DE2012366A1

DE2012366A1 - Glass with low thermal expansion

Info

Publication number: DE2012366A1
Application number: DE19702012366
Authority: DE
Inventors: Nils Tryggve Emanueal Alfredsson Ridgefield Conn.; Rapp Charles Frederick Toledo Ohio; Baak (V.StA.)
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1970-03-16
Filing date: 1970-03-16
Publication date: 1971-10-14
Also published as: DE2012366B2; DE2012366C3

Abstract

The glass comprises in moles .% 50 - 90 SiO2, 0.5 - 30 Al2O3, 1.5. - 35 Cu2O + CuO and 0.5 - 20 ZnO. Specif. the glass produced has a linear expansion coefficient of 15 x 10-7 per degrees C (0 - 300 degrees C), and may be used to weld melted quartz to melted quartz or ceramics, ceramics to ceramics and melted silica to melted silica. It is used for astronomical mirrors.

Description

Neue Glaszusammensetzungen Die vorliegende Erfindung betrifft neue Glaszusammensetzungen, insbesondere Glaszusammensetzungen mit niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und anderen günstigen Eigenschaften. New Glass Compositions The present invention relates to new ones Glass compositions, especially glass compositions with low coefficients of thermal expansion and other favorable properties.

Sowohl in der Industrie als auch in der Forschung werden Glaszusainrnensetzungen niedriger Wärmeausdehnung für viele Zwecke benötigt. Es können Gläser niedriger Wärmeausdehnung -als Lötgläser zum Löten von Quarzglas mit Quarzglas, Quarzglas mit Glaskeramikteilen niedriger Wärmeausdehnung, Glaskeramikteile miteinander, quarzgut mit Quarz gut und dergleichen verwendet werden. Gläser niedriger Wärmeausdehnung werden auch zur Herstellung von Spiegeln für optische Geräte, welche genaue Dimensionen erfordern, verwendet. Gläser, die sich in inren Ausdehnungen stärker verändern, sind für diese Zwecke nicht geeignet.Glass compositions are used both in industry and in research low thermal expansion required for many purposes. It can lower glasses Thermal expansion -as soldering glasses for soldering quartz glass with quartz glass, quartz glass with glass-ceramic parts of low thermal expansion, glass-ceramic parts with one another, quartz-good can be used with quartz well and the like. Low thermal expansion glasses are also used to manufacture mirrors for optical devices that have precise dimensions require used. Glasses that change more strongly in internal dimensions, are not suitable for this purpose.

Es besteht daher ein großer Bedarf an neuen Glaszusammensetzungen, die für die aufgezeigten Zwecke geeignet sind.There is therefore a great need for new glass compositions, which are suitable for the purposes indicated.

Derartige Glaszusammensetzungen würden eine Bereicherung der Technik darstellen. Ebenso würden Gläser mit sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und anderen erwünschten Eigenschaften einen bestimmten wirtschaftlichen Wert besitzen und in Industrie und Wissenschaft großen Einsatz finden.Such glass compositions would be an asset to the technology represent. Likewise, glasses with very low coefficients of thermal expansion would be and other desirable properties have certain economic value and are widely used in industry and science.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Glaszusammensetzungen zu schaffen, die sioh vor allem durch einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten auszeichnen.Accordingly, the invention is based on the object of providing glass compositions to create the sioh mainly through a low coefficient of thermal expansion distinguish.

Sie sollen ferner relativ geringe Dichte und gute Wärmeschockbeständigkeit haben. Sie sollen zur Herstellung optischer Geräte geeignet sein. Zur Aufgabe der Erfindung gehört ferner die Schaffung von Gegenständen aus diesen Glaßzusammensetzungen.They should also have a relatively low density and good thermal shock resistance to have. They should be suitable for the production of optical devices. To the task of The invention also includes the provision of articles from these glass compositions.

Die Aufgabe wird gelöst durch Glaszusammensetzungen niedriger Wärmeausdehnung, die gekennzeichnet sind durch eine Zusammensetzung, angegeben in Mol-%, von 50 bis 94 SiO2, 0,5 bis 30 Al203, 1,5 bis 35 Cu20 + CuO und 0,5 bis 20 ZnO. Derartige Gläser haben sehr niedrige Wärmeausdehnung und sind daher außerordentlich vorteilhaft und geeignet für Einsatzzwecke, bei denen diese Eigenschaften erforderlich sind.The task is solved by glass compositions with low thermal expansion, which are characterized by a composition, given in mol%, from 50 to 94 SiO2, 0.5 to 30 Al203, 1.5 to 35 Cu20 + CuO and 0.5 to 20 ZnO. Such glasses have very low thermal expansion and are therefore extremely advantageous and suitable for applications where these properties are required.

Die Erfindung wird nachstehend ins einzelne gehend beachrieben.The invention is discussed in detail below.

Die erfindungsgemäßen Gläser basieren auf einem im wesentlichen alkalifreien Cuprooxyd-Cuprioxyd-Zinkoxyd-Aluminiumoxyd-Siliziumdioxyd-System (Cu2O-CuO-ZnO-Al2O3-SiO2). Kupferoxyd wird allgemein als thermisch instabil angesehen derart, daß es bei hohen Temperaturen seinen Sauerstoff abgibt unter Bildung von metallischem Kupfer. Bei sehr hohen Temperaturen stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Cupro-Ion und Kupfermetall ein, während bei niedrigeren Temperaturen sich ein Gleichgewicht zwischen Oupro-- und Cupri-Ionen einstellt. Die Umkehrtemperatur, bei welcher sich das Gleichgewicht nach den niedrigeren Wertigkeitsstufen des Kupfers hin verlagert, liegt bei etwa 1600 0C oder im normalen Schmelzbereich der betreffenden Kupfergläser.' Es liegt eine erhebliche Menge Kupfer im vorliegenden System in einwertigem Zustand, also als Cupro-Ion, vor. Vorzugsweise liegt die überwiegende Menge, d.h. mindestens 50 Mol- des Kupfers, im einwertigen Zustand vor. Deshalb wird das System Ublicherweise als SiO2-Al2O3-Cu2O-ZnO-System bezeichnet, wobei Cu20 Cupro-Oxyd, Cupri-Ozyd oder beides bedeutet.The glasses according to the invention are based on an essentially alkali-free one Cuprous oxide-cupric oxide-zinc oxide-aluminum oxide-silicon dioxide system (Cu2O-CuO-ZnO-Al2O3-SiO2). Copper oxide is generally considered to be thermally unstable such that that it gives off its oxygen at high temperatures with the formation of metallic Copper. At very high temperatures there is an equilibrium between cupro-ion and copper metal, while at lower temperatures equilibrium occurs between Oupro and Cupri ions. The reversal temperature at which the equilibrium shifts towards the lower valence levels of copper, is around 1600 0C or in the normal melting range of the copper glasses concerned. ' There is a considerable amount of copper in the present system in a monovalent state, as a cupro-ion. Preferably the predominant amount is, i.e. at least 50 moles of copper, in the monovalent state. That is why the system becomes common referred to as SiO2-Al2O3-Cu2O-ZnO system, where Cu20 Cupro-Oxyd, Cupri-Ozyd or means both.

Der erfindungsgemäße Zusatz von zweiwertigen Zinkkationen zu einem im wesentlichen alkalifreien Cupri-Cupro-Aluminiumoxyd-Siliziumdioxyd-System bringt tiberraschende Vorteile.The addition of divalent zinc cations according to the invention to one Essentially alkali-free Cupri-Cupro-aluminum oxide-silicon dioxide system brings surprising advantages.

er-Das Zinkkation/niedrigt nicht nur die Herstellungskosten der Gläser, denn es ist gefunden worden, daß es einen erheblichen Teil der Gesamtkonzentration an dem sehr viel teueren Kupfer in dem Grundsystem ersetzen kann, wobei dberraschenderteise der niedrige WärmeauadehnungskoeSfizient erhalten bleibt, sondern es besitzt auch die Tendenz, das Cupro-Oxyd an der Oberfläche der Gläser infolge der Einwirkung der Atmosphäre während des Schmelzens, Lötens und Verarbeitens zu einem Gegenstand und dergleichen zu Cupri-Oxyd zu oxydieren, herab. he-The zinc cation / not only lowers the manufacturing costs of the glasses, because it has been found that it constitutes a significant part of the total concentration on the much more expensive copper in the basic system, surprisingly the low coefficient of thermal expansion is retained, but it also has the tendency to add the cuprous oxide to the Surface of the glasses as a result exposure to the atmosphere during melting, soldering and processing to oxidize an object and the like to cupric oxide.

Ein weiterer Vorteil, den die Zugabe von Zinkoxyd zu dem Kupferglas bringt, besteht darin, daß infolge des niedrigen Kupfergehaltes ein helleres Glas resultiert. Im allgemeinen ist ein Kupfer system, das frei von Zink ist, dunkelgrün, rötlichbraun oder schwarz, abhängig von der Konzentration des Kupfers und der Dicke des Glases. Das vorliegende System list, weil es Zink enthält, etwas heller und demgemäß wesentlich lichtabsorbierend, bei der Herstellung von Küvetten und dergleichen.Another benefit of adding zinc oxide to the copper glass brings, is that due to the low copper content a lighter glass results. In general, a copper system that is zinc free is dark green, reddish brown or black depending on the concentration of copper and the thickness of the glass. The present system is somewhat lighter and lighter because it contains zinc accordingly essentially light-absorbing in the manufacture of cuvettes and the like.

Die erfindungsgemäßen Gläser bestehen im allgemeinen aus folgenden Bestandteilen, die innerhalb der angegebenen Mol-%-Grenzen vorliegen: 50 bis 94 Siliziumdioxyd, 0,5 bis 30 Aluminiumoxyd, 1,5 bis 35 Kupferoxyd und 0,5 bis 20 Zinkoxyd. FUr gewöhnlich liegen die Bestandteile innerhalb der nachstehend angegebenen Mol-%-Grenzen vor: 58 bis 85 Siliziumdioxyd, 2 bis 15 Aluminiumoxyd, 2 bis 15 Kupferoxyd und etwa 1 bis 10 Zinkoxyd0 Die Gläser nach der Erfindung haben allgemein einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 15 x 10-7 mit dem jetzt bevorzugten Ausdehnungskoeffizienten von maximal 10 x 10-7 oder darunter.The glasses according to the invention generally consist of the following Ingredients that are within the specified mol% limits: 50 to 94 Silicon dioxide, 0.5 to 30 aluminum oxide, 1.5 to 35 copper oxide and 0.5 to 20 zinc oxide. Usually the constituents are within the mol% limits given below before: 58 to 85 silicon dioxide, 2 to 15 aluminum oxide, 2 to 15 copper oxide and about 1 to 10 zinc oxide The glasses according to the invention generally have a coefficient of thermal expansion of about 15 x 10-7 with the now preferred expansion coefficient of maximum 10 x 10-7 or below.

Derzeit bevorzugte Glaszusammensetzungen bestehen z. B. im wesentlichen aus, in Mol-%, 72 bis 85 SiO2, 2 bis 15 Al2O3, 2 bis 15 Cu2O und 1 bis 10 ZnO; oder 72 bis 85 Si02, 2,5 bis 12,5 Al203, 2,5 bis 12,5 Cu2O und 1 bis 9 ZnO; oder im wesentlichen 70 bis 80-Si02, 5 bis 12,5 Al203, 5 bis 12,5 Cu20 und 3-bis 8 ZnO. Beispielhafte besondere Glaszusammensetzungen, die au9 dem vorliegenden Siliziumoxyd-Aluminiumoxyd-Kupfer-Zink-System basieren, sind ein Glas einer Zusammensetzung, bestehend im wesentlichen aus 75 Mol-Si02, 12,5 Mol-Vo Al2O3, 7,5 Mol-% Cu20 und 5,0 Mol-% ZnO; und ein Glas einer Zusammensetzung, bestehend im wesentlichen aus 77,5 Mol-% SiO2, 10 Mol-% Al203, 6,5'Mol- Cu2O und 6 Mol-% ZnO.Currently preferred glass compositions are e.g. B. essentially from, in mol%, 72 to 85 SiO2, 2 to 15 Al2O3, 2 to 15 Cu2O and 1 to 10 ZnO; or 72 to 85 Si02, 2.5 to 12.5 Al203, 2.5 to 12.5 Cu2O and 1 to 9 ZnO; or essentially 70 to 80 SiO 2, 5 to 12.5 Al 2 O 3, 5 to 12.5 Cu 2 O and 3 to 8 ZnO. Exemplary particular glass compositions based on this Silica-alumina-copper-zinc system are a glass of a composition consisting essentially of 75 mol-Si02, 12.5 mol-Vo Al2O3, 7.5 mol-% Cu20 and 5.0 mole percent ZnO; and a glass of a composition consisting essentially of 77.5 mol% SiO2, 10 mol% Al203, 6.5 mol% Cu2O and 6 mol% ZnO.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Gläser werden die gewünschten Glassatzbestandteile gut miteinander gemischt, entweder von Hand oder mechanisch, geschmolzen und auf Temperaturen erhitzt, derart, daß alle vorliegenden Substanzen verflüssigt werden,~wodurch die Bildung eines Glases aus einer homogenen Schmelze ermöglicht wird.In the production of the glasses according to the invention, the desired Glassware components well mixed together, either by hand or mechanically, melted and heated to temperatures such that all substances present be liquefied, ~ causing the formation of a glass from a homogeneous melt is made possible.

Die verschiedenen Bestandteile, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gläser verwendet werden, können aus Oxyden, Carbonaten, Fluoriden, Silikaten oder irgendeiner.The various ingredients that are used to make the Glasses used can be made from oxides, carbonates, fluorides, or silicates any one.

anderen Form hergestellt werden, welche die gewünschte Glaszusammensetzung weder stören noch sich schädigend auswirken. Die Glassatzmaterialien, die zur Herstellung der Gläser verwendet worden sind, waren hochreine, im Handel erhältliche Materialien, und wurden aus den nachstehend aufgeführten Materialien ausgewählt: Kona Quintus Qzarz Sir2, Alcoa A-14, das ist ein Al203, Cuprooxyd, Cuprioxyd, Zinkoxyd, Calumet Hi-Cupric (eine im Handel erhätt;liche Mischung, bestehend aus 30 % Cu20 und 66,8 ffi CuO) und dergleichen.other shape can be made which the desired glass composition neither disturb nor have a damaging effect. The glassware used to manufacture the glasses used were high purity, commercially available materials, and were derived from the following materials listed: Kona Quintus Qzarz Sir2, Alcoa A-14, this is an Al203, cuprooxide, cuprioxide, zinc oxide, Calumet Hi-Cupric (a commercially available mixture consisting of 30% Cu20 and 66.8 ffi CuO) and the like.

Bei der Herstellung der neuen Gläser nach der Erfindung werden die Glassatzbestandteile- innig von Hand oder mit einem V-Mischer vermischt, so daß eine homogene Mischung erhalten wird. Jede geeignete Mischvorrichtung und Heizvorrichtung, mit Gas oder elektrisch betrieben, kann zur Herstellung der Schmelze verwendet werden. Die Gläser werden in einem Tiegel aus 90 ffi Platin und 10 % Rhodium oder aus Lavasil, das ist Quarzgut, geschmolzen. In den nachstehend beschriebenen Beispielen war die Größe der Schmelze unterschiedlich, im allgemeinen lagen die Muster im Bereich von 100 bis etwa 5000 g.In the manufacture of the new glasses according to the invention, the Glassware components- intimately mixed by hand or with a V-mixer so that a homogeneous mixture is obtained. Any suitable mixing device and heating device, operated with gas or electrically, can be used to produce the melt. The glasses are made from 90 ffi platinum and 10% rhodium or from Lavasil, that's fused quartz, melted. In the examples described below, the Size of the melt varied, in general the samples were in the range of 100 to about 5000 g.

Das Schmelzen wurde in elektrischen Öfen vorgenommen, in denen die Schmelztemperatur in den meisten Fällen im Bereich von etwa 1500 und etwa 1650 cc gehalten wurde. Es wurde festgestellt, daß eine Zeit von etwa 16 bis 24 Stunden Schmelzen ausreichte, um ein befriedigendes Glas zu erhalten. Um den thermischen Ausdehnungstest durchführen zu können, wurden aus den Schmelzen Stäbe gezogen. Um die Stäbe herzustellen, wurde ein Siliziumdioxyd- oder Mullit-Stab in das geschmolzene Glas eingetaucht, um mit dem Stabziehen beginnen zu können.Melting was done in electric furnaces in which the Melting temperature in most cases in the range of about 1500 and about 1650 cc was held. It was found to be a time of about 16 to 24 hours Melting was enough to make a satisfactory glass. To the thermal To be able to carry out expansion tests, rods were drawn from the melts. Around To make the rods, a silica or mullite rod was melted into the Glass submerged to begin rod drawing.

Bei der DurchfUhrung der Prüfung auf Wärmeausdehnung, deren Ergebnisse weiter unten angegeben sind, wurde die übliche dilatometrische methode (0 bis 300 °C) an Mustern von 10,16 cm angewendet.When performing the thermal expansion test, the results given below, became the usual dilatometric method (0 to 300 ° C) applied to samples up to 10.16 cm.

Die Glassätze, die zur Herstellung der Gläser gemäß der Art und Weise der Erfindung bereitet wurden, und die theoretische sind Zusammensetzung dieser Glassätze/in den nun folgenden Beispielen angegeben, Diese Beispiele sind repräsentativ für Ausführungsformen von Glaszusammensetzungen der Erfindung, sie stellen keine Begrenzung der Erfindung dar. The glass sets that are used to make the glasses according to the manner of the invention and the theoretical are the composition of these Glass sets / given in the examples below. These examples are representative for embodiments of glass compositions of the invention, they do not constitute Limitation of the invention.

Beispiel 1 Es wurde eine Glaszusammensetzung einer theoretischen Zusammensetzung, in Mol-%, von 75 SiO2, i>,5 Al203, 7,5 Cu20 und 5,0 ZnO durch inniges Mischen von «2,07 g Si02, 17,55 g Al203, 14, g Cu20-und 5,60 g ZnO hergestellt. Die weitgehend homogene Mischung wurde in einem elektrisch beheizten OSen in einem Platin-Rhodium-Tiegel (90 % Ti, 10 % Rh) geschmolzen.Example 1 A glass composition with a theoretical composition was in mol%, of 75 SiO2, i>, 5 Al203, 7.5 Cu20 and 5.0 ZnO by thorough mixing made of 2.07 g SiO2, 17.55 g Al203, 14 g Cu20 and 5.60 g ZnO. The largely homogeneous mixture was in an electrically heated OSen in a platinum-rhodium crucible (90% Ti, 10% Rh) melted.

Das Schmelzen und Läutern wurde durch Erhitzen bei 1600 °C 16 Stunden lang durchgeführt. Danach wurde das Glas geformt und in üblicher @eise aufbereitet. Melting and refining was carried out by heating at 1600 ° C for 16 hours long carried out. Then the glass was shaped and prepared in the usual way.

Beispiel 2 Es wurde eine Glaszusammensetzung hergestellt; die folgende theoretische Zusammensetzung, in Mol-%, hatte: 77,5 SiO2, 10 A1203, 6,5 Cu2O und 6 ZnO. Dazu wurden 3283 g Kona Quintus Quarz, 720,6 Alcoa A-14 Aluminiumoxyd, 680,7 g Cuprooxyd und 344 g Zinkoxyd innig miteinander vermischt, um einen im wesentlichen homogenen Glassatz zu erhalten. Nach dem Mischen wurde der Glassatz bei etwa 1621 °C 24 Stunden in einer Atmosphäre mit 1 % Sauerstoff geschmolzen und geläutert. Muster in Porm von Glasstäben wurden hergestellt und das Glas in üblicher Weise gegossen und gefrittetO Beispiel 3 Das Glas nach Beispiel 2, bestehend aus, in Mol-%, 77,5 SiO2, 10 Al203, 6,5 Cu20 und 6,0 ZnO, wurde der üblichen physikalischen Analyse unterworfen. Die anylsierte Glaszusammensetzung besaß, ungekühlt, eine Dichte von 2,6072 (an unannealed density of 2.6072), eine obere Kühltemperatur von 690 00, eine untere Entspannungstemperatur von 632 von und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 4,8 x 10 7/ °C (0 bis300 00). Example 2 A glass composition was prepared; the following Theoretical composition, in mol%, had: 77.5 SiO2, 10 A1203, 6.5 Cu2O and 6 ZnO. This was done with 3283 grams of Kona Quintus quartz, 720.6 Alcoa A-14 aluminum oxide, 680.7 g cuprooxide and 344 g of zinc oxide intimately mixed together to create a to obtain essentially homogeneous glassware. After mixing, the glassware became melted at about 1621 ° C for 24 hours in an atmosphere with 1% oxygen and purified. Patterns in the form of glass rods were made and the glass in the usual way Wise poured and fritted O Example 3 The glass according to Example 2, consisting of, in mol%, 77.5 SiO2, 10 Al203, 6.5 Cu20 and 6.0 ZnO, became the usual physical Subject to analysis. The anylated glass composition had a density, uncooled of 2.6072 (an unannealed density of 2.6072), an upper cooling temperature of 690 00, a lower relaxation temperature of 632 and a coefficient of thermal expansion from 4.8 x 10 7 / ° C (0 to 300 00).

Zu Vergleichszwecken wurden ein zinkfreie Glas hergestellt, das in Mol-% aus 77,5 SiO2, 10,0 Al203 und 12,5 Cu2O bestand.For comparison purposes, a zinc-free glass was produced which is shown in Mol% consisted of 77.5 SiO2, 10.0 Al203 and 12.5 Cu2O.

Dieses Glas besaß eine obere Kühltemperatur von 629 oC, eine dichte von 2,7232 und einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 3,2 x 10-7 / °C (0 bis 300 °C).This glass had an upper cooling temperature of 629 oC, a dense one of 2.7232 and a linear thermal expansion coefficient of 3.2 x 10-7 / ° C (0 to 300 ° C).

Die oben wiedergegebenen Werte zeigen, daß Zink einen Kupfer-Glas-System zugesetzt werden kann, um ein Zink-Kupfer-Glas-System herzustellen, welches eine wesentlich niedrigere Dichte als das entsprechende zinkfreie Glas hat, wobei außerdem die überraschenden, weiter vorn erwähnten Vorteile auftreten, ohne daß die erwünschte niedrige Wärmeausdehnung irgendwie schädlich beeinflußt wird. Diese unerwartet niedrige Dichte kann von Bedeutung bei der Verwendung in, großen optischen Teilen, zO B. Spiegeln, sein, indem die üblichen schweren Tragkonstruktionen durch leichtere ersetzt werden können.The values given above show that zinc has a copper-glass system can be added to produce a zinc-copper-glass system, which is a much lower Density than the corresponding zinc-free glass has the surprising advantages mentioned above, without any detrimental effect on the desired low thermal expansion will. This unexpectedly low density can be of concern when used in, large optical parts, e.g. mirrors, by the usual heavy supporting structures can be replaced by lighter ones.

Die Zusammen,setzungen nach der Erfindung können, wenn sie als Lötgläser zum festen Verbinden vorgeformter Teile benutzt werden, unter Anwendung der bekannten Techniken verwendet werden. Diese Techniken schließen sowohl die kalten wie die heißen Auftragmethoden ein. Wenn die kalte Technik angewandt wird, wird das erfindungsgemäße Lötglas mit einem Träger vermischt, so daß eine Paste entsteht. Ein geeigneter Träger besteht aus etwa 1 bis 2 Gew.- Nitrozelluloselösung in Amylacetat3 selbstverständlich können andere organische Binder oder Träger verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie schnell verbrennen und während des Erhitzens beim Löten der gewünschten vorgeformten Teile verdampfen. Andere organische Binder, die verwendet werden können, sind z.B. Gelatine, gelöst in Wasser, Nitrozellulose und Butylacetat, Campher mit Zellulose und dergleichen.The compositions according to the invention can when used as solder glasses can be used to firmly join preformed parts using known ones Techniques are used. These techniques include both the cold and the are called application methods. When the cold technique is used, that of the invention becomes Solder glass mixed with a carrier to form a paste. A suitable carrier Consists of about 1 to 2% by weight nitrocellulose solution in amyl acetate3, of course other organic binders or carriers can be used provided that they burn quickly and during heating when soldering the desired preformed Parts evaporate. Other organic binders that can be used are e.g. Gelatin dissolved in water, nitrocellulose and butyl acetate, camphor with cellulose and the same.

Wenn die erfindungegemäßen Zusammensetzungen als Lötgläser, mit einem Träger vermischt, verwendet werden, kann die Lötglas-Träger-Zusammensetsung von Hand oder mechanisch unter Verwendung eines Spaitels, durch Strangpressen, Kalttauchen, durch Bürstenauftrag, Walzenauftrag, durch pruhen, mittels eines Rakels oder irgendeinem ähnlichen Mittel aufgetragen werden. Beim Strangpreßverfahren kann eine Tube, wie eine Zahnpasta-Tube, verwendet werden, in der sich die Paste befindet und aus der sie in einer gleichmäßigen Schicht entlang der Lötkante verteilt wird.When the compositions according to the invention as solder glasses, with a Mixed carrier can be used, the Solder glass carrier assembly by hand or mechanically using a chip, by extrusion, cold dipping, by brush application, roller application, by prying, by means of a doctor blade or any other similar agents can be applied. In the extrusion process, a tube, such as a tube of toothpaste, in which the paste is located and out of the it is distributed in an even layer along the soldering edge.

Nach Beschichten mit dem Lötglas nach irgendeiner der oben aufgeführten Techniken können die beschichteten Teile in einem Ofen, durch Heizvorrichtungen oder irgendein geeignetes Beheizen getrocknet werden. Die getrockneten Teile werden dann zusammengefügt, in einem Ofen miteinander verlötet und dann auf Raumtemperatur abgekühlt.After coating with the solder glass according to any of the above Techniques can put the coated parts in an oven, through heating devices or any suitable heating. The dried parts are then put together, soldered together in an oven and then brought to room temperature cooled down.

Wird das Lötglas nach der Heißmethode aufgetragen, dann wird es für gewöhnlich in einem geeigneten Behälter, wie dereinem Platintiegel oder/gleichen geschmolzen. Die zu verlötenden Teile werden vorgeheizt und in das geschmolsene Lötglas etwa 10 bis 20 Sekunden eingetaucht, herausgezogen und etwa 5 bis 10 Sekunden an der Luft belassen, damit sich das Lötglas verfestigen ("set") kann. Nachdem die so behandelten Teile auf Raumtemperatur abgekühlt sind, werden sie zusammengefügt und in einem Ofen erhitzt, um das weiche Lötglas mit den vorgeformten Teilen zu verschmelzen.If the soldering glass is applied by the hot method, then it is used for usually in a suitable container such as a platinum crucible or / or similar melted. The parts to be soldered are preheated and inserted into the molten one Solder glass dipped in for about 10 to 20 seconds, pulled out and about 5 to 10 seconds leave in the air so that the soldering glass can solidify ("set"). after the parts treated in this way have cooled to room temperature, they are put together and heated in an oven to seal the soft solder glass with the preformed parts merge.

Im allgemeinen können Glasflächen oder glaskeramische Flächen oder dergleichen fest miteinander verbunden werden durch Aufbringen des Kupfer-Zink-Aluminiumoxyd-Siliziumoxyd-Glases auf die zu verbindenden Flächen und Erhitzen der zusammengefügten Teile zur Bewirkung der Lötung. Ein Lötglas kann z. 3.,eine Zusammensetzung, in Mol-%. von 77,5 Si02, 10 Al2O3, 6,5 Cu2O und 6,0 ZnO haben; dieses Glas ist gekennzeichnet durch eine Dichte vor der Kühlung von 2,6072, eine obere Kuhltemperatur von 690 00, eine untere Entspannungstemperatur von 632 °C und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 4,8 x 10-7 /00 (0 bis 900 °C). Das Glas kann in Form von Perlen oder in Pastenform aufgbracht werden,und die lötbaren Teile, z. B. Quarzglas oder Quarzgut , können von Kand mittels einer normalen Knallgasfiamme oder durch andere geeignete Heizmittel, wie Infrarotlicht, einen elektrischen Ofen und dergleichen,gelö-tet werden. Nach dem Löten läßt man auf Zimmertemperatur abkühlen.In general, glass surfaces or glass ceramic surfaces or the like are firmly connected to one another by applying the copper-zinc-aluminum oxide-silicon oxide glass on the surfaces to be joined and heating the joined parts to effect the soldering. A solder glass can e.g. 3., a composition, in mole percent. of 77.5 Si02, 10 have Al2O3, 6.5 Cu2O, and 6.0 ZnO; this glass is marked by a Density before cooling of 2.6072, an upper cooling temperature of 690 00, a lower one Relaxation temperature of 632 ° C and a coefficient of thermal expansion of 4.8 x 10-7 / 00 (0 to 900 ° C). The glass can be applied in the form of pearls or in paste form and the solderable parts, e.g. B. quartz glass or fused quartz, can by means of Kand a normal oxyhydrogen flame or other suitable heating means, such as infrared light, an electric furnace and the like. After soldering one leaves cool to room temperature.

Die vorstehenden Darlegungen sind lediglich beispielhaft für gebräuchliche Löttechniken gebracht, das Löten mit den erfindungsgemäßen, Glas zusammensetzungen ist selbstverständlich nicht hierauf beschränkt, es können auch andere geeignete Methoden angewendet werden.The above statements are only examples of common ones Brought soldering techniques, the soldering with the inventive, glass compositions is of course not restricted to this; other suitable ones can also be used Methods are applied.

Die erfindungsgemäßen Glaszusammensetzungen können zur Herstellung von wissenschaftlichen und industriellen Gegenständen verwendet werden. Es können die Gläser zum Löten vorgeformter glaskeramischer Teile, zur Herstellung von glaskeramischen elektrischen Schaltern, zum Löten von vorgeformten Quarzglasteilen und dergleichen benutzt werden. Die Gläser können auch zur Herstellung von Spiegeln für Teleskope und andere optische Systeme eingesetzt werden.The glass compositions according to the invention can be used for production used by scientific and industrial objects. It can the glasses preformed for soldering glass ceramic parts, for manufacture of glass ceramic electrical switches, for soldering preformed quartz glass parts and the like can be used. The glasses can also be used to make mirrors be used for telescopes and other optical systems.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Glass composition with low thermal expansion, characterized in that that it consists essentially of, in mol%, 50 to 94 SiO2, 0.5 to 30 Al203, 1.5 to 35 Cu2O + Cu0 and 0.5 to 20 ZnO.

2. Glass composition according to claim 1, characterized by a linear thermal expansion coefficient of a maximum of about 15 x 10 7 / ° C (0 to 300 ° C).

3. Glass composition according to claim 1, characterized in that it consists essentially of, in mol%, 58 to 85 SiO2, 2 to 15 Al2O3, 2 to 15 Cu2O + Cu0 and 1 to 10 ZnO.

4. Glass composition according to claim 1, characterized by a linear thermal expansion coefficient of a maximum of 10 x 10-7 / ° C (0 to 300 ° C).

5. Glass composition according to claim 3, characterized in that it consists essentially of, in mol%, 72 to 85 SiO2, 2 to 15 Al203, 2 to 15 Cu2O + CuO and 1 to 10 ZnO.

6. Glass composition according to claim 3, characterized in that it essentially consists of, in mol, 72 to 85 SiO2, 2.5 to 12.5 Al203, 2, @ up to 12.5 Cu2O + 0u0 and 1 to 9 ZnO.

7. Glass composition according to claim 1, characterized in that it consists essentially of, in mol%, 70 to 80 SiO 2, 0.5 to 30 Al 2 O 3, 5 to 12.5 Cu20 + OuO and 3 to 8 ZnO.

8. Glass composition according to claim 1, characterized in that it essentially consists of, in mol%, 75 SiO2, 12.5 Al203, 7.5 Cu2O + CuO and 5 ZnOe

9. Glass composition according to claim 1, characterized in that it is im essentially consists of, in mol-, 77.5 SiO2, 10 Al203, 6.5 Cu2O + CuO and 6 ZnO.

10. Astronomical mirror with a linear coefficient of thermal expansion below about 10 x 1 10t7 / ° C (0 to 300 0C), made from a glass composition according to claim 1.

11. Assembled article with at least two through an intermediate layer surfaces firmly connected to one another from a soldering glass, characterized in that that the soldering glass is a glass of a composition according to claim 5.

12. The composite article of claim 11 characterized marked, that the soldering glass is a glass of a composition according to claim 8.

13. The composite article according to claim 11, characterized in that that the soldering glass is a glass of a composition according to claim 9.