TW201008641A - Method for making glass frit powders using aerosol decomposition - Google Patents

Method for making glass frit powders using aerosol decomposition Download PDF

Info

Publication number
TW201008641A
TW201008641A TW098122492A TW98122492A TW201008641A TW 201008641 A TW201008641 A TW 201008641A TW 098122492 A TW098122492 A TW 098122492A TW 98122492 A TW98122492 A TW 98122492A TW 201008641 A TW201008641 A TW 201008641A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
tube
coated
glass
coating
layer
Prior art date
Application number
TW098122492A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael F Barker
John James Barnes
Rob Cockerill
Howard David Glicksman
Warren Harrell
James J Krajewski
Michele L Ostraat
Jay Scott Schickling
Barry Edward Taylor
Original Assignee
Du Pont
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Du Pont filed Critical Du Pont
Publication of TW201008641A publication Critical patent/TW201008641A/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/10—Forming beads
    • C03B19/1005—Forming solid beads
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/10—Forming beads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/02—Apparatus characterised by being constructed of material selected for its chemically-resistant properties
    • 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
    • C03C12/00—Powdered glass; Bead compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5024—Silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/131—Glass, ceramic, or sintered, fused, fired, or calcined metal oxide or metal carbide containing [e.g., porcelain, brick, cement, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/131—Glass, ceramic, or sintered, fused, fired, or calcined metal oxide or metal carbide containing [e.g., porcelain, brick, cement, etc.]
    • Y10T428/1317—Multilayer [continuous layer]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352—Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • Y10T428/139—Open-ended, self-supporting conduit, cylinder, or tube-type article
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352—Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • Y10T428/139—Open-ended, self-supporting conduit, cylinder, or tube-type article
    • Y10T428/1393—Multilayer [continuous layer]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

201008641 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 曰本發明係關於一種耐腐飯反應器t、為該反應器管内部 j供純化塗層或耐腐姓塗層之方法、及使用該时腐银反應 器管來製造高鉍玻璃粉末之方法。 【先前技術】 許多產品應用需要具有-或多種下述性質之玻璃粉末： 高純度、受控化學性質、球形形態、小平均尺寸、窄尺寸 分佈、及幾乎沒有結塊。需要此等特性之玻璃粉末應用之 實例包括(但不限於)用於製造電子器件之厚膜膏糊。厚膜 膏糊係存於有機媒劑中之粉末混合物，其中該有機媒劑係 在將該膏糊施加至基板上之後藉由於高溫下燒製該組合物 來去除。 前驅體溶液之霧化液體噴霧的霧劑分解係製造大體呈球 形玻璃粒子的有用方沐。+ 1 有用万法在此一方法中，將含最終玻璃中
所期望7L素的前驅體溶液霧化以產生霧劑。隨後該等霧劑 粒子輸送穿過反應管，在該反應管中去除溶劑並將該等霧 使“體化合物轉化為產物玻璃粒子之 溫度。在該等高溫下，需要使用由適宜材料構建之反應器 管。 需要用於製造玻璃粉末之改良霧劑方法。業内亦需 要具有改良性質之玻璃、及製造玻璃之方法。另外，業内 需要可用於藉由霧劑方法來製造玻璃之方法中之改良器 件0 141465.doc 201008641 【發明内容】 因此，本發明係關於可藉由含鉍化合物及含鉍及鹼金屬 化合物於高溫下在氧化環境中耐腐蝕之陶瓷或玻璃-陶究 反應器管、用於形成由可使所形成管於霧劑反應條件下耐 腐姓之二氧化矽層及矽酸鉍層組成之保護塗層之方法、及 該管用於製造含高鉍玻璃及含鉍及鹼金屬之玻璃之用途。 【實施方式】 用於大容積工業製程製造中之化學反應必須考慮許多因 素以維持強健、高品質、高產量及成本有效之方法來製造 各材料。一種作為本發明標的之此類化學反應係玻璃粒子 之製造，其中最終玻璃粉末可含有相對較高濃度之鉍離子 以及其他元素（如諸如鋰、鈉、及/或鉀等鹼金屬離子）以達 成所期望玻璃性能及性質。 本發明係關於用於製造玻璃粉末之改良霧劑方法。在一 個實施例中，玻璃粉末可含有相對較高漢度之叙離子。此 外，本發明係關於具有改良性質之玻璃、及製造玻璃之方 另外，本發明係關於用於藉由霧劑方法來製造玻璃之 方法中之改良器件。 由霧劑方法來製造玻璃之方法中，破璃材料可在反 =霧化。在霧化玻璃材料之製程中，吾人認識到反應 :些破璃材料(例如’彼等含有高濃度鉍之材料)存在 璃之改_因此 '"人$硪到需要藉由霧劑方法來製造玻 法、用於霧劑方法中之改良器件、及需要使用 Μ等改良轉藉由霧财法所製得之玻璃。 141465.doc 201008641 經塗佈管 在本發明-個實施射提供經塗佈f。在該實施例之— 個態樣中，該等經塗佈管可係反㈣，且π於藉由霧劑 ^法來製造玻璃之方法中。該等經塗佈管具有適於高溫製 私（例如’ 之物理及化學性質。在—個實施例
_，該等管可具有在連續作業中使用之能力，可承受介於 ::溫度與最大作業溫度間之熱循環，且可具有六個月或 更長之有效使用哥命。在-個實施例中，經塗佈管可对霧 劑環境之腐姓。耐腐蚀性可防止以管材料製成之玻璃粉末 的污染。此外，耐腐钮性可防止該等管在製造製程期間失 效。 在-個實施例中，起始管可由一或多種熟習此項技術者 所瞭解之各種材料製成，包括陶瓷、玻璃_陶瓷、玻璃、 及金屬。在-個實施例中，該等管可係選自由下述各者組 成之群：Hexoioy® SiC及反應燒結管 及試件。在-個實施例中’起始管可包括一或多種下述材 料：碳化石夕、反應燒結碳化石夕、α·燒結碳化石夕（例如 H— SiC)、及氮化石夕。在一個實施例中，起始管可 包括反應燒結碳化石夕。 頒與Hampden-Smith等人之美國專利第6 338 8〇9號及頒 與Kodas等人之美國專利第M66,929號（其以引用方式併入 本文中）闡述了由陶瓷材料（例如，莫來石（mulHte)、熔融 一氧化矽、及氧化鋁）製成之反應管或金屬管。 -個實施制關於藉由切化合物及絲及臉金屬化合 141465.doc 201008641 物於高溫下在氧化氛圍中可耐腐姓之塗佈陶竟或玻璃-陶 竟之反應器官’其中該官内部上之塗層包括二氧化石夕層及 矽酸鉍層。 本文所用術語「腐蝕」定義為反應器管有害或不期望之 化學或物理變化。腐蝕之一個實例係反應器管被霧劑前驅 體溶解或滲透或對反應器管之任何化學或物理侵蝕，此可 導致反應器管失效或可導致正在製造之玻璃粉末受到污染 並由此結束反應器管在玻璃粉末製造中服務的使用壽命。 此外，增強反應器管於高溫下對霧劑之固有耐久性或堅韌 性之任何機制、或顯著延長反應器管之正常（固有）壽命之 任何機制定義為「耐腐蝕」。吾人認為，在本發明上下文 中，長使用壽命及很少對反應器管之化學或物理損害跡象 (該損害導致管破壞及/或反應器管之有效使用壽命終結）係 反應器管效用之關鍵屬性。 本發明中所用陶瓷之定義係來源於WD· Kingery，Ηκ
Bwen及D.R·训出咖之「Intr〇ducti〇n τ〇⑸咖-」 「陶:光[定義]為製造及使用具有作為其基本組份之無機非 金屬材料且主要由其構成之固體物品之技術及科學。陶瓷 材料之一些實例可係氧化鋁、方英石、石英、莫來石、 藍晶石、碳化矽、氮化矽、及鈦酸釔鍅」。 田各類里反應器管意欲用於本發明中時，其可藉由熟習 此項技術者所瞭解之方法來製造。在選擇製造方法中可能 要考慮霧劑方去所需之具體幾何形狀及公差。用於管製造 之例不性製造方法包括(但不限於)粉漿澆鑄、模製、或擠 141465.doc 201008641 出。 金屬、金屬合金、金屬混合物（例如鋼、不錄鋼始及 其合金、Inconel®(Special Metals公司之註冊商標，其係 指奥氏體（austenitic)鎳基超合金之家族）、鶴、麵、及鶴 翻合金）通常用作反應器容器或反應器管之構建材料以供 環境條件下反應，但更具體而言供高溫及/或壓力下及在 腐蝕性環境中反應。 α-燒結碳化矽（或SiC)亦稱作無壓燒結8丨(：。該材料通常 係完全緻密的’其中在最終燒製形狀中之孔隙率小於 1%。該材料因其低孔隙率而差不多具有玻螭樣外觀。由 該材料所製成之形狀通常以等壓方式壓製或擠出，其中將 細SiC粉末壓成淨形狀或近淨形狀。隨後實施部分生坯狀 態機械加工以達成預燒製淨形狀。然後在超過ΐ5〇〇ΐ之高 溫下燒製該片以完成燒結製程，其中該片之尺寸縮小15% 以上。儘管α-燒結SiC係極強材料，但其具有極低斷裂韋刃 性。若材料中出現裂縫，則失效通常係災難性的。此外， 該材料因其處理技彳㈣存在尺寸限制。極難製造該材料直 k大於4奂吋之S，且目前長長度不可能超過英吋。 燒結SiC通常用作熱電偶保❹、f具、密封件、熱 交換器管、聽。由於其非氧化物化學性f，㈣關注之 材料氧化超過150(TC。低於該溫度，α_燒結沉會在其表 面維持-層可使進-步氧化鈍化之保護性氧化物層。 反應燒結SiC係包括SiC晶粒之骨架網絡的完全緻密化材 料，其中本體内之間隙空間填充有金屬碎。藉由將陶究粉 141465.doc 201008641 末壓製或粉漿洗鑄成淨形狀來製造該材料。隨後在碳及石夕 (其滲入多孔本體内）存在下燒製該材料。碳與矽間之反應 形成將預形成sic晶粒結合在—起之Sic頸。任何額外矽殘 留於材料孔中以使其基本上不含孔。在該反應燒結步驟期 間尺寸變化極小。 反應燒結SiC之強度通常不如α_燒結Sic，但其由於矽相 而具有高得多的斷裂勒性。⑽训可製成相當大的形狀， 其中對尺寸之限制主要由於不牢固生&體及爐尺寸之處理 問題。RBSiC通常用作熏具、熱交換管、耐磨保護性形 狀、及防護具。如α_燒結Sic_#，其形成防止其於高溫 下進一步氧化之鈍化氧化物層.因矽相軟化之故，rbsk： 通常不用於高於1370。(：之溫度。 管之塗層 在本發明之-個實施财，經塗佈管可包括在反應器管 内部上之塗層。該塗層可包括一或多種選自由下述各者組 成之群的組份：二氧切、㈣叙、及其混合物。㈣層 可包括-或多H一或多層可包括一或多個選自由下述 各者組成之群的層备 增一氧化矽層、矽酸鉍層、及其混合 物0 ’、 在一個實施例中，-蠆作 —軋化矽塗層可包括一或多種選自由 了迷各者組成之群的結晶形式：方英石、石英、及鱗石 ΐϋΐΓ0實施例+1⑽塗層可包括一或多種選自由 下返各者組成之群的組伦 a , 、、伤.尨日bBi4Si3012及包括 Bi2〇3及
Si〇2組份之非晶形材 能样士 μ 叶在又一態樣中，非晶形材料可包 14I465.doc 201008641 括近似組成2Bi203.3Si02。 在含鉍組合物、含鹼金屬組合物、及其混合物存在下， 經塗佈管可耐腐蝕。在該實施例之一個態樣中，在高溫 (500°C-1300°C)存在下於氧化環境中，經塗佈管可耐腐 触。
在一個實施例中，在該等管或試件上所形成之塗層可包 括結晶氧化矽内層及包括結晶及非晶形矽酸鉍之外層。在 一個實施例中，結晶氧化矽層可係一薄（約3〇微米）層，可 包括柱狀晶粒，且可黏附至碳化矽基材。 在一個實施例中，矽酸鉍層可係比結晶氧化矽層厚之 層；矽酸鉍層可主要呈玻璃樣，且可含有一些結晶域。該 層可富含鉍，其中Bi/Si比率y，且在一個實施例中，其在 約2.7-4.0之範圍内，如使用裝配有能量色散光譜分析儀之 掃描電子顯微鏡所量測。在玻璃樣層内，亦可存在一些結 阳氧化石夕域。針對Hexoloy® 管及反應燒結SiC管二者 評價上述塗層。 製造經塗佈管之方法 在—個實施例中，可藉由多種方法形成塗層。該等方法 已為熟習此項技術者認可且該等方法包括（例如）電漿噴 塗、熱噴塗、預處理該管以形成耐腐料、及在製造含麵 玻璃粉末及含Μ及驗金屬之玻璃粉末之製程期間形成耐腐 蝕層。亦可藉由以下步驟來形成塗層：使用矽酸鉍玻璃粉 末^於適宜有機介質中之分散液，以該分散材料塗佈該管 内部’乾燥該分散液以去除溶劑’並隨後於適宜溫度下燒 141465.doc 201008641 製經塗佈管以使矽酸鉍層熔融。在一個實施例中，5 〇〇。〇 1300°C之溫度可用於形成矽酸鉍層。在一個實施例中，該 溫度係 700°C-1000°C。 使用經塗佈管製造玻瑀粉末之方法 本發明之一個實施例係關於使用本文所述經塗佈管來製 造玻璃粉末之方法。該實施例之一個態樣係關於使用本文 所述經塗佈管來製造含鉍玻璃粉末、含鹼金屬玻璃粉末、 或其混合物之方法。在一個實施例中，該方法係應用霧劑 分解方法。霧化方法係詳細闡述於頒與Kodas等人之美國 專利第6,360,562號申，其以引用方式併入本文中。在該實 施例之一個態樣中，利用經塗佈管來製造含高鉍玻璃粉末 及/或含鹼金屬玻璃粉末之霧劑分解方法可能需要約48小 時以上。在一個實施例中，該方法可在氧化氛圍中實施。 在該實施例之一個態樣中，氧化氛圍可係空氣。 在一個實施例中’可使用耐腐蝕反應器管之溫度範圍相 當寬廣且在500°C-1300°C之範圍内。在一個實施例中，溫 度係 700°C_1000°C。 玻璃 本發明之一個實施例係關於使用霧劑分解來製造玻璃粉 末之方法。本發明之又一實施例係關於藉由本文所述方法 而製成之玻璃。 在一個實施例中，可使用本文所述方法來製造複合坡 璃。本文所用複合玻璃係彼等包括至少一種結構形成氧 <匕 物（例如Si〇2)及至少一種額外氧化物（例如B2〇3)之玻璃。 141465.doc •10· 201008641 複合玻璃包括二元、二- 上組份之玻璃。二兀、或四元玻璃，以及包括四種以 本文所用麵粉末或玻璃好係主要為非晶形之 枓，如可藉由（例如 …，機材 之特徵可在於非長程；玻璃 # (、·，。日日）有序之隨機結構。有時將細於 玻璃粉末稱作麵料或填充劑。 Μ細如 常藉&製造技術來製造玻璃粉末 係藉由稱重並隨後脾
•d望成份混合進入爐中以使用鉑合金 坩鍋形成熔融混合物來製備。如業内所習>，加熱至 1: C至1500 C或更高之峰值溫度並持續一段時間以使熔 體70全變成液態並且均質。迅速驟冷炼融玻璃並隨後將其 研磨成期望粒徑。 〃 通系將如本發0月巾所定義之玻璃定義為缺乏長程有序之 固體無機材料。有時亦將該等玻璃闡述為非晶形固體或結 籌因此S貫施χ-射線繞射分析時，玻璃通常沒有任何 絰良好界定之結晶繞射峰。熔融石英（亦稱作熔融二氧化 矽）係非晶形（玻璃）材料之一個實例，該材料通常在環境條 件及高溫之更極端條件下用作反應器管之構建材料。 實例 貫例-玻璃前驅體溶液之製備 玻璃前驅體溶液係經由下述步驟製成：將i號溶液（602 克氫氧化鉍Bi(OH)3)添加至I745.6克硝酸（68_7〇% hn〇3)中 以溶解。在攪拌的同時緩慢添加2·5_28公斤去離子水並將 溶液加熱至70。(：並且維持2小時。將下述粉末稱重至另一 141465.doc 201008641 容器中：11.34克硝酸鈽（(^(1^03)3-61120)、4.74克硝酸鋁 (八1(]^〇3)3-9112〇)、29.60克硝酸鋰（1^1^〇3)、及142.6克硼酸 (H3B〇3) °將該等粉末緩慢添加至5〇〇…水中並隨後將該 衆液添加至1號溶液中。用去離子水將含該漿液之容器沖 洗若干次以便將所有材料轉移至1號溶液中。隨後在攪拌 的同時將7.75克膠質二氧化矽（Si〇2)添加至該溶液中。在 一個單獨容器中將4.14克氫氧化鈉（NaOH)緩慢溶解於500 ml去離子水中。將所溶解氫氧化鈉溶液添加至含膠質二氧 化石夕之溶液中。所得溶液透明。將去離子水添加至上述溶 液中，且最終總重量係8〇23克。 實例1-8(試件）及實例9-15(管） 使用上述前驅體溶液來實施各測試，如實例5中所展 示0 使用陶瓷或金屬之兩種物理形式：（1)自測試材料形成 之試件，及（2)可真正置於爐中之測試材料之反應器管。所 用試件係可置於管中之小片測試材料。將該等試件置於英 高鎳（Inconel)反應器管中，其可在實驗結束時丟棄。 β亥等實例中所用之測試條件係如下所示：反應器管尺寸 係1.0-1.5英吋（外徑），其中長度為18_22英吋；藉由使用超 音波轉換器與空氣形成霧劑來使前驅體玻璃溶液變成微 滴，使用空氣作為載氣；該霧劑以丨25升/分鐘之速率流入 反應器管中；反應器管係在加熱至1〇〇〇t之爐中。將試件 與反應器管三者皆暴露於⑽代霧劑下。分析試件及反應 管耐腐蝕及用於形成霧化玻璃粒子之能力。 。 141465.doc 201008641 實例1、2、4及5之試件測試由於在測試時間期間反應前 驅體不可接受之腐蝕而失敗，如由以下所證明：在對試件 實施更廣泛分析時試件之明顯破壞或試件材料之嚴重滲 透。實例3、6及7展示形成釉面，其在反應室中數天後變 得穩定且即便在延長暴露於測試條件下後亦未展示進一步 變化之跡象。實例8(鉑）展示在第一次檢驗中無任何明顯降 * 格，但在延長暴露於測試條件後實施的更仔細之分析展示 鉍滲入鉑中，此表明較長時期暴露後將很可能發生失效。 ® 實例9-13之反應器管測試展示反應器管材料於處理條件 下在前驅體環境中經過延長時期後出現不可接受之降格。 通常，藉由測試期間出現的褪色、蝕斑或其他明顯的材料 損失、隆脹或斷裂來證明該等反應器管材料之失效。 實例14及15展示該測試期間反應器管内表面上僅形成釉 面材料，且在測試環境中數天後無進一步變化。測試期間 原位形成之釉面材料用作較長時期暴露於測試環境期間對 進一步降格之障壁。已發現該等管具有耐腐蝕性並且係可 所測試材料實例之表 所測試材料 形式 至測試結束之時間， 小時 實例編號 測試結束時之狀況 Al2〇3 試件 281 1 試件褪色並帶有蝕斑 W-Mo 試件 76 2 試件被腐蝕 SiN 試件 280 3 試件上形成釉面 Ta-Fe 試件 281 4 試件隆脹並被腐蝕 欽酸紀錯 試件 80 5 試件隆脹、破裂並改變顏 色 SiC(Hexoloy®) 試件 280 6 試件上形成釉面 反應燒結SiC 試件 1693 7 試件上形成釉面 141465.doc 13 201008641
Pt 試件 270 8 無明顯腐蝕 氧化鋁 管 342 9 管褪色並帶有蝕斑 莫來石 管 112-193 10 管斷裂 石英 管 67-72 11 管斷裂 Inconel® 600 管 288 12 管滲漏 滲銘 Inconel® 管 336 13 管滲漏 SiC(Hexoloy®) 管 1693 14 終止測試以供分析；形成 穩定釉面 反應燒結SiC 管 751 15 終止測試以供分析 註：Hexoloy®碳化石夕（SiC)係St.Gobain公司α-燒結碳化石夕 之註冊商標。 使用所述用於測試試件及反應器管之條件將流經反應器 管之霧劑轉化成玻璃粉末。該玻璃粉末係高錢粉末。在所 形成玻璃粉末中之重量％氧化物係如下所示：84.00% Bi2〇3 ' 1.20% Si02 ' 0.10% A1203 ' 12.50% B203 ' 0.50% Na20、1.00% Li20、0.70% Ce02。 在一個實施例中，玻璃粒子具有球形形態、小平均粒徑 及窄粒徑分佈。在一個實施例中，玻璃粉末基本上不結塊 且具有高純度。儘管該等粒子之平均尺寸可根據該粉末之 具體應用而有所改變，但在一個實施例中該等粒子之重量 平均粒徑可係至少約0.05 μιη ;在又一實施例中，其為至 少約0.1 μιη ;且在又一實施例中，其為至少約0.3 μπι。此 外，在該實施例之一個態樣中，平均粒徑可不大於約10 μιη。在又一態樣中，重量平均粒徑不大於約5 μιη且具體 而言不大於3 μπι。根據本發明之一個實施例，玻璃粒子之 粉末批料具有窄粒徑分佈，從而使大多數玻璃粒子具有窄 粒徑分佈以使大多數玻璃粒子具有大約相同之尺寸。在該 實施例之一個態樣中，至少約80重量％且在又一實施例中 141465.doc -14- 201008641 至少約90重詈丄u 2 A於重量平均粒徑之2倍。根據本發明 ^ 粒子亦具有高純度且該等粒子可能不包括大 ;勺1原子％之雜質且在—個實施例中不大於約〇,〇1原子 %之雜質。根據本發明之—個實施例，玻璃粒子係緻密的 (例如’非空心或多孔）。根據該實施例，玻璃粒子之粒子 f度為理論值的至少約嶋且更佳理論值的至少約90%(如 错由氛測比重術所量測)。本發明-個實施例之玻璃粒子
亦基本上係球形。亦即，該等粒子之形狀不輕齒或不規 則形狀。另外，破璃粉末具有低表面積。該等粒子基本呈 球形，其可降低給定粉末®之總體表面積。在-個實施例 破璃粕末之表面積接近（例如在約5%以内）所計算幾何 表面積，該幾何表面積係針對具有相同平均粒徑之單分散 球體進行計算》 所形成玻璃粉末含有具有〇.9平方米/克之低表面積（如使 用單點 BET法應用 Micromeritics 之 Flowsorb II，2300型所 里測）及dlO 0.53微米、d50 0.92微米、d90 1.8微米及d95 2.6微米之窄粒徑分佈（如使用Leeds and N〇rthmp之 厘卜⑽咖⑻乂⑽機器所量測㈣球形粒子。 比較實例1-石英管 作為比較實例，測試自石英所製成之管，如表中所闡 述。管之失效模式包括管因管材料反應性損失而弱化及最 、'^破4，及當形成熱膨脹係數明顯不同於管材料之化合物 時在加熱或冷卻後之失效。 比較實例2-氧化鋁管 141465.doc •15- 201008641 作為另一比較實例，測試氧化鋁管，如表申所闡述。管 之失效模式包括褪色及蝕斑（自管内部區域去除氧化鋁）。 141465.doc 16-

Claims (1)

  1. 201008641 七、申請專利範圍： L 一種經塗佈反應H管，該反應器管在該反應器管内部包 含-塗層，其中該塗層包含一或多種由下述各者組成之 群的組份·二氧化矽、矽酸纽、及其混合物。 2·=請求項1之經塗佈#，其中該經塗佈管係經塗佈反應 器管。 1 3.如請求们之經塗佈管，其中該塗層包含—或多個層。 .士明求項3之經塗佈管，其中該一或多個層包含一或多 個選自由下述各者組成之群的層：二氧化石夕層及石夕酸叙 層。 5. 如請求们之經塗佈管，其中該管包含一或多種選自由 陶瓷及玻璃組成之群的材料。 6. 如明求項丨之經塗佈管，其中該經塗佈反應器管係藉由 a絲化合物及含鉍及金屬驗化合物而於高溫（>7〇〇。〇下 在氧化環境中耐腐姓。 7. 如凊求項5之經塗佈管，其中該包含陶瓷材料之管包含 或多種選自由下述各者組成之群的材料：碳化矽、反 應燒結碳化矽（reaction bonded silicon carbide)、α_ 燒結 碳化矽（alpha-sintered silicon carbide)(例如 Hexoloy®)、 及氮化石夕。 8·如印求項4之經塗佈管，其中該二氧化矽層包含一或多 種選自由下述各者組成之群的結晶形式：方英石、石英 及鱗石英。 9.如。月求項4之經塗佈管，其中該石夕酸麵層包含一或多種 141465.doc 201008641 選自由下述各者組成之群的組份：結晶Bi4Si3〇12及包含 Bi203及Si02之非晶形材料。 10. 如請求項9之經塗佈管，其中該非晶形材料包含 2Bi203.3Si02。 11. 一種製造經塗佈反應器管之方法，其包含下述步驟： a. 藉由於大於700 C之溫度下使含有含石夕前驅體及/或含 鉍前驅體之霧劑原位熱分解而形成氧化矽層；及 b. 使含纽前驅體之霧劑原位熱分解而形成石夕酸奴層。 12. 如請求項11之方法，其中該等如請求項2之二氧化矽及 矽酸鉍層係藉由於大於70(TC之溫度下使含矽前驅體及/ 或含叙前驅體之霧劑原位熱分解而形成。 13. 如請求項丨丨之方法，其中該反應器管内部之該塗層包含 二氧化梦及>5夕酸叙。 14. 士吻求項11之方法，其中形成石夕酸叙層之步驟包含下述 步驟： ⑷將錢㈣料末存於適宜有機介質中之分散液施加 至該反應器管内部； (b)乾燥該分散液；及 15. 16. 17. 該經塗佈管’其中在燒製時該料料溶融。 如5月求項14之方法，其中該料㈣藉由選自由下述各 者組成之群的方法來施加··電漿及熱喷塗。 二種藉由如請求項Η之方法製造之經塗佈反應器管。 種製造含驗金屬及祕玻璃料粉末之方法 包括有由二氧切層及㈣⑽組成之塗層的陶究或破 141465.doc 201008641 I他前 璃反應器管藉由自包含含麵、含驗金屬反广 水溶液形成霧劑並隨後於高溫下分解來達成。 18· —種藉由如請求、本 項17之方法製造之玻璃料粉末。
    ❹ 141465.doc 201008641 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：（無） (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無）
    141465.doc
TW098122492A 2008-07-02 2009-07-02 Method for making glass frit powders using aerosol decomposition TW201008641A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/166,457 US8790782B2 (en) 2008-07-02 2008-07-02 Method for making glass frit powders using aerosol decomposition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201008641A true TW201008641A (en) 2010-03-01

Family

ID=41136828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098122492A TW201008641A (en) 2008-07-02 2009-07-02 Method for making glass frit powders using aerosol decomposition

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8790782B2 (zh)
EP (1) EP2297055A1 (zh)
JP (1) JP5702279B2 (zh)
KR (1) KR20110039321A (zh)
CN (2) CN104725077A (zh)
TW (1) TW201008641A (zh)
WO (1) WO2010003035A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3368621B1 (en) 2015-10-30 2019-08-14 AGC Glass Europe Coated glass sheet
US10087521B2 (en) * 2015-12-15 2018-10-02 Silcotek Corp. Silicon-nitride-containing thermal chemical vapor deposition coating
GB201614008D0 (en) 2016-08-16 2016-09-28 Seram Coatings As Thermal spraying of ceramic materials
US20230070792A1 (en) * 2019-12-20 2023-03-09 Agc Glass Europe Enameled glazing
US11776793B2 (en) 2020-11-13 2023-10-03 Applied Materials, Inc. Plasma source with ceramic electrode plate
CN114477745B (zh) * 2021-12-31 2022-11-22 连云港晶大石英有限公司 一种光敏石英管及其制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5678117A (en) 1979-11-30 1981-06-26 Toshiba Corp Furnace core tube
EP0110899B1 (en) 1982-05-28 1987-01-21 Western Electric Company, Incorporated Modified zirconia induction furnace
JP2573480B2 (ja) 1985-11-22 1997-01-22 東芝セラミックス 株式会社 半導体熱処理用治具
JPS62241542A (ja) 1986-04-11 1987-10-22 Nippon Steel Corp 無機質球状化粒子の製造方法及び装置
JPH08310836A (ja) 1995-05-11 1996-11-26 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd ガラス球状粉末およびその製造方法
US6338809B1 (en) * 1997-02-24 2002-01-15 Superior Micropowders Llc Aerosol method and apparatus, particulate products, and electronic devices made therefrom
US6360562B1 (en) * 1998-02-24 2002-03-26 Superior Micropowders Llc Methods for producing glass powders
JP4839539B2 (ja) * 2001-07-24 2011-12-21 旭硝子株式会社 無鉛ガラス、ガラスフリット、ガラスペースト、電子回路部品および電子回路
JP2003246643A (ja) 2002-02-27 2003-09-02 Asahi Glass Co Ltd ガラス粉末、焼成体およびガラス粉末製造方法
KR100756310B1 (ko) * 2006-02-07 2007-09-07 한국화학연구원 입자형 다결정실리콘 제조용 고압 유동층반응기
JP5033339B2 (ja) 2006-03-14 2012-09-26 株式会社オハラ ガラス組成物
US20080035682A1 (en) * 2006-08-10 2008-02-14 Calvin Thomas Coffey Apparatus for particle synthesis

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011526878A (ja) 2011-10-20
US8790782B2 (en) 2014-07-29
CN104725077A (zh) 2015-06-24
WO2010003035A1 (en) 2010-01-07
KR20110039321A (ko) 2011-04-15
JP5702279B2 (ja) 2015-04-15
EP2297055A1 (en) 2011-03-23
US20100004110A1 (en) 2010-01-07
CN102105412A (zh) 2011-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201008641A (en) Method for making glass frit powders using aerosol decomposition
Xiaohong et al. In-situ synthesis and thermal shock resistance of cordierite/silicon carbide composites used for solar absorber coating
CN102245540A (zh) 抗反应性等离子体处理的保护涂层
CN108585897B (zh) 一种难熔金属高温抗氧化Si-Mo-YSZ涂层及其制备方法
TW202026245A (zh) MXene粒子材料、彼等粒子材料之製造方法及二次電池
Li et al. Effects of in situ amorphous graphite coating on ablation resistance of SiC fiber reinforced SiBCN ceramics in an oxyacetylene flame
Roy et al. Solgel‐processed mullite coating—a review
CN113307660B (zh) 一种陶瓷基复合材料用自愈合环境障涂层及其制备方法
JP5552435B2 (ja) Ｂｓａｓ粉末
CN103339300A (zh) 坩埚主体及其形成方法
KR101305451B1 (ko) 금속 구조체 표면에 다공성 담체층을 형성하는 방법 및 그로부터 제조된 촉매 모듈
CN110903074A (zh) 一种碳化硅基体表面高温抗氧化涂层及其制备方法
Petríková et al. Passive filler loaded polysilazane‐derived glass/ceramic coating system applied to AISI 441 stainless steel, part 1: Processing and characterization
JP2002121605A (ja) 耐火性の構成部材上の被覆の製造方法及びかかる被覆の使用
WO2017046517A1 (fr) Grain fondu d'aluminate de magnesium riche en magnesium
CN102167512B (zh) 钛合金用碳化硅掺杂玻璃-陶瓷涂料
JP2010018448A (ja) セラミックス接合体およびその製造方法
CN105324341B (zh) 玻璃运送用辊及其制造方法以及使用该玻璃运送用辊的平板玻璃的制造方法
JP4171916B2 (ja) 耐熱性被覆部材
WO1998046539A1 (fr) Materiau de revetement a base de verre extremement rayonnant, pellicule de verre extremement rayonnante et son procede de fabrication
Parchovianský et al. Polymer derived glass ceramic layers for corrosion protection of metals
CN108516807A (zh) 一种汽车压力传感器用氧化铝陶瓷的制备方法
CN112250306B (zh) 一种高温高压耐酸碱瓷釉及其制备方法
WO2022115438A1 (en) Engineered coating for filters and methods of manufacture thereof
Chen et al. Oxidation protection of tri‐layer La2Zr2O7/Yb2Si2O7/SiC‐coated Cf/SiC composites at high temperature