一种高温SUS441封接微晶玻璃及其制备和使用方法与流程

一种高温sus441封接微晶玻璃及其制备和使用方法
技术领域
1.本发明涉及高温sus441封接微晶玻璃制备技术领域，更具体为一种高温sus441封接微晶玻璃及其制备和使用方法。


背景技术：

2.sus441是一种铁素体不锈钢，具有良好的耐腐蚀性、高温强度和热膨胀系数低等特点，广泛应用于热交换器部件、固体氧化物燃料电池等高温领域。为了实现sus441不锈钢的密封，通常需要与封接材料进行封接。
3.常规玻璃材料封接，之间存在较大的热膨胀系数差异，导致封接界面容易产生应力集中和开裂，影响封接件的稳定性和可靠性。
4.柔性金属钎焊封接，为金钎焊、银钎焊等贵金属材料，成本高。作为氢气接触的元器件时，产生氢脆。
5.微晶玻璃是一种由结晶相和玻璃相组成的复合材料，具有可调节的热膨胀系数、高强度、高硬度、高耐磨性等优点。
6.现有的微晶玻璃材料仍然存在一些不足，例如配方复杂、成本高、与sus441不锈钢之间的界面反应严重等。然而，现在无针对与sus441不锈钢封接的微晶玻璃较少，限制了其在实际应用中的推广。因此，需要提供一种新的技术方案给予解决。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种高温sus441封接微晶玻璃及其制备和使用方法，解决了现有的微晶玻璃材料仍然存在一些不足，例如配方复杂、成本高、与sus441不锈钢之间的界面反应严重等。然而，现在无针对与sus441不锈钢封接的微晶玻璃较少，限制了其在实际应用中的推广的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高温sus441封接微晶玻璃及其制备和使用方法，微晶玻璃的基体玻璃材料包含以下各成分的重量百分比原料：玻璃网络形成体25～45％、玻璃网络中间体1～10％；玻璃网络外体45～75％。
9.作为本发明的一种优选实施方式，所述玻璃网络形成体中包括sio2、b2o3，其中b2o3组分占玻璃网络形成体总和的1～10％，余量为sio2。
10.作为本发明的一种优选实施方式，所述玻璃网络中间体中包括al2o3。
11.作为本发明的一种优选实施方式，所述玻璃网络外体中包括mgo、cao、sro、bao、tio2、zro2，其中bao组分的质量分数为20～55％，mgo、cao和sro组分的质量分数总和为20～55％、tio2和zro2组分的质量分数总和为0～5％。
12.作为本发明的一种优选实施方式，所述高温sus441封接微晶玻璃的制备和使用方法包括如下步骤：
13.步骤1：将上述组分按照配方比例混合均匀；
14.步骤2：将混合后的原料置于刚玉坩埚或铂金坩埚中，再放入高温炉中进行1350～
1580℃熔融，保温时间1h～4h；
15.步骤3：将熔融后的玻璃熔体倒入水中或淬冷对辊机，进行快速淬冷。
16.步骤4：将淬冷玻璃通过研磨或球磨粉碎，过筛后获得微晶玻璃材料。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
18.本发明微晶玻璃材料在封接后热膨胀系数9～11
×
10-6
/℃,满足sus441对封接材料膨胀系数的要求且晶相稳定；所选用的玻璃原料简单,成本低,易得,工艺稳定。选用相应的氧化物为源物质,使它们均匀混合,熔化和后续热处理中始终保持高比例的混合和分配状态，工艺简单、可行,达到了实用化和工业化的条件。
附图说明
19.图1为本发明dsc曲线示意图；
20.图2为本发明热膨胀曲线示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例1
23.本发明提供一种技术方案：一种高温sus441封接微晶玻璃及其制备和使用方法，微晶玻璃的基体玻璃材料包含以下各成分的重量百分比原料：玻璃网络形成体25％、玻璃网络中间体1％；玻璃网络外体74％。
24.作为本发明的一种优选实施方式，所述玻璃网络形成体中包括sio2、b2o3，其中b2o3组分占玻璃网络形成体总和的1％，余量为sio2。
25.作为本发明的一种优选实施方式，所述玻璃网络中间体中包括al2o3。
26.作为本发明的一种优选实施方式，所述玻璃网络外体中包括mgo、cao、sro、bao、tio2、zro2，其中bao组分的质量分数为40％，mgo、cao和sro组分的质量分数总和为55％、tio2和zro2组分的质量分数总和为5％。
27.作为本发明的一种优选实施方式，所述高温sus441封接微晶玻璃的制备和使用方法包括如下步骤：
28.步骤1：将上述组分按照配方比例混合均匀；
29.步骤2：将混合后的原料置于刚玉坩埚或铂金坩埚中，再放入高温炉中进行1350℃熔融，保温时间1h；
30.步骤3：将熔融后的玻璃熔体倒入水中或淬冷对辊机，进行快速淬冷。
31.步骤4：将淬冷玻璃通过研磨或球磨粉碎，过筛后获得微晶玻璃材料。
32.实施例2
33.本发明提供一种技术方案：一种高温sus441封接微晶玻璃及其制备和使用方法，微晶玻璃的基体玻璃材料包含以下各成分的重量百分比原料：玻璃网络形成体35％、玻璃网络中间体5％；玻璃网络外体60％。
34.作为本发明的一种优选实施方式，所述玻璃网络形成体中包括sio2、b2o3，其中b2o3组分占玻璃网络形成体总和的5％，余量为sio2。
35.作为本发明的一种优选实施方式，所述玻璃网络中间体中包括al2o3。
36.作为本发明的一种优选实施方式，所述玻璃网络外体中包括mgo、cao、sro、bao、tio2、zro2，其中bao组分的质量分数为53％，mgo、cao和sro组分的质量分数总和为53％、tio2和zro2组分的质量分数总和为4％。
37.作为本发明的一种优选实施方式，所述高温sus441封接微晶玻璃的制备和使用方法包括如下步骤：
38.步骤1：将上述组分按照配方比例混合均匀；
39.步骤2：将混合后的原料置于刚玉坩埚或铂金坩埚中，再放入高温炉中进行1470℃熔融，保温时间2h；
40.步骤3：将熔融后的玻璃熔体倒入水中或淬冷对辊机，进行快速淬冷。
41.步骤4：将淬冷玻璃通过研磨或球磨粉碎，过筛后获得微晶玻璃材料。
42.实施例3
43.本发明提供一种技术方案：一种高温sus441封接微晶玻璃及其制备和使用方法，微晶玻璃的基体玻璃材料包含以下各成分的重量百分比原料：玻璃网络形成体45％、玻璃网络中间体10％；玻璃网络外体45％。
44.作为本发明的一种优选实施方式，所述玻璃网络形成体中包括sio2、b2o3，其中b2o3组分占玻璃网络形成体总和的10％，余量为sio2。
45.作为本发明的一种优选实施方式，所述玻璃网络中间体中包括al2o3。
46.作为本发明的一种优选实施方式，所述玻璃网络外体中包括mgo、cao、sro、bao、tio2、zro2，其中bao组分的质量分数为49.5％，mgo、cao和sro组分的质量分数总和为49.5％、tio2和zro2组分的质量分数总和为1％。
47.作为本发明的一种优选实施方式，所述高温sus441封接微晶玻璃的制备和使用方法包括如下步骤：
48.步骤1：将上述组分按照配方比例混合均匀；
49.步骤2：将混合后的原料置于刚玉坩埚或铂金坩埚中，再放入高温炉中进行1580℃熔融，保温时间4h；
50.步骤3：将熔融后的玻璃熔体倒入水中或淬冷对辊机，进行快速淬冷。
51.步骤4：将淬冷玻璃通过研磨或球磨粉碎，过筛后获得微晶玻璃材料。
52.工作原理：本发明微晶玻璃材料在封接后热膨胀系数9～11
×
10-6/℃,满足sus441对封接材料膨胀系数的要求且晶相稳定；所选用的玻璃原料简单,成本低,易得,工艺稳定。选用相应的氧化物为源物质,使它们均匀混合,熔化和后续热处理中始终保持高比例的混合和分配状态，工艺简单、可行,达到了实用化和工业化的条件。
53.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明
内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
54.最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变。
55.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高温sus441封接微晶玻璃，其特征在于：微晶玻璃的基体玻璃材料包含以下各成分的重量百分比原料：玻璃网络形成体25～45％、玻璃网络中间体1～10％；玻璃网络外体45～75％。2.根据权利要求1所述的一种高温sus441封接微晶玻璃，其特征在于：所述玻璃网络形成体中包括sio2、b2o3，其中b2o3组分占玻璃网络形成体总和的1～10％，余量为sio2。3.根据权利要求1所述的一种高温sus441封接微晶玻璃，其特征在于：所述玻璃网络中间体中包括al2o3。4.根据权利要求1所述的一种高温sus441封接微晶玻璃，其特征在于：所述玻璃网络外体中包括mgo、cao、sro、bao、tio2、zro2，其中bao组分的质量分数为20～55％，mgo、cao和sro组分的质量分数总和为20～55％、tio2和zro2组分的质量分数总和为0～5％。5.根据权利要求1所述的一种高温sus441封接微晶玻璃的制备和使用方法，其特征在于：所述高温sus441封接微晶玻璃的制备和使用方法包括如下步骤：步骤1：将上述组分按照配方比例混合均匀；步骤2：将混合后的原料置于刚玉坩埚或铂金坩埚中，再放入高温炉中进行1350～1580℃熔融，保温时间1h～4h；步骤3：将熔融后的玻璃熔体倒入水中或淬冷对辊机，进行快速淬冷。步骤4：将淬冷玻璃通过研磨或球磨粉碎，过筛后获得微晶玻璃材料。

技术总结
本发明公开了一种高温SUS441封接微晶玻璃及其制备和使用方法，微晶玻璃的基体玻璃材料包含以下各成分的重量百分比原料：玻璃网络形成体25～45％、玻璃网络中间体1～10％；玻璃网络外体45～75％。微晶玻璃材料在封接后热膨胀系数9～11


技术研发人员：李双滨 刘青 陈垚屹
受保护的技术使用者：上海翌晶氢能科技有限公司
技术研发日：2023.08.07
技术公布日：2023/10/20