專利名稱：一種特殊環(huán)保型封接玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于封接玻璃技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種不含鉛、鉍、砷及氟化物的、用于特 殊用途的金屬管口或內(nèi)敷金屬管口封接的環(huán)保型封接玻璃。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的各種封接玻璃中，以硅酸鹽為基礎(chǔ)系統(tǒng)的較少，多為磷酸鹽系統(tǒng)的玻璃，并 且大多含鉛、鉍、砷及氟化物等有害物質(zhì)，不利于環(huán)境保護和人體健康。并且因為應(yīng)用領(lǐng)域 不同，現(xiàn)有的各種封接玻璃對關(guān)鍵參數(shù)(軟化溫度Tf和膨脹系數(shù)α)的要求也有所不同。專利CN 1241855C中所公開的玻璃與本發(fā)明屬于同類封接玻璃，但其對膨脹系 數(shù)的要求為在30 60Χ10_7之間，與本發(fā)明的要求不同。在玻璃組成方面CN 1241855C中SW2的量比本發(fā)明中多，這會使玻璃粘度增大，存在使玻璃不易熔煉、不易加 工以及不易充分浸潤玻璃表面以實現(xiàn)緊密封接的弊端。且CN 1241855C中含有12%以上 的化03，因其揮發(fā)較大，存在增大獲得均質(zhì)玻璃難度的不足，并且CN 1241855C還含有劇毒 的As2O3原料，存在可能會污染環(huán)境、侵害人體健康的弊端，而As2O3原料的引入也存在會使 玻璃在封接過程中顏色發(fā)黑的不足。除此之外CN 1241855C中要求Σ (BaO+SrO+CaO)小于 4%，這會造成玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性相對較差的不足。專利CN 1116612A提供的是一種粉狀玻璃焊料，要求其膨脹系數(shù)大于IlOX 10_7， 與本發(fā)明的要求不同。在玻璃組成方面由于CN 1116612A中SW2的量在60 %以下，其化學(xué) 穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性會變差，液相溫度(Lt)會升高，致使封接時玻璃更易失透，同時所制得 的玻璃軟化溫度(Tf)會變低，熱變形及熱收縮有變大的趨勢，膨脹系數(shù)也有變大的趨勢， 不符合本發(fā)明的相關(guān)要求。另外CN 1116612A中含有會對人體產(chǎn)生侵害、對環(huán)境造成污染 的氟化物(CaF2)，還含有會對玻璃造成著色的NiO和Co2O3，不符合本發(fā)明的目的和要求。專利CN 1180999C公開的玻璃與本發(fā)明屬于同類封接玻璃，但其對軟化溫度(Tf) 的要求為620°C以下，與本發(fā)明的要求不同。在玻璃組成方面CN1180999C中SW2的量在 62%以下，其化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性會變差，液相溫度(Lt)會升高，致使封接時玻璃更易 失透，同時所制得的玻璃軟化溫度(Tf)會變低，熱變形及熱收縮有變大的趨勢，不符合本 發(fā)明的相關(guān)要求。另外CN1180999C中含有易被還原的、有害的重金屬氧化物Bi2O3，存在會 侵害人體健康和容易損壞鉬金熔煉裝置的弊端和風(fēng)險。專利CN 101186442A中所公開的玻璃與本發(fā)明屬于同類封接玻璃，但其對膨脹 系數(shù)的要求為在45 MX10_7之間，與本發(fā)明的要求不同。在玻璃組成方面CN 101186442A中SW2的量在55 %以下，其化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性會變差，液相溫度(Lt)會 升高，致使封接時玻璃更易失透，同時所制得的玻璃軟化溫度(Tf)會變低，熱變形及熱收 縮有變大的趨勢，不符合本發(fā)明的相關(guān)要求。并且CN 101186442A中含有10%以上的化03， 因其揮發(fā)較大，存在增大獲得均質(zhì)玻璃難度的不足。此外，CN 101186442A中含有10%以上 的BaO，存在會使玻璃的成型變差不足，并且BaO是環(huán)境負擔型物質(zhì)，在不影響玻璃特性的 情況下應(yīng)該盡量少引用或不引用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述不足之處而提供一種不含鉛、鉍、砷及氟化物的、用于 特殊用途的金屬管口或內(nèi)敷金屬管口封接的環(huán)保型封接玻璃。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種具有特殊用途的環(huán)保型封接玻璃，其特征是其 組分范圍按重量百分比以化合物計含有SiA =62 75% ;B203 :3 10% ；Al2O3 :1 9% ； La2O3 :0 5 ；Li2O :0 3% ；Na2O :3 15% ；K2O :4 14% ；BaO :0 3% ；SrO :0 3% ； CaO :2 12% ；ZnO :0 2% ；Sb2O3 0 1%，各組分之和為 100%。本發(fā)明的技術(shù)解決方案根中所述的玻璃組分中Σ 在8% 25%以內(nèi)；Σ RO 在 2% 13% 以內(nèi)；Σ R2O3 在 2% 12% 以內(nèi)；其中，Σ R2O = Li20+Na20+K20, Σ RO = BaO+SrO+CaO, Σ R2O3 = A1203+Lei203。本發(fā)明的技術(shù)解決方案根中所述的玻璃組分中按重量百分比以化合物計含有 以下、增加玻璃浸潤性的著色物質(zhì)v205、MoO3或Cr203。本發(fā)明提供的封接玻璃因?qū)嶋H應(yīng)用的要求，最好為淡色調(diào)或無色。本發(fā)明提供的封接玻璃還可以含有除上述組分以外的、不損害本發(fā)明目的量的其 它成分，如MgO, ZrO, Nb2O5等。本發(fā)明封接玻璃具有膨脹系數(shù)CI2ch3qq在72ΧΙΟ—7 88X 10_7以內(nèi)，α 1(1(1_3(1(1在 80 X 1(Τ 98 X 10"以內(nèi)，轉(zhuǎn)變溫度Tg在515°C 565°C之間，軟化溫度Tf在620°C 660°C 之間的特性，是一種具有特殊用途的環(huán)保型封接玻璃。在封接玻璃軟化溫度附近，被封接金 屬管不會受到損壞，能與之實現(xiàn)良好封接，不漏氣。封接過程中產(chǎn)生氣泡少，玻璃具有足夠 低的液相溫度(Lt)，封接時不乳濁、不析晶。本發(fā)明封接玻璃使用時加工成薄片，主要用于一種特殊金屬管或內(nèi)敷金屬的管口 的封接。用于封接的特殊金屬管或內(nèi)敷金屬的管子的膨脹系數(shù)α 20_3οο在70 90Χ 10_7之 間，■在80Χ10_7 100Χ10_7之間。在封接過程中，要想使被封接的管子不受到損 壞，封接玻璃的軟化溫度(Tf)不應(yīng)高于680°C，優(yōu)選在660°C以下，考慮到封接難度和封接 效果等因素，其軟化溫度(Tf)應(yīng)該大于600°C，優(yōu)選在620°C以上。在本發(fā)明制得的封接玻璃中，由下面所述原因選擇上述含量的每種組分。SiO2是玻璃的網(wǎng)絡(luò)生成體，是保持玻璃穩(wěn)定性的必須成分，合適的含量為62 75%。若SiO2含量少于62%，所制得的玻璃軟化溫度(Tf)變低，熱變形及熱收縮有變大的 趨勢，且膨脹系數(shù)也有變大的趨勢，不符合本發(fā)明的相關(guān)要求。而若其含量大于75%，則玻 璃的熔煉過程較為困難，無法充分浸潤玻璃表面以實現(xiàn)緊密封接，并且會導(dǎo)致封接時粘度 太大，操作困難。因此，SiO2組分的含量限定在62 75%，優(yōu)選在65 72%。化03也是玻璃生成體，適量添加可以降低粘度，有助于玻璃的熔煉，若氏03含量少 于3 %，則無法發(fā)揮其助熔效果，而若化03含量大于10 %，則會因其揮發(fā)性而導(dǎo)致難以制成 均質(zhì)玻璃，并且氏03含量過多也會導(dǎo)致封接玻璃片在封接過程中容易發(fā)生熱變形和熱收 縮。因此，B2O3組分的含量限定在3 10%，優(yōu)選在2 7%。Al2O3是提高玻璃應(yīng)變點的成分，Al2O3的含量高于9%則會使玻璃高溫粘度變大， 使玻璃成型困難。因此，Al2O3組分的含量限定在0 9%，優(yōu)選在2 6%。
La2O3在一定的含量范圍內(nèi)與Al2O3的性質(zhì)類似，但使玻璃粘度變大的趨勢比Al2O3 弱，在3%以下替代一定量的Al2O3將更有利于玻璃的成型。因此，La2O3的量應(yīng)控制在0 3%以內(nèi)。而Σ (Al203+La203)應(yīng)控制在1 7%之間，優(yōu)選在2 6%。Li2CKNa2O和K2O的主要作用是助溶劑，同時對玻璃膨脹系數(shù)的調(diào)整也是不可缺少 的。Li2O是降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度，增加玻璃的高溫熔融性的成分。但其量大于3%，則 會使玻璃的液相溫度(Lt)大幅提高，這會導(dǎo)致封接時玻璃容易失透。所以Li2O的量應(yīng)控 制在在0 3 %以內(nèi)，優(yōu)選0 1 %。Nei2O和K2O在本發(fā)明中的性質(zhì)基本相同，而Li2O與二 者相似，Na2O和K2O在一定范圍內(nèi)可以互相置換。因為Li2O的量不能大于3%，所以Na2O和 K2O的總含量少于8%，無法發(fā)揮充分的助熔作用，另外，要實現(xiàn)本發(fā)明所要求的膨脹系數(shù)， Na2O和K2O的總含量應(yīng)低于25 %。所以Σ (Li20+Na20+K20)應(yīng)控制在8 25 %以內(nèi)，優(yōu)選在 10 20%。BaO可以使玻璃的高溫粘度降低，使玻璃更易熔煉。但如果BaO含量超過3%，則 會逐漸使玻璃的耐失透性降低，也會使玻璃的成型變差。另外，BaO是環(huán)境負擔型物質(zhì)，在不 影響玻璃特性的情況下應(yīng)該盡量少引用或不引用。因此，BaO組分的含量限定在0 3%， 優(yōu)選在0 2%。SrO可以使玻璃的高溫粘度降低，使玻璃更易熔煉。但如果SrO含量超過3 %，則 會逐漸使玻璃的耐失透性降低。因此，SrO組分的含量限定在0 3%，優(yōu)選在0 2%。CaO是可以提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性的有效成分，并且具有助熔作用。但 其含量小于2%時，這種效果是很弱的，而大于12%時則會使玻璃的耐失透性明顯降低。因 此，CaO組分的含量限定在2 12%，優(yōu)選在4 9%。BaO、SrO和CaO性質(zhì)相似，都可以降低玻璃熔煉時的粘度，都是有利于提高 玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性的成分，在一定范圍內(nèi)可相互替換。鑒于上述原因， Σ (BaO+SrO+CaO)應(yīng)控制在2 13 %，優(yōu)選在3 11 %。ZnO是降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度和提高玻璃熔融性的成分，并且可以增加玻璃的耐水 性，在本發(fā)明中可以少量添加，而其含量若高于2%，將使玻璃的失透趨勢增大。因此ZnO組 分的含量限定在0 2%，優(yōu)選在0 1%。Sb2O3可作為除泡劑任意添加，但其含量在以內(nèi)就足夠了，而且Sb2O3若超過 玻璃著色度將變大。因此Sb2O3組分含量限定在0 1%，優(yōu)選在0 0. 5%。本發(fā)明提供的封接玻璃不人為引入除V205、Mo03、Cr2O3以外的其它著色元素Mn、 Fe、Co、Ni、Cu和Ag。同時，也不人為引入含有以下有害元素的化合物:Th、Cd、Tl、0s、Be和 Se。根據(jù)本發(fā)明的玻璃組成范圍，可制得一種具有特殊用途的環(huán)保型封接玻璃。該封 接玻璃具有較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，工藝性能優(yōu)良，適合批量生產(chǎn)的特點。本發(fā)明封 接玻璃主要用于不含鉛、鉍、砷及氟化物的、用于特殊用途的金屬管口或內(nèi)敷金屬管口封接 的環(huán)保型封接玻璃。
具體實施例方式表1中實施例1 4是本發(fā)明用于說明獲得本發(fā)明中的封接玻璃的典型實驗。5
表1
權(quán)利要求
1.一種具有特殊用途的環(huán)保型封接玻璃，其特征是其組分范圍按重量百分比以化合 物計含有SiA 62 75% ；B2O3 :3 10% ；Al2O3 :1 9% ；La2O3 :0 5 ；Li2O :0 3% ； Na2O 3 15% ；K2O 4 14% ；BaO 0 3% ；SrO 0 3% ；CaO 2 12% ；ZnO :0 2% ； Sb2O3 :0 ；各組分之和為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有特殊用途的環(huán)保型封接玻璃，其特征是所述的玻 璃組分中Σ 在8% 25%以內(nèi)；Σ RO在2% 13%以內(nèi)；Σ Ii2O3在2% 12%以內(nèi)；其 中，Σ Ii2O = Li20+Na20+K20, Σ RO = BaO+SrO+CaO, Σ R2O3 = A1203+Lei203。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的一種具有特殊用途的環(huán)保型封接玻璃，其特征是所述的玻 璃組分中按重量百分比以化合物計含有以下、增加玻璃浸潤性的著色物質(zhì)％05、11003或 Cr2O3 ο
全文摘要
本發(fā)明的名稱為一種特殊環(huán)保型封接玻璃。屬于封接玻璃技術(shù)領(lǐng)域。它主要是提供一種不含鉛、鉍、砷及氟化物的、用于特殊用途的金屬管口或內(nèi)敷金屬管口封接的環(huán)保型封接玻璃。它的組分范圍按重量百分比以化合物計含有SiO262～75％；B2O33～10％；Al2O31～9％；La2O30～5；Li2O0～3％；Na2O3～15％；K2O4～14％；BaO0～3％；SrO0～3％；CaO2～12％；ZnO0～2％；Sb2O30～1％，各組分之和為100％。本發(fā)明具有膨脹系數(shù)α20-300在72×10-7～88×10-7以內(nèi)，α100-300在80×10-7～98×10-7以內(nèi)，轉(zhuǎn)變溫度Tg在515℃～565℃之間，軟化溫度Tf在620℃～660℃之間，不含鉛、鉍、砷及氟化物的特點，主要用于特殊用途的金屬管口或內(nèi)敷金屬管口的封接。
文檔編號C03C3/095GK102050577SQ200910272699
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者霍金龍 申請人:湖北新華光信息材料股份有限公司