陶瓷电弧放电管的制备方法以及由此方法制备的陶瓷电弧放电管

具体实施方式

参见图1，本发明的实施方案是使两个陶瓷部件12、14互相结合的方法。该方法包括以下步骤：制备包括Al₂O₃和Y(NO₃)₃的水基浆料，其数量使得在加热时产生Al₂O₃和Y₂O₃的共晶复合物，放置所述浆料使其直接与待互相结合的两个陶瓷部件接触，以及加热所述浆料到使两个陶瓷部件互相结合的温度。

当所述两个陶瓷部件12、14之一包括多晶氧化铝(或者由多晶氧化铝构成)而另一个包括单晶氧化铝和多晶氧化铝之一(或由单晶氧化铝和多晶氧化铝之一构成)时，使用该第一实施方案的方法是有利的。预计该方法在部件之一或全部包括钇铝石榴石(YAG)时也起作用。

所述浆料可以通过制备氧化铝粉末(Al₂O₃)和硝酸钇前体溶液(Y(NO₃)₃)的水基混合物而形成，其在烧制后产生80mol％Al₂O₃和20mol％Y₂O₃的共晶复合物(或者近似)。不需要研磨。

浆料可以采用适于本方法的具体应用的形式。例如，浆料可以以液体16的形式施加到两个部件12和14之一的斜截端(例如，PCA管)，通过用激光(例如，CO₂激光)加热约30秒在空气中干燥，从而形成Al₂O₃和Y₂O₃的共晶复合物。另一部件(例如，蓝宝石管)可以堆叠在第一部件的涂有共晶体的斜截端上，并用棒18(例如，钨)校准(aligning)。随后，可以将该组件在车床上旋转，同时用激光加热接头区域到共晶温度。共晶体熔融并流到陶瓷表面上，形成强结合。

浆料也可以在放置到两个部件12、14之间以前固化。例如，浆料可以在空气中进行素瓷烧制到约1350℃，形成Al₂O₃和Y₂O₃的共晶复合物的圆盘20，其被放置于两个部件12、14之间，比如图2的截面图所示。如本文所示，第一部件12(比如PCA管)可以如下步骤结合到第二部件14(比如蓝宝石管)上：将固化浆料的圆盘20放置于两个管子之间，通过放置穿过这两个管子和圆盘的棒18使这全部三个部件校准，以及加热圆盘到使圆盘20熔融以使这两个管子结合到一起的温度。

可以采用射频(RF)加热替换激光使圆盘熔融。两个部件12和14以及圆盘20的组件，可以通过在氩气氛下射频加热该组件到热得足以熔融该圆盘(＞1780℃)但是低于这两个部件的熔融温度(例如，低于PCA的熔融温度2050℃)的温度，而连接在一起。

也可以使用其它加热装置，比如钨元件炉；但是，由于加热和随后冷却所需的时间显著减少，在有些情况下减少到分钟，所以上述激光和射频方法特别有利。

浆料也可以以气化浆料的气相沉积涂层的形式，沉积到这两个部件上。

本发明的方法可用于制备包括第一陶瓷部件和第二陶瓷部件的制品，所述第一陶瓷部件包括多晶氧化铝(或者由多晶氧化铝构成)，第二陶瓷部件包括单晶氧化铝和多晶氧化铝之一(或者由单晶氧化铝和多晶氧化铝之一构成)，其中第一和第二陶瓷部件用Al₂O₃和Y₂O₃的共晶复合物互相结合。所述两个陶瓷部件的具体几何形状并不重要，上述描述和管状部件图仅仅是示例。实际上，该方法可以应用到陶瓷密封工艺上，以替代例如在高亮度放电灯中的常规熔接密封(fritseal)。这种方法形成的接头具有密封性、耐化学腐蚀、而且能够承受比常规熔料更高的温度(例如，＞1700℃)。

本方法为制备电弧放电管提供了特别的优点。该管可以完全烧结并具有各种形状，不限于电弧放电管的常规管形。对透明陶瓷，比如蓝宝石而言，这种适应性使得可以采用比当前可用几何形状范围宽的几何形状，由此改善灯性能并降低成本。另外，在其它领域比如光学系统中，几何形状范围更宽允许这些透明陶瓷目前难以获得的应用。

和上述Axelson等的美国专利相比，本发明的方法将多晶氧化铝部件互相结合或者结合到单晶氧化铝部件上。结合混合物包括氧化铝粉末(Al₂O₃)和硝酸钇前体(Y(NO₃)₃)的水基浆料，和所述专利公开的两种粉末相比，本浆料混合起来更容易更均匀。无需研磨；硝酸钇前体在加热时转变成氧化物。另外，射频和激光加热比现有技术的炉子快很多。

尽管在前述说明书和附图中描述了本发明的实施方案，但是在根据说明书和附图进行阅读时，应该理解本发明由下面的权利要求限定。