本发明专利技术提供一种结晶性玻璃组合物，其特征在于，作为玻璃组成，以摩尔％计，含有40～70％的SiO2、5～35％的MgO、5～35％的BaO、5～35％的ZnO、0～20％的CaO、0～20％的SrO、0～5％的B2O3、0～2％的Al2O3和0～30％的La2O3+Y2O3+Gd2O3+Nb2O5+Ta2O5。该结晶性玻璃组合物具有适合于粘接的流动性，并且在热处理后具有高的热膨胀系数且即使长时间暴露于高温，也不易引起由玻璃成分的蒸发产生的燃料电池的发电特性恶化，粘接后的耐热性也优异。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结晶性玻璃组合物
本专利技术涉及结晶性玻璃组合物。具体地涉及用于粘接SUS、Fe等金属或铁氧体、氧化锆等高膨胀陶瓷的适合的结晶性玻璃组合物。
技术介绍
近年来，燃料电池(Fuel Cell)作为能效高、能够大大减少CO2排放的有力技术受到关注。燃料电池的种类根据使用的电解质不同而不同，作为在工业用途中使用的种类，有磷酸型(PAFC)、熔融碳酸盐型(MCFC)、固体氧化物型(SOFC)、固体高分子型(PEFC)的4种类型。其中，SOFC因为内部电阻小，所以在燃料电池中发电效率最高，另外，因为在催化剂中不需要使用贵金属，所以具有可以抑制制造成本的特征。因此，SOFC是能够在家庭用等的小规模用途到发电站等的大规模用途中广泛适用的系统，对其前途的期待不断高涨。图1中表示通常的平板型SOFC的结构。通常的平板型SOFC具有由氧化钇稳定氧化锆(YSZ)等陶瓷材料构成的电解质1、由Ni/YSZ等构成的阳极2和由(La、Ca)CrO3等构成的阴极3被层叠一体化得到的电池。另外，在电池的上下固定有形成了燃料气体的通道(燃料通道4a)的与阳极2连接的第一支撑体基板4、和形成了空气通道(空气通道5a)的与阴极3连接的第二支撑基板5。在这里，第一支撑体基板4和第二支撑基板5以气体的通道垂直相交的方式固定于电池。另外，第一支撑体基板4和第二支撑基板5由SUS等金属构成。在具有上述结构的平板型SOFC中，在燃料通道4a中流通氢(H2)或城市燃气、天然气、沼气、液体燃料等燃料气体，同时，在空气通道5a中流通空气或氧(O2)。此时，在阴极中发生l/202+2e_ — 02_的反应，在阳极中发生&+02_ — H20+2e_的反应。由该反应，化学能直接被转化为电能而能够进行发电。另外，为了得到高输出，实际的平板型SOFC层叠有多层图1的电池结构单元。在制作具有上述结构的平板型SOFC时，为了不产生气体泄漏，必需要各构件之间(特别是支撑体基板和电池)的气密密封。为了该目的，提出在各构件之间夹入由云母或蛭石、氧化铝等无机质构成的片状的衬垫进行气密密封的方法。但是，在该方法中，因为没有进行构件彼此的粘接，所以发生微量的气体泄漏，燃料使用效率差。因此，研究着使用由玻璃构成的粘接材料将各构件彼此粘接的方法。但是，为了粘接金属或陶瓷构成的高膨胀构件彼此，粘接材料的热膨胀系数还需要适合于这些构件。另外，为了得到良好的粘接性，对于粘接温度要求充分的流动性。另外，在SOFC中，产生电化学反应的温度区域(工作温度区域)为600~800°C左右的高温，而且在该温度长时间运转。因此，对于粘接材料要求高的耐热性，使得即使长时间暴露于高温，也不引起由粘接部位的熔化产生的气密性和粘接性的降低以及由玻璃成分的蒸发产生的燃料电池的发电特性的恶化。在专利文献I和2中，为了达到上述要求特性，提出了由热处理而析出高膨胀结晶的玻璃组合物。具体而言，在专利文献I中记载了由热处理而CaO-MgO-SiO2系结晶析出的结晶性玻璃组合物。在专利文献2中记载了当热处理时MgO系结晶析出的结晶性玻璃组合物。另外，在专利文献3中记载了由热处理而不析出结晶的、由SiO2-B2O3-SrO系非晶玻璃组合物构成的粘接材料。现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开第2009 - 017173号公报专利文献2:日本特开2004 - 43297号公报专利文献3:日本特开2006 - 56769号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题专利文献I中记载的结晶性玻璃组合物，因为高温粘性高，所以热处理时难以软化流动，不易得到致密的烧结体。作为结果，有难以得到稳定的密封性的问题。另外，专利文献2中记载的结晶性玻璃组合物，如果长时间暴露于高温，玻璃成分就容易蒸发，有可能对燃料电池的发电特性 带来不良影响。另外，专利文献3中记载的非晶玻璃组合物，因为玻璃化转变温度在600°C附近，所以在600~800°C左右的高温工作环境下，粘接部位熔化，存在不能确保气密性和粘接性的问题。鉴于以上问题，本专利技术提供结晶性玻璃组合物，其具有适合于粘接的流动性，并且在热处理后具有高的热膨胀系数且即使长时间暴露于高温，也不易引起由玻璃成分的蒸发产生的燃料电池的发电特性的恶化，粘接后的耐热性也优异。用于解决课题的方法本专利技术涉及一种结晶性玻璃组合物，其特征在于，作为玻璃组成，以摩尔％计，含有 40 ~70% 的 Si02、5 ~35% 的 Mg0、5 ~35% 的 Ba0、5 ~35% 的 Ζη0、0 ~20% 的 Ca0、0 ~20%的 Sr0、0 ~5%的 B203、0 ~2%的 Al2O3 和 O ~30%的 La203+Y203+Gd203+Nb205+Ta205。本专利技术的结晶性玻璃组合物，作为必须成分含有Mg0、Ba0和ZnO，通过构件粘接时的热处理，包含这些成分的耐热性高的结晶析出。因此，即使长时间暴露于高温，粘接部位也不易流动或熔化，能够抑制气密性和粘接性的下降。另外，本专利技术的结晶性玻璃组合物，通过尽量减少B2O3的含量，还具有不易产生在高温下使用时的B2O3蒸发的特征。另外，在本专利技术中，所谓“结晶性玻璃组合物”是指当热处理时析出结晶的玻璃组合物。另外，所谓“热处理”是指以800°C以上的温度、10分钟以上的条件进行热处理。第二，本专利技术的结晶性玻璃组合物优选含有O~15%的La2O3和O~15%的Y203。第三，本专利技术的结晶性玻璃组合物优选实质上不含R20(R表不碱金属)和P205。R2O和P2O5容易使粘接层的电绝缘性下降且在高温下使用时容易蒸发。因此，通过设为实质上不含这些成分的构成，能够尽量抑制上述问题的发生。第四，本专利技术的结晶性玻璃组合物优选进行热处理时，析出选自2Mg0.Si02、Ba0.2Mg0.2Si02 和 2Si02.2Zn0.BaO 中的 I 种以上的结晶。通过在热处理后析出这些结晶，就能够得到高膨胀且耐热性优异的组合物。第五，本专利技术的结晶性玻璃组合物优选在热处理后，在30~700°C温度范围内的热膨胀系数为90X10—V°c以上。第六，本专利技术涉及一种粘接材料，其特征在于，包含上述任意的结晶性玻璃组合物。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供如下的结晶性玻璃组合物，其具有适合于粘接的流动性，并且在热处理后具有高的热膨胀系数且即使长时间暴露于高温，也不易引起由玻璃成分的蒸发产生的燃料电池的发电特性的恶化，粘接后的耐热性也优异。【附图说明】图1是表示SOFC的基本结构的示意性立体图。【具体实施方式】在本专利技术的结晶 性玻璃组合物中，在下面表示将玻璃组成如上所述地限定的理由。另外，在以下的各成分说明中，在只要没有特别说明，“ ％ ”是指“摩尔％ ”。SiO2是用于通过热处理使高膨胀结晶析出的成分，另外，在扩大玻璃化范围使玻璃化变得容易的同时，也具有使耐水性和耐热性提高的效果。SiO2的含量为40~70%，优选为41~69%，更优选为41~65%。SiO2的含量如果过少，玻璃化范围就过窄，玻璃化变得困难。另一方面，SiO2的含量如果过多，即使热处理，结晶也难以析出。另外，熔融温度变高，有熔融变得困难的倾向。MgO,BaO和ZnO是通过热处理而析出的高膨胀结晶的构成成分。这些成分的含量分别为5~35%本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种结晶性玻璃组合物，其特征在于：作为玻璃组成，以摩尔％计，含有：40～70％的SiO2、5～35％的MgO、5～35％的BaO、5～35％的ZnO、0～20％的CaO、0～20％的SrO、0～5％的B2O3、0～2％的Al2O3和0～30％的La2O3+Y2O3+Gd2O3+Nb2O5+Ta2O5。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.24 JP 2012-098352;2013.01.09 JP 2013-001491.一种结晶性玻璃组合物，其特征在于: 作为玻璃组成，以摩尔％计，含有:40~70%的Si02、5~35%的MgO、5~35%的BaO、5 ~35% 的 Ζη0、0 ~20% 的 Ca0、0 ~20% 的 Sr0、0 ~5% 的 B203、0 ~2% 的 Al2O3 和 O ~30 % 白勺 La203+Y203+Gd203+Nb205+Ta205。2.如权利要求1所述的结晶性玻璃组合物，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：高山佳久，
申请(专利权)人：日本电气硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。