[發(fā)明專利]一種三氧化二鈷-氧化鎳外摻的封接玻璃及其制備和使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710940272.3
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107651852B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張騰;董正偉;林德偉
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: C03C8/24
• 分類號: C03C8/24
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

本發(fā)明公開了一種Co₂O₃?NiO外摻的封接玻璃及其制備和使用方法，玻璃粉末原料組成為M₂O、MeO、SiO₂、Al₂O₃，(M=Li,Na,K；Me=Ca，Mg，Sr)，質(zhì)量比為20~40%、0~20%、40~60%、0~20%。外摻的Co₂O₃?NiO的質(zhì)量為玻璃粉末的0~30%。通過外摻的Co₂O₃和NiO部分進入玻璃網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)揮協(xié)同作用,降低界面能，提高封接性能；Co₂O₃能夠促進封接界面上形成致密的尖晶石層，有效阻止封接界面的元素擴散，抑制金屬?玻璃間的界面反應(yīng)。多余的外摻粉體還提高了封接材料整體的熱膨脹系數(shù)，減少與金屬基材的熱膨脹系數(shù)失配，有效降低封接界面的應(yīng)力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬基材的玻璃封接領(lǐng)域，具體涉及一種Co₂O₃-NiO外摻的封接玻璃及其制備和使用方法。

背景技術(shù)

固體燃料電池（SOFC）是近年來倍受關(guān)注的可再生能源電化學(xué)設(shè)備，其高效率、無污染、全固態(tài)結(jié)構(gòu)和對多種燃料氣體的廣泛適應(yīng)性使其應(yīng)用廣泛。SOFC技術(shù)是未來能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵技術(shù)，具有能夠直接將化學(xué)能高效、無污染地轉(zhuǎn)化成電能的優(yōu)勢。與固體燃料電池的其他組件的快速發(fā)展相比較，封接材料已成為制約其發(fā)展的瓶頸。玻璃材料由于其特有的性能成為封接材料的首選。目前，國內(nèi)外研究者主要通過調(diào)整玻璃組分和控制熱處理制度等措施來提高玻璃的封接性能。然而，封接材料與基材之間的熱膨脹系數(shù)失配導(dǎo)致的封接界面上應(yīng)力集中乃至封接失效仍無法避免。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種Co₂O₃ –NiO外摻的封接玻璃及其制備和使用方法，通過外摻的Co₂O₃ 和NiO部分進入玻璃網(wǎng)絡(luò)中，不僅能夠發(fā)揮協(xié)同作用,降低界面能，顯著提高封接性能；而且Co₂O₃能夠促進封接界面上形成致密的尖晶石層，有效阻止封接界面的元素擴散，抑制金屬-玻璃間的界面反應(yīng)。多余的外摻粉體還提高了封接材料整體的熱膨脹系數(shù)，減少與金屬基材的熱膨脹系數(shù)失配，有效降低封接界面的應(yīng)力。本發(fā)明原料簡單易得，成本低，工藝簡單、可行，達到了實用化和工業(yè)化的條件。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實施的：

一種Co₂O₃-NiO外摻的封接玻璃，在玻璃粉末中摻入其質(zhì)量0~30%的Co₂O₃-NiO外摻粉料；所述玻璃粉末的的原料組成為M₂O、MeO、SiO₂、Al₂O₃，(M=Li, Na或K；Me=Ca，Mg或Sr)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~40%、0~20%、40~60%、0~20%，以上原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為100%。

制備如上所述的Co₂O₃-NiO外摻的封接玻璃的方法包括以下步驟：

（1）將玻璃粉末的原料混合均勻；經(jīng)過900-1500℃熔制，保溫時間1-4小時；對熔制好的玻璃液，進行急冷，獲得玻璃熔塊；然后，將玻璃熔塊粉碎，研磨或者球磨，過篩后獲得玻璃粉末；

（2）將玻璃粉末與外摻粉料、分散劑和溶劑混合成漿料，涂覆在金屬板上面，進行一定的熱處理，得到封接胚體。

所述步驟（2）的外摻粉料為Co₂O₃和NiO中的一種或幾種混合物。

所述步驟（2）的分散劑為甲基纖維素、環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、魚油、聚丙烯酸、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺中的一種或幾種的混合物。