如Gen-IO和更大的成形體,應指出本文所述的方法還可用于制造較小玻璃基片,例如 Gen-8 (2200x2500mm)和更小,這些較小的玻璃基片本來可使用統一的等靜壓方法來制造。
[0038] 本文所述的方法可提供相對于現有技術方法的改進,至少因為本發明的方法無需 粘結劑。粘結劑通常要求在它們的成分和耐火組件之間發生化學反應,以形成有效的粘結。 如果反應成功地進行到所有粘結劑都反應的程度,將在耐火組件之間形成包括反應物薄層 的接合或連接件。但是,如果施涂的粘結劑層過厚,則它們不能完全與耐火材料反應,由此 得到可能損壞粘結強度的一個或多個中間相。此外,未反應的材料或預期的反應產物可能 在操作過程中被熔融玻璃侵蝕的程度增強或減弱,這是因為耐火材料或反應物在玻璃中的 溶解度有差異。
[0039] 圖1顯示使用掃描電子顯微鏡(SEM)拍攝的使用根據現有技術方法的粘結劑的兩 個鋯石組件之間失效的接合的背散射電子圖像。例如,接合失效可為反常的厚粘結劑層的 結果。待接合的鋯石耐火材料110見圖像右邊。粘結劑不完全地與鋯石耐火材料110反應, 形成富氧化鋯的二氧化鈦120和鈦酸鋯130的混合物。存在多個粘結相可導致弱粘結、相 不相容和/或腐蝕問題。完全的反應和因此更成功的接合通過富鈦氧化鋯薄層140表示, 其不存在中間相120和130。
[0040] 雖然無意受限于理論,但據信本發明的方法可減少或甚至消除相容性和/或腐蝕 問題,因為熔融的玻璃將只接觸耐火材料,不存在不同的粘結劑相。此外,因為部存在粘 結劑連接件,根據本發明的方法制造的耐火基片或成形體可呈現改善的強度,例如MOR強 度。在一些實施方式中,因為不存在粘結劑,耐火基片或成形體還可具有改善的熱震性質, 因此例如在燒制或操作時粘結劑和耐火材料的熱性質和/或性能不存在差異。
[0041] 與使用粘結劑相關的另一潛在問題是改變玻璃腐蝕性能。例如,如果操作時連接 件或多或少比材料耐火材料更易于被腐蝕,所得玻璃板可具有斑紋(streak lines)或厚度 帶變化。圖2A和2B顯示與使用粘結劑相關的兩個潛在的問題磨損圖案。
[0042] 在圖2A中,兩個耐火組件210和220通過粘結劑230連接。在這種情況下,粘 結劑230在玻璃中的溶解度高于耐火組件210和220,即腐蝕比耐火組件210和220更高。 因此,在一定時間和使用之后,圖2A中的接合的基片將最終形成凹陷(dip) 240,這導致最 終玻璃制品中形成斑紋。在圖2B中,兩個耐火組件210和220通過粘結劑230連接。在 這種情況下,粘結劑230在玻璃中的溶解度低于耐火組件210和220,即在玻璃中的腐蝕 比耐火組件210和220更低。因此,在一定時間和使用之后,圖2B中的接合的基片將最終 形成脊250,這導致最終玻璃制品中形成斑紋。
[0043] 相反,圖2C顯示根據本發明制造的耐火基片,即,制造時不使用粘結劑。耐火組 件210和220在不使用粘結劑的情況下連接,且不展現不利的磨損圖案例如凹陷或脊。在 兩個組件之間存在連接件260,但不會被觀察到或不能以其它方式檢測到。應指出理論上只 有當粘結劑和耐火組件呈現在玻璃中的溶解度相等時,現有技術方法才可取得本發明的腐 蝕分布。因此,通過消除存在粘結劑導致的連接件,根據本發明的方法制造的玻璃成形體 可制備包括減少的形成斑紋或在一些實施方式中不包括形成斑紋的玻璃板。
[0044] 本文所述的方法可用于接合包括任意耐火材料的兩個或更多個組件。例如,耐火 組件可選自鋯石、氧化鋁、熔凝澆鑄氧化鋯或任何能通過原子晶格或晶粒邊界擴散燒結的 其它耐火氧化物。根據一種實施方式,待接合在一起的耐火組件是鋯石組件。在其它非限 制性實施方式中,耐火組件可為相同耐火材料的不同種類,例如耐火材料可包括相同的主 要成分例如鋯石或氧化鋁,但可具有不同的晶粒尺寸或微量成分。作為非限制性例子,耐 火材料可為鋯石耐火材料的不同種類,具有各種濃度的可改善某些耐火性能例如耐蠕變性 和強度的其它物質。當使用一體等靜壓方法時,不同耐火材料或不同種類耐火材料的組合 是不可能的。
[0045] 根據各種實施方式,待接合的耐火組件可為燒制的耐火體,其通過冷等靜壓無機 耐火粉末和各種其它成分以及隨后燒制所得產品來制備。耐火組合物可包括陶瓷中常規應 用的其它起始材料,例如燒結助劑和粘結劑。在一些實施方式中,耐火組件可為燒制的鋯 石體。除了主要組分以外,耐火組合物可包含各種微量組分例如TiO2, SiO2, Fe2O3, Y2O3, B2O3,La2O3, BaO, Na2O, K20, Li2O, CaO,和原材料中所固有的各種其它痕量和微量組分。
[0046] 如本文所使用,術語"燒制的,""燒制的體,""燒制的組件,"及其其它變體互換 使用,用于指進行等靜壓壓制和經歷足以燒結耐火組合物的溫度的耐火組合物。例如,在 根據本發明接合在一起之前,耐火組件可在高于約l〇〇〇°C,例如高于約1200°C,高于約 1400°C,或高于約1500°C的溫度下進行燒制。
[0047] 根據各種實施方式,各耐火組件包括至少一個待接合的表面,在本文中也稱為接 合表面。例如,在接合兩個耐火組件的情況下,各組件具有接合表面和遠表面。接合表面 連接在一起,且遠表面變成剛剛形成的耐火基片的遠端。當把多于兩個的耐火組件(例如 三個組件)接合在一起時,兩個端部組件具有接合表面和遠表面且中間組件具有兩個接合 表面。中間組件位于兩個端部組件之間,把接合表面連接在一起,且遠表面變成剛剛形成 的耐火基片的遠端。類似地,通過在端部組件之間另外添加一個或多個具有兩個接合表面 的中間組件,可以相同的方式把多于3個組件接合在一起。
[0048] 待接合的表面分別進行研磨和/或拋光,然后相互接觸。在一些實施方式中,使 用磨料(abrasive)研磨和/或拋光表面,該磨料的粒度至少與待接合的組件中存在的最大 顆粒一樣細。例如,如果待接合的組件中存在的最大顆粒是約75微米,那么待接合的表 面可使用約75微米或更細的粒度進行拋光。某些較粗的表面精整度可通過研磨接合表面 來獲得,無需使用更細的拋光。
[0049] 根據各種實施方式,接合表面可使用粒度為約35微米或更細的磨料進行拋光。 例如,接合表面可使用約25微米或更細,約15微米或更細,或約10微米或更細的粒 料進行拋光。接合表面可使用本技術領域所公知的任意技術進行拋光,例如使用金剛石盤 (diamond rouge)或砂輪拋光或者使用SiC砂紙手動拋光。例如可用按照具有不同粒度的 磨料(粒度逐漸減小)研磨和/或拋光表面,從而取得所需的表面粗糙度。作為非限制性 例子,表面可使用約50微米的粒度進行研磨和/或碾磨,然后使用粒度為約35微米的金 剛石盤進行拋光,然后使用粒度為20微米或更細的SiC砂紙進行手動拋光。
[0050] 待接合的表面的表面粗糙度可取決于與拋光方法相關的各種因素。例如,磨料的 粒度、磨料的硬度、耐火組件的硬度和/或拋光時所用負荷會影響所得最終表面粗糙度。如 本文所使用,術語"表面粗糙度"用于指&值,即,平均表面粗糙度。在一些實施方式中, 拋光待接合的表面以獲得小于約200nm表面粗糙度Ra。例如,表面粗糙度可小于約150nm, 小于約IOOnm,小于約50nm,或小于約10nm。可使用本技術領域所公知的方法例如原子力 顯微鏡(AFM)對表面粗糙度RJi行成像和計算。雖然無意受限于理論,但據信待接合的表 面之間的接觸程度隨著表面研磨和/或拋光到更細的精整度(finish)而增加,由此導致組 件之間更強的接合。
[0051] 在一些實施方式中,可對待接合的表面進行加工、研磨和/或拋光,從而使得它們 是基本上相互互補的。換句話說,在該實施方式中,各接合表面是相對的表面的鏡像圖像。 例如,兩個平坦的待接合的表面相互平行。但是應理解,待接合在一起的的表面無需是平 坦的。如本文所使用,術語"接合表面對"及其變體指發生相互接觸的兩個接合表面。在其 中兩個耐火組件待接合在一起的情況下,兩個接