1.本发明涉及一种包括绝缘组件、特别是包括至少已部分结晶的玻璃的接头及其用途，以及一种可结晶玻璃和至少已部分结晶的玻璃及其用途。接头可以应用于对接头的耐热性、机械稳定性及其电阻要求较高的各个领域。


背景技术：

2.如果将这种接头集成在内燃机的排气系统的多个部分中、例如集成在废气净化可控的机动车中以用于诸如馈送电气或电子信号，则环境条件往往会发生很大的变化。例如，在冷启动操作中、特别是在相当寒冷的地区或空气湿度较高的环境下，这种接头可能会被大气中凝结的组分构成的水膜覆盖。这种凝结可以表现为自身形成液滴，或者甚至是会覆盖接头的整个表面。因此，可能不期望地改变接合配对件之间的电阻，而且，就控制行为而言，会使得对废气净化的有效控制受损。
3.尽管可以使用极高阻抗的绝缘材料(下面将参照可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃对其进行详细描述)，但是考虑到上述缺陷，这些绝缘材料通常不足以在这样的环境中产生无损的控制行为。
4.文献de 10 2008 045 816 a1提出了一种围绕导体的弹性体材料，以延长爬电距离，其中，在本公开的情况下，爬电距离是指接合配对件之间能产生爬电电流的距离。此方案的缺点是，弹性体材料往往无法呈现出在排气系统的热部分所需的连续运行中的热稳定性和长期耐久性。


技术实现要素：

5.本发明的一方面旨在更好地保护本公开的绝缘材料、特别地是保护本公开的可结晶玻璃或已部分结晶的玻璃的电气或电子特性(特别是其高阻抗性)，以免受环境影响。
6.本发明的目的的该方面由一种接头实现，该接头包括电绝缘组件和至少两个接合配对件，其中接合配对件51、52中的至少一个接合配对件通过电绝缘组件53与接合配对件51、52中的至少另一个接合配对件保持电绝缘；并且其中在接合配对件之间延伸的电绝缘组件53的表面限定结构s，特别地所述结构s是突起或凹陷，并且与没有该结构s的表面相比，所述结构能够特别地延长从所述至少一个接合配对件到所述至少另一个接合配对件沿所述表面的直接通路；并且优选地，所述结构s完全围绕至少一个接合配对件；其中所述电绝缘组件或所述结构包括可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃或由可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃制成。
7.在本公开的范围内，“保持电绝缘”是指以这样的方式保持，即：使得当保持在干燥的环境下并且在本公开的接头上没有任何可能损害该接头的接合配对件之间的直流电阻的情况下，该直流电阻大于100兆欧，并且该电阻值是在低于100伏的电压下测量的。
8.前述的结构s可以与绝缘组件的以下部分一体形成并与所述部分的材料相同，其
中：所述部分在所述接合配对件之间延伸并结合至每个接合配对件、优选地玻璃熔接至每个接合配对件，并且优选地所述绝缘组件的材料包括至少已部分结晶的玻璃。
9.在接合配对件的表面和至少已部分结晶的玻璃的表面之间的过渡区内，可以在本公开的接头内设置至少主要为非晶的玻璃层，优选地所述玻璃层每立方厘米包括少于10个的孔隙，和/或优选地，所述玻璃层的厚度为5μm以下、更优选地为2μm以下、最优选地为1μm以下。
10.在当前描述的接头中，结构s可以包括可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃，并且可以在所述结构s的表面上设置至少主要为非晶的玻璃层，其中，所述非晶的玻璃层特别地呈玻璃层的形式，并且所述玻璃层基本上没有开放的孔隙，并且特别地所述玻璃层每立方厘米包括少于10个的孔隙，并且所述玻璃层的厚度为5μm以下、更优选地为2μm以下、最优选地为1μm以下。
11.进一步地，将在下文进行详述接头的实施例，其中，结构s与所述绝缘组件的以下部分不是由相同的材料制成，其中：所述部分在所述接合配对件之间延伸并结合至每个接合配对件，并且优选地玻璃熔接至每个接合配对件。
12.在其中结构s与绝缘组件的一部分(该部分在所述接合配对件之间延伸并结合至每个接合配对件，并且优选地玻璃熔接至每个接合配对件)不是由相同的材料制成的这种接头中，所述结构可以包括耐热陶瓷材料，所述耐热陶瓷材料例如为镁橄榄石、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷，所述氧化锆基陶瓷例如为包括y型稳定氧化锆的陶瓷。
13.在其中结构s与绝缘组件的一部分(该部分在所述接合配对件之间延伸并结合至每个接合配对件，并且优选地玻璃熔接至每个接合配对件)不是由相同的材料制成的接头的情况下，所述结构s可以布置在所述绝缘组件的所述部分上，从而在所述部分的径向方向上大致居中，并且优选地，所述结构至少使其一部分伸入所述部分中。
14.在其中所述结构s包括加强件的有利接头中，所述加强件可以包括金属箔、或金属片、或包括金属的平纹织物、网状或针织物；并且所述金属优选地由钢组成或包括钢。
15.在本公开的实施例中，所述结构s的边缘的圆角半径rv可以小于十分之一毫米、优选地小于二十分之一毫米，并且大于10μm。
16.根据本公开描述的实施例的可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃可以通过本公开所述的结构s延长位于待彼此绝缘的接合配对件之间的绝缘材料的表面，并且从而可以沿绝缘组件的表面延长爬电距离。
17.根据本公开描述的实施例的可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃可以生产出一种高耐热和/或高机械强度的接头。如上所述，根据所描述的实施例的可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃能够使得在至少已部分结晶的玻璃中形成特别稳定的微结构、特别地生成一种即使在高达1000℃或甚至更高的高温下也具有机械稳定性的微结构。
18.因此，另一方面涉及一种可结晶玻璃和设置成至少部分已结晶的状态的玻璃，并且这些玻璃尤其可应用于焊料玻璃领域。焊料玻璃(也被称为玻璃焊料或“密封玻璃”)用于在待接合的部件之间产生紧密的结合件，这种结合件也称为接合连接件或接头。
19.通常，为了在操作过程中产生可暴露于例如900℃以上的温度(例如甚至约1000℃的温度)的稳定接头，焊料玻璃一方面需要能够承受上述高温，并且另一方面其热胀行为需与待接合的材料相匹配。待接合的材料可以是例如耐高温的金属和/或金属合金，并且还可
以是耐高温的非金属材料，诸如钇稳定的zro2。
20.此外，接头必须是气密密封的，并且特别是当用于诸如传感器技术和/或燃料电池中的电子元件时，接头必须具有电绝缘效果，即：其呈现仅非常低的导电性。
21.然而，具有高热膨胀性的市售玻璃焊料通常熔化温度较低，从而使其热稳定性受限，因此，这些玻璃焊料不能在高温下使用。用于高温范围下的玻璃焊料的热膨胀系数继而也远远低于耐高温接合配对件的热膨胀系数。
22.在现有技术中，已经提出了各种用于生产接头的玻璃焊料。
23.德国专利申请de 100 16 416 a1公开了一种玻璃陶瓷密封件，其所使用的起始玻璃由38重量％至48重量％的sio2、15重量％至19重量％的al2o3、4.5重量％至11重量％的tio2、0重量％至1.5重量％的na2o、0重量％至1.5重量％的k2o、以及23重量％至30重量％的cao组成，此外，其还可以附加地包括最多1.5重量％的li2o。利用这些组分，在100℃至500℃的温度范围内，可以实现最多8.8*10-6
/k的热膨胀系数。
24.德国专利de 10 2012 206 266 b3描述了一种不含钡和锶的玻璃类接合材料或玻璃陶瓷接合材料以及其用途。为了使得待结合的部件充分润湿，该接合材料包括b2o3。
25.德国专利申请公报de 10 2014 218 983 a1描述了一种用于恶劣工作条件的馈通元件。在该专利申请中，接合材料也包括b2o3。
26.专利申请公报de 10 2010 035 251 a9公开了一种高温玻璃焊料及其用途。该玻璃焊料包括至少10重量％的bao。然而，bao是不利的，因为钡会与耐高温钢(即耐热钢)中的cr发生反应。
27.专利申请公报de 10 2015 207 285 a1描述了一种玻璃类密封材料或至少已部分结晶的密封材料，其至少含有5摩尔％的b2o3。
28.de 10 2011 080 352 a1公开了一种高温玻璃焊料及其用途。所描述的高温玻璃焊料包括在13重量％至50重量％之间的al2o3，而sio2只是选择性地包含在该玻璃焊料中。
29.美国专利申请us 2007/0238599 a1公开了一种包括环硅酸盐的高结晶烧结玻璃陶瓷。根据一个实施例，us 2007/0238599 a1的玻璃陶瓷包括在30重量％至55重量％之间的sio2、在5重量％至40重量％之间的cao以及在0.1重量％至10重量％之间的al2o3作为必要成分，其中玻璃陶瓷中包含的氧化物bao、cao和sro的总量在40重量％至65重量％之间。换句话说，us 2007/0238599 a1的玻璃陶瓷除了cao之外还始终含有bao和/或sro。
30.美国专利申请us 2010/0129726 a1公开了一种具有低b2o3含量的无铅玻璃，其中其中玻璃中的氧化物sio2、mgo、cao、sro、bao、zno和al2o3的含量至少为97摩尔％。
31.在us 2013/0108946 a1中也公开了一种用于密封件的玻璃陶瓷组合物，该组合物或者由sio2、al2o3和cao组成，或者由sio2、al2o3、cao和sro组成，或者由sio2、al2o3和la2o3组成，并且还可以包括其他可选组分。
32.在英国皇家化学学会期刊(rsc advances)的2012年第2期第10955-10967页中，reddy等人公开了一种用于功能性应用(例如用于密封件)的黄长石基玻璃和玻璃陶瓷。bi2o3特别地用作结晶剂。
33.国际专利申请wo 2017/220700 a1公开了一种利用至少已部分结晶的玻璃生产的结合件和生产这种结合件的方法，其中，该至少已部分结晶的玻璃包括至少一个晶相和孔隙，这些孔隙有组织地分布在该至少已部分结晶的玻璃中。
34.最后，国际专利申请wo 2018/066635 a1公开了一种用于接合或结合的玻璃组合物。该组合物含有43摩尔％％至53摩尔％的sio2、12摩尔％至33摩尔％的cao、12摩尔％至33摩尔％的mgo、1摩尔％至7摩尔％的la2o3以及0摩尔％％至4.5摩尔％的zno。
35.所有上述现有技术的材料都存在缺点。
36.例如，根据de 10 2012 206 266 b3、de 10 2014 218 983 a1和de 10 2015 207 285 a1的组合物必然包含b2o3。在国际专利申请wo 2017/220700 a1中公开的玻璃也优选地包括b2o3。然而，b2o3是一种在较低温度下就会熔化的材料，因此，如上所述，其通常用于确保在熔化过程中充分润湿待接合的部件。然而，这样却无法实现接头的高耐热性。
37.如果接合材料含有bao和/或sro，则会使得其与耐高温的钢(其通常包括cr)产生寄生接触反应。
38.如果环硅酸盐形成为结晶相，则其热膨胀系数约为8*10-6
/k，该系数过低。
39.此外，成核材料(诸如tio2)的高含量也是不利的，因为它们会导致可结晶玻璃的结晶化不受控或不可控。此外，tio2甚至可能导致低膨胀结晶相的形成，对于此处所考虑的应用来说，这将是最糟糕的情况。
40.如us 2010/0129726 a1中所述，在结晶相所包含的组分含量非常高的情况下，例如，待接合的材料的润湿性是值得怀疑的，并且因此其作为接合材料的适用性也是值得怀疑的。
41.因此，需要一种可结晶玻璃，优选地，其具有高耐热性，诸如900℃或甚至更高的耐温性，从而当被熔化时其可润湿待接合的材料和/或部件，并且其优选地具有高热膨胀系数。
42.因此，本发明的目的的另一方面包括提供一种可结晶的玻璃，其克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。
43.本发明的目的的该另一方面是通过独立权利要求的主题实现的。通过从属权利要求、附图及说明书，可以显而易见具体改善和特定实施例。
44.根据本发明的该另一方面的公开涉及一种接头、特别是一种耐热和/或高机械强度的接头，该接头包括至少已部分结晶的玻璃和接合配对件，其中，所述至少已部分结晶的玻璃包括以体积计小于10％、优选地小于5％的残余玻璃部分。所述至少已部分结晶的玻璃包括晶体聚集体。所述晶体聚集体由大量微晶形成。所述微晶优选地呈针状和/或薄板状。优选地，微晶可以以放射状图案、诸如球状和/或扇形状图案和/或以棒状和/或薄板状形式分布在整个至少已部分结晶的玻璃中。
45.这样的接头的设计有很多优点。
46.特别地，由于残余玻璃的低于10体积％、优选地甚至低于5体积％的低含量，因此，可以实现接头实现高尺寸稳定性。
47.通过以下事实更有利于保证接头的高尺寸稳定性：已结晶玻璃所包含的微晶被聚集在一起。微晶的针状和/或薄板状配置是特别有利的。本发明人已发现，晶体聚集体中的微晶的针状和/或薄板状形式使得所述至少已部分结晶的玻璃具有机械稳定结构。如果优选地针状和/或薄板状微晶以球状和/或扇形状和/或棒状和/或薄板状的形式分布在整个至少已部分结晶的玻璃中，则情况尤其如此。本发明人认为，鉴于微晶的优选针状和/或薄板状形式以及它们以例如球状或以放射状图案或另外以棒状形式排列并随机分布在至少
已部分结晶的玻璃中，因此微晶之间会互锁，这有利地增加了至少已部分结晶的玻璃抵抗例如剪切力、压力或拉伸力等的机械稳定性。这种互锁也可以以一种产生“纸牌屋(kartenhausstruktur)”结构的形式出现。
48.微晶也可以是薄板状的，也就是说，它们可以以薄板的形式分布在已结晶的玻璃中。在截面图中，这种形式也将呈现为棒，这使得在个别情况下很难区分。在本公开的范围内，薄板被理解为是指一种几何形状，在这种形状中，在直角坐标系中的一个空间方向上的横向尺寸(厚度)比垂直于该第一方向的另外两个方向上的横向尺寸(长度、宽度)要小一个数量级。
49.本公开还涉及一种接头、特别是一种耐热和/或高机械强度的接头，该接头包括至少已部分结晶的玻璃和接合配对件，其中，玻璃包括：
50.la2o3大于0.3摩尔％小于5摩尔％、优选地小于或等于4.5摩尔％、最优选地小于或等于4摩尔％；
51.nb2o
5 0摩尔％至9摩尔％；
52.ta2o
5 0摩尔％至7摩尔％；
53.其中，
54.∑(a2o5)大于0.2摩尔％至9摩尔％；
55.其中，a是一种元素，该元素在氧化物中的氧化数通常为v+，并且该元素包括或可以包括nb和/或ta或p和/或其混合物。
56.已经发现，通过添加氧化物la2o3、ta2o5和/或nb2o5以及可选地进一步添加组分为a2o5的氧化物，可以获得一种坚固的接头，诸如一种耐热和/或高机械强度的接头。
57.这里，a是一种元素，该元素在氧化物中的氧化数通常为v+。可行的是：在可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃中，并非所有包含的原子“a”都处于相同的氧化状态。
58.玻璃中包含的氧化物la2o3、nb2o5和ta2o5以及还可选地包含的氧化物a2o5在本公开的范围内也称为“形成玻璃基质的氧化物”，并且在本公开的范围内，该术语被理解为是指在可结晶玻璃的热处理之后，即当玻璃处于至少已部分结晶玻璃的形式时，这些氧化物原样保留在玻璃基质中。因此，术语“形成玻璃基质的氧化物”有别于更上位术语“形成玻璃的氧化物”。特别地，氧化物mgo和cao在本公开的范围内不是形成玻璃基质的氧化物，尽管cao可以例如是传统玻璃、诸如钠钙玻璃的常见成分。在根据本公开实施例的玻璃中，诸如cao和mgo的氧化物被接合在结晶相中，这意味着它们不会保留在玻璃基质中，因此不被称为是形成玻璃基质的氧化物。
59.然而，完全有可能的是：在进一步的陶瓷化过程中，至少一些形成玻璃基质的氧化物(例如la2o3)至少部分地接合在结晶相中。然而，尽管含量很小，也通常会存在残余含量的玻璃相，其特别地由形成玻璃基质的氧化物形成。
60.根据本公开的接头的实施例包括含量落入上述限值内的氧化物la2o3和nb2o5和/或ta2o5以及还可选地包含氧化物a2o5，这是有利的，因为以这种方式，至少已部分结晶的玻璃特别有利地设计成使得能在用于生产接头或结合件的热处理过程中实现玻璃熔接。因此，特别有利地，能以这种方式在接头的各个部件之间产生牢固的结合，并且特别地，有利于在至少已部分结晶的玻璃和接合配对件之间形成牢固的结合。然而，将形成玻璃基质的氧化物限定在上述限值内有利于确保同时提供接头的高温稳定性和/或高机械强度。
61.在本公开的范围内，会用到如下定义。
62.在本公开的范围内，可结晶玻璃被理解为可以进行结晶化的玻璃，特别地，该结晶化是受控的或至少是可控的。这里，受控的结晶化被理解为是指，通过选择的热处理，能将可结晶玻璃转化为一种状态，在这种状态下：该玻璃被至少部分地结晶，并且优选地以目标方式调整该至少已部分结晶的玻璃的结晶组分和/或其微结构，即：该至少已部分结晶的玻璃中所包含的晶体和/或微晶的空间排列和/或尺寸。优选地，受控的结晶化允许获得一种微结构，其中例如微晶的尺寸基本一致，例如微晶的尺寸均在一位数的微米范围内，因此，例如所有微晶都具有约为1μm至3μm的等效直径。
63.当然，也可以是其他具有更大或更小微晶的微结构。
64.如果至少已部分结晶的玻璃包括多个不同的结晶相，则也可能的是：一个结晶相内的晶体或微晶的平均尺寸较为相似，但在不同结晶相之间的微晶尺寸则差异较大。
65.被认为与优选受控的或可控的结晶化相反的是玻璃的自发结晶化，其会带来无法预期的且通常是不希望得到的结晶相，特别地，自发结晶化甚至可能导致玻璃完全失透(entglasung)。
66.在本公开的范围内，晶体聚集体或晶体联合体被理解为是指至少两个晶体或微晶的交互生长。特别地，晶体或微晶可以呈现随机的交互生长。这意味着聚集体中的单个晶体或微晶不需要沿着优选方向或沿着特定的微晶平面交互生长。
67.晶体或微晶的针状形式被理解为是指晶体或微晶展现出一个方向，在该方向上，晶体或微晶的尺寸至少在比其他两个空间方向上的尺寸大一个数量级。换句话说，具有针状形式的晶体或微晶可以是针状或杆状，或者呈棱柱的形式，在呈棱柱的情况下，棱柱状基底的横向尺寸至少比晶体或微晶的长度小一个数量级。这样的晶体或微晶还被称为是呈棱柱状的。
68.微晶也可以是薄板状的，也就是说，微晶可以以小薄板的形式分布在已结晶的玻璃中。在截面图中，这样的形式也呈现为棒，这使得在个别情况下很难区分。在本公开的范围内，薄板指一种几何形状，在这种形状中，其在直角坐标系下的一个空间方向上的横向尺寸(厚度)比在垂直于该第一方向的另外两个方向上的横向尺寸(长度、宽度)要小一个数量级。
69.在本公开的范围内，晶体或微晶的放射状图案被理解为是指针状或薄板状的晶体(诸如针状或棱柱状的晶体或微晶)围绕一中心排列，使得其一端指向同一点，而另一端沿不同的空间方向向外。例如，指向中心的端部可以在中心点处相互接触。然而，这并不是必须的。晶体聚集体从中心径向向外指向的这种形式的一个例子是晶体聚集体的球状形式。这样的球状形式是晶体聚集体的近似球形或椭圆形配置，并且在二维表示中可能近似地具有圆的形状。然而，在实践中，微晶和晶体聚集体在微结构中的交互生长往往会使其与球状物的理想球形或圆形形状产生偏差。特别地，形成球状物的晶体或微晶可能具有不同的长度和/或厚度。
70.放射状排列的另一实施例是在二维截面视图下的扇形形式。例如，可行的是，晶体或微晶不能在微结构内的特定空间方向上形成。在这种情况下，晶体或微晶也会从中心向外延伸，但只在一定的方位角(raumwinkels)内延伸。
71.棒状或薄板状的分布排列被理解为是指单个晶体或微晶没有从同一中心向外沿
不同的空间方向延伸，而是随机排列，例如没有一个特别优选的方向。特别地，晶体或微晶可以彼此互锁。例如，此类结构可以与“纸牌屋”的结构相当，在该结构中，各个薄板相互接合(就像纸牌屋中的纸牌一样)，并形成稳定的结构。
72.在本公开的范围内，结晶核指的是指结晶化的起始点。结晶核有利于原子的堆积，以例如在热力学或动力学上建立晶格。特别地，结晶核可以是晶格缺陷和/或原子的集合。通常情况下，边界面可能是结晶化的起始点或者包括结晶化的这种起始点。
73.根据接头的一个实施例，微晶至少部分地包括位于晶界处的结晶核，和/或微晶的晶界至少部分地具有配置在该晶界上的特别地包括镧化合物的镧富集物。
74.接头的这种配置是有利的，以便有利于在至少已部分结晶的玻璃和接合配对件之间形成特别牢固的结合。如果微晶至少部分地在晶界处具有结晶核，则这可以促进至少已部分结晶的玻璃的微结构的形成，该至少已部分结晶的玻璃包括具有例如呈放射状排列或棒状或薄板状分布排列的例如呈纸牌屋结构类型的晶体聚集体。
75.如果至少在微晶的一部分晶界上提供特别地包括镧化合物的镧富集物，则情况也是这样的。本发明人认为，镧富集物(例如镧化合物)可以用作有效的结晶核。
76.根据接头的另一实施例，接合配对件和至少已部分结晶的玻璃的热膨胀系数之差的绝对值为5*10-6
/k以下、优选地为3*10-6
/k以下、最优选地为1*10-6
/k以下。接头的该实施例、特别地其玻璃和接合配对件的热膨胀系数相匹配可以产生的有益效果是：通过此方式可以进一步提高如此得到的接头的耐热性和/或机械耐久性。
77.接头可以暴露在高工作温度下。特别地，可以暴露在1000℃以上的工作温度下。可以认为，晶体聚集体的存在和所述结构可以例如通过晶体聚集体的互锁和准相互接合而实现在机械意义上的材料稳定性。如果包括残余玻璃相，则其也可以被晶体聚集体和/或晶体聚集体的结构所稳定，即使该使残余玻璃相由于热冲击而有些软化。
78.有利地，该接头特别地相对于振动载荷还具有机械稳定性。在符合iso 16750-3(2007-08-01版)的冲击和振动试验中，可以将机械稳定性作为温度的函数来测量。可以认为，晶体聚集体能抑制材料中初始裂纹的扩展，从而即使局部出现缺陷，也可以避免包括接头的组件的失效。
79.因此，根据本公开的一个实施例，接头能够承受至少1000℃的工作温度，并且根据iso 16750-3进行的测量，所述接头优选地具有抗冲击性和抗振动性。
80.换句话说，晶体聚集体似乎可以抵消操作过程中至少已部分结晶的玻璃的体积元素发生的位移。这可以通过考量包括晶体聚集体的任意两个相邻的体积元素而想到。在操作过程中，在机械负载下，力能够作用在体积元素上，例如，剪切力旨在使得体积元素相对于彼此发生位移。如果晶体聚集体具有合适的结构、特别地具有上文所述的结构，则晶体聚集体可以互锁，并且因此纯粹以机械方式抑制体积元素相对于彼此发生位移。
81.因此，根据接头的的另一实施例，晶体聚集体在操作过程中可以抵消至少已部分结晶的玻璃的体积元素相对于彼此发生的位移。
82.有利地，也可以特别地将所提到的测量有效地结合在一起。
83.优选地，接头以这样的方式实施，即：使得至少已部分结晶的玻璃的表面没有弯月面或有中性弯月面。
84.在这里，没有弯月面的表面的形式被理解为是指该表面不是弯曲的。例如，当加热
玻璃以产生接头并且该玻璃至少部分熔化(玻璃熔接)并由此特别地润湿接合配对件使得结果在与接合配对件的交界处的毛细力会导致玻璃上升时，至少已部分结晶的玻璃的表面可能会产生弯曲形式。在这种情况下，弯月面将是凹陷的。另一方面，在只有轻微润湿的情况下，例如，如果玻璃的粘性极高，则也可能会出现凸面的弯月面。然而，最理想的情况是，接头设计成使得至少已部分结晶的玻璃的表面没有弯月面，即不向上或向下弯曲。这也被称为具有中性弯月面。
85.根据接头的另一实施例，在接合配对件的表面和所述至少已部分结晶的玻璃的表面之间的过渡区内设置至少主要为非晶的玻璃层，其中，优选地，所述玻璃层每立方厘米包括少于10个的孔隙，和/或优选地所述玻璃层的厚度为5μm以下、更优选地为2μm以下、最优选地为1μm以下。
86.这种接头的实施例是有利的，因为以这种方式可以实现特别牢固的结合。特别地，在至少已部分结晶的玻璃和接合配对件之间的交界处具有低孔隙率，这有利于进一步增加接头的机械和/或耐热性。这是因为特别是当接头暴露在高温下时，交界处或交界附近的孔隙可能是机械故障的起始点。
87.在交界处的非晶玻璃层的厚度很小，这也有利于例如促进可以承受高温和/或机械负荷的接头的形成。形成玻璃层意味着在接合配对件和玻璃之间存在化学结合。然而，根据本公开，特别有利的是，至少已部分结晶的玻璃所具有的残余玻璃的含量低于10体积％、优选地低于5体积％。换句话说，至少已部分结晶的玻璃应该只包括一小部分的残余玻璃。这是因为特别地单个或多个结晶相的形成可以使得接头具有热和/或机械稳定性。因此，有利地，如果非晶玻璃层的小厚度不超过5μm以下、优选地2μm以下、最优选地1μm以下，则特别能确保高热和/或机械阻力。
88.根据该接头的一个实施例，接合配对件包括金属，特别是选自以下的组的金属，该组包括：钢，例如普通钢、高级钢、不锈钢和耐热铁素体钢，这些钢可以已知为品牌名称thermax的钢，例如thermax 4016、thermax 4742、或thermax 4762、或crofer 22apu、或crofer 22h，或例如nife45、nife47、或镀镍销针的镍铁基材料，或者是已知为品牌名称inconel的钢，例如inconel 718或x-750，或者也可以是诸如以cf25、合金600、合金601、合金625、合金690、sus310s、sus430、suh446或sus316标记的钢，或者诸如为1.4762、1.4828或1.4841的奥氏体钢；kanthal加热丝；或耐热陶瓷化合物，其中，耐热陶瓷化合物可以例如是镁橄榄石、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷，该氧化锆基陶瓷例如为包括y型稳定氧化锆的陶瓷。
89.根据一个实施例，接头呈现出小于10-8
mbar*l/s的氦泄漏率，和/或，根据一个实施例，接头包括至少已部分结晶的玻璃，至少已部分结晶的玻璃的杨氏模量在80gpa和200gpa之间、优选地杨氏模量在100gpa和125gpa之间。这样的实施例是有利的，因为尽管以此方式使得机械刚度足够，但与传统的陶瓷相比，这样的结合例如更具有弹性。这在温度循环负载的情况下是有利的，因此有利于使得接头特别地具有温度稳定性。
90.本公开还涉及一种可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃，包括：
91.la2o3大于0.3摩尔％至小于5摩尔％、优选地小于或等于4.5摩尔％、
92.最优选地小于或等于4摩尔％；
93.nb2o5ꢀꢀꢀꢀꢀ
0摩尔％至9摩尔％；
94.ta2o5ꢀꢀꢀꢀꢀ
0摩尔％至7摩尔％；
95.其中，
96.∑(a2o5)大于0.2摩尔％至9摩尔％；
97.其中，a是一种元素，该元素在氧化物中的氧化数通常为v+，并且该元素例如包括nb和/或ta或p和/或其混合物。
98.已经发现，通过添加足够数量的、即添加上述限值内的氧化物la2o3、ta2o5和/或nb2o5以及还可选地添加组合物a2o5的氧化物，则可以在玻璃和接合配对件之间形成牢固结合。
99.这里，a是一种元素，该元素在氧化物中的氧化数通常为v+。因此，在可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃中，有可能并非所有的原子“a”都处于相同的氧化状态。
100.在本公开的范围内，玻璃中包含的氧化物la2o3、nb2o5和ta2o5以及还可选地包含的氧化物a2o5也称为“形成玻璃基质的氧化物”，并且在本公开的范围内，该术语被理解为是指，在可结晶玻璃的热处理之后，即：当玻璃呈至少已部分结晶的玻璃的形式时，这些氧化物原样保留在玻璃基质中。因此，术语“形成玻璃基质的氧化物”有别于更上位术语“形成玻璃的氧化物”。特别地，氧化物mgo和cao在本公开的意义上不是形成玻璃基质的氧化物，尽管cao可以例如是传统玻璃、诸如钠钙玻璃的常见成分。在根据本公开实施例的玻璃中，诸如cao和mgo的氧化物被接合在结晶相中，这意味着它们明显不会保留在玻璃基质中，因此不是形成玻璃基质的氧化物。
101.然而，完全有可能的是，在进一步的陶瓷化过程中，一个或多个形成玻璃基质的氧化物(诸如la2o3)至少部分地接合在结晶相中。然而，也通常会存在残余含量的玻璃相，其特别地由所谓的形成玻璃基质的氧化物形成。
102.添加组分la2o3、ta2o5和/或nb2o5以及还可选地添加氧化物a2o5，初始有助于提高起始材料的玻璃稳定性。如上所述，这些氧化物是那些在热处理之后、也即能够将可结晶玻璃转化为至少已部分结晶的玻璃的热处理之后，至少原样留在微晶和/或晶体周围的玻璃基质中的氧化物。
103.本发明人认为，这些组分(如果有的话)只有在热处理的后期才会转化为和/或接合在结晶结构的组分中。特别地，至少组分la2o3可以至少部分地被接合在结晶相中。
104.令人惊讶的是，已经发现，清楚的是，微结构的玻璃成分特别地是可以包括以上列举的氧化物，诸如la2o3、nb2o5和/或ta2o5以及还可选地氧化物a2o5，微结构的玻璃成分能够确保与接合配对件的牢固结合(即与待接合的材料和/或部件的牢固结合)，并且仍然允许在高温下(诸如900℃或甚至950℃或1000℃或更高的温度下)仍然使所产生的结合具有高的尺寸稳定性。
105.在本公开的范围内，如果材料和/或部件能够在900℃以上、优选地950℃以上、最优选地1000℃以上的温度下使用，特别地如果其能够在900℃以上、优选地950℃以上、最优选地1000℃以上的温度下使用超过100小时以上、优选地超过500小时以上、最优选地超过1000小时，则该材料和/或部件被称为具有耐热性或高温稳定性。该材料和/或部件可以被设计成在这些温度下并在上述时间持续期间内特别地能抵抗变形。
106.这种高尺寸稳定性继而归因于结晶化开始的相对较早。然而，鉴于玻璃基质的存在，结晶化即使开始的相对较早也并不妨碍接合配对件的牢固结合。这特别令人惊讶，因为迄今为止，一直认为只有在烧结完成之前不发生结晶化，才能获得牢固和紧密的结合，例
如，参见tulyaganov等人的《电源杂志(power source)》242期(2013)，第486-502页。
107.可包含在玻璃中并在热处理之后至少部分地保留在玻璃基质中的其他组分是bi2o3和/或p2o5。然而，这些组分对于玻璃的和利用此玻璃制造的接头的高温稳定性来说是不利的，这一点在本文得到了解决。因此，根据一个实施例，除了不可避免的具有极小量之外，该玻璃最好不含bi和/或p的氧化物。
108.在本公开的范围内，不可避免的极小量被理解为是指相应组分的含量为500ppm以下。单位“ppm”是以重量来计的。
109.根据另一实施例，除了不可避免的极小量之外，玻璃不含碱金属和/或硼的氧化物。这是有利的，因为上述化合物会降低可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃的耐温性。此外，这些化合物(例如某些碱金属)可能会导致低膨胀结晶相的形成，这对于本文所涉及的应用是不期望的。此外，含有碱是不利的，因为它们会降低电阻。
110.根据一个实施例，该玻璃包括氧化物ro，其中，
111.∑ro)小于或等于55摩尔％，
112.其中r是一种元素，该元素在氧化物中的氧化数通常为ii+，并且特别地，该元素包括ca、mg或zn和/或其混合物。
113.换言之，ro包括碱土氧化物和zno。根据本公开的一个优选实施例，除了不可避免的极小量之外，玻璃不含碱土氧化物bao和/或sro，以避免玻璃与含铬接合材料(诸如含铬钢)发生寄生接触反应。
114.根据另一实施例，玻璃包括：
[0115][0116][0117]
以及，可选地，
[0118]
zro2ꢀꢀꢀꢀꢀ
0摩尔％至4摩尔％、优选地最多3摩尔％；和/或
[0119]
tio2ꢀꢀꢀꢀꢀ
0摩尔％至4摩尔％、优选地最多3摩尔％；和/或
[0120]
mno2ꢀꢀꢀꢀ
0摩尔％至5摩尔％。
[0121]
根据一个实施例，tio2、zro2和/或mno2可以可选地包括在该玻璃中。然而，这些组分在玻璃中的含量是受限的。特别地，在可结晶玻璃中，已知为成核剂的tio2和zro2无需被用作成核剂。此外，它们的存在可能是破坏性的，因为在目前应用的最坏情况下，可能会形成不期望的低膨胀结晶相。
[0122]
根据另一实施例，玻璃的cao含量在至少35摩尔％和最多46摩尔％之间、优选地在至少35摩尔％和小于43.5摩尔％之间，和/或玻璃的mgo含量在5摩尔％和小于13摩尔％之间。
[0123]
根据一个实施例，玻璃中cao和/或mgo的含量受限是基于这样的事实，即：与自发结晶化相比可结晶玻璃的稳定性通过这种方式被进一步增强。cao和mgo是接合到在可结晶
玻璃的热处理过程中形成的结晶相中的化合物。如上所述，获得具有高热膨胀系数的结晶相对于上述应用特别重要。为了促进多数情况下获得特别是具有高热膨胀系数的理想结晶相，如上所述，因而优选地对玻璃的cao和mgo含量进行进一步限制。特别地，这种限制旨在是为了至少尽可能地抑制或甚至完全防止形成硅灰石、顽辉石或透辉石以及这些结晶相的固溶体。
[0124]
根据另一实施例，该玻璃以可结晶玻璃的形式提供，其转变温度大于720℃。
[0125]
玻璃的转变温度是一个重要的特征参数，它反映了这种玻璃的工艺性能和其耐热性。更具体地，玻璃的高转变温度与玻璃的高尺寸稳定性有关。
[0126]
因此，根据一个实施例，可结晶玻璃优选地表现出特别高的尺寸稳定性，这通过具体地720℃以上的高转化或玻璃转变温度tg可以反映出。
[0127]
根据另一实施例，在20℃至300℃的温度范围内，可结晶玻璃的线性热膨胀系数大于8*10-6
/k，并且优选地在20℃至700℃的温度范围内大于9*10-6
/k。这样，利用该可结晶玻璃，在热处理结束之前，就已经可以有利地使玻璃材料的线性热膨胀系数具有良好的适应性，以便与待接合的材料(诸如y稳定zro2和/或合金等的高耐火材料)产生优选气密密封的结合。
[0128]
当以5k/分钟的加热速度测量时，转变温度tg由膨胀曲线的两个分支的切线的交点确定。这对应于根据iso 7884-8或din 52324标准进行的测量。
[0129]
玻璃的软化点、在本技术范围内也缩写为“sp”表示玻璃的粘度值为10
7.6
dpa
·
s所在的温度。
[0130]
在本公开的范围内，膨胀系数被指定为线性热膨胀系数。如果说明书涉及到可结晶玻璃的线性热膨胀系数，则该线性热膨胀系数是根据iso 7991规定的平均线性热膨胀的名义系数，其是在(使用推杆稀释仪的)静态测量中确定的。至少已部分结晶的玻璃的线性热膨胀系数是通过膨胀测量法确定的。
[0131]
在本公开的范围内，线性热膨胀系数也用α来表示。例如，α(20-700)或α
20-700
表示在20℃至700℃的温度范围内的线性热膨胀系数。
[0132]
根据本公开的另一实施例，该玻璃以至少已部分结晶的玻璃的形式提供，并且在20℃至700℃的温度范围内，该玻璃的线性热膨胀系数大于9*10-6
/k、优选地大于10*10-6
/k，并且最优选地，在20℃至1000℃的温度范围内，至少已部分结晶的玻璃的线性热膨胀系数大于9*10-6
/k、优选地大于9.5*10-6
/k。
[0133]
根据本公开的实施例，该玻璃被设计成使得不仅可以生产出优选气密密封的和/或电绝缘的结合件。根据实施例，还可以特别地生产即使在高温下也能持续保证足够的电绝缘的这种优选气密密封的和/或电绝缘的结合件。
[0134]
如果这种结合件能提供密封，则该结合件(例如金属-玻璃结合件)被称为是流体密封的，在此种情况下，这意味着其是密封的以防止流体介质的逸出或通过，优选地其是基本上完全的(气密)密封。可以通过泄漏测试来确定密封性，通常使用氦泄漏测试器来进行。在室温下氦泄漏率低于1*10-8
mbar*l/s表明提供了基本上完全气密的密封。这种测量可以优选地在1巴的施加压力下进行。
[0135]
根据这些实施例，以可结晶玻璃的形式来提供玻璃，并且优选地根据din 52326确定的用于电阻率为108ω
·
cm的温度t
k100
为500℃以上。
[0136]
根据一个实施例，可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃特别地包括sio2、cao、mgo和al2o3以及可选地包括zno。
[0137]
该sio
2-al2o
3-cao-mgo体系可以获得具有高热膨胀系数的结晶相。这些结晶相包括例如来自富含cao的钙镁硅酸盐(诸如钙镁黄长石和/或镁硅钙石)的族的固溶体，其例如以具有al2o3的固溶体的形式还形成钙铝黄长石和/或辉石。如果玻璃还包括zno，则锌黄长石也可以进一步形成为固溶体。
[0138]
根据一个实施例，该玻璃呈至少已部分结晶的玻璃的形式，并且包括优选的富含cao的钙镁硅酸盐的微晶，特别是富含cao的钙镁岛状硅酸盐和/或群状硅酸盐的微晶。岛状硅酸盐是指这样的硅酸盐：在硅酸盐中包含的sio4四面体是孤立的，即彼此不相互链接。群状硅酸盐是指其中两个sio4四面体通过同一桥氧相互链接的硅酸盐，从而能以硅酸盐结构单元的形式提供si2o7群。优选地，至少部分结晶的玻璃可以包括作为岛状硅酸盐的镁硅钙石ca3mg(sio4)2，和/或包括具有镁硅钙石结构的固溶体。此外，可替代地或附加地，至少已部分结晶的玻璃可以包括具有黄长石结构的结晶相以作为群状硅酸盐，诸如钙镁黄长石ca2mgsi2o7、或钙铝黄长石ca2al[alsio7]和/或其固溶体。此外，根据一个实施例，至少已部分结晶的玻璃还可以包括具有辉石结构的结晶相。
[0139]
如果提及本公开的范围内的固溶体，其是指不符合化学计量化合物的晶体。例如，当提到“钙镁黄长石固溶体”时，这被理解为是指不具有化学计量成分ca2mgsi2o7的晶体。例如，固溶体中的ca含量可能高于化学计量成分，或者可以额外加入zn来代替ca。然而，该固溶体结晶成晶体结构，这在很大程度上符合钙镁黄长石的结构，也即，例如在晶格常数方面存在较小偏差。
[0140]
根据一个实施例，该玻璃以至少已部分结晶的玻璃的形式提供，并包括优选地富含cao的钙镁硅酸盐的微晶、特别是诸如镁硅钙石和/或具有镁硅钙石结构的固溶体等的富含cao的钙镁岛状硅酸盐和/或群状硅酸盐的微晶；并且可替代地或附加地，该玻璃包括具有黄长石结构的结晶相，诸如钙镁黄长石ca2mgsi2o7和/或钙铝黄长石ca2al[alsio7]和/或其固溶体，和/或还包括具有辉石结构的结晶相。
[0141]
本公开还涉及一种接头，该接头包括至少已部分结晶的玻璃，其中，该玻璃是根据本公开的实施例的至少已部分结晶的玻璃，或者该玻璃由根据本公开实施例的可结晶玻璃制成或能够由根据本公开实施例的可结晶玻璃生产。
[0142]
在本公开的范围内，接合配对件被理解为是指一种材料或部件，该材料或部件与或者旨在与另一材料或部件组装或接合以形成优选气密密封的部件。如果提供了多个待接合的接合配对件，则它们的组分可以相同或不同。
[0143]
在本公开的范围内，该结合件也被称为接合连接件或接头。
[0144]
本公开还涉及一种产品。该产品特别地是一种保持组件和/或绝缘组件和/或附加结构，其包括：根据本公开的实施例的至少已部分结晶的玻璃。
[0145]
根据本公开的实施例，该产品优选地能够由包含可结晶玻璃的烧结体生产。该烧结体优选地包括呈玻璃粉末的形式的可结晶玻璃。最优选地，该玻璃粉包括具有颗粒表面的粉末颗粒。
[0146]
此外，本公开还涉及根据本公开的实施例的接头的用途。该接头特别地可用于传感器、诸如用于汽车的排气系统中的废气传感器、压力传感器、诸如烟尘粒子传感器等的粒
子传感器、和/或温度传感器和/或氮氧化物传感器和/或氧传感器，和/或还可用于压缩机和/或电子压缩机的馈通件，和/或用于排气组件的电力馈通件，和/或用于燃料电池，和/或用于化学反应器的馈通件。
[0147]
示例
[0148]
下面将通过实例更详细地解释本公开的可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃。
[0149]
下表示出了可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃的示例性组合物。在每种情况下，这些组合物都以摩尔％给出。特征温度是指通常用于描述灰烬的熔化行为的温度，诸如软化温度(简称软化)、烧结温度(简称烧结)、球形温度(简称球形)、半球形温度(简称半球形)和流动温度，这些温度可以使用热台显微镜(简称hsm)来确定。这些温度是根据或基于din 51730来确定的。在每种情况下，热膨胀系数α的单位都是10-6
/k。
[0150]
表1根据实施例的玻璃的组合物
[0151]
[0152][0153]
表1(续)
[0154]
[0155][0156]
下表2列出了可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃的比较例。
[0157]
表2比较例的组合物
[0158]
[0159][0160]
*在比较例1、5和6中，玻璃开始流动，即：在1128℃(比较例1)、1166℃(比较例5)和1147℃(比较例6)的流动温度下开始流动。
[0161]
在比较例2、3和4中，未能获得玻璃。相反，在熔化之后，这些组合物在冷却过程中以不受控的方式发生结晶。
[0162]
根据本公开的实施例的玻璃是在熔化过程中以玻璃态的形式获得的。在铸造过程中，无需高退火率。特别地，生产了至少30立方厘米的铸造体，即其重量大于100克。这更令人惊讶，因为专业文献中所描述的玻璃类凝固只可小规模地应用于带状物。
[0163]
根据本公开的可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃可以表现出特别有利的尺寸稳定性。例如，这可以通过以下事实来表明：在由根据本公开的实施例的可结晶玻璃制成的烧结件与包括由烧结件通过热处理结晶而获得的至少已部分结晶的玻璃的成型体之间的形状差异非常小，即所获得的长度差异仅在个位数的百分比范围内，这一点从下表中列出的测量数据中可以明显看出。为了确定这些数据，生产了平均横向尺寸(此处为平均直径)约为10至12mm的压制件。一旦烧结结束，就在马弗炉中以每分钟4k的加热速度将如此获得的烧结件加热到1200℃。将1200℃的温度保持10分钟不变。随后，对其进行冷却。冷却之后，再次确定平均横向尺寸(此处是平均直径)。然后，确定以1200℃进行热处理之前和之后的平均横向尺寸的相对差异。
[0164]
表3烧结零件的平均横向尺寸随结晶的变化
[0165]
[0166][0167]
诸如压制件或烧结件等的成型体的较大尺寸稳定性已得到证实，这些成型体初始包括可结晶玻璃并通过热处理转化为包括至少已部分结晶的玻璃的成型体；成型体的被证实的较大尺寸稳定性意味着例如现在能够以特别有利的方式在馈通件中实现可靠的爬电距离延长。特别地，在热处理过程中，成型体不会变圆。接头对尿素的耐受性及对由此产生的物质的耐受性非常好，特别地是对在旨在用于scr催化转化器的车用尿素溶液(adblue)中使用的在一定浓度下的尿素的耐受性非常好，从而根据本公开的接头可以永久地用于带有废气净化系统的排气系统中。
附图说明
[0168]
现在将参照附图更详细地解释本公开的实施例，其中：
[0169]
图1示出了根据本公开的第一实施例的接头的截面图，其中在图1a中所示的沿平面a-a的截面大致穿过该接头的中心；
[0170]
图1a示出了图1的截面所示的第一实施例的俯视图；
[0171]
图2示出了根据本公开第二实施例的接头的截面图，其中如图1和图1a所示，该截面大致穿过该接头的中心；
[0172]
图2a示出了根据本公开第一实施例的爬电距离延长部的俯视图，其中，可以看到石墨或铅笔的痕迹；
[0173]
图2b示出了根据本公开第一实施例的爬电距离延长部的俯视图，其中，可以看到使用纤维素布通过横向擦拭移动使石墨或铅笔的痕迹至少部分地移除之后石墨或铅笔的痕迹；
[0174]
图2c示出了根据本公开第一实施例的爬电距离延长部的俯视图，其中，可以看到使用纤维素布通过横向擦拭移动使石墨或铅笔的痕迹至少部分地移除之后石墨或铅笔的痕迹；
[0175]
图3示出了根据本公开第三实施例的接头的截面图，其中如图1和图1a所示，该截面大致穿过该接头的中心；
[0176]
图4示出了根据本公开第四实施例的接头的截面图，其中如图1和图1a所示，该截面大致穿过该接头的中心；
[0177]
图5示出了根据本公开第五实施例的接头的截面图，其中如图1和图1a所示，该截面大致穿过该接头的中心；
[0178]
图6示出了根据本公开第六实施例的接头的截面图，其中该截面大致穿过该接头的中心；
[0179]
图7至图10是根据本公开实施例的至少已部分结晶的玻璃的扫描显微照片；以及
[0180]
图11示出了根据本公开一个实施例的接头的扫描显微照片。
具体实施方式
[0181]
为了更好地理解，在下面的详细描述中，根据本公开实施例的组件没有按比例绘制，以及相同的附图标记在各个实施例中表示相同或功能等同的组件。
[0182]
图1示出了通过根据本公开第一实施例的接头5的截面图，其中，与图1a的平面a-a对应的截面大致穿过接头5的中心并包括中心线m。
[0183]
该接头5包括电绝缘组件53和至少两个接合配对件51、52。在不限制一般性的前提下，在本公开的实施例中，接合配对件51具有中空圆柱形状，并且包括金属或陶瓷材料，这一点将在下文更详细地说明。接合配对件52也可以由金属制成，这一点将在下文中更详细地说明，例如，接合配对件52可以形成电气或电子馈通件的一部分，从而当如预期使用时，其可以成为电气或电子链路的组成部分。
[0184]
接合配对件51、52中的至少一个可以通过电绝缘组件53与接合配对件51、52中的至少另一个保持电绝缘。
[0185]
该组件53可以包括本公开的可结晶玻璃或已部分结晶的玻璃，或者由本公开的可结晶玻璃或已部分结晶的玻璃制成。
[0186]
绝缘组件53包括部分54，部分54在接合配对件51、52之间延伸并结合至接合配对件51、52上、优选地玻璃熔接至接合配对件51、52上。在本公开的范围内，玻璃熔接是指在热处理时，可结晶玻璃或已部分结晶的玻璃在其表面上形成非晶层或类玻璃层，非晶层或类玻璃层实际上可以熔接到相应接合配对件的材料上，并且在这种熔接状态下被称为玻璃熔接到相应接合配对件的材料上。
[0187]
在图1中，通过虚线l示出了相对于部分54，界定出绝缘元件的上表面o，由此仅示意性地说明在没有结构s时(即没有爬电距离延长部时)上表面o的走向，以便与包括结构s并因此包括爬电距离延长部的接头进行比较。在没有结构s的情况下，上表面将限定出一个平坦的表面，其可能会在相应接合配对件上形成弯月面。
[0188]
然而，在根据本公开的实施例中，电绝缘组件53的在接合配对件之间延伸的部分54的该表面上设置有结构s，在这种情况下，该结构特别地呈由部分55所限定的突起的形式。
[0189]
限定结构s的该部分55延伸了或者延长了从内侧接合配对件52到外侧接合配对件51的沿绝缘组件53的表面的距离，当包括结构s、即爬电距离延长部时该距离可以被延长高
达七倍甚至更多。
[0190]
因此，在相应表面上的低电阻沉积物将以非常小的程度有助于降低接合配对件51和52之间的电阻。
[0191]
在沉积物形成液滴和/或表面膜的情况下，如果结构s的边缘的圆角半径rv小于十分之一毫米、优选地小于二十分之一毫米而且大于10μm，则会非常有利。在这种情况下，一般来说，通常在重力的影响下，表面膜或由液滴组成的涂层不会延伸到具有圆角半径rv的边缘上，从而会产生封闭的表面覆膜。
[0192]
作为本实施例中示出的突起的替代例，结构s也可以限定凹陷，该凹陷伸入到绝缘组件53内。然而，在任何情况下，特别是与没有该结构s的表面相比，沿着从至少一个接合配对件到至少另一个接合配对件的表面的直接通路将被延长。这里，“直接通路”被理解为指一方面在没有结构s的情况下并且另一方面在设置有根据本发明的结构s的情况下，从一个接合配对件到另一接合配对件的沿着所述表面的最短路径。
[0193]
举例来说，如从图1a中可以清楚地看到，结构s优选地以环形结构的形式完全围绕至少一个配对件、在当前情况下是接合配对件52。
[0194]
该结构s可以与绝缘组件53的部分54一体形成，并采用相同的材料，部分54在接合配对件51、52之间延伸并结合至且优选地玻璃熔接至每个接合配对件。
[0195]
在这种情况下，优选地，绝缘组件53的材料包括至少已部分结晶的玻璃，如在本文中的其他部分更详细地描述的那样。
[0196]
在这种情况下，包括结构s的绝缘组件53可以在单一的热加工序列中形成，并且特别地其结晶程度是可以调整的。
[0197]
有利地，本公开的可结晶玻璃在热处理过程中、特别是在玻璃熔接过程中，可以在接合配对件的表面和至少已部分结晶的玻璃的表面之间的过渡区内形成至少占主导的非晶玻璃层，该玻璃层在整个连续操作过程中持续保持在该位置，并且优选地，该玻璃层每立方厘米包括少于10个的孔隙，和/或优选地，所述玻璃层的厚度为5μm以下，更优选地为2μm以下，并且最优选地为1μm以下。通过这种方式，在接合配对件51、52和绝缘组件53之间可以实现气密结合。
[0198]
在一个优选实施例中，该结构包括可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃，并且在该结构的表面上形成至少占主导的非晶边界层、特别是玻璃层，其中，该边界层基本上没有开放的孔隙并且特别地每立方厘米包括少于10个的孔隙，以及优选地，该边界层的厚度为5μm以下、更优选地为2μm以下、最优选地为1μm以下。
[0199]
在此，至少占主导的非晶边界层的厚度为5μm以下、更优选地为2μm以下、最优选地为1μm以下，根据该实施例，其非晶相或玻璃相的占比(在每种情况下以重量百分比衡量)大于所有结合的相应结晶相的占比(也以重量百分比衡量)。
[0200]
然而，完全有可能的是，在进一步的陶瓷化过程中，形成玻璃基质的氧化物中的至少一些(例如la2o3)可以至少部分地结合到结晶相。然而，尽管含量很小，也通常会存在残余含量的玻璃相，其特别是由形成玻璃基质的氧化物形成的并且其形成了上述的非晶边界层。
[0201]
本发明人研制出一种测试，以确定是否能够提供根据本公开的实施例。
[0202]
如果用硬度为hb的诸如石墨铅笔之类的铅笔例如在结构s的表面上或在表面o上
画线st，如图2a至图2c所示，通过用约100mn的压力引导铅笔垂直于结构s的表面，则在每种情况下都会得到如图2a所示的该线st。
[0203]
如果用纤维素布(如品牌为zewa的维素布)同样以约100mn的接触压力平行于结构s的表面或平行于表面o擦拭，则根据本公开的包括可结晶玻璃或已部分结晶的玻璃的组件中引起的擦除效果非常明显，这是因为石墨笔或铅笔的石墨无法留存在光滑表面的孔隙中。由此，线st和结构s的表面或表面o之间的对比度通常会被大大降低，例如降低到小于50％或小于0.5的数值，具体取决于对比度的规格。
[0204]
然而，在例如由氧化锆制成的组件的情况下，如果使用纤维素布(例如品牌为zewa的纤维素布)同样以大约100mn的接触压力平行于结构s的表面或平行于表面o擦拭，则引起的擦除效果将较为轻微，这是因为石墨笔或铅笔的石墨可以留存在陶瓷表面的孔隙中。由此，线st和结构s的表面或表面o之间的对比度通常只是被轻微降低，例如降低到大于50％或大于0.5的数值，具体取决于对比度的规格。
[0205]
在其他实施例中，如仅作为示例的图3和图4所示，该结构与绝缘组件53的部分54不是由相同的材料制成的，其中，部分54在接合配对件51、52之间延伸并结合至每个接合配对件51、52，并且优选地玻璃熔接至每个接合配对件51、52。在这种情况下，结构s可以包括耐热陶瓷化合物或由耐热陶瓷化合物组成，该耐热陶瓷化合物诸如为镁橄榄石、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷，该氧化锆基陶瓷诸如为包括y型稳定氧化锆的陶瓷。如果结构s不是由根据本发明的材料制成的，则当然无法进行铅笔测试。
[0206]
图2示出了根据本公开第二实施例的接头的截面图，其中如图1和图1a所示，该截面大致穿过该接头的中心。
[0207]
在本实施例中，结构s包括加强件56，该加强件包括金属箔、金属片、或包括金属的的平纹织物、网状物或针织物或由金属箔、金属片、或包括金属的平纹织物、网状物或针织物制成，其中，金属优选地由钢组成或包括钢。优选地，这种大致呈环状或环形的加强件56被保持在其他绝缘组件57、58、59中，这些其他绝缘组件可以呈烧结件的形式并且可以容纳加强件56，并且在热处理之后将玻璃熔接到加强件56。大致呈环形的组件57、58和59的材料可以包括本公开的可结晶玻璃。
[0208]
图3示出了根据本公开第三实施例的接头的截面图，其中如图1和图1a所示，该截面大致穿过该接头的中心。
[0209]
在本实施例中，结构s与绝缘组件53的部分54不是由相同的材料制成的，其中，部分54在接合配对件51、52之间延伸并结合至每个接合配对件51、52，并且优选地玻璃熔接至每个接合配对件51、52。结构s包括耐热陶瓷材料或者由耐热陶瓷材料制成，该耐热陶瓷材料例如是镁橄榄石、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷，氧化锆基陶瓷诸如为包括y型稳定氧化锆的陶瓷。
[0210]
如图3清晰地所示，结构s伸入至绝缘组件53中并被绝缘组件53包围，从而结构s的突出部优选地在热处理期间将被玻璃熔接至绝缘组件53。结构s被配置成在绝缘组件53的部分54的径向方向上大致居中，并且优选地，结构s至少使其一部分伸入到部分54中。该径向方向如由图3中的箭头r所示。
[0211]
图4示出了根据本公开第四实施例的接头的截面图，其中如图1和图1a所示，该截面大致穿过该接头的中心。
[0212]
未按比例绘制的接头5的该另一示意图与图1至图8所示的接头5的不同之处在于提供了爬电距离延长部55的结构s的设计。除了部分54的材料之外，该结构还包括第二材料。该第二材料也是一种绝缘材料，但与部分54的材料不同。在本实施例中，部分54的材料是可结晶玻璃的或至少已部分结晶的玻璃，这一点将在下文中进行更详细的描述，并且该第二材料具有不同的化学和/或结晶成分。也就是说，第二材料与部分54的材料的不同之处在于其化学成分不同和/或其晶体含量不同。特别地，第二材料可以由zro2制成或包括zro2。已经发现，如果将5重量％到25重量％之间的第二材料(优选地为zro2)添加而被作为所述第二材料，则可以获得尺寸特别稳定的和耐热的结构s来作为爬电距离延长部。10重量％至15重量％的含量是特别优选的。
[0213]
图5示出了根据第五实施例的接头5的设计的高度示意图。在该图中，部分55的外侧表面552具有轻微的弧形或弯曲的形状，即：该外侧表面552不是完全平坦的。相比之下，部分55的内侧表面553在该图中是平坦的。从图5可以看出，侧表面552的平坦度与侧表面553的平坦度不同。但是，所示的侧表面552此处有些不合比例，因为在现实中，侧表面不会与平坦设计有如此大的偏差。
[0214]
图6示出了根据另一实施例、即第六实施例的接头5的情况，其中，内侧表面553和外侧表面552都不是完全平面或平坦的。然而，在这种情况下，两个侧表面552和553的平坦度相同。此处同样地该图没有按比例绘制，以便说明不完全平坦的侧表面的效果。通常，获得比平坦侧表面小得多的偏差。
[0215]
图7示出了根据本公开一个实施例的至少已部分结晶的玻璃的第一扫描显微照片。该至少已部分结晶的玻璃包括由大量微晶形成的晶体聚集体1，优选地，这些微晶呈针状。举例来说，在图1中示出了这样一个晶体集合体1。此外，在晶界处可以看到作为示例示出的微晶21以及针状微晶22。
[0216]
图8示出了根据本公开另一实施例的至少已部分结晶的玻璃的第二扫描显微照片。同样，在该实施例中，该至少已部分结晶的玻璃也包括由大量微晶形成的晶体聚集体1，优选地，这些微晶呈针状。此外，孔隙部分地位于各个微晶之间，并且至少已部分结晶的玻璃包括设置在微晶之间的残余玻璃相。举例来说，这里示出了微晶2，在这种情况下，微晶2形成了星形的晶体聚集体。另外，可以看到残余玻璃相3，残余玻璃相3在扫描显微照片中呈灰色，还可以看到作为示例示出的(黑色)孔隙4。
[0217]
图9示出了根据本公开又一实施例的至少已部分结晶的玻璃的第三扫描显微照片。同样，在该实施例中，也可以看到晶体聚集体。这里的微晶是如此之细，以至于在选定的分辨率下几乎无法识别它们。这样一来，获得的结构非常紧密和精细。举例来说，此处可以参照由22标记的非常精细的晶体。
[0218]
图10是根据本公开又一实施例的至少已部分结晶的玻璃的又一扫描显微照片。与图9所示的至少已部分结晶的玻璃的微晶相反，此处形成至少已部分结晶的玻璃的晶体聚集体的一部分的微晶23并没有那么精细，相反，可以看到它们呈棒状或可能是薄板状形式。此处，类似于“纸牌屋结构”，微晶23是彼此互锁的。
[0219]
图11示出了根据本公开一个实施例的接头的扫描显微照片。在图像左侧布置的接合配对件与至少已部分结晶的玻璃的交界处，形成了非常薄的边界层，该边界层每立方厘米所包括的孔隙少于10个。该边界层是至少主要为非晶的玻璃层，该玻璃层的厚度为5μm以
下、优选地为2μm以下、并且最优选地为1μm以下。
[0220]
以下声明是针对上文所公开所有实施例。
[0221]
上文所述的实施例仅针对两个接合配对件进行了描述。然而，在本公开的范围内，三个或更多个接合配对件可以类似于本公开那样通过绝缘组件一起保持在接头中。
[0222]
本公开的接头可以提供多种爬电距离延长部，并且实现了超过7倍的延长部。
[0223]
更为有利地，本公开的接头结合了在易受电腐蚀的环境中的耐水性与高尺寸稳定性。
[0224]
可结晶玻璃的电阻足够高，从而使其适于被用作爬电距离延长部，甚至是在水冷凝(一般情况)下或甚至是冷却剂(例如作为电动压缩机中的馈通件)下的情况下也是如此。
[0225]
与陶瓷相比的优势在于结构s(也即突起材料)具有封闭的气孔。
[0226]
连续负荷的应用包括为加热部件提供电力或功率的馈通件(例如，主要用于可加热的催化转换器元件)、排气系统中的传感器、以及主要应用于汽车应用中的一般作为电动压缩机的馈通件。
[0227]
在上述公开的实施例中，微晶可以至少部分地在晶界处包括结晶核，和/或镧富集物(特别地包括镧化合物)可以至少部分地位于微晶的晶界处。
[0228]
在操作过程中，根据本公开的可结晶玻璃或已部分结晶的玻璃的晶体聚集体可以抵消至少已部分结晶的玻璃的体积元素相对于彼此发生的位移。
[0229]
在根据本公开的接头中，至少已部分结晶的玻璃的表面没有弯月面。
[0230]
在根据本公开的接头中，接合配对件可以包括金属、特别是选自以下的组的金属，该组包括：钢，例如普通钢、高级钢、不锈钢和耐热铁素体钢，这些钢可以已知为品牌名称thermax的钢，例如thermax 4016、thermax 4742、或thermax 4762、或crofer 22apu、或crofer 22h，或诸如nife45、nife47、或镀镍销针的镍铁基材料，或者是已知为品牌名称inconel的钢，例如inconel 718或x-750，或者也可以是诸如以cf25、合金600、合金601、合金625、合金690、sus310s、sus430、suh446或sus316标记的钢，或者诸如为1.4762、1.4828或1.4841的奥氏体钢；kanthal加热丝；或耐热陶瓷化合物，其中，耐热陶瓷化合物可以例如是镁橄榄石、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷，该氧化锆基陶瓷为诸如包括y型稳定氧化锆的陶瓷。
[0231]
根据本公开的接头的氦泄漏率小于10-8
mbar*l/s，和/或该接头包括至少已部分结晶的玻璃，该玻璃的杨氏模量在80gpa至200gpa之间，优选地杨氏模量在100gpa至125gpa之间。
[0232]
在根据本公开的可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃中，该可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃的cao含量可以在至少35mol％和最多46mol％之间，优选地在至少35mol％和小于43.5mol％之间，和/或该可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃的mgo含量可以在5mol％和小于13mol％之间。
[0233]
在根据本公开的可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃的情况下，该玻璃可以以至少已部分结晶玻璃的形式提供，并且在20℃至700℃的温度范围内，该玻璃的线性热膨胀系数可以大于9*10-6
/k、优选地大于10*10-6
/k，其中最优选地，在20℃至1000℃的温度范围内，至少已部分结晶的玻璃的线性热膨胀系数大于9*10-6
/k、优选地大于9.5*10-6
/k。
[0234]
在根据本公开的可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃的情况下，可以提供呈可结
晶玻璃的形式的玻璃，并且玻璃的转变温度tg可以大于720℃。
[0235]
在根据本公开的可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃的情况下，对于电阻系数108ω
·
cm，可结晶玻璃可以呈现500℃以上的温度t
k100
，优选地根据din52326进行测定。
[0236]
在根据本公开的可结晶玻璃或至少已部分结晶的玻璃的情况下，该至少已部分结晶的玻璃可以包括钙镁硅酸盐的微晶，优选地包括富含cao的钙镁硅酸盐的微晶，特别是包括诸如镁硅钙石和/或具有镁硅钙石结构的固溶体的富含cao的钙镁岛状硅酸盐和/或群状硅酸盐的微晶；可替代地或附加地，该玻璃包括具有黄长石结构的结晶相，诸如钙镁黄长石ca2mgsi2o7和/或钙铝黄长石ca2al[alsio7]和/或其固溶体，和/或还包括具有辉石结构的结晶相。
[0237]
附图标记列表
[0238]
1 晶体聚集体
[0239]
2 微晶
[0240]
21 晶界处的微晶
[0241]
22 针状微晶
[0242]
23 棒状或薄板状微晶
[0243]
3 残余玻璃
[0244]
4 孔隙
[0245]
5 接头
[0246]
51 第一接合配对件
[0247]
511 第一接合配对件的上边缘
[0248]
52 第二接合配对件
[0249]
521 第二接合配对件的上边缘
[0250]
53 绝缘组件
[0251]
54 绝缘组件的布置于接合配对件之间的部分
[0252]
55 绝缘组件的凸出于接合配对件51的部分，即爬电距离延长部
[0253]
56 加强件
[0254]
57 大致呈环形的组件
[0255]
58 大致呈环形的组件
[0256]
59 大致呈环形的组件
[0257]
m 中心线
[0258]
s 提供爬电距离延长部的结构
[0259]
o 绝缘组件53的上表面
[0260]
rv 边缘的圆角半径
[0261]
st 用铅笔在结构s的表面或在表面o上所画的线
[0262]
r 径向方向。