WO2015176816A2 - Ansprengen von keramik - Google Patents

Ansprengen von keramik Download PDF

Info

Publication number
WO2015176816A2
WO2015176816A2 PCT/EP2015/001030 EP2015001030W WO2015176816A2 WO 2015176816 A2 WO2015176816 A2 WO 2015176816A2 EP 2015001030 W EP2015001030 W EP 2015001030W WO 2015176816 A2 WO2015176816 A2 WO 2015176816A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
components
composite component
component
ceramic
transparent
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/001030
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2015176816A3 (de
Inventor
Lars Schnetter
Original Assignee
Ceramtec-Etec Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ceramtec-Etec Gmbh filed Critical Ceramtec-Etec Gmbh
Priority to CN201580039026.XA priority Critical patent/CN106715361A/zh
Priority to RU2016150139A priority patent/RU2016150139A/ru
Priority to EP15730055.9A priority patent/EP3145896A2/de
Priority to KR1020167035869A priority patent/KR20170021255A/ko
Priority to US15/319,158 priority patent/US10676400B2/en
Publication of WO2015176816A2 publication Critical patent/WO2015176816A2/de
Publication of WO2015176816A3 publication Critical patent/WO2015176816A3/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/001—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating directly with other burned ceramic articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/44—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminates
    • C04B35/443—Magnesium aluminate spinel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering
    • C04B35/6455—Hot isostatic pressing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/003—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
    • C04B37/005—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts consisting of glass or ceramic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/003—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
    • C04B37/006—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts consisting of metals or metal salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/04—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with articles made from glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/04—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with articles made from glass
    • C04B37/042—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with articles made from glass in a direct manner
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/04—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with articles made from glass
    • C04B37/045—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with articles made from glass characterised by the interlayer used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B13/00—Details solely applicable to stoves or ranges burning solid fuels 
    • F24B13/004—Doors specially adapted for stoves or ranges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/004—Windows not in a door
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/02—Doors specially adapted for stoves or ranges
    • F24C15/04—Doors specially adapted for stoves or ranges with transparent panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/40—Properties of the layers or laminate having particular optical properties
    • B32B2307/42—Polarizing, birefringent, filtering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/704—Crystalline
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2315/00—Other materials containing non-metallic inorganic compounds not provided for in groups B32B2311/00 - B32B2313/04
    • B32B2315/02—Ceramics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/20—Displays, e.g. liquid crystal displays, plasma displays
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C04B2235/6581—Total pressure below 1 atmosphere, e.g. vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/666—Applying a current during sintering, e.g. plasma sintering [SPS], electrical resistance heating or pulse electric current sintering [PECS]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/963—Surface properties, e.g. surface roughness
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9646—Optical properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9646—Optical properties
    • C04B2235/9653—Translucent or transparent ceramics other than alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/10—Glass interlayers, e.g. frit or flux
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C04B2237/343—Alumina or aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/52—Pre-treatment of the joining surfaces, e.g. cleaning, machining
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/55—Pre-treatments of a coated or not coated substrate other than oxidation treatment in order to form an active joining layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/55—Pre-treatments of a coated or not coated substrate other than oxidation treatment in order to form an active joining layer
    • C04B2237/555—Pre-treatments of a coated or not coated substrate other than oxidation treatment in order to form an active joining layer on a substrate not containing an interlayer coating, leading to the formation of an interlayer coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/60—Forming at the joining interface or in the joining layer specific reaction phases or zones, e.g. diffusion of reactive species from the interlayer to the substrate or from a substrate to the joining interface, carbide forming at the joining interface
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
    • C04B2237/704—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the ceramic layers or articles
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02—Constructional features of telephone sets
    • H04M1/0202—Portable telephone sets, e.g. cordless phones, mobile phones or bar type handsets
    • H04M1/026—Details of the structure or mounting of specific components
    • H04M1/0266—Details of the structure or mounting of specific components for a display module assembly

Definitions

  • the present invention is a cohesive composite component, process for its preparation and its use.
  • the invention relates to cohesive transparent ceramic composite components, methods for producing such ceramic composite components and their use.
  • transparent ceramics may have advantages over other transparent materials such as plastics or glasses in heavily loaded areas. Its high chemical, thermal and mechanical resistance predestine it for applications with extreme loads.
  • the breaking strength of thin ceramic substrates is not sufficient for many applications.
  • a transparent ceramic could be used as a scratch-resistant display panel for mobile electronic devices.
  • the standards required here in terms of thickness and weight with ceramic discs are difficult to achieve, since they must have a certain thickness in order to ensure a sufficient breaking strength can.
  • One way to solve this problem is to provide ceramic-substrate composites or laminates in which the ceramic can be made very thin and provide the functional surface.
  • the substrate serves as a support for the ceramic and may provide other functions, such as sufficient bond strength of the composite.
  • the ceramic and the substrate must be durable, preferably cohesively, connected to each other.
  • Bonded composites made of amorphous materials such as glass which are produced by means of wringing two individual components, are known in the field of optics in particular. It is about establishing a connection between two components that are very good in terms of their surface quality and form fit to each other in terms of their surface shape. In such components, the corresponding surfaces can bring by juxtaposition in such close contact with each other that there is a firm connection between the two components.
  • the force that sustains this connection is, according to common doctrine, attributable to the van der Waals forces between the individual atoms or molecules of the two components.
  • DE 102011012835 A1 a method for the addition of glasses and crystalline ceramics by pretreatment in a low-pressure oxygen plasma with subsequent temperature treatment under reduced pressure conditions ( ⁇ 10 mbar) of at least 100 ° C described. Additional coating processes (eg with S1O2) are not required. This is made possible by the application of high contact pressures in the range of 20 kPa to 5 MPa.
  • the object of the present invention is to provide a solid connection of a technical ceramic with another component.
  • the compound according to the invention should moreover have no negative effect on the transparency of the composite.
  • a composite component between ceramic and ceramic or ceramic and other materials ie, for example, ceramic with (tempered) glass or ceramic with plastic is to be provided.
  • the problem underlying the invention is achieved by a composite component having the features of the main claim.
  • Preferred embodiments can be found in the subclaims.
  • the inventive method for producing the composite component according to the invention is characterized by the features of the independent method claim. Accordingly, the method according to the invention provides for a connection of one ceramic component to another component by breaking them up.
  • Preferably embodiments of the method according to the invention can be found in the dependent method claims. According to a preferred embodiment of the invention, the two components are joined together directly, ie without adhesion promoter. For this purpose, a joining pressure is required.
  • a bonding agent to one or both components and then to abut the components via the bonding agent or adhesives.
  • adhesion promoters particularly preferred metals or metal oxides are used according to the invention, which can be applied to the individual components by a wide variety of methods. Coating processes, in particular PVD (for example sputtering, electron beam evaporation, ion-assisted deposition), CVD or else sol-gel processes are particularly preferred.
  • the PVD methods have proven to be particularly suitable because they allow the flatnesses required for wringing to be realized.
  • the layer thicknesses are preferably in the range of 1 nm to 10 ⁇ m.
  • the layers can also be applied to the components by screen printing or pad printing or similar methods.
  • the metals may be provided as metal layers or as oxide layers.
  • Oxide layers can preferably also be formed only during the joining of the components, if, for example, the joining is carried out under oxidizing conditions, for example an oxidizing atmosphere.
  • adhesion promoters are preferably Si and Ti, more preferably S1O 2 , ⁇ 2 or ITO (indium-tin-oxide), which are transparent, used.
  • Other metals or metal oxides, especially those which are transparent, are also suitable as adhesion promoters according to the invention.
  • non-transparent metals or metal oxides can be used.
  • An alternative method is the surface silicization by means of flame pyrolytic deposition of a silicon precursor. The surface is coated with SiO 2 by burning monosilane (SiH 4 ). A pre-cleaning of the surface is particularly preferred in this case (eg by means of plasma cleaning).
  • the surfaces to be embossed should have a flatness of ⁇ 10 m, preferably ⁇ 1 ⁇ m, particularly preferably ⁇ 100 nm.
  • the distance between the surfaces of the components to be joined during the joining process is very small; it is particularly preferred according to the invention to bring the surfaces of the components to be joined into intimate contact, i. the distance of the surfaces is equal to zero according to the invention, the surfaces of the components to be joined touch as full as possible.
  • the flatness of the surfaces described above is particularly preferred.
  • the surfaces to be joined are designed precisely matching one another. In particular, when the components are to be sprinkled without bonding agent, extremely high demands are placed on the accuracy of fit.
  • an application of pressure and / or temperature may be necessary, depending on which materials are to be connected to one another.
  • High pressures are between atmospheric pressure and 2,000 MPa.
  • High pressures can be generated, for example, in a hot isostatic press (HIP) by gas pressure (argon, nitrogen, air).
  • gas pressure argon, nitrogen, air
  • the preferred temperature range for the joining process is between room temperature and temperatures, below the melting / softening temperature of the component, with the lower melting / softening temperature. If the joining process according to the invention is carried out in a HIP plant, this offers the advantage that it is simultaneously possible to apply temperature and pressure, if necessary even under a certain atmosphere.
  • a treatment in a vacuum oven, in pressure sintering furnace or in other aggregates are possible, which allow a treatment with pressure and / or temperature.
  • the pressure and temperature treatment according to the invention by means of rapid sintering technologies such as the FAST method (Field Assisted Sintering Technology) is possible.
  • a cleaning of the surfaces to be joined may be useful.
  • plasma etching, chemical cleaning, tempering in air, in the vacuum or under H2 atmos- sphere or by ion milling the surfaces according to the invention of water, OH groups, hydrocarbons and other substances can be freed
  • the coefficients of thermal expansion (CTE) of the components to be abutted are matched to one another.
  • CTE coefficients of thermal expansion
  • a composite component in which the one component is made of a material having a higher CTE exists, a compressive stress is generated in the respective other component. For example, if a ceramic component with a low CTE is connected to a glass with a higher CTE, a compressive stress is generated in the ceramic surface, which can increase the fracture strength of the ceramic.
  • the composite component produced is part of a display, for example for a mobile electronic device.
  • the ceramic composite component therefore consists of a thin ceramic layer, which has been connected, for example, with a chemically hardened glass or a plastic.
  • the ceramic layer or the ceramic component has a thickness of ⁇ 50 mm, preferably a thickness of ⁇ 1 mm, more preferably a thickness of ⁇ 0.5 mm and most preferably a thickness of ⁇ 0.1 mm ,
  • the principle underlying the invention is based on the generation of a diffusion layer between the ceramic component and the component material to be abutted. A minimum penetration of the component material to be sprayed into the ceramic surface or an adaptation of the grids in the contact layer is also possible.
  • connection of the blasted components should be cohesively forming a chemical reaction zone.
  • flatness ⁇ 10 ⁇ , preferably ⁇ 1 pm and more preferably ⁇ 100 nm
  • roughness ⁇ 20 nm, preferably ⁇ 10 nm and more preferably ⁇ 1 nm
  • the joining partners are made thin (thickness ⁇ 1.5 mm, preferably ⁇ 0.75 mm and particularly preferably ⁇ 0.3 mm), even more suitable joining compounds with RIT values> 80% can be produced, since the transparency increases with reduced thickness .
  • the reason for this is that with a thin version of the ceramic component, the already low defect frequency (porosity ⁇ 100 ppm) is reduced and light strikes the component almost unhindered.
  • the geometric requirements decrease because the glass and ceramic components become deformable and can cling flexibly. For this a joining pressure is necessary.
  • the thin ceramic components have a polycrystalline structure, preferably the g-Al spinel (MgAl 2 0 4 ) or the polycrystalline corundum (a-Al 2 0 3 ) is used.
  • a rigid ceramic is made thin enough, it can be flexible: the bending stiffness is proportional to the cube of the thickness, and a thin component design significantly reduces its rigidity. This is particularly pronounced when the ceramic thickness is ⁇ 300 pm, preferably ⁇ 200 pm and particularly preferably ⁇ 100 pm.
  • the present invention describes:
  • Composite component according to one of the preceding points, wherein one component is a technical ceramic and the other component is selected from a ceramic, a second technical ceramic, a transparent material, a glass, preferably an alkali aluminosilicate glass, particularly preferably one Alkalialumosilikatglas that is biased in the near-surface layer under pressure, made of a tempered glass or a plastic.
  • Composite component according to one of the preceding claims characterized in that the technical ceramic is a polycrystalline transparent technical ceramic.
  • the technical ceramic is a polycrystalline transparent technical ceramic, preferably Mg-Al-spinel (MgAbC) or the polycrystalline corundum (a-Al 2 0 3 ).
  • Composite component according to one of the preceding points wherein it is transparent and has an RIT> 60%, preferably> 70% and particularly preferably> 75%, stain frequencies ⁇ 10%, preferably ⁇ 3% and particularly preferably ⁇ 1% and haze (haze) ) of ⁇ 10%, preferably 5% and more preferably ⁇ 2%.
  • adhesion promoters are applied by means of coating methods, in particular PVD (for example sputtering, electron-beam evaporation, ion-assisted deposition), CVD or sol-gel methods.
  • PVD for example sputtering, electron-beam evaporation, ion-assisted deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • sol-gel methods sol-gel methods.
  • Si and Ti more preferably SiO 2 , TiO 2 or ITO (indium tin oxide), which are transparent, are used as adhesion promoters.
  • Method according to one of the preceding points wherein the surface is coated by the burning of monosilane (SiH 4 ) with S1O 2 .
  • Method according to one of the preceding points wherein the surfaces of the components to be blown have a flatness of ⁇ 10 pm, preferably of ⁇ 1 pm, particularly preferably of ⁇ 100 nm.
  • the pressure and temperature treatment rapid sintering technologies such as the FAST method (Field Assisted Sintering Technology) are used.
  • the one component consists of a material with a higher CTE, thereby to generate a compressive stress in the respective other component.
  • the present invention describes the use of the composite component according to the invention or the composite component produced according to the invention, for example as part of a display, such as for a mobile electronic device or as a stove or chimney window.
  • Two square spinel tiles with polished (r a ⁇ 20 nm, preferably r a ⁇ 10 nm and more preferably r a ⁇ 4 nm) surface are pretreated by chemical means and plasma cleaning.
  • the surfaces are contacted at room temperature, aligned and annealed in a hot isostatic press using isostatic pressure of> 500 bar, preferably> 1000 bar, and more preferably> 1500 bar.
  • the necessary temperatures are> 1200 ° C, preferably> 1350 ° C and more preferably> 1500 ° C.
  • After the temperature treatment has a cohesive connection formed by diffusion processes that allows transparent composite components with RIT values> 75%.
  • An alkali aluminosilicate glass which may be biased under pressure in the near-surface layer, is blasted with a transparent spinel ceramic.
  • the dimensions of the square samples are 10 mm x 10 mm.
  • the glass has a thickness of 1 mm, the ceramic thickness is 500 m.
  • the flatness is ⁇ 5 pm, the roughness is less than 1 nm.
  • Chamfered edges of both joining surfaces allow a precise alignment before the temperature treatment.
  • the joint surfaces are pre-cleaned.
  • the spinel ceramic is provided with a thin Si0 2 layer which is rendered hydrophilic by treatment with chemical agents such as nitric acid and an aqueous NH 4 OH: H 2 C> 2 solution at elevated temperatures> 80 ° C.
  • the temperature treatment is carried out in a high vacuum oven at temperatures between 200 and 400 ° C. After the temperature treatment, a cohesive bond has formed which allows transparent composite components with RIT values> 75%.
  • An alkali aluminosilicate glass which may be biased under pressure in the near-surface layer, is blasted with a transparent spinel ceramic.
  • the dimensions of the square samples are 10 mm x 10 mm.
  • the glass has a thickness of 1 mm, the ceramic thickness is 200 pm.
  • the flatness is ⁇ 500 nm, the roughness is less than 1 nm.
  • Chamfered edges of both joining surfaces allow precise alignment before the temperature treatment.
  • the joining surfaces are plasma cleaned, uncoated and hydrophilic.
  • the temperature treatment is carried out in a high vacuum oven at temperatures between 200 and 400 ° C. After the temperature treatment, a cohesive bond has formed which enables transparent composite components with RIT values> 75%.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Joining Of Glass To Other Materials (AREA)

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein stoffschlüssiges Verbundbauteil, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung. Insbesondere betrifft die Erfindung stoffschlüssige transparente Keramik-Verbundbauteile, Verfahren zur Herstellung solcher Keramik-Verbundbauteile sowie deren Verwendung.

Description

Ansprengen von Keramik
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein stoffschlüssiges Verbundbauteil, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung. Insbesondere betrifft die Erfindung stoffschlüssige transparente Keramik-Verbundbauteile, Verfahren zur Herstellung solcher Keramik-Verbundbauteile sowie deren Verwendung.
Technische Keramik hat gegenüber vielen anderen Materialien den Vorteil, chemisch, thermisch und/oder mechanisch stabiler zu sein. Aus diesem Grund wäre es von Vorteil, wenn die Verwendungsmöglichkeiten von Keramiken ausgeweitet werden könnten.
Insbesondere transparente Keramiken können in stark belasteten Bereichen Vorteile gegenüber anderen transparenten Materialien wie Kunststoffen oder Gläsern aufweisen. Ihre hohe chemische, thermische und mechanische Beständigkeit prädestiniert sie für Anwendungen mit extremen Belastungen.
Allerdings haben auch technische Keramiken Nachteile. Beispielsweise ist die Bruchfestigkeit von dünnen Keramik-Substraten für viele Anwendungen nicht ausreichend. Eine transparente Keramik könnte beispielsweise als kratzfeste Display- Scheibe für mobile elektronische Geräte Verwendung finden. Allerdings sind die hier geforderten Standards hinsichtlich Dicke und Gewicht mit Keramikscheiben nur schwer zu erreichen, da diese eine bestimmte Dicke aufweisen müssen, um eine ausreichende Bruchfestigkeit gewährleisten zu können. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, besteht in der Bereitstellung von Keramik- Substrat-Verbunden oder Laminaten, bei denen die Keramik sehr dünn ausgeführt sein kann und die Funktionsoberfläche bereitstellt. Das Substrat dient als Träger für die Keramik und kann weitere Funktionen, beispielsweise eine ausreichende Bruchfestigkeit des Verbunds, ermöglichen. Allerdings müssen die Keramik und das Trägermaterial haltbar, vorzugsweise stoffschlüssig, miteinander verbunden werden.
BESTÄTIG U NGSKOPI E Aus dem Stand der Technik sind Keramik-Substrat-Laminate bekannt, die mittels einer Klebeschicht miteinander verbunden sind. Eine solche Klebeschicht ist aber, insbesondere, wenn eine möglichst hohe Festigkeit des Gesamtlaminats in Verbindung mit extremer Schichthaftung angestrebt wird, nachteilig.
Insbesondere aus dem Bereich der Optik sind stoffschlüssige Verbünde aus amorphen Materialien wie Glas bekannt, die mittels Ansprengen zweier Einzelbauteile hergestellt werden. Es handelt sich dabei um das Herstellen einer Verbindung zwischen zwei Bauteilen, die hinsichtlich ihrer Oberflächenqualität sehr gut und hinsichtlich ihrer Oberflächenform formschlüssig zueinander ausgeführt sind. Bei derartigen Bauteilen lassen sich die korrespondierenden Oberflächen durch Aneinandersetzen in so dichten Kontakt zueinander bringen, dass es zu einer festen Verbindung zwischen den beiden Bauteilen kommt. Die Kraft, die diese Verbindung aufrechterhält, ist dabei nach gängiger Lehrmeinung den Van-der-Waals-Kräften zwischen den einzelnen Atomen oder Molekülen der beiden Bauteile zuzuschreiben.
Oer Vorteil des Ansprengens liegt darin, dass die Verbindung der Bauteile ohne Verwendung eines verbindenden Materials, beispielsweise eines Klebers auskommt. Es wird vermutet, dass die Bauteile im Wesentlichen aufgrund von Adhäsionskräften zusammenhalten. Der Fügemechanismus von Silizium- und Quarz-Wafern beruht auf Si-O-Si-Verbindungen, die bei erhöhten Temperaturen (> 100 °C) ausgebildet werden (Gösele, Tong: Semiconductor wafer bonding, Annual Review of Matehals Science 28 (1), 1998, 215-241). Eine ausreichende Hydrophilisierung der Oberfläche wird als notwendig angenommen, um die Si-O-Si-Bindungen auszubilden. Voraussetzung für die Haltbarkeit der Verbindung sind saubere, extrem glatte und passgenaue Oberflächen.
In der DE102011012835 A1 ist ein Verfahren zur Fügung von Gläsern und kristallinen Keramiken durch Vorbehandlung in einem Sauerstoff-Niederdruckplasma mit anschließender Temperaturbehandlung bei Unterdruckbedingungen (< 10 mbar) von mindestens 100 °C beschrieben. Zusätzlich durchgeführte Beschichtungsverfahren (z.B. mit S1O2) sind nicht erforderlich. Dies wird möglich durch die Anwendung von hohen Anpressdrücken im Bereich von 20 kPa bis 5 MPa. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer festen Verbindung aus einer technischen Keramik mit einem anderen Bauteil. Insbesondere bei transparenten Keramiken soll die erfindungsgemäße Verbindung darüber hinaus keinen negativen Effekt auf die Transparenz des Verbunds haben. Erfindungsgemäß soll ein Verbundbauteil zwischen Keramik und Keramik oder Keramik und anderen Materialien, also beispielsweise Keramik mit (gehärtetem) Glas oder auch Keramik mit Kunststoff bereitgestellt werden.
Erst durch die Entwicklung von polykristallinen transparenten Keramiken, wie beispielsweise in der WO 2013/068418 A1 beschrieben, mit RIT-Werten > 75 % bei 600 nm Wellenlänge (Dicke: 2 mm) ist es erfindungsgemäß erstmals möglich, transparente Werkstoffverbunde mit mindestens einer Keramikkomponente durch Ansprengen herzustellen. Die Transparenz ist mittels Messung von
- Real-Inline-Transmission (RIT) mit einem engen Aperturwinkel < 0,5 0
- Fleckenhäufigkeit
- Haze (Trübung)
zuverlässig zu quantifizieren.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Verbundbauteil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorzugsweise Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundbauteils ist durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs charakterisiert. Demgemäß sieht das erfindungsgemäße Verfahren eine Verbindung von einem Keramik-Bauteil mit einem anderen Bauteil vor, indem diese angesprengt werden. Vorzugsweise Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den abhängigen Verfahrensansprüchen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die beiden Bauteile direkt, also ohne Haftvermittler, aneinander gefügt. Hierzu ist ein Fügedruck erforderlich.
Es ist jedoch gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ebenfalls möglich, einen Haftvermittler auf eines oder beide Bauteile aufzubringen und anschließend die Bauteile über den oder die Haftvermittler anzusprengen. Als Haftvermittler werden erfindungsgemäß besonders bevorzugt Metalle oder Metalloxide verwendet, die über die unterschiedlichsten Verfahren auf die einzelnen Bauteile aufgebracht werden können. Besonders bevorzugt sind hierbei Beschichtungsverfahren, insbesondere PVD- (z.B. Sputtern, Elektronen-Strahl-Verdampfen, lon-Assisted-Deposition), CVD- oder auch Sol-Gel-Verfahren. Als besonders geeignet haben sich die PVD-Verfahren gezeigt, da sich hiermit die für das Ansprengen erforderlichen Ebenheiten realisieren lassen. Die Schichtdicken liegen vorzugsweise im Bereich von 1 nm bis 10 pm. Natürlich können die Schichten auch durch Siebdruck oder Tampondruck oder ähnliche Verfahren auf die Bauteile aufgebracht werden.
Die Metalle können als Metallschichten oder als Oxidschichten vorgesehen sein. Oxidschichten können bevorzugt auch erst beim Fügen der Bauteile entstehen, wenn beispielsweise das Fügen unter oxidierenden Bedingungen, beispielsweise einer oxidierenden Atmosphäre, vorgenommen wird.
Als Haftvermittler werden bevorzugt Si und Ti, besonders bevorzugt S1O2, ΤΊΟ2 oder ITO (Indium-Zinn-Oxid), die transparent sind, verwendet. Andere Metalle oder Metalloxide, insbesondere solche, die transparent sind, sind als Haftvermittler erfindungsgemäß ebenfalls geeignet. Für Bauteile, die nicht transparent sein müssen, kommen natürlich auch nicht-transparente Metalle oder Metalloxide verwendet werden. Eine alternative Methode ist die Oberflächen-Silikatisierung mittels flammenpyrolytischer Abscheidung eines Silizium-Precursors. Dabei wird durch das Verbrennen von Monosilan (SiH4) die Oberfläche mit SiO2 beschichtet. Eine Vorreinigung der Oberfläche ist hierbei besonders bevorzugt (z.B. mittels Plasmareinigung). Um die Bauteile ansprengen zu können, sollten die anzusprengenden Oberflächen eine Ebenheit von < 10 m, vorzugsweise < 1 prn, besonders bevorzugt < 100 nm aufweisen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Abstand der Oberflächen der zu verbindenden Bauteile während des Fügeprozesses sehr klein ist, erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist es, die Oberflächen der zu verbindenden Bauteile in einen innigen Kontakt zu verbringen, d.h. der Abstand der Oberflächen ist erfindungsgemäß gleich null, die Oberflächen der zu verbindenden Bauteile berühren sich möglichst vollflächig. Um diesen innigen Kontakt sicherzustellen, ist erfindungsgemäß die oben beschriebene Ebenheit der Oberflächen besonders bevorzugt. Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die zu verbindenden Oberflächen passgenau zueinander gestaltet werden. Insbesondere dann, wenn die Bauteile ohne Haftvermittler angesprengt werden sollen, sind an die Passgenauigkeit extrem hohe Anforderungen zu stellen.
Nach oder während des Fügens kann erfindungsgemäß eine Beaufschlagung mit Druck und/oder Temperatur notwendig sein, je nachdem, welche Materialien miteinander verbunden werden sollen.
Erfindungsgemäß bevorzugte Drücke liegen zwischen Atmosphärendruck und 2.000 MPa. Hohe Drücke können beispielsweise in einer heißisostatischen Presse (HIP) durch Gasdruck (Argon, Stickstoff, Luft) erzeugt werden.
Der bevorzugte Temperaturbereich für den Fügeprozess liegt zwischen Raumtemperatur und Temperaturen, unterhalb der Schmelz-/Erweichungstemperatur des Bauteils, mit der niedrigeren Schmelz-/Erweichungstemperatur. Wird der erfindungsgemäße Fügeprozess in einer HIP-Anlage durchgeführt, bietet dies den Vorteil, dass gleichzeitig eine Temperatur- und eine Druckbeaufschlagung, wenn nötig sogar unter einer bestimmten Atmosphäre, möglich ist. Darüber hinaus ist auch eine Behandlung im Vakuumofen, im Drucksinterofen oder in weiteren Aggregaten möglich, die eine Behandlung mit Druck und/oder Temperatur erlauben. Außerdem ist es möglich, eine mechanische Druckkomponente, also beispielsweise eine Presse mit anschließender Temperaturbehandlung in einem Ofen zu verwenden.
Zur Verkürzung der Prozesszeiten ist erfindungsgemäß die Druck- und Temperaturbehandlung mittels Schnellsintertechnologien wie dem FAST-Verfahren (Field-Assisted-Sintering-Technology) möglich. Vor dem Ansprengen der Bauteile ist gegebenenfalls eine Reinigung der zu fügenden Oberflächen sinnvoll. Durch Plasmaätzen, chemisches Reinigen, Temperieren in Luft, im Vakuum- oder unter H2-Atmossphäre oder auch durch lonenstrahlätzen können die Oberflächen erfindungsgemäß von Wasser, OH-Gruppen, Kohlenwasserstoffen sowie anderen Substanzen befreit werden
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) der anzusprengenden Bauteile aufeinander abgestimmt. Für bestimmte Anwendungen, wenn beispielsweise das erfindungsgemäß hergestellte Verbundbauteil unter thermischer Belastung verwendet werden soll, z.B. als Ofen- oder Kaminfenster, ist es vorteilhaft, wenn die WAKs möglichst ähnlich sind.
Es kann jedoch auch Einsatzzwecke für das Verbundbauteil geben, für die es erfindungsgemäß vorteilhaft ist, wenn die beiden Bauteile unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Wird erfindungsgemäß ein Verbundbauteil bereitgestellt, bei dem das eine Bauteil aus einem Material mit einem höheren WAK besteht, so wird in dem jeweils anderen Bauteil eine Druckspannung erzeugt. Wird also beispielsweise ein Keramik-Bauteil mit einem niedrigen WAK mit einem Glas mit einem höheren WAK verbunden, wird in der Keramikoberfläche eine Druckspannung erzeugt, die die Bruchfestigkeit der Keramik erhöhen kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das hergestellte Verbundbauteil ein Teil eines Displays, beispielsweise für ein mobiles Elektronikgerät. Hier ist es vorteilhaft, wenn die Gesamtstärke des Verbundbauteils möglichst klein ist. Das Keramik-Verbundbauteil besteht daher aus einer dünnen Keramikschicht, die beispielsweise mit einem chemisch gehärteten Glas oder einem Kunststoff verbunden wurde. Für einen solchen Verwendungszweck hat die Keramikschicht bzw. das Keramik-Bauteil eine Stärke von < 50 mm, bevorzugt eine Stärke von < 1 mm, besonders bevorzugt eine Stärke von < 0,5 mm und ganz besonders bevorzugt eine Stärke von < 0,1 mm.
Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip beruht auf der Erzeugung einer Diffusionsschicht zwischen dem Keramik-Bauteil und dem anzusprengenden Bauteilmaterial. Auch eine minimale Penetration des anzusprengenden Bauteilmaterials in die Keramikoberfläche oder eine Anpassung der Gitter in der Kontaktschicht ist möglich.
Die Verbindung der angesprengten Bauteile soll stoffschlüssig unter Ausbildung einer chemischen Reaktionszone sein. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass sich erfindungsgemäß transparente Verbundbauteile durch Ansprengen ohne eine störende Zwischenschicht mit
- RIT > 60 %, vorzugsweise> 70 % und besonders bevorzugt > 75 %
- Fleckenhäufigkeiten < 10 %, vorzugsweise < 3 % und besonders bevorzugt < 1 %
- Haze < 10 %, vorzugsweise 5 % und besonders bevorzugt < 2 % herstellen lassen. Durch hohe Anforderungen an Ebenheit (< 10 μιη, vorzugsweise < 1 pm und besonders bevorzugt < 100 nm) und Rauigkeit (< 20 nm, vorzugsweise < 10 nm und besonders bevorzugt < 1 nm) lassen sich Streulicht, das z.B. durch oberflächliche Poren erzeugt wird, und Interferenzmuster vermeiden.
Werden die Fügepartner dünn ausgeführt (Dicke < 1 ,5 mm, vorzugsweise < 0,75 mm und besonders bevorzugt < 0,3 mm), lassen sich noch geeignetere Fügeverbindungen mit RIT-Werten > 80 % erzeugen, da mit verminderter Dicke die Transparenz ansteigt. Der Grund hierfür liegt darin, dass bei dünner Ausführung der Keramikkomponente die ohnehin geringe Fehlstellenhäufigkeit (Porosität < 100 ppm) verringert wird und Licht annährend ungehindert durch das Bauteil trifft. Darüber hinaus sinken die geometrischen Anforderungen, da die Glas- und Keramikkomponente verformbar werden und sich flexibel anschmiegen können. Hierzu ist ein Fügedruck notwendig. Die dünnen Keramikkomponenten haben ein polykristallines Gefüge, bevorzugt wird der g-Al-Spinell (MgAI204) oder das polykristalline Korund (a-AI203) eingesetzt.
Wird eine steife Keramik dünn genug ausgeführt, kann Sie flexibel werden: Die Biegesteifigkeit ist proportional zur dritten Potenz der Dicke, eine dünne Bauteilausführung vermindert die Steifigkeit demzufolge signifikant. Dies ist besonders ausgeprägt, wenn die Keramikdicke bei < 300 pm, vorzugsweise bei < 200 pm und besonders bevorzugt bei < 100 pm liegt.
Im Einzelnen beschreibt die vorliegende Erfindung ein:
• Verbundbauteil aus einer festen Verbindung zweier Bauteile, wobei mindestens ein Bauteil eine technische Keramik ist und wobei die Bauteile ohne Verwendung eines verbindenden Materials verbunden sind. • Verbundbauteil gemäß vorhergehendem Punkt, wobei die beiden Bauteile stoffschlüssig unter Ausbildung einer chemischen Reaktionszone miteinander verbunden sind.
• Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei das eine Bauteil eine technische Keramik ist und das andere Bauteil ausgewählt ist aus einer Keramik, aus einer zweiten technischen Keramik, aus einem transparentem Material, aus einem Glas, vorzugsweise aus einem Alkalialumosilikatglas, besonders bevorzugt aus einem Alkalialumosilikatglas, das in der oberflächennahen Schicht unter Druck vorgespannt ist, aus einem gehärteten Glas oder aus einem Kunststoff.
• Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die technische Keramik ein polykristallines Gefüge aufweist.
• Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die technische Keramik eine polykristalline transparente technische Keramik ist.
• Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die technische Keramik eine polykristalline transparente technische Keramik, bevorzugt Mg-Al- Spinell (MgAbC ) oder der polykristalline Korund (a-AI203) ist.
• Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei es transparent ist.
• Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei es transparent ist und einen RIT > 60 %, vorzugsweise > 70 % und besonders bevorzugt > 75 %, Fleckenhäufigkeiten < 10 %, vorzugsweise < 3 % und besonders bevorzugt < 1 % und eine Haze (Trübung) von < 10 %, vorzugsweise 5 % und besonders bevorzugt < 2 % aufweist. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, wobei zwei Bauteile, von denen mindestens ein Bauteil eine technische Keramik ist, ohne Verwendung eines verbindenden Materials durch Ansprengen verbunden werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei zwei Bauteile, von denen mindestens ein Bauteil eine technische Keramik ist, ohne Verwendung eines verbindenden Materials durch einen Fügedruck verbunden werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei ein Haftvermittler auf die Oberfläche von einem oder von beiden Bauteilen aufgebracht und anschließend die Bauteile über den oder die Haftvermittler angesprengt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei als Haftvermittler Metalle oder Metalloxide verwendet werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Haftvermittler mit Hilfe von Beschichtungsverfahren, insbesondere PVD- (z.B. Sputtern, Elektronen-Strahl-Verdampfen, lon-Assisted-Deposition), CVD- oder Sol-Gel- Verfahren aufgebracht werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Haftvermittler in Schichtdicken von 1 nm bis 10 pm aufgebracht werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei als Haftvermittler Si und Ti, besonders bevorzugt SiO2, TiO2 oder ITO (Indium-Zinn-Oxid), die transparent sind, verwendet werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei eine Oberflächen- Silikatisierung mittels flammenpyrolytischer Abscheidung eines Silizium- Precursors durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Oberfläche durch das Verbrennen von Monosilan (SiH4) mit S1O2 beschichtet wird. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Oberflächen der anzusprengenden Bauteile eine Ebenheit von < 10 pm, vorzugsweise von < 1 pm, besonders bevorzugt von < 100 nm aufweisen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei zu verbindenden Oberflächen passgenau zueinander gestaltet werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei nach oder während des Fügens eine Beaufschlagung mit Druck und/oder Temperatur vorgesehen wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die beaufschlagten Drücke zwischen Atmosphärendruck und 2.000 MPa liegen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Beaufschlagung mit Druck in einer heißisostatischen Presse (HIP) durch Gasdruck (Argon, Stickstoff, Luft) vorgenommen wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei der Temperaturbereich für den Fügeprozess zwischen Raumtemperatur und Temperaturen, die unterhalb der Schmelz-/Erweichungstemperatur des Bauteils mit der niedrigeren Schmelz-/Erweichungstemperatur liegen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei zur Verkürzung der Prozesszeiten die Druck- und Temperaturbehandlung Schnellsintertechnologien wie dem FAST-Verfahren (Field-Assisted-Sintering-Technology) verwendet werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei vor dem Ansprengen der Bauteile die zu fügenden Oberflächen gereinigt werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei vor dem Ansprengen der Bauteile die zu fügenden Oberflächen durch Plasmaätzen, chemisches Reinigen, Temperieren in Luft, im Vakuum- oder unter H2- Atmossphäre oder durch lonenstrahlätzen von störenden Substanzen befreit werden.
• Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) der anzusprengenden Bauteile aufeinander abgestimmt werden.
• Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) der anzusprengenden Bauteile möglichst ähnlich sind.
• Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei das eine Bauteil aus einem Material mit einem höheren WAK besteht, um dadurch in dem jeweils anderen Bauteil eine Druckspannung zu erzeugen.
Des Weiteren beschreibt die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen oder des erfindungsgemäß hergestellten Verbundbauteils beispielsweise als Teil eines Displays, wie für ein mobiles Elektronikgerät oder als Ofen- oder Kaminfenster.
Nachfolgend soll die Erfindung an Beispielen erläutert werden, ohne sie dadurch einzuschränken:
Beispiel 1:
Zwei quadratische Spinellkacheln mit polierter (ra < 20 nm, vorzugsweise ra < 10 nm und besonders bevorzugt ra < 4 nm) Oberfläche werden mit chemischen Mitteln und Plasmareinigung vorbehandelt. In einer Reinraumumgebung werden die Oberflächen bei Raumtemperatur in Kontakt gebracht, ausgerichtet und in einer heißisostatischen Presse unter Anwendung von isostatischem Druck von > 500 bar, vorzugsweise > 1.000 bar und besonders bevorzugt > 1.500 bar getempert. Die notwendigen Temperaturen betragen > 1.200 °C, vorzugsweise > 1.350 °C und besonders bevorzugt > 1.500 °C. Nach der Temperaturbehandlung hat sich eine stoffschlüssige Verbindung durch Diffusionsvorgänge ausgebildet, die transparente Verbundbauteile mit RIT-Werten > 75 % ermöglicht.
Beispiel 2:
Ein Alkalialumosilikatglas, das in der oberflächennahen Schicht unter Druck vorgespannt sein kann, wird mit einer transparenten Spinellkeramik angesprengt. Die Abmessungen der quadratischen Proben liegen bei 10 mm x 10 mm. Das Glas hat eine Dicke von 1 mm, die Keramikdicke liegt bei 500 m. Die Ebenheit beträgt < 5 pm, die Rauigkeit liegt unter 1 nm. Angefaste Kanten beider Fügeflächen ermöglichen eine präzise Ausrichtung vor der Temperaturbehandlung. Die Fügeflächen sind vorgereinigt. Die Spinellkeramik ist mit einer dünnen Si02-Schicht versehen, die durch eine Behandlung mit chemischen Mitteln wie Salpetersäure und einer wässrigen NH4OH:H2C>2-Lösung bei erhöhten Temperaturen > 80 °C hydrophil gemacht wird. Nach Ausrichtung der Proben erfolgt die Temperaturbehandlung in einem Hochvakuumofen bei Temperaturen zwischen 200 und 400 °C. Nach der Temperaturbehandlung hat sich eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet, die transparente Verbundbauteile mit RIT- Werten > 75 % ermöglicht.
Beispiel 3:
Ein Alkalialumosilikatglas, das in der oberflächennahen Schicht unter Druck vorgespannt sein kann, wird mit einer transparenten Spinellkeramik angesprengt. Die Abmessungen der quadratischen Proben liegen bei 10 mm x 10 mm. Das Glas hat eine Dicke von 1 mm, die Keramikdicke liegt bei 200 pm. Die Ebenheit beträgt < 500 nm, die Rauigkeit liegt unter 1 nm. Angefaste Kanten beider Fügeflächen ermöglichen eine präzise Ausrichtung vor der Temperaturbehandlung. Die Fügeflächen sind plasmagereinigt, unbeschichtet und hydrophil. Nach Ausrichtung der Proben erfolgt die Temperaturbehandlung in einem Hochvakuumofen bei Temperaturen zwischen 200 und 400 °C. Nach der Temperaturbehandlung hat sich eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet, die transparente Verbundbauteile mit RIT-Werten > 75 % ermöglicht.

Claims

Patentansprüche
1. Verbundbauteil aus einer festen Verbindung zweier Bauteile, wobei mindestens ein Bauteil eine technische Keramik ist und wobei die Bauteile ohne Verwendung eines verbindenden Materials verbunden sind.
2. Verbundbauteil gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile stoffschlüssig unter Ausbildung einer chemischen Reaktionszone miteinander verbunden sind.
3. Verbundbauteil gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Bauteil eine technische Keramik ist und das andere Bauteil ausgewählt ist aus einer Keramik, aus einer zweiten technischen Keramik, aus einem transparentem Material, aus einem Glas, vorzugsweise aus einem Alkalialumosilikatglas, besonders bevorzugt aus einem Alkalialumosilikatglas, das in der oberflächennahen Schicht unter Druck vorgespannt ist, aus einem gehärteten Glas oder aus einem Kunststoff.
4. Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die technische Keramik ein polykristallines Gefüge aufweist.
5. Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die technische Keramik eine polykristalline transparente technische Keramik ist.
6. Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die technische Keramik eine polykristalline transparente technische Keramik, bevorzugt Mg-Al-Spinell (MgAI204) oder der polykristalline Korund (a-AI203) ist. 7. Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es transparent ist. Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es transparent ist und einen RIT > 60 %, vorzugsweise > 70 % und besonders bevorzugt > 75 %, Fleckenhäufigkeiten < 10 %, vorzugsweise < 3 % und besonders bevorzugt < 1 % und eine Haze (Trübung) von < 10 %, vorzugsweise 5 % und besonders bevorzugt < 2 % aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Bauteile, wobei mindestens ein Bauteil eine technische Keramik ist, ohne Verwendung eines verbindenden Materials durch Ansprengen verbunden werden.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Bauteile, wobei mindestens ein Bauteil eine technische Keramik ist, ohne Verwendung eines verbindenden Materials durch einen Fügedruck verbunden werden.
11. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haftvermittler auf die Oberfläche von einem oder von beiden Bauteilen aufgebracht und anschließend die Bauteile über den oder die Haftvermittler angesprengt wird.
12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Haftvermittler Metalle oder Metalloxide verwendet werden.
13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittler mit Hilfe von Beschichtungsverfahren, insbesondere PVD- (z.B. Sputtern, Elektronen-Strahl-Verdampfen, lon-Assisted- Deposition), CVD- oder Sol-Gel-Verfahren aufgebracht werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittler in Schichtdicken von 1 nm bis 10 pm aufgebracht werden.
15. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Haftvermittler Si und Ti, besonders bevorzugt S1O2, T1O2 oder ITO (Indium-Zinn-Oxid), die transparent sind, verwendet werden.
16. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5 gekennzeichnet, dass eine Oberflächen-Silikatisierung mittels flammenpyrolytischer Abscheidung eines Silizium-Precursors durchgeführt wird.
17. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche durch das Verbrennen von Monosilan (SiH4) mit S1O2 beschichtet wird.
10 18. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der anzusprengenden Bauteile eine Ebenheit von < 10 pm, vorzugsweise von < 1 pm, besonders bevorzugt von < 100 nm aufweisen.
19. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 15 gekennzeichnet, dass zu verbindenden Oberflächen passgenau zueinander gestaltet werden.
20. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach oder während des Fügens eine Beaufschlagung mit Druck und/oder Temperatur vorgesehen wird.
20 21. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beaufschlagten Drücke zwischen Atmosphärendruck und 2.000 MPa liegen.
22. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung mit Druck in einer heißisostatischen 25 Presse (HIP) durch Gasdruck (Argon, Stickstoff, Luft) vorgenommen wird.
23. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturbereich für den Fügeprozess zwischen Raumtemperatur und Temperaturen, die unterhalb der Schmelz- /Erweichungstemperatur des Bauteils mit der niedrigeren Schmelz-
5 /Erweichungstemperatur liegen.
24. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verkürzung der Prozesszeiten die Druck- und Temperaturbehandlung Schnellsintertechnologien wie dem FAST-Verfahren (Field- Assisted-Sintering-Technology) verwendet werden.
10 25. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ansprengen der Bauteile die zu fügenden Oberflächen gereinigt werden.
26. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ansprengen der Bauteile die zu fügenden
15 Oberflächen durch Plasmaätzen, chemisches Reinigen, Temperieren in Luft, im
Vakuum- oder unter H2-Atmossphäre oder durch lonenstrahlätzen von störenden Substanzen befreit werden.
27. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) der
20 anzusprengenden Bauteile aufeinander abgestimmt werden.
28. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) der anzusprengenden Bauteile möglichst ähnlich sind.
29. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 25 gekennzeichnet, dass das eine Bauteil aus einem Material mit einem höheren
WAK besteht, um dadurch in dem jeweils anderen Bauteil eine Druckspannung zu erzeugen.
30. Verwendung des Verbundbauteils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 oder des gemäß einem der Verfahrensansprüche hergestellten Verbundbauteils als Teil eines Displays, beispielsweise für ein mobiles Elektronikgerät.
31. Verwendung des Verbundbauteils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 oder des gemäß einem der Verfahrensansprüche hergestellten Verbundbauteils als Ofenoder Kaminfenster.
PCT/EP2015/001030 2014-05-21 2015-05-21 Ansprengen von keramik WO2015176816A2 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580039026.XA CN106715361A (zh) 2014-05-21 2015-05-21 陶瓷的轻迫
RU2016150139A RU2016150139A (ru) 2014-05-21 2015-05-21 Прижимание керамики
EP15730055.9A EP3145896A2 (de) 2014-05-21 2015-05-21 Ansprengen von keramik
KR1020167035869A KR20170021255A (ko) 2014-05-21 2015-05-21 세라믹 링잉
US15/319,158 US10676400B2 (en) 2014-05-21 2015-05-21 Ceramics wringing

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014007369 2014-05-21
DE102014007369.6 2014-05-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2015176816A2 true WO2015176816A2 (de) 2015-11-26
WO2015176816A3 WO2015176816A3 (de) 2016-01-14

Family

ID=53434289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/001030 WO2015176816A2 (de) 2014-05-21 2015-05-21 Ansprengen von keramik

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10676400B2 (de)
EP (1) EP3145896A2 (de)
KR (1) KR20170021255A (de)
CN (1) CN106715361A (de)
AR (1) AR100555A1 (de)
DE (1) DE102015006390A1 (de)
RU (1) RU2016150139A (de)
WO (1) WO2015176816A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018108856A1 (de) * 2016-12-14 2018-06-21 Ceramtec-Etec Gmbh Transparenter verbundwerkstoff

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016009730A1 (de) * 2016-07-28 2018-02-01 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zur Verstärkung von transparenten Keramiken sowie Keramik
CN108285357B (zh) * 2017-12-15 2022-07-01 福建省德化青江商贸有限公司 一种陶瓷玻璃杯加工工艺
KR102069423B1 (ko) * 2017-12-19 2020-01-22 주식회사 티씨케이 접합 세라믹 및 이의 제조방법
KR102069422B1 (ko) * 2017-12-19 2020-01-22 주식회사 티씨케이 유체 흐름이 가능한 유로가 형성된 접합 세라믹 및 이의 제조방법
CN114573359A (zh) * 2022-02-17 2022-06-03 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种快速透明陶瓷电场辅助直接扩散连接方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002307578A1 (en) 2002-04-30 2003-12-02 Agency For Science Technology And Research A method of wafer/substrate bonding
US7670685B2 (en) 2005-10-13 2010-03-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Low loss visible-IR transmitting glass-ceramic spinel composites and process
FR2906242B1 (fr) * 2006-09-27 2009-01-16 Commissariat Energie Atomique Procede d'assemblage de pieces en ceramique refractaire par frittage a chaud avec champ electrique pulse ("sps")
US20090294050A1 (en) 2008-05-30 2009-12-03 Precision Photonics Corporation Optical contacting enhanced by hydroxide ions in a non-aqueous solution
US20090294017A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Precision Photonics Corporation Optical contacting enabled by thin film dielectric interface
DE102010032113B9 (de) 2010-07-23 2017-06-22 Schott Ag Transparente oder transparente eingefärbte Lithiumaluminiumsilikat-Glaskeramik mit einstellbarer thermischer Ausdehnung und deren Verwendung
US8652281B2 (en) * 2011-01-31 2014-02-18 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Spinel ceramics via edge bonding
DE102011012835A1 (de) 2011-02-22 2012-08-23 Friedrich-Schiller-Universität Jena Verfahren zum Fügen von Substraten
BR112014010888A8 (pt) 2011-11-07 2017-06-20 Ceram Etec Gmbh cerâmica transparente

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018108856A1 (de) * 2016-12-14 2018-06-21 Ceramtec-Etec Gmbh Transparenter verbundwerkstoff
IL267214B1 (en) * 2016-12-14 2023-10-01 Ceram Etec Gmbh Transparent composite material

Also Published As

Publication number Publication date
AR100555A1 (es) 2016-10-12
US20170226019A1 (en) 2017-08-10
DE102015006390A1 (de) 2015-11-26
EP3145896A2 (de) 2017-03-29
US10676400B2 (en) 2020-06-09
WO2015176816A3 (de) 2016-01-14
KR20170021255A (ko) 2017-02-27
CN106715361A (zh) 2017-05-24
RU2016150139A (ru) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3145896A2 (de) Ansprengen von keramik
DE112016003678B4 (de) Glasplatte mit Antiverschmutzungsschicht
EP2432744B1 (de) Dünne substrate mit mechanisch widerstandsfähigen kanten
DE102007008540A1 (de) Verfahren zum Laser-gestützten Bonden, derart gebondete Substrate und deren Verwendung
EP3571170B1 (de) Beschichteter artikel auf glasbasis mit manipulierten belastungsprofilen und verfahren zur herstellung davon
DE112016005211T5 (de) Platte mit einer Druckschicht, Anzeigevorrichtung, bei der diese eingesetzt wird, und Glas mit einer funktionellen Schicht für Anzeigevorricht in einem Fahrzeug
DE10323304A1 (de) Verbund aus einem Dünnstsubstrat einem Trägersubstrat mit lösbarem Verbindungsmittel
DE102019004779A1 (de) Glaslaminat, frontplatte für eine anzeige, anzeigevorrichtung und herstellungsverfahren des glaslaminats
DE102013018465A1 (de) Körper aus einem sprödbrüchigen Material und einem metallischen Material sowie ein Verfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung eines sprödbrüchigen Materials und eines metallischen Materials
WO2015010923A1 (de) Verbundelement und dessen verwendung
DE102007009786A1 (de) Beschichtetes vorgespanntes Glas und Verfahren zu dessen Herstellung
EP2678287A1 (de) Verfahren zum fügen von substraten
DE102018209589B4 (de) Verbund aus einem Bauteil, insbesondere einem elektronischen Bauteil, und einem Glas- oder Glaskeramikmaterial sowie Verfahren zu dessen Herstellung
US10580666B2 (en) Carrier substrates for semiconductor processing
DE102014009767A1 (de) Verfahren zum behandeln der oberfläche von dünnglas- oder dünnglaskeramiksubstraten
DE10348946B4 (de) Bearbeitungsverbund für ein Substrat
EP3519368B1 (de) Artikel auf glasbasis mit manipulierten belastungsprofilen und verfahren zur herstellung davon
DE102015116644A1 (de) Kratzresistente Beschichtungen mit verbesserter Reinigungsfähigkeit, Substrate mit kratzfesten Beschichtungen mit verbesserter Reinigungsfähigkeit und Verfahren zu deren Herstellung
BR112022004557A2 (pt) Formulações e processos para gerar superfícies repelentes
DE102015113041A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von dünnen Gläsern
DE102011080635A1 (de) Verfahren zum Verbinden von Komponenten und Verbundstruktur
DE102018132945B4 (de) Plattenförmiger Gegenstand, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung
DE102015108639A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von dünnen Gläsern
KR20190133896A (ko) 기능성층이 구비된 곡면 박판 유리의 제조 방법 및 기능성층이 구비된 곡면 접합 유리의 제조 방법
TW201641203A (zh) 陶瓷的噴鍍

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15730055

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015730055

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015730055

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016150139

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

Ref document number: 20167035869

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A