热电池用玻璃封接材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热电池用玻璃封接材料及其制备方法，其特征在于该玻璃封接材料按照摩尔百分比，包含的组分有：ＳｉＯ２：６０～８０％；ＢａＯ：３～１５％；Ｎａ２Ｏ：５～１５％；Ｋ２Ｏ：４～１５％；Ａｌ２Ｏ３：０～６％；Ｂ２Ｏ３：０～６％；Ｌｉ２Ｏ：０～５％；Ｌａ２Ｏ３：０～５％。本发明专利技术的该种材料以ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３为基本组成，加以合适的碱金属氧化物配比（混合碱效应）以控制玻璃的软化点和粘度，改变玻璃的流动性，并且通过添加一定含量的Ｌａ２Ｏ３等改性氧化物和辅助成分改善玻璃粉的性能，从而提高玻璃对钛电池盖的浸润性，另外本发明专利技术通过合理的熔制、澄清、粉磨、造粒等制造工艺来制备上述材料，使利用本发明专利技术的封接材料所生产的热电池封接盖漏率＜１．０×１０－１０Ｐａ．ｍ３／ｓ，而且绝缘电阻比现有技术生产的封接盖绝缘电阻提高１倍以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热电池
，涉及一种热电池玻璃封接材料，尤其是一种特别适 用于轻质钛热电池的玻璃封接材料及其制备方法
技术介绍
热电池是一种高温能源，工作温度高达350 550°C，同时具有比能量高，比功率 大，环境温度宽，贮存时间长(10 25年)，激活时间短(0. 2 k)，输出电流密度高，不需 要维护等优点，广泛地应用于导弹、反导导弹、大炮、火箭、卫星、飞船、鱼雷及军用飞机等航 空航天领域的各种武器装备。随着国防事业的不断发展、武器装备的不断小型化，减轻重量 和减小体积就具有非常重要的军事意义，而高端武器所使用的电源也要求重量越轻，体积 越小越好。钛合金材料具有密度小，耐腐蚀及高温性能好的优点，已经替代不锈钢材料，成 为热电池用材料的首选。封接材料将热电池的钛电池盖与导电极柱连接在一起，起到绝缘和密封的作用。 封接材料需满足如下要求粘结性(封接过程中良好的浸润和应力释放性能)；气密性；热 膨胀系数匹配；良好的热冲击性能；常期储存下的化学稳定性；绝缘性能(500伏时的绝缘 电阻> 700ΜΩ)。目前，国内还无专门用于金属钛的封接材料，传统的DM308，DM305，Elanl3，Elanl9 与钛封接的润湿性都不好，封接后气密性较差，为1. 0 X IO-7Pa. m3/s,为了解决此类问题，国 内专利(ZL200820302893. 5)中设计了一种热电池电池盖与极柱采取过渡环封接结构，以 解决目前钛合金电池盖与极柱直接封接密封性不好、绝缘电阻差的问题。但工艺复杂，从未 从根本解决钛与金属的润湿问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种热电池用玻璃封接材料及 其制备方法，该种材料以Si02、Al203、B203 *基本组成，加以合适的碱金属氧化物配比(混合 碱效应)以控制玻璃的软化点和粘度，改变玻璃的流动性，并且通过添加一定含量的La2O3 等改性氧化物和辅助成分改善玻璃粉的性能，从而提高玻璃对钛电池盖的浸润性。另外本 专利技术通过合理的熔制、澄清、粉磨、造粒等制造工艺来制备上述材料。本专利技术的目的是通过以下技术方案来解决的该种热电池用玻璃封接材料，其特征在于，按照摩尔百分比，包含以下组分SiO2 60 80% ；BaO :3 15% ；Na2O :5 15% ；K2O :4 15% ；Al2O3 :0 6% ； B2O3 :0 6% ；Li2O :0 5% ；La2O3 :0 5%。上述玻璃封接材料的平均热膨胀系数为80 95 X 10-7/oC。本专利技术还提出一种上述玻璃封接材料的制备方法，包括以下步骤1)按照各组分的摩尔比准备原料，混合原料并研磨或球磨，过筛，以85°C烘干，压 制成素坯；2)在空气气氛下，将素坯加热至1300 1500°C熔融澄清，然后快速冷却，获得玻 璃熔块；4)将玻璃熔块破碎、研磨、震动筛分，得到玻璃原粉。4)以质量比为100: G 5) 60将玻璃原粉、粘结剂、水混合均勻，采用离心式喷雾造粒得到玻璃颗粒。以上步骤1)中，将各组分加入球磨机中混合，以1. 3ml/g的量在混合后的原料内 加入无水乙醇，球磨20 30小时。进一步的，上述步骤幻中，将步骤1)压制的素坯装入钼金坩锅，在空气气氛下用 高温硅钼炉加热至1480°C，保温Ih ；然后取出坩锅，把熔体倒在黄铜板上骤冷，获得玻璃熔 块。上述步骤4)中，所述粘结剂为水溶性的有机高分子聚合物。上述粘结剂为聚乙烯醇。进一步，上述在步骤4)中喷雾造粒时，喷嘴孔径为0. 6 0. 7mm ；料液比为50% ； 喷雾压力为15kg/cm3 ；进口温度310 330°C，出口温度120 130°C，负压25Mpa。本专利技术具有以下有益效果在本专利技术所述材料的各组分中，SiO2-Al2O3-B2O3为玻璃网络体，具有合适的热膨 胀系数与强度；化03不仅可降低玻璃的表面张力，有利于玻璃在金属上的润湿铺展，而且可 降低玻璃熔制温度，改善玻璃热性能；BaO可用于调整玻璃的膨胀系数；SiA可增加玻璃的 稳定性，增强玻璃与电池盖和玻璃与极柱间的封接面的结合强度，提高气密性；K20、Na2O和 Li2O都是碱金属氧化物，可调节玻璃的膨胀系数和高温粘度。实验证明，本专利技术提供的玻璃封接材料能够与热电池钛电池盖和极柱实现很好的 热膨胀匹配，彼此间润湿良好；并且能够承受在室温和工作温度范围内(350 550°C)的 反复热冲击；具有适宜的软化温度和粘度；绝缘电阻高(500伏时的绝缘电阻> 700ΜΩ)，并 且具有良好的化学稳定性。利用本专利技术所生产的热电池封接盖漏率< 1.0X10-1(^a.m7S， 而且绝缘电阻比现有技术生产的封接盖绝缘电阻提高1倍以上。具体实施例方式本专利技术的热电池用玻璃封接材料，按照摩尔百分比，包含以下组分SiO2 60 80% ；BaO :3 15% ；Na2O :5 15% ；K2O :4 15% ；Al2O3 :0 6% ； B2O3 :0 6% ；Li2O :0 5% ；La2O3 :0 5%。该玻璃封接材料的平均热膨胀系数为80 95X1(T7,C。以下通过实施例对本专利技术的各组分取值和制备方法做进一步详细描述实施例1依表1的摩尔配比，称取总量500克分析纯的原料(原料由Si02、BaO, Na2O, K2O, A1203、B2O3> Li2O, La2O3组成)，加入1000克玛瑙球和650ml无水乙醇，放入IOOOml玛瑙球 磨罐中，用球磨机球磨M小时；然后对浆料过120目筛，85°C烘干；压制素坯；装入钼金坩 锅，将该素坯在空气气氛下用高温硅钼炉加热至1480°C，保温Ih ；然后取出坩锅，把熔体倒 在黄铜板上骤冷，获得玻璃熔块；然后破碎、研磨、过325目筛，得到玻璃原粉。将玻璃原粉 与聚乙烯醇、水混合均勻，采用离心式喷雾造粒得到玻璃颗粒；喷雾压力为15kg/cm3 ；喷嘴4孔径0. 6mm ；料液比50% ；粘结剂聚乙烯醇加入量为4% ；进口温度310°C，出口温度120°C ； 负压25Mpa。该例为优选组成，其在25 550°C的平均热膨胀系数为82 X 10_7°C，非常接近 热电池钛电池盖的热膨胀系数，二者匹配良好。该例承受在室温和工作温度范围内(350 5500C )的反复热冲击后，漏率< 3. ‘ΧΙΟ,Ρει.πι3/^ ；500v电压下的绝缘电阻大于700M Ω ； 化学稳定性良好。 表 权利要求1.一种热电池用玻璃封接材料，其特征在于，按照摩尔百分比，包含以下组分SiO2 60 80% ；BaO 3 15% ；Na2O 5 15% ；K2O 4 15% ；Al2O3 0 6% ；B2O3 0 6% ；Li2O 0 5% ；La2O3 :0 5%。2.根据权利要求1所述的热电池用玻璃封接材料，其特征在于，所述玻璃封接材料的 平均热膨胀系数为80 95 X 10-7/oC。3.—种如权利要求1所述玻璃封接材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤1)按照各组分的摩尔比准备原料，混合原料并研磨或球磨，过筛，以85°C烘干，压制成 素坯；2)在空气气氛下，将素坯加热至1300 1500°C熔融澄清，然后快本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电池用玻璃封接材料，其特征在于，按照摩尔百分比，包含以下组分：ＳｉＯ↓［２］：６０～８０％；ＢａＯ：３～１５％；Ｎａ↓［２］Ｏ：５～１５％；Ｋ↓［２］Ｏ：４～１５％；Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］：０～６％；Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］：０～６％；Ｌｉ↓［２］Ｏ：０～５％；Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］：０～５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡水，冯生，冯庆，任越峰，杨文波，任利娜，赵红刚，
申请(专利权)人：西安华泰有色金属实业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：87