CN105271756B

CN105271756B - 一种过渡封接玻璃

Info

Publication number: CN105271756B
Application number: CN201510650694.8A
Authority: CN
Inventors: 蔡志国; 黄小琳
Original assignee: Caiz Optronics Corp
Current assignee: CAIZ TOPSHINE Ltd.
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2018-01-19
Anticipated expiration: 2035-09-30
Also published as: CN105271756A

Abstract

本发明涉及玻璃材料领域，尤其涉及一种过渡封接玻璃,原料组分按质量百分比组成为Al₂O₃4‑6％，MgO 0.001‑0.004％，B₂O₃13‑17％，CaO 1‑3％，K₂O 0.005‑0.008％，Na₂O 2‑5％，SiO₂70‑75％，Fe₂O₃0.04‑0.06％。此配方的玻璃在具有接近金属的热膨胀系数、优良的热稳定性和机械强度、易于成型等优点，还能有效抑制使用过程中微裂纹的形成，从而延长了制品的使用寿命。

Description

一种过渡封接玻璃

技术领域

本发明涉及玻璃材料领域，尤其涉及一种过渡封接玻璃。

背景技术

过渡封接技术广泛用于金属与玻璃之间的封接。由于金属和玻璃热膨胀系数的差别过大，玻璃的热膨胀系数远小于金属的热膨胀系数，在高温下与金属封接的玻璃内部会产生很大的热应力，导致玻璃与金属材料无法直接封接。过渡封接技术主要是在金属和玻璃之间添加热膨胀系数更相近的过渡玻璃材料以实现材料之间的匹配封接。但是过渡玻璃材料的热膨胀系数越大，其稳定性和抗热震性都会降低，所以一种好的过渡玻璃需要具有和金属相近的热膨胀系数，同时要保证优良的稳定性和强度。过渡玻璃的成分直接影响着本身的热膨胀性能、可操作性、稳定性以及机械强度，也会影响它和金属材料封接的紧密性。尤其在高温差和高气压差的环境下，过渡玻璃承受着很大的应力，不良的封接甚至会引起材料的失效炸裂，所以过渡玻璃的成分至关重要。中国专利CN102452794A公开了一种结晶型低熔点封接玻璃及其制备方法，该种结晶型低熔点封接玻璃按重量百分比组成为SiO₂为50～70％，ZnO为10～30％，B₂O₃为1～10％，CaO为1～8％，Na₂O为1～10％，Li₂O为10％，Sb₂O₃为0.1～1％，在该封接玻璃成分中，Sb₂O₃具有毒性，长期使用该种封接玻璃会对人的健康产生不良影响；中国专利CN10326398A公开了一种析晶型无铅低温封接玻璃及其制备与使用方法，在该专利中，采用了B₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、MO(MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或几种的混合物)、Bi₂O₃的组合，但是，由于Bi元素具有微弱的放射性，其还是会影响人的健康，因此有必要研究一种新的封接玻璃，要具有接近金属材料的热膨胀系数、热稳定性好、机械强度高、易于成型的封接玻璃，同时还不含有放射性元素，重金属、有毒有害等元素。

发明内容

为实现上述目的，本发明研发了一种过渡封接玻璃，采用如下技术方案：

一种过渡封接玻璃，原料组分按质量百分比组成为：Al₂O₃ 4-6％，MgO 0.001-0.004％，B₂O₃ 13-17％，CaO 1-3％，K₂O 0.005-0.008％，Na₂O 2-5％，SiO₂ 70-75％，Fe₂O₃0.04-0.06％。

本发明的耐高温过渡封接玻璃，原料组分中既不包含具有毒性的物质，也不包含放射性物质，同时玻璃具有接近金属的热膨胀系数、优良的热稳定性和机械强度、易于成型等优点，还能有效抑制使用过程中微裂纹的形成，从而延长了制品的使用寿命。

在本发明的玻璃组分中，Al₂O₃具有多种优势，能降低玻璃的结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度，并能提高玻璃的黏度等，较少的MgO可以使玻璃的硬化速度变慢，改善玻璃的成形性能。同时MgO还能降低玻璃的结晶倾向和结晶速度，增加玻璃的高温黏度，提高玻璃的化学稳定性和机械强度。B₂O₃能降低玻璃的热膨胀系数，较高含量的B₂O₃能有效提高玻璃的热稳定性和化学稳定性，改善玻璃的光泽，并提高玻璃的机械性能，加入B₂O₃也可以使玻璃的成形温度范围较宽。CaO是稳定剂，其目的是增加玻璃的化学稳定性和机械强度。Na₂O能提供游离氧从而降低玻璃的粘度，是玻璃的助溶剂。K₂O黏度比钠玻璃大，引入极小比例的钾玻璃能降低玻璃的析晶倾向，增加玻璃的透明度和光泽。

优选地，所述原料组分优选质量百分比为Al₂O₃4-5％，MgO 0.002-0.003％，B₂O₃15-17％，CaO 1-2％，K₂O 0.005-0.007％，Na₂O2-3％，SiO₂ 72-75％，Fe₂O₃ 0.04-0.05％。CaO因为过大的含量会增大玻璃的结晶倾向，而且容易使玻璃发脆，其含量可以缩小到较小的含量。而较大的Na₂O会增大玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强度，因此保持其较小的含量。

优选地，所述原料组分中，n_(Na2O)：n_(Al2O3)为1～1.36。当玻璃中的Na₂O与Al₂O₃的摩尔比在1以上的范围时，则形成铝氧四面体并与硅氧四面体组成连续的结构网，稳定性强度高。

优选地，所述原料组分中，n_(Na2O+K2O)：n_(Al2O3)为1～1.36。K₂O在玻璃中的作用与Na₂O相似，当玻璃中n_(Na2O+K2O)：n_(Al2O3)在1～1.36的范围时，也会形成铝氧四面体并与硅氧四面体组成连续的结构网。

本发明的渡封接玻璃的热膨胀系数约为32至35x10^-7K^-1，适合用于钨等金属的过渡封接。此配方的玻璃在具有接近金属的热膨胀系数、优良的热稳定性和机械强度、易于成型等优点，还能有效抑制使用过程中微裂纹的形成，从而延长了制品的使用寿命。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在上述玻璃组成原料优选质量百分比范围内优选出实施例1～6配方，测试方法为，热膨胀系数α在高温卧式膨胀仪中进行测试，测试结果见表1中各个原料组分配方制成的玻璃的热胀系数α。

表1.本发明6个实施例的耐高温过渡封接玻璃例原料组分配方以及其不同的热膨胀系数测试结果

从表1中可以看出，在实施例1～6中，不同百分比的玻璃原料组分制成的玻璃的热膨胀系数均满足玻璃与金属封接的要求，且如实施例1～4，当n_(Na2O)：n_(Al2O3)或n_(Na2O+K2O)：n_(Al2O3)在1-1.36这个范围时，玻璃的热膨胀系数在32～35×10^-7K^-1之间，而玻璃的热膨胀系数在32～35×10^-7K^-1之间时，此时玻璃的热稳定性和机械强度均较好，玻璃性能最优。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种过渡封接玻璃，其特征在于：原料组分按质量百分比组成为Al₂O₃4～6％，MgO0.001～0.004％，B₂O₃13～17％，CaO1～3％，K₂O0.005～0.008％，Na₂O2～5％，SiO₂70～75％，Fe₂O₃0.04～0.06％；

所述原料组分中，按物质的量计，n_(Na2O)：n_(Al2O3)为1～1.36；

所述原料组分中，按物质的量计，n_(Na2O+K2O)：n_(Al2O3)为1～1.36。

2.根据权利要求1所述的一种过渡封接玻璃，其特征在于：所述原料组分优选质量百分比为Al₂O₃4～5％，MgO0.001～0.002％，B₂O₃15～17％，CaO1～3％，K₂O0.006～0.008％，Na₂O2～4％，SiO₂73～75％，Fe₂O₃0.04～0.05％。

3.根据权利要求1或2任一所述的一种过渡封接玻璃，其特征在于：所述原料组分优选质量百分比为Al₂O₃4.312％，MgO0.002％，B₂O₃16.345％，CaO2.865％，K₂O0.006％，Na₂O2.767％，SiO₂73.672％，Fe₂O₃0.04％。