JPH0585844A - β−アルミナ管とセラミツクスとのガラス接合体及びその接合方法 - Google Patents
β−アルミナ管とセラミツクスとのガラス接合体及びその接合方法Info
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Abstract
とセラミックスとのガラス接合体を提供すること。 【構成】 β−アルミナ管1と絶縁リング2とのアルミ
ナ硼珪酸系ガラスによるガラス接合部を雰囲気保護用治
具5で覆い、ガラス表面からの成分蒸発を抑制しつつ接
合する。これにより表面からの深さ10μmにおける硼素
濃度を、表面からの深さ1000μmにおける硼素濃度の90
%以上に維持する。
Description
固体電解質として使用されるβ−アルミナ管とセラミッ
クスとの接合体及びその接合方法に関するものである。
るβ−アルミナ管は、セル陰陽極の絶縁を図るためにセ
ラミックス(α−アルミナ)製の絶縁リングと接合して
使用されており、接合剤としてはアルミナ硼珪酸系ガラ
スが一般的に使用されている。従来、このような接合は
β−アルミナ管の下部を絶縁リングにさし込み、その間
にガラスリングを嵌めて電気炉内で加熱し、ガラスリン
グを溶融させる方法で行われている。
池の運転中や昇降温時に容器材料からの機械的ストレス
を受けるため、信頼性を高めるために安定した強度が要
求されるのであるが、従来の方法により接合されたβ−
アルミナ管とセラミックスとの接合体は機械的強度にば
らつきが大きく、信頼性に欠ける点があった。
の問題点を解決して、接合部の機械的強度が大きくかつ
ばらつきが小さいβ−アルミナ管とセラミックスとの接
合体及びその接合方法を提供するために完成されたもの
である。
解決するために、従来の接合体の機械的強度のばらつき
が大きい理由を追求した結果、溶融時にガラス表面から
B2O3等のガラス成分が蒸発するためにガラスの内部と表
面との間に組成差が生じ、これに伴い熱膨脹係数も変化
して残留応力が生じ、これが機械的強度を低下させたり
ばらつかせている原因であることを知った。
ものであり、第1の発明はβ−アルミナ管とセラミック
スとをアルミナ硼珪酸系ガラスにより接合したガラス接
合体であって、接合部のアルミナ硼珪酸系ガラスの表面
からの深さ10μmにおける硼素濃度を、表面からの深さ
1000μmにおける硼素濃度の90%以上に維持したことを
特徴とするβ−アルミナ管とセラミックスとのガラス接
合体を要旨とするものである。また第2の発明は、β−
アルミナ管とセラミックスとをアルミナ硼珪酸系ガラス
により接合するにあたり、ガラス接合部を雰囲気保護用
治具により限定された小空間内に置くことにより、ガラ
ス表面からの成分蒸発を抑制しつつ接合することを特徴
とするβ−アルミナ管とセラミックスとの接合方法を要
旨とするものである。
−アルミナ管とセラミックスとを接合する際にガラス接
合部を雰囲気保護用治具により覆い、ガラス表面からの
ガラス成分の蒸発を抑制する。この結果、ガラス表面と
ガラス内部との組成差が減少し、特に蒸発し易い硼素の
濃度に着目したとき、ガラスの表面からの深さ10μmに
おける硼素濃度を、表面からの深さ1000μmにおける硼
素濃度の90%以上に維持することができる。このように
して接合部の表面部と内部とのガラス組成を均一化すれ
ば熱膨脹係数も均一化され、残留応力も減少して接合部
の機械的強度に優れた接合体を得ることが可能となる。
なおここで硼素濃度の差を10%未満に限定したのは、後
述する実施例に示されるようにこれを越えると次第に従
来品のレベルに近づくためである。以下に本発明を実施
例によって更に詳細に説明する。
m の片端を封口した形状のβ−アルミナ管1と、外径42
mm、高さ10.0mmのα- アルミナ製の絶縁リング2とを作
成し、これらを固定用治具3の上にセットし、それらの
間にアルミナ硼珪酸系ガラスからなるガラスリング4を
置く。なお絶縁リング2にはガラスリング4の位置を決
めるためのテーパ部を形成しておく。ガラスリング4は
肉厚1mm、高さ2mmであり表1に示すA〜Dの4種類の
組成からなり、十分に脱泡されたものを使用する。
外径を持ち、ガラスリング4を覆う形状の円筒体をα−
アルミナにより作成し、雰囲気保護用治具5として絶縁
リング2の上面に置いた。本発明の効果を確認するた
め、内径と高さを表2のように変えた5種類の雰囲気保
護用治具5を容易した。さらに比較のために雰囲気保護
用治具5を使用しない接合も行った。
気保護用治具5とを組合せ、接合テストを行った。接合
はそれぞれのガラスの高温粘性に対応した条件で行い、
例えばガラスAの場合には室温から200 ℃/Hr で最高温
度1150℃まで昇温し、1Hr保持した後、200 ℃/Hrでガ
ラス転移点付近まで降温し、20℃/Hr で室温まで冷却し
た。
械的強度を測定した。測定方法は、得られたガラス接合
体の絶縁リング2の上下面を把持し、βアルミナ管1の
封口端部に荷重を掛けることにより接合部にモーメント
荷重を負荷して、その破壊荷重を測定する方法によっ
た。以下の各接合条件について、20本ずつの接合破壊試
験を実施した。その平均破壊荷重と標準偏差を示す。
尚、破壊位置は総てβアルミナ管1と絶縁リング2との
ガラス接合部であった。
護用治具5を用いたガラス接合体はその破壊荷重が大き
く、本発明による効果が顕著であることが分かる。また
雰囲気保護用治具5を用いた実施例の中でも、保護され
る空間体積が小さい場合、あるいはβアルミナ管1と雰
囲気保護用治具5との間隙が小さい場合は破壊荷重のば
らつきを示す標準偏差も小さく、信頼性が高い点でより
優れた組み合わせと考えられる。
ラス部分の均質性を評価するために接合部断面の組成分
布を調査した。ガラス接合部をβアルミナ管1の軸方向
に切断したのち、その切断面を光学研摩し、雰囲気保護
用治具5により保護されたガラス表面と内部の組成偏析
状態をEPMAにより分析した。分析は点分析により雰
囲気保護用治具5により保護されたガラス表面から約30
μm 内部と1000μm 内部で実施した。その結果を表4に
示す。また線分析によって、ガラス表面から内部への特
定元素濃度を調査し、その結果を表5に示した。
によってβ−アルミナ管とセラミックスとのガラス接合
部を限定された小空間内に置き、ガラス表面からの成分
蒸発を抑制しつつ接合を行わせた場合には、ガラス表面
と内部との組成差が小さく均質となる。特に雰囲気保護
用治具を使用しない従来法によるときは、ガラス表面か
らの深さ10μmにおける硼素濃度が、表面からの深さ10
00μmにおける硼素濃度の60%以下に低下するが、本発
明の接合体では90%以上に維持されており、その結果と
して表3に示したように接合部の機械的強度を従来品よ
りも極めて高くすることができる。よって本発明は従来
の問題点を解消したβ−アルミナ管とセラミックスとの
ガラス接合体及びその接合方法として、産業の発展に寄
与するところは極めて大きいものである。
Claims (2)
- 【請求項1】 β−アルミナ管とセラミックスとをアル
ミナ硼珪酸系ガラスにより接合したガラス接合体であっ
て、接合部のアルミナ硼珪酸系ガラスの表面からの深さ
10μmにおける硼素濃度を、表面からの深さ1000μmに
おける硼素濃度の90%以上に維持したことを特徴とする
β−アルミナ管とセラミックスとのガラス接合体。 - 【請求項2】 β−アルミナ管とセラミックスとをアル
ミナ硼珪酸系ガラスにより接合するにあたり、ガラス接
合部を雰囲気保護用治具により限定された小空間内に置
くことにより、ガラス表面からの成分蒸発を抑制しつつ
接合することを特徴とするβ−アルミナ管とセラミック
スとの接合方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27338391A JPH07100632B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | β−アルミナ管とセラミックスとのガラス接合体及びその接合方法 |
| US07/772,325 US5196277A (en) | 1990-10-25 | 1991-10-07 | Sodium-sulfur cell and method of joining solid electrolyte tube and insulative ring |
| EP94115031A EP0632515B1 (en) | 1990-10-25 | 1991-10-08 | Method of joining solid electrolyte tube and insulating ring |
| CA002053034A CA2053034C (en) | 1990-10-25 | 1991-10-08 | Sodium-sulfur cell and method of joining solid electrolyte tube and insulative ring |
| DE69112335T DE69112335T2 (de) | 1990-10-25 | 1991-10-08 | Natrium-Schwefelzelle und Verfahren zum Verbinden vom rohrförmigem Festelektrolyten und isolierendem Ring. |
| DE69131538T DE69131538T2 (de) | 1990-10-25 | 1991-10-08 | Verfahren zum Verbinden eines tubulären Festelektrolyten mit einem isolierenden Ring |
| EP91309216A EP0482785B1 (en) | 1990-10-25 | 1991-10-08 | Sodium-sulfur cell and method of joining solid electrolyte tube and insulative ring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27338391A JPH07100632B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | β−アルミナ管とセラミックスとのガラス接合体及びその接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0585844A true JPH0585844A (ja) | 1993-04-06 |
| JPH07100632B2 JPH07100632B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=17527135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27338391A Expired - Lifetime JPH07100632B2 (ja) | 1990-10-25 | 1991-09-24 | β−アルミナ管とセラミックスとのガラス接合体及びその接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07100632B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-24 JP JP27338391A patent/JPH07100632B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07100632B2 (ja) | 1995-11-01 |
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