JPH11147733A - ガラス組成物 - Google Patents
ガラス組成物Info
- Publication number
- JPH11147733A JPH11147733A JP25011398A JP25011398A JPH11147733A JP H11147733 A JPH11147733 A JP H11147733A JP 25011398 A JP25011398 A JP 25011398A JP 25011398 A JP25011398 A JP 25011398A JP H11147733 A JPH11147733 A JP H11147733A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- glass composition
- thermal expansion
- joint part
- mgo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/24—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】封着、特に気密シール、に好適なガラス組成物
を提供する。 【解決手段】重量％表示で実質的にＳｉＯ2 ：１５〜２
７、Ｂ2 Ｏ3 ：２５〜３７、Ａｌ2 Ｏ3 ：１７〜２９、
ＭｇＯ：１〜７、ＢａＯ：１８〜３０、ＴｉＯ2＋Ｚｒ
Ｏ2 ：０〜５、からなる。
を提供する。 【解決手段】重量％表示で実質的にＳｉＯ2 ：１５〜２
７、Ｂ2 Ｏ3 ：２５〜３７、Ａｌ2 Ｏ3 ：１７〜２９、
ＭｇＯ：１〜７、ＢａＯ：１８〜３０、ＴｉＯ2＋Ｚｒ
Ｏ2 ：０〜５、からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、封着に好適なガラ
ス組成物に関する。
ス組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年エネルギ分野にて、電力貯蔵用二次
電池が注目されつつある。この構造はアルミナ質等のセ
ラミックス容器内に金属ナトリウムの溶融物が充填され
ており、気密封止の目的でガラスシール材が用いられて
いる。ここで、既存のガラス、例えばケイ酸ガラス、ホ
ウケイ酸ガラスの場合、それぞれ程度の差はあるにし
ろ、接合部のガラスシール材がナトリウム蒸気や金属溶
融ナトリウムに接することにより侵食劣化が生じ強度低
下により電池が破損するおそれがあった。
電池が注目されつつある。この構造はアルミナ質等のセ
ラミックス容器内に金属ナトリウムの溶融物が充填され
ており、気密封止の目的でガラスシール材が用いられて
いる。ここで、既存のガラス、例えばケイ酸ガラス、ホ
ウケイ酸ガラスの場合、それぞれ程度の差はあるにし
ろ、接合部のガラスシール材がナトリウム蒸気や金属溶
融ナトリウムに接することにより侵食劣化が生じ強度低
下により電池が破損するおそれがあった。
【０００３】また、アルミノホウケイ酸ガラスは比較的
耐ナトリウム性があるが、ガラス軟化点が高く、封着温
度が１０００℃以上必要となること、また熱膨張係数が
小さすぎ接合部強度が不足する不具合があった。
耐ナトリウム性があるが、ガラス軟化点が高く、封着温
度が１０００℃以上必要となること、また熱膨張係数が
小さすぎ接合部強度が不足する不具合があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来のガラス
シール材が有していた上記問題を解消し、耐ナトリウム
性および接合部強度が高く、９００〜１０００℃の封着
温度でも充分使用でき、上記用途に適するガラス組成物
の提供を目的とする。
シール材が有していた上記問題を解消し、耐ナトリウム
性および接合部強度が高く、９００〜１０００℃の封着
温度でも充分使用でき、上記用途に適するガラス組成物
の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、実質的に重量
％表示で ＳｉＯ2 １５〜２７、 Ｂ2 Ｏ3 ２５〜３７、 Ａｌ2 Ｏ3 １７〜２９、 ＭｇＯ １〜 ７、 ＢａＯ １８〜３０、 ＴｉＯ2 ＋ＺｒＯ2 ０〜 ５、 からなるガラス組成物を提供する。
％表示で ＳｉＯ2 １５〜２７、 Ｂ2 Ｏ3 ２５〜３７、 Ａｌ2 Ｏ3 １７〜２９、 ＭｇＯ １〜 ７、 ＢａＯ １８〜３０、 ＴｉＯ2 ＋ＺｒＯ2 ０〜 ５、 からなるガラス組成物を提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明のガラス組成物の
成分について説明する。以下において、組成についての
「％」は「重量％」を意味する。ＳｉＯ2 はネットワー
クフォーマであり、１５％より少ないとガラス熔解時に
失透するおそれがあり、また熱膨張が基材のアルミナよ
り大きくなり接合強度不足となるおそれがある。好まし
くは１８％以上である。一方、２７％より多いとガラス
軟化点が高くなりすぎて流動性不足となり、充分な接合
強度が得られず気密封止ができないおそれがある。好ま
しくは２４％以下である。
成分について説明する。以下において、組成についての
「％」は「重量％」を意味する。ＳｉＯ2 はネットワー
クフォーマであり、１５％より少ないとガラス熔解時に
失透するおそれがあり、また熱膨張が基材のアルミナよ
り大きくなり接合強度不足となるおそれがある。好まし
くは１８％以上である。一方、２７％より多いとガラス
軟化点が高くなりすぎて流動性不足となり、充分な接合
強度が得られず気密封止ができないおそれがある。好ま
しくは２４％以下である。
【０００７】Ｂ2 Ｏ3 はネットワークフォーマとして必
須である。２５％より少ないとガラス軟化点が高くなり
すぎ充分な接合強度が得られず気密封止ができないおそ
れがある。好ましくは２７％以上である。一方、３７％
より多いとガラスの耐ナトリウム性が低下し接合材とし
ての信頼性に欠けるおそれがある。好ましくは３５％以
下である。
須である。２５％より少ないとガラス軟化点が高くなり
すぎ充分な接合強度が得られず気密封止ができないおそ
れがある。好ましくは２７％以上である。一方、３７％
より多いとガラスの耐ナトリウム性が低下し接合材とし
ての信頼性に欠けるおそれがある。好ましくは３５％以
下である。
【０００８】Ａｌ2 Ｏ3 は耐ナトリウム性確保に必須で
ある。１７％より少ないとナトリウムによる侵食がひど
くなり、接合材としての信頼性に欠けるおそれがある。
好ましくは１９％以上である。一方、２９％より多いと
ガラス軟化点が高くなりすぎ、良好な気密封止ができな
いおそれがある。好ましくは２７％以下である。
ある。１７％より少ないとナトリウムによる侵食がひど
くなり、接合材としての信頼性に欠けるおそれがある。
好ましくは１９％以上である。一方、２９％より多いと
ガラス軟化点が高くなりすぎ、良好な気密封止ができな
いおそれがある。好ましくは２７％以下である。
【０００９】ＭｇＯはガラスの熔解を容易にするために
必須であり、１％より少ないと高温粘性の低下による易
熔解性に効果が少ない。好ましくは３％以上である。一
方、７％より多いとガラス熔解時に失透するおそれがあ
る。好ましくは５％以下である。
必須であり、１％より少ないと高温粘性の低下による易
熔解性に効果が少ない。好ましくは３％以上である。一
方、７％より多いとガラス熔解時に失透するおそれがあ
る。好ましくは５％以下である。
【００１０】ＢａＯはＭｇＯと同様な理由で必須であ
り、かつ、アルミナ基材との熱膨張の整合化の目的で使
用する。１８％より少ないと熱膨張係数が小さくなりす
ぎ接合部強度が低下するおそれがある。好ましくは２０
％以上である。一方、３０％より多いと熱膨張係数が大
きくなりすぎるおそれがある。好ましくは２８％以下で
ある。
り、かつ、アルミナ基材との熱膨張の整合化の目的で使
用する。１８％より少ないと熱膨張係数が小さくなりす
ぎ接合部強度が低下するおそれがある。好ましくは２０
％以上である。一方、３０％より多いと熱膨張係数が大
きくなりすぎるおそれがある。好ましくは２８％以下で
ある。
【００１１】ＴｉＯ2 とＺｒＯ2 とは必須成分ではない
が、少なくとも一方を、合量で５％まで、耐ナトリウム
性向上の目的で使用できる。一方、合量で５％より多い
とガラス熔解時に失透化するおそれがある。
が、少なくとも一方を、合量で５％まで、耐ナトリウム
性向上の目的で使用できる。一方、合量で５％より多い
とガラス熔解時に失透化するおそれがある。
【００１２】本発明のガラス組成物は、５０〜３５０℃
の平均熱膨張係数が５０×１０-7〜６５×１０-7／℃の
範囲にあることが好ましい。熱膨張係数がこの範囲にな
いと、アルミナ基板と整合が悪く、封着強度が低下する
おそれがある。上記平均熱膨張係数が５３×１０-7〜６
２×１０-7／℃の範囲にあることがより好ましい。
の平均熱膨張係数が５０×１０-7〜６５×１０-7／℃の
範囲にあることが好ましい。熱膨張係数がこの範囲にな
いと、アルミナ基板と整合が悪く、封着強度が低下する
おそれがある。上記平均熱膨張係数が５３×１０-7〜６
２×１０-7／℃の範囲にあることがより好ましい。
【００１３】なお、実施形態としては、気密封止のため
の接合ガラスは前記組成のガラス粉末をスラリ状として
使用してもよく、ガラス粉末をバインダを用いて成形体
（例えばリング状）としても特に問題ない。
の接合ガラスは前記組成のガラス粉末をスラリ状として
使用してもよく、ガラス粉末をバインダを用いて成形体
（例えばリング状）としても特に問題ない。
【００１４】また、粉末化せずに本発明の溶融ガラスを
そのままチューブ状に成形し、輪切り状に切断し、リン
グ化して使用しても問題ない。いずれの形態で使用して
も本発明のガラス組成物は上記用途の要求に耐えうる。
本発明のガラス組成物は二次電池、特にＮａ−Ｓ二次電
池の封着用に好適である。
そのままチューブ状に成形し、輪切り状に切断し、リン
グ化して使用しても問題ない。いずれの形態で使用して
も本発明のガラス組成物は上記用途の要求に耐えうる。
本発明のガラス組成物は二次電池、特にＮａ−Ｓ二次電
池の封着用に好適である。
【００１５】
【実施例】目標組成となるように各原料を調合し、これ
を白金るつぼ等の容器に入れ１４００〜１５００℃で２
〜３時間撹拌しつつ加熱熔解した。次いでこれを水砕ま
たはフレーク状とし、さらに粉砕装置により平均粒径が
２〜５μｍになるように粉砕し表１に示す組成のガラス
粉末を製造した。
を白金るつぼ等の容器に入れ１４００〜１５００℃で２
〜３時間撹拌しつつ加熱熔解した。次いでこれを水砕ま
たはフレーク状とし、さらに粉砕装置により平均粒径が
２〜５μｍになるように粉砕し表１に示す組成のガラス
粉末を製造した。
【００１６】次いで、有機バインダ（例えばα−テルピ
ネオールに高分子樹脂を溶解したビヒクル）と上記粉末
とを混ぜてスラリ状とし、接合部分に塗布、乾燥後、８
００〜９００℃の温度に加熱し融着させた。
ネオールに高分子樹脂を溶解したビヒクル）と上記粉末
とを混ぜてスラリ状とし、接合部分に塗布、乾燥後、８
００〜９００℃の温度に加熱し融着させた。
【００１７】ガラス特性と融着接合部の信頼性評価につ
いては、以下のとおり行った。 （１）ガラス転移点（単位℃）：示差熱分析計で測定し
た。特に、５５０〜６２０℃であることが好ましい。 （２）ガラス軟化点（単位℃）：示差熱分析計で測定し
た。４００℃前後まで運転稼働時に熱がかかるため、ガ
ラスの軟化点は５００℃以上、特に７００〜７７０℃で
あることが好ましい。 （３）熱膨張係数（単位１０-7／℃）：熱膨張計を用い
て５０〜３５０℃の平均熱膨張係数を測定した。アルミ
ナ基板との整合性を図るため５０×１０-7〜６５×１０
-7／℃の範囲にあることを目標とした。
いては、以下のとおり行った。 （１）ガラス転移点（単位℃）：示差熱分析計で測定し
た。特に、５５０〜６２０℃であることが好ましい。 （２）ガラス軟化点（単位℃）：示差熱分析計で測定し
た。４００℃前後まで運転稼働時に熱がかかるため、ガ
ラスの軟化点は５００℃以上、特に７００〜７７０℃で
あることが好ましい。 （３）熱膨張係数（単位１０-7／℃）：熱膨張計を用い
て５０〜３５０℃の平均熱膨張係数を測定した。アルミ
ナ基板との整合性を図るため５０×１０-7〜６５×１０
-7／℃の範囲にあることを目標とした。
【００１８】（４）接合性：α−アルミナとβ−アルミ
ナとの試験片を各例で得たガラスにて４００℃で融着接
合し、接合部のガラスにクラックの発生があるか否かに
ついて、１００倍の光学顕微鏡下で観察した。クラック
なしを○、ありを×とした。 （５）耐ナトリウム性：４００℃の溶融ナトリウム中に
４０日浸漬し、ガラス表面の変質および接合部強度の劣
化の有無について評価した（○：光沢あり、×：光沢な
し）。 （６）接合強度：４００℃、４０日の実環境試験前後の
試験片につき接合強度テストを実施し、その前後の強度
比が１０％未満であるものを○、１０％以上３０％未満
であるものを△、３０％以上であるものを×とした。
ナとの試験片を各例で得たガラスにて４００℃で融着接
合し、接合部のガラスにクラックの発生があるか否かに
ついて、１００倍の光学顕微鏡下で観察した。クラック
なしを○、ありを×とした。 （５）耐ナトリウム性：４００℃の溶融ナトリウム中に
４０日浸漬し、ガラス表面の変質および接合部強度の劣
化の有無について評価した（○：光沢あり、×：光沢な
し）。 （６）接合強度：４００℃、４０日の実環境試験前後の
試験片につき接合強度テストを実施し、その前後の強度
比が１０％未満であるものを○、１０％以上３０％未満
であるものを△、３０％以上であるものを×とした。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】本発明のガラス組成物は、耐ナトリウム
性に優れ、かつ封着、特に二次電池の気密シール、に適
したガラス材料として応用できる。
性に優れ、かつ封着、特に二次電池の気密シール、に適
したガラス材料として応用できる。
Claims (3)
- 【請求項１】重量％表示で実質的に ＳｉＯ2 １５〜２７、 Ｂ2 Ｏ3 ２５〜３７、 Ａｌ2 Ｏ3 １７〜２９、 ＭｇＯ １〜 ７、 ＢａＯ １８〜３０、 ＴｉＯ2 ＋ＺｒＯ2 ０〜 ５、 からなるガラス組成物。
- 【請求項２】５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が５０×
１０-7〜６５×１０-7／℃の範囲にある請求項１に記載
のガラス組成物。 - 【請求項３】封着用に用いる請求項１または２に記載の
ガラス組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25011398A JPH11147733A (ja) | 1997-09-08 | 1998-09-03 | ガラス組成物 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24313497 | 1997-09-08 | ||
| JP9-243134 | 1997-09-08 | ||
| JP25011398A JPH11147733A (ja) | 1997-09-08 | 1998-09-03 | ガラス組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11147733A true JPH11147733A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=26536119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25011398A Pending JPH11147733A (ja) | 1997-09-08 | 1998-09-03 | ガラス組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11147733A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8043986B2 (en) | 2008-11-13 | 2011-10-25 | General Electric Company | Sealing glass composition, method and article |
| JP2013147418A (ja) * | 2012-01-19 | 2013-08-01 | General Electric Co <Ge> | 封着ガラス組成物および物品 |
-
1998
- 1998-09-03 JP JP25011398A patent/JPH11147733A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8043986B2 (en) | 2008-11-13 | 2011-10-25 | General Electric Company | Sealing glass composition, method and article |
| JP2013147418A (ja) * | 2012-01-19 | 2013-08-01 | General Electric Co <Ge> | 封着ガラス組成物および物品 |
| US9067818B2 (en) | 2012-01-19 | 2015-06-30 | General Electric Company | Sealing glass composition and article |
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