DE2602429C2 - Sinterfähiges Glaspulver im System MgO-Al↓2↓O↓3↓-SiO↓2↓-MO - Google Patents
Sinterfähiges Glaspulver im System MgO-Al↓2↓O↓3↓-SiO↓2↓-MOInfo
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Description
besteht, wobei MO eines oder mehrere der modifizierenden Oxide BaO, PbO, SrO, CaO ist MO+ MgO
zusammen wenigstens 23,6 Mol-% betragen und die Al2O3-Menge die Menge der modifizierenden Oxide um
21 —23 Mol-% übersteigt.
2. Glaspulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die modifizierenden Oxide 1,4—5,6 Mol-%
betragen.
3. Glaspulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens 1,4 Mol-% PbO und/oder BaO
enthält.
Die Erfindung betrifft ein Glaspulver, das zu stark kristallinen Glaskeramiken niedriger Wärmedehnung und
guter Wärmebeständigkeit mit einar hexagonalem Cordierit entsprechenden Struktur gesintert werden kann.
Nach der grundlegenden US-PS 29 20 971 werden Glaskeramiken durch Erschmelzen und Formen eines
Glaskörpers und anschließende Überführung des Glases in den glaskeramischen Zustand durch kernbildende
und kristallisierende Wärmebehandlung hergestellt Die Hauptkristallphase kann aus den verschiedensten Kristallarten,
z. B. auch aus Cordierit bestehen. Dieses (2 MgO · 2 Al2O3 ■ 5 SiO2. Schmelzpunkt 14600C) hat bis zu
1000° C eine niedrige Wärmedehnung und ist in reiner Form ein sehr guter elektrischer Isolator.
Dieses Herstellungsverfahren verlangt eine Formung des Glaskörpers aus der Schmelze und versagt bei dem
Versuch, komplexe Gebilde, Überzüge oder Abdichtungen herzustellen. Die Fertigung muß in diesem Fall aus
iinem sinterfähigen Glaspulver erfolgen.
Glaspulver, die stöchiometrisch reinem Cordierit entsprechen, sind allerdings nur sehr bedingt sinterfähig.
Durch Pressen und Brennen bei Temperaturen bis zu 12000C erhält man poröse, gekörnte und mechanisch sehr
schwache Keramikkörper. Die schlechte Sinterfähigkeit wird auf die Bildung einer Magnesiumoxid-Beta-Quarzkristallphase
in einem frühen Stadium des Sinterprozesses des Glases zurückgeführt, welche zu einer raschen
Viskositätssteigerung führt und die Sinterung der Glasphase erheblich hemmt.
Die US-PS 34 50 546 enthält den Vorschlag, das Glaspulver mit einer dem System MgO-AI2O3-SiO2- MO
entsprechenden Zusammensetzung einer dreistufigen, eine Sinterung enthaltenden Behandlung zu unterziehen.
Hiernach werden Glaspulver mit der auf Oxidbasis nach dem Ansatz berechneten Zusammensetzung 48—60%
SiO2.23—36% AI2O3,12-18% MgO und bis zu insgesamt 5% CaO, SrO, BaO, Za2O3, PbO, P2O5, ZnO, B2O3 mit
einem Bindemittel versetzt und zu einem Körper geformt. Sodann wird das Bindemittel bei 500—800° C ausgebrannt.
Anschließend wird der Glaskörper bei einer dem Viskositätsbereich von 106—108 Poise(10*—107 Pa · s)
entsprechenden Temperatur gesintert. Zuletzt wird der gesinterte Glaskörper auf der dritten Behandlungsstufe
in den glaskeramischen Zustand überführt. Hierzu muß er auf 1200— 1425°C erhitzt werden.
Viele elektrische und elektronische Bauteile, für die cordierithaltige Glaskeramiken als Überzug, Abdichtung
od. dgl. günstig wären, vertragen derart hohe Temperaturen nicht. Das Glaspulver der US-PS 34 50 546 ist daher
für derartige Zwecke ungeeignet.
Zwar ist es möglich, die Sinterfähigkeit von Cordieritgläsern durch Zusatz geringer Mengen (03—1.5 Mol-%) Cs2O und/oder K2O zu verbessern (siehe die US- PS 39 36 6<-S). Die anwesenden Alkalimetalle verbieten aber die Verwendbarkeit für elektrische und elektronische Bauteile und Systeme.
Zwar ist es möglich, die Sinterfähigkeit von Cordieritgläsern durch Zusatz geringer Mengen (03—1.5 Mol-%) Cs2O und/oder K2O zu verbessern (siehe die US- PS 39 36 6<-S). Die anwesenden Alkalimetalle verbieten aber die Verwendbarkeit für elektrische und elektronische Bauteile und Systeme.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Glaspulver zur Verfügung zu stellen, das bei Sintertemperaturen zur Glaskeramik
mit einer hexagonalem Cordierit entsprechenden Struktur umwandelbar ist und damit z. B. ohne Beschädigung
vieler elektronischer Bauteile als Überzug, Abdichtung oder in komplexer Gebildeform verwendbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Glaspulver gelöst, welches auf Oxidbasis, aus in Mol-% 22,2—26 MgO.
23,6—27,8 AI2O3, 44,3—52,7 SiO2, 0,7—5,6 MO besteht, wobei MO eines oder mehrere der modifizierenden
Oxide BaO, PbO, SrO, CaO ist, MO +MgO zusammen wenigstens 23,6 Mol-% betragen und die AI2O3-Menge
die Menge der modifizierenden Oxide um 21 —23 Mol-% übersteigt.
Dies ermöglicht den Einsatz für temperaturempfindliche Teile, weil eine Kristallisierungsbehandlung bei
hohen Temperaturen nicht mehr erforderlich ist, vielmehr die Behandlung bei Sintertemperaturen ausreicht.
Bei Einhaltung der angegebenen Grenzen unter Zusatz bestimmter Mengen der modifizierenden Oxide PbO.
BaO. SrO und/oder CaO besitzt dieses Glaspulver überraschend verbesserte glasphasige Sinterung, Kristallisierungsfähigkeit
zu Cordierit bei Sintertemperaturen und günstige Eigenschaften wie ausgezeichnete Feuerfestigkeit,
Wärmebeständigkeit, niedrige Wärmedehnung und geringe Porosität sowie ausgezeichnete Resistivität und
dielektrische Festigkeit bei hohen Temperaturen.
Bekannte Zusätze der modifizierenden Oxide zu MgO-AI2O3-SiO2-Gläsern, vorwiegend zur Verbesserung
der Schmelzeigenschaften, bisweilen auch zur Verbesserung der Sinterfähigkeit, wurden auf geringe Mengen
begrenzt, während größere Zusätze vermieden wurden, weil eine Erhöhung der Restglasmengen im kristallisier-
ten Cordieritprodukt und damit zusammenhängend eine Steigerung der Wärmedehnung und Verschlechterung
der Feuerfestigkeit und Wärmebeständigkeit befürchtet wurde. Die ebenfalls bereits vorgeschlagenen erhöhten
Mengen an Kieselsäure (höher als stöchiometrisch zur Cordieritbildung erforderlich) ist aus den gleichen
Gründen unerwünscht
Die erfindungsgeniäß erfolgreich eingesetzte Verwendung größerer Zusätze an PbO, BaO, SrO und CaO zur
Erzielung sinterfähiger, aber dennoch feuerfester, cordieritähnlicher Glaskeramiken beruht auf der überraschenden
Feststellung ihrer Einbaubarkei t in die hexagonale Cordieritstruktur durch Einstellung der Anteile von
MgO, AI2O3 und S1O2 zur Aufrechterhaltung des Kristallgleichgewichtes bei Anwesenheit der modifizierenden
Oxide, wodurch ein stark kristallines, im wesentlichen restglasfreies und daher wärmebeständiges Produkt
niedriger Wärmedehnung entsteht.
Die hexagonale Cordieritstruktur besitzt infolge großer, entlang der Kristall-C-Achse verlaufender Kanäle
eine ziemlich niedrige Dichte. Dieser Kanal ist abwechselnd an den Ringstellen verengt, dazwischen aber größer
und reicht voll aus zur Aufnahme selbst größerer Erdalkaliionen wie Ba+2.
Die Röntgendiffraktion zeigt, daß die modifizierenden Metallionen tatsächlich in die hexagonale Cordieritstruktur
eingebaut werden; während die modifizierten Kristalle eine hexagonalem Cordierit entsprechende
Struktur beibehalten, werden die Intensitäten bestimmter Diffraktionslinien durch die anwesenden modifizierenden
Ionen verändert So sind z. B. die Reflexionen der Kristallebenen 200 und 210 in normalem hexagonalem
Cordierit sehr schwach, hier jedoch intensiver, während die Reflexionen der Kristallebenen 100,110,002,102 und
212 unterdrückt werden.
Wenn die stöchiometrischen Verhältnisse eingehalten werden, können ziemlich große Mengen modifizierender
Metalloxide zu den Cordieritzusammensetzungen gegeben werden, ohne Restglasphasen zu behalten, |
vielmehr starke Kristallinität zu erreichen. Die Zelleinheit von hexagonalem Cordierit enthält 10 Si+4-Atome für
jeweils 8 AI+3-Atome und 4 Mg+2-Atome. Wird für jedes in die Zelle eingeführte, doppeltgeladene modifizierende
Metallion durch Einbringung von zwei Aluminiumatomen in Ersetzung für zwei Siliziumatome das Ladungsgleichgewicht eingehalten, so wird die hexagonale Cordieritkristallstruktur trotz der Anwesenheit von modifi-
zierenden Metallionen in den Zellkanälen erhalten. Unter Einhaltung dieser Verhältniusse kann bis zu ein
doppeltgeladenes modifizierendes Metallion pro Zelleinheit in die kristalline hexagonale Ccrdieritstruktur
eingeführt werden, ohne die Kristallstruktur zu zerstören. Die Beibehaltung dieser Struktur verhindert die
Bildung größerer, nicht aus Cordierit bestehender Kristallphasen oder von G4asphasen in der kristallisierten
Glaskeramik.
In diesen Grenzen können in eirer der stärker substituierten Cordieritzusammensetzungen Kristalle vorhanden
sind, deren Struktur hexagonalem Cordierit entspricht, und einer molaren Zusammensetzung von etwa
4 MgO-5 AI2O3-8SiO2- IMO,
wobei das entsprechend den obigen Angaben ausgewählte modifizierende Metalloxid MO mit mehr als etwa 5,6
Mol-% der Zusammensetzung ausmacht Größere Anteile der modifizierenden Oxide werden nicht bevorzugt,
weil die zur Einhaltung der Stöchiometrie erforderlichen größeren Mengen Aluminiumoxid zu Schmelz- und
Formschwierigkeiten führen und außerdem zur Krisatallisation weiterer, nicht hexagonalem Cordierit entsprechender
Kristallphasen führen. Gewisse Anzeichen sprechen auch für eine Einbaufähigkeit von Magnesiumionen,
entsprechend dem der erwähnten modifizierender; Metallionen, wobei überstöchiometrische Mengen von
Magnesiumoxid die Kristallinität nicht verschlechtern, gleichzeitig aber die Sinterfähigkeit des Glases verbessert
und die Verringerung der Mengen modifizierender Oxide gestattet.
Die sinterfähigen, pulverförmigen Gläser der Erfindung umfassen Zusammensetzungen auf Oxidbasis, in
Mol-% 22,2—26 MgO, 23.6—27,8 Al2O3, 443—52,7 SiO2, 0,7—5,6 insgesamt eines oder mehrere der modifizierenden
Oxide BaO, PbO, SrO, CaO, und wenigstens 23,6 insgesamt modifizierende Oxide plus MgO. Glasphasen
im krsitallisierten Glaskeramikprodukt werden verschwindend klein gehalten durch Steigerung des Gehaltes an
Aluminiumoxid in entsprechendem Verhältnis zu den Zusätzen an modifizierenden Oxiden, um annähernd
slöchiometrische Verhältnisse zu bekommen. So wird der AI2O3-GeIIaIt der Zusammensetzung auf einer Höhe
gehalten, welche den Anteil der gesamten modifizierenden Oxide auf wenigstens 21, aber nicht mehr als 23
Mol-% hält
Zusammensetzungen mit weniger als 23,6 Mol-% Gesamtgehalt an modifizierenden Oxiden plus MgO zeigen
nicht das erforderliche Sinterverhalten, während weniger als 23,6 Mol-% Al2O3 oder mehr als 52,7% SiO2
enthaltende Zusammensetzungen nicht die erforderliche Kristallinität, Feuerfestigkeit und Wärmebeständigkeit
aufweisen. Die besseren Sinter- und Wärmeeigenschaften erhält man bei insgesamt 1,4—5,6 Mol-% modifizierenden
Oxiden.
Gläser dieser Zusammensetzungen können in bekannter Weise durch Erschmelzen der geeigneten Ansätze
bei 1600— 18000C hergestellt werden. Der Ansatz kann beliebige Komponenten, Oxide oder andere, die Zusammensetzungen
ergebende Verbindungen enthalten. Das erhaltene Glas wird durch bekannte Frittenbereitungs-
oder Mahlverfahren zu den brauchbaren Pulvern verarbeitet. Die Korngröße soll 150 μΐη nicht übersteigen.
Bevorzugt wird feinteiligeres Pulver von etwa 4—40 um. Alle Pulver ergeben die entscheidenden Vorteile einer
glasphasigen Sinterung zu konsolidierten, stark kristallinen Produkten. Glas mit größeren Partikeln ist ebenfalls
sinter- und kristallisierbar, aber die Herstellung dichten hohlraumfreier Produkte wird schwieriger. Die Sinterung
und Kristallisierung wird durch Erhitzen auf etwa 900—105O0C während V4-12 Stunden bewirkt. In
diesem zeitlichen Bereich entsteht i. d. R. eine vollständige Kristallisierung zu einer hexagonalen Cordieritstruktür,
besonders, wenn Temperaturen von 9500C oder höher eingesetzt werden. Da die kristallinen Produkte in
diesem Temperaturbereich recht beständig sind, können sie meist auch, wenn auch meist ohne besonderen
Vorteil, langer erhitzt werden. Die lineare Schrumpfung beim Sintern beträgt bei diesen Zusammensetzungen
über 3%, meist 5— 18%.
Das entstehende Produkt wird als gesinterte Glaskeramik bezeichnet, weil es normalerweise aus der hetereogenen
Kristallisierung nach Einsetzen der Sinterung entsteht. Es ist LdR. stark kristallin mit einem linearen
Wärmeausdehnungskoeffizient nicht über 2Ox 1O-7/0C über den Temperaturbereich bis zu etwa 10000C Es
kann in Form von gesinterten Glaskeramikkörpern, Überzügen, Abdichtungen und anderen günstigen Formen
hergestellt werden. Die einzige Kristallphase besteht aus Silikat mit einer hexagonalem Cordierit entsprechenden
Struktur und enthält die Oxide von Magnesium, Aluminium, Silizium sowie modifizierende Ionen im
annähernden Molverhältnis
4MgO · (4+/7JAI2O3 - (10-2n)SiO2 · (n)MO,
worin MO eines oder mehrere der modifizierenden Oxide PbO, BaO, SrO, CaO bezeichnet und vorzugsweise
0,25—1 beträgt.
Ein besonders günstiger Anwendungsbereich besteht aus Überzügen auf Gegenständen aus Keramik, Glas
oder Glaskeramik zur Beeinflussung bestimmter physikalischer Eigenschaften. Das gesinterte kristallisierte
Glaspulver ergibt zusammenhängende kristalline Überzüge geringer Porosität mit ausgezeichneter Feuerfestigkeit,
guter Wärmebeständigkeit, niedriger Wärmedehnung, hoher dielektrischer Festigkeit, hoher elektrischer
Resistivität und anderen günstigen Eigenschaften. Eine günstige Anwendung sind daher auch ganz oder teilweise
mit dem gesinterten, kristallisierten Glaspulver überzogene Körper aus Keramik, Glaskeramik oder einem
2ö ausreichend feuerfesten (z. B. stark kieselsäurehaltigen) Gias.
Die Glaspulver sind sehr gut sinterbir, kristallisieren aber dennoch bei mäßigen Temperaturen (900— 1050° C)
im Sinterbereich des Glases zu hexagonalen Cordieritstrukturen. Ferner sind die Kristallisationsprodukte im
wesentlichen frei von Restglas und sekundären Kristallphasen wie Magnesiumoxidquarz, Sapphirin, Celsian
u. dgl., welche für die Wärmedehnung, Beständigkeit und die gewünschten elektrischen Eigenschaften nicht
günstig sind.
Im Gegensatz hierzu haben z. B. Keramiken und Glaskeramiken aus Aluminiumsilikat mit einer Hauptkristallphase
aus Beta-Spodumen in fester Lösung meist ausgezeichnete mechanische und thermische Eigenschaften,
insbesondere niedrige Wärmedehnung, hohe Wärmebeständigkeit und gute Festigkeit, jedoch ist ihre elektrische
Resistivität, besonders bei höheren Temperaturen, vergleichsweise schlecht Durch Aufbringen der erfindungsgemäßen
Cordieritüberzüge wird ihre elektrische Resistivität bei hoher Temperatur entscheidend verbessert.
Infolge der guten Sinterfähigkeit der Überzüge entstehen Glaskeramiküberzüge niedriger Porosität mit
wesentlich größerer dielektrischer Festigkeit als derjenigen der nach bekannten Verfahren erzeugten porösen
kristallinen Überzüge. Schließlich kann die Kristallisierfähigkeit bei niedrigen Temperaturen ein kritischer
Vorteil sein, wenn eine Verformung oder sonstige Veränderung des glaskeramischen Substrats bei der Beschichtung
vermieden werden soll. Eine besonders günstige Anwendung des Erfindungsgedankens besteht daher aus
einer Lithium-Aluminiumsilikat-Glaskeramik mit wenigstens teilweisem Überzug aus einer isolierenden elektrischen
Sperrschicht, bestehend aus dem beschriebenen gesinterten glaskeramischen Material.
Die Tabelle I enthält Beispiele erfindungsgemäßer, sinterfähiger, kristallisierbarer Glaszusammensetzungen
in annähernden Mol-% und auf Oxidbasis. Sie können aus geeigneten Ansätzen während etwa 16Std. bei
1600—1800°C in bekannter Weise erschmolzen werdcit. Der Ansatz kann z.B. aus bekannten, bei diesen
Temperaturen die erforderlichen Oxide ergebenden Komponenten bestehen.
Die erhaltenen Gläser werden durch Ausgießen zu Platten und Mahlen oder durch Gießen dünnsr Glasströme
in Wasser und Mahlen der Fritte zu Pulver einer verwendbaren kleinen Korngröße verarbeitet.
MgO 22.2 22,2 22,2 25,0 22,2
AI2O3 27,8 25,0 27,8 25,4 26,4
SiO3 44,4 50,0 44,4 48,2 47,2
CaO - - - - 4,2
PbO 5,6 2,8 - - -
BaO - - 5,6 1,4 -
SrO - - - - - 2,8
Gläser der in der Tabelle I angegebenen Zusammensetzung können bei 900—1050° C zu Glaskeramiken oder
stark kristallinen Überzügen ohne wesentliche Restglasbestandteile gesintert und kristalliert werden. In dem
bevorzugten Sinter- und Kristallisationsbereich von 950—10003C wird im Zeitbereich von etwa V2-4Std.
meist die volle Kristallisierung erreicht.
| 22,2 | 22,4 |
| 25,0 | 24,9 |
| 50,0 | 49,9 |
| — | 0.9 |
| — | 0,9 |
| 0,9 |
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung ohne Beschränkung.
st.
st.
65 Ein Glasansatz der Zusammensetzung, auf Oxidbasis und in Mol-%, 223 MgO, 25 Α12θ3,49,9 SiO2, 2,8 PbO
?] wurde in der Kugelmühle gemahlen und während 7 Stdt in einem Platintiegel bei 1650°C erschmolzen, zu einer
Glasplatte gegossen und bei 700° C angelassen.
Die Glasplatte wurde zerkleinert und zu einem Glaspulver mit der maximalen Korngröße von 150 μσι
gemahlen und zu einem 1,25 cm langen und 1,25 cm im Durchmesser betragenden Zylinder gepreßt. Der
Zylinder wurde auf 9500C erhitzt, auf dieser Temperatur V2 Std. gehalten, um die Probe zu sintern und zu einer
stark kristallinen Glaskeramik zu kristallisieren. Die beobachtete lineare Schrumpfung von etwa 5,5% deutet auf
gute Sinterung. Die Probe wurde dann zur Bestimmung der Gleichstrom-Volumenresistivität im Temperaturbereich
von 400—825°C geprüft. Die folgenden Meßwerte wurden erhalten:
fn
425-C 12,93 io -
5000C 11,64
625-C 10,42 'U
712° C 9,39
825° C 8,37 '
Die Untersuchung mit Röntgendiffraktion zeigt eine starke Kristallisierung mit hexagonalem Cordierit entsprechenden
Kristallen und durch Anwesenheit von Blei verursachten geänderten Linienintensitäten.
Beispiel II
Ein Ansatz der Zusammensetzung, in Mol-%, 22,4 MgO, 24,9 AI2O3, 49,9 SiO2 und 2,7 BaO wurden in der
Kugelmühle gemahlen, geschmolzen, zu einer Platte gegossen, angelassen, zerkleinert und zu einem Glaspulver
wie im Beispiel I gemahlen.
Das Glaspulver mit der maximalen Korngröße von 150 μπι wurde wie im vorigen Beispiel zu einem Zylinder
geformt und V2 Std. auf 9500C erhitzt, um zu sintern und zu kristallisieren. Die beobachtete lineare Schrumpfung
von 13,4% deutet auf gute Sinterung. Die gesinterte Probe wurde im Temperaturbereich von 400—500"C auf
elektrische Resistivität gemessen. Die Ergebnisse waren:
30
4050C 13,42
4500C 12,85
476° C 12,57
Die Röntgendiffraktion zeigt eine starke Kristallisierung mit hexagonalem Cordierit entsprechenden Kristal!
und die Anwesenheit von Barium anzeigenden geänderten Diffraktionslinien.
Beispiel III
40
Ein Glasansatz der Zusammensetzung, auf Oxidbasis und in Mol-%, 22,4 MgO, 24,9 AI2O3,49,9 SiO2,0,9 BaO,
OS PbO und 0,9 CaO wurde wie in den vorigen Beispielen zu einem Zylinder geformt und bei 9500C V2 Std.
gesintert und kristallisiert. Die lineare Schrumpfung von etwa 8,7% zeigte eine gute Sinterung an. Der gesinterte
Probekörper wurde wie zuvor auf Resistivität geprüft. Die Meßergebnisse waren:
45
3550C 13,61
405° C 13,25
4500C 12,63
476°C 12,10
Die Röntgendiffraktion zeigte eine starke, hexagonalem Cordierit entsprechende Kristallisierung mit Blei,
Barium und Kalzium anzeigenden modifizierten Diffraktionslinien. Zur Herstellung von Überzügen, Abdichtungen,
glaskeramischen Produkten u. dgl. können die Glaspartikel mit bekannten Bindemitteln, Formhilfen und
anderen bekannten Zusätzen zu einem grünen, ungebrannten Körper geformt werden. Bei entsprechender, eine
Entfernung des Bindemittels erforderlich machender Dicke, kann das verdichtete Glas auf eine die Zersetzung
bzw. Verflüchtigung des Bindemittels bewirkende, aber unter der Sintertemperatur liegende Temperatur, beispielsweise
500—800° C, erhitzt werden. Bei dünneren Oberzügen ist dies meist jedoch nicht nötig.
Die elektrische Brauchbarkeit kann durch die folgenden Vergleichsversuche für die elektrische Leckage und
dielektrische Festigkeit nach für mit erfindungsgemäßem Glaspulver überzogene und nicht überzogene Körper
nachgewiesen werden.
Ein Paar glaskeramische Platten aus Lithikum-Aluminiumsilikat bestehender. Beta-Spodumen als Hauptkristallphase
enthaltender Glaskeramik in Form von Platten gleicher Dicke A und B wurde untersucht Die Platte A b5
wurde mit einem Cordierit enthaltenden Oberzug durch Sinterrn und Kristallisieren von gepulvertem Glas
entsprechend der Erfindung versehen. Die durchschnittliche Korngröße des Pulvers betrug 8 .um, die Zusammensetzung
auf Oxidbasis und in Mol-% war 22,4 MgO, 23,6 AI2O3, 52,7 SiO2, 1,4 PbO und ein eine Paste
ergebender Zusatz eines geeigneten ölträgers. Ein Teil der Paste wurde auf eine Seite der Platte A zu einer
Dicke von 0,381 mm aufgetragen. Die überzogene Platte A wurde dann auf 950°C erhitzt, zum Sintern und
Kristallisieren zu einem einheitlichen Überzug V2Std. gehalten und auf Zimmertemperatur abgekühlt. Die
kristallisierte Cordieritschicht hat eine Dicke von 0,41 mm. Ein elektrisches Heizelement in Form einer dünnen
Edelmetallschicht wurde auf den überzogenen Teil der Glaskeramikplatte A mit einer organisch-metallischen
Flüssigkeit durch eine Seidenschablone in bekannter Weise aufgetragen. Ein entsprechendes Heizelement
wurde auf die nicht überzogene Vergleichsplatte B aufgetragen. Beide Platten wurden durch Anlegen einer
Wechselspannung zunächst auf eine Betriebstemperatur von 500°C gebracht; sodann wurde auf die dem
Heizelement gegenüberliegende Seite eine Metallfolie gepreßt und die Spannung zwischen dem Heizelement
ίο und der Folie auf 120 V eingestellt. Der zwischen dem Element und der Folie durch die Platte und im Falle A den
Cordieritüberzug fließende Leckstrom wurde gemessen. Die typischen Leckströme betragen bei diesen thermischen
und elektrischen Betriebsbedingungen im Falle der Platte A nur etwa 0,04 Milliampere, im Falle der Platte
B dagegen 75 Milliampere.
Zum Vergleich der dielektrischen Festigkeit wurde nach Anlegen einer Wechselspannung und Erreichen einer
Zum Vergleich der dielektrischen Festigkeit wurde nach Anlegen einer Wechselspannung und Erreichen einer
Betriebstemperatur wiederum auf die dem Heizelement gegenüberliegende Seite eine Metallfolie gepreßt und
eine getrennte Wechselspannung zwischen das Heizelement und die Folie gelegt. Diese Spannung wurde
allmählich auf einen Endwert von 1000 V erhöht und 1 Minute gehalten, dann abgeschaltet und gekühlt.
Während im Fälle der Plane A kein dielektrischer Durchschlag einirai, cni&imiü in der Flaue B ein kaiasiiuphaler
Durchschlag in Form von Lichtbogen und Durchschmelzen der glaskeramischen Platte noch weit unter der
Höchstspannung von 1000 V. Auch durch bekannte Sperrschichten aus der Flamme aufgesprühtem Aluminiumoxid,
kieselsäuregebundenen faserigen Aluminiumsilikaten und anderen feuerfesten Isolatoren können in derartigen
einfachen Heizelementen wie der Probe B infolge der sehr viel größeren Porosität dieser Sperrschichten
nur geringfügige Verbesserungen der Leckverluste erzielt werden. Das gleiche gilt infolge der Hohlräume und
luftdurchlässigen Kanäle für die dielektrische Festigkeit. Die wesentlich unporöseren, gesinterten glaskeramisehen
Cordieritüberzüge aus den erfindungsgemäßen Glaspulvern vermeiden diese Nachteile.
Claims (1)
1. Sinterfähiges Glaspulver im System MgO-Al2O3-SiO2-MO, welches sich zu einer Glaskeramik mit
einer hexagonalem Cordierit entsprechenden Kristallstruktur sintern läßt, dadurch gekennzeichnet,
daß es auf Oxibasis, in Mol-% aus
22a—26 MgO
23,6—27,8 Al2O3
44,3-52,7 SiO.
0,7— 5,6 MO
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