DE1944017A1

DE1944017A1 - Verfahren zur Herstellung von auf glaskristallines Material verarbeitbarem Glas

Info

Publication number: DE1944017A1
Application number: DE19691944017
Authority: DE
Inventors: Nejman Mojsej I; Blochina Galina P
Original assignee: BLOCHINA GALINA P; NEJMAN MOJSEJ I
Current assignee: BLOCHINA GALINA P; NEJMAN MOJSEJ I
Priority date: 1969-08-29
Filing date: 1969-08-29
Publication date: 1971-03-04

Description

Verfahren zur Herstellung von auf glaskristallines Material verarbeitbarem Glas Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gläsern, die auf glaskristallines Material mit hoher Dielektrizitätakonstante verarbeitbar sind.
Bekannt sind entsprechende Gläser, die auf Oxidgrundlage enthalten: 30 bis 90 Kationen-Molprozent Bestandteile der pieoelektrischen Niobate von Natrium (NaNb03), Kalium (KNbO3), Kadmium (Cd0,5NbO3), Strontium (Sr0,5NbO3), Blei (PbNbO3,5), Barium (Ba0,5NbO3,5) oder der Metaniobate von Kadmium (CdNbO3,5), Barium (BaNb03,5) und Blei (PbNbO3,5) unter Verwendung als glasbildende Komponenten eines oder mehrerer Oxyde aus der Gruppe: Siliziumdioxid (SiO2), Aluminiumoxid (A12O3), Boroxid (B203) und Phosphoroxid (P205). (Herzog A., Post P., Stookey S.D., Oorning Glass Works, USA, Pat. 3195030, 13. VI. 1965).
Ein wesentlicher Nachteil der oben angeführten Zusammensetzungen ist deren große Tendenz zur spontanen Kristallisation während der Formung von Erzeugnissen aus Glasschmelzen. Zur Vorbeugung der Kristallisation ist eine sehr rasche (2-10 Sekunden) Abkühlung der Schmelzen von einer oberhalb des Schmelzpunktes liegenden Temperatur auf eine Temperatur mit Größenordnung 700°C erforderlich. Da eine solch rasche Abkühlung nur in nach der Dicke begrenzten Erzeugnissen herbeigeführt werden kann, darf die Dicke der aus der Schmelze hergestellten Platten 1/2 Zoll (12,5 mm) nicht überschreiten. Zur Herstellung von Erzeugnissen mit größerer Dicke muß das Glas auf eine kalte Platte oder ins Wasser gegossen, zu Pulver gemahlen werden, wonach das Erzeugnis aus dem pulverförmigen Glas geformt wird, was mit großen - technologischen Schwierigkeiten verbunden ist.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung von Glässern, die für die Herstellung auf ihrer Grundlage von glaskristallinen Materialien mit einer Dielekt;rizitätskonstante von 200 bis 1600 geeignet sind.
Das wird dadurch erreicht, daß in das für die Herstellung von glaskristallinem Material verwendete Glas, das mindestens ein Niobat aus der Gruppe SrNb206, BaNb206, PbNb2OG, CaNb206 und mindestens ein glasbildendes Oxyd aus der Gruppe SiO2, B203, A1203 enthält, erfindungsgemäß mindestens ein Titanat aus der Gruppe SrTiO3, J3aTi03, PbTiO3, CaTiO3 derart eingeführt wird, daß das Glas im ganzen auf der Oxydgrundlage von 40 bis 95 Gew.% Bestandteile enthält, die die entsprechenden Niobate und Titanate bilden.
In die Glaszusammensetzung können auch das Magnesiumoxid in einer Menge bis 15 Gew.% oder das Zinkoxid in einer Menge bis 5 Gew.% sowie das Wismuttrioxid und das Manganoxid jeweils in einer Menge bis 5% eingeführt werden.
Die nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Gläser besitzen hohe Werte der Dielektrizitätskonstante-.
Das ist bedingt durch die Kristallisation in den Gläsern der festen Lösungen der Bleiniobate und Erdalkalielemente, die ein Kristallgitter vom Typ der Tetragonalmodifikation oder rhobischen Modifikation des Bleimetaniobats besitzen sowie der festen Lösungen mit der Struktur von Perowskit.
Die erfindungsgemäße Gläser besitzen gute technologische Eigenschaften, eine relativ niedrige Temperatur des Schmelzens (1400-1450°C), erniedrigte Kristallisationsfähigkeit der Schmelzen im Prozeß der Pormung der Erzeugnisse, wodurch es möglich ist, aus diesen Gläsern Erzeugnisse mit größeren Abmessungen, z.B. Hochspannung-skondensatoren herzustellen. Die Hochspannungskondensatoren aus dem lwistallisierten Glas unterscheiden sich von den bestehenden keramischen Kondensatoren dadurch, daß die elektrische Festigkeit des kristallisierten Glases, die 30-60 kV/mm bei der Gleichspannung beträgt, die elektrische Festigkeit der keramischen Materialien bedeutend übersteigt. Das ist darauf zurückzuführen, daß die kristallisierten Gläser eine feinkristalline, homogene, porenfreie Struktur aufweisen.
Auf der Grundlage der erfindungsgemäßen Gläser können auch Niederspannungsmonol ithkondensatoren hergestellt werden, die aus abwechselnden Schichten des Dielektrikums und der Elektrode bestehen.
Die genannten Gläser besitzen folgende dielektrische Eigenschaften: Dielektrizitätskonstante mit einer Größenordnung 200-1600, Verlustfaktor von 0,15 bis 2% bei einer Frequenz von 1 kHz und einer Temperatur von 200C, sowie einen spezifischen Raumwiderstand mit'einer Größenordnung 1011 - 1013' bei einer Temperatur von 1000C.
Zum besseren Verstehen des Wesens der Erfindung werden nachstehend konkrete Beispiele für die Zusammensetzung der Gläser (in Gew.%) angeführt Beispiel 1 Beispiel 2 Nb205 25-60 Nb2O5 25-60 PbO 8-20 PbO 8-20 SiO2 10-17 SiO2 10-17 SrO 0-25 SrO 0-25 BaO 0-20 BaO 0-20 TiO2 4-16 TiO2 4-16 Beispiel 3 Beispiel 4 Nb205 25-60 Nb205 25-60 PbO 8-20 PbO 8-20 SiO2 10-17 SiO2 10-17 SrO 0-25 SrO . 0-25 BaO 0-20 BaO 0-20 TiO2 4-16 TiO2 4-16 ZnO 1-5 MgO 2-8 Bi203 1-3 MnO2 1-3

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von auf glaskristallines Material verarbeitbarem Glas, das mindestens eines der Niobate SrNb2O6, BaNb2O6, PbNb2O6 und CaNb2O6 sowie mindestens eines der glasbildenden Oxide SiO2, B2O3 und Al2O3 enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in die Glasmasse mindestens eines der Titanate SrTiO3, BaTiO3 und CaTiO3 in einer Menge eingeführt wird, daß das Glas insgesamt auf Oxid lage 40 bis 95 Ge.% an die entsprechenden Niobate und Titanate bildenden Bestandteilen enthält.
2. Verfahren nnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Glasmasse zusätzlich bis zu 15 Gew.% Magnesiumoxid eingeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Glasmasse zusätzlich bis zu 5 Gew.% Zinkoxid eingeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Glasmasse zusätzlich bis zu 5 Gew.% Wismuttrioxid eingeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Glasmasse zusätzlich bis zu 5 Gew.% Mangandioxid eingeführt wird.