CN203187549U - 具金属封边结构的真空玻璃 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种具金属封边结构的真空玻璃，包括两平板玻璃原片、多个支撑物以及封接层，在两平板玻璃原片的封接面上，各自固化有一层金属过渡层，在两金属过渡层之间熔合密封有低熔点金属焊料形成的金属层，由熔合密封的金属过渡层和金属层形成所述封接层。本实用新型真空玻璃使用金属封边结构，结构新颖、真空性能好，还可提供无抽气孔真空玻璃和钢化真空玻璃，拓宽了真空玻璃应用范围。

Description

具金属封边结构的真空玻璃

技术领域

本实用新型属于玻璃深加工技术领域，涉及一种真空玻璃，特别是指采用金属材料对玻璃边缘进行气密封接形成的真空玻璃结构。

背景技术

真空玻璃是一种具有优良隔热保温的玻璃制品，已在建筑门窗、幕墙及家电等领域得到了广泛应用。

早先，人们常用硅酮结构胶、PC、PVB、SGP等聚合物有机高分子材料密封玻璃。虽然，这类材料与玻璃具有良好的粘接性能和密封性能，但对于要求保持长久高真空的真空玻璃而言，这类材料显然不能用于真空玻璃气密封接，因为这类有机材料具有较高的气体漏率，其本身也会在使用过程中释放气体，从而使真空玻璃真空度在短期内就急剧下降，无法达到长久理想的节能效果。

目前，真空玻璃的制作是采用两块平板玻璃周边用低熔点玻璃封接，将两片玻璃之间的间隙抽成真空，并内设多个支撑物，其真空度要求达到10^-2Pa以上。已有典型的真空玻璃结构如图1所示，其中包括两片平板玻璃101、多个支撑物102、低熔点玻璃封接层103、抽气孔104。

低熔点玻璃具有与玻璃良好的热、力匹配参数，可实现良好的密封性能。但用于真空玻璃封边材料的低熔点玻璃熔点一般在420℃～450℃之间，如此高的封接温度一方面造成极大的封接能耗，另一方面，如果使用钢化玻璃作为原片的话，该封接温度下钢化玻璃表面应力基本上会完全退却，极大地影响了真空玻璃的力学性能。

目前，市场上还没有适合用于制备钢化真空玻璃的低熔点封接玻璃，因此，制备钢化真空玻璃遇到了技术瓶颈。按目前规范，普通真空玻璃不能作为安全玻璃应用于建筑幕墙上，这就大大限制了真空玻璃的产业化应用。另一方面，目前主流产品中低熔点玻璃均还有铅成份，长期使用显然会对人体及环境造成危害，显然，真空玻璃的无铅化制备技术亟待发展。

实用新型内容

针对上述实际问题，本实用新型的目的是提供一种新型的具金属封边结构的真空玻璃。

本实用新型通过如下技术方案得以实现：

一种具金属封边结构的真空玻璃，包括两平板玻璃原片、多个支撑物以及封接层，其中：在两平板玻璃原片的封接面上，各自固化有一层金属过渡层，在两金属过渡层之间熔合密封有低熔点金属焊料形成的金属层，由熔合密封的金属过渡层和金属层形成所述封接层。

所述金属过渡层为金属浆料烧结固化层。

所述金属过渡层为金属镀膜层。所述金属镀膜层为银膜或铜膜。

所述低熔点金属焊料为熔点在130°C～400°C的金属焊料。所述低熔点金属焊料为带有助焊剂的焊膏，或焊片（本身不带助焊剂，需要时另配助焊剂）。

所述平板玻璃原片为普通玻璃、半钢化玻璃或钢化玻璃中的一种。

所述真空玻璃上设有抽气孔。

所述真空玻璃上不设抽气孔。

所述具金属封边结构的真空玻璃为钢化真空玻璃。

采用以上技术方案，本实用新型提供的真空玻璃密封性好，封接强度高；能在较低温度下封接（130℃～400℃左右），且真空玻璃制造中实现了无铅化，因此，该真空玻璃的设计对降低生产成本、实现产业化生产具有重要意义。还有，本实用新型可以提供真正无抽气孔真空玻璃和钢化真空玻璃，拓宽了真空玻璃应用范围。

附图说明

图1为现有真空玻璃结构示意图；

图2A为本实用新型的金属封边平台封接真空玻璃封边部位局部剖切示意图；

图2B为本实用新型的金属封边错台封接真空玻璃封边部位局部剖切示意图；

图3A为有助焊剂焊接法的真空玻璃边部低熔点金属焊料布放示意图；

图3B为有助焊剂焊接法在金属过渡层表面烧焊形成一层低熔点金属层示意图；

图3C为有助焊剂焊接法的两片玻璃均烧焊有低熔点金属层复合后边部局部剖切示意图；

图3D为有助焊剂焊接的只一片玻璃烧焊有低熔点金属层复合后边部局部剖切示意图；

图4为无助焊剂焊接的真空玻璃边部低熔点金属焊片布放边部局部剖切示意图；

图5A为带抽气孔的金属封边真空玻璃结构示意图；

图5B为不带抽气孔的金属封边真空玻璃结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。

图2A、图2B是本实用新型真空玻璃的金属封边结构示意图，其中图2A为平台封接结构示例图，图2B为错台封接结构示例图。在这两种结构中，都是在两平板玻璃原片101的封接表面上，先固化有一层金属过渡层201，再在两金属过渡层201之间用低熔点金属焊料202熔合焊接密封，从而形成真空玻璃的密封结构。

具体的说，在图2A所示平台封接结构中，两平板玻璃原片101呈边缘对齐放置，在两玻璃的四周边缘的封接处，在上平板玻璃原片101的下表面以及下平板玻璃原片101的上表面，均固化有一层金属过渡层201，两金属过渡层201相对设置；由于在两金属过渡层201之间会存在一定间隙，所以在间隙处由低熔点金属焊料202熔合成的片状低熔点金属层焊接密封。

在图2B所示的错台封接结构中，是将两平板玻璃原片101呈边缘错位放置，在两玻璃的封接处，在一平板玻璃原片101的上表面，以及另一平板玻璃原片101的侧立面，均固化有一层金属过渡层201；由于两金属过渡层201呈垂直设置，所以在两金属过渡层201之间用低熔点金属焊料202熔合成的三角形低熔点金属层将两金属过渡层201焊接密封。

以上仅是例举了平台和错台的真空玻璃封接结构，其实对于任何封接形状的真空玻璃，其宗旨都是在两平板玻璃原片101的封接面上分别固化有一层金属过渡层201，再在两金属过渡层201之间由低熔点金属焊料202熔合成低熔点金属层将两片玻璃焊接密封。

上述真空玻璃除具有金属封边结构外，其余结构与现有真空玻璃相同，即，可以在玻璃上开设抽气孔104或不开设（抽气孔104在玻璃抽真空后是封上的），且在两玻璃原片之间间隔放置多个支撑物102（参见图1）。特别的，本实用新型可以真正提供不开设抽气孔的真空玻璃。

上述金属过渡层201的可以选择市售的金属浆料烧结形成，也可以为金属镀膜。

上述的低熔点金属焊料202可以选择市售的焊膏（带有助焊剂）或焊片（本身无助焊剂，可另外配购助焊剂）。低熔点金属焊料202熔点一般为130°C～400°C之间。

上述的平板玻璃原片101可以是普通玻璃、半钢化玻璃或钢化玻璃。特别的，本实用新型可以选用钢化玻璃制备出现有技术中难以得到的钢化真空玻璃。

以下详述金属过渡层201的固化方式以及如何将低熔点金属焊料202熔合在金属过渡层201上，形成良好的气密焊接，从而得到本实用新型金属封边结构的真空玻璃。

一、金属过渡层201的制备：

首先在平板玻璃原片101的封接表面涂上金属浆料，或在玻璃的封接表面采用化学镀、电镀、真空镀等方法镀上金属膜。

对于涂金属浆料的玻璃，如制备钢化或半钢化真空玻璃（平板玻璃原片101为钢化或半钢化玻璃），则放入钢化炉中烧结，在玻璃被烧结的过程中，金属浆料也被烧结在玻璃表面，由此形成一层金属过渡层201。如制备普通真空玻璃，金属浆料则采用火焰加热、激光加热、感应加热等局部加热方法烧结在玻璃表面上。此烧结过程采用常规工艺。

对于镀金属膜的玻璃，不需要进行烧结就可以直接形成一层与玻璃紧密相连的金属过渡层201。此镀膜过程采用常规工艺。

二、低熔点金属焊料202与金属过渡层201的气密焊接：

总体而言，将制备好金属过渡层201的两片玻璃按要求摆放好，（摆放位置视需求而定，比如按图2A或2B的位置摆放），将低熔点金属焊料202布放在焊接部位，将低熔点金属焊料202进行加热（控制加热温度略高于焊料的熔点）熔化，使焊料与金属过渡层熔焊在一起，从而实现真空玻璃的四周气密封接。

依据所使用的低熔点金属焊料202是否带有助焊剂，本实用新型提供了两种低熔点金属焊料202与金属过渡层201的气密焊接的方式：

方式一：图3A～3D显示了有助焊剂的低熔点金属焊料202与金属过渡层201气密焊接的方法。

首先，在制备好金属过渡层201的玻璃表面上放置带有助焊剂的低熔点金属焊料202，低熔点金属焊料202可为焊膏或焊片（用焊片时必须预先在焊片上涂覆一定量的助焊剂，用焊膏时焊膏中本身含助焊剂），焊片直接放置在单片玻璃的金属过渡层201上，焊膏为膏状，直接涂覆在玻璃的金属过渡层201上（参见图3A），低熔点金属焊料202用量视需要焊接的宽度和厚度而定；

然后，对放置好的低熔点金属焊料202进行加热直至熔化，加热可采用炉中波峰焊，或感应加热、激光加热、火焰加热、电炉丝加热等局部加热方法进行，控制加热温度略高于焊料的熔点。低熔点金属焊料202冷却后即在金属过渡层201表面形成一层低熔点金属层301（参见图3B），此时，低熔点金属层301与金属过渡层201紧密结合；

上述工艺过程中会在低熔点金属层301表面残留有未挥发完的助焊剂，由于残留的助焊剂对真空玻璃长久真空度有严重影响，因此，此时须对低熔点金属层301表面残留助焊剂进行严格清洗，清洗方法可根据助焊剂类型采用水洗或酒精清洗；

该方式中，至少有一片玻璃的金属过渡层201表面形成有低熔点金属层301，另外一片可有低熔点金属层301或没有，但必须有金属过渡层201；

用该方式制备真空玻璃，首先选择这两片玻璃的某一片，玻璃上按要求布放支撑物，支撑物采用阵列方式布放，间距一般在25mm～45mm之间，支撑物布放完成后与另一片玻璃对接复合。图3C为两片玻璃四周的金属过渡层201表面都形成有一层低熔点金属层301复合后边部局部剖切示意图；图3D为只有一片玻璃四周的金属过渡层201表面形成有一层低熔点金属层301复合后边部局部剖切示意图。然后，将两片玻璃四周用具有一定夹紧力的夹子夹紧玻璃，然后对夹紧着的玻璃加热（控制加热温度略高于焊料的熔点），加热后的低熔点金属层301重新熔化并在夹紧力作用下与金属过渡层201紧密焊接结合，并能适应边部封接厚度需求（该厚度与设定的支撑物高度吻合），从而使两片玻璃四周气密封接。上述加热可以在普通高温炉中进行，也可在真空炉中进行，或采用感应加热、激光加热、火焰加热、电炉丝加热等局部加热方法进行。

该方式中，由于使用低熔点金属焊料202封接过程中的助焊剂预先被清洗干净，因而满足了真空玻璃真空腔内不能含有助焊剂的要求。

方式二：图4显示另一种不采用助焊剂的低熔点金属焊料202与金属过渡层201气密焊接的方法。

按图4将无助焊剂的低熔点金属焊料202（焊片）放置在两片玻璃的金属过渡层201之间，焊片厚度可根据两片玻璃真空间隙厚度确定，宽度与金属过渡层宽度相同。

然后将放好低熔点金属焊料202的两片玻璃在四周用具有一定夹紧力夹子给玻璃施加压力，放入炉中加热（控制温度略高于低熔点金属焊料熔点）使低熔点金属焊料202熔化，从而使熔化的金属焊料与金属过渡层201熔合在一起形成低熔点金属层，实现真空玻璃四周的气密封接。

制备真空玻璃时，先在两片玻璃之间中间区域按要求布放支撑物，再将焊片布设在玻璃四周边部区域两片玻璃的之间，进而夹紧、加热形成有金属封边的真空玻璃。

由于采用无助焊剂焊接，因此，该焊接过程必须在气氛保护炉中焊接或高温真空炉中焊接。

综上所述，本实用新型实质在于提出了一种具金属封边结构的真空玻璃，这种金属封边结构是：在两平板玻璃原片的封接表面各自固化有一层金属过渡层，在两金属过渡层之间熔合密封有低熔点金属焊料形成的金属层。

上述的金属过渡层可以是由金属浆料烧结固化而成，也可以是由金属镀膜而成。所述的金属浆料可为银浆、铜浆或其他金属浆料，或合金浆料；所述的金属膜可为银膜或铜膜等。

此种具金属封边结构的真空玻璃，也可以在玻璃上开设抽气孔或不开设抽气孔。

本实用新型实质还在于提出了制作这种具金属封边结构真空玻璃的方法，具体步骤包括：

1）取两片平板玻璃原片，在两者的四周封接表面先固化一层金属过渡层。这里，根据金属过渡层所选取的原料不同，区分为两种固化工艺：①如果选择金属浆料进行固化，则是先在玻璃表面涂上金属浆料，然后进行烧结：如制备钢化真空玻璃，则放入钢化炉中烧结，如制备普通真空玻璃，则采用火焰加热、激光加热、感应加热等局部加热方法烧结。②如果选择金属薄膜进行固化，则直接采用化学镀、电镀、真空镀等方法镀上金属膜即可，不需加热烧结。

2）将固化有金属过渡层的两片玻璃，在两金属过渡层之间熔合低熔点金属焊料，使两片玻璃气密封接。低熔点金属焊料可为添加有助焊剂的焊膏或没有助焊剂的焊片。

这里，根据低熔点金属焊料有无添加助焊剂，也区分为两种气密封接的方法：①如果选择有助焊剂的低熔点金属焊料，则首先在至少一片玻璃的金属过渡层上表面放置带有助焊剂的低熔点金属焊料，低熔点金属焊料用量视需要焊接的宽度和厚度而定；其次，对放置好低熔点金属焊料的玻璃进行加热直至熔化（焊片直接放置在玻璃金属过渡层表面即可，焊膏涂覆在金属过渡层表面即可），形成一层低熔点金属层，加热可以在普通高温炉中进行，也可在高温真空炉中进行，或采用感应加热、激光加热、火焰加热、电炉丝加热等局部加热方法进行；然后对冷却的低熔点金属层表面残留的助焊剂进行清洗，清洗方法可根据助焊剂类型采用水洗或酒精或其它清洗剂清洗；最后，将两片都带有金属过渡层，并且其中至少一片熔合有低熔点金属层的两片玻璃，在底层的一片玻璃上表面放置支撑物，将另一片玻璃与布放有支撑物的玻璃复合，然后将两片玻璃四周用具有一定夹紧力的夹子夹紧玻璃，并对夹紧着的玻璃加热，加热可以在普通高温炉中进行，也可在真空炉中进行，或采用感应加热、激光加热、火焰加热、电炉丝加热等局部加热方法进行，使两片玻璃的低熔点金属层与金属过渡层间紧密熔合（针对一片玻璃表面有金属过渡层，另一片玻璃表面有低熔点金属层的情况），或低熔点金属层与低熔点金属层之间紧密熔合（针对两片玻璃表面都有低熔点金属层的情况）。

②如果选择无助焊剂的低熔点金属焊料，则首先直接在底层的一片玻璃的金属过渡层上放置无助焊剂的低熔点金属焊料，焊料一般做成片状形状，并直接搁置在玻璃金属过渡层表面即可，其次，按要求放置支撑物，然后将另一片玻璃与布放有支撑物的玻璃复合，最后将两片玻璃四周用具有一定夹紧力的夹子夹紧玻璃，并对夹紧着的玻璃加热，加热在气氛保护炉中或高温真空炉中进行。

上述主要介绍了真空玻璃的金属封边方法，本实用新型真空玻璃除具有金属封边结构外，也可以在玻璃上开设抽气孔104或不开设。针对开不开设抽气孔104的情况，在上述步骤的基础上又需要区分补充不同的工艺：

图5A给出了带抽气孔104的真空玻璃结构，对于开设抽气孔104的情况，需要先至少在一片玻璃原片上预留出抽气孔104，然后在采取上述步骤1）、2）金属封边方法实施四周气密封接后，再在抽气孔处对真空玻璃间隙层进行抽真空，最后对抽气孔进行封口即可。

图5B给出了不带抽气孔104的真空玻璃结构，对于不开设抽气孔104的情况，由于本实用新型真空玻璃采用了金属封边技术，在两片玻璃气密封接时，由于低熔点金属层301在未熔化前表面会出现凹凸不平，从而给两片玻璃边部留下许多空隙，所以会在两片玻璃之间的空腔与真空炉空腔存留一些相通间隙。所以在上述步骤2）中，对低熔点金属层加热熔合前，需要对复合好的两片玻璃先放入真空炉中进行冷态抽真空，达到需求真空度后，再将两片玻璃进行加热熔合。待熔焊的金属凝固后，即可使出炉后的真空玻璃间隙层呈真空状态，从而形成无抽气口真空玻璃产品。

下面以一实例说明本实用新型的真空玻璃金属封边方法及其结构。

选择两片相同的普通玻璃原片，长宽尺寸为300mm×300mm，厚度为5mm。在两片玻璃的四周涂上一层银浆料，浆料涂布的宽度为5mm，厚度为10um。将涂布好银浆料的普通玻璃放入钢化炉中进行钢化，钢化温度为640°C。钢化后在玻璃表面烧结成一层银膜（金属过渡层），然后在两片玻璃银膜表面涂上焊锡膏（含有助焊剂），并放入加热炉中加热至180°C后降温至50°C出炉，此时，就在银膜上烧焊了一层金属锡（金属层）。清洗金属锡表面残余助焊剂，并在一片玻璃表面布放好支撑物后将另一片玻璃对放复合，用夹子夹紧四周，放入真空炉。冷态将真空炉空腔抽真空到1×10^-3Pa后真空炉升温至150°C保温1小时，然后继续升温至200°C，保温20分钟后降温，降至150°C后停止抽真空，继续降温至50°C取出样品，即获得无抽气孔的金属封边真空玻璃。

对真空玻璃的测试：真空玻璃出炉未见破碎，出炉后真空玻璃表面应力为116MPa，为典型的钢化真空玻璃，导热系数为0.006W/(m²/K)，按GB/T7106-1986测试标准，玻璃抗风压性能为1级。

上述实施例仅用于说明本实用新型，其中局部结构和工艺是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种具金属封边结构的真空玻璃，包括两平板玻璃原片、多个支撑物以及封接层，其特征在于：在两平板玻璃原片的封接面上，各自固化有一层金属过渡层，在两金属过渡层之间熔合密封有低熔点金属焊料形成的金属层，由熔合密封的金属过渡层和金属层形成所述封接层。

2.根据权利要求1所述的具金属封边结构的真空玻璃，其特征在于：所述金属过渡层为金属浆料烧结固化层或金属镀膜层。

3.根据权利要求2所述的具金属封边结构的真空玻璃，其特征在于：所述金属浆料为银浆或铜浆或合金浆料；所述金属镀膜层为银膜或铜膜。

4.根据权利要求1或2或3所述的具金属封边结构的真空玻璃，其特征在于：所述低熔点金属焊料为熔点在130°C～400°C的金属焊料。

5.根据权利要求4所述的具金属封边结构的真空玻璃，其特征在于：所述低熔点金属焊料为焊膏或焊片。

6.根据权利要求1或2或3所述的具金属封边结构的真空玻璃，其特征在于：所述平板玻璃原片为普通玻璃、半钢化玻璃或钢化玻璃中的一种。

7.根据权利要求4所述的具金属封边结构的真空玻璃，其特征在于：所述平板玻璃原片为普通玻璃、半钢化玻璃或钢化玻璃中的一种。

8.根据权利要求7所述的具金属封边结构的真空玻璃，其特征在于：所述平板玻璃原片为钢化玻璃。

9.根据权利要求1或2或3所述的具金属封边结构的真空玻璃，其特征在于：所述真空玻璃上设有或不设抽气孔。

10.根据权利要求5所述的具金属封边结构的真空玻璃，其特征在于：所述真空玻璃上不设抽气孔。

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