JP2009143797A - 高シリカ材料で作られた部品の結合方法 - Google Patents
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- C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
- C03C27/06—Joining glass to glass by processes other than fusing
Abstract
部品の接合面の間に高シリカ結合マスを生成することにより全体的に接合する方法によって高シリカ材料で作られた部品を結合する方法を提供する。
【手段】
本発明による方法は、接合面が固定時に5 N/cm2 を超える接触圧が掛かり、結合接続部からの製品の脱ガスのためのパス長さが150 mmを超える広範囲な結合接合部に対して特に、高シリカ材料で作られた部品の機械的及び熱的に安定性を持つ複合物を安価で製造することを可能とするものである。この目的はSiO2 結合マスが最初から直ちに乾燥状で使用されるか、少なくともSiO2 結合マスが接合プロセスの前に接合面上で乾燥し、結合する面がその後に接触し、結合マスをSiO2 の形成を伴う加熱により堅い複合物を生成する本発明により達成される。
【選択図】 図2
Description
粒子を含む、注入可能かペースト状のスラリーを一方又は両方の接合面に塗布し、その後に直ちに相互に固定する高シリカ材料製の部品を結合する一般的な方法を開示している。2つの接合表面間で多少閉止している結合マスはその後に乾燥する。先行技術による一つの例では、2つのプレートはこのように相互に接合しSiO2含有スラリーが、スプレー操作により石英ガラス上側プレートの底面及び石英ガラス下側プレートの上側にそれぞれ塗布される。次に、上側プレートが直ちに下側プレートの上に置かれる。対応的に遅い乾燥により、比較的小さいサイズのこれら2つのプレートの結合に適したクラックのない層を得ることができる。この方法は、接合する石英ガラス部品の自重により対応的に高い押付け圧力で広い範囲の接合にはもはや適しておらず、結合マスの分散剤を欠陥なく除去するために長期の不経済な乾燥期間が必要となる。
から製造され事前に予備乾燥している緑色フォイルは、接合する石英ガラス部品の表面に結合マスとして塗布するか特に薄板状に被せる。
図2:図1の方法ステップによってなされる部品アセンブリ
つぎに、この混合物は12時間、25
rpm回転のドラムミルで均質化される。このようにして得られたスラリーは固形成分含有率が90重量%を有し、密度はほぼ2.0 g/cm3である。
g/cm3 である中間層23が結合マスから形成される。このようにして製造された複合体20は焼結炉でゆっくりと冷却され、最初の冷却傾斜は1分当たり5 ℃で、炉温度は1050 ℃を示す。第2の冷却傾斜は1分当たり10°Cで炉温度950°Cで終わる。その後、炉を閉止した状態で不規則的にさらに冷却が行われる。比較的にゆっくりした冷却プロセスのため、部品アセンブリは焼きなましされ、既存の機械的ひずみが軽減され、冷却によるひずみの形成が回避される。
本発明の意味に含まれる代替的な技術は、スラリーは接合する石英ガラス部品に結合マスとして塗布されるのではなく、乾燥した粒状の石英ガラス層である。この顆粒は、例えば、ドクターブレードで平面的な接合表面にできるだけ均一に拡げる。D50 が5μm と40μmの間である単一モードの球状石英ガラス粒子は特に非常に適している。しかしながら、ナノスケールのSiO2粉末より成る顆粒もこの目的のために使用することができる。遊離した粒子(garanulation)は複合物の結合マスとして固定剤を全く含んでいないので、石英ガラス下側プレート22のみが粉末層で被われており、この結合マスの厚さは0.5 mmから数ミリの間であり、部品アセンブリで完成される全体的な形状によって決まる。この実施例で特に有利なのは乾燥ステップを完全に省略でき、石英ガラス上側プレート21を、粉末を該下側プレートに塗布した後に直ちに配置できるということである。顆粒体層として結合マス23に使用される粒子分布帯によっては、“プレートサンドイッチ”が焼結炉の中で1200°Cと1450°Cの間の焼結温度で焼結される。現在の例において、プレート21及び22は透明な石英ガラスで作られ、直径が300 mmの円形で、それぞれの厚さは2.5 mmである。上側プレート21の自重は約388.80
gであるため、上側プレートは上に拡がった顆粒体を結合マスとして接触圧5.5 N/cm2が上側プレート22に掛かる。この場合、蒸発分散剤を有する結合マスが使用され、接合面が該マスの塗布後に直ちにそれぞれに置かれた場合、結合マス24の均一な乾燥は達成することができなかった。円形プレート21、22の中央からの製品の脱ガスは150 mmのプレート端までの長さをカバーしなければならないし、欠陥のない脱ガスプロセスを約束するものではない。
21 正方形プレート
22 正方形プレート
23 中間層
24 結合マス
25 結合マス
Claims (10)
- 結合部品の接合面間に高シリカマスを形成することにより全体的接合により高シリカ材料で作られた部品を結合する方法であって、高シリカ結合マスが最初から乾燥状態で使用されるか、又は結合マスが、少なくとも接合プロセスの前に接合面上で乾燥し、結合する面がその後に接触し、堅い複合物が加熱により生成され、SiO2含有結合マスが形成されることを特徴とする 高シリカ材料で作られた部品を結合する方法。
- 5μm,未満、望ましくは1μm未満の範囲の平均粒径を持つアモファスSiO2スラリーが結合マスに使用されていることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 結合マスにおけるアモルファスSiO2粒子のSiO2含有率が少なくとも99.9重量%であることを特徴とする請求項1及び2に記載の方法。
- 接合面における結合マス用のスラリーの固形成分含有率が少なくとも65重量%であり、望ましくは少なくとも80重量%で、特に望ましくは少なくとも83重量%であることを特徴とする先行請求項のいずれかに記載の方法。
- 乾燥した石英ガラス粒子又は(及び)石英ガラス顆粒が結合マスとして使用されることを特徴とする請求項 1記載の方法。
- 石英ガラス粒子及び(又は)石英ガラス顆粒の平均粒径が10μm から 40μmの範囲にあることを特徴とする請求項5記載の方法。
- 結合マスが、接合面に既に配置された結合マスに石英ガラス粒子又は(及び)石英ガラス顆粒を押し広げる方法で塗布されるもう一つの中間層を含むことを特徴とする先行請求項のいずれかに記載の方法。
- 焼結プロセスが、800°C から1450°Cの範囲の温度における乾燥した結合マスの温度処理を含むことを特徴とした先行請求項のいずれかに記載の方法。
- 凝固が、少なくとも部分的に不透明な凝固した結合マスの形成を伴う乾燥した結合マスの焼結を含むことを特徴とした請求項8記載の方法。
- 結合マスが、Al2O3,、TiO2、 Y2O3、 AlN、 Si3N4、 ZrO2、 BN、HfO2、 Si、 Yb2O3、及び(又は) SiCの形態の1つ以上のドーパントを含むことを特徴とした先行請求項のいずれかに記載の方法
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