面中，金属网的网眼尺寸可以小于3目或大于80目，本发明并不意图限制于具体的网眼尺寸，只要金属网能让陶瓷材料流动通过和/或填充网开口的至少一部分、固结并形成机械接合即可。在一个方面中，结合材料能够嵌入或基本嵌入陶瓷材料的至少一部分中。

在各方面中，金属网可以包含标称直径例如约为0.003-0.060英寸的金属丝，例如约0.003、0.006、0.009、0.012、0.015、0.018、0.020、0.025、0.030、0.036、0.040、0.044、0.050、0.058或0.060英寸；或约为0.005-0.020英寸，例如约0.005、0.008、0.010、0.012、0.018或0.020英寸。在一个方面中，金属网包含标称直径为0.008英寸的金属丝。在另一个方面中，金属网包含标称直径为0.010英寸的金属丝。在各其他方面中，金属网可以包含标称直径小于0.003英寸或大于0.020英寸的金属丝，本发明并不意图限制于具体的金属丝直径。金属网可以是例如编织、编结或其他物理形式的，本发明并不限于金属网的具体形式。在一个方面中，金属网是编织的。例如金属网的尺寸可以根据所需制品的尺寸和维度以及陶瓷材料的性质(例如流变性质)而变化，只要金属网能允许陶瓷材料流动通过和/或填充网开口的至少一部分、固结并形成机械接合即可。在一个方面中，金属网能够与施加的陶瓷材料的至少一部分联锁或者嵌入与其附着的陶瓷材料的至少一部分中。在另一个方面中，当待施加粘度低到足以允许陶瓷材料的至少一部分流动通过和/或填充网开口的至少一部分的可浇注流体陶瓷材料时，使用具有小网眼尺寸的金属网。在另一个方面中，当待施加高粘度的陶瓷材料时，使用具有大网眼尺寸的金属网。可以对金属网的网眼尺寸和金属丝直径进行选择，以承受特定的应力，例如在操作条件下的应力。

本发明的结合材料可以包括能够附着于金属组件的金属颗粒。结合材料可以包括多个分散在金属组件的一个表面的至少一部分上的金属颗粒。如果结合材料包括金属颗粒，则结合材料的金属颗粒可以具有规则、不规则和/或变化的形状。不一定要求金属颗粒具有特定的形状，或者要求所有金属颗粒具有相同的形状。优选多个金属颗粒的至少一部分(如果存在的话)具有能与其施用的陶瓷材料机械接合的形状。在一个方面中，多个金属颗粒附着并定位，使得陶瓷材料能够在多个金属颗粒的至少一部分的周围流动、并且固结形成机械接合。在另一个方面中，多个金属颗粒可以与其施用的陶瓷材料联锁或咬合。在各方面中，结合材料的金属颗粒的直径可以例如约为0.003-0.060英寸，例如约0.003、0.006、0.009、0.012、0.015、0.018、0.020、0.024、0.030、0.036、0.040、0.048、0.050、0.052或0.060英寸；或约为0.008-0.020英寸，例如约0.008、0.012、0.014、0.016、0.018或0.020英寸。在一个方面中，金属颗粒的直径约为0.016英寸。在另一个方面中，金属颗粒的直径约为0.020英寸。在各其他方面中，金属颗粒的直径可以小于0.003英寸或大于0.020英寸。如本文所用，术语“直径”表示例如金属颗粒的中值直径。应当理解，金属颗粒的尺寸和形状可以变化，通常是具有一定分布的性质。例如在颗粒尺寸的分布中，分布范围的端点可以大于、等于或小于上述范围。因此，在一个方面中，金属颗粒的中值粒径约为0.020英寸，可以在约0.015-0.025英寸的范围内。

本发明的结合材料可以包括金属片结构。例如，金属片结构可以包括能附着于金属组件并且能接受和联锁陶瓷材料的金属波形片或金属成形片。在一个方面中，金属片结构经过设计和定位，使得陶瓷材料能够流动通过金属片、在金属片周围和/或越过其至少一部分流动并固结形成机械接合。

本发明的结合材料可以包含适合用于预期应用的任何金属，例如玻璃成形系统。在各方面中，结合材料可以包含：至少一种贵金属和/或贵金属合金，至少一种铂族金属和/或铂族金属合金，至少一种难熔金属和/或难熔金属合金，或者它们的组合。在一个方面中，结合材料包含贵金属，例如金、银、钽、铂、钯或铑。在另一个方面中，结合材料包含铂族金属，例如钌、铑、铂、钯、锇或铱。在另一个方面中，结合材料包含难熔金属，例如钨、钼、铌、钽或铼。在各方面中，结合材料包含铂和/或铂/铑合金。在一个具体方面中，结合材料是铂。在另一个具体方面中，结合材料是铂/铑(80/20)合金。在又一个具体方面中，结合材料是铂/铑(90/10)合金。结合材料可以包含单独一种或多种金属。而且，如果结合材料包含多个单件，例如多个金属颗粒、一片或多片金属网、或者它们的组合，则各单件可以包含相同或不同的组成。具体结合材料的组成可以与金属组件的组成相同或不同，只要结合材料能够附着于金属组件即可。在一个具体方面中，结合材料包括网眼尺寸为20目、标称金属丝直径约为0.008英寸且由铂/铑(90/10)合金构成的金属网。结合材料，例如铂网和铂颗粒，可以从市场购得(例如，Alfa Aesar，Ward Hill，Massachusetts，USA)，本领域技术人员能够容易地选择合适的结合材料。

结合材料的附着

本发明的结合材料可以附着于金属组件的一个表面的至少一部分。不一定要求结合材料完全覆盖金属组件，因为结合材料只需要以充足的量存在于一定的位置，使得足以与陶瓷材料的至少一部分形成机械接合。在一个方面中，结合材料以不连续方式附着于金属组件的至少一部分，使得结合材料不必以连续层方式存在。

可任选对金属组件(例如铂合金片)进行清洁，从而在附着之前去除油和其他表面污染物以及杂质。这种清洁步骤可以例如使用常规清洁剂、表面活性剂和/或溶剂进行。

在附着之前，可以使用例如化学和/或机械技术，任选地对金属组件的表面进行粗糙化。在一个方面中，可以通过喷砂和/或喷珠对待附着结合材料的金属组件的表面进行粗糙化。在另一个方面中，可以通过化学蚀刻技术对待附着结合材料的金属组件的表面进行粗糙化。不一定要求在附着之前进行清洁或粗糙化步骤。

本发明的结合材料可以分散在金属组件的一个表面的至少一部分上。在一个方面中，结合材料可以位于金属组件的一个表面的至少一部分上的多个离散位置。例如，包括金属网的结合材料可以是位于金属组件的表面上的单片金属网或多片金属网。结合材料的这种离散放置方式使得下方金属组件能够变形(例如弯折)，这是缓解应力所必须的，上述应力是因为例如陶瓷、结合材料和/或金属组件的热膨胀系数的差异而产生。在一个方面中，可以将一片金属网切割成与金属组件的尺寸和形状类似和/或匹配的尺寸和形状。在另一个方面中，金属网片可以小于金属组件。可以无规地、以一定图案、或者以均匀方式将包括金属颗粒的结合材料分布在金属组件的表面上。在一个方面中，金属颗粒结合材料均匀分布在待施加陶瓷材料的金属组件表面的该部分上。在另一个方面中，可以以预定图案分布金属颗粒结合材料，以加强接合，并且从而加强已接合制品、尤其是高应力区的强度。

使结合材料与金属组件的一部分接触之后，可以使用任何合适的技术附着结合材料。在一个方面中，可以通过在足以将结合材料的至少一部分熔合至金属组件的温度和加热时间条件下加热金属组件和结合材料，从而将结合材料附着于金属组件。不一定要求结合材料完全熔合至金属组件，只要有足够量的结合材料熔合使能够与陶瓷材料接合即可。在各方面中，可以在至少约1300℃(例如1300、1400、1500、1600、1650、1700℃或以上)的温度下加热已经接触的结合材料和金属组件足够长的时间，使得结合材料的至少一部分附着于金属组件的至少一部分，所述时间例如至少约0.25小时，例如约0.25、0.5、0.75、1、2、4、6、8、10、12、16或24小时；至少约2小时，例如约2、4、6、8、10、12、16或24小时，或至少约5小时，例如5、6、7、8、9、10、12、14、18或24小时。加热的具体时间和温度可以变化。如果温度高到足以将结合材料的至少一部分附着于金属组件的至少一部分，则加热时间可以较短，例如约20分钟。在一个方面中，在约1650℃将已经接触的结合材料和金属组件加热约2小时。在另一个方面中，在约1700℃将已经接触的结合材料和金属组件加热约20分钟。可以在较高温度和/或较长时间段内加热结合材料和金属组件，只要增加的热量不会对材料和/或其熔合并接合陶瓷材料的能力产生负面影响即可。可以在较低温度和/或较短时间段内加热结合材料和金属组件，只要结合材料的至少一部分能熔合至金属组件的至少一部分即可。

在加热期间，可以任选地对结合材料和金属组件施加压力例如压缩力，以加强和/或加快附着过程。即使施加压力，该压力可以根据具体材料和加热条件变化。在一个方面中，在加热期间向结合材料和金属组件施加至少约1psi的压力。在另一个方面中，在加热期间向结合材料和金属组件施加至少约10psi的压力。

可以利用用于附着材料的其他技术，例如焊接和/或粘合技术，只要使用这些技术附着的材料在金属组件将要经历的温度下保持稳定即可。可以使用一种或多种技术将结合材料附着于金属组件。金属熔合技术是本领域中已知的，本领域技术人员能够容易地选择合适的技术和条件将结合材料附着于金属组件。

如果开始时提供的金属组件并非适合预期应用的形式或形状，则可以在附着过程之前、同时或之后任选地将其成形为需要的形状。在一个方面中，提供铂片，在附着过程之前将其成形为管。在另一个方面中，提供铂片，在附着过程之后将其成形为管。

陶瓷材料

本发明的陶瓷材料可以是任何适合用于接合金属组件的陶瓷。该陶瓷材料可以包含耐火氧化物，例如ZrO₂、SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃、其他耐火氧化物，和/或它们的混合物。如本文所用，术语“陶瓷”或“陶瓷材料”意在表示非固结的陶瓷材料，例如陶瓷组分的浆液或混合物，并不意在表示干燥的、硬化的、经过烧制的、或者以其他方式固结的陶瓷材料，除非有这样的指明。陶瓷材料可以包括不同组成、颗粒尺寸和相的单独一种或多种陶瓷材料。陶瓷材料还可以包含添加剂和/或烧结助剂。在一个方面中，陶瓷材料可以包含至少一种添加剂以控制和/或调节流变性质，例如陶瓷材料的粘度。在另一个方面中，陶瓷材料能适应常规玻璃成形和/或递送系统。在各方面中，陶瓷材料能承受玻璃成形和/或递送系统中的典型温度，例如最高约1600、1650、1700℃或以上。陶瓷材料可以从市场购得，本领域技术人员能够容易地选择合适的陶瓷材料，用于具体制品和/或应用中。

陶瓷材料的施加

可以使用任何合适的技术将本发明的陶瓷材料施加于已附着的结合材料和金属组件。在一个方面中，施加陶瓷材料，使其至少一部分流动通过、绕过和/或越过结合材料的至少一部分。在另一个方面中，施加陶瓷材料，使得已附着的结合材料的至少一部分嵌入或基本嵌入陶瓷材料的至少一部分中。不一定要求结合材料完全嵌入陶瓷材料中，只要一种或多种结合材料嵌入的程度能够将陶瓷材料的一部分机械接合至金属组件的至少一部分所需的程度即可。在一个方面中，至少一种结合材料完全嵌入陶瓷材料中。在另一个方面中，至少一种结合材料基本嵌入陶瓷材料中，使得结合材料与陶瓷材料联锁。在另一个方面中，金属网结合材料的网开口的至少一部分中填充了陶瓷材料。在又一个方面中，多个金属颗粒的至少一部分被陶瓷材料的至少一部分包围。

可以用添加剂控制和/或调节陶瓷材料的流变性质，使得陶瓷材料的至少一部分能够流动通过结合材料的至少一部分、在结合材料的至少一部分周围和/或越过结合材料的至少一部分流动。以这种方式施加的陶瓷材料可以固结或硬化，从而在结合材料/金属组件组合和陶瓷材料之间形成机械接合。

在一个方面中，陶瓷材料是浇注的。在组装在例如玻璃递送系统中之前，或者在组装之后，可以将陶瓷材料浇注在已附着的金属组件/结合材料的一个表面的至少一部分上。在一个方面中，将已附着的金属组件/结合材料成形为玻璃递送管，放置在常规玻璃递送系统的耐火外壳中，然后在管周围浇注陶瓷材料。

可以向已附着的金属组件/结合材料施加一种或多种陶瓷材料。在一个方面中，在已附着的组件上或其周围浇注单独一种陶瓷材料。在另一个方面中，在已附着的组件上或其周围浇注不同组成的多种陶瓷材料。可以将陶瓷材料施加于包括已附着的结合材料的金属组件的一部分表面，或者施加于包括已附着的结合材料的金属组件的整个表面。在各其他方面中，可以使用喷射技术例如火焰喷射技术或等离子体喷射技术施加陶瓷材料。

可以以适合预期应用的任意量和/或厚度施加陶瓷材料。用于玻璃成形系统中时，在各方面中，可以施加例如约0.05-0.5英寸或以上厚度的陶瓷材料，例如约0.05、0.10、0.125、0.15、0.2、0.25、0.3、0.4或0.5英寸。在一个方面中，施加约0.125英寸厚度的陶瓷材料。用于陶瓷材料的施加技术是已知的，本领域技术人员能够容易地选择适合本发明陶瓷材料的施加技术。

施加之后，可以使陶瓷材料固结。在一个方面中，这种固结过程可以包括使陶瓷材料干燥、硬化和/或固化，而不需要附加步骤。在另一个方面中，固结过程可以包括加热和/或烧制已经施加的陶瓷材料。在一个方面中，已经施加的陶瓷材料的生坯体强度足以进行预期应用。在一个方面中，在烧制之前，可以对浇注的陶瓷制品进行约10-48小时的干燥。在各其他方面中，随后可以在炉中或在其组合中按照用于玻璃成形系统的普通升温方案对陶瓷制品进行烧制。

不透氧的阻挡层

根据本发明，具有金属组件、结合材料和陶瓷材料的制品可以进一步包括涂层，该涂层包括不透氧的阻挡层。不透氧的阻挡层可以减少和/或防止玻璃递送系统组件例如递送管发生高温氧化。如果存在时，不透氧的阻挡层可以涂覆已经接合的制品的一部分外表面或已经接合的制品的全部表面。

不透氧的阻挡层可以包含任何适合于提供阻挡层的材料。在各方面中，阻挡层可以包含玻璃和/或玻璃-陶瓷材料。不透氧的阻挡层的厚度可以根据阻挡层组成和预期应用而变化。

为了提高强度和限制氧化，具有至少一层不透氧的阻挡层的制品可以进一步包括阻挡材料和/或陶瓷材料的附加层。在一个方面中，制品包括多个(例如2、3、4、5或更多个)个交替的不透氧的阻挡层和陶瓷材料层。在一个具体方面中，如图2中所示，将结合材料34附着于金属组件20，向其施加第一陶瓷材料层40，然后有四个附加层，即交替的两个陶瓷层40和两个包含玻璃的不透氧的阻挡层50。图2中所示的具体方面并不意在限制，金属组件、结合材料、陶瓷和不透氧的阻挡层的材料组成、形状和施加方法可以各不相同。

虽然已经在附图中示出和在详细说明中描述了本发明的若干方面，但是应当理解，本发明并不限于所揭示的方面，而是可以有不偏离以下权利要求提出和限定的本发明原理的各种重新排列、修改和替换。

本发明具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理，列出以下实施例为本领域技术人员提供本文要求权利的方法、制品与装置的制造和评价方法的完整揭示和描述。这些揭示和描述纯粹是本发明的示例，并不意在限制被认为是本发明的范围。已经努力确保数值(例如量、温度等)的准确性；但是应当说明存在一些误差和偏差。除非有另外的指明，否则，温度是℃或环境温度，压力等于或接近大气压。工艺条件可以存在许多变化和组合，以达到最佳的产品质量和性能。优化这些工艺条件只需要合理和常规的实验。

实施例1-将铂网附着于铂板

在第一实施例中，将标称金属丝直径为0.008英寸的铂/铑(90/10重量％)合金的20目筛附着于铂板。将网片切割成与铂测试板大致相同的尺寸，放置在铂板顶部。然后在1650℃的炉中加热网/板组合10小时，使网熔合至板。

实施例2-制备接合的测试制品

在第二实施例中，制备包括陶瓷材料和实施例1中制备的铂网/板组合物的测试制品。将实施例1中制备的铂网/板组合物放置在长方形小盒中，使网位于顶部。在盒中在网/板组合物顶部浇注ZrO₂陶瓷至0.5英寸厚度。将得到的组合干燥，并在约1650℃烧结。

实施例3-已经接合的制品的抗下垂性

在第三实施例中，评价测试制品的抗下垂性。将实施例2中制备的已经接合的铂/ZrO₂制品和没有覆盖结合材料或陶瓷材料的自立铂板放置在1450℃炉内的支撑块的两个臂上。在不到24小时的时间内，自立的铂板发生下垂，采取支撑块的弯曲形状。相反，已经接合的铂/ZrO₂制品在类似条件下坚持了至少60小时没有发生下垂。这些实施例说明，使用本发明的方法可以获得增加的强度和抗下垂性。

在本申请中，参考了多篇公开文献。这些公开文献的全部揭示内容通过参考结合于此，从而更全面地描述本文的组合物、制品、装置和方法。

对本文所述的组合物、制品、装置和方法可以进行各种修改和变化。通过考虑本说明书和实施本文所揭示的组合物、制品、装置和方法，本文所述的组合物、制品、装置和方法的其他方面将是显而易见的。应当理解，本说明书和实施例是示例性的。

Claims (9)

1.一种用于将金属组件与陶瓷材料机械接合的方法，该方法包括：

A)将结合材料附着于金属组件的一个表面的至少第一部分；

B)将金属组件成形为需要的形状；然后

C)向金属组件的该表面的第一部分的至少一部分施加陶瓷材料，使得在陶瓷材料固结之后，结合材料基本嵌入陶瓷材料的至少一部分中，从而在金属组件和陶瓷材料之间通过结合材料形成机械接合。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，金属组件包含贵金属、铂族金属、难熔金属，或它们的组合。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，结合材料包括以下至少一种：

A)金属网，或

B)多个金属颗粒。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，结合材料包括以下至少一种：

A)网眼尺寸为3-80目的金属网，或

B)颗粒尺寸为0.003-0.060英寸的多个金属颗粒。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，结合材料包括以基本均匀的方式分布在金属组件的一个表面的至少一部分上的多个金属颗粒。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述附着步骤包括：

A)使结合材料与金属组件的一个表面的至少一部分接触；然后

B)在足以将结合材料的至少一部分熔合至金属组件的温度和加热时间条件下加热已经接触的金属组件和结合材料。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述加热是在至少1300℃加热1-24小时。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，施加陶瓷材料至至少0.10英寸的厚度。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括用多个层涂覆陶瓷材料，其中这些层包括不透氧的阻挡层、玻璃、陶瓷材料，或它们的组合。

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