專利名稱：高溫玻璃焊料及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃焊料，尤其是特別適合于高溫應(yīng)用的無定形和部分結(jié)晶玻璃焊料，及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
玻璃焊料通常用于產(chǎn)生結(jié)合點(diǎn)以將尤其是玻璃和/或陶瓷組件彼此或者與金屬制成的組件以電絕緣的方式接合。在玻璃焊料的發(fā)展過程中，為了獲得長期穩(wěn)定的結(jié)合點(diǎn)， 通常選擇其組成以使玻璃焊料的熱膨脹系數(shù)與被彼此接合的組件的熱膨脹系數(shù)近似一致。 與其它結(jié)合點(diǎn)相比，例如含有塑料的結(jié)合點(diǎn)，基于玻璃焊料的結(jié)合點(diǎn)具有能產(chǎn)生真空密封和能耐受相對(duì)高溫度的優(yōu)點(diǎn)。玻璃焊料通常由在焊接操作中熔融的玻璃粉制備，該玻璃粉在熱作用下與將要接合的組件一起形成結(jié)合點(diǎn)。通常選擇焊接溫度使其與玻璃的半球溫度近似一致或者通?？梢云x后者士20K。半球溫度能使用熱臺(tái)顯微鏡以顯微鏡法測(cè)定。其表征出將初始柱狀試樣熔融以形成半球態(tài)的溫度。如能從相關(guān)科技文獻(xiàn)中所看到的，半球溫度能被指定為粘度大約為log η = 4. 6。如果將玻璃粉體形式的無結(jié)晶玻璃熔融和再次冷卻以凝固，其通常能在相同的熔點(diǎn)再次熔融。在接縫或接合面(join)含有無結(jié)晶玻璃焊料的情況下，這意味著接縫或接合面能長期經(jīng)受的操作溫度必須不高于焊接溫度。實(shí)際上，由于玻璃焊料的粘度隨著溫度的升高而降低和具有一定流動(dòng)性的玻璃在高的溫度和/或壓力下會(huì)從接縫或接合面壓出以致于接合失敗，在許多應(yīng)用中的操作溫度必須明顯地低于焊接溫度。因此，用于高溫應(yīng)用的玻璃焊料通常必須具有顯著地高于未來操作溫度的焊接溫度或半球溫度。例如，使用此類玻璃焊料的一個(gè)領(lǐng)域是，能被用作如機(jī)動(dòng)車輛中的能源或者用于分散的能量供應(yīng)的高溫燃料電池中的接縫或接合面。燃料電池的一個(gè)重要類型是，例如， S0FC(固體氧化物燃料電池)，其能具有高達(dá)約1100°C的非常高的操作溫度。含有玻璃焊料的接縫或接合面通常被用于生產(chǎn)燃料電池組，即用于接合多個(gè)單獨(dú)燃料電池以形成組。此類燃料電池是已知的且正在不斷地改進(jìn)。尤其，如今燃料電池的發(fā)展趨勢(shì)通常地是在較低操作溫度的方向上。一些燃料電池現(xiàn)在能達(dá)到低于800°C的操作溫度，所以由于焊接工藝中 SOFC組件上低的熱應(yīng)力，焊接溫度的降低是可能的和同時(shí)令人滿意的。燃料電池發(fā)展中的一個(gè)重要角色是由玻璃焊料扮演的，其就是下述公開的主題。DE19857075C1 描述了一種熱膨脹系數(shù) α (20_950)為 10. 0X ΙΟ—Κ—1 至 12. 4X10^ 的無堿玻璃陶瓷焊料。在此描述的焊料含有20至50mol%的MgO。具有高的MgO含量的玻璃實(shí)際上非常易受結(jié)晶作用的影響，這導(dǎo)致迅速且達(dá)到高度結(jié)晶的化合物。在如此迅速和大量晶化的情況下，確保將要由玻璃焊料接合的材料的良好的潤濕是困難的。然而，能提供一種最優(yōu)化滿足各自要求的接縫或接合面是必須的。此外，在此文獻(xiàn)中描述的玻璃焊料含有 40至50mol%的Si02。然而，增加的SW2含量導(dǎo)致熔點(diǎn)和進(jìn)而焊接溫度的增加。在US 6，532，769B1和US 6，430, 966B1中描述了同樣的玻璃陶瓷焊料。這些焊料被設(shè)計(jì)用于大約1150°C的焊接溫度和含有5至15m0l%的A1A。如此高的焊接溫度對(duì)于現(xiàn)代燃料電池來說是不令人滿意的，因?yàn)樗鼈兪菇饘倩暮推渌鼰崦舾胁牧辖?jīng)受過度的程度。DE 102005002435A1描述由無定形玻璃基質(zhì)和結(jié)晶相組成的復(fù)合焊料。該玻璃基質(zhì)具有超過20重量％的高含量的CaO和MgO，但這導(dǎo)致相對(duì)高的粘度和高的介電損耗。此外，Al2O3的含量至少為10重量％。Al2O3通常被用于玻璃焊料以控制晶化，但同時(shí)也降低焊料的熱膨脹，因此當(dāng)玻璃焊料被用于接合具有高熱膨脹的材料時(shí)，其通常起反作用。DE 10122327A1 描述了一種熱膨脹系數(shù) α (2(1__ 大于 IlX ΙΟ—Γ1 由 BaO-CaO-SiR 系統(tǒng)組成的用于在高溫范圍內(nèi)接合陶瓷和金屬的玻璃焊料。尤其當(dāng)接合材料的膨脹系數(shù)α 低于12 X KT6IT1時(shí)，例如^O2陶瓷的熱膨脹為IOX KT6IT1,差的匹配導(dǎo)致熱應(yīng)力的產(chǎn)生，這些能降低強(qiáng)度或甚至導(dǎo)致接合完全失敗。此玻璃的BaO含量達(dá)到45-55重量％。高的BaO 含量能導(dǎo)致增加的晶化。此外，SiO2W比例在35至45重量％范圍內(nèi)。增加的SiO2含量導(dǎo)致熱膨脹的降低和所需接合溫度的增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種焊接玻璃，其能在不超過大約1100°C的焊接溫度下處理，在焊接工藝結(jié)束后在大約90(TC操作溫度下具有不被從接縫或接合面擠出和/ 或從后者流出的足夠高的粘度，還具有在20°C至300°C溫度范圍內(nèi)α (20_300)在8Χ KT6IT1至 Ii χ 10- -1范圍內(nèi)的線性熱膨脹和因此匹配用于燃料電池中的鋼鐵和氧化物陶瓷，尤其是 ZrO2和/或Al2O3陶瓷。該目的由依據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的玻璃焊料實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中被闡述。除非另外指出，以下所有給出的百分含量均基于氧化物按重量計(jì)。依據(jù)本發(fā)明，玻璃焊料具有α W)在SXKT6ITi至IlXKr6IT1的線性熱膨脹系數(shù)。本發(fā)明玻璃焊料含有10 %至< 45%的Ba0、10%至31%的SiO2和可選的可達(dá)到25% 的SrO和少于2%的A1203。然而，選擇BaO和SrO的比例以使BaO和SrO的總量為20%至 65%。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在這兩種組分含量較高時(shí)，焊接操作中玻璃焊料結(jié)晶的趨勢(shì)以令人不滿意的方式增加。另一方面，如果BaO和SrO的總含量低于20%，熱膨脹降至低于8 X KT6IT1,超出所需范圍。此外，發(fā)明者已經(jīng)意識(shí)到，高的Al2O3含量，尤其玻璃焊料中的高的Al2O3含量能對(duì)其性能產(chǎn)生不利的影響；尤其，相對(duì)高的含量導(dǎo)致熔融和/或焊接溫度的升高和熱膨脹系數(shù)的降低。因此，依據(jù)本發(fā)明Al2O3含量限定為Al2O3低于2%。此外，依據(jù)本發(fā)明的焊料可選地含有至少一種含量高至30%的選自MgO、CaO、ZnO 和BeO的堿土金屬氧化物R0。堿土金屬氧化物RO的含量也能控制玻璃焊料的晶化性能。 其它的積極效果是含RO玻璃可降低介電損耗。此外，通過網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)變堿土金屬氧化物，可降低熔點(diǎn)和玻璃轉(zhuǎn)化溫度。RO的含量還帶來熱膨脹系數(shù)的增大，而且因此代表了一種簡(jiǎn)單的匹配玻璃焊料與將要熔合的組件的途徑。此外，可選地選自B203、Ga203> In203、Y2O3> La2O3 和 Dy2O3 的氧化物 Ii2O3 以高至 30% 的量存在于本發(fā)明玻璃焊料中。這些組分I^2O3也能控制焊接操作中玻璃焊料的晶化行為。 同時(shí)，它們能升高玻璃轉(zhuǎn)化溫度。玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg越高，玻璃焊料的使用溫度越高。
其它可選的組分是選自TiO2JiO2和HfO2的可高至20%的量的氧化物R02。這些氧化物可以，特別是，作為在特別的實(shí)施方式中需要的部分晶化的晶核。本發(fā)明玻璃焊料是(除了雜質(zhì)之外)優(yōu)選地不含TeO2,因?yàn)橛绕湓牧嫌泻θ祟惤】?。這意味著本發(fā)明玻璃焊料的TeA含量優(yōu)選低于0. 3重量％和特別優(yōu)選低于0. 2重量％。然而，氧化物ROj2O3和RO2必須在本發(fā)明玻璃焊料中在總量> 2%至35%的范圍內(nèi)存在。依據(jù)本發(fā)明，玻璃焊料的堿金屬或堿金屬氧化物L(fēng)i20、Na2O, K2O較低。依據(jù)本發(fā)明，總計(jì)低于1重量％的這些所述的堿金屬氧化物存在于玻璃焊料中。除了雜質(zhì)，本發(fā)明玻璃焊料尤其優(yōu)選地不含這些所述堿金屬氧化物和Rb2O和Fr20。通常認(rèn)為堿金屬具有對(duì)電絕緣性能有不利影響的。隨著堿金屬含量的增加，耐化學(xué)性也同時(shí)下降。然而，發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)相對(duì)高含量的Cs2O對(duì)本發(fā)明玻璃焊料的絕緣性能沒有不利的影響。因此，高達(dá)10重量％的Cs2O可存在于本發(fā)明玻璃焊料中。在本發(fā)明玻璃焊料中，Cs2O優(yōu)選地甚至取代至少部分化03而不以不可接受的方式惡化玻璃焊料的耐化學(xué)性。這意味著，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，Cs2O和化03的總含量不超過30重量％。然而，玻璃焊料除了雜質(zhì)之外不含Cs2O當(dāng)然也是可能的。更多的添加劑當(dāng)然是可能的，并同樣被本發(fā)明包括。為了本發(fā)明的目的，術(shù)語玻璃焊料包括焊接操作前被用作焊接玻璃的無定形研磨玻璃和焊接操作中由研磨玻璃形成的材料，其中，該材料能以特別是玻璃質(zhì)、部分結(jié)晶的玻璃陶瓷或者其它形式存在。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，依據(jù)本發(fā)明的玻璃焊料含有高至15%的化03?；?3含量不僅對(duì)晶化行為而且對(duì)熔融行為和因此玻璃熔融均具有積極的影響。另一方面，非常高的化03 含量可對(duì)耐化學(xué)性具有不利的影響。此外，高于15%的化03含量能導(dǎo)致氧化硼從玻璃焊料中蒸發(fā)，這同樣是不令人滿意的。與SiA的含量一起，B2O3的含量能大程度地輔助穩(wěn)定玻璃的形成。依據(jù)本發(fā)明的玻璃焊料優(yōu)選地含有可高至5%的CaO。CaO含量能同樣地影響焊接操作中玻璃焊料的晶化，但通過添加CaO同樣可能抑制不需要的晶體相鱗石英的形成。含量高至6%的MgO是同樣優(yōu)選的。較大含量的MgO能導(dǎo)致焊接操作中晶化的增加，其能致使熔融溫度的增加。此MgO含量將燒結(jié)和流動(dòng)之間的間隔增加至> 300°C。含量高至< 10%的TiA是同樣優(yōu)選的。較高含量的TiA能導(dǎo)致晶化的增加和能以此方式將流體轉(zhuǎn)變至更高的溫度。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明的玻璃焊料在每種情況下含有高至2%的 CrO和/或PbO和/或V2O5和/或WO和/或SnO和/或CuO和/或MnO和/或CoO和/或 Sb203。這些組分能，例如，有助于提高在不同基材上的潤濕性能。然而，本發(fā)明玻璃焊料尤其優(yōu)選地至少很大程度地不含此0，即I^bO以不超過1重量％的量存在，和本發(fā)明玻璃焊料非常特別優(yōu)選地不含I^bO (除雜質(zhì)外)。此外，由原材料或精煉劑帶來的雜質(zhì)，例如As2O3和/或BaCl，在每種情況下能以高至0. 2 %的量存在于本發(fā)明的玻璃焊料中。焊接操作后，本發(fā)明玻璃焊料優(yōu)選地以無定形玻璃存在。這意味著其實(shí)質(zhì)上不含
結(jié)晶區(qū)。
然而，在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明玻璃焊料以部分結(jié)晶的玻璃陶瓷存在， 其中結(jié)晶材料的比例不超過基于總重量的50%。在這些部分結(jié)晶的玻璃中，過度晶化或不希望的結(jié)晶相的析出能通過添加Ii2O3和 RO來避免。接合操作中的過度晶化將導(dǎo)致粘度的增加和移動(dòng)焊接溫度至1100°C以上。
SrBa2Si3O9 和 / 或 Ba0.8Sr3.2Si03 禾口 / 或 Ba0.8Sr0.2Si03 禾口 / 或 BaSi2O5 和 / 或 BaSiO3 和/或B Si04和/或BEi4SifA6和/或BEi2Si3O8和/或Sr2MgSi2O7作為結(jié)晶相優(yōu)選地形成。 可通過添加CaO避免鱗石英的形成。在部分結(jié)晶的實(shí)施方式中，本發(fā)明玻璃焊料的組成被優(yōu)選地設(shè)置以使其緩慢地晶化。如果其非常激烈地晶化，將通常不能獲得充足的潤濕。特別是，當(dāng)生成一個(gè)接縫或接合面時(shí)，焊接玻璃應(yīng)該通常地以未結(jié)晶或部分結(jié)晶的形式被引入將要焊接的部位，因?yàn)闈櫇駥⒈蝗酆辖M件所需的溫度是較低的。發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，尤其在這個(gè)實(shí)施方式中，在析出晶體相SrBii2Si3O9的三元系統(tǒng) BaO-SrO-SiO2中存在共晶。選擇氧化物BaO、SrO和SW2的重量比以使依據(jù)這三種氧化物的組成在所述共晶區(qū)域內(nèi)。這樣，獲得具有在燒結(jié)和流動(dòng)之間低于300°C的狹窄溫度范圍的玻璃是可能的。依據(jù)本發(fā)明的玻璃焊料優(yōu)選地具有820°C至1100°C的半球溫度和能相應(yīng)地在大約此溫度下被用于接合。由于這種可能的溫度范圍，玻璃焊料同樣適用于激光焊接工藝中的處理。本發(fā)明玻璃焊料通常通過在傳統(tǒng)的玻璃熔爐中熔融組分以形成玻璃和隨后將其研磨以形成玻璃粉來制備。例如，玻璃粉能以可分發(fā)的糊或預(yù)燒結(jié)成形體的形式引入接縫或接合面。當(dāng)焊料的熱膨脹被最佳地匹配即將融合的材料時(shí)，可獲得接縫或接合面的最佳強(qiáng)度。此外，源自晶化過程的熱膨脹系數(shù)的改變的結(jié)果是在焊料中沒有過度的應(yīng)力產(chǎn)生。其中，本發(fā)明玻璃焊料特別是通過避免不希望的晶體相確保此點(diǎn)。由于其物理性能，本發(fā)明玻璃焊料尤其適用于生產(chǎn)耐高溫接縫或接合面。為了本發(fā)明的目的，耐高溫是指溫度范圍大于大約650°C。此接縫或接合面尤其有利地在燃料電池中使用，尤其是SOFCs (固體氧化物燃料電池)。燃料電池中使用的一個(gè)例子是接合多個(gè)單獨(dú)SOFCs以形成SOFC組。另外的應(yīng)用領(lǐng)域是燃燒設(shè)備中的傳感器，例如汽車應(yīng)用、Schiffs 引擎，發(fā)電站、飛機(jī)或在航天飛行器中。優(yōu)選的應(yīng)用是本發(fā)明玻璃焊料用于在具有內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動(dòng)車輛的廢氣列車中的傳感器。然而，本發(fā)明玻璃焊料還能用于生產(chǎn)具有高耐熱性的燒結(jié)體。用于生產(chǎn)燒結(jié)體的工藝是充分已知的。通常，將本發(fā)明玻璃焊料的初始材料以粉體形式彼此混合，與通常的有機(jī)粘結(jié)劑混合并壓制成需要的形狀。代替初始材料粉體，依據(jù)本發(fā)明研磨先前熔融的玻璃和將其與粘結(jié)劑混合也是可行的。然后將壓縮的玻璃-粘結(jié)劑體帶入燒結(jié)溫度，粘結(jié)劑能被燒掉和玻璃組分能在燒結(jié)溫度下燒結(jié)成一體。然后，最終的燒結(jié)體與即將接合的組件接觸，通過焊接操作接合這些組件和/或被連接于這些組件。焊接中使用燒結(jié)體的優(yōu)點(diǎn)是燒結(jié)體是形狀組件和能被實(shí)質(zhì)上以任意幾何形狀生產(chǎn)。例如經(jīng)常使用的形狀是空心圓柱，其能和電動(dòng)插針一起引入金屬組件的引入口以獲得在焊接后具有電絕緣插針的優(yōu)選的密封玻璃-金屬引入。這種玻璃-金屬引入在許多電子組件中使用，被本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。另外本發(fā)明結(jié)晶玻璃焊料和/或復(fù)合物的優(yōu)選的應(yīng)用是生產(chǎn)含有玻璃焊料和/或組合物的薄片。該薄片類似于上述燒結(jié)體但同時(shí)具有巨大的彈性。形狀能從這些薄片沖壓成型和能有利地被用于將扁平組件彼此接合。
具體實(shí)施例方式以下通過依據(jù)本發(fā)明的玻璃焊料的性質(zhì)和同時(shí)在比較例的輔助下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。首先，將焊接玻璃在玻璃熔爐中進(jìn)行熔融。在通常以塊狀、至少以大幅片狀存在的焊接玻璃上測(cè)定以下性能。定義α (20_300)在20°C至300°C范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)Tg玻璃轉(zhuǎn)化溫度，或略寫為轉(zhuǎn)化溫度ST軟化溫度；在此溫度下粘度的對(duì)數(shù)為7. 6焊接玻璃的組成及其物理性能總結(jié)在表1中。表征焊接玻璃后，通過研磨處理從焊接玻璃制備一般為粉狀的玻璃焊料。在本實(shí)施例中，由熔融的焊接玻璃提供顆粒尺寸分布為D(50)大約ΙΟμπι和D(99) < 63 μ m的粉體，將其與粘結(jié)劑一起處理以得到可分發(fā)的糊狀物。粉體和粘結(jié)劑通過三輥軋機(jī)均勻化。 粘結(jié)劑通常為有機(jī)物質(zhì)例如硝化纖維素、乙基纖維素或丙烯酸酯粘結(jié)劑。其通常對(duì)晶化的玻璃焊料的性能沒有額外的影響，但應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行選擇以便于其能在加熱過程中完全地?zé)?。隨后通過熱臺(tái)顯微鏡測(cè)試玻璃焊料的熱學(xué)特性。為了此目的，從將要表征的粉體形式的焊接玻璃或復(fù)合物壓制成柱狀試樣，將此試樣在陶瓷載物臺(tái)上以lOK/min加熱。觀測(cè)到試樣形狀的改變，具有能指定特定粘度的以下特征點(diǎn)，通常在非晶化樣品升高溫度的情況下發(fā)生燒結(jié)開始在此溫度下，粉體顆粒開始熔融。結(jié)果是試樣的高度下降。粘度的對(duì)數(shù)為大約10+/-0. 3。軟化溫度此溫度STk通過柱狀試樣的邊緣開始變圓來表征。粘度的對(duì)數(shù)大約為
8.2 。球狀化溫度粘度的對(duì)數(shù)為大約6. 1。半球溫度在此溫度下試樣具有近似半球的形狀。粘度的對(duì)數(shù)為大約4. 6+/-0. 1。流動(dòng)溫度在此溫度下，試樣高度約為初始高度的1/3。粘度的對(duì)數(shù)為大約 4. 1+/-0. 1。晶化溫度Tc 由差熱分析(DTA)測(cè)定的最高晶化溫度，放熱反應(yīng)。通過熱臺(tái)顯微鏡測(cè)定玻璃焊料的熱性能，同時(shí)晶化后的性能同樣總結(jié)在表1中。另一方面，依據(jù)本發(fā)明所有實(shí)施例El至Ε6具有令人滿意的性能。這些獲得顯著低于1100°C的半球溫度。半球溫度通常還指的是封裝溫度。這使本發(fā)明玻璃焊料尤其適用于激光焊接工藝，因?yàn)樵谙鄬?duì)高的加工溫度下，由于光學(xué)性能的改變(吸收系數(shù)增加)，即將通過玻璃焊料接合和/或封裝的陶瓷被激光激發(fā)，可因此發(fā)生在溫度上不希望的階段式增加。
當(dāng)將激光輻射用于接合時(shí)，即將接合的區(qū)域通常非常迅速地被加熱，晶化被極大地抑制。在幾秒到幾分鐘時(shí)間范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定的粘結(jié)。使用半導(dǎo)體激光(功率3kW)和發(fā)射波長808nm和940nm執(zhí)行積極的接合實(shí)驗(yàn)。作為粉體的初始玻璃和液體一起攪拌以形成懸濁液，涂于即將接合的部件之上，隨后用激光照射。本發(fā)明玻璃焊料將所有依據(jù)本發(fā)明目的的正面性能結(jié)合在一起。能通過傳統(tǒng)熔融工藝制備具有良好熔融性能和不太高的熔融溫度的作為媒介的焊接玻璃。其具有需要范圍內(nèi)的熱膨脹和同時(shí)尤其具有所需的能被控制的晶化趨勢(shì)。該組成有效地防止不需要的晶體相的形成，這使長期穩(wěn)定的低應(yīng)力接縫或接合面成為可能。由于不含堿金屬，本發(fā)明玻璃焊料在高溫下依然具有優(yōu)秀的電絕緣性能。本發(fā)明玻璃焊料使能在大約820°C至最大1100°C的低的處理溫度下獲得大于 900°C的高操作溫度的接縫或接合面。此外，焊料引入后，不存在或僅僅緩慢的部分晶化帶來的內(nèi)連結(jié)材料的良好的潤濕使長期穩(wěn)定的接縫或接合面成為可能。依據(jù)本發(fā)明的玻璃焊料能被用于在熱膨脹系數(shù)為SXKr6IT1至IIXKr6IT1的材料之間生產(chǎn)氣密式高溫穩(wěn)定、電絕緣接縫或接合面。此類材料為，例如，高膨脹鋼、高鉻合金和氧化物陶瓷，尤其是^O2。尤其，能獲得和之間以及和其它具有高熱膨脹材料，高膨脹合金例如CFY、Durcolloy, Inconel或Crofer22APU之間的接縫或接合面。
實(shí)施例123456BaO4443.144.642.64238.8SiO22625.326.22524.722.8SrO1514.615.214.414.313.1B2O310101010109CaO222221.8MgO25「2574.5Al2O3100100TiO20000010物理測(cè)量Ot (20-300) 10 6K10.1310.2510.2610.1910.329.76Tg[。C]602598610599592629膨脹儀軟化點(diǎn)[°c]652642648640635671密度 g/cm3[°C]3.86273.8415---3.8769開始燒結(jié)rc]652642640647649673軟化點(diǎn)[°c]741742711710688756球狀化溫度[°c]780772785776768975半球溫度 T (logTi=4.55) [°C]8528289218428261005流動(dòng)溫度[°c]91887693892210131032黏稠性為1013dPas時(shí)的溫度[°C]615602----黏稠性為10〃dPas時(shí)的溫度[ ]719709----黏稠性為104dPas時(shí)的溫度[°C]855847----電導(dǎo)率tklOOfC]507499----彈性模量[103n/mm2]79.579.88----扭轉(zhuǎn)模量[103n/mm2]30.8130.88----泊松比0.2910.294----阻尼[ ο-3]1.621.75----晶化溫度796 0C----- 表 權(quán)利要求
1.一種用于高溫應(yīng)用的玻璃焊料，其熱膨脹系數(shù)α (20-300)為SXKr6IT1至IlXKr6IT1, 且包含(基于氧化物按重量％計(jì))BaO10- < 45SrO0-25Σ BaO+SrO20-65SiO210-31Al2O3< 2Cs2O0-10RO0-30R2O30-30RO20-20Σ R0+R203+R02 > 2-35 Σ Li20+Na20+K20 < 1，其中RO為至少一種選自MgO、CaO、ZnO和BeO的堿土金屬氧化物，R2O3為選自化03、 Ga203> ln203、Y2O3> La2O3 和 Dy2O3 的氧化物，RO2 為選自 TiO2, ZrO2 和 HfO2 的氧化物。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃焊料，其包含(基于氧化物按重量％計(jì)) B2O30-15CaO0-5MgO0-6TiO2^ 10。
3.如權(quán)利要求1和2中至少一項(xiàng)所述的玻璃焊料，其另外包含在每種情況下最高達(dá) 2% (基于氧化物按重量％計(jì))的CrO和/或PbO和/或V2O5和/或WO和/或SnO和/或 CuO 禾口 / 或 MnO 禾口 / 或 CoO 禾口 / 或 SId2O3。
4.如前述權(quán)利要求至少一項(xiàng)的玻璃焊料，其中在焊接操作后所述玻璃焊料作為無定形玻璃存在。
5.如權(quán)利要求1至3中至少一項(xiàng)的玻璃焊料，其中所述玻璃焊料作為部分晶化的玻璃陶瓷存在，其中在焊接操作后結(jié)晶材料的比例不多于50% (基于氧化物按重量％計(jì))。
6.如權(quán)利要求5的玻璃焊料，其中結(jié)晶相包含SrB Si309和/或BEta8Si^2SiO3和/或 Ba0 8Sr0 2SiO3 和 / 或 BaSi2O5 和 / 或 BaSi03、B￡i2Si04 和 / 或 Bgi4Si6O16 和 / 或 Bgi2Si3O8 和 / 或 Sr2MgSi2O7且優(yōu)選不含鱗石英。
7.如前述權(quán)利要求至少一項(xiàng)的玻璃焊料，其半球溫度為820°C至1100°C。
8.如前述權(quán)利要求至少一項(xiàng)的玻璃焊料用于形成尤其是用于燃料電池、廢氣傳感器和 /或火花塞的高溫接縫或接合面的用途。
9.如權(quán)利要求1至7中至少一項(xiàng)的玻璃焊料用于形成具有高耐熱性的燒結(jié)體和/或片材的用途。
10.如權(quán)利要求1至7中至少一項(xiàng)的玻璃焊料用于接合高膨脹鋼和/或高鉻合金和/ 或Al2O3和/或ZrO2陶瓷的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及高溫玻璃焊料及其應(yīng)用，具體涉及一種無定形和/或部分結(jié)晶的玻璃焊料，其尤其適用于高溫應(yīng)用，及其在例如燃料電池或內(nèi)燃機(jī)廢氣流中的傳感器中的應(yīng)用。玻璃焊料的特征在于，在20℃至300℃溫度范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)為8×10-6K-1至11×10-6K-1，和半球溫度為820℃至1100℃，其適用于激光粘結(jié)。
文檔編號(hào)C03C8/24GK102190440SQ201110043668
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月15日
發(fā)明者巴斯蒂安·舍恩 申請(qǐng)人:肖特公開股份有限公司