DE2602429A1 - Cordieritglaeser und glaskeramiken - Google Patents
Cordieritglaeser und glaskeramikenInfo
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Description
Anmelderin: Corning Glass Works
Coming, Ή.Ύ. U S A
Coming, Ή.Ύ. U S A
Die Erfindung betrifft Glas oder Glaspulver, das bei Sintertemperaturen zu stark kristallinen Glaskeramiken
niedriger Wärmedehnung und guter Wärmebeständigkeit mit einer hexagonalem Cordierit entsprechenden Struktur
kristallisierbar sind, sowie hiermit überzogene Keramik-Glas-
oder Glaskeramikkörper.
Es sind unporöse, hohlraumfreie Glaskeramiken mit Cordierit als Hauptkristallphase bekannt. Cordierit, 2MgO.
2 Al2O5.5SiO2, hat bekanntlich den Schmelzpunkt 146O0C
und zeigt in reiner Form ausgezeichnete elektrische Isolierfähigkeit, sowie eine vergleichsweise niedrige
Wärmedehnung im Bereich bis zu 10000C. Die Herstellung erfolgt durch Wärmebehandlung und Kristallisierung vorgeformter
Glaskörper. Es besteht jedoch ein Bedürfnis zur Herstellung komplexer Gebilde, Überzüge, Abdichtungen usf.
die mit bekannten Glasformverfahren nicht erzeugbar sind,
sondern nur mit sinterfähigem Glaspulver herstellbar sind.
609838/0935
Leider sind Glaspulver, die stöchiometrisch reinem Cordierit
entsprechen nur sehr mangelhaft sinterfähig. Durch Pressen und Brennen bei Temperaturen bis zu 12000C
erhält man poröse, gekörnte mechanisch sehr schwache Keramikkörper. Die schlechte Sinterfähigkeit wird auf
die Bildung einer Magnesiumoxid-Beta-Quarzkristallphase
in einem frühen Stadium des Sinterprozesses des Glases zurückgeführt, welche zu einer raschen Viskositätssteigerung
führt und die Sinterung der Glasphase erheblich hemmt. Es wurde versucht, diese Schwierigkeiten durch Anwendung
einer kurzen Vorsinterung im Sintertemperaturbereich, und anschließende Konsolidation und Kristallisation zu Gordierit
bei höheren Temperaturen (1200 - 1425°C) zu beheben, siehe die US-PS 3,450,546. Besonders bei Verwendung als Überzug,
Abdichtungen und komplexen Gebilden begrenzt die hohe Temperaturbehandlung infolge der begrenzten Wärmebeständigkeit
der Substrate die Brauchbarkeit.
Vor kurzem wurde gefunden, daß die Sinterfähigkeit von Cordieritgläsern
durch Zusatz geringer Mengen (0,3 - 1,5 Mol. %) CspO und/oder KpO zu Coraierit stöchiometrisch nahezu entsprechenden
Gläsern verbessert werden kann, siehe die gleichlaufende Anmeldung . Die anwesenden Alkalimetalle
stellen die elektrische Verwendbarkeit jedoch in Präge,
609838/0935
Die vorliegende Erfindung "bezweckt eine Verbesserung der
Sinter- und Kristallisierfähigkeit von Gläsern mit potentieller cordieritähnlicher Phase.
Erfindungsgemäß gelöst wird die Aufgabe durch Glas oder
Glaspulver der Zusammensetzung in Mol. %
22.2 - 26 MgO
23,6 - 27,8 Al2O3
23,6 - 27,8 Al2O3
44.3 - 52,7 SiO2
0,7 - 5,6 MO
0,7 - 5,6 MO
wobei MO eines oder mehrere der modifizierenden Oxide BaO, PbO, SrO, GaO ist, MO + MgO zusammen wenigstens 23,6 Mol. %
betragen, und die Al2O., Menge die Menge der modifizierenden
Oxide um 21 - 23 Mol. % übersteigt.
Es wurde gefunden, daß die glasphasige Sinterung der cordieritbezogenen
Gläser durch Zusätze geregelter Mengen an PbO, BaO, SrO und/oder GaO als modifizierende Oxide zu bestimmten
Bereichen von MgO-Al2O^-SiO2 Gläsern entscheidend
verbessert werden kann. Bei Einhaltung der angegebenen Grenzen zeigen die Gläser oder Glaspulver überraschend sowohl
verbesserte glasphasige Sinterung, vollständige Kristallisation zu Cordierit bei Sintertemperaturen, ausgezeichnete
Feuerfestigkeit und Wärmebeständigkeit infolge fehlender Restglasphasen, niedrige Wärmedehnung und geringe Porösität,
sowie ausgezeichnete Resistivität und dielektrische Festigkeit bei hohen Temperaturen.
Β09838/0Π35
Bekannte Zusätze der modifizierenden Oxide zu MgO-AIpO .,-SiOp
Gläsern vorwiegend zur Verbesserung der Schmelzeigenschaften
bisweilen auch zur Verbesserung der Sinterfähigkeit, wurden
auf geringe Mengen begrenzt, während größere Zusätze vermieden wurden, v/eil eine Erhöhung der Restglasmengen im
kristallisierten Cordieritprodukt und damit zusammenhängend eine Steigerung der Wärmedehnung und Verschlechterung der
Feuerfestigkeit und Wärmebeständigkeit befürchtet wurde. Die ebenfalls bereits vorgeschlagenen erhöhten Mengen an
Kieselsäure (höher als stöchiometrisch zur Cordieritbildung erforderlich) 1st aus den gleichen Gründen unerwünscht.
Die erfindungsgemäß erfolgreich eingesetzte Verwendung
größerer Zusätze an PbO, BaO, SrO und CaO zur Erzielung sinterfähiger aber dennoch feuerfester cordieritähnlicher
Glaskeramiken beruht auf der überraschenden Feststellung ihrer Einbauba.rkeit in die hexagonale Cordieritstruktur
durch Einstellung der Anteile von MgO, Al?0~ und SiOp zur
Aufrechterhaltung des Kristallgleichgewichts bei-Anwesenheit
der modifizierenden Oxide, wodurch ein stark kristallines, im wesentlichen restglasfreies und daher wärmebeständiges
Produkt niedriger Wärmedehnung entsteht.
Die hexagonale Cordieritstruktur besitzt infolge großer, entlang der Kristall-C-Achse verlaufender Kanäle eine ziemlich
niedrige Dichte. Dieser Kanal ist abwechselnd an den Ringstellen verengt, dazwischen aber größer und reicht voll aus
+2
zur Aufnahme selbst größerer Erdalkaliionen wie Ba .
609838/0935 - 5 -
Die Röntgendiffraktion zeigt, daß die modifizierenden
Metallionen tatsächlich in die hexagonale Cordieritstruktur eingebaut werden; während die modifizierten
Kristalle eine hexagonalem Cordierit entsprechende Struktur "beibehalten werden, die Intensitäten "bestimmter
Diffraktionslinien durch die anwesenden modifizierenden Ionen verändert. So sind z.B. die Reflexionen der Kristallebenen
200 und 210 in normalem hexagonalem Cordierit sehr schwach, hier jedoch intensiver, während die Reflexionen
der Kristallebenen 100, 110, 002, 102 und 212 unterdrückt
werden.
Wenn die stöchiometrischen Verhältnisse eingehalten werden, können ziemlich große Mengen modifizierende Metalloxide zu
den Gordieritzusammensetzungen gegeben werden, ohne Restglasphasen zu behalten, vielmehr starke Kristallinität zu
erreichen. Die Zelleinheit von hexagonalem Cordierit enthält 10 Si+4 Atome für jeweils 8 Al+^ Atome und 4 Mg+2 Atome.
Wird für jedes in die Zelle eingeführtes, doppeltgeladene, modifizierende Metallion durch Einbringung von zwei Aluminiumatomen
in Ersetzung für zwei Siliziumatome das Ladungsgleichgewicht eingehalten, so wird die hexagonale Cordieritkristallstruktur
trotz der Anwesenheit von modifizierenden Metallionen in den Zellkanälen erhalten. Unter Einhaltung dieser
Verhältnisse kann bis zu ein doppeltgeladenes modifizierendes
609838/093 5
Ketallion pro Zelleinheit in die kristalline hexagonale
Gordieritstruktur eingeführt werden, ohne die Kristallstruktur zu zerstören. Die Beibehaltung dieser Struktur
verhindert die Bildung größerer, nicht aus Cordierit bestehender Kristallphasen oder von G-lasphasen in der kristallisierten
Glaskeramik.
In diesen G-renzen können in einer der stärker substituierten
Gordieritzusammensetzungen Kristalle vorhanden sein, deren Struktur hexagonalem Cordierit entspricht, und einer molaren
Zusammensetzung von etwa
4MgO.5Al2O„.8SiO2.1MO,
wobei das entsprechend den obigen Angaben ausgewählte modifizierende
Metalloxid MO mit mehr als etwa 5,6 Mol. % der Zusammensetzung
ausmacht. G-rößere Anteile der modifizierenden Oxide v/erden nicht bevorzugt, weil die zur Einhaltung der
Stöchiometrie erforderlichen größeren Mengen Aluminiumoxid zu Schmelz- und Formschwierigkeiten führen und außerdem zur
Kristallisation weiterer, nicht hexagonalem Cordierit entsprecherder Kristallphaser führen. Gewisse Anzeichen sprechen
auch für eine Einbaufähigkeit von Magnesiumionen, entsprechend dem der erwähnten modifizierenden Metallionen, wobei überstöchiometrische
Mengen von Magnesiumoxid die Kristallinität nicht verschlechtern, gleichzeitig aber die Sinterfähigkeit
des Glases verbessert und die Verringerung der Mengen modifizierender Oxide gestattet.
609838/0935
Die sinterfähigen, pulverförinigen Gläser der Erfindung umfassen
Zusammensetzungen auf Oxidbasis, in Mol. % etwa
22,2 - 26 HgO, 23,6 - 27,S Al2O3, 44,3 - 52,7 SiO3,
0,7 - 5,6 insgesamt eines oder mehrere der modifizierenden Oxide BaO, PbO, SrO, CaO, und wenigstens etwa 23,6 insgesamt
modifizierende Oxide plus MgO. Glasphasen im kristallisierten Glaskeramikprodukt werden verschwindend klein gehalten
durch Steigerung des Gehalts an Aluminiumoxid in entsprechendem Verhältnis zu den Zusätzen an modifizierenden
Oxiden, um annähernd ctöchiometrische Verhältnisse zu bekommen.
Wie wird der Al?0^ Gehalt der Zusammensetzung auf
einer Höhe gehalten, welche den Anteil der gesamten modifizierenden Oxide auf wenigstens 21 aber nicht mehr als etwa
23 Mol. % hält.
Zusammensetzungen mit weniger als etwa 23,6 Mol. % Gesamtgehalt
an modifizierenden Oxiden plus MgO zeigen nicht das erforderliche Sinterverhalten, während weniger als 23,6 Mol. %
AIpO., oder mehr als 52,7 % SiO2 enthaltende Zusammensetzungen
nicht die erforderliche Kristallinität, Feuerfestigkeit und Wärmebeständigkeit aufweisen. Die besseren Sinter- und Wärmeeigenschaften
erhält man bei insgesamt 1,4 - 5,6 Mol. % modifizierenden Oxiden.
Gläser dieser· Zusammensetzungen können in bekannter Weise durch
-Erschmelzen der geeigneten Ansätze bei etwa I6OO - 18000G hergestellt
werden. Der Ansatz kann beliebige Komponenten, Oxide
- 8 609838/0935
oder andere, die Zusammensetzungen ergebende "Verbindungen
enthalten. Das erhaltene G-Ias wird durch bekannte Fritbereitungs-
oder Mahlverfahren zu den brauchbaren Pulvern verarbeitet. Die Korngröße soll 150/u nicht übersteigen.
Bevorzugt wird feinteiligeres Pulver von etwa 4 - 40/u.
Alle Pulver ergeben die entscheidenden Vorteile einer glasphasigen
Sinterung zu konsolidierten, stark kristallinen Produkten. G-las mit größeren Partikeln ist ebenfalls sinter-
und kristallisierbar, aber die Herstellung dichter, hohlraumfreier Produkte wird schwieriger. Die Sinterung und Kristallisierung
wird durch Erhitzen auf etwa 900 - 10500C während
1/4 - 12 Stunden bewirkt. In diesem zeitlichen Bereich entsteht
i.d.R. eine vollständige Kristallisierung zu einer hexagonalen Cordieritstruktur, besonders wenn Temperaturen
von 950° oder höher eingesetzt werden. Da die kristallinen Produkte in diesem Temperaturbereich recht beständig sind,
können sie meist auch, wenn auch meist ohne besonderen Vorteil, länger erhitzt werden. Die lineare Schrumpfung beim
Sintern beträgt bei diesen Zusammensetzungen über 3 %, meist 5 - 18 1
Das entstehende Produkt wird als gesinterte Glaskeramik bezeichnet,
weil es normalerweise aus der hetereogenen Kristallisierung nach Einsetzen der Sinterung entsteht. Es ist i.d.R.
stark kristallin mit einer linearem Wärmeausdehnungskoeffizient nicht über 20 χ 10" /0C über den Temperaturbereich bis zu etwa
1000 . Es kann in Form von gesinterten G-laskeramikkörp ern,
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überzügen, Abdichtungen und anderen günstigen Formen hergestellt
werden. Die einzige Kristallphase besteht aus Silikat mit einer hexagonalem Cordierit entsprechenden Struktur, und
enthält die Oxide von Magnesium, Aluminium, Silizium sowie modifizierende Ionen im annähernden Mo!Verhältnis
4MgO.(4+n)Al2O5.(10-2n)SiO2.(n)M0,
worin MO eines oder andere der modifizierenden Oxide PbO, BaO SrO, CaO bezeichnet, und vorzugsweise 0,25 - 1 beträgt.
Ein besonders günstiger Anwendungsbereich besteht aus Überzügen
auf Gegenständen aus Keramik, Glas oder.Glaskeramik zur
Beeinflussung bestimmter physikalischer Eigenschaften. Das gesinterte
und kristallisierte Glaspulver ergibt zusammenhängende kristalline Überzüge geringer Porösität mit ausgezeichneter
Feuerfestigkeit, guter Wärmebeständigkeit, niedriger Wärmedehnung,
hoher dielektrischer Festigkeit, hoher elektrischer Resistivität und anderen günstigen Eigenschaften. Zum Erfindungsgegenstand
gehören daher auch ganz oder teilweise mit dem. gesinterten, kristallisierten Glaspulver überzogene
Keramikkörper oder Körper aus Glaskeramik oder einem ausreichend feuerfesten (z.B. stark kieselsäurehaltigen) Glas,
sowie ein Verfahren zur Verbesserung der physikalischen, insbesondere
elektrischen Eigenschaften solcher Körper durch Aufbringen,. Sintern und Kristallisieren des erfindungsgemäßen
- 10 609838/0S35
Glaspulvers. Die Glaspulver sind sehr gut sinterbar, kristallisieren aber dennoch, bei mäßigen Temperaturen
(900 - 1050°) im Sinterbereich des G-lases zu hexagonal en
Cordieritstrulrturen. Ferner sind die Kristallisationsprodukte im wesentlichen frei von Restglas und sekundären
Kristallphasen wie Megnesiumoxidquarz, Sapphirin, Celsian und dergl., welche für die Wärmedehnung Beständigkeit und
die gewünschten elektrischen Eigenschaften nicht günstig sind. Die günstigste Eigenschaftskombination besteht bei
Glaspulver des angegebenen Zusammensetzungsbereichs, wobei die modifizierenden Oxide wenigstens etwa 1,4 Mol. %
BaO und/oder PbO enthalten. Diese Eigenschaftskombination
ist zur Erzielung der elektrischen Eigenschaften der mit den erfindungsgemäßen Gordieritüberzügen versehenen Körper
kritisch. So haben z.B. Keramiken und Glaskeramiken aus Aluminiumsilikat mit einer Hauptkristallphase aus Beta—
Spodumen in fester lösung meist ausgezeichnete mechanische und thermische Eigenschaften, insbesondere niedrige Wärmedehnung,
hohe Wärmebeständigkeit und gute Festigkeit, jedoch ist ihre elektrische Resistivität, besonders bei
höheren Temperaturen im Vergleich zu einigen anderen Keramiken vergleichsweise schlecht. Durch Aufbringen der
erfindungsgemäßen Cordieritüber^dge wird ihre elektrische
Resistivität bei hoher Temperatur dagegen entscheidend verbessert. Infolge der guten Sinterfähigkeit der Überzüge
entstehen Glaskeramiküberzüge niedriger Porösität mit
- 11 ~ BQ9838/0935
wesentlich größerer dielektrischer Festigkeit als derjenigen
der nach "bekannten Verfahren erzeugten porösen kristallinen Überzüge. Schließlich kann die Kristallisierfähigkeit
bei niedrigen Temperaturen ein kritischer Vorteil sein, wenn eine Verformung oder sonstige Veränderung
des glaskeramischen Substrat bei der Beschichtung -vermieden werden soll. Eine besonders günstige Anwendung
des Erfindungsgedankens besteht daher aus einer
Lithium-Aluminiumsilikat-Glaskeramik mit wenigstens teilweisem Überzug aus einer isolierenden elektrischen Sperrschicht,
bestehend aus dem beschriebenen gesinterten glaskeramischen Material.
Die Tabelle I enthält Beispiele erfindungsgemäßer, sinterfähiger,
kristallisierbarer Glaszusammensetzungen in annähernden Mol. % und auf Oxidbasis. Sie können aus geeigneten
Ansätzen während etwa 16 Std. bei 1600 - 18000C
in bekannter Vieise erschmolzen werden. Der Ansatz kann z.B. aus bekannten, bei diesen Temperaturen die erforderlichen
Oxide ergebenden Komponenten bestehen.
Die erhaltenen Gläser werden durch Ausgießen zu Platten und Mahlen oder durch Gießen dünner Glasströme in Wasser und
Mahlen der 3?ritte zu Pulver einer verwendbaren kleinen Korngröße verarbeitet
609838/093 5
_J 2 3 4 - 5 6 7_
MgO 22,2 22,2 22,2 25,0 22,2 22,2 22,4
Al2O3 27,8 25,0 27,8 25,4 26,4 25,0 24,9
SiO2 44,4 50,0 44,4 48,2 47,2 50,0 49,9
CaO - - - - 4,2 - 0,9
PbO 5,6 2,8 - - - 0,9
BaO- - 5,6 1,4 - - 0,9
SrO - - - - ■ 2,8
Gläser der in der Tabelle I angegebenen Zusammensetzung können bei 900 - 10500G zu Glaskeramiken oder stark
kristallinen Überzügen .ohne wesentliche Restglasbestandteile
gesintert und kristallisiert werden. In dem bevorzugten Sinter- und Kristallisationsbereicli von 950 - 10000C
wird im Zeitbereich von etwa 1/2-4 Std. meist die volle Kristallisierung erreicht.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung ohne Beschränkung.
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Ein Glasansatz der Zusammensetzung, auf Oxidbasis, und in
Mol. %, 22,3 MgO, 25 Al2O5, 49,9 SiOp, 2,8 PbO wurde in der
Kugelmühle gemahlen und während 7 Std. in einem Platintiegel bei 165O0C erschmolzen, zu einer Glasplatte gegossen und bei
7000C angelassen.
Die Glasplatte wurde zerkleinert und zu einem Glaspulver mit der maximalen Korngröße von 150/um gemahlen und zu einem
0,5 inch langen und 0,5 inch im Durchmesser betragenden Zylinder gepreßt. Der Zylinder wurde auf 95C0G erhitzt, auf
dieser Temperatur 1/2 Std. gehalten um die Probe zu sintern und zu einer stark kristallinen Glaskeramik zu kristallisieren.
Die beobachtete lineare Schrumpfung von etwa 5,5 % deutet auf gute Sinterung. Die Probe wurde dann zur Bestimnr-Jig der Gleichstrom-Volumenresistivität
im Temperaturbereich von 400 - 825°C geprüft. Die folgenden Meßwerte wurden erhalten:
| Temperatur | LOG ρ (Ohm-Centimeter) |
| 4250C | 12,93 |
| 5000G | 11,64 |
| 6250C | 10,42 |
| 7120C | 9,39 |
| 825°C | 8,37 |
Die Untersuchung mit Röntgendiffraktion zeigt eine starke
Kristallisierung mit hexagonalem Cordierit entsprechenden Kristallen und durch Anwesenheit von Blei verursachten geänderten
Linienintensitäten.
609838/0935
- 14 -
Ein Ansatz der Zusammensetzung, in Mol. %, 22,4 MgO,
24,9 AIpO5, 49,9 SiO2 und 2,7 BaO wurden in der Kugelmühle
gemahlen, geschmolzen, zu einer Platte gegossen, angelassen, zerkleinert und zu einem Glaspulver wie im Beispiel I gemahlen,
Das Glaspulver mit der maximalen Korngröße von 150/u wurde
wie im vorigen Beispiel zu einem Zylinder geformt und 1/2 Std. auf 95O0C erhitzt, um zu sintern und zu kristallisieren. Die
beobachtete lineare Schrumpfung von 13,4 % deutet auf gute Sinterung. Die gesinterte Probe wurde im Temperaturbereich
von 400 - 5000C auf elektrische Resistivität gemessen. Die
Ergebnisse waren:
4050C 15,42"
4500C 12,85
4760C 12,57
Die Röntgendiffraktion zeigt eine starke Kristallisierung mit hexagonalem Cordierit entsprechenden Kristall und die Anwesenheit
von Barium anzeigenden geänderten Diffraktionslinien.
609838/0 93 5
Ein Glasansatz der Zusammensetzung, auf Oxidbasis und in Mol. %, 22,4 MgO, 24,9 Al2O3, 49,9 SiO2, 0,9 BaO, 0,9 PbO
und 0,9 OaO wurde wie in den vorigen Beispielen zu einem Zylinder geformt und bei 95O0C 1/2 Std. gesintert und
kristallisiert. Die lineare Schrumpfung von etwa 8,7 % zeigte eine gute Sinterung an. Der gesinterte Probekörper
wurde wie zuvor auf Resistivität geprüft.
Die Meßergebnisse waren:
| Temperatur | LOG· ρ (Ohm-Centimeter) |
| 3550C | 13,61 |
| 4050C | 13,25 |
| 4500C | 12,63 |
| 4760C | 12,10 |
Die Röntgendiffraktion zeigte eine starke, hexagonalem
Cordierit entsprechende Kristallisierung mit Blei, Barium und Kalzium anzeigenden modifizierten Diffraktionslinien.
Zur Herstellung von Überzügen, Abdichtungen, glaskeramischen Produkten und dergl. können die Glaspartikel mit bekannten
Bindemitteln, SOrmhilfen und anderen bekannten Zusätzen zu
einem grünen, ungebrannten Körper geformt werden. Bei entsprechender, eine Entfernung des Bindemittels erforderlich
B0 9838/0935
machender Dicke, kann das -verdichtete G-las auf eine die Zersetzung DZVvT. Verflüchtigung des Bindemittels "bewirkende, aber
unter der Sintertemperatur liegende Temperatur, beispielsweise
500 - 8000C erhitzt werden. Bei dünneren Überzügen ist dies meist jedoch nicht nötig.
Die elektrische Brauchbarkeit kann durch die folgenden Vergleichsversuche
für die elektrische Leckage und dielektrische Festigkeit nach für erfindungsgemäß überzogene und nicht überzogene
Körper nachgewiesen werden.
Ein Paar glaskeramische Platten aus Lithium-Aluminiumsilikat bestehender, Beta-Spodumen als Hauptkristallphase enthaltender
Glaskeramik in Form von Platten gleicher Dicke A und B wurde untersucht. Die Platte A wurde mit einem Cordierit enthaltenden
Überzug durch Sintern und Kristallisieren von gepulvertem Glas entsprechend der Erfindung versehen. Die durchschnittliche
Korngröße des Pulvers betrug 8 /α, die Zusammensetzung auf Oxidbasis und in Mol. % war 22,4 MgO, 23,6 Al2O^,
52,7 SiOp, 1,4 PbO und ein eine Paste ergebender Zusatz eines
geeigneten Ölträgers. Ein Teil der Paste wurde auf eine Seite der Platte A zu einer Dicke von 15 Mils aufgetragen. Die überzogene
Platte A wurde dann auf 95O0G erhitzt, zum Sintern und
Kristallisieren zu einem einheitlichen Überzug 1/2 Std. gehalten, und auf Zimmertemperatur abgekühlt. Die kristallisierte Cordieritschicht
hat eine Dicke von 16 Mils. Ein elektrisches Heizelement in Form einer dünnen Edelmetallschicht wurde auf
den überzogenen Teil der Glaskeramikplatte A mit einer organischmetallischen Flüssigkeit durch eine Seidenschablone in bekannter
609838/0935
- 17 -
Weise aufgetragen. Ein entsprechendes Heizelement wurde auf
die nicht überzogene Vergleichsplatte B aufgetragen. Beide Platten wurden durch Anlegen einer Wechselspannung
zunächst auf eine Betriebstemperatur von 50O0C gebracht?
sodann wurde auf die dem Heizelement gegenüberliegende Seite eine Metallfolie gepreßt und die Spannung zwischen dem Heizelement
und der Folie auf 120 V eingestellt. Der zwischen dem Element und der Folie durch die Platte und im Falle A den
Cordieritüberzug fließende Leckstrom wurde gemessen. Die typischen Leckströme betragen bei diesen thermischen und
elektrischen Betriebsbedingungen im Falle der Platte A nur etwa 0,04 Milliampere, im Falle der Platte B dagegen 75 Milliampere.
Zum Vergleich der dielektrischen Festigkeit wurde nach Anlegen einer Wechselspannung und Erreichen einer Betriebstemperatur
wMerum auf die dem Heizelement gegenüberliegende Seite eine Metallfolie gepreßt und eine getrennte Wechselspannung
zwischen das Heizelement und die Folie gelegt. Diese Spannung wurde allmählich auf einen Endwert von 1000 V erhöht
und 1 Minute gehalten, dann abgeschaltet und gekühlt. Während im Falle der Platte A kein dielektrischer Durchschlag eintrat
entstand in der Platte B ein katastrophaler Durchschlag in Form von Lichtbogen, und Durchschmelzen der glaskeramischen
Platte noch weit unter der Höchstspannung von 1000 V. Auch durch bekannte Sperrschichten aus der Flamme aufgesprühtem
- 18 609838/0935
Aluminiumoxid, kieselsäuregebundenem faserigen Aluminiumsilikaten
und anderen feuerfesten Isolatoren können in derartigen einfachen Heizelementen wie der Probe B infolge der
sehr viel größeren Porösität dieser Sperrschichten nur geringfügige Verbesserungen der Leckverluste erzielt werden. Das
gleiche gilt irfolge der Hohlräume und luftdurchlässigen
Kanäle für die dielektrische Festigkeit. Die wesentlich unporöseren, gesinterten r-lasker ami sehen Gordieritüberzüge der Erfindunr vermeiden diese Nachteile.
gleiche gilt irfolge der Hohlräume und luftdurchlässigen
Kanäle für die dielektrische Festigkeit. Die wesentlich unporöseren, gesinterten r-lasker ami sehen Gordieritüberzüge der Erfindunr vermeiden diese Nachteile.
609838/093 R
Claims (8)
- Patentansprüche'1 * Glas oder Glaspulver, gekennzeichnet durch die Zusammen- ^ setzung auf Oxidbasis, in MpI. %,22.2 - 26 MgG
23,6 - 27,8 Al2O344.3 - 52,7 SiO2
0,7 -' 5,6 MO,wobei MO eines oder mehrere der modifizierenden Oxide BaO, PbO, SrO, GaO ist,MO + MgO zusammen \irenigstens 23,6 Mol. % betragen, und die AIpO^, Menge die Menge der modifizierenden Oxide um 21 - 23 Mol. % übersteigt. - 2. Glas oder Glaspulver, dadurch gekennzeichnet, daß die modifizierenden Oxide 1,4 - 5,6 Mol. % betragen.
- 3. Aus dem Glaspulver nach Ansprüchen 1 oder 2 hergestellte, gesinterte Glaskeramik, gekennzeichnet durch Kristalle einer hexagonalem Gordierit als einziger Kristallphase entsprechenden Struktur.
- 4. Verwendung der Glaskeramik nach Anspruch 3 als,Überzug von wenigstens einem Teil eines Keramikkörpers.- 20 -609838/Q935
- 5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug wenigstens 1,4 Mol. % PbO und/oder BaO enthält.
- 6. Hit einer G-laskerainik nach Anspruch 3 ganz oder teilweise überzogener Keramikkörper, die Keramik aus einem Beta-Spodumen in fester Lösung als Hauptkristallphase enthaltenden Lithiumaluminiumsilikat besteht.
- 7. Verfahren aur Erhöhung der elektrischen Resistivität und der dielektrischen Festigkeit eines Keramikkörpers unter Verwendung des Glaspulvers nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper wenigstens teilweise mit dem Glaspulver überzogen und während 1/4 - 12 Std. bei 900 - 10500C gesintert wird.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper aus einem Beta-Spodumen fester Lösung als Hauptkristallphase enthaltendem Lithium-Aluminiumsilikat besteht.
Applications Claiming Priority (1)
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| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |