一种蓝宝石晶片的熔接方法与流程

一种蓝宝石晶片的熔接方法【技术领域】本发明涉及蓝宝石技术领域，尤其涉及一种蓝宝石晶片的熔接方法，具体涉及一种利用温度梯度熔接蓝宝石晶片的方法。

背景技术：
已知的，蓝宝石具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，其强度高、硬度大、耐冲刷和抗腐蚀，可在接近2000℃高温的恶劣条件下工作，而且其还具有良好的热传导性和电气绝缘性，最重要的是蓝宝石还具有良好的透光性，被广泛的应用于红外窗口、高强度光学窗口和医疗器械等技术领域，随着光学部件体积的不断增大，对大尺寸蓝宝石晶片制品的需求也越来越大，而蓝宝石晶片在生长时由于受现有生长技术和设备规格的限制，蓝宝石晶片的规格都无法满足光学窗口的需求，为了解决这一技术问题，就需要将多个蓝宝石晶片进行组合，以达到尺寸方面的要求。现有蓝宝石晶片组合的方式为利用粘贴浆料对蓝宝石晶片进行粘接，通过该方法粘接的蓝宝石晶片的粘接缝不能承受高温和高压，粘接缝的承压程度比蓝宝石晶片的承压程度降低几倍甚至几十倍；或通过离子束侵蚀法对蓝宝石晶片进行连接，该方法连接的蓝宝石晶片拉伸强度很小，只有10Mpa左右；或通过钎焊法对蓝宝石晶片进行连接，该方法连接的蓝宝石晶片的连接部位不透明，因而得到的连接件不能用作光学窗口等。综上所述，上述对蓝宝石晶片的连接方法因对接面的强度都远远低于蓝宝石晶片的强度，同时在对接面均会出现连接线，无法将熔接的蓝宝石 晶片真正熔为一体形成一个完整的单晶体，进而无法较好的满足光学窗口的要求等。参考文献：知网空间硕士学位论文：论文题目蓝宝石扩散连接研究、论文作者哈尔滨工业大学王天成、分类号：0799、网址：http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10213-2010064337.htm；中国专利：公开号为CN103103621A、公开日为2013年05月15日、专利名称为一种蓝宝石拼接方法、蓝宝石窗口和粘贴浆料。

技术实现要素：
为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种蓝宝石晶片的熔接方法，本发明通过采用具有温度梯度的加热器对蓝宝石晶片的对接面进行加热，待蓝宝石晶片的对接面融化后，降低加热器的加热温度，进而使蓝宝石晶片的对接面从两端向中间重新结晶并使熔接的蓝宝石晶片形成一个完整的单晶体，大大拓宽了蓝宝石晶片的应用领域等。为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：一种蓝宝石晶片的熔接方法，所述熔接方法包括如下步骤：第一步、备齐蓝宝石晶片；第二步、接上步，将待熔接的蓝宝石晶片固定在密闭的炉体内，并使待熔接蓝宝石晶片的对接面处于具有温度梯度的加热器内；第三步、接上步，在气体保护环境利用具有温度梯度的加热器对蓝宝石晶片的熔接端进行加热，加热时，蓝宝石晶片接头处的温度最高，接头两端的温度逐渐变低形成温度梯度，待蓝宝石晶片的接头融化后，缓慢降 低加热器的加热温度，使蓝宝石晶片从两边向接头处同时再结晶使对接面与蓝宝石晶片形成一个完整的单晶体，或加热时，蓝宝石晶片接头处和一端蓝宝石晶片端头的温度高，另一端蓝宝石晶片的温度由接口处向外逐渐变低形成温度梯度，待蓝宝石晶片的接头融化后，缓慢降低加热器的加热温度，使蓝宝石晶片从温度低的一端向接头处再结晶使对接面与蓝宝石晶片形成一个完整的单晶体；第四步、接上步，继续降低加热器的加热温度，并逐步将温度降低至常温状态，然后取出熔接后的蓝宝石晶片。所述的蓝宝石晶片的熔接方法，所述第二步中所述的炉体上分别设有抽气系统和充气口，在炉体内设有夹持机构，所述夹持机构夹持蓝宝石晶片，在蓝宝石晶片接头处的上面设有加热器或在蓝宝石晶片接头处的下面设有加热器或在蓝宝石晶片接头处的上面和下面分别设有加热器，所述加热器连接高频电源。所述的蓝宝石晶片的熔接方法，所述第四步获取熔接后的蓝宝石晶片进行磨光和抛光。采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：本发明所述的一种蓝宝石晶片的熔接方法，本发明通过采用具有温度梯度的加热器在气体保护环境下对蓝宝石晶片的对接面进行加热，待蓝宝石晶片的对接面融化后，降低加热器的加热温度，进而使蓝宝石晶片的对接面从两端向中间重新结晶并使熔接的蓝宝石晶片形成一个完整的单晶体，使蓝宝石晶片接口处的抗冲击强度与蓝宝石晶片的抗冲击强度保持一致，大大拓宽了蓝宝石晶片的应用领域等。【附图说明】图1是本发明的结构示意图；图2是本发明中加热器的结构示意图；图3是本发明中加热器的俯视结构示意图；图4是本发明中加热器的另一结构示意图；在图中：1、炉体；2、外加热板A；3、蓝宝石晶片；4、夹持机构；5、抽气系统；6、外加热板B；7、高频电源；8、中间加热板；9、充气口。【具体实施方式】通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；结合附图1～4所述的一种蓝宝石晶片的熔接方法，所述熔接方法包括如下步骤：第一步、备齐蓝宝石晶片3；第二步、接上步，将待熔接的蓝宝石晶片3固定在密闭的炉体1内，所述炉体1上分别设有用于抽真空的抽气系统5和用于充入保护性气体的充气口9，所述保护性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气、氟利昂或氡气中的任意一种，进一步，在炉体1内设有用于夹持蓝宝石晶片3的夹持机构4，并使待熔接蓝宝石晶片3的对接面处于具有温度梯度的加热器内，其中具有温度梯度的加热器的设置方式为在蓝宝石晶片3接头处的上面设有加热器或在蓝宝石晶片3接头处的下面设有加热器或在蓝宝石晶片3接头处的上面和下面分别设有加热器，所述加热器连接高频电源7；第三步、接上步，在气体保护环境利用具有温度梯度的加热器对蓝宝石晶片3的熔接端进行加热，加热时，蓝宝石晶片3接头处的温度最高，接头两端的温度逐渐变低形成温度梯度，待蓝宝石晶片3的接头融化后，缓慢降低加热器的加热温度，使蓝宝石晶片3从两边向接头处同时再结晶使对接面与蓝宝石晶片3形成一个完整的单晶体，其中所述加热器包括外加热板A2、外加热板B6和中间加热板8，在所述外加热板A2和外加热板B6之间设有中间加热板8，所述外加热板A2依次连接中间加热板8和外加热板B6，其中外加热板A2和外加热板B6的加热温度比中间加热板8的加热温度低，因此蓝宝石晶片3的对接面先融化，然后随着逐渐降低加热器的温度，蓝宝石晶片3对接面的熔液以蓝宝石晶片3为籽晶由两端依次向中部重新结晶最终形成一个完整的单晶体；或加热时，蓝宝石晶片3接头处和一端蓝宝石晶片3端头的温度高，另一端蓝宝石晶片3的温度由接口处向外逐渐变低形成温度梯度，待蓝宝石晶片3的接头融化后，缓慢降低加热器的加热温度，使蓝宝石晶片3从温度低的一端向接头处再结晶使对接面与蓝宝石晶片3形成一个完整的单晶体，其中所述加热器包括外加热板A2和中间加热板8，所述外加热板A2连接中间加热板8，所述外加热板A2设置在其中一个蓝宝石晶片3对接面的端部，中间加热板8设置在蓝宝石晶片3的对接面和另一蓝宝石晶片3的端部，其中外加热板A2的加热温度比中间加热板8的加热温度低，因此蓝宝石晶片3的对接面和另一蓝宝石晶片3的端部先融化，然后随着逐渐降低加热器的温度，蓝宝石晶片3对接面的熔液以蓝宝石晶片3为籽晶从温度低的一端向接头处再结晶使对接面与蓝宝石晶片3形成一个完整的单晶体；第四步、接上步，继续降低加热器的加热温度，并逐步将温度降低至常温状态，然后取出熔接后的蓝宝石晶片3，然后对获取熔接后的蓝宝石晶片3进行磨光和抛光。本发明未详述部分为现有技术。为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。