[发明专利]形成玻璃组合物的方法

说明书

技术领域

一般而言，本公开内容涉及形成玻璃组合物的方法，并且特别涉及形成在电化学装置的应用中的玻璃组合物。

背景技术

玻璃组合物可用于与金属材料、陶瓷材料或两者的密封、粘结或接合。玻璃组合物可具有的热膨胀系数(CTE)不同于玻璃组合物与之接触的装置的一种或多种部件的那种。当装置在室温和装置的正常操作温度之间循环，例如从室温(大约25℃)到700℃、800℃或更高温度时，玻璃组合物和它接触的一种或多种部件之间的热膨胀系数的差异可引起裂纹形成且导致泄漏。泄漏依次又可引起设备性能无效(包括设备故障)、昂贵的设备维护和安全相关问题。因此，需要玻璃组合物的持续改进。

附图说明

实施例通过举例的方式示出并且不限于附图中。

图1包括根据本文公开的实施例制备的玻璃组合物的热膨胀系数的柱状图。

图2包括根据实施例形成的玻璃组合物的一部分的显微照片。

图3包括根据实施例制备的玻璃组合物的一部分的显微照片。

图4包括根据实施例形成的另一种不同玻璃组合物的一部分的显微照片。

技术人员应了解附图中的元件是为了简单和清楚而示出，并且不一定按比例标绘。例如，附图中的一些元件的尺寸可相对于其他元件放大，以帮助改善本发明的实施例的理解。

具体实施方式

本发明提供了与附图组合的下述描述，以帮助理解本文公开的教导。下文讨论将集中于教导的具体实现和实施例。提供该重点以帮助描述教导且重点不应解释为对教导的范围或适用性的限制。

如本文使用的，玻璃组合物可根据分子式或作为组成成分金属氧化物的摩尔百分比来描述。例如，硅钡石可表示为BaSi₂O₅、BaO.2SiO₂、或33.3摩尔％BaO和66.7摩尔％SiO₂。

术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其他变体旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括一系列特征的过程、方法、制品或装置不必仅限于那些特征，而是可包括未明确列出的或该过程、方法、制品或装置所固有的其他特征。此外，除非明确相反指出，“或”指包括性的或，而非排他性的或。例如，条件A或B由如下任一者满足：A为真(或存在)且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)且B为真(或存在)，以及A和B均为真(或存在)。

“一种”或“一个”的使用用于描述本文描述的元件和部件。这仅为了便利，并提供本发明的范围的一般含义。该描述应理解为包括一种或至少一种，并且单数也包括复数，或反之亦然，除非其明确具有相反含义。

除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语均具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解相同的含义。材料、方法和例子仅是举例说明性的并且不意在为限制性的。就本文未描述的程度而言，关于具体材料和处理动作的许多细节是常规的，并且可在与形成在电化学装置的应用中的玻璃组合物相关的领域内的教科书和其他来源中找到。

形成玻璃组合物的方法可包括将玻璃前体材料放置成与金属、金属合金、金属化合物、陶瓷材料或其任何组合接触。玻璃前体材料可包括BaO、SiO₂和Al₂O₃。玻璃前体材料可退火，以形成与金属、金属合金、金属化合物、陶瓷材料或其任何组合接触的玻璃组合物。在一个实施例中，退火可在单一温度下执行。在一个特定实施例中，退火可在750℃至1000℃范围内的单一温度下执行。玻璃组合物可具有至少30体积％的晶体分数。在另一个实施例中，退火使用在不同温度下的两个部分执行。任一或两个部分可执行至少9小时的时间。

通过使用相对低的退火温度，如本文所述的特定实施例允许形成高质量的密封、粘结或接合。在这样相对低的退火温度下形成玻璃组合物的能力可有益于降低玻璃组合物和它接触的部件之间的组成成分材料的不利迁移，材料老化且维持部件的电化学活性。此外，玻璃组合物还可具有可与玻璃组合物接触的部件更紧密匹配的热膨胀系数(CTE)。在一个实施例中，CTE可在9.0ppm/℃至13.0ppm/℃的范围内。玻璃组合物可用作密封件、接头或粘合剂。特别地，高CTE使得玻璃组合物适合于在电化学装置中的密封、接合或形成粘结的应用。例如，玻璃组合物可用作固体氧化物燃料电池(SOFC)应用中的密封件、粘合剂或接头，或者SOFC堆叠和用于将气体递送至堆叠的歧管之间的密封件、接头或粘合剂。