专利名称：陶瓷粘结组合物、制造方法，以及包含它的制品的制作方法
背景技术：
本发明总的涉及用于将陶瓷零件或陶瓷金属零件粘结到其它陶瓷零件、金属零件或陶瓷金属零件的陶瓷粘结组合物，以及制造所述陶瓷粘结组合物的方法。更具体地，本发明涉及用于高温灯具应用的陶瓷管壳的陶瓷粘结组合物。
高强度放电灯例如投射灯、汽车灯、高压钠灯和陶瓷金属卤化物灯常常由一个在本领域被称为“电弧管”的陶瓷管壳构成。陶瓷管壳使用通常被称作“封接玻璃”的粘结或封接组合物粘结或封接到一或多个端帽上，其中所述粘结或封接组合物具有与陶瓷管壳大致相配的物理和机械性能。这些灯的高温作业会导致各种应力，主要原因是被封接零件与封接组合物之间热膨胀系数不同。这些应力可能会导致残余应力和陶瓷粘结裂纹从而使灯损坏。这类损坏对于高压灯来说尤其成问题。
在高强度放电灯所采用的高温和高压下，封接组合物必须具有与陶瓷管壳材料非常接近的热膨胀系数，且必须还能承受这些灯的高工作温度。高工作温度改善了这些灯的效率和显色性能。已经为灯具应用开发了如氧化铝-氧化铌(niobia)、二氧化钛-氧化镍、氧化铝-氧化钙-氧化镁、氧化铝-氧化钙-二氧化硅-氧化镁-氧化钡和氧化铝-氧化钙-二氧化硅等封接组合物。但是，这些封接组合物并不能承受950℃以上的工作温度。
因此，需要一种能承受高工作温度并具有与高强度灯的其它零件的热膨胀系数紧密相配的热膨胀系数的陶瓷粘结组合物。还期望提供一种制造所述高温陶瓷粘结组合物的方法。
发明简要说明本发明的第一个方面提供一种包含氧化铝和至少另一种通式为Me2O3的氧化物的陶瓷粘结组合物；其中Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；且其中当Me非镧时，陶瓷粘结组合物中所述至少另一种氧化物的量满足选自以下的一个条件(a)当Me选自钇、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合时，所述量在约3-15摩尔百分数之间，或在25-约37.5摩尔百分数之间；和(b)当Me选自钕、钐、钆、铕、镨、铽及其组合时，所述量在约3-约18摩尔百分数之间，或在28-约37.5摩尔百分数之间。
本发明的另一个方面提供一种包含第一氧化物、至少一种通式为Me2O3的第二氧化物和二氧化硅的陶瓷粘结组合物；其中所述第一氧化物选自氧化铝、氧化钪及其组合；Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；且其中陶瓷粘结组合物满足选自以下的一个条件(a)陶瓷粘结组合物中含有约25-约55重量百分数的第一氧化物、大于约45重量百分数的二氧化硅、和小于约30重量百分数的Me2O3；(b)陶瓷粘结组合物中含有约25-约90重量百分数的第一氧化物、小于约45重量百分数的二氧化硅、和小于约20重量百分数的Me2O3；(c)陶瓷粘结组合物中含有约55-约80重量百分数的第一氧化物、小于约30重量百分数的二氧化硅、和在约20-55重量百分数之间的Me2O3；和(d)陶瓷粘结组合物中含有约25-约55重量百分数的第一氧化物、小于约5重量百分数的二氧化硅、和在约55-约70重量百分数之间的Me2O3。
本发明的又一个方面提供一种包含通式为Mc2O3的第一氧化物和至少一种通式为Me2O3的第二氧化物的陶瓷粘结组合物；其中Mc选自铝、钪、铁、铬及其组合；且Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；其中所述第一氧化物与所述至少一种第二氧化物的比例选择使得所述氧化物基本形成石榴石晶体结构。
本发明的又一个方面提供一种包含通式为Mc2O3的第一氧化物和至少一种通式为Me2O3的第二氧化物的陶瓷粘结组合物；其中Mc选自铝、钪、铁、铬及其组合；且Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；其中所述第一氧化物与所述至少一种第二氧化物的比例选择使得陶瓷粘结组合物在共晶组合物到石榴石组合物的围内。
本发明的另外一个方面提供一种包含本发明陶瓷粘结组合物的制品，其中制品的至少两个部件由陶瓷粘结组合物粘合在一起。
本发明的另一个方面提供一种使用本发明的陶瓷粘结组合物将第一工件和第二工件粘合在一起的方法，此方法包括(a)提供本发明的陶瓷粘结组合物；(b)将所述陶瓷粘结组合物放在第一工件的一部分与第二工件的另一部分之间形成组合件；和(c)在预定温度下将组合件加热预定的时间以将第一工件与第二工件粘合在一起。
本发明的这些和其它方面、优点以及特征将从以下详细说明、附图和附加权利要求中变得显而易见。
附图简述
图1是根据本发明方面的示例性高强度放电灯的概图；图2是图1的示例性陶瓷管壳使用陶瓷粘结组合物连接到端帽上的图示。
图3是氧化铝-氧化钇二元相图；和图4是氧化铝-氧化镝二元相图；发明的详细说明参照附图，总的说来，所述图解应理解为用于描述发明的不同实施方式，而不用于将本发明局限于此。图1是根据本发明方面的示例性高强度放电灯的概图。灯10具有圆柱形外管壳12，其内部设有陶瓷管壳14。两个金属电极16由陶瓷管壳14的两个端部18设置在陶瓷管壳14内部。陶瓷管壳14的端部18使用陶瓷金属复合材料制成的端帽20围起。在某些实施方案中，在端帽上施加了难熔氧化物如氧化铝的隔热涂层22。隔热涂层22能防止端帽的陶瓷复合材料与等离子体反应和形成电弧。陶瓷管壳14进一步包含引线24，它穿过端帽20内的一个开口。引线24通常由金属例如但不限于钼、钨和铌制成。
图2是图1示例性陶瓷管壳14使用陶瓷粘结组合物连接到端帽20上的图示。陶瓷管壳14通常是由陶瓷材料如钇-铝-石榴石、镱-铝-石榴石、微粒多晶氧化铝、多晶氧化铝或氧化钇制成的。陶瓷管壳14包含发光材料如通常呈卤化物形式的钠和稀土元素(例如钪、铟、镝、钕、铈和钍)，可选地卤化汞，和可选地惰性气体如氪气、氩气或氙气填充物。此外，所述填充物受两个电极16产生的电弧激励作出响应发射要求的光谱能量分布。陶瓷粘结组合物26用于将端帽20封接或粘结到陶瓷管壳14上。陶瓷粘结组合物26还可用于灯10的其它连接处和接合点，例如陶瓷粘结组合物26可被用于将电极16或引线24封接到端帽20上。通常使陶瓷管壳14工作在较高的温度例如950℃以上。由于陶瓷管壳灯工作时所涉及的高温，陶瓷管壳材料和陶瓷粘结组合物26具有一致的热膨胀系数非常重要。这可防止陶瓷粘结组合物26中因高温下的残余应力而产生裂纹，它是陶瓷灯破坏的一个主要原因。在本发明的一个实施方案中，具有与陶瓷管壳材料热膨胀系数一致的热膨胀系数的陶瓷粘结组合物26适于所述高温应用。
根据本发明的一个方面，陶瓷粘结组合物26包含氧化铝和至少另一种通式为Me2O3的氧化物；其中Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合。当Me非镧时，陶瓷粘结组合物中所述至少另一种氧化物的量满足选自以下的一个条件(a)当Me选自钇、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合时，所述量在约3-约15摩尔百分数之间，或在25-约37.5摩尔百分数之间；和(b)当Me选自钕、钐、钆、铕、镨、铽及其组合时，所述量在约3-约18摩尔百分数之间，或在28-约37.5摩尔百分数之间。在一个实施方案中，Me为钇。在另一实施方案中，Me为镝。在又一实施方案中，Me为钇与镝的组合。
在一个实施方案中，陶瓷粘结组合物26中另一种氧化物的量满足选自以下的一个条件(a)当Me选自钇、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合时，所述量在约25-约37.5摩尔百分数之间；和(b)当Me选自钕、钐、钆、铕、镨、铽及其组合时，所述量在28-约37.5摩尔百分数之间。
根据本发明的另一个方面，陶瓷粘结组合物26包含第一氧化物、至少一种通式为Me2O3的第二氧化物和二氧化硅；其中所述第一氧化物选自氧化铝、氧化钪及其组合；Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合。而且，陶瓷粘结组合物满足选自以下的一个条件(a)陶瓷粘结组合物中含有约25-约55重量百分数的第一氧化物、大于约45重量百分数的二氧化硅、和小于约30重量百分数的Me2O3；(b)陶瓷粘结组合物中含有约25-约90重量百分数的第一氧化物、小于约45重量百分数的二氧化硅、和小于约20重量百分数的Me2O3；(c)陶瓷粘结组合物中含有约55-约80重量百分数的第一氧化物、小于约30重量百分数的二氧化硅、和在约20-55重量百分数之间的Me2O3；和(d)陶瓷粘结组合物中含有约25-约55重量百分数的第一氧化物、小于约5重量百分数的二氧化硅、和在约55-约70重量百分数之间的Me2O3；总的来说，二氧化硅用于降低陶瓷粘结组合物的熔融温度。但是，使用大量的二氧化硅可能还会导致封接中形成玻璃，这是不希望有的。其次，二氧化硅的添加还降低了陶瓷粘结组合物26的工作温度，因此大量二氧化硅是不可取的。第三，二氧化硅的添加降低了陶瓷粘结组合物26的热膨胀系数，这可能会导致热失配，由此导致陶瓷粘结裂纹。因此，陶瓷粘结组合物26中的二氧化硅量被保持在低于某一水平。
在一个实施方案中，Me为钇。在另一实施方案中，Me为镝。在又一实施方案中，Me为钇与镝的组合。
在本发明的另一个方面，陶瓷粘结组合物26包含通式为Mc2O3的第一氧化物和至少一种通式为Me2O3的第二氧化物；其中Mc选自铝、钪、铁、铬、及其组合；且Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；且其中所述第一氧化物和所述至少一种第二氧化物的比例选择使得所述氧化物基本形成石榴石晶体结构。通常，石榴石由化学式A3B5O12表示，其中A是大离子，主要选自第3族金属和稀土金属系列，B是相对较小的离子，来自镧系、碱土金属系列和其它较小离子如铝、铬、铁等。石榴石晶体结构具有三种不同类型的晶格位置，即十二面体、八面体和四面体，供可能的离子占据。此外，石榴石晶体结构中十二面体、八面体和四面体位置的数目分别为3、3和2。十二面体位置接受大离子，而八面体和四面体位置接受较小离子。由此，石榴石晶体结构对于待被不同离子填充的位置呈现许多可能性。
在一个实施方案中，陶瓷粘结组合物包含最多约30摩尔百分数的二氧化硅。在另一实施方案中，陶瓷粘结组合物包含最多约10摩尔百分数的二氧化硅。
在一个实施方案中，Mc为铝。在一个实施方案中，Me为钇。在一个实施方案中，氧化铝和氧化钇的量满足使得陶瓷粘结组合物中包含氧化铝和通常被称为YAG并具有化学式Y3Al5O12的钇铝石榴石的混合物。在另一实施方案中，Me为镝。而且，氧化铝和镝的量满足使陶瓷粘结组合物中包含氧化铝和通常被称为DAG并具有化学式Dy3Al5O12的镝铝石榴石的混合物。在另一实施方案中，Me为镝与钇的组合。
在本发明的另一个方面，陶瓷粘结组合物包含通式为Mc2O3的第一氧化物和至少一种通式为Me2O3的第二氧化物；其中Mc选自铝、钪、铁、铬、及其组合；且Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；且其中所述第一氧化物与所述至少一种第二氧化物的比例选择使得所述陶瓷粘结组合物是在从共晶组合物到石榴石组合物的围内。
在一个实施方案中，Mc为铝。在一具体实施方案中，陶瓷粘结组合物中氧化铝的总量在约1-约50摩尔百分数的围。在一个实施方案中，Me为钇。在一个实施方案中，氧化铝和氧化钇的量满足使陶瓷粘结组合物中包含氧化铝和通常被称为YAG并具有化学式Y3Al5O12的钇铝石榴石的混合物。在一个实施方案中，所述共晶组合物是氧化铝富集区内的第一共晶组合物。图3是氧化铝-氧化钇二元相图，显示了此体系中的几种低共熔混合物。横坐标28代表从左到右增加的氧化钇摩尔百分数。纵坐标30代表以℃为单位的温度。在另一实施方案中，Me为镝。而且，氧化铝和镝的量满足使陶瓷粘结组合物中包含氧化铝和通常被称为DAG并具有化学式Dy3Al5O12的镝铝石榴石的混合物。在另一实施方案中，Me为镝与钇的组合。氧化铝富集侧上的第一共晶组合物出现在由线32代表的组成处。在一个实施方案中，所述共晶组合物是氧化镝富集区内的第一共晶组合物。图4是氧化铝-氧化镝二元相图，显示了此体系中的几种低共熔混合物。横坐标34代表氧化镝的摩尔百分数从左至右增加。纵坐标30代表以℃为单位的温度。氧化铝富集侧上的第一共晶组合物出现在由线36代表的组成处。在一个实施方案中，Me为镝与钇的组合。
在本发明的另一方面，提供了一种使用陶瓷粘结组合物26粘合第一工件和第二工件上的方法。在一个实施方案中，第一工件为陶瓷管壳14，第二工件为端帽20。上述方法包括提供如前面所述的陶瓷粘结组合物26。
所述陶瓷粘结组合物通过本领域已知的手段例如但不限于溶胶-凝胶法和研磨制造。溶胶-凝胶法泛指可以产生比高温惯用方法更纯和更均匀的陶瓷的使用化学前体的低温方法。总的来说，溶胶-凝胶法涉及将一个体系从液体“溶胶”转化成固体“凝胶”相。在典型的溶胶-凝胶法中，前体经历一系列反应以形成胶体悬浮液或“溶胶”相。对“溶胶”的进一步处理可以形成不同形式的陶瓷材料如粉末、模制品或薄膜。在一个实施方案中，使用了醇基研磨来混合前体。一般，醇基研磨包括通过混合前体与醇(例如但不限于乙醇)形成溶液，和对所述溶液进行研磨。在一个实施方案中，醇基研磨没有使用研磨介质。
如此获得的陶瓷粘结组合物26采用例如但不限于挤压或形成浆料等方法进行处理。在一个实施方案中，挤压是通过例如但不限于等压压制的手段完成的。在一个实施方案中，陶瓷粘结组合物26在被挤压形成小球或圈环之前先喷雾干燥。在另一实施方案中，通过把陶瓷粘结组合物26混合在溶剂中形成浆料。在一具体实施方案中，陶瓷粘结组合物26的浆料是在醇介质例如乙醇中制造的。
在处理之后，陶瓷粘结组合物被放置在第一工件的一部分与第二工件的另一部分之间形成组合件。在一个实施方案中，将陶瓷管壳14相对于端帽20轴向对称放置并使用陶瓷粘结组合物26封接以形成组合件。在一个实施方案中，如图2所示，浆料形式的陶瓷粘结组合物26被施加在陶瓷管壳14周围并邻近端帽20。在另一实施方案中，圈环形式的陶瓷粘结组合物26被放置在陶瓷管壳14周围并邻近端帽20。
将如此形成的组合件在预定温度加热预定时间以把第一工件和第二工件粘合在一起。所述预定温度应可以使陶瓷粘结组合物基本熔融。在一个实施方案中，所述加热集中在放置陶瓷粘结组合物的第一与第二工件之间的连接处。在一个实施方案中，所述预定温度在约1500℃-约1900℃的范围内。在一个实施方案中，加热步骤是通过例如但不限于激光束或射频波等热源实施的。陶瓷粘结组合物26由于加热形成熔融物。组合件被冷却至室温以粘合第一工件与第二工件。
在一个实施方案中，组合件在非氧化气氛中被加热。非氧化气氛选自氩气、氦气、氖气、氪气、氙气、氢气、氮气及其混合物。在另一实施方案中，组合件在真空中被加热。
在本发明的另一方面，提供一种包含本发明的陶瓷粘结组合物的制品。在一个实施方案中，所述制品为放电灯10的壳。
以下实施例说明了本发明的特征，但并不用于以任何方式限制本发明。
实施例制备一批50克的包含氧化铝和YAG的陶瓷粘结组合物。将64.4wt％的氧化铝粉末(Baikowsky CRl0TM，得自Alfa Aesar)和35.6wt％的氧化钇粉末StarckTM(得自Alfa Aesar)倒入一塑料容器中。接着，再把氧化铝研磨介质和乙醇加入所述塑料容器。将塑料容器内的混合物球磨约30分钟形成陶瓷粘结组合物。
将组合件放入红外线炉中约30分钟然后干燥陶瓷粘结组合物。然后将干燥的陶瓷粘结组合物通过U.S.标准No40筛筛分，获得不大于500微米的粒度。然后对如此获得的陶瓷粘结组合物进行辊轧以提高陶瓷粘结组合物的附聚，因为附聚有助于填充。
将乙醇与干燥的陶瓷粘结组合物混合形成浆料。呈轴向对称位置放置陶瓷管壳和端帽以形成组合件。将浆料施加在陶瓷管壳与端帽的接合处，以封接陶瓷管壳。将包含陶瓷管壳、端帽和陶瓷粘结组合物浆料的组合件通过加热炉在氢气气氛中加热到约1500℃的温度。将组合件保持在所述温度约30秒-约45秒，然后降低组合件的温度至室温以封接陶瓷管壳。
尽管这里描述了各种不同的实施方案，但从说明书中可知，本领域技术人员可以对其中的要素、变体、等价物或改进做出各种组合，它们仍在权利要求书所定义的本发明的范围之内。
权利要求
1.一种包含氧化铝和至少另一种通式为Me2O3的氧化物的陶瓷粘结组合物；其中Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；且其中当Me非镧时，陶瓷粘结组合物中所述至少另一种氧化物的量满足选自以下的条件(a)当Me选自钇、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合时，所述量在约3-约15摩尔百分数之间，或在25-约37.5摩尔百分数之间；和(b)当Me选自钕、钐、钆、铕、镨、铽及其组合时，所述量在约3-约18摩尔百分数之间，或在28-约37.5摩尔百分数之间。
2.根据权利要求1所述的陶瓷粘结组合物，其中Me为钇。
3.根据权利要求1所述的陶瓷粘结组合物，其中Me为镝。
4.根据权利要求1所述的陶瓷粘结组合物，其中Me为钇与镝的组合。
5.根据权利要求1所述的陶瓷粘结组合物，其中陶瓷粘结组合物中所述至少另一种氧化物的量满足选自以下的条件(a)当Me选自钇、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合时，所述量在约25-约37.5摩尔百分数之间；和(b)当Me选自钕、钐、钆、铕、镨、铽及其组合时，所述量在28-约37.5摩尔百分数之间。
6.一种包含第一氧化物、至少一种通式为Me2O3的第二氧化物和二氧化硅的陶瓷粘结组合物；其中所述第一氧化物选自氧化铝、氧化钪及其组合；Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；且其中陶瓷粘结组合物满足选自以下的条件(a)所述陶瓷粘结组合物中含有约25-约55重量百分数的第一氧化物、大于约45重量百分数的二氧化硅和小于约30重量百分数的Me2O3；(b)所述陶瓷粘结组合物中含有约25-约90重量百分数的第一氧化物、小于约45重量百分数的二氧化硅和小于约20重量百分数的Me2O3；(c)所述陶瓷粘结组合物中含有约55-约80重量百分数的第一氧化物、小于约30重量百分数的二氧化硅和约20-55重量百分数的Me2O3；和(d)所述陶瓷粘结组合物中含有约25-约55重量百分数的第一氧化物、小于约5重量百分数的二氧化硅和约55-约70重量百分数的Me2O3。
7.根据权利要求6所述的陶瓷粘结组合物，其中Me为钇。
8.根据权利要求6所述的陶瓷粘结组合物，其中Me为镝。
9.根据权利要求6所述的陶瓷粘结组合物，其中Me为钇与镝的组合。
10.一种包含通式为Mc2O3的第一氧化物和至少一种通式为Me2O3的第二氧化物的陶瓷粘结组合物；其中Mc选自铝、钪、铁、铬及其组合；且Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；且其中选择所述第一氧化物与所述至少一种第二氧化物的比例，使得所述氧化物基本形成石榴石晶体结构。
11.根据权利要求10所述的陶瓷粘结组合物，其中陶瓷粘结组合物中进一步包含最高约30摩尔百分数的二氧化硅。
12.根据权利要求11所述的陶瓷粘结组合物，其中陶瓷粘结组合物中进一步包含最高约10摩尔百分数的二氧化硅。
13.根据权利要求10所述的陶瓷粘结组合物，其中Mc为铝。
14.根据权利要求13所述的陶瓷粘结组合物，其中Me为钇。
15.根据权利要求13所述的陶瓷粘结组合物，其中Me为镝。
16.根据权利要求13所述的陶瓷粘结组合物，其中Me为钇与镝的组合。
17.一种包含通式为Mc2O3的第一氧化物和至少一种通式为Me2O3的第二氧化物的陶瓷粘结组合物；其中Mc选自铝、钪、铁、铬及其组合；且Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；其中选择所述第一氧化物与所述至少一种第二氧化物的比例，使得陶瓷粘结组合物在共晶组合物到石榴石组合物的范围内。
18.根据权利要求17所述的陶瓷粘结组合物，其中陶瓷粘结组合物中进一步包含最高约30摩尔百分数的二氧化硅。
19.根据权利要求18所述的陶瓷粘结组合物，其中陶瓷粘结组合物中进一步包含最高约10摩尔百分数的二氧化硅。
20.根据权利要求17所述的陶瓷粘结组合物，其中Mc为铝。
21.根据权利要求20所述的陶瓷粘结组合物，其中陶瓷粘结组合物中氧化铝的总量在约1摩尔百分数-约50摩尔百分数的范围。
22.根据权利要求21所述的陶瓷粘结组合物，其中共晶组合物是氧化铝富集区内的第一共晶组合物。
23.根据权利要求22所述的陶瓷粘结组合物，其中Me为钇。
24.根据权利要求22所述的陶瓷粘结组合物，其中Me为镝。
25.根据权利要求22所述的陶瓷粘结组合物，其中Me为钇与镝的组合。
26.一种包含由陶瓷粘结组合物粘合在一起的至少两个部件的制品，所述陶瓷粘结组合物包含氧化铝和至少另一种通式为Me2O3的氧化物；其中Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；且其中当Me非镧时，陶瓷粘结组合物中所述至少另一种氧化物的量满足选自以下的条件(a)当Me选自钇、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合时，所述量在约3-约1 5摩尔百分数之间，或在25-约37.5摩尔百分数之间；和(b)当Me选自钕、钐、钆、铕、镨、铽及其组合时，所述量在约3-约1 8摩尔百分数之间，或在28-约37.5摩尔百分数之间。
27.根据权利要求26所述的制品，其中所述制品包括放电灯的壳。
28.一种包含由陶瓷粘结组合物粘合在一起的至少两个部件的制品，所述陶瓷粘结组合物包含第一氧化物、至少一种通式为Me2O3的第二氧化物和二氧化硅；其中所述第一氧化物选自氧化铝、氧化钪及其组合；Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；且其中陶瓷粘结组合物满足选自以下的条件(a)所述陶瓷粘结组合物中含有约25-约55重量百分数的第一氧化物、大于约45重量百分数的二氧化硅和小于约30重量百分数的Me2O3；(b)所述陶瓷粘结组合物中含有约25-约90重量百分数的第一氧化物、小于约45重量百分数的二氧化硅和小于约20重量百分数的Me2O3；(c)所述陶瓷粘结组合物中含有约55-约80重量百分数的第一氧化物、小于约30重量百分数的二氧化硅和约20-55重量百分数的Me2O3；和(d)所述陶瓷粘结组合物中含有约25-约55重量百分数的第一氧化物、小于约5重量百分数的二氧化硅和约55-约70重量百分数的Me2O3。
29.根据权利要求28所述的制品，其中所述制品包括放电灯的壳。
30.一种包含由陶瓷粘结组合物粘合在一起的至少两个部件的制品，所述陶瓷粘结组合物包含一种包含通式为Mc2O3的第一氧化物和至少一种通式为Me2O3的第二氧化物；其中Mc选自铝、钪、铁、铬及其组合；且Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；其中选择所述第一氧化物与所述至少一种第二氧化物的比例，使得所述氧化物基本形成石榴石晶体结构。
31.根据权利要求30所述的制品，其中所述制品包括放电灯的壳。
32.一种包含通式为Mc2O3的第一氧化物和至少一种通式为Me2O3的第二氧化物的制品；其中Mc选自铝、钪、铁、铬及其组合；且Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；其中选择所述第一氧化物与所述至少一种第二氧化物的比例，使得陶瓷粘结组合物在共晶组合物到石榴石组合物的范围内。
33.根据权利要求32所述的制品，其中所述制品包括放电灯的壳。
34.一种将第一工件与第二工件粘合在一起的方法，此方法包括(a)提供一种包含氧化铝和至少另一种通式为Me2O3的氧化物的陶瓷粘结组合物；其中Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；且其中当Me非镧时，陶瓷粘结组合物中所述至少另一种氧化物的量满足选自以下的一个条件(1)当Me选自钇、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合时，所述量在约3-约15摩尔百分数之间，或在25-约37.5摩尔百分数之间；(2)当Me选自钕、钐、钆、铕、镨、铽及其组合时，所述量在约3-约18摩尔百分数之间，或在28-约37.5摩尔百分数之间；(b)将所述陶瓷粘结组合物放在第一工件的一部分与第二工件的另一部分之间形成组合件；和(c)在预定温度下将组合件加热预定的时间以将第一工件与第二工件粘合在一起。
35.根据权利要求34所述的方法，其中加热步骤在非氧化气氛中进行。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述气氛包括选自氩气、氦气、氖气、氪气、氙气、氢气、氮气及其混合物的气体。
37.根据权利要求34所述的方法，其中加热步骤在真空中进行。
38.根据权利要求34所述的方法，其中所述预定温度在约1500℃-1900℃的范围。
39.根据权利要求34所述的方法，其中所述预定温度是陶瓷粘结组合物基本熔融的温度。
40.根据权利要求34所述的方法，其中所述加热集中在放置陶瓷粘结组合物的第一与第二工件之间的连接处。
41.根据权利要求34所述的方法，其中加热步骤是通过激光束实施的。
42.根据权利要求34所述的方法，其中加热步骤是通过射频波实施的。
43.一种将第一工件与第二工件粘合在一起的方法，此方法包括(a)提供一种包含第一氧化物、至少一种通式为Me2O3的第二氧化物和二氧化硅的陶瓷粘结组合物；其中所述第一氧化物选自氧化铝、氧化钪及其组合；Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；且其中陶瓷粘结组合物满足选自以下的条件(1)所述陶瓷粘结组合物中含有约25-约55重量百分数的第一氧化物、大于约45重量百分数的二氧化硅和小于约30重量百分数的Me2O3；(2)所述陶瓷粘结组合物中含有约25-约90重量百分数的第一氧化物、小于约45重量百分数的二氧化硅和小于约20重量百分数的Me2O3；(3)所述陶瓷粘结组合物中含有约55-约80重量百分数的第一氧化物、小于约30重量百分数的二氧化硅和约20-55重量百分数的Me2O3；(4)所述陶瓷粘结组合物中含有约25-55重量百分数的第一氧化物、小于约5重量百分数的二氧化硅和约55-约70重量百分数的Me2O3；(b)将所述陶瓷粘结组合物放在第一工件的一部分与第二工件的另一部分之间形成组合件；和(c)在预定温度下将组合件加热预定的时间以将第一工件与第二工件粘合在一起。
44.一种将第一工件与第二工件粘合在一起的方法，此方法包括(a)提供一种包含通式为Mc2O3的第一氧化物和至少一种通式为Me2O3的第二氧化物的陶瓷粘结组合物；其中Mc选自铝、钪、铁、铬及其组合；且Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；其中选择所述第一氧化物与所述至少一种第二氧化物的比例，使得所述氧化物基本形成石榴石晶体结构，(b)将所述陶瓷粘结组合物放在第一工件的一部分与第二工件的另一部分之间形成组合件；和(c)在预定温度下将组合件加热预定的时间以将第一工件与第二工件粘合在一起。
45.一种将第一工件与第二工件粘合在一起的方法，此方法包括(a)提供一种包含通式为Mc2O3的第一氧化物和至少一种通式为Me2O3的第二氧化物的陶瓷粘结组合物；其中Mc选自铝、钪、铁、铬及其组合；且Me选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及其组合；其中选择所述第一氧化物与所述至少一种第二氧化物的比例，使得陶瓷粘结组合物在共晶组合物到石榴石组合物的范围内，(b)将所述陶瓷粘结组合物放在第一工件的一部分与第二工件的另一部分之间形成组合件；和(c)在预定温度下将组合件加热预定的时间以将第一工件与第二工件粘合在一起。
全文摘要
一种包含第一氧化物和至少一种结构式为Me
文档编号H01J9/26GK101014552SQ200580030281
公开日2007年8月8日 申请日期2005年7月7日 优先权日2004年7月12日
发明者B·P·布莱, J·S·瓦图利, J·A·布鲁尔 申请人:通用电气公司