[发明专利]基于氧化锡的电极组合物

说明书

技术领域

以下内容总体上是针对基于氧化锡的电极，并且特别是用于形成用于玻璃熔化应用中的工业电极的组合物。

背景技术

商业的玻璃熔化操作典型地依赖于使用化石燃料，例如天然气或石油。使用电能同样还有可能作为另外的能量来源、作为主要能量来源、或作为单独的能量来源(如在电炉中)。在后者的情况下，电炉利用了耐火电极，其非常高的电导率允许通过将电极之间的电流直接穿过玻璃而对该玻璃进行直接加热。此类电极在本领域内已进行了相当充分的研究。然而，随着新技术的发展以及对于高性能玻璃部件(例如用于平面显示器，包括LCD和等离子显示器)的日益增长的需求，对于玻璃的机械和光学性能、以及进而玻璃熔化设备的性能提出了日益增长的需求。

在电炉加热操作的背景下，已使用了不同的基于氧化锡的电极组合物，如在美国专利3,287,284(归本受让人共同所有)中描述的那些。虽然U.S.3,287,284中所描述的技术已有数十年，新的氧化锡电极材料的发展一直是渐增的(成熟技术领域常见的)，并且U.S.3,287,284代表了重要的先进技术的材料。如所描述的，这些基于氧化锡的组合物包括在致密度或电阻率方面有帮助的多种不同的组分。在所描述的不同添加剂之中，U.S.3,287,284利用了氧化铜、氧化锌、以及氧化锑的组合。这些组分一方面在相当广阔的构成范围中描述，即0.1％至0.5％的氧化铜、0.5％至1.0％的氧化锌、以及0.7％至1.2％的氧化锑，但是另一方面，实际上仅被减少至在相当窄的范围内实施。

然而，发现了在‘284中披露的组合物具有低的热稳定性以及不稳定的烧缩，这使得形成工业级(即大尺寸的)电极很困难。因此，如在USSR专利833,830中披露的，一些添加剂的百分比被改变为包括0.05％至0.2％的CuO、0.2％至1.55％的ZnO、0.25％至1.75％的Sb₂O₃，以对抗‘284组合物的热不稳定性。然而，发现这种组合物生成的电极具有不合适的(高的)电阻率。对基于氧化锡的组合物的进一步修改已被放缓并且已聚焦于这些添加剂的平衡比率从而试图减少不希望的作用。参见，例如U.S.2006/0261317以及U.S.2006/0016223。

虽然在以上指出的披露内容中描述的工作组合物具有所希望的特性，在本领域内对于改进的基于氧化锡的电极(例如具有改进的稳定的电气特性、密度、热稳定性、耐腐蚀性、以及可成形性的那些电极)仍存在需要。

发明内容

根据一个第一方面，由一种组合物形成了一种基于氧化锡的电极，该组合物包括一个包含氧化锡(SnO₂)的多数组分以及包含CuO、ZnO、以及一种改变电阻率的物种的多种添加剂。其中CuO和ZnO的总量是不大于约0.4wt％，并且其中ZnO存在的量值是在约0.1wt％与约0.19wt％之间的范围内。

根据另一方面，由一种组合物形成了一种基于氧化锡的电极，该组合物包括一个包含氧化锡(SnO₂)的多数组分。向该组合物中加入了多种添加剂，包括不大于约0.2wt％的CuO、在约0.1wt％与约0.19wt％之间的范围内的ZnO、以及在约0.5wt％与约1.5wt％之间的范围内的一种改变电阻率的物种。

在仍另一方面，一种电极包括一个基于氧化锡的主体，该主体具有一个矩形的轮廓并且没有宏观的内部裂缝。该电极是由一种组合物形成的，该组合物包括一个包含氧化锡(SnO₂)的多数组分以及包含CuO、ZnO、以及一种改变电阻率的物种的多种添加剂。CuO是以小于约0.2wt％的量值存在并且ZnO是以在约0.1wt％与约0.19wt％之间的范围内的一个量值存在。

附图说明

通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。

图1-4包括用于形成由常规的基于氧化锡的组合物形成的、具有宏观内部裂缝的电极的工业级烧结块的截面照片。

图5-6包括用于形成由根据实施方案的组合物形成的电极的工业级烧结块的截面照片。

图7展示了针对两个样品(一个常规样品和一个根据实施方案的样品)的电阻率对比温度的两条曲线。

在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。

具体实施方式

以下内容是针对用于商业玻璃熔窑中的(特别是用来生产LCD品质的玻璃材料的加热炉的)基于氧化锡的电极。这样，以下基于氧化锡的组合物特别适合于形成大的、工业级电极。