[發明專利]形成玻璃組合物的方法

在審

• 申請號: 201580060967.1
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN107108315A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: M·施瓦茨;S·T·雷斯;J·D·彼得拉斯
• 申請（專利權）人: 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司
• 主分類號: C03B25/02
• 分類號: C03B25/02;C03C3/085;C03C8/24;C03C10/00;C03C27/02
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司11287
• 代理人: 章蕾

技術領域

一般而言，本公開內容涉及形成玻璃組合物的方法，并且特別涉及形成在電化學裝置的應用中的玻璃組合物。

背景技術

玻璃組合物可用于與金屬材料、陶瓷材料或兩者的密封、粘結或接合。玻璃組合物可具有的熱膨脹系數(CTE)不同于玻璃組合物與之接觸的裝置的一種或多種部件的那種。當裝置在室溫和裝置的正常操作溫度之間循環，例如從室溫(大約25℃)到700℃、800℃或更高溫度時，玻璃組合物和它接觸的一種或多種部件之間的熱膨脹系數的差異可引起裂紋形成且導致泄漏。泄漏依次又可引起設備性能無效(包括設備故障)、昂貴的設備維護和安全相關問題。因此，需要玻璃組合物的持續改進。

附圖說明

實施例通過舉例的方式示出并且不限于附圖中。

圖1包括根據本文公開的實施例制備的玻璃組合物的熱膨脹系數的柱狀圖。

圖2包括根據實施例形成的玻璃組合物的一部分的顯微照片。

圖3包括根據實施例制備的玻璃組合物的一部分的顯微照片。

圖4包括根據實施例形成的另一種不同玻璃組合物的一部分的顯微照片。

技術人員應了解附圖中的元件是為了簡單和清楚而示出，并且不一定按比例標繪。例如，附圖中的一些元件的尺寸可相對于其他元件放大，以幫助改善本發明的實施例的理解。

具體實施方式

本發明提供了與附圖組合的下述描述，以幫助理解本文公開的教導。下文討論將集中于教導的具體實現和實施例。提供該重點以幫助描述教導且重點不應解釋為對教導的范圍或適用性的限制。

如本文使用的，玻璃組合物可根據分子式或作為組成成分金屬氧化物的摩爾百分比來描述。例如，硅鋇石可表示為BaSi₂O₅、BaO.2SiO₂、或33.3摩爾％BaO和66.7摩爾％SiO₂。

術語“包含”、“包括”、“具有”或它們的任何其他變體旨在涵蓋非排他性的包括。例如，包括一系列特征的過程、方法、制品或裝置不必僅限于那些特征，而是可包括未明確列出的或該過程、方法、制品或裝置所固有的其他特征。此外，除非明確相反指出，“或”指包括性的或，而非排他性的或。例如，條件A或B由如下任一者滿足：A為真(或存在)且B為假(或不存在)，A為假(或不存在)且B為真(或存在)，以及A和B均為真(或存在)。

“一種”或“一個”的使用用于描述本文描述的元件和部件。這僅為了便利，并提供本發明的范圍的一般含義。該描述應理解為包括一種或至少一種，并且單數也包括復數，或反之亦然，除非其明確具有相反含義。

除非另有定義，否則本文使用的所有技術和科學術語均具有與本發明所屬領域普通技術人員通常理解相同的含義。材料、方法和例子僅是舉例說明性的并且不意在為限制性的。就本文未描述的程度而言，關于具體材料和處理動作的許多細節是常規的，并且可在與形成在電化學裝置的應用中的玻璃組合物相關的領域內的教科書和其他來源中找到。

形成玻璃組合物的方法可包括將玻璃前體材料放置成與金屬、金屬合金、金屬化合物、陶瓷材料或其任何組合接觸。玻璃前體材料可包括BaO、SiO₂和Al₂O₃。玻璃前體材料可退火，以形成與金屬、金屬合金、金屬化合物、陶瓷材料或其任何組合接觸的玻璃組合物。在一個實施例中，退火可在單一溫度下執行。在一個特定實施例中，退火可在750℃至1000℃范圍內的單一溫度下執行。玻璃組合物可具有至少30體積％的晶體分數。在另一個實施例中，退火使用在不同溫度下的兩個部分執行。任一或兩個部分可執行至少9小時的時間。

通過使用相對低的退火溫度，如本文所述的特定實施例允許形成高質量的密封、粘結或接合。在這樣相對低的退火溫度下形成玻璃組合物的能力可有益于降低玻璃組合物和它接觸的部件之間的組成成分材料的不利遷移，材料老化且維持部件的電化學活性。此外，玻璃組合物還可具有可與玻璃組合物接觸的部件更緊密匹配的熱膨脹系數(CTE)。在一個實施例中，CTE可在9.0ppm/℃至13.0ppm/℃的范圍內。玻璃組合物可用作密封件、接頭或粘合劑。特別地，高CTE使得玻璃組合物適合于在電化學裝置中的密封、接合或形成粘結的應用。例如，玻璃組合物可用作固體氧化物燃料電池(SOFC)應用中的密封件、粘合劑或接頭，或者SOFC堆疊和用于將氣體遞送至堆疊的歧管之間的密封件、接頭或粘合劑。