[发明专利]一种蓝宝石拼接方法、蓝宝石窗口和粘贴浆料

说明书

技术领域

本发明涉及宝石加工领域，更具体的说，涉及一种蓝宝石拼接方法、蓝宝石窗口和粘贴浆料。

背景技术

蓝宝石强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀、耐磨性好、摩擦系数小、电阻率高，而且还具有良好的热传导性和电气绝缘性，最关键的是蓝宝石在可见光和MWIR波段具有良好的透光性，被认为是红外军事装备，卫星光学窗口的理想材料。但现有应用于光学窗口的蓝宝石晶片、晶块由于受人工生长的蓝宝石晶体规格所限尺寸远远不能达到很多现代光学系统的孔径要求；这就需要将不同的蓝宝石进行粘贴，以达到尺寸的要求。

传统粘合剂成本较低，但不能经受住高温和高压，无法应用于蓝宝石之间的粘贴；而国际上开发的各种无粘贴剂粘贴技术，如不使用粘接剂的激光晶体的直接连接技术，虽然获得了一定的强度，但是成本代价大，获得周期长；又比如通过电子束将铌夹层沉积在要连接的蓝宝石晶体晶面上，对在相对较低的温度(900度)进行了Nb/Al₂O₃的扩散连接，虽获得了较高的强度，但不计成本，不计实施环境的试验性研究方法不能适用于追求成本控制，获取利润的工业化生产；再比如氩离子束表面活性技术连接蓝宝石/蓝宝石，虽有较高的连接强度，但该工艺是在室温高真空下完成的、条件苛刻，尚不适用于工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本的蓝宝石拼接方法、蓝宝石窗口和粘贴浆料。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种蓝宝石拼接方法，包括步骤：

A、在两块蓝宝石晶体的结合面涂抹粘贴浆料，所述粘贴浆料通过有机溶剂调和粉末焊料形成；

B、将两块蓝宝石晶体拼接固定；

C、将拼接好的蓝宝石晶体放到真空炉中加压。

进一步，所述步骤B中包括步骤：

B1、将两块蓝宝石晶体对接装配；

B2、放入夹具中垂直放置；

B3、在垂直方向对蓝宝石晶体施压，完成两块蓝宝石晶体的拼接固定。

进一步，所述步骤C中包括：在加压过程中采取退火的方式进行降温。

进一步，所述步骤A之前还包括步骤：

A0、将蓝宝石晶体切割成对应尺寸，待拼接的蓝宝石晶体的结合面尺寸相同且相互平行；

A1、对蓝宝石的结合面进行打磨，然后抛光达到要求的表面光洁度；

A2、用丙酮对蓝宝石进行清洗，并进行超声波振动。

进一步，所述步骤A中，所述粉末焊料由Al₂O₃、SiO₂和MgO混合形成，Al₂O₃、SiO₂和MgO的重量比为7∶2∶1。

进一步，所述有机溶剂为乙醇。

进一步，所述步骤A之前还包括步骤：

A0、将蓝宝石晶体切割成对应尺寸，待拼接的蓝宝石晶体的结合面尺寸相同且相互平行；

A1、对蓝宝石的结合面进行打磨，然后抛光达到要求的表面光洁度；

A2、用丙酮对蓝宝石进行清洗，并进行超声波振动；

所述步骤A中，用乙醇将Al₂O₃、SiO₂和MgO的混合粉末调至成所述粘贴浆料；Al₂O₃、SiO₂和MgO的重量比为7∶2∶1；

所述步骤B中包括步骤：

B1、将两块蓝宝石晶体对接装配；

B2、放入夹具中垂直放置；

B3、在垂直方向对蓝宝石晶体施压，完成两块蓝宝石晶体的拼接固定；

所述步骤C中包括：在加压过程中采取退火的方式进行降温；

所述步骤C后还包括步骤D：在常温下采用四点弯曲法测定蓝宝石晶体接头的弯曲强度，并与单体的蓝宝石晶体强度进行比较，强度合格的成品入库保存。

一种采用本发明所述的蓝宝石拼接方法形成的蓝宝石窗口，其特征在于，所述蓝宝石窗口至少由两块蓝宝石晶体拼接形成，所述蓝宝石晶体之间的拼接处形成有Al、Si和Mg元素氧化物形成的组合物。

一种粘贴浆料，所述粘贴浆料由有机溶剂、Al₂O₃、SiO₂和MgO组成，Al₂O₃、SiO₂和MgO的重量比为7∶2∶1。

进一步，所述有机溶剂为乙醇。