專利名稱：有焊縫的玻璃陶瓷制品及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃陶瓷制品及其制造方法。具體而言，本發(fā)明涉及具有至少一個焊縫的玻璃陶瓷制品以及制造這種制品的方法。
背景技術(shù)：
已知玻璃陶瓷產(chǎn)品可應(yīng)用于各種應(yīng)用領(lǐng)域。例如-電爐灶面(一般是很平的)；-燃氣灶灶面，或者是平的，但為安裝燃氣灶而帶有一些切口，或者具有三維形狀(可特別參見專利申請FR-A-2,735,562)；-廚房器具，如平底鍋、有蓋盤、盤子等。
選擇玻璃陶瓷材料作為組成材料的主要原因如下-美觀標準。玻璃陶瓷實際上可以呈現(xiàn)各種形狀，有各種外觀，不透明或透明，還可有各種顏色；-優(yōu)良的機械強度；-極佳的耐熱沖擊性。實際上可以獲得熱膨脹系數(shù)極小，甚至為零的玻璃陶瓷材料。
制造這種玻璃陶瓷產(chǎn)品的傳統(tǒng)方法通常包括以下步驟-在制造玻璃的熔爐內(nèi)熔化玻璃陶瓷的前體玻璃(或這種玻璃的前體填料)；-采用公知的制造玻璃方法對所述玻璃熔體成形；-任選的修整操作步驟(如外切割或內(nèi)切割、邊緣修整等)；-最后，進行充分的陶瓷化熱處理，形成所需的微結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)金這些玻璃陶瓷產(chǎn)品的形狀受到其可能的成形方法是限制。
迄今主要實施的成形方法(在陶瓷化之前參見上面)有-滾壓，用未經(jīng)機加工的的疊制滾子進行，能獲得平表面的板，或者用至少一個經(jīng)機加工的疊制滾子進行，能獲得在至少一個表面有凸起和/或凹陷的板；-抽吸滾壓，能在板上形成凸起(主要參見專利申請FR-A-2,735,562)；
-壓制，能獲得各種形狀(上述烹調(diào)器具的各種形狀)，但是受到這些應(yīng)用領(lǐng)域的限制。因此不能通過壓制來形成大尺寸和厚度小的板。
在制造玻璃陶瓷產(chǎn)品的這一背景下，根據(jù)本發(fā)明人所知，迄今在陶瓷化熱處理之前和之后沒有進行焊接操作的。
玻璃板的焊接是一種眾所周知的方法，主要用來制造化學工業(yè)用的管形元件。將例如管(圓柱形或空心的相當形體)、棒(直的實心產(chǎn)品)的元件預(yù)熱至接近所用玻璃的退火溫度，然后對要進行焊接的區(qū)域進行局部加熱，使該區(qū)域溫度達到足以使其軟化的溫度。然后，要進行焊接的兩塊板在它們的軟化區(qū)域接觸。通常，對焊接后的板進行退火熱處理，以除去焊接操作產(chǎn)生的應(yīng)力。
這種方法(焊接)不能應(yīng)用于玻璃陶瓷板。應(yīng)用局部加熱實際上不可避免導致微結(jié)構(gòu)的顯著變化，例如晶粒尺寸長大，形成與所需晶粒不同的晶粒等。由此產(chǎn)生外觀和/或性能(如，膨脹系數(shù))的變化，使產(chǎn)品質(zhì)量明顯變差。
這種方法(焊接)也不能事前應(yīng)用于玻璃陶瓷的玻璃前體形式的元件?？傊?，對于其可能優(yōu)點確實存在一定看法。
本領(lǐng)域技術(shù)人員合乎情理地擔憂無法控制加熱區(qū)的陶瓷化(即，形成不同顏色或乳白色外貌，其膨脹系數(shù)不同于所處理的元件的其余部分)，在焊接后冷卻期間組件的碎裂，出現(xiàn)由于組件內(nèi)不相同的膨脹系數(shù)引起的有關(guān)機械性質(zhì)不相容的局部應(yīng)力，等等。
目前，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)表明，可以掌握這樣一種制造玻璃陶瓷產(chǎn)品的方法，該方法在陶瓷化熱處理之前采用至少一個焊接操作。
美國專利No.3,279,931揭示了制成一些玻璃陶瓷制品，是相互連接有凸緣的一些玻璃板，隨后進行陶瓷化。
美國專利No.3,661,546揭示一種制造望遠鏡鏡片的坯料的方法，將可熱結(jié)晶的玻璃多面體加熱至足以將多面體的相鄰表面粘合在一起的溫度，隨后使其成核并使玻璃結(jié)晶形成一整體的熱結(jié)晶的鏡板坯料。
美國專利No.4,248,297揭示了一種制造低膨脹陶瓷材料基體的方法，該基體中包括一些縱向平行的非多孔性氣體通道。這種基體可以是燃氣渦輪發(fā)動機的交流換熱器。此專利揭示的方法的一個實施方式涉及連接一些玻璃管形成基體，隨后進行熱結(jié)晶。
這些文獻揭示的方法都是加熱一些整個的玻璃元件如玻璃的板、多面體和管，此時將這些玻璃元件粘合形成玻璃制品前體，然后進行陶瓷化。這種對各元件進行整體加熱并不適當，或在制造某些玻璃陶瓷制品時至少是不經(jīng)濟的。非常需要一種只對要結(jié)合的區(qū)域進行局部加熱的方法。
在這樣背景下，本發(fā)明人研制出一種獨特的制造玻璃陶瓷產(chǎn)品的方法，該方法對玻璃陶瓷的前體玻璃實行至少一次焊接，只在焊接區(qū)進行局部加熱。
這種獨特的方法特別能獲得新穎形狀的玻璃陶瓷產(chǎn)品?？傊?，采用所述方法制得的產(chǎn)品其形狀不管是否新穎，方法的新穎性在于產(chǎn)品都具有新穎制造方法的標志在其玻璃陶瓷結(jié)構(gòu)上存在至少一個焊縫。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明第一方面，本發(fā)明涉及一種玻璃陶瓷制品，該制品的單元件結(jié)構(gòu)或多元件結(jié)構(gòu)上有至少一個焊縫。
可由單一元件(板)或至少兩個獨立元件(板)獲得該制品。因此可通過以下獲得-焊接單一元件的不同部分，通常是端部；-焊接(組合)幾個元件。
本發(fā)明制品的玻璃陶瓷結(jié)構(gòu)的特征是具有這樣的焊接標志(“特征″”或“痕跡″)有至少一個焊縫。在這種焊縫上的玻璃陶瓷形狀不規(guī)則，和/或有不同的表面外觀。這種焊縫或多或少可以看見，一般對制品外觀的影響很小。此外這種焊縫體現(xiàn)著不同玻璃陶瓷之間的分隔，如，著色或不著色，著以不同顏色，或不同組成等。
環(huán)形或管形的玻璃陶瓷制品可特別稱為本發(fā)明的單元件制品。
更常見的是，通過組合截然不同或沒有差別的一些獨立元件制得本發(fā)明制品。因此，根據(jù)普遍的情況，本發(fā)明的玻璃陶瓷制品為至少雙部件(多部件)結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)的各部件之間有至少一個焊縫。以一個焊縫，甚至多個焊縫連接在一起的所述部件是相同或不同(主要是其組成和/或顏色方面不同)的玻璃陶瓷。
構(gòu)成本發(fā)明制品的一種或多種玻璃陶瓷較好具有β-石英和/或β-鋰輝石主晶相。多數(shù)情況是本發(fā)明的制品可由不同玻璃陶瓷的多個部件組合而成。β-石英和β-鋰輝石的結(jié)晶相由于其熱膨脹系數(shù)低被優(yōu)選。更優(yōu)選為單部件結(jié)構(gòu)或多部件結(jié)構(gòu)的制品，其玻璃陶瓷具有β-石英相或β-鋰輝石相。
本

發(fā)明內(nèi)容
中不排除具有另一種結(jié)晶相的玻璃陶瓷制品，這主要涉及尋求一種特定性能(不是低的熱膨脹系數(shù)，例如高溫穩(wěn)定性)時。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供制造具有至少一個焊縫的單部件或多部件結(jié)構(gòu)的玻璃陶瓷制品的方法。所述方法包括-通過焊接制備單部件或多部件結(jié)構(gòu)的前體玻璃制品，-使所述前體玻璃制品陶瓷化為玻璃陶瓷制品，如果在多部件結(jié)構(gòu)中加入了各種玻璃材料，這些玻璃材料應(yīng)具有可相容的熱膨脹系數(shù)，并能在同一條件下陶瓷化，特征在于通過在焊接區(qū)局部加熱能進行焊接。
本發(fā)明的另一些特征和優(yōu)點將在下面詳細說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員由這些說明不難理解，或按照說明書和權(quán)利要求書所述以及附圖實施本發(fā)明，來認識這些特征和優(yōu)點。
必須理解，前面的概述和下面的詳細描述僅是本發(fā)明的示例，旨在提供總的看法或框架，用以理解按其權(quán)利要求所述的本發(fā)明的實質(zhì)和特征。
包括的附圖提供對本發(fā)明的進一步的理解，結(jié)合在此構(gòu)成本說明書的一部分。
附圖簡述附圖中，

圖1A和1B是以90°角正在焊接的兩塊板的透視圖；圖2是通過移動局部加熱進行焊接的實施方式的截面圖；圖3A、4A和4B各自是制造本發(fā)明制品方法的第一步驟；圖3B所示是本發(fā)明單部件制品的透視圖；圖4C、5、6、7、8、9、10A、10B和11所示為本發(fā)明的多部件制品。
發(fā)明詳述本發(fā)明玻璃陶瓷制品的多部件結(jié)構(gòu)一般包含板、棒、管(長形體，實心或空心)的這些部件和/或壓制的物體類型。這些部件焊接到相同類型部件和/或不同類型部件而結(jié)合在這樣的結(jié)構(gòu)中。因此，本發(fā)明玻璃陶瓷制品的一種至少為雙部件的結(jié)構(gòu)能夠包含-至少兩塊板如，四塊、五塊板以90°邊對邊焊接，以限定一定空間；-至少一塊板和至少一根選白上述棒/管類的物體(長形體，實心或空心)例如，所述類的較短物體垂直于板的表面或者所述類的長物體“橫置”在板的表面上；-至少兩根選自棒/板類的物體；
-至少一個壓制的物體和至少一根選自棒/板類的物體。
上面所列結(jié)構(gòu)并非是詳盡性的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將能理解本發(fā)明的意義，特別是為上述“焊接”制品能提供的眾多機會。
這些制品主要用作或包括以下-馬弗爐元件4或5塊板的組件；-支撐格柵例如在燃氣灶灶面上用來支撐平鍋的格柵，或熱處理或熱化學處理用的支撐格柵，它們由例如至少一根“長”棒構(gòu)成；-灶面燃燒器蓋，例如由一塊板部分和幾根短棒組合構(gòu)成，這些短棒用來固定該組件；-有凸起的板裝有至少一個(如連續(xù)線條的)凸起的板，至少裝有有關(guān)獨立凸起的板。
如上面所述，下面將描述的本發(fā)明方法能獲得新穎的玻璃陶瓷制品，其新穎性在于其玻璃陶瓷結(jié)構(gòu)具有至少一個焊縫，它們在形狀上或是新的或不是新的。事實上，本發(fā)明所述方法能獲得現(xiàn)有技術(shù)公知方法(形狀)已能制成的形狀的制品，還能獲得現(xiàn)有技術(shù)公知方法(形狀)無法想像能制成的復(fù)雜形狀的制品。所述制品是由于其形狀而新穎，一般是這些玻璃陶瓷制品，它們相對于與構(gòu)成制品的材料體積而言占據(jù)大得多的空間，和/或具有大的表面積。這種制品的特點以兩個比值作為參數(shù)表征R1＝遮覆體(obstruction)/體積＝外包整個產(chǎn)品的最小棱柱體的體積/構(gòu)成所述產(chǎn)品的材料的體積R2＝表面積/體積＝產(chǎn)品的整個外表面積/構(gòu)成所述產(chǎn)品的材料的體積。
本發(fā)明大多數(shù)玻璃陶瓷制品是由于其形狀而具新穎性，其特點以對上述定義的兩個參數(shù)的一個和/或另一個的值為表征R1≥8和/或R2≥6cm-1。
根據(jù)本發(fā)明人的了解，采用現(xiàn)有技術(shù)還不能制造出具有這樣的形狀參數(shù)的制品。
下面，將詳細描述本發(fā)明的第二目的，即，如上面所述的具有至少一個焊縫的單部件或多部件結(jié)構(gòu)的玻璃陶瓷制品的制造方法。上面已經(jīng)提到所述方法的特點是包括在陶瓷化之前的一個焊接操作，即對玻璃陶瓷的前體玻璃進行的焊接操作。
所述方法包括-通過焊接制造單部件或多部件結(jié)構(gòu)的玻璃陶瓷的前體玻璃的前體制品，在多部件結(jié)構(gòu)中可用的各種玻璃具有相容的熱膨脹系數(shù)并能在同一條件下陶瓷化；-使所述前體制品陶瓷化。
本發(fā)明的制品在陶瓷化之前通過進行至少一次焊接操作而確定其最后形狀。在玻璃陶瓷的前體玻璃上形成一個或多個焊縫。
焊接操作(還有多次焊接操作)如下進行-在單獨一個部件上，一般是單個的玻璃陶瓷的前體玻璃因此是由所述玻璃制成的環(huán)焊管；-在至少兩個部件(如果涉及兩個以上的部件，可同時或相繼進行)，為相同玻璃陶瓷的前體玻璃或玻璃陶瓷前體的不同玻璃。所述不同玻璃必須明顯有下列性能a)是相容的，主要在它們的熱膨脹系數(shù)方面，以便將它們焊接在一起；b)能在相同條件下陶瓷化。通過焊接制成了組件后，實際上就對所述組件進行陶瓷化熱處理。
因此，進行了焊接的幾種玻璃可以著了不同顏色或否，甚至是不同組成。
應(yīng)用于已焊接前體制品(有至少一個焊縫)的陶瓷化處理是適用于所述玻璃的陶瓷化的常規(guī)的陶瓷化處理。
本方法要求權(quán)利的發(fā)明性步驟毫無疑問是其第一步驟的焊接。
已焊接的組件的結(jié)構(gòu)(前體玻璃制品的結(jié)構(gòu))中，所結(jié)合的每一部件的形狀與其原來的形狀很接近。
因此，沿共用邊焊接的兩塊玻璃板具有各自幾乎沒有改變的結(jié)構(gòu)。
結(jié)合的至少一個部件也可能發(fā)生明顯的變形。因此，最初為直的短管可能彎曲成繞另一個管的螺旋形，一個棒可能彎曲，等等。
因此，本發(fā)明方法的第一步驟即制造前體制品步驟，在進行該步驟時可以有意地使所述前體制品的一個部件或至少一個部件發(fā)生明顯的變形。
在所述第一步驟的情況要被焊接部件的部分通過熱處理其粘度降低到足夠的值，即小于或等于其軟化點，以便能進行焊接；所述熱處理要充分迅速，以防止引起陶瓷化。
進行的焊接是一種常規(guī)焊接玻璃/玻璃焊接，但需要良好控制，防止引起陶瓷化。實際上焊接操作需要非常迅速。
操作方法要依據(jù)所述玻璃以及要焊接區(qū)域的形狀等等進行優(yōu)化。
對要焊接的部分進行熱處理。但不排除至少一個焊接部件的整體進行熱處理。這一般是所述部件的尺寸問題。
一般推薦在以下條件下進行兩個部分的焊接將一個要進行焊接的部分的粘度降低到小于5,000Pa·s(50,000泊)，較好小于1,000Pa·s(10,000泊)；而另一部分的粘度降低到小于或等于5×1011Pa·s(5×1012泊)。
對粘度提出的這些要求就明確決定了溫度的條件，該溫度是隨玻璃而異的。
要焊接的兩個部分一般要具有適合于它們各自尺寸的粘度。合乎邏輯的是，傾向于把與大尺寸部件組合的小尺寸部件加熱得更多一些。
實施的焊接可以是整體加熱型或移動局部加熱型。在第一種加熱類型的情況，對整個焊接區(qū)進行局部加熱，然后焊接在一起。在第二種加熱類型情況，進行移動的局部加熱，然后對局部加熱區(qū)逐區(qū)進行焊接。
推薦的加熱條件，主要為達到上面提出的最低粘度值的加熱條件如下(對至少其中一個要焊接的部分，≤5,000Pa·s，較好＜1,000Pa·s)+推薦在小于30秒，較好小于20秒時間內(nèi)進行整體加熱；+推薦以大于100mm/min的移動速度，較好大于200mm/min的移動速度進行移動局部加熱。
所用設(shè)備可以是適合進行焊接操作的任何已知的類型。主要可使用燃燒器、激光器或等離子體(特別是氧燃氣燃燒器，可用于選自甲烷、丙烷、氫的燃氣)。推薦使用燃燒器和激光器，特別是燃燒器。
焊接的關(guān)鍵步驟較好先將至少一個要焊接的部分進行預(yù)熱，使該部分的粘度先行降低。這種預(yù)熱能避免焊接組件在隨后冷卻時的碎裂。
特別推薦制備用于焊接的大尺寸各部件的要焊接的部分(至少所述部分)。
推薦實施這樣的預(yù)熱，能降低所述至少一個部分的粘度至小于1016Pa·s(1017泊)。前面已知，所述進行焊接的部分較好的是一個粘度降低到小于5×1011Pa·s(5×1012泊)，其余部分的粘度降低到小于5,000Pa·s(50,000泊)。
焊接的關(guān)鍵步驟之后，較好進行退火熱處理。
除了最終焊接小尺寸部件的情況外，實際上建議焊接后的組件不要任其自然冷卻(所述焊接已產(chǎn)生的應(yīng)力容易引起最終制品的破裂)。
但是，如果已焊接的部件馬上進行陶瓷化(即所述已焊接部件迅速轉(zhuǎn)移到處于陶瓷化溫度的爐內(nèi))，這樣的退火熱處理(焊接后)完全是多余的。
因此，如果預(yù)先知道陶瓷化要較后進行，推薦對大尺寸的部件進行退火熱處理。進行這樣的退火時較好要使焊縫的粘度達到至少1016Pa·s(1017泊)的值。
如上所述，本發(fā)明方法可主要依據(jù)下面兩種程序(1)程序1-任選的預(yù)熱(通常推薦進行)，-按照需要，轉(zhuǎn)移到焊接設(shè)備，-焊接，-退火熱處理，-較后進行的陶瓷化。
(2)程序2-任選的預(yù)熱(通常推薦進行)，按照需要，轉(zhuǎn)移到焊接設(shè)備，-焊接，-馬上陶瓷化。
如本文中上面所述，優(yōu)選的玻璃陶瓷是β-石英和/或β鋰輝石的主要結(jié)晶相。為獲得這樣的玻璃陶瓷，實施本發(fā)明方法時，推薦部件中的一個是β-石英和/或β鋰輝結(jié)晶相的玻璃陶瓷的前體玻璃。類似地，為了獲得本文上面具體描述的制品，推薦對至少兩個板、棒、管這些部件和/或壓制的物體進行本發(fā)明的方法。
本領(lǐng)域技術(shù)不會看不到本發(fā)明的價值。其價值可以強調(diào)的是能獲得在絕對意義上和相對于一些給定的前體部件意義上各種可能的形狀，還可強調(diào)的是開辟了獲得不同部件的尤其是不同款式部件的玻璃陶瓷制品的可能性。
根據(jù)圖1A和1B(透視圖)，進行整體型的焊接，是以90°焊接兩塊玻璃陶瓷前體玻璃板1和2。首先將兩個邊1′和2′(圖1A)加熱到足夠的溫度。其次(圖1B)，讓所述邊1′和2′接觸進行焊接。虛線代表所述兩塊板1和2之間的焊縫100′。
根據(jù)圖2(截面圖)，進行移動局部加熱型的焊接。要進行焊接的兩個部件即要焊接到板4的棒3用燃燒器5逐次加熱并焊接。是所述燃燒器5一段段地進行焊接。
圖3B所示為環(huán)形單部件結(jié)構(gòu)的玻璃陶瓷制品10透視圖。它通過對是玻璃陶瓷前體玻璃的棒10”進行加熱、彎曲、焊接(整體加熱型)(圖3A)，然后陶瓷化制得。
圖3A中的100′是所述玻璃陶瓷前體玻璃的環(huán)10’的示意性焊接標記；圖3B中的100是所述玻璃陶瓷前體玻璃的環(huán)10的示意性焊接標記。
圖4A中，所示為要結(jié)合的元件-盤22″(壓制的)，和-棒元件21″。
這個盤22″和這些棒元件21″為玻璃陶瓷的前體玻璃。
它們按照本發(fā)明進行焊接(整體焊接)，形成燃燒器蓋的前體20′(圖4B)。棒元件21′通過焊縫100′與盤22′組合到一起。
該前體20′然后進行陶瓷化。將圖4B顛倒過來(供使用)，圖4C所示為最終的玻璃陶瓷制品20。虛線表示棒元件21和盤22之間的焊縫100，所述棒和盤構(gòu)成所述最終的制品20的各個元件。
在圖5至9中，所示為通過下面步驟能制成的本發(fā)明制品-對玻璃陶瓷前體玻璃形式的元件進行焊接(整體加熱型焊接)，-對所得組件進行陶瓷化。
例如，在圖5中，所示為適合用來支撐平底鍋的燃燒器蓋30。所述燃燒器蓋30由四個彎曲棒3和一個圓盤32(由玻璃陶瓷前體玻璃平板切割成的前體元件)構(gòu)成。所述棒31和圓盤32通過焊縫100連接。
圖6中，所示為(本發(fā)明的一種制品，主要用作)一個餐臺墊40。這種餐臺墊40由板和棒制成。每個棒進行加熱、成形，焊接在該板的兩個位置上，構(gòu)成把手。進行整體陶瓷化。所述餐臺墊40有兩個通過焊縫100連接到板42的兩個把手41。
圖7中，所示為格柵50，主要用作烹飪格柵。這種格柵50由是玻璃陶瓷的前體玻璃的棒制成。首先通過加熱、成形和焊接制成框架51的前體，然后固定上十字架52的兩根前體棒。然后整體進行陶瓷化。圖中的虛線象其它圖中一樣表示焊縫100。
圖8中，所示為同類型的更加復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制品60。對各個玻璃棒進行加熱、成形和焊接獲得這樣的結(jié)構(gòu)。然后整體進行陶瓷化。虛線表示各組成棒61之間的焊縫100。這樣的結(jié)構(gòu)有利于用作熱處理/熱化學處理的支架。
制品50和60是同一類型的本發(fā)明制品，通過對棒加熱、成形和組合，然后陶瓷化制造。
為獲得圖9中的制品70(可用于馬弗爐)，組合五塊玻璃陶瓷的前體玻璃板(采用邊對邊90°焊接)，對獲得的組件進行陶瓷化。在由五塊板71構(gòu)成的多面體的所有邊緣上形成焊縫100。
在圖10A和10B中，所示分別為由板82和棒81構(gòu)成的本發(fā)明雙部件制品的透視圖和截面圖。所述呈“U”形的棒81(粘結(jié)時成形)平放在所述板82上。這兩個元件均為玻璃陶瓷前體玻璃狀態(tài)，對其進行加熱，然后通過移動局部加熱進行焊接。虛線表示焊縫100(連續(xù)形成)。
在最終的制品上，棒81可僅因為美觀或為美觀和實用的原因存在。因此，如果是爐灶面的情況，所述棒可用來區(qū)分出兩個區(qū)域烹飪區(qū)和操縱作用區(qū)。若劃出烹飪區(qū)是閉合的，所述棒有利地構(gòu)成一個防溢出用的屏障。
圖11中，所示也是本發(fā)明的一個雙部件結(jié)構(gòu)的制品90。所述雙部件結(jié)構(gòu)包括一個大直徑管子92以及繞該大直徑管子(通過焊接連接在一起)的小直徑螺旋彎管91。
本發(fā)明這種制品90可以用作熱交換器。
該制品由玻璃陶瓷的兩根前體玻璃管制成。加熱并成形的小直徑管通過移動局部加熱焊接在大直徑管周圍。然后整體進行陶瓷化。
在該玻璃陶瓷制品中，虛線表示焊縫100(連續(xù)形成)。
在各附圖中所示的本發(fā)明制品由比值R1和R2來表征，它們已在本文中前面下了定義。
圖3B、5、6(考慮到把手41形狀)、7、8和9的制品呈現(xiàn)新穎的形狀，其表征比值是R1≥8和/或R2≥6cm-1。
圖4C的制品也可以說是新穎形狀，隨棒21的形狀而變。
由下面的一些實施例說明本發(fā)明的制品和方法。
使用作為玻璃陶瓷前體的一種玻璃。
所述玻璃具有以下以氧化物重量百分數(shù)表示的組成


已知這種玻璃能產(chǎn)生熱膨脹系數(shù)非常接近零的玻璃陶瓷，即具有優(yōu)良耐熱沖擊性的玻璃陶瓷，因此特別適合作為爐灶面、防火門等的組成材料。
在下面一些實施例中進行的陶瓷化材料(推薦的)如下-以60℃/min的速度升溫至675℃(成核溫度)；-在20分鐘內(nèi)，從675℃升溫至790℃通過成核范圍；-20分鐘內(nèi)，升溫至結(jié)晶溫度(930℃)；-在所述結(jié)晶溫度(930℃)保持12分鐘；-迅速冷卻至升溫。
使用兩種具有上述重量組成的玻璃的前體制品-兩個平板(厚度4mm，長度×寬度150×70mm)，-圓柱形(實心)棒(直徑5mm)。
實施例實施例1玻璃陶瓷制品焊接在玻璃陶瓷板上的玻璃陶瓷棒首先，將4mm厚(見上面)的平板預(yù)熱到650℃(其粘度達到約4×1013Pa·s(4×1014泊))，然后放置在一適當支架上。
用氧甲烷燃燒器來局部加熱直徑5mm的棒，燃燒器靠近平板上要焊接的所述棒的區(qū)域，使得-所述棒局部加熱到約1,350℃(則其粘度約為600Pa·s(6,000泊))，-所述板進行另外的局部加熱，使其要焊接上所述棒的區(qū)域的溫度達到約800℃(即其粘度約為109Pa·s(1010泊))。
將軟化的棒(η≈6,000泊)放置并焊接在所述平板上，此時以1,000mm/分鐘的速度接觸(燃燒器)的溫度。
將所述棒焊接(移動局部加熱)了300mm長度后，將該雙部件組件放在600℃(相應(yīng)于玻璃粘度約為1016Pa·s(1017泊)時溫度)的爐子內(nèi)。該組件在此溫度條件的爐內(nèi)保持30分鐘(退火熱處理)。然后緩慢冷卻。
然后，對制得的雙部件組件進行推薦的陶瓷化處理。
根據(jù)另一個實施方式，焊接好的組件可立即進行陶瓷化處理(不進行退火熱處理和冷卻步驟)。
制得的玻璃陶瓷制品是圖10A和10B所示的類型。
實施例2玻璃陶瓷制品邊對邊(以90°)焊接的兩塊玻璃陶瓷板首先，將上面所述類型的兩塊平板(為玻璃陶瓷的前體玻璃，其組成為上面標出的重量組成，具有上面標出的尺寸)預(yù)熱至約650℃(使它們的粘度約為4×1013Pa·s(4×1014泊))。然后，將兩塊平板轉(zhuǎn)移到一適當?shù)闹Ъ苌?，使它們的兩個邊(長70mm)相互非常靠近，然后，將這兩塊平板放置互成90°。
用氧甲烷線性燃燒器加熱這兩個邊至約1,400℃(使它們的粘度降低至約400Pa·s(4,000泊))，僅保持12秒。然后使這兩個邊接觸并保持10秒時間。這兩塊板就90°結(jié)合(焊接)了。
將已焊接的組件(如圖1B所示)放在600℃(該溫度大約相應(yīng)于玻璃粘度為1016Pa·s(1017泊)溫度)的爐內(nèi)。所述組件在所述爐內(nèi)在此溫度保持30分鐘(退火熱處理)。
然后，所述組件緩慢冷卻，最后進行推薦的陶瓷化處理。
根據(jù)另一個實施方式，已焊接的組件立即進行陶瓷化處理(不進行退火熱處理和冷卻步驟)。
由此制成的雙部件組件在機械強度和熱沖擊試驗中，顯示焊接區(qū)中沒有薄弱部位。
在不偏離本發(fā)明范圍和精神下所做的各種修改和變動對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。因此，本發(fā)明將包括在權(quán)利要求書和其等價物內(nèi)容之內(nèi)對本發(fā)明的修改和變動。
權(quán)利要求
1.一種制造玻璃陶瓷制品的方法，包括以下步驟-通過焊接制備單部件或多部件結(jié)構(gòu)的前體玻璃制品，-使所述前體玻璃制品陶瓷化成為玻璃陶瓷制品，其中，如果在多部件結(jié)構(gòu)中加入各種玻璃材料，這些玻璃材料具有相容的熱膨脹系數(shù)，并能在同一條件下陶瓷化，其特征在于，能通過在焊接區(qū)局部加熱來進行焊接。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，制造所述前體制品(10′)時，其單一部件(10″)或至少一個部件發(fā)生明顯的變形。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，各部件要焊接的部分通過熱處理其粘度降低至小于或等于其軟化點時粘度的足夠值，以便實施焊接；所述熱處理要足夠迅速，以防止引起陶瓷化。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，要焊接諸部分中一個部分的粘度降低至小于5,000Pa·s(50,000泊)，較好降低至小于1,000Pa·s(10,000泊)，而其余要焊接部分的粘度降低至小于或等于5×1011Pa·s(5×1012泊)。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述焊接是在焊接時對整個焊接區(qū)進行小于30秒，較好小于20秒時間的整體局部加熱。
6.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述焊接是以大于100mm/min，較好大于200mm/min的接觸速度進行移動局部加熱型焊接。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述焊接用燃燒器(5)或激光器進行。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括在進行焊接之前，對至少一個要焊接的部分進行預(yù)熱，降低該要結(jié)合部分的粘度。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，玻璃陶瓷的一種或多種前體玻璃是β-石英和/或β-鋰輝石主要結(jié)晶相的玻璃陶瓷前體。
10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，是焊接至少兩塊板(1，2)、棒(21″)，管和/或壓制物體(22)這些部件來制得前體制品。
11.采用權(quán)利要求1的方法制得的玻璃陶瓷制品(10、20、30、40、50、60、70、80、90)，它們的單部件或多部件結(jié)構(gòu)具有至少一個焊縫(100)。
12.如權(quán)利要求11所述的玻璃陶瓷制品(20、30、40、50、60、70、80、90)，它們的至少雙部件結(jié)構(gòu)在所述結(jié)構(gòu)為相同或不同玻璃陶瓷的至少兩個部件(21、22，31、32，41、42，51、52，61、71，81、82，91、92)之間有至少一個焊縫(100)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的玻璃陶瓷制品(10、20、30、40、50、60、70、80、90)，其組成玻璃陶瓷具有β-石英和/或β-鋰輝石主要結(jié)晶相。
14.如權(quán)利要求12或13所述的玻璃陶瓷制品(20、30、40、50、60、70、80、90)，所述制品的至少一個雙部件結(jié)構(gòu)包含板(42、82)，棒(21、31、41、51、52、61、81)，管(91、92)和/或壓制物體(22)這些部件。
15.如權(quán)利要求12-14中任一項所述的玻璃陶瓷制品(20、30、40、50、60、70、80、90)，所述制品的至少一個雙部件結(jié)構(gòu)包含-至少兩塊板(71)，-至少一塊板(42、82)和至少一根選自棒(41、81)/管類的物體，-至少兩個來自棒(51、52、61)/管(91、92)類的物體，或-至少一個壓制物體(22)和至少一根選自棒(21)/管類的物體。
16.如權(quán)利要求12-15中任一項所述的玻璃陶瓷制品(20、30、50、70、80)，它是以下一種制品-馬弗爐元件(70)，-支架格柵(50)，-爐灶面燃燒器蓋(20、30)，-有凸起(80)的板。
17.如權(quán)利要求12-16中任一項所述的玻璃陶瓷制品(10、30、40、50、60、70)，其結(jié)構(gòu)的特征是以下面標準的一個和/或另一個來表征-比值遮覆體/體積≥8-比值表面積/體積≥6cm-1。
全文摘要
公開一種具有至少一個焊縫(100)的單部件或多部件玻璃陶瓷制品(10、20、30、40、50、60、70、80、90)，以及制造所述制品(10、20、30、40、50、60、70、80、90)的方法，該方法包括進行至少一次焊接。本發(fā)明的關(guān)鍵是掌握玻璃陶瓷的前體玻璃的焊接方法。
文檔編號C03B23/00GK1823018SQ200480020287
公開日2006年8月23日 申請日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月15日
發(fā)明者A·M·弗雷德霍姆, C·吉勒 申請人:康寧股份有限公司