專利名稱：一種藍寶石拼接方法、藍寶石窗口和粘貼漿料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及寶石加工領域，更具體的說，涉及一種藍寶石拼接方法、藍寶石窗口和粘貼漿料。
背景技術：
藍寶石強 度高、硬度大、耐高溫、抗腐蝕、耐磨性好、摩擦系數小、電阻率高，而且還具有良好的熱傳導性和電氣絕緣性，最關鍵的是藍寶石在可見光和麗IR波段具有良好的透光性，被認為是紅外軍事裝備，衛(wèi)星光學窗口的理想材料。但現有應用于光學窗口的藍寶石晶片、晶塊由于受人工生長的藍寶石晶體規(guī)格所限尺寸遠遠不能達到很多現代光學系統(tǒng)的孔徑要求；這就需要將不同的藍寶石進行粘貼，以達到尺寸的要求。傳統(tǒng)粘合劑成本較低，但不能經受住高溫和高壓，無法應用于藍寶石之間的粘貼；而國際上開發(fā)的各種無粘貼劑粘貼技術，如不使用粘接劑的激光晶體的直接連接技術，雖然獲得了一定的強度，但是成本代價大，獲得周期長；又比如通過電子束將鈮夾層沉積在要連接的藍寶石晶體晶面上，對在相對較低的溫度(900度)進行了 NbAl2O3的擴散連接，雖獲得了較高的強度，但不計成本，不計實施環(huán)境的試驗性研究方法不能適用于追求成本控制，獲取利潤的工業(yè)化生產；再比如氬離子束表面活性技術連接藍寶石/藍寶石，雖有較高的連接強度，但該工藝是在室溫高真空下完成的、條件苛刻，尚不適用于工業(yè)化生產。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種低成本的藍寶石拼接方法、藍寶石窗口和粘貼漿料。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種藍寶石拼接方法，包括步驟:A、在兩塊藍寶石晶體的結合面涂抹粘貼漿料，所述粘貼漿料通過有機溶劑調和粉末焊料形成；B、將兩塊藍寶石晶體拼接固定；C、將拼接好的藍寶石晶體放到真空爐中加壓。進一步，所述步驟B中包括步驟:B1、將兩塊藍寶石晶體對接裝配；B2、放入夾具中垂直放置；B3、在垂直方向對藍寶石晶體施壓，完成兩塊藍寶石晶體的拼接固定。進一步，所述步驟C中包括:在加壓過程中采取退火的方式進行降溫。進一步，所述步驟A之前還包括步驟:A0、將藍寶石晶體切割成對應尺寸，待拼接的藍寶石晶體的結合面尺寸相同且相互平行；Al、對藍寶石的結合面進行打磨，然后拋光達到要求的表面光潔度；
A2、用丙酮對藍寶石進行清洗，并進行超聲波振動。進一步，所述步驟A中，所述粉末焊料由Al203、Si02和MgO混合形成，Al203、Si02和MgO的重量比為7: 2:1。進一步，所述有機溶劑為乙醇。進一步，所述步驟A之前還包括步驟:A0、將藍寶石晶體切割成對應尺寸，待拼接的藍寶石晶體的結合面尺寸相同且相互平行；Al、對藍寶石的結合面進行打磨，然后拋光達到要求的表面光潔度；A2、用丙酮對藍寶石進行清洗，并進行超聲波振動；所述步驟A中，用乙醇將A1203、SiO2和MgO的混合粉末調至成所述粘貼衆(zhòng)料；Al203、Si0jPMg0 的重量比為 7:2:1;所述步驟B中包括步驟:B1、將兩塊藍寶石晶體對接裝配；B2、放入夾具中垂直放置；B3、在垂直方向對藍寶石晶體施壓，完成兩塊藍寶石晶體的拼接固定；所述步驟C中包括:在加壓過程中采取退火的方式進行降溫；

所述步驟C后還包括步驟D:在常溫下采用四點彎曲法測定藍寶石晶體接頭的彎曲強度，并與單體的藍寶石晶體強度進行比較，強度合格的成品入庫保存。一種采用本發(fā)明所述的藍寶石拼接方法形成的藍寶石窗口，其特征在于，所述藍寶石窗口至少由兩塊藍寶石晶體拼接形成，所述藍寶石晶體之間的拼接處形成有Al、Si和Mg元素氧化物形成的組合物。一種粘貼漿料，所述粘貼漿料由有機溶劑、A1203、SiO2和MgO組成，A1203、SiO2和MgO的重量比為7: 2:1。進一步，所述有機溶劑為乙醇。本發(fā)明將粘貼漿料涂布在兩塊藍寶石晶體的結合面形成接頭，在連接過程中被連接藍寶石晶體可以保持不熔化(參考玻璃釬焊法)；而粘貼漿料是由粉末焊料組成，通過熱壓，可以使焊料與藍寶石晶體在界面處發(fā)生互擴散和界面反應，同時焊料本身也實現致密化，從而達到連接藍寶石晶體的目的(參考反應燒結法)。本發(fā)明可以有效解決現有應用于光學窗口的藍寶石晶片、晶塊由于受人工生長的藍寶石晶體規(guī)格所限尺寸遠遠不能達到很多現代光學系統(tǒng)的孔徑要求，以達到其要求；另外，由于本發(fā)明選用了工業(yè)實踐中已經十分成熟且相對成本低廉的技術相配合,從較小的熔體生長的坯料生產出大面積的藍寶石窗口，可以大大降低連接成本。


圖1是本發(fā)明實施例一的方法示意圖；圖2是本發(fā)明實施例二的方法示意圖。其中:1、石墨夾具；2、重物；3、監(jiān)寶石晶體；4、粘貼衆(zhòng)料。
具體實施方式
本發(fā)明公開一種藍寶石拼接方法，包括步驟:A、在兩塊藍寶石晶體的結合面涂抹粘貼漿料，粘貼漿料通過有機溶劑調和粉末焊料形成；B、將兩塊監(jiān)寶石晶體拼接固定；C、將拼接好的藍寶石晶體放到真空爐中加壓。本發(fā)明將粘貼漿料涂布在兩塊藍寶石晶體的結合面形成接頭，在連接過程中被連接藍寶石晶體可以保持不熔化(參考玻璃釬焊法)；而粘貼漿料是由粉末焊料組成，通過熱壓，可以使焊料與藍寶石晶體在界面處發(fā)生互擴散和界面反應，同時焊料本身也實現致密化，從而達到連接藍寶石晶體的目的(參考反應燒結法)。本發(fā)明可以有效解決現有應用于光學窗口的藍寶石晶片、晶塊由于受人工生長的藍寶石晶體規(guī)格所限尺寸遠遠不能達到很多現代光學系統(tǒng)的孔徑要求，以達到其要求；另外，由于本發(fā)明選用了工業(yè)實踐中已經十分成熟且相對成本低廉的技術相配合,從較小的熔體生長的坯料生產出大面積的藍寶石窗口，可以大大降低連接成本。下面結合附圖和較佳的實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例一本實施例采用玻璃釬焊法和反應燒結法兩種連接工藝，進行焊料體系設計和連接工藝設計，篩選出合適的焊料體系，并取得最佳的焊料成分與連接的工藝參數；采用四點彎曲強度測試藍寶石晶體連接接頭的力學性能，分析其影響因素，獲得最佳工藝參數；利用各種分析測試手段(SEM、EDS等)觀察分析和藍寶石晶體連接接頭的微觀形貌、接頭中元素的分布情況，探討界面連接機理；在對連接機理分析的基礎上，對中間層體系和連接工藝進行優(yōu)化設計，提高連接性能。綜合上述的試驗和 分析，發(fā)明人提供了一種低成本的藍寶石晶體的拼接方法:1.將人工藍寶石晶體切割成對應尺寸，待結合面尺寸相同且可平行排列；2.首先對結合面進行打磨，而后拋光到一定的表面光潔度；3.用丙酮進行清洗及超聲波振動。4.用乙醇等有機溶劑將A1203、SiO2和MgO的混合粉末調至成粘貼漿料，然后在清潔過的結合面上均勻涂抹一層粘貼漿料。5.將藍寶石晶體3與粘貼漿料4對接裝配好之后放到石墨夾具I中進行連接，并在連接件上放置一重物2，以保證焊接過程中藍寶石晶體3與藍寶石晶體3緊密壓實。(如圖1所示)6.將組裝好的藍寶石連接件放入真空爐中加壓，由于藍寶石連接時易產生較大的殘余應力，而藍寶石材料又對應力集中非常敏感，因此加壓過程中采取較小的冷卻速度以降低接頭中的殘余應力。7.在常溫下采用四點彎曲法測定接頭的彎曲強度，并與未連接的藍寶石強度進行比較，合格的成品就入庫保存。實施例二如圖2所示，本實施例公開一種藍寶石拼接方法，包括步驟:a、將藍寶石晶體切割成對應尺寸，待拼接的藍寶石晶體的結合面尺寸相同且相互平行；
b、對藍寶石的結合面進行打磨，然后拋光達到要求的表面光潔度；C、用丙酮對藍寶石進行清洗，并進行超聲波振動；d、在兩塊藍寶石晶體的結合面涂抹粘貼漿料，用乙醇將A1203、SiO2和MgO的混合粉末調至成粘貼漿料；A1203、SiO2和MgO的重量比為7:2:1;e、將兩塊藍寶石晶體對接裝配；f、放入夾具中垂直放置；g、在垂直方向對藍寶石晶體施壓，完成兩塊藍寶石晶體的拼接固定；h、將拼接好的藍寶石晶體放到真空爐中加壓；在加壓過程中采取退火的方式進行降溫；1:在常溫下采用四點彎曲法測定藍寶石晶體接頭的彎曲強度，并與單體的藍寶石晶體強度進行比較，強度合格的成品 入庫保存。實施例三本實施例公開一種粘貼漿料，粘貼漿料由乙醇等有機溶劑混合A1203、SiO2和MgO組成，該粘貼漿料可用于藍寶石之間拼接固定。實施例四本實施例公開一種采用本發(fā)明的藍寶石拼接方法形成的藍寶石窗口，藍寶石窗口至少由兩塊藍寶石晶體拼接形成，藍寶石晶體之間的拼接處形成有Al、Si和Mg元素氧化物形成的組合物。以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種藍寶石拼接方法，包括步驟: A、在兩塊藍寶石晶體的結合面涂抹粘貼漿料，所述粘貼漿料通過有機溶劑調和粉末焊料形成； B、將兩塊藍寶石晶體拼接固定； C、將拼接好的藍寶石晶體放到真空爐中加壓。
2.如權利要求1所述的一種藍寶石拼接方法，其特征在于，所述步驟B中包括步驟: B1、將兩塊藍寶石晶體對接裝配； B2、放入夾具中垂直放置； B3、在垂直方向對藍寶石晶體施壓，完成兩塊藍寶石晶體的拼接固定。
3.如權利要求1所述的一種藍寶石拼接方法，其特征在于，所述步驟C中包括:在加壓過程中采取退火的方式進行降溫。
4.如權利要求1所述的一種藍寶石拼接方法，其特征在于，所述步驟A之前還包括步驟: AO、將藍寶石晶體切割成對應尺寸，待拼接的藍寶石晶體的結合面尺寸相同且相互平行； Al、對藍寶石的結合面進行打磨，然后拋光達到要求的表面光潔度； A2、用丙酮對藍寶石進行清洗，并進行超聲波振動。
5.如權利要求1 4任一所述的一種藍寶石拼接方法，其特征在于，所述步驟A中，所述粉末焊料由A1203、SiOjP MgO混合形成，A1203、SiOjP MgO的重量比為7: 2:1。
6.如權利要求5所述的一種藍寶石拼接方法，其特征在于，所述有機溶劑為乙醇。
7.如權利要求1所述的一種藍寶石拼接方法，其特征在于，所述步驟A之前還包括步驟: A0、將藍寶石晶體切割成對應尺寸，待拼接的藍寶石晶體的結合面尺寸相同且相互平行； Al、對藍寶石的結合面進行打磨，然后拋光達到要求的表面光潔度； A2、用丙酮對藍寶石進行清洗，并進行超聲波振動； 所述步驟A中，用乙醇將A1203、SiOJPMgO的混合粉末調至成所述粘貼漿料；Al203、Si02和MgO的重量比為7:2:1; 所述步驟B中包括步驟: B1、將兩塊藍寶石晶體對接裝配； B2、放入夾具中垂直放置； B3、在垂直方向對藍寶石晶體施壓，完成兩塊藍寶石晶體的拼接固定； 所述步驟C中包括:在加壓過程中采取退火的方式進行降溫； 所述步驟C后還包括步驟D:在常溫下采用四點彎曲法測定藍寶石晶體接頭的彎曲強度，并與單體的藍寶石晶體強度進行比較，強度合格的成品入庫保存。
8.一種采用如權利要求1 7任一所述的藍寶石拼接方法形成的藍寶石窗口，其特征在于，所述藍寶石窗口至少由兩塊藍寶石晶體拼接形成，所述藍寶石晶體之間的拼接處形成有Al、Si和Mg元素氧化物形成的組合物。
9.一種粘貼漿料，其特征在于，所述粘貼漿料由有機溶劑、A1203、SiO2和MgO組成，Al203、Si0dPMg0 的重量比為 7: 2:1。
10.如權利要求9所述的一種粘貼漿料，其特`征在于，所述有機溶劑為乙醇。
全文摘要
本發(fā)明公開一種藍寶石拼接方法、藍寶石窗口和粘貼漿料。一種藍寶石拼接方法，包括步驟A、在兩塊藍寶石晶體的結合面涂抹粘貼漿料，所述粘貼漿料通過有機溶劑調和粉末焊料形成；B、將兩塊藍寶石晶體拼接固定；C、將拼接好的藍寶石晶體放到真空爐中加壓。本發(fā)明可以有效解決現有應用于光學窗口的藍寶石晶片、晶塊由于受人工生長的藍寶石晶體規(guī)格所限尺寸遠遠不能達到很多現代光學系統(tǒng)的孔徑要求，以達到其要求；另外，由于本發(fā)明選用了工業(yè)實踐中已經十分成熟且相對成本低廉的技術相配合，從較小的熔體生長的坯料生產出大面積的藍寶石窗口，可以大大降低連接成本。
文檔編號C30B33/06GK103103621SQ201310058098
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月25日 優(yōu)先權日2013年2月25日
發(fā)明者張向峰 申請人:無錫鼎晶光電科技有限公司