DD247658A5

DD247658A5 - Dichtungsglaszusammensetzungen im pulverisierter Form für Dichtungsglaskomponenten

Info

Publication number: DD247658A5
Application number: DD28229685A
Authority: DD
Inventors: Carl J Hudecek
Original assignee: Owens Illinois Inc
Priority date: 1984-11-05
Filing date: 1985-10-31
Publication date: 1987-07-15
Also published as: DE3527078A1; UA12323A; DE3527078C2; JPS6354661B2; IN167238B; US4589899A; JPS61111938A; IN170670B; RU1809823C

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Dichtungsglaszusammensetzungen in pulverisierter Form fuer Dichtungsglaskomponenten, beispielsweise Fernsehbildroehren und ein Verfahren der Abdichtung. Es ist das Ziel, eine fuer die Abdichtung von Fernsehbildroehren erforderliche Kombination von Eigenschaften zu erreichen. Die Aufgabe besteht darin, ein Dichtungsglas zu schaffen, das bei schnelleren Raten verarbeitet werden kann und eine breitere Toleranz der Abdichtungstemperatur aufweist. Erfindungsgemaess wird eine kristallisierbare Dichtungsglas-Zusammensetzung in pulverisierter Form, d. h. eine Mischung eines PbO/ZnO/B2O3/SiO2/BaO-Glases in dem glasartigen Zustand und eine kleine effektive Menge eines fein zerteilten Zink-Zirkonium-Silikats als Kristallkeim bildendes Mittel bereitgestellt. Das Zink-Zirkonium-Silikat hat eine mittlere Teilchengroesse von ungefaehr 2 bis 8 Mikron und wird allein oder in Kombination mit Zirkoniumsilikat verwendet, das eine mittlere Teilchengroesse von ungefaehr 20 bis 30 Mikron aufweist. Die Glaszusammensetzung kann verwendet werden, um Fernsehbildroehren bei 440C oder 460C mit ausgezeichneten Ergebnissen abzudichten. Die fruehen Stufen der Kristallisation zeigen sowohl grosse Kristalle und einen grossen glasartigen Bereich als auch DTA-Kurvenspitzen bei 15 bis 25 Minuten bei 440C.

Description

Fernsehkolbenabdichtung und bei Glas verarbeitet werden kann und das eine breitere Toleranz hinsichtlich der Veränderung der Abdichttemperatur aufweist.

Erfindungsgemäß wird eine Dichtungsglaszusammensetzung bereitgestellt, wobei die Glaszusammensetzung einen geeigneten Fluß, Benetzung und Kristallisationseigenschaften aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß die Zusammensetzung besteht aus einem kristallisierbaren PbO/ZnO/B₂O₃/BaO-Glas im glasartigen Zustand und aus einer effektiven Menge Zink-Zirkonium-Silikat als Kristallkeim bildendes Mittel zur Kristallisierung des Glases, womit eine Glaskeramikabdichtung ausbildbar ist. Vorteilhafterweise besteht die Glaszusammensetzung aus folgenden Zusatzstoffen, näherungsweise in Gew.-%:

Zusatzstoff	Gew.-%
PbO	73 bis 76
ZnO	12 bis 13,3
B₂O₃	8 bis 9
SiO₂	1,8 bis 2,3
BaO	1,8 bis 2,1.
e voneiinane ijiaszi Zusatzstoff	jsammensetzung sie Gew.-%
PbO	74,8 bis 75,6
ZnO	12,1 bis 12,4
B₂O₃	8,17 bis 8,70
SiO₂	2,08 bis 2,18
BaO	1,92 bis 2,02.

Zweckmäßigerweise ist die Menge des Zink-Zirkonium-Silikats von etwa 0,07 bis 0,40Gew.-% des Glases vorgesehen.

Eine andere Ausführungsform ist gekennzeichnet durch die Menge des Zink-Zirkonium-Silikats von etwa 0,08 bis 0,09 Gew.-% des Glases.

Es ist vorteilhaft, die mittlere Teilchengröße des Zink-Zirkonium-Silikats von etwa 2 bis 8 Mikron auszubilden.

In Weiterbildung beträgt die mittlere Teilchengröße des Zink-Zirkonium-Silikats etwa 3 bis 6 Mikron.

Nach einer vorteilhaften Ausbildung soll die Abdichtungstemperatur ungefähr 440 bis 46O⁰C betragen.

Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, daß die Abdichtungstemperatur etwa 460⁰C beträgt.

Eine andere zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, daß die Abdichtungstemperatur etwa 440⁰C beträgt.

Erfindungsgemäß wird eine kristallisierbare Glasabdichtungszusammensetzung in pulverisierter Form geschaffen, bestehend aus einem kristallisierbaren PbO/ZnO/B₂O₃/SiO₂/BaO-Glas und fein zerteiltem Zink-Zirkonium-Silikat als Kristallkeim bildendes Mittel, wobei das Glas ein ausgezeichnetes Gleichgewicht physikalischer Eigenschaften aufweist und die Fähigkeit besitzt, einen breiten Bereich der Abdichttemperaturen von einer niedrigen Temperatur von ungefähr 44O⁰C bis zu einer höheren Temperatur von ungefähr 460⁰C und mehr zu tolerieren.

Eine weitere bevorzugte Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die mittlere Teilchengröße des Zink-Zirkonium-Silikats ungefähr 2 bis 8 Mikron beträgt und die Menge des Zink-Zirkonium-Silikats ungefähr 0,07 bis 0,40Gew.-% des Glases beträgt, wobei die niedrigere Menge des Zink-Zirkonium-Silikats für die feinere Teilchengröße verwendet wird.

Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren der Abdichtung einer kristallisierbaren Glasdichtungszusammensetzung bei einer Fernsehbildröhrenkomponente geschaffen. Das Verfahren besteht aus der

— Bereitstellung eines kristallisierbaren Glases mit den folgenden Zusatzstoffen, näherungsweise in Gew.-%:

Zusatzstoff - Gew.-%

PbO 73 bis 76

ZnO 12 bis 13,3

B₂O₂ 8 bis 9

SiO₂ 1,8 bis 2,3

BaO 1,8 bis 2,1;

— Mischung fein zerteilter Teilchen des Glases mit einer effektiven Menge Zink-Zirkonium-Silikats weist eine mittlere Teilchengröße von ungefähr 2 bis 8 Mikron auf, und

— Erwärmung der Glaszusammensetzung bei ungefähr 440⁰C bis 460⁰C, um eine ausgezeichnete entglaste Abdichtung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wurde eine kristallisierbare Dichtungsglaszusammensetzung zur Abdichtung von Fernsehbildröhren bei einer Temperatur von ungefähr 440⁰C bis 460⁰C geschaffen, wobei die Zusammensetzung eines Glases mit den folgenden Zusatzstoffen, näherungsweise in Gew.-% besteht:

Zusatzstoff	Gew.-%
PbO	74,9
ZnO	12,5
B₂O₃	8,5
SiO₂	2,1
BaO	2,0,

wobei die Zusammensetzung aus fein zerteilten Teilchen des Glases und ungefähr 0,08 Gew.-% besteht, basierend auf dem Glas des Zink-Zirkonium-Silikats mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 3 bis 4 Mikron.

Eine vorteilhafte Ausbildung sieht vor, daß das fein zerteilte Zirkonium-Silikat mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 18 bis 35 Mikron mit dem Zink-Zirkonium-Silikat verwendet wird.

Eine andere zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, daß Zink-Zirkonium-Silikat mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 20 bis 30 Mikron mit dem Zink-Zirkonium-Silikat verwendet wird.

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Schließlich gehört es auch zum Wesen der Erfindung, daß die Menge des Zink-Zirkonium-Silikats ungefähr 0,07 bis 0,4Gew.-% und die mittlere Teilchengröße ungefähr 3 bis 6 Mikron beträgt, und daß auch ungefähr 0,07 bis 0,4Gew.-% Zirkonium-Silikat mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 20 bis 30 Mikron verwendet werden.

Es ist eine kristallisierbare Dichtungsglaszusammensetzung in pulverisierter Form geschaffen, bestehend aus einem kristallisierbaren PbOZZnOZB₂O₃ZSiO₂ZBaO-GIaS in dem glasähnlichen Zustand und einer effektiven keimbildenden Zusatzmenge des Zink-Zirkonium-Silikats, wobei die Glaszusammensetzung einen breiten Verarbeitungsspielraum bezüglich der Erwärmungsdichttemperaturen und der Schaffung einer ausgezeichneten Glaskeramikdichtung aufweist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an Beispielen näher erläutert werden

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine vergrößerte Draufsicht der Dichtungsgläser in den Frühstufen der Kristallisation; Fig. 2: eine DTA-Kurve bei 440°C; Fig.3: eine DTA-Kurve bei 460⁰C.

Fig. 1 zeigt eine vergrößerte Draufsicht der Dichtungsgläser mit den frühen Stufen der Kristallisation. Das Oberteil beider Gläser wird gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt und zeigt erwünschte große Kristalle und einen großen glasartigen Bereich bei 44O⁰C und bei 460⁰C. Den Boden der beiden vergrößerten Gläser bei 440°C und 46O⁰C zeigen die vorliegenden Gläser nach dem Stand der Technik, welche eine große Anzahl kleiner Kristalle und einen kleinen glasartigen Bereich aufweisen.

Fig. 2 eine DTA-Kurve, die sich bei einem Glas der vorliegenden Erfindung bei einer Erwärmung von 440 °C ergibt; die Kurve zeigt eine Spitze bei 23,5 Minuten; und

Fig.3 einen DTA-Kurvenverlauf auf der Glasprobe der Fig. 2 bei einer Erwärmung von 46O⁰C; die Kurve zeigt eine Spitze bei 16,5 Minuten.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Glaszusammensetzung in Pulverform zur Abdichtung von Fernsehbildröhren, wobei die Glaszusammensetzung eine geeignete Strömung, Benetzung und Kristallisationseigenschaften aufweist, wie das durch die thermischen DTA-Kurven und andere Versuche bewiesen ist; die Zusammensetzung enthält ein kristallisierbares PbO/ZnO/ B₂O₃ZSiO₂ZBaO-GIaS in dem glasartigen Zustand und eine effektive Menge des Zink-Zirkonium-Silikats als kristallbildendes Mittel zur Kristallisierung des Glases und zur Schaffung einer Glaskeramikabdichtung.

Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Abdichtung einer kristallisierbaren Glasdichtungszusammensetzung bei einer Fernsehbildröhrenkomponente. Das Verfahren besteht aus folgenden Schritten:

— Schaffung eines kristallisierbaren Glases mit den folgenden Zusatzstoffen, und zwar näherungsweise in Gew.-%:

Zusatzstoff	Gew.-%
PbO	73 bis 76
ZnO	12 bis 13,3
B₂O₃	8 bis 9
SiO₂	1,8 bis 2,3
BaO	1,8 bis 2,1;

— Mischung fein zerteilter Teilchen des Glases mit einer effektiven Menge Zink-Zirkonium-Silikat als Kristallkeim bildendes Mittel; das Zink-Zirkonium-Silikat hat eine mittlere Teilchengröße von ungefähr 2 bis 8 Mikron, und

— Erwärmung der Glaszusammensetzung bei ungefähr 440⁰C bis 46O⁰C, um eine Abdichtung für eine Fernsehbildröhre zu schaffen; das Dichtungsglas hat eine geeignete Strömung, Ausdehnung und Benetzungseigenschaften, um eine starke, problemfreie Dichtung zu schaffen; das kristallisierende Glas weist eine Spitze bei ungefähr 15 bis 25 Minuten auf, wie es durch die DTA-Kurve bewiesen wird, wenn die Zusammensetzung bei 440⁰C erwärmt wird.

Das kristallisierbare Glas wird vorbereitet, wie es im Stand der Technik bekannt ist; es befindet sich in pulverisierter Form (ungefähr 20 bis 30 Mikron und vorzugsweise etwa 20 bis 25 Mikron als mittlere Teilchengröße) und besteht im allgemeinen aus den folgenden Zusatzstoffen, näherungsweise in Gew.-%:

Zusatzstoff	Gew.-%
PbO	73 bis 76
ZnO	12 bis 13,3
B₂O₂	8 bis 9
SiO₂	1,8 bis 2,3
BaO	1,8 bis 2,1.
sammensetzung em Zusatzstoff	nait vorzugsweise ui Gew.-%
PbO	74,8 bis 75,6
ZnO	12,1 bis 12,4
B₂O₃	8,17bis8,70
SiO₂	2,08 bis 2,18
BaO	1,92 bis 2,02

Die hervorragenden Ergebnisse der vorliegenden Erfindung werden durch die Verwendung von Zink-Zirkonium-Silikat allein — oder in Kombination mit Zirkonium-Silikat mit 18 bis 35 Mikron messendem mittlerem Teilchendurchmesser — als Kristallkeim bildendes Mittel erreicht. Die Teilchengröße des Zink-Zirkonium-Silikats beträgt im allgemeinen ungefähr 2 bis 8 Mikron und

vorzugsweise etwa 3 bis 6 Mikron. Die Zink-Zirkonium-Silikatmenge beträgt im allgemeinen etwa 0,07Gew.-% bis etwa 0,4Gew.-%, die bevorzugte Menge beträgt etwa 0,08 bis 0,09 bis etwa 0,15 Gew.-%. Diese Gew.-% basieren auf dem Gewicht des kristallisierbaren Glases.

Wenn es verwendet wird, beträgt die Menge des Zirkoniumsilikats im allgemeinen 0,07 bis 0,4Gew.-% des Glases und vorzugsweise etwa 0,15 bis 0,3Gew.-%. Die„mittlere Teilchengröße des Zirkoniumsilikats beträgt im allgemeinen ungefähr 18 bis 35 Mikron und vorzugsweise ungefähr 20 bis 30 Mikron. Die vorliegende Erfindung löst ein Problem der Bereitstellung eines Dichtungsglases, das in der Produktion bei heißen Schmelztemperaturen sowohl im unteren Bereich von etwa 440⁰C als auch bei höheren Temperaturen, wie etwa 46O⁰C und mehr, wirksam verwendet werden kann. Frühere Versuche zur Erreichung der genauen, gewünschten, relativ langsamen und vorzeitigen Kristallisationsrate waren beispielsweise bei der Verwendung von kristallisierbarem Glas oder Zirkonium-Silikat als alleinigem Kristallkeim bildenden Mittel nicht erfolgreich. Bei den bekannten Gläsern führten Versuche zur Reduzierung der frühen Kristallisation bei 46O⁰C durch Hinzusetzen von weniger Keimbildungsmittel, beispielsweise Zirkoniumsilikat, zu einem Dichtungsglas, dessen Kristallisation bei 44O⁰C zu langsam beendet wird, wie aus den DTA-Kurven hervorgeht, welche die Zeit der Spitzenkristallisation und die Zeit der Beendigung der Kristallisation zeigen.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Glas, das bei einer geeigneten erwünschten Geschwindigkeit bei 440⁰C und 46O⁰C kristallisiert. Das Glas der vorliegenden Erfindung zeigt die neue, frühe Kristallisation, wie in Fig. 1 dargestellt, mit großen Kristallen und einem großen glasartigen Bereich. Das Glas der vorliegenden Erfindung weist auch die gewünschten DTA-Kurven auf, die die gewünschten Kristallisationsraten zeigen; die sich dabei ergebende Glaskeramik weist auch einen guten Fluß, eine gute Benetzung und gute Stabdichtungsversuche auf.

Während die Grenze durch die Theorie nicht erwünscht ist, erzeugt scheinbar das Kristallkeim bildende Mittel Zink-Zirkonium-Silikat mikroskopischen Zonen mit höheren Zinkpegeln in dem Glas, welche ein Wachstum der zweckmäßigen, erwünschten, großen Kristalle für die beste Benetzung bewirkt. Die geeignete Anzahl und Art der Kristallkeimbildungsplätze wird scheinbar auch bereitgestellt.

Im allgemeinen werden durch die ein wenig feineren der etwas grobkörnigeren mittleren Teilchengrößen der pulverisierten Dichtungsglas-Zusammensetzungen geringfügig unterschiedliche Ergebnisse erhalten. Die folgenden Arbeitsbeispiele sind Beispiele von typischen, hervorragenden Dichtungsgläsern, die erfindungsgemäß hergestellt sind.

Beispiel 1

Ein pulverisiertes, kristallisierbares Glas in dem glasartigen Zustand wurde mit 0,3Gew.-% auf dem Glasgewicht basierenden Zink-Zirkonium-Silikat mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 5 Mikron und mit ungefähr 0,3 Gew.-% auf dem Glasgewicht basierenden Zirkonium-Silikat mit einer mittleren Teilchengröße von 20 bis 30 Mikron durchgemischt. Das sich ergebende pulverisierte Dichtungsglas wies eine mittlere Teilchengröße von 20 bis 25 Mikron auf.

Ein Teil dieses pulverisierten Dichtungsglases wurde auf 44O⁰C erhitzt, und ein Teil wurde auf 46O⁰C zur Prüfung der frühen Kristallisationsstufen erhitzt, und zwar wegen der bekannten Kritikalität der verzögerten, aber schnellen Kristallisation, die bei Dichtungsgläsern erforderlich ist, die zur Abdichtung von Fernsehbildröhren verwendet werden.

Bei einer 63fachen Vergrößerung wurden die frühen Kristallisationsstufen ähnlich der Darstellung der Glaskeramik der Erfindung bei 440⁰C und 460⁰C in Fig. 1 gezeigt, in welcher einige große Kristalle und glasähnlichere Bereiche vorhanden waren.

Die Differentialthermoanalyse-(DTA) Kurven waren der Versuch auf Proben des pulverisierten Dichtungsglases, das bei einer Erwärmung von 440⁰C und 460⁰C verwendet wird. Die sich ergebenden DTA-Kurven waren ähnlich den in den Fig.2und3 dargestellten. Bei der440°C-Erwärmung trat eine Spitze in der DTA-Kurve bei 23,5 Minuten auf, die Endzeit lag bei 28,5 Minuten (Fig. 2). Bei der460°C-DTA-Kurve (Fig.3) ergab sich eine Spitze bei 16,5 Minuten und eine Endzeit bei 20,5 Minuten. Dahertrat dort kein großer Abfall der Spitzenzeiten auf, wenn das Glas einer Erwärmung von 44O⁰C oder bis zu 460⁰C ausgesetzt war. Außerdem sind die frühen Stufen der Kristallisation von jedem der 44O⁰C und der 460°C-Abdichtungszyklen die dargestellten großen Kristalle, die von einem glasähnlicheren Bereich umgeben sind, wie es bei den bekannten Gläsern der Fall ist, die kleine Kristalle und einen geringen glasähnlichen Bereich zeigen.

Das pulverisierte Dichtungsglas wird als Dichtungsmittel bei Fernsehbildröhren verwendet, die Erwärmung zur Abdichtung erfolgt in dem Bereich von 440⁰C und 46O⁰C. Die Glaskeramikabdichtungen waren ausgezeichnet. Die gemessenen Eigenschaften des Dichtungsglases waren ausgezeichnet, das Material wies einen Knopffluß (button flow) von 1,080 und einen Stabdichtungswert von 41300g/cm² (590psi) Druck in dem Dichtungsglas auf.

Beispiel 2

Eine kristallisierbare Dichtungsglaszusammensetzung wurde, wie in Fig. 1 beschrieben, vorbereitet, außer, daß die verwendete Zink-Zirkonium-Silikatmenge 0,07 Gew.-% betrug, und die Feinheit war eine mittlere Teilchengröße von 3 Mikron. Ein Teil des pulverisierten (20 bis 25 Mikron) Dichtungsglases wurde auf 460⁰C erhitzt, um die frühen Stufen der Kristallisation zu prüfen. Die , gewünschten Proben der großen Kristalle und die großen glasähnlichen Bereiche wurden gefunden, wie in Fig. 1 dargestellt ist. j Eine DTA-Kurve war sowohl bei einer 440⁰C- als auch bei einer 460°C-Erwärmung zufriedenstellend; die 440⁰C-Kurve zeigt eine ' Spitze bei 20 Minuten und eine Beendigungszeit bei 25 Minuten. Die DTA-Kurve bei der460°C-Erwärmung wies eine Spitze bei 9,5 Minuten und eine Beendigungszeit von 13,5 Minuten auf.

Das pulverisierte Dichtungsglas wurde zur Abdichtung von Fernsehröhren in einem Bereich zwischen 44O⁰C und 460⁰C verwendet. Die sich ergebenden Abdichtungen waren ausgezeichnet und veranschaulichen ein Dichtungsglas, das einen breiten Toleranzbereich der Temperaturveränderung bei der Abdichtung aufwies. Das Glas wurde bei 440⁰C, 450°C und 460⁰C erfolgreich verwendet. Andere erwünschte Eigenschaften des entglasten Dichtungsglases wurden beibehalten, der Knopffluß betrug 2,8cm (1,1 inches), und die Stabdichtungsprüfung lag bei 23100g/cm² (330psi) (Druck).

Die Arbeitsbeispiele zeigen die hervorragenden Abdichtungen der Glaskeramik, die bei Verwendung von Zink-Zirkonium-Silikat erreicht werden, das eine mittlere Teilchengröße von ungefähr 2 bis 8 Mikron als Kristallkeim bildendes Mittel aufweist. Die große Menge des Zink-Zirkonium-Silikats, 3 bis 30Gew.-%, die auf dem Glas basiert/die in der zuvor erwähnten US-PS 3963505 als Füllmaterial verwendet wird, würde nicht dieselben Ergebnisse liefern; die Zusammensetzung des obigen Patents weist eine sehr schnelle Kristallisationsrate auf, und das zielt im allgemeinen auf eine niedrigere Abdichtungstemperatur als deren Hauptdruckkraft.

Außerdem ist es die Absicht, daß die vorliegende Erfindung offenbar mehr Kristalle mit einem 1:2:1-Molverhältnis des PbO:ZnO:B₂O₃ erzeugt, verglichen mit dem bekannten Glasmolverhältnis von 2:1:1 (PbO:ZnO:B₂O₃).

Das neuartige Dichtungsglas der vorliegenden Erfindung liefert einen Knopffluß im allgemeinen von etwa 2,6 cm bis 2,9 cm (1,02 „bis 1,16") und vorzugsweise von etwa 2,7cm bis 2,9cm (1,05 „bis 1,13"). Die Spannungsprüfungen der Stababdichtung (45O⁰C — 30 Minuten) ergeben im allgemeinen etwa 7000g/cm² (100psi) (C) bis lOöOOOg/cm² (1 500psi) (C, Druck) und vorzugsweise etwa 7000g/cm² (100psi) (C) bis 5600OgZCm² (800psi) (C), wenn durch Abdichtung an dem Vergleichsglas gemessen wird, das einen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten (25 bis 300°C) von 95 χ 10~^7oC aufweist.

Die neuartige Zusammensetzung des Dichtungsgiases weist eine Spitzenzeit von ungefähr 15 bis 25 Minuten und eine Abschlußzeit von ungefähr 20 bis 30 Minuten auf, wenn sie für die Abdichtung auf 44O⁰C erwärmt wird. Die DTA-Kurve bei 46O⁰C zeigt eine Spitze und Abschlußzeiten, die in annehmbarer Nähe der oben beschriebenen Bereiche liegen; die Werte sind üblicherweise nur um 5 bis 10 Minuten niedriger.

Wie in Fig. 1 dargestellt, beträgt das Volumen jedes der großen Kristalle des neuartigen Glases ungefähr 3 bis 40 oder 50 Mal das Volumen jedes der kleinen Kristalle des bekannten Glases. Im allgemeinen ist der mittlere Durchmesser des großen Kristalls des neuartigen Glases annähernd mindestens etwa 0,008cm (0,003 in), er kann etwa 0,03 bis 0,08 oder mehr sein, wenn man es mit einem mittleren Durchmesser der bekannten kleinen Glaskristalle vergleicht, die eine Größe von ungefähr 0,001 bis 0,003cm aufweisen. Wie in Fig. 1 dargestellt, weist im allgemeinen der niedrigere Wert der Abdichtungstemperatur die kleinere Kristallgröße auf.

Das Vorhandensein größerer und weniger Kristalle während der frühen Kristallisation schafft ein Dichtungsglas mit höheren Benetzungseigenschaften und weniger Empfindlichkeit bei höheren Erwärmungsraten während der Abdichtung der Fernsehkolben.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Dichtungsglaszusammensetzung in Pulverform zur Abdichtung von Fernsehbildröhren, wobei die Glaszusammensetzung einen geeigneten Fluß, Benetzung und Kristallisationseigenschaften aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß die Zusammensetzung besteht aus einem kristallisierbaren PbO/ZnO/B₂O₃/BaO-Glas im glasartigen Zustand und aus einer effektiven Menge Zink-Zirkonium-Silikat als Kristallkeim bildendes Mittel zur Kristallisierung des Glases, womit eine Glaskeramikabdichtung ausbildbar ist.
2. Zusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet durch die Glaszusammensetzung, die aus den folgenden Zusatzstoffen besteht, näherungsweise in Gew.-%:

Zusatzstoff Gew.-%

PbO 73 bis 76

ZnO 12 bis 13,3
B₂O₃ 8 bis 9

SiO₂ 1,8 bis 2,3

BaO 1,8 bis 2,1.
3. Zusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet durch die Glaszusammensetzung mit den folgenden Zusatzstoffen, näherungsweise in Gew.-%:

Zusatzstoff Gew.-%

PbO 74,8 bis 75,6

ZnO 12,1 bis 12,4

B₂O₃ 8,17 bis 8,70

SiO₂ 2,08 bis 2,18

BaO 1,92 bis 2,02.
4. Zusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet durch die Menge des Zink-Zirkonium-Silikats von etwa 0,07 bis Ö,40Gew.-% des Glases.
5. Zusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet durch die Menge des Zink-Zirkonium-Silikats von etwa 0,08 bis 0,09 Gew.-% des Glases.
6. Zusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet durch die mittlere Teilchengröße des Zink-Zirkonium-Silikats von etwa 2 bis 8 Mikron.
7. Zusammensetzung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die mittlere Teilchengröße desZink-Zirkonium-Silikats etwa 3 bis 6 Mikron beträgt.
8. Zusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Abdichtungstemperatur ungefähr 440 bis 460°C beträgt.
9. Zusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Abdichtungstemperatur etwa 46O⁰C beträgt.
10. Zusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Abdichtungstemperatur etwa 44O⁰C beträgt.
11. Dichtungsglaszusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet durch kristallisierbares PbO/ZnO/B₂O₃/SiO₂/BaO-Glas in Pulverform im glasartigen Zustand und eine effektive Menge des Zink-Zirkonium-Silikats als Kristallkeim bildendes Mittel zur Kristallisierung des Glases und Bereitstellung einer Glaskeramikabdichtung zum Abdichten von Fernsehbildröhren in einem Abdichtungstemperaturbereich von im allgemeinen 440°C bis 460⁰C, wobei das kristallisierte Glas geeignete thermische DTA-Kurven und eine geeignete Glasdichtungsrandbenetzung aufweist.
12. Zusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die mittlere Teilchengröße des Zink-Zirkonium-Silikates ungefähr 2 bis 8 Mikron beträgt und die Menge des Zink-Zirkonium-Silikats ungefähr 0,07 bis 0,40Gew.-% des Glases beträgt, wobei die niedrigere Menge des Zink-Zirkonium-Silikats für die feinere Teilchengröße verwendet wird.
13. Verfahren zur Abdichtung einer kristallisierbaren Glasdichtungszusammensetzung bei einer Fernsehbildröhrenkomponente, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

— Schaffung eines kristallisierbaren Glases mit den folgenden Zusatzstoffen, näherungsweise in Gew.-%:

— Mischung fein zerteilter Teilchen des Glases mit einer effektiven Menge des Zink-Zirkonium-Silikats als Kristallkeim bildendes Mittel, wobei das Zink-Zirkonium-Silikat eine mittlere Teilchengröße von ungefähr 2 bis 8 Mikron aufweist; und

— Erhitzung der Glaszusammensetzung auf ungefähr 44O⁰C bis 460⁰C zur Schaffung einer Abdichtung für die Fernsehbildröhre, wobei das Dichtungsglas einen geeigneten Fluß, Ausdehnung und Benetzungseigenschaften aufweist, um eine starke problemfreie Abdichtung zu schaffen, das kristallisierende Glas weist eine Spitze bei ungefähr 15 bis 25 Minuten auf, wie durch eine DTA-Kurve bewiesen ist, wenn die Zusammensetzung auf 440⁰C erwärmt wird.
14. Kristallisierbare Dichtungsglaszusammensetzung zur Abdichtung von Fernsehbildröhren bei einer Temperatur von ungefähr 44O⁰C bis 460⁰C nach Punkt 1, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung eines Glases mit den folgenden Zusatzstoffen, näherungsweise in Gew.-%:

wobei die Zusammensetzung aus fein zerteilten Teilchen des Glases und ungefähr 0,08Gew.-% besteht, basierend auf dem

Glas des Zink-Zirkonium-Silikats mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 3 bis 4 Mikron.
15. Dichtungsglaszusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das fein zerteilte Zirkonium-Silikat mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 18 bis 35 Mikron mit dem Zink-Zirkonium-Silikat verwendet wird.
16. Zusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Zink-Zirkonium-Silikat mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 20 bis 30 Mikron mit dem Zink-Zirkonium-Silikat verwendet wird.
17. Zusammensetzung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Menge des Zink-Zirkonium-Silikats ungefähr 0,07 bis 0,4Gew.-% und die mittlere Teilchengröße ungefähr 3 bis 6 Mikron beträgt, und daß auch ungefähr 0,07 bis 0,4Gew.-% Zirkoniumsilikat mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 20 bis 30 Mikron verwendet werden.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Dichtungsglaszusammensetzungen in pulverisierter Form für Dichtungsglaskomponenten, beispielsweise Fernsehbildröhren und ein Verfahren der Abdichtung einer kristallisierbaren Glasdichtungszusammensetzung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Kristallisierbare Dichtungsglaszusammensetzungen in pulverisierter Form werden zur Abdichtung von Fernsehbildröhren verwendet, um Glaskeramikdichtungen zu schaffen. Die resultierenden Abdichtungen müssen eine geeignete Kombination von Eigenschaften aufweisen, beispielsweise geeignete thermische Ausdehnungscharakteristiken, einen guten Fluß, um eine richtige Ausrundung zu erzeugen, eine gute Benetzung, um starke adhäsive Eigenschaften gegenüber den abzudichtenden Glasteilen zu gewährleisten, und gute Kristallisationseigenschaften einschließlich einer geeigneten Kristallisationsrate sowie einer geeigneten Größe und Verteilung der Kristalle, um die Bildung einer starken kristallisierten Abdichtung innerhalb einer angemessenen thermischen Erwärmungszeit zu erlauben.

Im allgemeinen war man in der Vergangenheit bemüht, wünschenswerte Kristalle zu erzeugen. Durch chemischen Ausgleich waren die Gläser kristallkeimseibstbildend, oder sie bildeten Kristallkeime durch Zusetzen vorkristallisierten Glases oder durch Zusetzen verschiedener einfacher feuerfester Silikate. Diese Versuche waren bei der Bildung eines Dichtungsglases mit einer breiten Dichtungstemperaturtoleranz, dichtend bei 440⁰C bis 46O⁰C, nicht erforderlich, und diese Gläser wiesen keine optimale Kristallentwicklung zur Erzeugung einer starken Adhäsion auf.

Die Verwendung von vorkristallisiertem Glas als ein Kristallkeim bildendes Mittel wird in der US-PS 3947279 beschrieben. Dieses Patent ist durch den Verweis auf seinen Grundinhalt und seine Beschreibung von Standardversuchen in den Stand der Technikeingegangen, beispielsweise die Differentialthermoanalyse, kurz DTA-Ku rve und die Knopfprüfung, als button flowtest bekannt.

Die US-PS 3963505 beschreibt kristallisierbare Blei-Bor-Gläser oder Blei-Zink-Bor-Gläser in pulverisierter Form. Die Gläser sind mit einer relativ großen Menge eines Materials, das aus nicht inertem Zinkoxid besteht, das Zink-Zirkonium-Silikat enthält, vermischt. Das Patent trachtet nach einer niedrigeren Dichtungstemperatur und verwendet das Zinkoxid enthaltende Material als Füllmittel in relativ großen Mengen, mindestens 3Gew.-% und höchstens 30Gew.-%. Das Füllmittel wirkt als eine Quelle des Zinkoxids und resultiert in einem Glas, das eine niedrigere Dichtungstemperatur und eine schnellere Kristallisation aufweist. Diese Glasart ist zur Abdichtung mikroelektronischer Gehäuse geeignet, jedoch nicht zur Abdichtung von Fernsehbildröhren. Es besteht eine Notwendigkeit, ein kristallisierbares Dichtungsglas zu schaffen, das bei schnelleren Raten (bei höheren Temperaturen) bei der Fernsehkolbenabdichtung und bei Glas verarbeitet werden kann, das eine breitere Toleranz hinsichtlich ' der Veränderung der Abdichttemperatur, also von 440⁰C bis 460⁰C, aufweist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, kristallisierbare Dichtungsglaszusammensetzungen in pulverisierter Form so auszubilden, daß eine für die Abdichtung von Fernsehbildröhren erforderliche Kombination von Eigenschaften erreicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kristallisierbares Dichtungsglas und ein Verfahren zur Abdichtung einer kristallisierbaren Glasdichtungszusammensetzung zu schaffen, das bei schnelleren Raten, also höheren Temperaturen, bei der