專利名稱:復(fù)合體的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于一種復(fù)合件。它至少包括，第一組成部分的陶瓷材料和通過一種接合材料與之相接合的第二組成部分的金屬材料，陶瓷材料或者金屬和陶瓷材料的混合物，上述接合材料除了含有Al2O3外，還含有BaO，SrO，Sc2O3，Y2O3中之一種氧化物，及至少還含有一種稀土氧化物，其組成的含量范圍，以%(摩爾)表示如下Al2O335-70BaO 0-20SrO 0-20Sc2O32-40Y2O32-40稀土氧化物 5-40本說明書及權(quán)利要求
書中所說的一種陶瓷材料應(yīng)該理解為至少含有氧化鋁的結(jié)晶形氧化材料。它可以是，例如，單晶蘭寶石。另一種可能性是致密狀燒結(jié)多晶狀氧化鋁或釔鋁石榴石。這些材料適合用來做各種高壓放電燈的放電容器的器壁材料，可以長時間把它加熱到約1300℃，并且在這樣高溫下，對多種堿金屬和各種鹵化物具有高抗侵蝕性。長時間加熱到約1300℃以上時，一般來說會引起有關(guān)材料大量蒸發(fā)。短時間加熱到1750至1800℃是可能的，不會有不利影響，加熱到高于1750至1800℃，既使是短時間，也會引起前面提過的蒸發(fā)，甚至在很大程度上會自發(fā)產(chǎn)生破裂。
各種稀土氧化物應(yīng)理解為下列氧化物Gd2O3，Tb2O3，Dy2O3，Ho2O3，Er2O3，Eu2O3，Pr2O3，Ce2O3，Sm2O3，Tm2O3，Yb2O3，Lu2O3，La2O3，Nd2O3.
開頭所指的那類復(fù)合體是已知的，可參見歐洲專利申請0060582A1。已知的接合材料優(yōu)選地含有BaO或SrO作為抑制晶體生長的組分，其最高量為20%(摩爾)。這種復(fù)合體可以用在一種高壓放電燈，該燈是一種具有一個陶瓷壁的放電容器，供電部件穿過該陶瓷壁，用接合材料，氣密地與該壁相連接。經(jīng)常應(yīng)用的高壓放電燈是高壓鈉燈和高壓金屬鹵化物燈。這兩種燈的放電容器壁，在工作狀態(tài)下，承受高溫負載，而放電容器里的填充物部分電離。因此這種燈所用的接合材料，應(yīng)該在高溫下能夠抵抗鈉和金屬鹵化物的侵蝕。
采用已知的接合材料，可以得到具有高度抵抗鈉和鹵化物侵蝕的氣密接合。一般可以使接合材料呈細結(jié)晶狀，以達到氣密接合。這里應(yīng)注意到，各接合部件的熱膨脹系數(shù)是不同的，因此接合材料會產(chǎn)生應(yīng)力。而細結(jié)晶接合材料產(chǎn)生裂紋的可能性比粗結(jié)晶接合材料小。
細結(jié)晶接合材料的另一個優(yōu)點是，在結(jié)晶過程中，形成夾雜物和微裂紋的可能性大大小于粗結(jié)晶接合材料。
已知接合材料在很大程度上可滿足細結(jié)晶的要求，尤其是由于優(yōu)選地分別加入BaO和SrO組分，它們具有抑制晶體生長的作用。然而人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種已知接合材料在與復(fù)合體的含氧化鋁的陶瓷件相接合時，會產(chǎn)生β-鋁酸鹽結(jié)構(gòu)。而β-鋁酸鹽晶體結(jié)構(gòu)，特別對鈉侵蝕高度敏感，所以，以鈉為充填組分的高壓放電燈特別不希望有β-鋁酸鹽晶體結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的是提供一種方法，在復(fù)合體元件之間進行接合時，不產(chǎn)生β-鋁酸鹽晶體結(jié)構(gòu)，同時可保留接合材料的有利的結(jié)晶性質(zhì)。
為此目的，按照本發(fā)明，本文開頭時指出的那類復(fù)合體，其特征在于，接合材料中還含有HfO2，其含量范圍，以%(摩爾)表示，為5-30。本發(fā)明的復(fù)合體的固有優(yōu)點是，沒有β-鋁酸鹽晶體結(jié)構(gòu)，接合材料的細晶結(jié)構(gòu)以及該接合材料的熔點低于1750℃。既使分別去掉BaO和SrO組分，也可得到細晶結(jié)構(gòu)。這就是本發(fā)明的另外一個優(yōu)點，因為人們發(fā)現(xiàn)，這些組分有助于形成β-鋁酸鹽晶體結(jié)構(gòu)。
加入HfO2也影響接合材料的粘度。HfO2的用量大于30%(摩爾)時，接合材料可以具有這樣高的粘度，即在小孔隙里不發(fā)生或者實際上不發(fā)生流動。所以HfO2的用量不用這樣高。
若HfO2的量小于5%(摩爾)則濃度低到不會排除β-鋁酸鹽的產(chǎn)生，所以也不用。
按照本發(fā)明的復(fù)合體里，接合材料較優(yōu)選地含有HfO2的量是在10-20%(以摩爾表示)的范圍之內(nèi)，這是因為，接合材料組合物的最低熔點就出現(xiàn)在這個范圍內(nèi)，而且在相應(yīng)熔點下流量可以達到這樣程度，即能夠很好地滲透到有待接合的部件之間所產(chǎn)生的孔隙中。
如果接合材料含有1-6%(摩爾)的B2O3，則接合材料的熔點可進一步降低。對此接合材料的其他有用特性也可保留下來。采用這些接合材料，可以在相當?shù)偷臏囟认碌玫奖景l(fā)明的復(fù)合體。所以本發(fā)明的復(fù)合體，最好是包括含有B2O3的接合材料。下面參照附圖以更充分地說明本發(fā)明的各種復(fù)合體的實施例。
圖中表示高壓鈉燈的端部。這個燈是已知的，例如由美國專利3，716，743可知這里不再進一步敘述。圖中所示的燈的端部是一種包括管1和盤2的復(fù)合體，管1和盤2兩者為致密燒結(jié)的氧化鋁。一個空心鈮套管3，以氣密方式密封在盤2中。電極4包括了具有鎢螺旋絲的鎢銷釘，并采用鈦釬焊，牢牢地把它固定在套筒3里。采用本發(fā)明的接合材料5，可以把套筒3氣密地連接在盤2和管1。
接合材料的實例適合本發(fā)明復(fù)合體的許多接合材料的制取方法是，在高頻爐中把各種氧化物組分分別熔煉成玻璃質(zhì)和具有小晶體的玻璃質(zhì)。冷卻后，把玻璃質(zhì)研磨成粉，將這樣得到的接合材料做成環(huán)狀，其步驟是，向該粉末加入粘合劑，把粉末壓成所要的形狀，然后進行燒結(jié)。
其起始原料是由選自下列的氧化物混合料組成的純度為99.8%的氧化鋁，純度也是99.8%的氧化鈧、氧化釔、氧化鑭、氧化釹，純度為99.9%的氧化鋇、氧化鍶，氧化鉿，純度大于99.995%的氧化硼。如果不是用上述氧化物，也可以使用在升溫下能供應(yīng)這些氧化物的化合物。表1和表2為所制取的接合材料的組成(%摩爾)。表中還列出每種接合材料的熔點Ts(以℃表示)。該熔點在1560至1700℃內(nèi)變化。
表1
表2
通過上述表中列出的各種接合材料，可以完成下列材料之間的各種接合，例如，鉬和致密燒結(jié)多晶體之間，鈮和致密燒結(jié)多晶體之間，鉭和致密燒結(jié)多晶體之間，兩個致密燒結(jié)晶體部件之間，以及釔鋁石榴石和蘭寶石彼此之間和其對所述金屬的接合。
實施例如圖所示那一類高壓鈉燈的放電容器，使用表1和表2的各種接合材料，使鈮套筒和致密燒結(jié)多晶體套筒之間形成氣密接合。
采用一種密封法完成上述接合。該法如下進行把有待接合的第一部件在予定位置上連結(jié)，在接合區(qū)附近，填加所選的接合材料，使之形成環(huán)形。把上述組裝件在爐中加熱15秒，溫度從室溫升高到1250℃，然后在該溫度下，保持60秒鐘，接著在30秒內(nèi)，溫度升到比熔點高50℃的溫度，在這溫度下保持20秒。下一步，把組裝件爐中冷卻到1250℃，在該溫度維持120秒，在爐中冷卻至1125℃，在此溫度下，維持60秒，然后關(guān)閉電源在爐中冷卻至室溫。
這樣制取的放電容器，在鈮套筒和致密燒結(jié)氧化鋁盤(dsa)之間，具有良好的氣密接合，同時，發(fā)現(xiàn)其接合材料為細晶體。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合體，至少包括第一組成部分的陶瓷材料和通過一種接合材料與之相接合的第二組成部分的金屬材料，陶瓷材料或金屬和陶瓷材料的混合物，該接合材料除了含有Al2O3外，還含有BaO，SrO，Sc2O3，Y2O3中之一種氧化物及至少還含有一種稀土氧化物，其組成的含量范圍，以%(摩爾)表示如下Al2O335-70BaO 0-20SrO 0-20Sc2O32-40Y2O32-40稀土氧化物 5-40其特征是，該接合材料還含有HfO2，其含量范圍為5-30%(摩爾)。
2.按照權(quán)利要求
1的復(fù)合體，其特征是，所說的接合材料含有HfO2，其含量范圍為10-20%(摩爾)。
3.按照權(quán)利要求
1或2的復(fù)合體，其特征是，所說的接合材料含有1-6%(摩爾)的B2O3。
專利摘要
一種復(fù)合體，至少包括第一組成部分的陶瓷材料和通過一種接合材料與之相接合的第二組成部分的金屬材料，陶瓷材料或金屬和陶瓷的混合物。該接合材料除了含Al
文檔編號C04B37/00GK87100049SQ87100049
公開日1987年8月12日 申請日期1987年1月5日
發(fā)明者喬里斯·簡·科尼利厄斯·烏門, 簡·威廉·魯溫達爾, 羅納德·赫赫曼 申請人:菲利浦光燈制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan