硼硅酸盐玻璃制品制造技术

本发明专利技术涉及一种具有高紫外线透射率、有利的分层特性和良好的熔接连接特性的玻璃。本发明专利技术还涉及这种玻璃的用途，特别是UV LED、UV透明灯、UV灯保护管、UV氧化反应器的UV透明材料、UV火焰检测器、UV光电池、太阳能反应器、光谱分析仪器、光电倍增管和窗户(特别是EPROM窗户)、太阳能电池盖板(例如在太空中)和/或紫外线透明电池(例如用于紫外线激发的光致发光测量)、搪瓷涂层的玻璃通量、紫外线透明层、紫外线

【技术实现步骤摘要】
硼硅酸盐玻璃制品


[0001]本专利技术涉及由硼硅酸盐玻璃制成的制品，硼硅酸盐玻璃具有高UV透射率、在离析方面有利的性质以及熔接时良好的接合性质。本专利技术还涉及这种玻璃的用途、特别是在UV灯和光电倍增管中的用途。

技术介绍

[0002]除石英玻璃外，在现有技术中还已知碱性硼硅酸盐玻璃，其同样具有高UV透射率并且更易于熔融。与石英玻璃相比的缺点在于，这种高硼含量的玻璃有很强的离析倾向。离析意味着除硅酸盐玻璃相外，在玻璃中形成碱金属或碱土金属硼酸盐相。除了蒸发导致的结节外，这还会导致生产期间在UV范围中透射率降低。此外，离析导致玻璃的耐水解性变差。
[0003]因此，在现有技术中已经考虑降低氧化硼含量以解决这些问题。然而，尽管降低了硼含量，但为了确保类似的熔融性，必须增加碱金属和碱土金属的份额，这在期望的UV透射率方面存在问题。用于预期应用的玻璃应与金属材料和其他UV透明的玻璃具有良好的接合性能。
[0004]DE 10 2009 036 063 B3描述了与早期的玻璃相比具有降低的氧化硼含量但仍具有高UV透射率的玻璃。这通过增加SiO2、Li2O、K2O和BaO的含量实现。在文献中已知的是，与氧化钠相比，氧化锂和氧化钾导致UV边缘向更短的波长移动。然而，氧化锂易于蒸发并且还增加了原料价格。另一方面，由于其同位素
40
K的放射性，增加氧化钾的含量导致玻璃不适合用在光电倍增管中。
[0005]DE 43 38 128 C1描述了具有低的氧化硼含量和非常高的二氧化硅含量的玻璃。这提高了加工温度并导致非常低的热膨胀系数(<3.5ppm/K)。
[0006]JP 2015
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193521 A同样公开了具有非常低的氧化硼含量的玻璃组合物。然而，增加碱金属、尤其是氧化钠导致尤其是在200nm处的UV透射率降低(<30％)。此外，氧化钠含量的增加导致的热膨胀系数(>5ppm/K)造成玻璃与其他UV透明的玻璃熔接时高的熔接张力。JP 2018
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131384 A和JP 2018
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131385 A描述的玻璃具有低的氧化硼含量，但在UV范围的透射率降低(对于0.7mm厚的样品，在200nm处<30％)，以及由于高的氧化钠含量热膨胀系数增加(>6.5ppm/K)。
[0007]US 7,358,206 B2描述的具有低氧化硼含量的玻璃包含如此多的氧化钾(>7.5mol％)，以至于它们在光电倍增管中的使用相当困难。这些玻璃中氟的含量导致在≤200nm处良好的UV透射率(对于1mm厚的样品为50％)，但也导致离析倾向增加及耐水解性降低。低氧化铝含量时降低氧化硼含量导致UV透射率降低(对于0.5mm厚的样品，在254nm处<80％)。这在US 2018/0057393 A1中非常明显，特别是在实施例17、26和41中。还清楚当使用大量氧化钠时热膨胀系数如何增加。
[0008]由于降低的氧化硼含量以及高的碱金属含量，JP S60
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200842A中的玻璃显示出低的UV透射率(在350nm处为80％，在更短的波长透射率甚至更小)。
[0009]JP S60
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021830A描述了具有相对高的氧化硼和氧化铝含量以及非常高的碱金属含量的玻璃。示例表明，这导致高热膨胀系数(≥5ppm/K)。高的碱金属含量主要导致1mm厚的样品在253.7nm处的透射率为<80％。
[0010]US 5,277,946 A描述了具有非常低的氧化硼含量的玻璃，它们是铝硼硅酸铝玻璃而非硼硅酸盐玻璃。它们具有非常好的UV透射率(对于1mm厚的样品，在253.7nm处>80％)，但由于高的氧化钠含量而具有高的热膨胀系数(>5ppm/K)。
[0011]CN104591539A表明，如果在玻璃中使用高的氧化硼但低的氧化铝含量并通过碱金属来补偿，则可以实现高的UV透射率(对于1mm厚的样品，在190nm处>40％以及在254nm处>80％)。然而，使用碱金属只会导致高的热膨胀系数。此外，这种玻璃组合物没有表现出良好的耐水解性。
[0012]US 2018/0339932 A1描述了具有非常低的氧化硼含量但高份额的氧化铝和碱土金属氧化物的铝硼硅酸盐玻璃。这导致非常低的热膨胀系数(<3.5ppm/K)。
[0013]因此，本专利技术的一个目的是克服现有技术的缺点。特别地，提供了具有高UV透射率且易于熔融的玻璃。玻璃还应具有良好的离析行为和良好的耐水解性。此外，玻璃应该与金属材料和其他UV透明的玻璃具有低的熔接张力。

技术实现思路

[0014]本专利技术涉及一种在若干方面具有耐性的玻璃以及由其制成的玻璃制品。其具有即使在与接合部件熔接后也几乎没有改变的高耐水解性。此外，即使长时间暴露于UV辐射后，玻璃仍保持其高透射率。玻璃还仅具有轻微的离析倾向。
[0015]在第一方面，本专利技术涉及一种由玻璃制成的玻璃制品，玻璃具有的与其耐水解性相关的离析因子在0.1至1.65、或0.2至1.65、或0.35至1.65、特别是0.7至1.10的范围。特别地，离析因子为至少0.1、或至少0.2、或至少0.35、或至少0.40或至少0.70。
[0016]离析因子是根据ISO 719玻璃由于离析而改变其耐水解性的倾向的量度。玻璃在熔融时由于温度影响发生一定程度的离析。离析因子尽可能接近1的玻璃具有的优点在于，离析后的耐水解性与没有离析的玻璃的耐水解性几乎没有区别。离析因子不仅受玻璃成分的影响，而且受其热历史(冷却状态)的影响。任选地，与耐水解性相关的离析因子为0.40至1.65或至少0.65。在一实施例中，离析因子为至多1.4、至多1.25或至多1.10。
[0017]在一实施例中，离析因子为至少0.70且至多1.6。在其它实施例中，离析因子为至少0.3且至多0.5。
[0018]在第二方面，本专利技术涉及一种由玻璃制成的玻璃制品，玻璃具有的B2O3与BaO的摩尔比为至少8且不超过20、特别是至少10且不超过15。具有上述比值的玻璃在耐水解性和离析因子方面呈现出良好的性质，并且仅具有低的诱导消光，这在尤其是用作UV透明的材料时具有许多优点。
[0019]在第三个方面，本专利技术涉及一种由玻璃制成玻璃制品，玻璃具有不超过7mol％的R2O含量、在254nm处至少83％的透射率(以1mm的样品厚度测量)和在200nm处至少40％的透射率(以1mm的样品厚度测量)，其中玻璃制品与热膨胀系数为5.4ppm/K的金属或金属合金具有的熔接应力在
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400至
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130nm/cm的范围，和/或与热膨胀系数为5.0ppm/K的玻璃具有的熔接应力在>0至300nm/cm的范围。
[0020]玻璃制品可用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由玻璃制成的玻璃制品，所述玻璃具有的与其耐水解性相关的离析因子在0.10至1.65的范围。2.根据权利要求1所述的玻璃制品，其在用氘灯照射48小时和/或96小时后在200nm处具有的诱导消光α(λ)不超过0.300。3.根据权利要求1或2所述的玻璃制品，其中，所述玻璃的B2O3与BaO的摩尔比为至少8且不超过20、特别是至少10且不超过15。4.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其中，所述玻璃具有根据ISO 719:1989
‑
12的HGB3、HGB2或HGB1水解等级。5.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其中，所述玻璃制品与热膨胀系数为5.4ppm/K的金属或金属合金具有的熔接应力在
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400至
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130nm/cm的范围，和/或所述玻璃制品与热膨胀系数为5.0ppm/K的玻璃具有的熔接应力在>0至300nm/cm的范围。6.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，
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以1mm的样品厚度测量，在254nm处的透射率为至少70％和/或在200nm处的透射率为至少40％，
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其中所述玻璃在254nm处透射率与在200nm处的透射率之比(在每种情况下以1mm的样品厚度测量)为至少1.00且不超过2.00、特别是不超过1.65，
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其中所述玻璃制品具有至少5mm、至少6mm或至少8mm的厚度，和/或
‑
其中所述玻璃制品具有至多20mm、至多16mm、至多14mm或至多12mm的厚度。7.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其中
‑
玻璃中CaO与BaO的摩尔比为小于2.0，和/或
‑
其中B2O3、R2O和RO的含量的之和与SiO2和Al2O3的含量之和的摩尔比为0.1至0.4。8.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其中所述玻璃包含以氧化物的mol％计的以下组分：计的以下组分：9.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其中所述玻璃包含以氧化物的mol％
计的以下组分：组分含量(mol％)SiO268
‑
73Al2O33
‑
5B2O312
‑
18Li2O0
‑
2.8Na2O1
‑
4K2O0
‑
2CaO>0
‑
2SrO0
‑
1BaO>0
‑
4F
‑0‑
6。10.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其中所述玻璃
‑
具有在3.5至<5ppm/K范围的热膨胀系数，和/或
‑
具有不超过0.0055的乘积CTE[℃
‑1]
×
T4[℃]。11.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：