高热膨胀环硅酸盐玻璃-陶瓷制造技术

本发明专利技术涉及高结晶化、玻璃料烧结的玻璃陶瓷组合物，该组合物具有８５－１１５×１０↑［－７］／℃范围内的热膨胀系数。本发明专利技术的玻璃陶瓷的主晶相具有环硅酸盐结构。本发明专利技术的玻璃陶瓷可用作金属对金属、金属对陶瓷和陶瓷对陶瓷的密封剂，还可用作金属和陶瓷的高性能涂层。在它们最广泛的组成中，玻璃陶瓷包含（以重量百分比计）３０－５５％的ＳｉＯ↓［２］、５－４０％的ＣａＯ、０－５０％的ＢａＯ、０．１－１０的％Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］和０－４０％的ＳｒＯ，其中ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ的总和在３５－６５ｗｔ．％的范围内。任选地，所述玻璃陶瓷组合物包含选自＞０－１５ｗｔ．％的ＭｇＯ和＞０－１０ｗｔ．％的ＺｎＯ的至少一种。还任选地，玻璃陶瓷组合物包含＞０－１０ｗｔ．％的至少一种过渡金属或稀土金属的氧化物。

High thermal expansion ring silicate glass ceramics

Glass ceramic composition of the present invention relates to a high crystallization, glass sintering, the composition has 85 - 115 x 10 = - 7 / C, within the scope of the coefficient of thermal expansion. The main crystalline phase of the glass ceramic of the present invention has a silicate structure. The glass ceramic of the present invention can be used as sealing agent for metal to metal, metal to ceramic and ceramic to ceramic, and can also be used as high performance coating for metal and ceramic. In their most widely used in glass ceramics containing (by weight percentage) 3055% SiO: 2, CaO, BaO 540% 050%, 0.110%Al: 2 O: 3 and 040% SrO, which CaOBaOSrO sum in 3565wt.% range. Optionally, the glass ceramic composition contains at least one of the ZnO selected from > 0 - 15wt.% MgO and > 0 - 10wt.%. Optionally, the glass ceramic composition comprises at least one transition metal or oxide of the rare earth metal of > 0 10wt.%.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是涉及高度结晶、玻璃料烧结的玻璃-陶瓷，其中主晶相具有环硅 酸盐晶体结构。该材料可用作金属与金属、金属与陶瓷和陶瓷与陶瓷的密封材 料以及用于金属和陶瓷的高性能涂层。
技术介绍
玻璃-陶瓷是通过玻璃制品前体的受控制的结晶形成的多晶材料。通过对 整体料玻璃进行热处理使其转变为结晶状态来制备玻璃-陶瓷。这被称为"内部 成核"或一种"大块"或"整体玻璃-陶瓷形成过程"。玻璃-陶瓷还可以通过烧结玻璃料来制备，这被称为粉末工艺方法。将玻 璃缩小到粉末状态，形成要求的形状，烧结并结晶为玻璃-陶瓷态。在这个过 程中，玻璃颗粒的残余表面作为结晶相的成核位。选择玻璃组成、颗粒尺寸和 工艺条件，以便玻璃在结晶化之前先软化，并刚好在结晶化过程完成之前经过 粘性烧结至最大密度。成型方法包括但不局限于挤出成型、注浆成型、流延成 型、喷雾干燥和等静压成型。烧结的玻璃-陶瓷材料具有适于多种应用的性能。这些应用的例子包括高 强结构复合材料；影响金属与金属、金属与陶瓷和陶瓷与陶瓷密封的密封剂， 包括气密密封的玻璃与陶瓷电子连通密封件；和微反应器和生物试验设备中的 密封剂。虽然已经有多种材料被用作密封剂，例如，其中的环氧树脂和胶合剂， 但是在这个领域还需要改进。本专利技术公开了用作金属和陶瓷的密封材料和高温 涂层的玻璃-陶瓷材料。本专利技术涉及适合形成用于各种应用的玻璃-陶瓷材料的新组合物。特别地， 本专利技术的玻璃-陶瓷材料可以用作密封剂和金属、金属合金及陶瓷的高性能涂 层。专利技术概述在一方面，本专利技术涉及在环硅酸盐晶体结构中包含二氧化硅和一种或多种 钙、钡、锶的氧化物的玻璃-陶瓷材料。在另一方面，本专利技术涉及玻璃-陶瓷组合物，以重量百分比计，所述组合 物包含30-55%的Si02， 5-40%的CaO， 0-50%的BaO， 0.1-10%的A1203，和 0-40%的SrO，前提是CaO+BaO+SrO的总和在35-65wt.n/。的范围内。在一些实施方式中 CaO+BaO+SrO的总和在40-65wt.W的范围内。玻璃-陶瓷组合物具有玻璃相和 结晶相。结晶相具有选自瓦硅钙钡石(walstromite)、环硅灰石(cyclo-wollastonite) 和k(Ca，Sr)SiCb(包括其固溶体)的至少一种环硅酸盐结晶成分。玻璃陶瓷还可 选择地包含选自锌黄长石、透辉石和镁黄长石的一种或多种附加结晶成分。在另一方面，本专利技术涉及包含(以重量百分比计)30-55Q/。的SiO2、 5-40%的 CaO、 0-50。/。的BaO、 0.1-10%的A1203和0-40%的SrO的组合物，该组合物可 任选地或另外还包含大于0(〉0)至所指示的最大值的选自下列氧化物的至少一 种氧化物X)-16。/。的MgO，和 >0-10%的ZnO，规定CaO+BaO+SrO+MgO的总和在35-65wt.。/o的范围内。 在另一方面，本专利技术涉及包含(以重量百分比计)30-55。/。的SiO2、 5-40%的 CaO、 0-50%的BaO、 0.1-10%的A1203、 0-40%的SrO和>0-16%的MgO的组合物，该组合物还可任选地进一步包括>0-10^.%的选自过渡金属和稀土金属氧 化物的至少一种金属氧化物。用于实^L本专利技术中的过渡金属和稀土金属氧化物的例子包括但不局限于柳205， Ta205， Y203， Yb203， La20^tlFe203。在另一方面，本专利技术涉及玻璃-陶瓷组合物，其可在90(TC-950'C烧结，形 成具有高结晶度(即，小于大约20%残余玻璃，优选小于大约10%的残余玻璃)、 低钡含量(为了环保的需要)和大于90xl0力'C的膨胀系数(范围25-70(TC)的玻 璃-陶瓷，所述组合物包含3 8-50%的Si02，20-40%的CaO，0-20%的BaO，2-6%的八1203，和0-25%的SrO，规定CaO+BaO+SrO的总和在35-65wt.Q/。的范围内。玻璃-陶瓷组合物具有 玻璃相和结晶相。结晶相具有选自瓦硅钙钡石、环硅灰石和p(Ca，Sr)Si03、包 括其固溶体的至少一种环硅酸盐晶体成分。玻璃-陶瓷还可选择地包含选自锌黄长石、透辉石和镁黄长石的一种或多种附加结晶成分。在另一方面，本专利技术涉及玻璃-陶瓷组合物，该组合物包含38-50%的Si02、 20-40%的CaO、 0-20%的BaO、 2-6%的八1203和0-25%的SrO;进一步或任选 地包含选自>0-16%的MgO和>0-5\￥1.%的ZnO的至少一种氧化物，规定 CaO+BaO+SrO+MgO的总和或CaO+BaO+SrO+ZnO的总和在35-65wt.。/。的范围 内。在这些组合物的一些实施方式中，CaO+BaO+SrO+MgO的总和或 CaO+BaO+SrO+ZnO的总和在40-65wt.n/o的范围内。在另一方面，本专利技术涉及玻璃-陶瓷组合物，该组合物包含38-55%的Si02、 20-40%的CaO、0-20。/。的BaO、2-6。/o的A1203、 0-25%的SrO和>0-16%的MgO，还可任选地进一步包含>0-10^.%的选自过渡金属和稀土金属氧化物的至少一种金属氧化物。CaO+BaO+SrO+MgO的总和在35-65wt.。/。的范围内。在这些组 合物的一些实施方式中，CaO+BaO+SrO+MgO的总和在40-65wt.。/。的范围内。 用于实现本专利技术的过渡金属和稀土金属氧化物的例子包括，不局限于，Nb205、 Ta205、 Y203、 Yb203、 La2O^Fe203。在另一方面，本专利技术涉及玻璃-陶瓷组合物，其包含(以重量百分比计) 45-55%的Si02， 25-40%的CaO， 0曙25wt.。/。的SrO，3- 6%的八1203，和4- 15%的MgO，规定CaO+MgO或CaO+MgO+SrO的总和在38-50wt.Q/。的范围内。玻璃-陶瓷组合物具有玻璃相和结晶相。结晶相具有选自瓦硅钙钡石、环硅灰石和 ^(Ca，Sr)Si03、包括其固溶体的至少一种环硅酸盐成分。玻璃-陶瓷还可任选地 包含选自锌黄长石、透辉石和镁黄长石的附加结晶成分。在另一方面，本专利技术涉及玻璃-陶瓷组合物，该组合物包含(以重量百分比 计)45-55%的Si02、 25-40。/o的CaO、 0-25%的SrO、 3-6%的八1203和4-15%的 MgO，还可任选地包含X)-10wt。/。的选自过渡金属和稀土金属氧化物的至少一 种金属氧化物。CaO+MgO或CaO+MgO+SrO的总和在38-50wt.。/。的范围内。 用于实现本专利技术的过渡金属和稀土金属氧化物的例子包括，不局限于，Nb205、 Ta205、 Y203、 Yb203、 La203禾B Fe203 。在另一方面，本专利技术涉及玻璃-陶瓷组合物，该组合物包含(以重量百分比 计)45-55%的Si02、 25-40%的CaO、 0-25%的SrO、 3-6%的八1203和4-15%的 MgO，还可任选地包含4-8%的ZnO。 CaO+MgO或CaO+MgO+SrO的总和在 38-50wt.。/。的范围内。在另一方面，根据本专利技术的玻璃-陶瓷组合物具有85-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
玻璃－陶瓷组合物，包含至少一种环硅酸盐晶体成分，以重量百分比计，所述玻璃－陶瓷包含：　３０－５５％的ＳｉＯ↓［２］，　５－４０％的ＣａＯ，　０－５０％的ＢａＯ，　０．１－１０％的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，和　０ －４０％的ＳｒＯ，　其中ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ的总和在３５－６５ｗｔ．％的范围内，所述玻璃－陶瓷具有包含至少一种环硅酸盐晶体成分的结晶相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：LR平克尼，SA蒂切，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]