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Elektrisch leitendes glasartiges Material und Verfahren zu seiner Herstellung
EMI1.1
EMI1.2
während im übrigen Teil von maximal 20 Mol-% folgende Bestandteile zulässig sind :
EMI1.3
<tb>
<tb> CoO <SEP> < <SEP> 12Mol-% <SEP>
<tb> MnO <SEP> < <SEP> 12 <SEP> Mol-% <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
<tb>
<tb> NiO <SEP> < <SEP> 8 <SEP> Mol-% <SEP>
<tb> ZnO <SEP> < <SEP> 12 <SEP> Mol-% <SEP>
<tb> MgO < <SEP> 8 <SEP> Mol-% <SEP>
<tb> CaO <SEP> < <SEP> 6 <SEP> Mol-% <SEP>
<tb> SrO <SEP> < <SEP> 6 <SEP> Mol-% <SEP>
<tb>
Zur Herstellung des Glases dieser Zusammensetzung werden die betreffenden Oxyde oder Verbindungen, die bei Erhitzung in diese Oxyde umgewandelt werden,
in einer schwach reduzierenden bis schwach oxydierenden Atmosphäre auf die in der Glastechnik übliche Weise bei einer Temperatur zwischen 1000 und 16500C geschmolzen.
Eine schwach reduzierende Atmosphäre wird dadurch erhalten, dass die Ausgangsstoffe in einer Flam-
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wird. Eine schwach oxydierende Atmosphäre wird mit einer Flamme erzielt, welche mit Leuchtgas und einem kleinen Übermass an Sauerstoff z. B. in einer Menge von 10 Vol-% betrieben wird.
Wesentlich für die hohe elektrische Leitfähigkeit der Glasarten nach der Erfindung ist das Vorhandensein von Ferri- neben Ferro-Ionen in einem Verhältnis, das in Abhängigkeit von der gewählten oben erwähnten Art der Atmosphäre, in der das Glas geschmolzen wird, zwischen 1 : 1 und 8 ; l liegt. Zur Herstellung des Glases kann das Eisenoxyd in Form von Magnetit (FCgO), gewünschtenfalls zusammen mit einer Ferro-Verbindung, z. B. Ferro-Oxalat, dem Gemisch zugesetzt werden. Bei Zusatz als gesonderte Ferri-und Ferro-Verbindungen, z. B. in Form von Fez und Ferro-Oxalat, wird eine innerhalb der Fehlergrenze liegende Abweichung gefunden.
Wird Fe304 als Ausgangsstoff verwendet, so erfolgt eine Reak- tion des Fe304 mit- den übrigen Bestandteilen des Glasgemisches. Beim Vergleich der beiden Verfahren des Eisenoxydzusatzes mittels einer graphischen Darstellung von log p, z. B. bei 1500C gemessen, einer Anzahl Zusammensetzungen, in denen Eisenoxyd in Form von Fes 04 dem Gemisch zugesetzt ist, und einer solchen von log p'derselben Zusammensetzungen, in denen dieses Oxyd in Form eines Gemisches von Fep3 und Ferro-Oxalat zugesetzt ist, ergibt sich eine Anzahl von Punkten, die bei Korrektur der logWerte eine geradlinige Beziehung log p'= 0. 958 log p-0, 005 aufweisen ;
bei Korrektur von log p'wird dann eine geradlinie Beziehung log p'=0, 45 log p +1, 41 gefunden. Auch hieraus ergibt sich also die chemische Reaktion des Eisenoxyds mit den übrigen Bestandteilen des Gemisches und es zeigt sich ausserdem, dass der Zusatz von Eisenoxyd in Form gesonderter Ferri- und Ferro-Verbindungen zu bevorzugen ist.
Es sei auch noch bemerkt, dass die Schmelzatmosphäre hinsichtlich des erzielten Wertes des spezifischen Widerstandes bei kein drei-oder zweiwertiges Kobaltoxyd enthaltenden Glasarten wenig kritisch ist. Andernfalls werden beim Schmelzen in einer schwach reduzierenden Atmosphäre log p-Werte gefun- den, die um etwa eine Einheit niedriger als die beim Schmelzen in einer schwach oxydierenden Atmosphäre sind. Durch den Zusatz von Kobalt-Ionen kann die Leitfähigkeit der Glasarten beeinflusst werden.
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derstandes hergestellt und die erwähnten Messungen bei 50 und 1000C durchgeführt. Die Ergebnisse sind beträchtlich ungünstiger als die der Zusammensetzungen nach der Erfindung.
Die Tabelle III gibt einige Zusammensetzungen an, welche zwar die Bestandteile nach der Erfindung enthalten, jedoch in Mengen, die ausserhalb der angegebenen Grenzen liegen. Die spezifischen Widerstände der Körper mit diesen Zusammensetzungen sind erheblich höher als die der Körper nach der Erfindung.
Tabelle 1
EMI3.1
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> in <SEP> Mol-% <SEP> log <SEP> p <SEP> 1000C <SEP> log <SEP> p <SEP> 500C <SEP> EA
<tb> SiO2 <SEP> B2O3 <SEP> A1203 <SEP> Na2O <SEP> Fe3O4 <SEP> Co3O4 <SEP> MnO <SEP> MgO <SEP> NiO <SEP> ZnO <SEP> CaO <SEP> SrO <SEP> ox. <SEP> red. <SEP> ox. <SEP> red.
<SEP> (eV)
<tb> - <SEP> 16 <SEP> 28 <SEP> 11,2 <SEP> 33, <SEP> 6 <SEP> 2,8 <SEP> 8,4 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,88 <SEP> - <SEP> 1,01 <SEP> 0, <SEP> 06
<tb> - <SEP> 34 <SEP> 22 <SEP> 8, <SEP> 8 <SEP> 26, <SEP> 4 <SEP> 2,2 <SEP> 6,6 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,20 <SEP> - <SEP> 1,34 <SEP> 0,065
<tb> ? <SEP> 16 <SEP> 6,4 <SEP> 19,2 <SEP> 1,6 <SEP> 4,8 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,84 <SEP> - <SEP> 1,98 <SEP> 0,07
<tb> M <SEP> 12 <SEP> 4,8 <SEP> 14,4 <SEP> 1,2 <SEP> 3,6 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 22,51 <SEP> - <SEP> 2,73 <SEP> 0,10
<tb> 16 <SEP> 28 <SEP> 11,2 <SEP> 33,6 <SEP> - <SEP> 11,2 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,29 <SEP> 0, <SEP> 49 <SEP> 0, <SEP> 41 <SEP> 0, <SEP> 64 <SEP> 0, <SEP> 07
<tb> 40 <SEP> 20 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> 24-8-----1, <SEP> 77 <SEP> 1,
<SEP> 68 <SEP> 1, <SEP> 97 <SEP> 1, <SEP> 83 <SEP> 0. <SEP> 095
<tb> 52 <SEP> 16 <SEP> 6,4 <SEP> 19,2 <SEP> - <SEP> 6,4 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,06 <SEP> 1,94 <SEP> 2,19 <SEP> 2,16 <SEP> 0,15
<tb> 64 <SEP> 12 <SEP> 4,8 <SEP> 14,4 <SEP> - <SEP> 4,8 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,95 <SEP> 2,25 <SEP> 3,14 <SEP> 2,47 <SEP> 0,15
<tb> 16 <SEP> 28 <SEP> 11,2 <SEP> 33, <SEP> 6 <SEP> 11, <SEP> 2-------1, <SEP> 94-2, <SEP> 28 <SEP> 0, <SEP> 16
<tb> 40 <SEP> 20 <SEP> 8 <SEP> 24 <SEP> 8-------2, <SEP> 62-3, <SEP> 02 <SEP> 0, <SEP> 20
<tb> ? <SEP> 14 <SEP> 5,6 <SEP> 16,8 <SEP> - <SEP> 5,6 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 3,02
<tb> M <SEP> 22 <SEP> 8, <SEP> 8 <SEP> 26, <SEP> 4-8, <SEP> 8---------0, <SEP> 102
<tb> 40 <SEP> - <SEP> 12 <SEP> 24 <SEP> 15 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 3,
04 <SEP> - <SEP> 3,17
<tb> 40 <SEP> - <SEP> 12 <SEP> 24 <SEP> 18 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,49
<tb> 50 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> 15 <SEP> 15 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5-----3, <SEP> 09-3, <SEP> 38 <SEP>
<tb> 35,6 <SEP> - <SEP> 6,6 <SEP> 26,6 <SEP> 24,6 <SEP> - <SEP> - <SEP> 6,6 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,48 <SEP> - <SEP> 1,34 <SEP> 0,064
<tb> 24 <SEP> 48 <SEP> 4 <SEP> 14 <SEP> 10--------1. <SEP> 93-2. <SEP> 03 <SEP> 0, <SEP> 048
<tb> 18 <SEP> 36 <SEP> 7 <SEP> 23 <SEP> 16 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,80 <SEP> - <SEP> 0,84 <SEP> 0, <SEP> 018
<tb> 18.
<SEP> 5 <SEP> 37 <SEP> 7,2 <SEP> 3,6 <SEP> 13,7 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,05 <SEP> - <SEP> 2,24 <SEP> - <SEP> 0,089
<tb> 20 <SEP> 40 <SEP> 6 <SEP> 20 <SEP> 14 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,31 <SEP> - <SEP> 2,47 <SEP> 0, <SEP> 076
<tb> 16,5 <SEP> 33,1 <SEP> 8,1 <SEP> 26,8 <SEP> 15,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,87 <SEP> - <SEP> 0,93 <SEP> - <SEP> 0,028
<tb> 32 <SEP> 32 <SEP> 4 <SEP> 18 <SEP> 14 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,67 <SEP> - <SEP> 2, <SEP> 79 <SEP> 0, <SEP> 056
<tb> 40 <SEP> 20 <SEP> 6 <SEP> 20 <SEP> 14 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,57 <SEP> - <SEP> 2, <SEP> 64 <SEP> 0, <SEP> 051
<tb> 34 <SEP> - <SEP> 7,5 <SEP> 26 <SEP> 20 <SEP> - <SEP> - <SEP> 3,75 <SEP> 3,
75 <SEP> 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,98 <SEP> - <SEP> 3,13 <SEP> - <SEP> 0,071
<tb> 40,5 <SEP> - <SEP> 6,75 <SEP> 23,5 <SEP> 18 <SEP> - <SEP> - <SEP> 3,38 <SEP> 3,37 <SEP> 4,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,91 <SEP> - <SEP> 3,04 <SEP> - <SEP> 0,066
<tb> 47-6 <SEP> 21 <SEP> 1--3 <SEP> 3 <SEP> 4--3, <SEP> 27-3, <SEP> 45-0, <SEP> 78
<tb> 53, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 5,25 <SEP> 18,5 <SEP> 14 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,63 <SEP> 2,62 <SEP> 3,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 3,34 <SEP> - <SEP> 3,46 <SEP> - <SEP> 0,056
<tb> 60-4, <SEP> 5 <SEP> 16 <SEP> 12 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,25 <SEP> 2,25 <SEP> 3 <SEP> - <SEP> - <SEP> 3,16 <SEP> - <SEP> 3,29 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 065
<tb> 3-1, <SEP> 5 <SEP> 26 <SEP> 20 <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,25 <SEP> 1,25 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,05 <SEP> - <SEP> 2,14 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 043
<tb> 40, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 6,75 <SEP> 23,5 <SEP> 18 <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,
13 <SEP> 1,12 <SEP> 9 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,47 <SEP> - <SEP> 2,58 <SEP> - <SEP> 0,056
<tb>
<Desc/Clms Page number 4>
T a b e l l e I (Fortsetzung)
EMI4.1
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> in <SEP> Mol-% <SEP> log <SEP> # <SEP> 100 C <SEP> log <SEP> # <SEP> 50 C <SEP> EA
<tb> SiO2 <SEP> B2O3 <SEP> Al2O3 <SEP> Na2O <SEP> Fe3O4 <SEP> Co3O4 <SEP> MnO <SEP> MgO <SEP> NiO <SEP> ZnO <SEP> CaO <SEP> SrO <SEP> ox. <SEP> red. <SEP> ox. <SEP> red. <SEP> (eV)
<tb> 47-6 <SEP> 21 <SEP> 16 <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 8 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,39 <SEP> - <SEP> 2,52 <SEP> - <SEP> 0,061
<tb> 53, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 5,25 <SEP> 18,5 <SEP> 14 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,88 <SEP> 0,87 <SEP> 7 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,06 <SEP> - <SEP> 2,12 <SEP> - <SEP> 0,030
<tb> 6-4, <SEP> 5 <SEP> 16 <SEP> 1--0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 6--2.
<SEP> 27-2, <SEP> 32-0, <SEP> 027
<tb> 34, <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 2,5 <SEP> 26,2 <SEP> 20,1 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,5 <SEP> 7,6 <SEP> 6,8 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,74 <SEP> - <SEP> 2,91 <SEP> - <SEP> 0,079
<tb> 41, <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 2,3 <SEP> 23,8 <SEP> 18,3 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,3 <SEP> 6,7 <SEP> 5,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 3,06 <SEP> - <SEP> 3,29 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 108
<tb> 34, <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 7,55 <SEP> 26,2 <SEP> 20,15 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,5 <SEP> 2,5 <SEP> 6,8 <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,11 <SEP> - <SEP> 1,18 <SEP> - <SEP> 0,032
<tb> 41, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 6,9 <SEP> 24,0 <SEP> 18,4 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,3 <SEP> 2,3 <SEP> 4,6 <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,47 <SEP> - <SEP> 1,55 <SEP> - <SEP> 0,039
<tb> 47, <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 6,0 <SEP> 21,1 <SEP> 16,1 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,0 <SEP> 2,0 <SEP> 5,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,43 <SEP> - <SEP> 1,54 <SEP> - <SEP> 0,
049
<tb> 53,8 <SEP> - <SEP> 5,2 <SEP> 18,6 <SEP> 14,1 <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,75 <SEP> 1,75 <SEP> 4,8 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,13 <SEP> - <SEP> 2,26 <SEP> - <SEP> 0,059
<tb> 60, <SEP> 25 <SEP> - <SEP> 4,5 <SEP> 16,1 <SEP> 12,05 <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,5 <SEP> 1,5 <SEP> 4,1 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,58 <SEP> - <SEP> 2,72 <SEP> - <SEP> 0,068
<tb>
TabelleII
EMI4.2
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> in <SEP> Mol-% <SEP> log <SEP> # <SEP> 100 C <SEP> log <SEP> # <SEP> 50 C <SEP> EA
<tb> Na2O <SEP> SiO2 <SEP> TiO2 <SEP> TiO <SEP> Ti2O3 <SEP> Al2O3 <SEP> B2O3 <SEP> F2 <SEP> BaO <SEP> CaO <SEP> MgO <SEP> CaF2 <SEP> ox. <SEP> red. <SEP> ox. <SEP> red.
<SEP> (eV)
<tb> 10 <SEP> 40 <SEP> 45 <SEP> - <SEP> - <SEP> 5- <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 7,36 <SEP> 4,32 <SEP> 8,42 <SEP> 4,46 <SEP> 0,068
<tb> 15 <SEP> 40 <SEP> 40 <SEP> - <SEP> - <SEP> 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 5,02 <SEP> - <SEP> 5,21
<tb> 10 <SEP> 40 <SEP> - <SEP> 25 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 13 <SEP> 4,9 <SEP> 3,5 <SEP> 3,6 <SEP> - <SEP> 9,25 <SEP> - <SEP> 10,60 <SEP> 0,65
<tb> 14,3 <SEP> 33,1 <SEP> - <SEP> 34,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 6,1 <SEP> 2,1 <SEP> 6 <SEP> 3 <SEP> - <SEP> - <SEP> 12,54 <SEP> - <SEP> 14,72 <SEP> - <SEP> 1,04
<tb> 10 <SEP> 40 <SEP> - <SEP> - <SEP> 40,5 <SEP> 9,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 7,78 <SEP> 5,21 <SEP> 9,025 <SEP> 5,39 <SEP> 0,59
<tb> 13.
<SEP> 3 <SEP> 36, <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 25,0 <SEP> - <SEP> - <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 10 <SEP> 5--13, <SEP> 30 <SEP> 10. <SEP> 17 <SEP> 15, <SEP> 61 <SEP> 12, <SEP> 87 <SEP> 1. <SEP> 10
<tb>
<Desc/Clms Page number 5>
TabelleIII
EMI5.1
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> in <SEP> Mol-% <SEP> log <SEP> # <SEP> 100 C <SEP> log <SEP> # <SEP> 50 C <SEP> EA
<tb> SiO <SEP> B2O <SEP> Al2O3 <SEP> Na2O <SEP> Fe3O4 <SEP> Co3O4 <SEP> MnO <SEP> MgO <SEP> NiO <SEP> ZnO <SEP> CaO <SEP> SrO <SEP> ox. <SEP> red. <SEP> ox. <SEP> red.
<SEP> (eV)
<tb> 4,89 <SEP> 24,4 <SEP> 4,1 <SEP> 14,2 <SEP> 8,4 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 9,80 <SEP> - <SEP> 11,4 <SEP> - <SEP> 0,71
<tb> 76 <SEP> 8 <SEP> 3,2 <SEP> 9,6 <SEP> 0,8 <SEP> 2,4 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 6,28 <SEP> - <SEP> 6,98 <SEP> 0,325
<tb> 36 <SEP> - <SEP> 6,4 <SEP> 25,6 <SEP> 1,4 <SEP> 4,8 <SEP> 6,4 <SEP> 6,4 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 5,37 <SEP> - <SEP> 5,51 <SEP> -
<tb> - <SEP> 76 <SEP> 8 <SEP> 3,2 <SEP> 9,6 <SEP> - <SEP> 3,2 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 7,81 <SEP> 6,94 <SEP> 8,65 <SEP> 7,60 <SEP> 0,315
<tb> 60, <SEP> 65-1, <SEP> 5 <SEP> 16, <SEP> 1 <SEP> 12, <SEP> 1--1, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 55 <SEP> 3, <SEP> 6--4, <SEP> 81-5, <SEP> 03-0, <SEP> 124 <SEP>
<tb> 40-6 <SEP> 24 <SEP> 9-15---3 <SEP> 3 <SEP> 10, <SEP> 79 <SEP> 10,44 <SEP> 12,69 <SEP> 12,02 <SEP> 0,
90
<tb> 48 <SEP> 24 <SEP> 4 <SEP> 14 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 9,80 <SEP> - <SEP> 11,40 <SEP> - <SEP> 0,76
<tb> 35-6, <SEP> 5 <SEP> 26 <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> 13 <SEP> 6,5 <SEP> 6,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 9,75 <SEP> - <SEP> 11,36 <SEP> - <SEP> 0,77
<tb> 35-6, <SEP> 5 <SEP> 26 <SEP> 13 <SEP> - <SEP> 6,5 <SEP> 6,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 6,5 <SEP> - <SEP> 7,22 <SEP> - <SEP> 8,61 <SEP> - <SEP> 0,67
<tb>