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DE1283444B - Verfahren zur Herstellung eines durchsichtigen Glas-Kristall-Mischkoerpers mit hoherDielektrizitaetskonstante - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines durchsichtigen Glas-Kristall-Mischkoerpers mit hoherDielektrizitaetskonstante

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Publication number
DE1283444B
DE1283444B DEC28878A DEC0028878A DE1283444B DE 1283444 B DE1283444 B DE 1283444B DE C28878 A DEC28878 A DE C28878A DE C0028878 A DEC0028878 A DE C0028878A DE 1283444 B DE1283444 B DE 1283444B
Authority
DE
Germany
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glass
bao
dielectric constant
percent
sio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEC28878A
Other languages
English (en)
Inventor
Richard Edward Allen
Andres Herczog
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Glass Works
Original Assignee
Corning Glass Works
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Glass Works filed Critical Corning Glass Works
Publication of DE1283444B publication Critical patent/DE1283444B/de
Pending legal-status Critical Current

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
C03c
Deutsche Kl.: 32 b-3/22
P 12 83 444.5-45 (C 28878)
10. Januar 1963
21. November 1968
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines durchsichtigen Glas-Kristall-Mischkörpers mit hoher Dielektrizitätskonstante.
Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstante eignen sich insbesondere zur Verwendung in elektrischen Vorrichtungen, wie Kondensatoren undelektrolumineszierenden Zellen. Für solche Zwecke verwendet man diese Materialien gewöhnlich mit Vorteil in Form dünner Streifen oder Bänder. Bei den meisten, bisher wegen ihrer guten dielektrischen Eigenschaften verwendeten Materialien handelt es sich um kristalline keramische Substanzen, die nach üblichen keramischen Press- und Sinterverfahren in die gewünschte Form und Größe geformt werden.
Dieses Formverfahren beschränkt die erzielbare minimale Dicke sowohl wegen der dem Verfahren selbst auferlegten Beschränkungen als auch deshalb, weil wegen der Porosität des keramischen Endproduktes zur Verhinderung eines vorzeitigen Spannungsdurchschlages eine bestimmte Dicke nicht unterschritten werden darf. Es wurde bereits ein Verfahren zur Herstellung von Glas-Kristall-Mischkörpern mit hoher Dielektrizitätskonstante vorgeschlagen, bei dem geeignete Gläser thermisch umgewandelt werden. Solche Materialien eignen sich außerordentlich gut dann, wenn keine Durchsichtigkeit gefordert wird. Für elektrolumineszierende und andere fotoelektrische Vorrichtungen müssen jedoch die hohe Dielektrizitätskonstante aufweisenden Materialien nicht nur zu Platten, Perlen oder kontinuierlichen dünnen Bändern geformt werden können, sondern außerdem auch durchsichtig sein. Hohe Dielektrizitätskonstante und optische Durchsichtigkeit weisen einige Einkristallmaterialien wie Bariumtitanat, Alkaliniobate oder Rutil auf, jedoch verbieten Beschränkungen hinsichtlich der Größe und der erzielbaren Form sowie die Kosten ihre Verwendung für die meisten Anwendungsgebiete. Andererseits besitzen Gläser, obwohl sie leicht verformbar sind und auch die gewünschte Durchsichtigkeit für sichtbare Strahlung aufweisen, nur verhältnismäßig niedrige Dielektrizitätskonstanten.
Erfindungsgemäß soll nun ein durchsichtiger Glas-Kristall-Mischkörper mit einer Dielektrizitätskonstante hergestellt werden, die wenigstens 50% höher als die Dielektrizitätskonstante eines Glases mit identischer Zusammensetzung auf Oxidbasis ist. Der neuartige halbkristalline Glas-Kristall-Mischkörper soll dabei einen hohen Brechungsindex aufweisen.
Um einen solchen Körper herzustellen, geht man erfindungsgemäß dabei so vor, daß ein Glas erschmolzen wird, dessen Zusammensetzung, ausgedrückt in Gewichtsprozent und auf Oxidbasis bezogen, 5 bis
Verfahren zur Herstellung
eines durchsichtigen Glas-Kristall-Mischkörpers
mit hoher Dielektrizitätskonstante
Anmelder:
Corning Glass Works, Corning N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. R. H. Bahr
und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,
4690 Herne
Als Erfinder benannt:
Richard Edward Allen, Corning;
Andres Herczog, Painted Box, N. Y. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 10. Januar 1962 (165 395)
25% SiO2, 50 bis 80% Nb2Og, 0 bis 20% Na2O und 0 bis 31 % BaO beträgt, wobei die Gesamtmenge von Na2O und BaO zwischen 5 und 35% liegt, das Verhältnis BaO zu Na2O dem Bereich I (F i g. 2 b) entspricht und die Gesamtmenge von SiO2, Nb2O5, Na2O und BaO, berechnet auf Kationen-Mol-Basis, wenigstens 90% beträgt, die Glasschmelze zur Bildung eines Glaskörpers schnell abgekühlt, der Glaskörper mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1000°C/Std. auf eine Temperatur von 700 bis 95O0C erhitzt, das Glas bei dieser Temperatur bis zur Steigerung der Dielektrizitätskonstanten um wenigstens 50 % gehalten und der so behandelte Körper mit einer Abkühlgeschwindigkeit bis zu 500°C/Std. auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.
Besonders günstig ist es, daß der nach der Erfindung hergestellte Körper als dielektrisches Schichtmaterial in einer elektrolumineszierenden Vorrichtung, vorzugsweise in Kombination mit einer durchsichtigen Elektrode, verwendet werden kann. Es kann sich auch um eine elektrolumineszierende Zelle handeln, bei der das Licht von beiden Oberflächen emittiert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden, in denen
809 638/1358
F i g. 1 eine Temperatur-Zeit-Kurve zur Wiedergabe Die Bereiche sind im Hinblick darauf kritisch, daß
einer bevorzugten Wärmebehandlung nach dem erfin- Zusammensetzungen mit mehr als 25 % SiO2 trüb oder
dungsgemäßen Verfahren zeigt, durchscheinend werden, wenn man sie einer Wärme-
F i g. 2 a eine graphische Darstellung der Glas- behandlung aussetzt, die sich für die Bildung des ge-
zusammensetzungen in Gewichtsprozent nach dem er- 5 wünschten Kristallzustandes innerhalb des Glas-
fmdungsgemäßen Verfahren, gefüges eignet. Zusammensetzungen mit weniger als
Fig. 2 b die Verhältnisse in den möglichen Bereichen 5% SiO2 oder mehr als 80% Nb2O5 können nicht
zweier Bestandteile, welche in diesen Zusammen- rasch genug abgekühlt werden, um ein Glas zu bilden.
Setzungen wechselweise wesentlich sind. Tatsächlich kann man Gläser mit dieser Zusammen-
Es hat sich gezeigt, daß es bei dem obengenannten io Setzung nur in dünnen Abschnitten herstellen, indem
erfindungsgemäßen Verfahren zu einer Ausscheidung man sie durch Kontakt mit einer Metalloberfläche oder
einer Vielzahl von mikroskopischen, kristallinen rasches Abschrecken in einer Flüssigkeit oder in Luft
Niobatteilchen innerhalb des verbleibenden Glas- unter Herstellung von Glaspulver oder kleinen Glas-
gefüges kommt, was zwar eine merkliche Steigerung perlen kühlt. Zur Erzielung einer ausreichenden Kri-
der Dielektrizitätskonstante dieses Materials zur Folge 15 stallisation bei der Wärmebehandlung und zur Er-
hat, den Brechungsindex des Kristalls jedoch aus- reichung der gewünschten Dielektrizitätskonstante
reichend nahe an demjenigen des Restglases und die sind wenigstens 50% Nb2O5 erforderlich.
Kristallgröße so gering beläßt, daß der Gegenstand Außerdem muß das Glas eine ausreichende Menge
gegenüber sichtbarer Strahlung im wesentlichen voll- an Metalloxiden enthalten, die Niobatkristalle in den
ständig durchsichtig ist. 20 angegebenen Anteilen bilden. Es handelt sich dabei um
Die Wärmebehandlung muß innerhalb der oben an- solche aus der Gruppe von 5 bis 20 Gewichtsprozent
gegebenen Bereiche erfolgen, um die gewünschten Natriumoxid, 10 bis 31 Gewichtsprozent BaO und
Eigenschaften des Endproduktes zu erhalten. So darf 5 bis 35 Gewichtsprozent Na2O plus BaO, wobei die
das Glas nicht mit einer Temperatursteigerung über Mengen an Na2O und BaO in Kombination aus
100O0C pro Stunde bis in den Kristallisationsbereich 25 Fig. 2b zu entnehmen sind und später noch näher
erwärmt werden, da es bei Anwendung höherer erläutert werden sollen. Sie dienen dazu, eine ausrei-
Erwärmungsgeschwindigkeiten durchscheinend oder chende Kristallisation der gewünschten Niobatkristalle
matt wird. Es gibt offenbar keine minimale Erwär- bei der Wärmebehandlung zur Erzielung der gewünsch-
mungsgeschwindigkeit, jedoch sind vom praktischen ten Dielektrizitätskonstante zu erzeugen. Mengen an
Standpunkt her Erwärmungsgeschwindigkeiten mit 30 Na2O und BaO, einzeln oder in Kombination, die über
weniger als 50° C pro Stunde für wirtschaftliche den angegebenen Mengen liegen, führen zu einem fort-
Zwecke zu kostspielig. schreitend trüberen Material.
Eine bevorzugte Wärmebehandlung für die Zu- Liegt der Anteil an Natriumoxid in der Nähe des
sammensetzung gemäß der Erfindung läßt sich aus maximalen Bereiches, d. h. bei etwa 15 bis 20 Gewichts-
F i g. 1 entnehmen. Das Glas wird dabei von Zimmer- 35 prozent, dann muß die Menge an Bariumoxid ein-
temperatur (25 0C) mit einer Geschwindigkeit von etwa geschränkt werden, wie sich aus der graphischen Dar-
3000C pro Stunde auf 8500C erhitzt, 2 Stunden lang stellung der F i g. 2 b ergibt, wo der erlaubte Bereich
bei850°CgehaltenunddannmiteinerGeschwindigkeit des BaO-Gehaltes als Funktion des NagO-Gehaltes
von 2000C pro Stunde auf Zimmertemperatur ab- und umgekehrt aufgetragen ist. Die Einschränkung
gekühlt. Statt durch gleichmäßige oder stetige Er- 4° dient der Verhinderung einer Trübung des Materials,
wärmung und Abkühlung erhält man das gleiche Er- Andererseits muß Natriumoxid vorhanden sein, wenn
gebnis auch durch stufenweises Steigern oder Ver- der Bariumoxidgehalt unter etwa 10% (F ig. 2 b) liegt,
mindern der Temperatur, wie es in einem durchgehen- um bei der Wärmebehandlung die gewünschte Kri-
den, in Zonen unterteilten Wärmebehandlungsofen stallisation im Endprodukt zu erzielen. Während somit
der Fall ist, wobei sich die Stufen der stetigen Tem- 45 entweder 5 % Na2O oder 10 % BaO einzeln erforder-
peraturänderungskurven annähern. Eine solche stufen- lieh sind, erfordern Gläser mit weniger als 10 % BaO
weise Wärmebehandlung in Annäherung an die stetige einen wesentlichen Anteil an Na2O. Um das Verhältnis
Kurve ist in F i g. 1 gestrichelt wiedergegeben. zwischen den Mengen an BaO und Na2O, die in den
Für die Anwendung des Erfindungsprinzips geeignete erfindungsgemäßen Gläsern erforderlich sind, zusam-
Gläser bestehen auf Oxidbasis, berechnet auf das 5° menzufassen, bleibt somit festzustellen, daß Gläser,
Gemenge in Gewichtsprozent, aus 5 bis 25 % SiO8, bei denen der Anteil an BaO zu Na2O in dem mit I be-
50 bis 80% Nb2O5, 0 bis 20 % Na2O, 0 bis 31 % BaO, zeichneten Bereich der F i g. 2 b fällt, für die Zwecke
wobei die Gesamtmenge von Na2O und BaO etwa der Erfindung geeignet sind, während Gläser, die diese
5 bis 35% und die Gesamtmenge von SiO2, Nb2O5, Oxide in Mengen enthalten, die in den Bereich II fallen,
Na2O und BaO wenigstens 90 % auf Molbasis beträgt. 55 nicht zur Erzielung der gewünschten Kristallisation
Darüber hinaus muß bei Fehlen von Bariumoxid der in der Wärme behandelt werden können und Gläser,
Anteil an Na2O wenigstens 5 % betragen, und das Glas die in den Bereich III fallen, bei Wärmebehandlung
muß etwa Na2O enthalten, wenn der Bariumoxid- trüb werden.
gehalt unter 10% liegt. Der BaO-Gehalt muß be- Um die gewünschte Durchsichtigkeit und Dielektrischränkt werden, wenn die Menge an Na2O bei höhe- 60 zitätskonstante des in der Wärme behandelten Proren Anteilen innerhalb des erlaubten Bereiches liegt, duktes zu erzielen, muß die vorherrschende kristalline wie später noch näher erläutert werden wird. Phase, die im Glasgefüge ausgeschieden wird, Na-F i g. 2 a zeigt in einem ternären Konzentrations- triumniobat und/oder Bariummetaniobat sein. Nadiagramm die Grenzen in Gewichtsprozent der wesent- triumniobat ist vorzuziehen, da es zu einem Material liehen Bestandteile der Gläser nach dem erfindungs- 65 mit höherer Dielektrizitätskonstante als Bariummetagemäßen Verfahren. Dabei ist die Gesamtmenge an niobat führt. Die Bildung anderer Niobatkristalle neben BaO und Na2O als eigener Bestandteil behandelt. denjenigen von Natrium- und Bariumniobat muß ver-Wenigstens eines der beiden Oxide ist wesentlich. hindert oder gering gehalten werden. Dies erfolgt
durch Begrenzung der Menge der Oxide solcher anderen, Niobate bildenden Kationen. Die Einführung solcher Kationen in begrenzten Mengen dient verschiedenen wertvollen Zwecken insofern, als die Dielektrizitätskonstante erhöht, das Verhältnis von Dielektrizitätskonstante gegenüber der Temperatur modifiziert, der Verlustfaktor vermindert und die glasbildenden Eigenschaften verbessert werden. Im allgemeinen lassen sich die meisten ein-, zwei- und dreiwertigen Kationen in geringen Mengen als Modifikatoren an Stelle der Natrium- und Bariumionen in den Kristallgittern einsetzen, bei denen es sich um Sauerstoff-Oktaeder-Gitter handelt. Sie umfassen die EIemete der Gruppe I und II des Periodischen Systems mit Ordnungszahlen unter 60, Elemente der Gruppe III a einschließlich der Gruppe der seltenen Erden, Blei und Wismut. In ähnlicher Weise können vier-, fünf- und sechswertige Kationen mit einem Ionenradius über 0,6 Ä, die bei diesen Valenzen stabile Oxide bilden, an Stelle der Niobiumionen eingesetzt werden. Der Einsatz von ein-, zwei- und dreiwertigen Kationen für Natrium- und/oder Bariumionen der Grundzusammensetzung erfolgt auf der Basis molekularer Äquivalente, d. h. ein einwertiges Kation kann ein Ion Natrium oder zwei solcher Kationen können ein Ion Barium ersetzen. Ein zweiwertiges Kation ersetzt ein Ion Barium oder zwei Ionen Natrium, und ein dreiwertiges Kation ersetzt schließlich drei Ionen Natrium, und zwei solcher Kationen ersetzen drei Bariumionen. Auch der Einsatz der höherwertigen Kationen für Niobium erfolgt auf der Basis lon-für-Ion, wobei die dadurch mögliche elektrische Unausgeglichenheit offenbar durch Änderung der Valenz einiger Ionen im Glaskörper oder durch einen ähnlichen Mechanismus kompensiert wird. Neben der Sauerstoff-Oktaeder-Gittermodifikation dienen andere Oxidzusätze dem Zweck der Verbesserung der glasbildenden Eigenschaften oder der Erzielung einer Färbung oder Fluoreszenz in dem durchsichtigen, hohe Dielektrizitätskonstante aufweisenden Material. Diese Zusätze finden in geringen Mengen Verwendung und lassen sich einfach der Grundzusammensetzung hinzufügen.
So können geeignete Zusammensetzungen insgesamt aus SiO2, Nb2O5 und Na3O und/oder BaO innerhalb der oben angegebenen Bereiche bestehen und außerdem bis zu 10 Kationen-Molprozent eines weiten Bereichs anderer metallischer Oxide enthalten.
Tabelle I zeigt eine Zusammensetzung und ihre Bestandteile in allgemeiner Form:
Tabelle I
Gesamte Hauptbestandteile: 90 bis 100 Kationen-Molprozent
Zusammensetzung
5 bis 25 Gewichtsprozent SiO2
50 bis 80 Gewichtsprozent Nb2O5
Gesamt
5 bis 35 Ge- ί 0 bis 20 Gewichtsprozent Na2O
wichtsprozent [ 0 bis 30 Gewichtsprozent BaO
Fakultative Bestandteile: insgesamt 0 bis 10 Kationen-Molprozent der folgenden Oxide.
Sauerstoff-Okta- oder MO M2O3 Gittermodifikatoren M8O5 MO3 Glasbildner Färbungs
mittel usw.
M2O BeO Sc2O3 MO2 V2O5 MoO3
Li2O MgO Y2O3 TiO2 Ta2O5 WO3 GeO2 Cr2O3
CaO ■s-v 71*
2,57		 ZnO8 P8O5 Fe2O3
K2O SrO Bi2O3 SnO2 As2O5 CoO
Rb2O HfO2 Sb2O5 NiO
Cs2O ZnO ThO2 Al2O3 Mn2O3
Cu2O CdO Tn2O3 UO2
Ag2O PbO Ga2O3
TeO2
* Oxide seltener Erden mit der Ordnungszahl 57 bis 71 der Formel A2O3.
Die maximale Menge jeder Gruppe der verwendbaren fakultativen Bestandteile schwankt innerhalb der maximalen Grenzen, welche durch die Abnahme der Durchsichtigkeit des fertigen halbkristallinen Materials gegeben sind.
Die Gittermodifikatoren weisen maximale Konzentrationen bis zu 10 Kationen-Molprozent auf, die Glasbildner kann man bis zu etwa 4 Kationen-Molprozent verwenden und die Farbstoffe bis zu 1 Kationen-Molprozent. Die gleichzeitige Verwendung verschiedener fakultativer Bestandteile beeinflußt den Maximalwert jedes derselben, und infolgedessen sollte die Gesamtmenge aller fakultativer Bestandteile 10 Kationen-Molprozent nicht überschreiten.
In Tabelle II sind Beispiele für geeignete Zusammensetzungen des Grundsystems ohne fakultative Bestandteile auf Oxidbasis in Gewichtsprozent wiedergegeben. In Tabelle III sind andere Beispiele einschließlich f akultativer Bestandteile auf Oxidbasis sowohl in Gewichtswie in Kationen-Molprozent wiedergegeben. Außerdem sind die Dielektrizitätskonstanten der Glas-Kristall-Mischkörper, die sich bei der Wärmebehandlung des Glases nach den bevorzugten Verfahren gemäß Fig. 1 ergeben, gemessen bei 250C und einer Frequenz von 1 kHz dort angegeben, wo sie gemessen wurden. Die Dielektrizitätskonstanten der entsprechenden nicht entglasten Gläser liegen zwischen 30 und 60. Der Brechungsindex der Gläser liegt zwischen 1,8 und 2,0 und derjenige der durchsichtigen Glas-Kristall-Mischkörper zwischen 1,9 und 2,2. Im folgenden wird mit K die Dielektrizitätskonstante, mit L. T. die Verlusttangente bezeichnet.
Tabelle!!
3 4 5
Gewichtsprozent
SiO2 Na2O BaO Nb2O5
K
LT. %
14,0 12,1 20,0 9,5 9,5 11,8 13,7 1,2
16,0 10,4 15,1 — 2,5 9,7 14,5
— — 30,6 25,7 9,7 3,6
70,0 77,5 64,9 59,9 62,3 68,8 68,2
340 185 319 50 220 290 194
1,6 1,1 1,4 0,1 0,3 2,9
Tabelle III
Gewichtsprozent
CM%
Gewichtsprozent
CM0/,
11
Gewichtsprozent
SiO8 Na2O Nb2O6 PbO Bi2O3
K
LT. %
15,0
9,0
63,0
13,0
23,4
27,0
44,2
5,4
213 1,2
19,9
8,4
59,4
12,3
30,0
24,6
40,4
5,0
165
1,7
17,1
11,9
66,7
4,3
24,0
32,3
42,1
1,6
270
2,1
13,5 14,3 67,2
5,0
364 2,5
CM % = Kationen-Molprozent.
12
Gewichtsprozent
CM'/, 13
Gewichtsprozent
CM'/o
Gewichtsprozent
CM·/,
15
Gewichtsprozent
SiO2 . Na2O Nb2O6 La2O3 TiO2 . CdO . SrO ..
K
LT. »/
20,5 8,7
61,4 9,4
175 1,2
30,2 24,7 40,0
5,1 20,0
15,4
62,6
2,0
243
1,5
25,2
37,2
35,7
1,9
13,8
14,6
68,6
3,0
445
18,5 38,0 41,6
1,9
13,9 14,7 69,0
2,4
336 2,2
16
Gewichtsprozent
CM'/, 17
Gewichtsprozent
CM%
Gewichtsprozent
CM %
19
Gewichtsprozent
CM
SiO2 . Na2O Nb2O5 CdO . CaO . BeO . K2O . Ta2O6 K....
13,9 14,8 69,3
2,0
273 2,2
18,3 37,7 41,2
2,8
272
1,4
18,5
38,0
41,5
2,0
13,9
14,7
69,2
2,2
270 1
18,2 37,3 40,8
3,7
13,6
14,4
65,2
2,9
3,9
325 1,9
20
Gewichtsprozent
CM »/ο
Gewichtsprozent CM»/»
22
Gewichtsprozent
CM·/,
23
Gewichtsprozent
CMVo
SiO2 ..
Na2O .
Nb2O8
CdO ..
TiO2 ..
ZrO2 ..
ThO2 .
WO3 ..
K
L.T.%
14,0
15,0
64,5
3,0
3,5
509 1,4
18,4
38,1
38,2
1,8
3,5
13,8
14,6
65,6
3,0
3,0
18,5
38,0
39,7
1,9
1,9
12,3
11,5
67,5
4,8
3,9
500
0,9
18,0
32,7
44,7
3,3
1,3
13,6
14,4
65,2
2,9
3,9
358 1,5
18,5
38,1
40,1
24
Gewichtsprozent
CM«/,
Gewichtsprozent CM·/,
26
Gewichtsprozent
CM
Gewichtsprozent
CM %
SiO2 .
Na2O
Nb2O5
CdO .
TiO2 .
TeO2 .
GeO2
P2O5 .
K
13,8
14,6
68,6
1,0
517
18,5
37,9
41,5
0,6
13,8
14,6
68,6
1,0
2,0
18,6
38,1
41,7
0,6
1,0
13,9
14,8
68,4
0,9
2,0
18,6
38,2
41,1
0,6
336
1,4
1,5
13,4
14,2
66,2
3,0
2,0
1,2
471 0,9
17,9
36,8
40,0
28
Gewichtsprozent
CM»/„
Gewichtsprozent CM·/,
30
Gewichtsprozent
CM %
Gewichtsprozent
CM %
SiO2 .
Nb2O5
Na2O
CdO .
TiO2 .
BaO .
NaF .
ZnO .
K
13,5
66,2
14,3
3,0
2,0
18,0
39,8
36,8
1,8
2,0
13,5
63,9
13,0
2,9
2,0 18,5
39,6
34,6
1,9
2,0
14,0
66,3
14,1
1,9
2,0
350 3,6
32
Gewichts
prozent		 CM»/, 33
Gewichts
prozent		 CM»/„
SiOo 8,4
4,4
63,6
2,0
21,6		 15,0
15,3
51,5
3,0
15,2		 12,4
10,8
64,7
10,8
1,3		 18,2
30,6
43,0
Na2O 6,0
2,2
Nb2O5
PaO5
BaO
Al2O3
1,0
0,7
Die Glas-Kristall-Mischkörper des erfindungsgemäßen Verfahrens können hergestellt werden, indem man die Versatzbestandteile in der üblichen Weise mischt und die Ansätze in einem Platinbehälter bei einer Temperatur von etwa 1350 bis 16000C in 1Z4 bis 4 Stunden schmilzt. Die geschmolzene Masse wird dann zu einem Glaskörper abgekühlt, der z. B. durch Pressen in Kontakt mit kaltem Metall unter Ab-528
1,6
18,5
39,6
36,1
1,2
2,0
1,9
0,7
20,0
60,1
12,1
2,9
1,9
3,0
26,8
36,4
31,4
223 1
schrecken zu dem Gegenstand mit der gewünschten Gestalt, z. B. dünnen Streifen geformt wird. Wahlweise kann die geschmolzene Masse durch Eingießen in eine kalte Flüssigkeit abgeschreckt werden, um kleine Glasteilchen zu bilden, welche durch herkömmliche Glaspulverformtechnik zu Gegenständen von gewünschter Gestalt geformt und danach gleichzeitig zu einer einheitlichen Struktur gesintert und durch die vorerwähnte Hitzebehandlung in den halbkristallinen Zustand übergeführt werden. Wahlweise wird der gemischte Versatz oder das Glaspulver durch eine Flamme geführt, um dadurch Glaskügelchen herzustellen. Ein geeigneter Versatz zur Herstellung der im Beispiel 5, Tabelle II bevorzugten Glaszusammensetzung ist in Gewichtsteilen der folgende:
Nb2O5 93,5
BaCO3 50,1
Na2CO3 (wasserfrei) 6,4
Sand 14,3

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines durchsichtigen Glas-Kristall-Mischkörpers mit hoher Dielektrizitätskonstante, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glas erschmolzen wird, dessen Zusammensetzung, ausgedrückt in Gewichtsprozent und auf Oxidbasis bezogen, 5 bis 25% SiO2, 50 bis 80% Nb2O5, 0 bis 20% Na2O und 0 bis 31% BaO beträgt, wobei die Gesamtmenge von Na2O und BaO zwischen 5 und 35% liegt, das Verhältnis BaO zu Na2O dem Bereich I der F i g. 2 b entspricht und die Gesamtmenge von SiO2, Nb2O6, Na2O und BaO, berechnet auf Kationen-Molbasis, wenigstens 90% beträgt, die Glasschmelze zur Bildung eines Glaskörpers schnell abgekühlt, der Glaskörper mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1000cC/Std. auf eine Temperatur von 700 bis 9500C erhitzt, das Glas bei
dieser Temperatur bis zur Steigerung der Dielektrizitätskonstanten um wenigstens 50% gehalten und der so behandelte Körper mit einer Abkühlgeschwindigkeit von bis zu 500°C/Std. auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Glas O bis 10 Kationen-Molprozent folgender Oxide zugegeben werden: LiO2, K2O, Rb2O, Cs2O, Cu2O, Ag2O, BeO, MgO, CaO, SrO, ZnO, CdO, PbO, Sc2O3, Y2O3, Bi2O3, TiO2, ZnO2, SnO2, HfO2, ThO2, V2O5, Ta2O5, MoO3, WO3, GeO2, F2O5, As2O5, Sb2O5, Al2O3, In2O3, Ga2O3, TeO2, Cr2O3, Fe2O3, CoO, MiO, Mn2O3, UO2; Oxide der seltenen Erden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Kristallisationsbehandlung die Formung durch eine Sintertechnik erfolgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 638/1358 11.68 © Bundesdruckerei Berlin
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3216808A (en) * 1962-07-12 1965-11-09 Owens Illinois Glass Co Neutron-absorptive glass
US3295944A (en) * 1963-01-02 1967-01-03 Owens Illinois Inc Method for controlling the rate of devitrification
US3460954A (en) * 1964-05-21 1969-08-12 Bendix Corp Bao-nb2o5-sio2 glass compositions for use in fiber-optics
US3467463A (en) * 1965-11-26 1969-09-16 Corning Glass Works Electrooptic device with birefringent crystals embedded in a glass matrix
US3442822A (en) * 1965-12-22 1969-05-06 Air Reduction Method of making electrical resistor by recrystallization
US3443170A (en) * 1968-02-09 1969-05-06 Charles F Pulvari Ohmic contact to a substrate of insulating material having a doped semiconductive oxide providing a stepped energy gap
US3615757A (en) * 1968-05-31 1971-10-26 Corning Glass Works High dielectric constant niobate-titanate glass-ceramic articles
US4017317A (en) * 1971-08-05 1977-04-12 Owens-Illinois, Inc. Glass-ceramics and process for making same
US3984251A (en) * 1971-08-05 1976-10-05 Owens-Illinois, Inc. Glasses of the Na2 0--T2 05 --SiO2 and the Na2 0--L2 0--a2 05 --SiO2 system
US3852077A (en) * 1972-04-05 1974-12-03 Owens Illinois Inc Glasses, glass-ceramics and process for making same
US3884550A (en) * 1973-01-04 1975-05-20 Corning Glass Works Germania containing optical waveguide
US4099091A (en) * 1976-07-28 1978-07-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electroluminescent panel including an electrically conductive layer between two electroluminescent layers
US4369393A (en) * 1980-11-28 1983-01-18 W. H. Brady Co. Electroluminescent display including semiconductor convertible to insulator
US6268303B1 (en) 1998-07-06 2001-07-31 Corning Incorporated Tantalum containing glasses and glass ceramics
US8141556B2 (en) * 2007-04-27 2012-03-27 Medtronic, Inc. Metallization with tailorable coefficient of thermal expansion
JP5765526B2 (ja) * 2010-02-26 2015-08-19 日本電気硝子株式会社 光反射基材およびそれを用いた発光デバイス
CN103102079A (zh) * 2011-11-10 2013-05-15 北京有色金属研究总院 一种具有高击穿场强的玻璃陶瓷电介质及其制备方法
RU2751324C1 (ru) * 2020-10-21 2021-07-13 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южный федеральный университет» Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия
RU2751323C1 (ru) * 2020-10-21 2021-07-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южный федеральный университет" Низкочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия
CN116081952B (zh) * 2023-03-03 2024-07-02 电子科技大学 一种高硬度硼铌酸盐储能微晶玻璃及制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1148591A (fr) * 1955-02-25 1957-12-11 Welwyn Electrical Lab Ltd Procédé de fabrication de matières vitreuses à structure cristalline polymorphe,et produits obtenus
DE1057251B (de) * 1955-05-20 1959-05-14 Standard Elek K Lorenz Ag Bildwandler, bei welchem ein strahlungs-empfindlicher Stoff die Lumineszenz eines elektrolumineszierenden Stoffes steuert
US2887402A (en) * 1958-05-29 1959-05-19 Du Pont Method of producing electroluminescent lamps
GB921194A (en) * 1959-01-01 1963-03-13 Microcell Ltd Improvements in or relating to glass compositions

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US3114066A (en) 1963-12-10
BE626995A (de)
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