CN104671663A - 抗钠封接玻璃及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于SiO2-B2O3-Na2O-Al2O3体系的抗钠封接玻璃(1)，其适用于制备与金属和/或陶瓷的封接件，所述封接玻璃基本不包含ZrO2；以及一种金属或陶瓷与其它封接部件(2、3、4)的封接件，其使用了封接玻璃(1)，以及一种使用封接玻璃(1)作为固定材料的馈通装置(20)。

Description

抗钠封接玻璃及其用途
技术领域
本发明涉及一种抗钠封接玻璃，其能够用于制备与陶瓷、例如氧化铝(也称为Al2O3、氧化铝陶瓷或Al2O3陶瓷)和/或与金属和/或二者的组合的封接件。本发明还涉及所述抗钠封接玻璃的用途。抗钠封接玻璃是能够耐受特别是液钠和/或钠蒸气的封接材料，并因此适用于制备暴露于例如液钠和/或钠蒸气和/或其它侵蚀性钠化合物和/或包含钠的介质的封接件。
背景技术
例如，对于制备其中液钠和/或钠化合物被用作电解质或冷却介质的能量存储和能量产生单元，这种类型的抗钠封接玻璃是令人感兴趣的。这样的能量产生单元的例子为电化学池，诸如电池和核反应堆，优选以下种类的核反应堆：快增殖反应堆、快中子反应堆、钠冷却快堆和/或液态金属快增殖反应堆。可在这些反应堆中使用的封接玻璃能够方便地在如下技术部件中应用：在这些反应堆内和/或连接这些反应堆的并且与所述钠和/或钠化合物相接触的技术部件。这样的技术部件的例子优选为馈通装置，其被用于给例如在电泵中的传感器和/或致动器和/或电机供给电力和/或操纵信号。本发明所属的抗钠封接玻璃的另一应用领域为用于处置有毒材料的设备，其中在处理中可能产生钠化合物和/或钠蒸气和/或液钠。
近年来尤其是电化学存储和能量产生技术已赢得了相当大的兴趣。在这方面它能够在以下电移动领域被采用：在局部供电中被用作应急电力系统，以及主要由于可再生能源的增加的份额而用于稳定网络系统。
此处讨论了各种电池技术，锂离子电池(LIB)是其中讨论最多的。高温钠电池(钠β-电池、SBB)代表了电池的另一种类。其相对于LIB的优点是更高的能量密度和高能量效率。在通常大于250℃的高温下，SBB使用液钠作为负极。总体而言，这两种变化形式的区别在于：一个是钠硫电池(Na/S)，其使用硫作为正极。另一个是钠-金属氯化物电池，也称为ZEBRA电池，其使用金属氯化物、诸如氯化镍或氯化铁作为正极以及使用四氯铝酸钠(NaAlCl4)作为液体电解质。两种类型的共同特征是它们使用由β-或β"-Al2O3组成的钠离子导电膜以及由α-Al2O3组成的外壳部件，以及如果适合的话后者能够被额外地与金属盖相连接。本说明书中使用的术语“氧化铝”、或同义的氧化铝陶瓷或同义的Al2O3或同样同义的Al2O3陶瓷，优选包括如下具体形式：α-和/或β-和/或β"-氧化铝。术语“氧化铝”的使用并不意味着对纯度以及由此Al2O3陶瓷中的Al2O3和/或所考虑组分的含量的任何限制。
由陶瓷、优选氧化铝制成的部件或另一金属部件之间的封接件代表了电化学池中的关键部件，因为其决定了使用年限。如果在该区域发生了泄露，液钠能够与空气接触，并开始燃烧。此处作为封接材料的封接玻璃的目的是实现在电池的整个使用年限内持续地气密封接。这能够优选通过所涉及的所有材料的热膨胀系数的良好顺应来实现，这使得封接件能够耐受操作状态，以及使得玻璃在其功能不被削弱的情况下仍具有非常良好的对所有活性组分的耐化学性。
用于电池的两种基本类型的封接玻璃：硅酸盐基玻璃和硼酸盐基玻璃，是有区别的。硼酸盐基玻璃具有如下优点：其通常具有非常良好的对熔融钠的抗性，但是其在对金属氯化物的耐化学性方面的性能更差。另外，经常使用的硼酸铝通常仅具有对结晶的低稳定性，从工艺控制的角度看这限制了它们。在例如US 8,334,053 B2中详述了一种特定形式，其描述了依赖于对SBB的阳极和阴极的耐腐蚀性的隔离玻璃。根据所述文件，在金属盐一侧使用了具有包含大于40重量％的SiO2和小于25重量％B2O3的的高硅含量的玻璃，以及在钠一侧使用了具有小于20重量％的SiO2的和大于35重量％B2O3的非常低硅含量的硼酸盐玻璃。
GB 2207545 A描述了使用来自Schott AG的硼酸盐玻璃8245作为用于Na/S电池的封接玻璃。该玻璃对于Na/S电池的介质具有非常良好的化学稳定性，但是由于其线性热膨胀系数α20-300℃低至5.2×10-6K-1，因此仅能够被以有限的程度与氧化铝持久地气密封接。
US 4,268,313 A描述了一种用于在Na/S电池中使用的硼硅酸盐玻璃。但是，该玻璃包含总计至少6重量％的碱土金属氧化物CaO、SrO和BaO。这些组分对玻璃形成是有益的，并且能够改进流动行为，但是通过与电解质、优选SBB中的电解质的离子迁移，其能够降低活性组分的性能。
US 8,034,457 B2中描述了一种用于能量存储装置的最多包含25重量％的B2O3的封接玻璃。通过以下事实解释了B2O3的含量的所述上限的限定：否则的话，封接玻璃将遭受吸附的水的过度侵蚀。
US 8,043,986 B2包括一种用于SBB的封接玻璃，其包含至少0.1-10重量％的ZrO2。在该文件中使用氧化锆来改进耐化学性。但是，这也导致相分离和结晶化的更高倾向，以及也由于高昂的原材料成本，降低了玻璃制造处理的生产能力。
发明内容
与该背景技术相反的是，本发明的一个目的是提供一种适用于制备与金属和/或陶瓷的封接件的封接玻璃，其具有非常良好的对熔融金属盐和钠熔体、液钠和/或钠蒸气和/或侵蚀性钠化合物的抗性。优选地，合适的被封接的陶瓷为氧化铝和/或钠超离子导体(NASICON)，以及优选地，合适的金属为钢和/或合金。本发明的另一目的是用所述封接玻璃提供一种陶瓷、优选氧化铝和/或钠超离子导体的封接件，以及还提供一种包括所述封接玻璃的电化学能量存储和/或能量产生单元，以及提供一种包括作为电绝缘固定材料的所述封接玻璃的电馈通装置，其得益于所述封接玻璃的性能并因此具有改良的性能。
通过按照权利要求书中所述的封接玻璃、封接件、电化学能量存储和/或能量产生单元以及馈通装置及用途，所述目的得以实现。从从属于独立权利要求的权利要求中，优选实施例是显而易见的。
在下文中，除非另外明确指定，涉及组分和/或含量的所有数据都是基于氧化物的重量％提供的。
根据本发明的封接玻璃包含40％-50％的SiO2以及大于25％直到30％的B2O3。该组合影响了特别是热膨胀系数并同时控制了流动行为。根据本发明，封接玻璃进一步包含5％-15％的Na2O以及17％-25％的Al2O3。特别地，这些组分能够被用于使封接玻璃具有良好的耐化学性。
根据本发明的封接玻璃包含，任选的总计小于2％的碱土金属氧化物MO。MO表示CaO、SrO和/或BaO，其能够在封接玻璃中单独存在，或者以直至总含量的上述限定的任意可行组合存在。碱土金属氧化物能够对玻璃的流动行为有积极影响。由于其能够通过与电解质的钠离子的扩散或离子迁移降低一个活性组分的性能，因此其含量被降低至根据本发明的最低值。
此外，根据本发明的封接玻璃不包含ZrO2，除了最多以杂质存在以外。通过玻璃制造中使用的原材料的污染和/或通过所使用的熔融单元的污染和/或腐蚀，杂质能够被加入到玻璃中。这种类型的杂质通常不超过0.2重量％、优选0.1重量％的比率。这当然也包括完全不含有ZrO2。与所引用的现有技术中的教导相反的是，已发现即使是摈弃使用ZrO2来改进耐化学性，根据本发明所述的封接玻璃也具有非常良好的耐化学性。而且，已发现ZrO2能够起到晶种的作用，其在处理过程中促进结晶。根据本发明所述的封接玻璃的结晶(包括部分结晶)是不合要求的，这是因为结晶区域导致封接件的制备中的困难和/或甚至能够引起封接件的泄露。因此根据本发明所述的封接玻璃特别优选是非晶形玻璃，特别是没有结晶区域的非晶形玻璃。
在封接玻璃上进行的测试已显示，与所引用的现有技术相反的是，假如B2O3的含量增加到大于25％，是不可能建立水解老化的。相反，本发明人发现，大于25％至30％的更高的硼含量甚至出人意料地提高了对钠熔体的抗性。由于上述组合物，根据本发明所述的封接玻璃能够方便地以无结晶和无熔析的方式被熔融。
在一个优选实施例中，根据本发明的封接玻璃包含高达5％的ZnO和/或高达5％的TiO2和/或高达5％的SnO2和/或高达15％的MgO。这些任选的额外的组分能够在封接玻璃中单独存在，或者以任意的所需组合存在。这些组分特别地改进了在碱性范围内的耐化学性。MgO是任选的组分，以及可被包含在封接玻璃中，以使封接玻璃的热膨胀适应于配对封接件(joining partner)。通常MgO的含量增加导致热膨胀系数增加。本发明也预见到封接玻璃中可有利地包含0-<2％的MgO。
特别优选的是，在上述限定内选择封接玻璃的组分，从而使得封接玻璃在20℃-300℃的温度范围内的线性热膨胀系数α20-300℃的值为5.5×10-6K-1至10.5×10-6K-1，或者更优选5.5×10-6K-1至8.5×10-6K-1，非常特别优选6.0×10-6K-1至8.0×10-6K-1。特别地，这可实现封接玻璃对氧化铝的热膨胀行为的适应。
同样优选的是，封接玻璃额外包含高至30体积％的氧化物填充剂，特别是无机氧化物填充剂。这些填充剂能够被特别地用于设定热膨胀行为和/或耐腐蚀性和/或流动行为，填充剂优选以颗粒和/或纤维的形式存在。这样的填充剂的例子为MgO、Al2O3和/或稳定的ZrO2。这些能够被优选地应用，以便使封接玻璃和填充剂混合物的热膨胀适应金属配对封接件的热膨胀。填充剂材料通常不是玻璃基质的一部分，但是通常嵌入其中作为独立的组分。
本发明也包括一种第一封接部件和第二封接部件之间的封接件，其使用了上述封接玻璃。封接部件应被理解为与封接玻璃连接的任意部件。在这种情况下，封接玻璃特别地与各个封接部件形成完整接合。通过以下事实来区别完整接合：配对接合件、此处为各个封接部件，与封接玻璃是通过原子力还是分子力保持在一起。这导致了不可分开的接合，其仅能够通过破坏接合方式、此处为封接玻璃，才能被分离。特别有利的是，封接玻璃能够作为一种配对封接件提供封接部件之间的气密封接件。
封接部件之间的封接件是通过封接玻璃制备的，以及相应地存在于与封接玻璃相接合的各个封接部件的封接区域。因此，封接区域是位于与封接玻璃相接触的各个封接部件的表面上的区域。封接部件能够在其整个表面区域、也能在任意所期望的区域，与封接玻璃接合，通过后者其能与其它封接部件接合。如上所述，根据本发明所述的封接玻璃尤其适合用于封接陶瓷和/或金属。相应地，根据本发明的封接件提供了第一封接部件，其至少在封接区域包含陶瓷或金属部件。第二封接部件也至少在封接区域包含陶瓷或金属。金属或陶瓷的组合当然同样是可行的，并且包含在本发明中。在组合中，这也意味着第二封接部件可以是在封接件的区域内由金属和陶瓷构成的混合部件。换言之以及可能简化地，根据本发明的封接玻璃提供了金属与金属、或陶瓷与金属、或陶瓷与陶瓷、或金属或陶瓷与包含金属和陶瓷的混合部件之间的连接件。
如上所述，根据本发明的封接玻璃特别适合用于封接氧化铝，以及由此提供了一种根据本发明的封接件，其中第一封接部件至少在封接区域包含氧化铝、特别由氧化铝组成。第二封接部件至少在封接区域包含金属和氧化铝中的一个或其组合。在组合中，获得的是特别地以在封接区域由金属和氧化铝构成的混合部件的形式的封接部件。
如果第一封接部件的氧化铝包含α-或β-或β″-氧化铝，特别是它由其组成，是优选的。特别优选的是，第二封接部件的氧化铝也为α-氧化铝或β-氧化铝或β"-氧化铝，如果其至少在封接区域由氧化铝组成或包含氧化铝的话。但是，这并不意味着第一封接部件的氧化铝的实施例必须与第二封接部件的氧化铝的实施例相同；相反地，如果第一和第二封接部件的氧化铝的实施例是不同的，例如如果第一封接部件包含α-氧化铝以及第二封接部件包含β-氧化铝或β"-氧化铝，它可以是优选的。特别地在SBB中使用该配置，并且其因此是令人感兴趣的。
如果从NASICON(钠超离子导体)陶瓷的种类中，典型的为具有碱金属离子A(例如Na)和多价金属离子B(例如Fe、Cr、Ti)的AxBy(PO4)3型的种类中，选择陶瓷代替氧化铝，同样也是可行的和优选的。上述所有实施例具有这些类型的陶瓷，也是可行的。
同样可行的是传感器和/或致动器的外壳中的封接部件，其暴露于侵蚀性介质、特别是液钠或钠盐。能够发现这些的可行的应用领域为例如，在通过盐熔体的电解合成液钠中，以及也在用液钠冷却增殖反应堆的领域中。
如上所述，第二封接部件同样优选地至少在封接区域包含金属。特别优选的是，该金属的线性热膨胀系数α20-300℃(在同样的温度范围内)大于或等于陶瓷、特别是氧化铝的线性热膨胀系数α20-300℃。
特别优选的是，该金属的线性热膨胀系数α20-300℃的值大于8×10-6K-1。这样的优选的金属的例子为高级钢、低碳钢和/或镍合金。
根据本发明的封接件使制备具有增加的使用年限和/或提高的效率的电化学能量存储和/或能量产生单元成为可能。因此，这些同样也包含在本发明中。电化学能量存储装置的例子为充电模式的蓄电池，电化学能量产生单元的例子为放电模式的电池或蓄电池。用于化学和/或生物化学反应的反应器也是同样可行的，所述反应器中能态由反应物和产物的各自的氧化和还原态表示。特别优选的是，根据本发明所述的能量存储和/或能量产生单元为包括根据本发明的封接件的钠硫电池或钠-金属氯化物电池。
根据本发明的封接件也使馈通装置、尤其是电馈通装置的制备变得便利。
一个优选的电馈通装置包括设有馈通开口的金属载体元件和金属功能元件。用所述封接玻璃将功能元件固定在馈通开口内，并使载体元件与功能元件电绝缘。由此馈通开口被密封、特别是被气密密封。
非常特别优选使用根据本发明的封接玻璃制备钠硫电池或钠-金属氯化物电池，特别是用于气密密封其外壳和/或用于封闭和/或接合其电解质单元中的膜部件。也可以使其与合适的载体元件等接合。
最有利地，能够将根据本发明的馈通装置应用于处置有毒废弃物的装置中和/或核反应堆、特别是快中子增殖反应堆中。其中作为用于反应堆的安全壳的电馈通装置的应用和/或作为用于冷却回路的电馈通装置的应用主要得益于封接玻璃和/或如此处所述的封接接合。冷却回路可包括初级和/或次级冷却回路，其使用液钠作为冷却介质，特别是在快中子增殖反应堆中。馈通装置可暴露于液钠和/或钠蒸气，以及必须能够承受这样的永久性暴露或由于紧急状态情况下的暴露。所述馈通装置可用于提供例如在冷却回路内的具有电回路的电泵和/或传感器，和/或用于导出在冷却回路之内或冷却回路处应用的传感器的信号。馈通装置的另一优选的应用是在反应堆的安全壳中，以便在使有害介质无法穿过的情况下将安全壳的内部与外部相连接。在该种应用下，馈通装置特别是在紧急情况下能够暴露于液钠和/或钠蒸气下，由此最重要的是馈通装置可靠地密封密闭装置。
馈通装置的另一有益的应用领域是处置有毒废弃物的设备，例如其中废弃物被燃烧或以化学方法破坏从而在处理过程中可能产生了侵蚀性钠化合物和/或液钠和/或钠蒸气的这样的设备。
附图说明
将在附图的基础上更详细地阐释本发明。所有附图完全是示意性的，实际物体的尺寸能够偏离附图中的尺寸和/或性能，其中：
图1a：示出了在某些区域具有封接玻璃的第一封接部件的剖面图。
图1b：示出了在某些区域具有封接玻璃的另一第一封接部件的剖面图。
图2a：示出了包括封接件的部件组合装置的剖面图。
图2b：示出了包括封接件的另一个部件组合装置的剖面图。
图3：示出了ZEBRA电池的剖面图。
图4：示出了另一ZEBRA电池的剖面图。
图5a：示出了馈通装置的剖面图。
图5b：示出了根据图5a的馈通装置的俯视图。
图6：示出了替代馈通装置的剖面图。
图7：示出了反应堆的安全壳的剖面图。
图8：示出了反应堆的安全壳和反应堆本身的剖面图。
具体实施方式
图1a示意性示出了第一封接部件的剖面图。封接部件(2)代表所谓的用于封接玻璃(1)的基板，所述封接玻璃(1)在某些区域位于封接部件(2)的表面，并且在这些区域形成与封接部件(2)的完整接合。存在封接玻璃(1)的区域可以是封接区域，并且在下文中被定义为封接区域，所述封接区域中制备了与其它封接部件的封接件。所示具有封接玻璃(1)的封接部件(2)能够用于制备封接件，特别是通过与另外的封接部件的接合。在本示例中，封接部件(2)由β-氧化铝或β"-氧化铝或NASICON组成。如上所述，封接部件的氧化铝(2)仅在那些使用封接玻璃(1)产生接合的封接区域存在，并且封接部件的其它区域由不同材料组成，同样是可行的。
图1b示出了与图1a基本相同的具有封接玻璃的封接部件，除了在该示例中封接部件(3)由α-氧化铝组成，或者至少在存在封接玻璃(1)的这些封接区域包含后者。与图1b有关的所有进一步的陈述也可应用至图1b。
图2a示出了由部件组合装置形成的封接件的剖面图，其由封接玻璃(1)接合，由第一封接部件(2)和第二封接部件(3)组成。可以看出关于图2a，所示物体基本上是图1a和1b的组合。在该图中，第一封接部件(2)的材料也是β-氧化铝或β"-氧化铝，第二封接部件(3)的材料为α-氧化铝。封接玻璃(1)在封接区域完整地接合到封接部件(2、3)的表面上，以及由此能够在封接部件(2、3)之间产生气密的和持久的接合。
图2b示出了一个与图2a类似的实施例的剖面图，除了第一封接部件由β-氧化铝或β"-氧化铝(2)以及α-氧化铝(3)构成。在该示例性实施例中，第二封接部件(4)由金属组成。通过所示封接件的适当的组合，能够制备可适应于与其用途有关的需求的多种不同的整个部件，对于本领域技术人员而言是显而易见的。
图3示出了示意性的ZEBRA电池的剖面图。通过罐状外壳(4)和盖(3)封闭电池。外壳(4)和盖(3)通过封接玻璃(1)彼此接合在一起。盖(3)代表的是所谓的第一封接部件，以及外壳(4)代表的是上述封接件的所谓的第二封接部件。在ZEBRA电池中，外壳(4)通常由金属、例如高级钢、镍合金或低碳钢组成，以及盖(3)由氧化铝、特别是α-氧化铝组成。根据本发明的封接玻璃(1)在两个封接部件、盖(3)和外壳(4)之间产生了可靠地和持久地紧密接合，因此ZEBRA电池的内容物被安全地封闭在外壳中。
通常由β-氧化铝或β"-氧化铝制成的空心圆柱半透膜(2)，位于外壳的内部。外壳(4)的内壁和膜(2)的外壁之间的中间空间填充有液钠(11)，其形成了阳极。通过与导电外壳(4)接触，后者同样起到阳极的作用。空心圆柱膜(2)的内部空间填充有例如四氯合铝酸钠作为电解质(10)以及起到阴极的作用。由β-氧化铝或β″-氧化铝组成的半透膜(2)仅对钠离子具有渗透性。它通过封接玻璃(1)与盖(3)相接合。此处的膜(2)代表的是所谓的第一封接部件，盖(3)代表的是上述封接件的一般原理上的第二封接部件。在ZEBRA电池的该区域的该封接件中，重要的是封接玻璃(1)对电解质(10)和液钠(11)不具有渗透性，这是因为否则的话电解质(10)和/或液钠(11)可能会分别被其它物质污染，以及相应地电池可能被破坏或至少其电容可能会降低。
在该示例中，盖(3)本身是电绝缘体，因此需要电极(52)，以便使电池与阳极和阴极相接触以形成电路。在图3所示的本示例中，金属棒(52)通过套筒(51)穿过盖(3)。在这点上，引导金属棒(52)或笼统地说电极，穿过在包含根据本发明的封接玻璃的玻璃-金属导引件之中的盖(2)，同样也是可以想到的。
图4示出了如图3所示的ZEBRA电池的另一个实施例。由于封接玻璃(1)在外壳(4)和盖(41)之间的接合处的两个封接部件之间产生电绝缘封接，因此由金属或至少导电性材料制备如图4所示的盖(41)，以及以其不与电解质(10)接触这样的方式使其具有几何形状从而使得可能省掉导引电极(52)并且之后盖本身起到阴极的作用，也是可能的。之后封接玻璃在一个单一区域，此处以环状形式，与特别是三个封接部件——外壳(4)、盖(3)和膜(2)相接合。
图5a示意性示出了馈通装置(20)的剖面图。该馈通装置(20)包括载体元件(30)，其在该示例中由金属圆筒表示。载体元件(30)通常具有外部导体的功能。在所述应用领域里，它通常由钢制成。优选实施例由碳钢、奥氏体钢和/或铁素体钢制成。对于特定的应用领域，载体元件(30)可由科瓦铁镍钴合金或陶瓷制成。载体元件(30)也包括馈通开口，其将载体元件(30)的一侧与另一侧连接。功能元件(31)被布置在馈通开口之内。在该示例中，功能元件(31)由充当电导体的棒表示，也称为内部导体。功能元件(31)可以由不同的适合的材料、诸如科瓦合金和/或铜和/或合金、例如镍铁合金和/或镍铬合金构成。封接玻璃(1)以电绝缘的方式在馈通开口内固定功能元件(31)并同时密封馈通开口。根据本发明的封接玻璃(1)使得馈通装置(20)具有馈通开口能够被气密密封的优点。对于馈通装置(20)的制备，通常将封接玻璃(1)与载体元件(30)以及功能元件(31)熔接在一起，由此在载体元件(30)、封接玻璃(1)以及功能元件(31)之间建立封接件连接。
图5b示出了根据图5a的馈通装置(20)的俯视图。可以看出功能元件(31)被对中设置在馈通开口之内。该几何形状通常在其载体元件(30)的热膨胀大于封接玻璃(1)的热膨胀的压缩密封中应用。作为效果，在封接玻璃熔融在馈通开口之内期间，随后冷却载体元件(30)可以说在封接玻璃上收缩，并由此产生了对于封接玻璃(1)的压缩应力。该压缩应力增强了将封接玻璃推出馈通开口所需的机械力，并由此增大了整个馈通装置(20)的机械稳定性。
如图5a和5b所示的馈通装置(20)表示所谓的大馈通装置类别的一个典型设备。
图6示出了馈通装置(20)的另一实施例的剖面图，其在载体元件(30)内的具有多个接触开口。该所谓的平面元件具有宽度大于高度的尺寸。馈通开口能够被设置在基质中。基质本身是可变的，这意味着能够根据所需的应用选择馈通开口的位置。该实施例能够被例如用于使多个电和/或电子元件具有例如驱动它们的电路和/或引导由穿过载体元件(30)的那些元件生成的信号。载体元件(30)可以密封或者不密封所述装置的外壳。载体元件(30)可以由金属和/或合金、或陶瓷、特别是上述材料制成。
在图7中示出了能量产生装置的安全壳(80)，例如反应堆、特别是核反应堆或处置有毒废弃物的设备的安全壳。这些必须被安全地封装在安全壳(80)内，在紧急和故障状态情况下也是如此。为了在安全壳中提供与发生器和/或装置的接触，优选可使用根据本公开的馈通装置(20)。这样的设备为例如监控发生器的操作状况的装置和/或操纵反应堆或其他装置的装置。
在图8中示出了诸如反应堆的能量产生装置(81)。该示意性示例也包括反应堆的冷却回路，在快增殖反应堆的情况下特别是它的与作为冷却介质的液钠一起操作的初级和/或次级冷却回路。馈通装置(20)能够被用于供给具有电流的操纵器和/或传感器和/或致动装置和/或电机，特别是在电泵中的那些。此外，安全壳(80)可以具有如图7的上下文所述的馈通装置(20)。
根据本发明的封接玻璃(1)可通过常规的玻璃熔融方法制备。玻璃熔融的细节对本领域技术人员是已知的，在此不再重复。
下面的表1概述了4个根据本发明的示例性的封接玻璃(1)1-4的组分和物理性能。
组分: 1 2 3 4
SiO2 49 44 40 42
B2O3 26 26 30 26
Na2O 8 10 6 15
Al2O3 17 20 24 17
性能:
Tg[℃] 546 488 548 533
密度[g/cm3] 2.35 2.26 2.43 2.40
α20-300℃[10-6K-1] 5.80* 6.61 5.62 8.34
表1：根据本发明的封接玻璃的示例，数据是基于氧化物的重量％。
组分: CE 1 CE 2
SiO2 69.8 68.0
B2O3 15.6 13.0
Na2O 7.2 12.0
Al2O3 5.4 5.0
ZnO 2.0 1.0
BaO - 1.0
性能:
Tg[℃] 505 565
密度[g/cm3] 2.31 2.44
α20-300℃[10-6K-1] 5.2 6.7
表2：封接玻璃的比较例，数据是基于氧化物的重量％。
表2示出了不在根据本发明的玻璃组分范围内的封接玻璃的组成和物理性能，在下文中其作为比较例被称为CE 1和CE 2。
比较例的玻璃比根据本发明的封接玻璃具有更高含量的SiO2和更低含量的B2O3和Al2O3。
测定如表1所示的根据本发明的封接玻璃的抗性，与如表2所示的比较例的玻璃CE1和CE2相比较。为了该目的，将由所述的玻璃组成的玻璃块的边长置于300℃的熔融钠浴中一段特定的时间，并测定样品外观、样品表面结构以及质量损失。证明了如表1所示的所有的根据本发明的封接玻璃比如表2所示的比较例更具有抗性，或者显示了更高的热膨胀系数，这导致了与作为配对封接件的金属进行封接接合的能力的改进。
根据本发明的封接玻璃相对于现有技术的优点在于：其能够用于制备与陶瓷和/或金属的封接件以及还可改进其耐化学性。

Claims (15)

1.一种用于生产至少陶瓷或金属之间的封接件的封接玻璃(1)，除了最多为杂质以外，其不包含ZrO2，并包含(以基于氧化物的重量％计)：
MO表示单独的或以任意组合的CaO和/或SrO和/或BaO。
2.根据权利要求1所述的封接玻璃(1)，其还包含单独的或以任意组合的(以基于氧化物的重量％计)：
3.根据前述权利要求中的任一项所述的封接玻璃(1)，其在20-300℃的温度范围内的线性热膨胀系数α20-300℃为5.5×10-6K-1至10.5·10-6K-1，优选5.5×10-6K-1至8.5×10-6K-1，更优选6.0×10-6K-1至8.0×10-6K-1。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的封接玻璃(1)，其还包含高达30体积％的氧化性填充剂、优选用于设定热膨胀行为和/或耐腐蚀性和/或流动行为，所述填充剂优选以颗粒和/或纤维的形式存在。
5.一种第一封接部件(2)和第二封接部件(3、4、41)之间的封接件，其使用了根据前述权利要求中的任一项所述的封接玻璃(1)，其中，所述封接玻璃(1)使所述第一封接部件(2)的封接区域和所述第二封接部件(3、4、41)的封接区域相接合。
6.根据权利要求5所述的封接件，其中，所述第一封接部件(2)至少在其封接区域包括陶瓷，以及所述第二封接部件(3、4、41)至少在其封接区域包括金属和/或陶瓷。
7.根据权利要求5-6中任一项所述的封接件，其中，所述第一封接部件(2)和/或所述第二封接部件(3、4、41)的封接区域的陶瓷选自由氧化铝和/或α-氧化铝和/或β-氧化铝和/或β"-氧化铝和/或NASICON所组成的组中。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的封接件，其中，所述第二封接部件(41)的金属在同样的温度范围内的线性热膨胀系数α20-300℃大于或等于陶瓷的线性热膨胀系数α20-300℃。
9.根据权利要求5所述的封接件，其中，所述第一封接部件(2)至少在其封接区域包括金属，以及所述第二封接部件(3、4、41)至少在其封接区域包括金属。
10.根据权利要求5-9中任一项所述的封接件，其中，所述第二封接部件的金属(41)的α20-300℃>8×10-6K-1。
11.一种电化学能量存储和/或能量产生单元，优选为钠硫电池或钠-金属氯化物电池，其包括根据权利要求5-10中任一项所述的至少一个封接件。
12.一种馈通装置(20)，优选为电馈通装置(20)，其包括根据权利要求5-10中任一项所述的至少一个封接件。
13.一种电馈通装置(20)，其包括：
具有至少一个馈通开口的金属载体元件(30)，
金属功能元件(31)，
借助于根据权利要求1-4中任一项所述的封接玻璃(1)，以此方式，所述金属功能元件(31)固定在所述馈通开口内并与所述载体元件(30)电绝缘，并且封闭所述馈通开口。
14.根据权利要求1-4中任一项所述的封接玻璃(1)在制备钠硫电池或钠-金属氯化物电池中的用途，优选用于气密密封其外壳(4)和/或用于封闭膜部件(2)。
15.根据权利要求12-13中任一项所述的馈通装置(20)在处置废弃物的装置或装置的安全壳中的和/或核反应堆、优选核增殖反应堆中的用途，优选作为安全壳中的电馈通装置(20)和/或作为用于冷却回路的电馈通装置(20)。
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