DE102010050867A1

DE102010050867A1 - Kristallisationsfähiges Glaslot für Höchsttemperaturanwendungen

Info

Publication number: DE102010050867A1
Application number: DE102010050867A
Authority: DE
Inventors: Bastian Schön; Dr. Gödeke Dieter
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2012-05-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft amorphe und/oder teilkristalline und/oder kristallisierte auf SrO basierende Glaslote, die insbesondere für Anwendungen bei Betriebstemperaturen von mehr als 700°C bzw. 1200°C geeignet sind, und deren Anwendungen. Das Glaslot zeichnet sich durch eine weitgehende Freiheit von BaO und B2O3 aus und weist einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Temperaturbereich von 20°C bis 300°C von 8,0·10–6 K–1 bis 11,0·10–6 K–1 auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft kristallisationsfähige Glaslote, die insbesondere für Höchsttemperaturanwendungen geeignet sind, und deren Anwendungen.
Unter kristallisationsfähigen Glasloten im Sinne der Erfindung werden Glasloste verstanden, die nach dem Lötvorgang in einem amorphen, teilkristallinem oder keramischen Zustand vorliegen können.
Glaslote werden üblicherweise zum Herstellen von Fügeverbindungen eingesetzt, um insbesondere Glas- und/oder keramische Bauteile miteinander oder mit Bauteilen aus Metall in elektrisch isolierender Weise zu verbinden. Bei der Entwicklung von Glasloten wird deren Zusammensetzung oftmals so gewählt, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Glaslotes in etwa dem der miteinander zu verbindenden Bauteile entspricht, um eine dauerhaft stabile Fügeverbindung zu erhalten. Gegenüber anderen Fügeverbindungen, beispielsweise solchen aus Kunststoff, haben solche basierend auf Glasloten den Vorteil, dass sie hermetisch dicht ausgeführt werden und höheren Temperaturen standhalten können.
Glaslote werden im allgemeinen oftmals aus einem Glaspulver hergestellt, das beim Lötvorgang aufgeschmolzen wird und unter Wärmeeinwirkung mit den zu verbindenden Bauteilen die Fügeverbindung ergibt. Die Löttemperatur wird in der Regel etwa in Höhe der so genannten Halbkugeltemperatur des Glases gewählt oder kann üblicherweise um ± 20 K von dieser abweichen. Die Halbkugeltemperatur kann in einem mikroskopischen Verfahren mit einem Heiztischmikroskop bestimmt werden. Sie kennzeichnet diejenige Temperatur, bei der ein ursprünglich zylindrischer Probekörper zu einer halbkugelförmigen Masse zusammengeschmolzen ist. Der Halbkugeltemperatur lässt sich eine Viskosität von ungefähr log η = 4,6 zuordnen, wie entsprechender Fachliteratur entnommen werden kann. Wird ein kristallisationsfreies Glas in Form eines Glaspulvers aufgeschmolzen und wieder abgekühlt, so dass es erstarrt, kann es üblicherweise bei der gleichen Schmelztemperatur auch wieder aufgeschmolzen werden. Dies bedeutet für eine Fügeverbindung mit einem Glaslot im amorphen Zustand, dass die Betriebstemperatur, welcher die Fügeverbindung dauerhaft ausgesetzt sein kann, nicht höher als die Löttemperatur sein darf. Tatsächlich muss die Betriebstemperatur bei vielen Anwendungen noch signifikant unter der Löttemperatur liegen, da die Viskosität des Glaslotes bei steigenden Temperaturen abnimmt und ein gewissermaßen fließfähiges Glas bei hohen Temperaturen und/oder Drücken aus der Fügeverbindung herausgepresst werden kann, so dass diese Ihren Dienst versagen kann. Aus diesem Grund müssen Glaslote für Hochtemperaturanwendungen üblicherweise eine Löttemperatur bzw. Halbkugeltemperatur aufweisen, welche noch deutlich über der späteren Betriebstemperatur liegt. Dies ist mit nichtkristallisierenden Glasloten möglich – d. h. solchen, die nach dem Lötvorgang als amorphes Glas vorliegen – oder aber durch zumindest teilkristalline Glaslote, bei denen das Grundglas beim Lötvorgang zumindest teilweise kristallisiert, oder mit weitgehend vollständig kristallisierten, d. h. keramisierten Glasloten, auch Keramiken genannt.
Für besonders hohe Anwendungstemperaturen werden häufig keramische Materialien verwendet, bei denen ein zumindest weitgehend amorphes Grundglas bei dem Lötvorgang bevorzugt vollständig kristallisiert. Die kristallinen Phasen bzw. die Keramiken weisen i.d.R. deutlich von dem Grundglas abweichende Eigenschaften z. B. bzgl. der thermischen Ausdehnung oder der Glasübergangstemperaturen auf. Insbesondere aber kann die für das Wiederaufschmelzen benötigte Temperatur bei teilkristallinen Gläsern oder Keramiken deutlich über der des amorphen Grundglases liegen. Ob aus einem amorphen Grundglas bei dem Wiederaufschmelzen ein amorphes Glas, ein teilkristallines Glas (d. h. eine Glaskeramik) oder eine Keramik entsteht, hängt bei geeigneter Zusammensetzung des Grundglases zu einem großen Anteil von der Verfahrensführung beim Lötvorgang ab, insbesondere von den Aufheiz- und Abkühlungskurven.
Ein Einsatzgebiet von Glasloten mit hoher Aufschmelztemperatur sind z. B. Fügeverbindungen in Hochtemperaturbrennstoffzellen, welche z. B. als Energiequelle in Kraftfahrzeugen oder zur dezentralen Energieversorgung eingesetzt werden können. Ein wichtiger Brennstoffzellentyp sind beispielsweise die so genannten SOFC (solid oxide fuel cell), welche sehr hohe Betriebstemperaturen von bis zu etwa 1100°C aufweisen können. Die Fügeverbindung mit dem Glaslot wird dabei üblicherweise zur Herstellung von Brennstoffzellen-Stacks, d. h. für die Verbindung mehrerer einzelner Brennstoffzellen zu einem Stack verwendet. Solche Brennstoffzellen sind bereits bekannt und werden kontinuierlich verbessert. Insbesondere geht der Trend in der aktuellen Brennstoffzellenentwicklung im allgemeinen zu geringeren Betriebstemperaturen. Einige Brennstoffzellen erreichen schon Betriebstemperaturen unter 800°C, so dass eine Absenkung der Löttemperaturen möglich und aufgrund der dann geringen Temperaturbelastung der SOFC-Komponenten beim Lötprozess auch erwünscht ist.
Ein Einsatzgebiet von Höchsttemperatur-Glasloten sind jedwede Sensoren und/oder Aktuatoren, die im Abgasstrang einer Energieerzeugungseinheit eingesetzt werden, oder im Brennraum selbst. Die Energieerzeugungseinheit kann beispielsweise ein Verbrennungsmotor, eine Flugzeugturbine, eine Gasturbine usw. sein. Die Glaslote werden dabei oftmals bei der Gehäusung dieser Sensoren und/oder Aktuatoren eingesetzt, beispielsweise um Gehäuseteile miteinander zu verbinden oder elektrische Durchführungen durch das Gehäuse zu realisieren. In diesen Anwendungen werden Betriebstemperaturen von über 800°C, sogar über 1000°C oftmals überschritten.
Noch höhere Betriebstemperaturen von über 1000°C werden bei Bauteilen benötigt, bei denen einzelne Komponenten aus Keramiken zusammengefügt werden müssen.
Die mögliche Betriebstemperatur eines Glaslotes, aber auch seine damit verbundenen chemischen Eigenschaften und sein thermischer Ausdehnungskoeffizient sind maßgebliche Kriterien, welche ein Glaslot für die angedachten Anwendungen qualifizieren. Die chemischen Eigenschaften des Glaslotes sollen insbesondere bei der Betriebstemperatur kompatibel zu dem Material sein, das durch sie verbunden wird.
Glaslote als solche sind aus zahlreichen Veröffentlichungen bekannt. Wenige eignen sich allerdings für Höchsttemperaturanwendungen.
Die DE 600 25 364 T2 beschreibt ein glaskeramisches Verbindungsmaterial, das auf dem System BaO-SrO-CaO-MgO-Al₂O₃-SiO2 besteht. Es werden Glaskeramikzusammensetzungen offenbart, die mindestens 20 Mol-% BaO und bis zu 20 Mol-% B₂O₃ aufweisen.
Die US 6,124,224 offenbart Hochtemperatureinschmelzgläser, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient α höchstens 7,4·10^–6 K^–1 beträgt und die mindestens 6 Gew.-% B₂O₃ enthalten. Die Ausführungsbeispiele weisen hohe Anteile von BaO auf.
Aus der US 4,385,127 sind glaskeramische Beschichtungszusammensetzungen bekannt, die zwar einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α von 7,5·10^–6 K^–1 bis 15·1^–6 K^–1 und Verarbeitungstemperaturen von mehr als 950°C aufweisen, aber ebenfalls mindestens 5 bis 30 Gew.-% B₂O₃ und 10 bis 60 Gew.-% BaO enthalten.
Gegenstand der DE 10 2005 002 435 A1 sind Glaskeramiken als Fügematerial für Hochtemperaturanwendungen. Das Materialsystem erlaubt ebenfalls signifikante Mengen an BaO und enthält mindestens 10 Gew.-% Al₂O₃. Über die physikalischen Eigenschaften werden keine Angaben gemacht.
In der US 2007/0238599 A1 werden hochdehnende zyklosilikatische Glaskeramiken beschrieben. Der CaO Gehalt liegt zwischen 5 Gew.-% und 40 Gew.-%. Stark CaO haltige Gläser neigen zu starker und spontaner Kristallisation. Diese kann bereits während des Einschmelzvorganges auftreten und kann die Benetzungseigenschaften negativ beeinflussen. Die Gläser weisen BaO-Gehalte von bis zu 50 Gew.-% und SrO Gehalte von bis zu 40 Gew.-% auf.
All diesen Gläsern bzw. Glaskeramiken ist gemein, dass sie nennenswerte Mengen von BaO und/oder B₂O₃ enthalten können. Bei bariumhaltigen Gläsern und/oder teilkristallisierten Gläsern und/oder Keramiken können sich insbesondere beim Fügen von chromhaltigen Materialien an der Grenzfläche Bariumchromatphasen bilden, welche die Verbindung schwächen können. Die Kristallisationsneigung ist bei bariumhaltigen Gläsern, die zugleich frei von Alkalien und Bor sind, hoch, weshalb bereits während des Schmelzvorgangs eine starke Kristallisation eintreten kann. Aus diesem Grund sind Glaslote mit höchstens sehr geringen Bariumanteilen für den Einsatz in Hoch- und Höchsttemperaturanwendungen wünschenswert.
Bariumfreie Gläser sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt. Die EP 0 634 373 A1 lehrt ein bariumfreies Dentalglas, welches auf dem System SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-SrO basiert. Es enthält 5 bis 20 Gew.-% B₂O₃ und bis zu 35 Gew.-% SrO. Würde ein solches Glas als zumindest teilweise kristallisierendes Glaslot eingesetzt, kann sich eine Restglasphase bilden, die reich an Bor ist. Diese kann bei hohen Temperaturen korrosiv auf die umliegenden Materialien wirken, weshalb generell borhaltige Gläser und/oder Glaskeramiken gerade für Höchsttemperaturanwendungen nicht wünschenswert sind. Ebenfalls nicht wünschenswert in diesem Anwendungen sind Gläser mit hohen Anteilen von Alkalimetallen, weil diese die chemische Beständigkeit des Glaslots und damit der Fügeverbindung herabsetzen, in welcher es eingesetzt wird, und außerdem die elektrischen Isolationseigenschaften vermindert werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lotglas zur Verfügung zu stellen, das möglichst wenig Barium und Bor enthält, einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α_(20-300) im Temperaturbereich von 20°C bis 300°C von größer als 8·10^–6 K^–1 aufweist und für ein breites Anwendungsspektrum geeignet ist, d. h. nach dem Lötvorgang als amorphes Glas oder in einem teikristallisierten Zustand oder als Keramik vorliegt, und im amorphen Zustand eine dauerhafte Einsatztemperatur von mehr als 700°C und im keramischen Zustand von mehr als 1200°C ermöglicht, wodurch es insbesondere zum Fügen von Oxidkeramiken wie beispielsweise ZiO₂ und Al₂O₃ in Höchsttemperaturanwendungen geeignet ist. Ebenfalls Aufgabe der Erfindung sind Anwendungen des erfindungsgemäßen Glaslots.
Die Aufgabe wird gelöst durch die kristallisationsfähigen Glaslote gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Alle im weiteren genannten Prozentangaben sind sofern nichts anderes gesagt wird Angaben in Gew.-% auf Oxidbasis.
Erfindungsgemäß weisen die kristallisationsfähigen Glaslote einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α_(20-300) von mehr als 8·10^–6 K^–1 auf. Bevorzugt werden Werten von α_(20-300) bis 11·10^–6 K^–1 erreicht. Im amorphen Zustand beträgt die Temperatur des Sinterbeginns mindestens 750°C, im keramischen Zustand mindestens 1250°C. Die Betriebstemperatur, der ein Bauteil beinhaltend das erfindungsgemäße Glaslot dauerhaft ausgesetzt werden kann, soll einige Grad unterhalb der Temperatur des Sinterbeginns liegen. Es wird davon ausgegangen, dass eine um 50°C unterhalb der Temperatur des Sinterbeginns liegende Betriebstemperatur langfristig und zuverlässig durch das erfindungsgemäße kristallisierende Glaslot ermöglicht werden, womit die Betriebstemperaturen dauerhaft 700°C und mehr im amorphen und 1200°C und mehr im keramischen Zustand betragen können.
Das erfindungsgemäße Gaslot enthält von mehr als 40% bis zu 58% SrO. Bei Gehalten über 58% kann die Kristallisationsneigung stark zunehmen, was seine Verarbeitung zu Fügeverbindungen erschwert. Bei Gehalten von weniger als 40% kann der geforderte thermische Ausdehnungskoeffizient meistens nicht erreicht werden. Die erfindungsgemäßen Gläser kristallisieren bevorzugt bereits beim Aufschmelzen, so dass kein Glasfluss zustande kommt.
BaO ist erfindungsgemäß zu weniger als 1% enthalten. Der Gehalt von BaO ist durch Verunreinigung von den eingesetzten SrO-haltigen Rohstoffen wie beispielsweise SrCO₃ bedingt. Dadurch, dass das erfindungsgemäße Glaslot diese geringen Gehalte von BaO zulässt, kann auf den Einsatz von sehr teuren hochreinen Rohstoffen verzichtet werden, so dass das Glaslot wirtschaftlich günstig hergestellt werden kann. Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Glaslot höchstens Spuren von BaO oder ist ganz frei von BaO.
Das erfindungsgemäße Glaslot enthält ferner von 25% bis zu 60% SiO₂. Bei höheren Gehalten kann α_(20-300) auf Werte von weniger als 8·10^–6 K^–1 fallen, kleineren Gehalten kann die chemische Beständigkeit in unerwünschtem Maß ab- und die Kristallisationsneigung zunehmen.
Erfindungsgemäß sind in den Glaslot weniger als 10% Al₂O₃ enthalten. Höhere Gehalte können ebenfalls zu unerwünscht niedrigen Werten von α_(20-300) führen.
Der B₂O₃ Anteil beträgt erfindungsgemäß höchstens weniger als 0,5%. Auch dieser Anteil ist hauptsächlich Verunreinigungen der Rohstoffe geschuldet, welche durch die Erfindung im Interesse der wirtschaftlichen Herstellbarkeit allerdings tolerierbar sein soll. Bevorzugt sind höchstens Spuren von B₂O₃ in dem erfindungsgemäßen Glaslot enthalten, besonders bevorzugt ist es frei von B₂O₃.
Cs₂O ist erfindungsgemäß optional bis zu höchstens 5% enthalten. Die Erfinder haben erkannt, dass sich solche Anteile von Cs₂O sich nicht so negativ auf die Isolationseigenschaften und chemische Widerstandsfähigkeit des erfindungsgemäßen Glaslots auswirken, dass sie nicht akzeptabel wären. Im Gegenzug können im genannten Rahmen enthaltene Mengen von Cs₂O die Stabilität und Schmelzbarkeit des Glases verbessern.
Bei einem erfindungsgemäßen Glaslot kann ferner optional zumindest ein Erdalkalioxid RO ausgewählt aus der Gruppe MgO und/oder CaO und/oder ZnO und/oder BeO bis zu 30% enthalten sein. Auch durch den Gehalt der Erdalkalioxide RO können die Kristallisationseigenschaften des Glaslotes gesteuert werden. Ein weiterer positiver Effekt ist, dass der dielektrische Verlust durch RO-haltige Gläser gesenkt werden kann. Ferner können durch die netzwerkwandelnden Erdalkalioxide die Schmelztemperaturen und die Glasübergangstemperatur verringert werden. Der Gehalt von RO bewirkt ferner eine Erhöhung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten und stellt damit eine einfache Möglichkeit dar, das Glaslot an die zu verschmelzenden Bauteile anzupassen.
Des Weiteren sind als optionale Komponenten Oxide R₂O₃ ausgewählt aus der Gruppe Ga₂O₃ und/oder In₂O₃ und/oder Y₂O₃ und/oder La₂O₃ und/oder Dy₂O₃ mit einem Gehalt von bis zu 40% in dem erfindungsgemäßen Glaslot enthalten. Auch diese Komponenten R₂O₃ sind in der Lage, das Kristallisationsverhalten des Glaslotes beim Lötvorgang zu steuern. Gleichzeitig können sie die Glasbildungstemperatur erhöhen. Je höher die Glasübergangstemperatur T_g ist, um so höher ist auch die Anwendungstemperatur des amorphen Glaslots. Bevorzugt ist zumindest 1% R₂O₃ in einem erfindungsgemäßen Glaslot enthalten.
Durch das Zusammenspiel der Komponenten RO und RO₂ können die Kristallisationseigenschaften der erfindungsgemäßen Glaslote gesteuert werden. Insbesondere kann bei den teilkristallinen Gläsern eine übermäßige Kristallisation sowie die Ausscheidung unerwünschter Kristallphasen vermieden werden. Ebenfalls kann eine Kristallisation vollständig unterdrückt werden und somit ein amorphes Glaslot bereitgestellt werden.
Weitere optionale Komponenten sind die Oxide RO₂ ausgewählt aus der Gruppe TiO₂ und/oder ZrO₂ und/oder HfO₂ mit einem Gehalt von bis zu 30%. Diese Oxide können insbesondere als Keimbildner für die in bestimmten Ausführungsformen gewünschte Teilkristallisation sowie eine Erhöhung der Glasübergangstemperatur T_g bewirken. Außerdem kann die Anwesenheit von RO₂ die Festigkeit der Fügeverbindung verbessern.
Es ist vorgesehen und ebenfalls von der Erfindung umfasst, dass das erfindungsgemäße Glaslot (bis auf Verunreinigungen) frei von TeO₂ sein kann, unter anderem weil der Rohstoff als gesundheitsgefährdend für den menschlichen Körper gilt. Dies bedeutet, dass bevorzugt TeO₂ zu weniger als 0,3 Gew.-% und besonders bevorzugt zu weniger als 0,2 Gew.-% in dem erfindungsgemäßen Glaslot enthalten ist. Selbstverständlich umfasst die Erfindung die vollkommene Freiheit von TeO₂.
Erfindungsgemäß ist das Glaslot arm an den Alkalimetallen bzw. deren Oxiden Li₂O und/oder Na₂O und/oder K₂O. Erfindungsgemäß sind in dem Glaslot in Summe weniger als 1 Gew.-% dieser genannten Alkalimetalloxide enthalten. Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Glaslot bis auf höchstens Spuren frei von diesen genannten Alkalimetalloxiden und auch von Rb₂O und Fr₂O. Auch diese Formulierung umfasst Gehalte der genannten Verbindungen von 0%. Generell stehen Alkalimetalle in dem Ruf, die elektrischen Isolationseigenschaften negativ zu beeinflussen. Auch sinkt die chemische Beständigkeit mit einem steigenden Gehalt an Alkalimetallen.
Als Spuren gelten im allgemeinen, unabhängig von der betreffenden Komponente, Gehalte von höchstens bis zu 0,2%.
Weitere Zusätze sind selbstverständlich möglich und ebenfalls von der Erfindung umfasst. Der Begriff Glaslot umfasst im Sinne der Erfindung sowohl das amorphe Grundglas, welches als Lotglas vor dem Lötvorgang eingesetzt wird, als auch das aus dem Grundglas beim Lötvorgang entstehende Material, das unter anderem glasig, teilkristallisiert, keramisch oder in sonstiger Form vorliegen kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Glaslot bis auf höchstens Spuren frei von BaO und/oder B₂O₃. Dies umfasst natürlich auch Gehalte dieser Verbindungen von jeweils 0%. Diese Ausführungsform setzt besonders reine Rohstoffe und eine aufwendige. Herstellung des Glaslots voraus, was dessen Herstellungskosten verteuert, kann aber wie in der Diskussion betreffend diese Komponenten dargelegt für manche Anwendungen besonders vorteilhaft sein.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Glaslot bis auf höchstens Spuren frei von den Alkalimetallen Li₂O und/oder Na₂O und/oder K₂O ist. Dies umfasst natürlich auch Gehalte dieser Alkalimetalle von jeweils 0%.
Bevorzugt ist der optionale Gehalt von RO in dem erfindungsgemäßen Glaslot auf weniger als 20% beschränkt.
Bevorzugt enthält ein erfindungsgemäßes Glaslot weniger als 5% CaO. Durch den CaO Gehalt kann ebenfalls die Kristallisation des Glaslotes beim Lötvorgang beeinflusst werden, aber ebenso ist es möglich, durch die Zugabe von CaO die Bildung der unerwünschten Kristallphase Trydimit zu unterdrücken.
Bevorzugt betragen die Gehalte der Einzelkomponenten MgO und/oder ZnO und/oder BeO jeweils weniger als 15%.
Ebenfalls bevorzugt betragen die Gehalte der Einzelkomponenten Ga₂O₃ und/oder In₂O₃ und/oder Y₂O₃ und/oder La₂O₃ und/oder Dy₂O₃ jeweils weniger als 15%.
Ebenfalls bevorzugt betragen die Gehalte der Einzelkomponenten TiO₂ und/oder ZTO₂ und/oder HfO₂ jeweils weniger als 15%.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein erfindungsgemäßes Glaslot bis zu jeweils 2% CrO und/oder PbO und/oder V₂O₅ und/oder WO und/oder SnO und/oder CuO und/oder MnO und/oder CoO und/oder Sb₂O₃ enthält. Diese Komponenten können zum Beispiel zur Verbesserung der Benetzungseigenschaften auf unterschiedlichen Substraten beitragen. Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Glaslot allerdings zumindest weitestgehend frei von PbO, d. h. dass PbO zu höchstens 1% enthalten ist, und ganz besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Glaslot (bis auf höchstens Spuren) frei von PbO.
Des Weiteren können durch Rohstoffe oder auch durch Läutermittel wie beispielsweise As₂O₃ und/oder Sb₂O₃ und/oder SrCl bedingte Verunreinigungen von jeweils bis zu 0,2% in dem erfindungsgemäßen Glaslot enthalten sein.
In einer Alternative liegt das erfindungsgemäße Glaslot nach dem Lötvorgang als amorphes Glas vor. Dies bedeutet, dass es im wesentlichen keine kristallinen Bereiche aufweist.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform liegt das erfindungsgemäße Glaslot nach dem Lötvorgang als teilweise kristallisierte Glaskeramik vor. Besonders bevorzugt liegt das erfindungsgemäße Glaslot ach dem Lötvorgang jedoch als Keramik vor, d. h. es ist zumindest nahezu vollständig kristallisiert.
Ob die erfindungsgemäßen Gläser als amorphes Glas oder als teilweise kristallisierte Glaskeramik oder als Keramik vorliegen kann auch durch die Temperaturführung beim Lötvorgang bestimmt werden. Der Lötvorgang stellt eine im Vergleich zur Glaserzeugung durch Schmelzen der Rohstoffe nachträgliche Temperaturbehandlung dar. Durch die in der nachträglichen Temperaturbehandlung durchgeführte Kristallisation kann das Erweichen zu höhere Temperaturen verschoben werden und durch die Steuerung der Kristallisation das erfindungsgemäße Glaslot für den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden.
Bei diesen teilkristallinen Gläsern kann durch das gezielte Einstellen der Gehalte von R₂O₃ sowie RO wie beschrieben eine übermäßige Kristallisation sowie die Ausscheidung unerwünschter Kristallphasen vermieden werden. Als Kristalline Phase entsteht bevorzugt SrSi₂O₅ und/oder SrSiO₃ und/oder Sr₂SiO₄ und/oder Sr₂Si₃O₅ und/oder Sr₂MgSi₂O₇. Eine Bildung von Trydimit kann wie ebenfalls beschrieben durch geeignete Gehalte von CaO vermieden werden.
Bei der teilkristallinen Ausführungsform wird die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Glaslots bevorzugt so eingestellt, dass es langsam kristallisiert. Würde es bereits sehr stark kristallisieren, ist eine ausreichende Benetzung oft nicht gegeben. Insbesondere soll das Lotglas beim Herstellen einer Fügeverbindung im allgemeinen in nicht kristallisierter oder teilkristallisierter Form in die zu lötende Verbindungsstelle eingebracht werden können, da die für die Benetzung der zu verschmelzenden Bauteile benötigte Temperatur dann tiefer liegt.
Das erfindungsgemäße Glaslot weist bevorzugt eine Halbkugeltemperatur von 1250°C bis 1350°C im amorphen Zustand auf, und kann entsprechend etwa bei dieser Temperatur für die Fügeverbindung eingesetzt werden. Im teilkristallisierten oder keramischen Zustand beträgt die Halbkugeltemperatur von 1300°C bis 1500°C.
Das erfindungsgemäße Glaslot wird im allgemeinen hergestellt, indem die Inhaltsstoffe in einer konventionellen Glasschmelze zu einem Glas geschmolzen werden und dieses anschließend zu einem Glaspulver gemahlen wird. Das Glaspulver kann z. B. in Form einer dispensfähigen Paste oder eines vorgesinterten Formkörpers in die Fügeverbindung eingebracht werden.
Das erfindungsgemäße Glas kann nach seiner Herstellung als bevorzugte Anwendung aufgemahlen und als Füllstoff in anderen Materialien, insbesondere aber in anderen Lotgläsern oder Gläsern eingesetzt werden.
Optimale Festigkeiten einer Fügeverbindung werden erreicht, wenn das Lot in der thermischen Ausdehnung optimal an die zu verschmelzenden Materialien angepasst ist. Ferner dürfen auch durch eine Änderung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten durch den Kristallisationsprozess keine zu großen Spannungen in dem Lot entstehen. Das erfindungsgemäße Glaslot stellt dies unter anderem durch die Vermeidung von unerwünschten Kristallphasen sicher.
Das erfindungsgemäße Glaslot ist aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften besonders geeignet für die Herstellung von höchsttemperaturfesten Fügeverbindungen. Unter hochtemperaturfest wird im Sinne der Erfindung ein Temperaturbereich von mehr als 700°C verstanden, unter höchsttemperaturfest ein Temperaturbereich von mehr als 1200°C. Es ist besonders geeignet für die Herstellung einer gasdichten hochtemperaturstabilen, elektrisch isolierenden Verbindung von Materialien mit einer thermischen Dehnung α zwischen 8·10^–6 K^–1 und 11·10^–6 K^–1 ppm/K eingesetzt werden. Solche Materialien sind beispielsweise Oxidkeramiken, insbesondere ZrO₂ und/oder Al₂O₃, aber auch hochdehnende Stähle und/oder Legierungen.
Solche Fügeverbindungen im Hochtemperaturbereich können besonders vorteilhaft in Brennstoffzellen, insbesondere SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), eingesetzt werden. Ein Beispiel einer Anwendung in Brennstoffzellen ist das Verbinden von einzelnen SOFCs zu einem SOFC-Stack. Anwendungsfelder im Höchsttemperaturbereich sind Sensoren in Verbrennungsaggregaten, beispielsweise Automobilanwendungen, Schiffsmotoren, Kraftwerken, Flugzeugen und/oder in der Raumfahrttechnik. Eine bevorzugte Anwendung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Glaslots und Sensoren und/oder Aktuatoren im Abgasstrang und/oder im Brennraum von Energieerzeugungseinheiten, beispielsweise von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren, Gasturbinen, Flugzeugturbinen usw..
Das erfindungsgemäße Glaslot kann allerdings auch zur Herstellung von Sinterkörpern mit hoher Temperaturbeständigkeit verwendet werden. Herstellungsverfahren von Sinterkörpern sind hinlänglich bekannt. Im allgemeinen wird dabei das Ausgangsmaterial des erfindungsgemäßen Glaslotes in Pulverform miteinander vermischt, mit einem im allgemeinen organischen Binder vermengt und in die gewünschte Form gepresst. Statt der Pulver der Ausgangsmaterialien kann auch ein bereits aufgeschmolzenes erfindungsgemäßes Glas vermahlen und mit dem Binder vermischt werden. Der gepresste Glas-Binder-Körper wird daraufhin auf Sintertemperatur gebracht, wobei der Binder ausbrennen kann und die Glaskomponenten bei der Sintertemperatur zusammensintern können. Der so erhaltene Sinterkörper kann daraufhin in Kontakt mit den zu verbindenden Bauteilen gebracht werden und durch einen Lötvorgang diese verbinden und/oder mit diesen verbunden werden.
Die Verwendung von Sinterkörpern beim Verlöten hat den Vorteil, dass der Sinterkörper ein Formbauteil ist und in nahezu beliebige Geometrien gebracht werden kann. Eine beispielsweise häufig verwendete Form ist ein Hohlzylinder, der zusammen mit einem elektrischen Kontaktstift in Durchführungsöffnungen von Metallbauteilen eingebracht werden kann, um durch die Verlötung eine vorzugsweise hermetisch dichte Glas-Metall-Durchführung mit einem elektrisch isolierten Kontaktstift zu erhalten. Solche Glas-Metall-Durchführungen werden in vielen elektrischen Bauteilen eingesetzt und sind dem Fachmann bekannt.
Eine weitere bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen kristallisierenden Glaslots ist die Herstellung von Folien, die das Glaslot beinhalten. Solche Folien sind ähnlich dem zuvor beschriebenen Sinterkörper, können aber weitgehend flexibel ausgeführt sein. Aus ihnen können Formen ausgestanzt und auf vorteilhafte Weise dazu verwendet werden, um flächige Bauteile miteinander zu verbinden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Eigenschaften erfindungsgemäßer Glaslote näher beschrieben.
Zuerst wurde das Lotglas in einer Glasschmelze erschmolzen. An dem in der Regel in Blockglas, zumindest in massiver Form vorliegenden Lotglas wurden folgenden Eigenschaften gemessen. Es bedeuten:

α_(20-300): linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient von 20°C bis 300°C
T_g: Glasübergangstemperatur, oder kurz Übergangstemperatur
T_c: Peakkristallisationstemperatur oder kurz Kristallisationstemperatur, ermittelt mit der Differenzthermoanalyse (DTA), exotherme Reaktion.

Die Zusammensetzung von beispielhaften erfindungsgemäßen amorphen Glaslote sowie deren physikalische Eigenschaften sind in der Tabelle 1 zusammengefasst. Diese können auch das Ausgangsmaterial für die erfindungsgemäßen teilkristallinen oder keramischen Glaslote sein, von denen einige Beispiele in Tabelle 2 zusammengefasst sind. Die Kristallisation kann insbesondere durch geeignete Prozessführung beim Lötvorgang erreicht werden. Diese Prozesse sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Da die Glaslote der Tabelle 1 die Ausgangsgläser für die Glaslote der Tabelle 2 sind, entsprechen die chemischen Zusammensetzungen der Beispiele der Tabelle 2 denen der Tabelle 1 und sind dieser zu entnehmen.
Nach der Charakterisierung des Lotglases wird aus dem Lotglas durch einen Mahlprozess das im allgemeinen pulverförmige Glaslot hergestellt. In den vorliegenden Beispielen wurde aus den erschmolzenen Lotgläsern ein Pulver mit einer Korngrößenverteilung mit einem D(50) von ca. 10 μm und einem D(99) < 63 μm bereit gestellt und mit einem Binder zu einer dispensfähigen Paste verarbeitet. Pulver und Binder wurden mit einem Dreiwalzwerk homogenisiert. Bei dem Binder handelt es sich im Allgemeinen um organische Substanzen wie z. B. Nitrocellulose, Ethylcellulose oder Acrylatbinder. Er hat im allgemeinen keinen weiteren Einfluss auf die Eigenschaften des kristallisierten Glaslotes, sollte jedoch sollte so ausgewählt werden, dass er beim Aufheizvorgang vollständig ausgebrannt werden kann.
Anschließend erfolgt die thermische Charakterisierung der Glaslote mittels eines Heiztischmikroskopes. Aus dem zu charakterisierenden Lotglas in Pulverform wird dafür ein zylinderförmiger Probenkörper gepresst, der auf einer keramischen Grundplatte mit 10 K je Minute aufgeheizt wird. Die Formänderungen des Probenkörpers werden beobachtet, wobei sich mit steigender Temperatur für eine nichtkristallisierende Probe in der Regel folgende charakteristische Punkte ergeben, denen sich bestimmte Viskositäten zuordnen lassen:
Dilatometrischer Erweichungspunkt: Dieser wird mit einem Dilatometer gemessen und ist die Temperatur, bei der sich die Probe nicht mehr ausdehnt, sondern zu schrumpfen beginnt. Die Temperatur des Dilatometrischer Erweichungspunkts ähnelt der Sintertemperatur.
Sinterbeginn: Oder kurz Sintertemperatur. Bei dieser Temperatur beginnen die Körner des Pulvers zu verschmelzen. Dadurch nimmt die Höhe des Probenkörpers ab. Der Logarithmus der Viskosität beträgt etwa 10 ± 0,3. Die Betriebstemperatur sollte nicht dauerhaft überhalb der Temperatur des Sinterbeginns liegen, sondern mindestens etwa 50°C darunter.
Erweichungspunkt: Oder auch Erweichungstemperatur. Diese Temperatur ist durch eine einsetzende Verrundung der Kanten des Probezylinders gekennzeichnet. Der Logarithmus der Viskosität beträgt etwa 8,2.
Sphärischtemperatur: Der Logarithmus der Viskosität beträgt etwa 6,1.
Halbkugeltemperatur: Der Probenkörper hat bei dieser Temperatur annähernd die Form einer Halbkugel. Der Logarithmus der Viskosität beträgt etwa 4,6 ± 0,1.
Fließtemperatur: Bei dieser Temperatur beträgt die Höhe des Probenkörpers ca. 1/3 der Ausgangshöhe. Der Logarithmus der Viskosität beträgt etwa 4,1 ± 0,1.
Kristallisationstemperatur T_c: Peakkristallisationstemperatur ermittelt mit der Differenzthermoanalyse (DTA), exotherme Reaktion
Die mit dem Heiztischmikroskop ermittelten thermischen Eigenschaften der Glaslote im amorphen Zustand sind ebenfalls in der Tabelle 1 zusammengefasst.
Alle Beispiele Nr. 1 bis Nr. 13 der Tabelle 1 mit Ausnahme von Nr. 7 weisen das erfindungsgemäß gewünschte Verhalten auf. Beispiel Nr. 7 zeigte eine starke Kristallisation während dem Einschmelzvorgang im Tiegel. Es lag kein Glasfluss vor und kann nicht als Vergleich herangezogen werden.
Alle Beispiele bis auf Nr. 7 erreichen Halbkugeltemperaturen deutlich unter 1450°C. Die Halbkugeltemperatur wird auch oftmals als Sealing Temperature bezeichnet. Dies macht die erfindungsgemäßen Glaslote besonders geeignet für Laserfügeprozesse, da bei größeren Prozesstemperaturen die mit dem Glaslot zu verbindende und/oder zu verschließende Keramik unter dem Laser aufgrund der Änderung von optischen Eigenschaften einkoppeln (Erhöhung des Absorptionskoeffizienten) und es so zu einer unerwünschten sprunghaften Temperaturerhöhung kommen kann.
Die in der Tabelle 2 aufgelisteten Beispiele sind allesamt erhalten worden, indem die amorphen Gläser der Tabelle 1 als Ausgangsmaterial in einen nahezu vollständig kristallisierten, d. h. in einen keramischen Zustand, gebracht worden sind. Für diese Keramisierung wurden die Gläser aufgemahlen und dann verpresst. Die erhaltenen Presslinge wurden jeweils mit einer ansteigenden Temperatur mit 5 K je Minute auf die in Tabelle 1 angegebene Erweichungstemperatur aufgeheizt, dort wurde die Temperatur 1 bis 2 Stunden lang gehalten und dann auf die in Tabelle 1 angegebene Kristallisationstemperatur abgekühlt. Dort wurde diese Temperatur für 24 Stunden gehalten und anschließend mit einer Rate von 2 K je Minute wieder auf Raumtemperatur abgekühlt. An den so hergestellten Probekörpern wurden die Messungen zum Erlangen der in Tabelle 2 angegebenen physikalischen Messwerte durchgeführt.
Logischerweise weisen die kristallisierten erfindungsgemäßen Glaslote der Tabelle 2 keine Glasübergangstemperatur T_g auf. Auffällig bei dem Vergleich der Werte der Tabelle 1 und Tabelle 2 sind die nahezu gleichen Werte der thermischen Ausdehnungskoeffizienten α_(20-300) im amorphen und im kristallisierten Zustand. Ebenso auffällig ist der Sprung der Sintertemperatur im kristallisierten Zustand. Beides belegt die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Glaslots.
Die erfindungsgemäßen Glaslote vereinen alle positiven Eigenschaften gemäß Aufgabe der Erfindung miteinander. Das amorphe Lotglas lässt sich mit konventionellen Schmelzverfahren mit gutem Einschmelzverhalten und nicht zu hohen Schmelztemperaturen herstellen. Es weist eine thermische Ausdehnung in dem angestrebten Bereich auf sowie insbesondere eine nach Bedarf zu steuernde Kristallisationsneigung. Durch die Zusammensetzung wird die Bildung von unerwünschten Kristallphasen wirkungsvoll unterbunden, was dauerhaft stabile und spannungsarme Fügeverbindungen mit der amorphen Variante des Glaslots ermöglicht. Aufgrund ihres geringen Gehalts von Alkalimetallen verfügen die erfindungsgemäßen Glaslote über hervorragende elektrische Isolationseigenschaften auch bei hohen Temperaturen. Durch die allenfalls sehr geringen Gehalte von BaO und B₂O₃ wird eine Korrosion der durch das Glaslot verbundenen Bauteile auch bei hohen Temperaturen weitestgehend unterdrückt. Die Fügeverbindungen enthaltend das erfindungsgemäße Glaslot können direkt oder indirekt beheizten Öfen erzeugt werden, aber auch in Infrarot-Öfen oder durch den Einsatz von Lasern.
Mit den erfindungsgemäßen Glasloten werden bei geringen Verarbeitungstemperaturen von etwa 750°C bis maximal 1450°C Fügeverbindungen erhalten, die hohe Betriebstemperaturen von mehr als 1200°C im zumindest teilkristallinem Zustand bzw. 700°C im amorphen Zustand ermöglichen.
Eine vorteilhafte Eigenschaft der erfindungsgemäßen Glaslote ist, dass sie bei den relativ niedrigen, insbesondere bei den in Tabelle 1 angegebenen Halbkugeltemperaturen, verlötet werden können und dann beim abkühlen durch eine etwa ein- bis zweistündige Haltezeit keramisiert werden können. Nach der Kristallisation können die erhaltenen Gläskeramiken und/oder Keramiken und/oder die hergestellte Fügeverbindung dann bis zu den deutlich erhöhten Sintertemperaturen im teilkristallinen und/oder keramischen Zustand, insbesondere bis zu etwa den in Tabelle 2 angegebnen Sintertemperaturen, dauerhaft belastet bzw. eingesetzt werden.

Ein erfindungsgemäßes Glaslot kann für die Herstellung einer gasdichten hochtemperaturstabilen, elektrisch isolierenden Verbindung von Materialien mit einer thermischen Dehnung von 8·10^–6 K^–1 bis 11·10^–6 K^–1 eingesetzt werden. Solche Materialien sind beispielsweise hochdehnende Stähle, hoch chromhaltige Legierungen sowie Oxidkeramiken, insbesondere ZrO₂ und Al₂O₃. Insbesondere können Fügeverbindungen von ZTO₂ mit ZrO₂ sowie ZrO₂ und anderen Materialien mit hoher thermischer Ausdehnung sowie Hochdehnende Stähle und Legierungen realisiert werden. Durch den Verzicht auf BaO können die erfindungsgemäßen Glaslote auch für Fügeverbindungen mit chromhaltigen Materialien eingesetzt werden. Tabelle 1 (amorphe Glaslote)

Beispiel Nr.	1	2	3	4	5	6
Zusammensetzung in Gew.-%
SiO₂	42,9	39,8	39,8	39,8	50	40
SrO	52,4	52,4	52,4	52,4	48	50
Y₂O₃	4,8	4,8	4,8	4,8	2	10
CaO		-	3			-
MgO			-	3		-
Al₂O₃	-	3
physikalische Messwerte
α_(20-300) 10^–6 K^–1	9,3	9,2	9,7	9,5	8,6	9,2
T_g [°C]	752	753	749	737	737	781
T_c [°C]	915,3	946	907	900	888,1	953,8
Dilatometrischer Erweichungspunkt [°C]						-
Dichte g/cm³ [°C]	3,5563					-
Sinterbeginn [°C]	788	797	787	778	780	817
Erweichungspunkt [°C]	1324	1306	1371	873	1318	1376
Sphärischtemperatur [°C]		-	1372			-
Halbkugeltemperatur T(log_η = 4,55) [°C]	1394	1372	1401	1378	1328	1415
Fließtemperatur [°C]	1407	1380,5	1412	1381	1329,5	1431
Schmelzbarkeit	Gut	Gut	Gut	Gut	Gut	Gut

Tabelle 1 (Fortsetzung)

Beispiel Nr.	7	8	9	10	11	12	13
Zusammensetzung in Gew.-%
SiO₂	40	47,5	45	36,8	36,8	35,8	44
SrO	58	45	49,2	52,4	52,4	50,9	54
Y₂O₃	2	7,5	5,8	4,8	4,8	4,6	2,0
CaO							-
MgO				-	6	5,8	-
Al₂O₃			-	6	-	2,9
physikalische Messwerte
α_(20-300) 10^–6 K¹	-	8,4	8,9	9,1	9,8	9,4	9,4
T_g [°C]	-	762	760	775	738	743	747
T_c [°C]	-	951,7	916,7	987,4	921,3	975,4	-
Dilatometrischer Erweichungspunkt [°C]			-	818	780	787	-
Dichte g/cm³ [°C]							-
Sinterbeginn [°C]	-	809	796,5	807	769	776	771
Erweichungspunkt [°C]	-	917	1305	1305	1319	846	1061
Sphärischtemperatur [°C]						-	1393
Halbkugeltemperatur T (log η = 4,55) [°C]	-	1292	1321	1334	1395	1339	1412
Fließtemperatur [°C]		1318,5	1366,8	1343	1409	1366	1423
Schmelzbarkeit		Gut	Gut	Gut	Gut	Gut	Gut

Tabelle 2 (kristallisierte Glaslote)

Beispiel Nr.	1	2	4	5	6
Keramisierte Proben aus den Grundgläsern aus Tabelle 1
Physikalische Messwerte
α_(20-300) 10^–6 K^–1	9,4	8,7	10,1	9,5	8,4
T_g [°C]	/	/	/	/	/
Dilatometrischer Erweichungspunkt [°C]	> 1050	> 1050	936	> 1050	> 1050
Sinterbeginn [°C]	1300	1310	1314	1276	1380
Erweichungspunkt [°C]	1305	1332	1341	1324	1397
Sphärischtemperatur [°C]	1369	1354		-	1401
Halbkugeltemperatur T (log η = 4,55) [°C]	1407	1374	1393	1325	1405
Fließtemperatur [°C]	1426	1392	1408	1335	1407

Tabelle 2 (Fortsetzung)

Beispiel Nr.	8	10	11	12
Keramisierte Proben aus den Grundgläsern aus Tabelle 1
Physikalische Messwerte
α_(20-300) 10^–6 K^–1	8,51	8,6	8,86	8,37
T_g [°C]	/	/	/	/
Dilatometrischer Erweichungspunkt [°C]	> 1050	> 1050	> 1050	> 1050
Sinterbeginn [°C]	1287	1305	1345	1302
Erweichungspunkt [°C]	1296	1321	1360	1311
Sphärischtemperatur [°C]	-	1333	-	1358
Halbkugeltemperatur T (log η = 4,55) [°C]	1425	1344	1396	1358
Fließtemperatur [°C]	1443	1350	1409	1378

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 60025364 T2 [0011]
US 6124224 [0012]
US 4385127 [0013]
DE 102005002435 A1 [0014]
US 2007/0238599 A1 [0015]
EP 0634373 A1 [0017]

Claims

Kristallisationsfähiges Glaslot für Höchsttemperaturanwendungen, mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten α_(20-300) größer 8·10^–6 K^–1 und einem Sinterbeginn im amorphen Zustand bei mindestens 750°C und einem Sinterbeginn im keramischen Zustand bei mindestens 1250°C, enthaltend (in Gew.-% auf Oxidbasis) SrO > 40–58 BaO < 1 Sio₂ 25–60 Al₂O₃ < 10 B₂O₃ < 0,5 Cs₂O 0–5 RO 0–30 R₂O₃ 0–40 RO₂ 0–30 ΣLi₂O + Na₂O + K₂O < 1,

wobei RO zumindest ein Erdalkalioxid ausgewählt aus der Gruppe MgO und/oder CaO und/oder ZnO und/oder BeO ist, R₂O₃ ein Oxid ausgewählt aus der Gruppe Ga₂O₃ und/oder In₂O₃ und/oder Y₂O₃ und/oder La₂O₃ und/oder Dy₂O₃, und RO₂ ein Oxid ausgewählt aus der Gruppe TiO₂ und/oder ZTO₂ und/oder HfO₂.
Kristallisationsfähiges Glaslot nach Anspruch 1, enthaltend höchstens Spuren von BaO und/oder B₂O₃.
Kristallisationsfähiges Glaslot nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend (in Gew.-% auf Oxidbasis) RO < 20
Kristallisationsfähiges Glaslot nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend (in Gew.-% auf Oxidbasis) CaO < 5 MgO < 15 ZnO < 15 BeO < 15
Kristallisationsfähiges Glaslot nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend (in Gew.-% auf Oxidbasis) Ga₂O₃ < 15 In₂O₃ < 15 Y₂O₃ < 15 La₂O₃ < 15 Dy₂O₃ < 15
Kristallisationsfähiges Glaslot nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend (in Gew.-% auf Oxidbasis) TiO₂ < 15 ZrO₂ < 15 HfO₂ < 15
Kristallisationsfähiges Glaslot nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Glaslot nach dem Lötvorgang als amorphes Glas vorliegt.
Kristallisationsfähiges Glaslot nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 wobei das Glaslot nach dem Lötvorgang als teilweise kristallisierte Glaskeramik oder als Keramik vorliegt.
Kristallisationsfähiges Glaslot nach Anspruch 8, wobei die kristalline Phase SrSi₂O₅ und/oder SrSiO₃ und/oder Sr₂SiO₄ und/oder Sr₂Si₃O₈ und/oder Sr₂MgSi₂O₇ und bevorzugt kein Trydimit enthält.
Kristallisationsfähiges Glaslot nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Halbkugeltemperatur von 1250°C bis 1350°C im amorphen Zustand und von 1300°C bis 1500°C im zumindest teilkristallisierten oder keramischen Zustand.
Fügeverbindung, beinhaltend das kristallisationsfähige Glaslot nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verwendung eines kristallisationsfähigen Glaslotes nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von Hochtemperaturfügeverbindungen, insbesondere für Brennstoffzellen oder Sensoren und/oder Aktuatoren, oder zur Herstellung von Sinterkörpern und/oder Folien mit höchster Temperaturbeständigkeit, oder als Füllmaterial in anderen Gläsern.