本發(fā)明涉及真空玻璃技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種真空玻璃金屬封接工藝中，在玻璃基板上制備金屬化層的方法。

背景技術(shù)：

低熔點(diǎn)玻璃粉封邊的真空玻璃，因低玻粉熔化所需的溫度在380℃-450℃之間，用鋼化玻璃做基板時(shí)，在封邊過程中持續(xù)的高溫使玻璃退鋼化，這種真空玻璃不屬于安全玻璃，使用受到嚴(yán)格限制。與安全玻璃復(fù)合的真空玻璃，因制造成本高，僅在一些高檔建筑上使用。為了降低制造成本，青島亨達(dá)用過鋼化的玻璃板制得真空玻璃，采用更低熔點(diǎn)的玻璃粉，在相對更低的溫度下封邊；北京新立基采用比青島亨達(dá)更低封邊溫度，結(jié)合外部施壓的方式解決低溫封邊玻璃焊料流動(dòng)性不足問題制得鋼化真空玻璃。但是，更低熔點(diǎn)的玻璃粉意味著組成這種玻璃粉的物質(zhì)的離子半徑更大，其滲透能力差，繼而燒結(jié)強(qiáng)度低，氣密性差。封邊過程中持續(xù)高溫，基板的鋼化性能損失；完工的真空玻璃代表鋼化強(qiáng)度的表面應(yīng)力僅保持75％。

本申請人在申請?zhí)枮?01010508421.7的中國發(fā)明專利中提出了一種玻璃板復(fù)合封接方法，采用低熔點(diǎn)金屬實(shí)現(xiàn)真空玻璃的氣密封接，具體步驟為：(1)在待復(fù)合的各玻璃板上的預(yù)定封接區(qū)域表面，分別制備與玻璃板本體固結(jié)在一起的金屬化層；(2)采用金屬釬焊工藝，將復(fù)合后兩兩玻璃板上相互對應(yīng)的封接區(qū)域的金屬化層焊接在一起，實(shí)現(xiàn)兩玻璃板在封接區(qū)域的氣密連接。上述方法中如何制備與玻璃板本體固結(jié)在一起的金屬化層是封接的關(guān)鍵，為此在該專利中，申請人還描述了制備金屬化層的詳細(xì)步驟。后來，隨著研究、實(shí)驗(yàn)的不斷深入，本申請人發(fā)現(xiàn)：金屬化處理的玻璃板，釬焊過程中會出現(xiàn)焊料浸蝕過渡層的現(xiàn)象，直接表現(xiàn)為封接邊強(qiáng)度降低，封邊完工后焊料沿銀膜過渡層開裂現(xiàn)象，俗稱銀膜撕裂，最終導(dǎo)致封接完成的真空玻璃直接開裂或慢性滲氣，對真空玻璃的成品質(zhì)量及后期使用壽命產(chǎn)生極為不利的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種真空玻璃金屬封接用金屬化層的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種真空玻璃金屬封接用金屬化層的制備方法，該方法包括如下步驟：

步驟1，在玻璃板周邊待封接區(qū)域的表面制備金屬漿料涂層；

步驟2，對金屬漿料涂層進(jìn)行烘干處理；

步驟3，預(yù)加熱玻璃板到200℃至350℃，在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)保持該溫度；

步驟4，采用燒結(jié)工藝加熱金屬漿料涂層，使其與玻璃板固結(jié)，形成金屬化層；

步驟5，重復(fù)步驟1至步驟4至少一次，完成真空玻璃封接用金屬化層的制備。

進(jìn)一步，所述步驟1中，所述金屬漿料涂層以浸涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷、手工涂覆或機(jī)械涂覆的方式制備在玻璃板周邊待封接區(qū)域的表面上。

進(jìn)一步，所述金屬漿料涂層采用絲網(wǎng)板以絲網(wǎng)印刷工藝制備在玻璃板表面上，所述絲網(wǎng)板的目數(shù)為180目至400目。

進(jìn)一步，所述步驟3中預(yù)加熱玻璃板到230℃至300℃，并保持該溫度100秒至120秒。

進(jìn)一步，所述步驟4的燒結(jié)工藝具體為：將制備有金屬漿料涂層的玻璃板整體加熱至燒結(jié)溫度，該燒結(jié)溫度位于玻璃板的鋼化溫度區(qū)間內(nèi)。

進(jìn)一步，當(dāng)所述制備有金屬漿料涂層的玻璃板經(jīng)過多次燒結(jié)工藝處理后，直接通過快速冷卻完成玻璃板的鋼化處理。

進(jìn)一步，所述步驟4的燒結(jié)工藝具體為:將制備有金屬漿料涂層的玻璃板整體加熱至500℃至720℃，并保持該溫度90秒至300秒。

進(jìn)一步，所述步驟4的燒結(jié)工藝具體為：對金屬漿料涂層所在的部位進(jìn)行加熱，加熱溫度為500℃至720℃，并保持該溫度90秒至300秒。

進(jìn)一步，所述金屬漿料為ag金屬漿料、cu-ag合金金屬漿料、ni金屬漿料、ni-ag合金金屬漿料、au金屬漿料、au合金金屬漿料、zn金屬漿料、zn合金金屬漿料、pd金屬漿料或pd合金金屬漿料。

進(jìn)一步，所述金屬漿料為銀重量含量為70％至90％的ag金屬漿料。

進(jìn)一步，所述步驟1中金屬漿料涂層的厚度為10μm至35μm。

進(jìn)一步，所述步驟5中的金屬化層的厚度為5μm至25μm。

本發(fā)明中金屬化層的制備方法，金屬漿料涂層在燒結(jié)過程中，金屬顆粒表面氧化形成氧化膜，而金屬漿料中的玻璃粉熔化，浸潤金屬顆粒表面。氧化金屬部分溶解進(jìn)入玻璃相，玻璃相滲透進(jìn)入第一次制備的金屬化層表面的毛細(xì)孔中，堵塞了釬料進(jìn)入過渡層的通道。金屬顆粒長大，比表面迅速縮小，富余的玻璃相在毛細(xì)壓力作用下進(jìn)入金屬顆粒之間的空隙，并帶著表層金屬顆粒一起進(jìn)入空隙之中，使金屬顆粒沿水平方向迅速長大，玻璃相攜帶金屬顆粒進(jìn)入第一次燒結(jié)形成的金屬化層表面的毛細(xì)孔中，使金屬顆粒在第一次燒結(jié)形成的金屬化層上繼續(xù)生長，從而燒結(jié)在一起形成了連續(xù)的海綿骨架狀的金屬化層。再次制備金屬化層時(shí)，進(jìn)一步使玻璃相與基板燒結(jié)牢固，一體化的金屬化層具備良好的延展性，可耐受釬焊焊接過程中的熱沖擊，阻斷了釬料對過渡層的浸蝕。解決了真空玻璃采用金屬釬焊工藝封接時(shí)，封接邊強(qiáng)度低，氣密性不好的問題，可以顯著提高真空玻璃封接邊的強(qiáng)度和氣密性，進(jìn)而提高真空玻璃生產(chǎn)的成品率和使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面以結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例的真空玻璃金屬封接用金屬化層的制備方法包括以下步驟：

步驟1，在玻璃板周邊待封接區(qū)域的表面制備重量含量為70％-90％的ag金屬漿料涂層，金屬漿料涂層的厚度為10μm至35μm，金屬漿料涂層以浸涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷、手工涂覆或機(jī)械涂覆的方式制備在玻璃板周邊待封接區(qū)域的表面上，當(dāng)金屬漿料涂層采用絲網(wǎng)板以絲網(wǎng)印刷工藝制備在玻璃板表面上時(shí)，采用的絲網(wǎng)板的目數(shù)為180目至400目；

步驟2，對金屬漿料涂層進(jìn)行烘干處理；

步驟3，預(yù)加熱玻璃板至200℃至350℃，以230℃至300℃為佳，并保溫100秒至120秒；

步驟4，采用燒結(jié)工藝加熱金屬漿料涂層，具體方式為：將玻璃板整體加熱至500℃至720℃的燒結(jié)溫度，在燒結(jié)溫度內(nèi)保持90秒至300秒，使ag金屬漿料涂層燒結(jié)成與玻璃板固結(jié)在一起的金屬化層；

步驟5，重復(fù)步驟1至步驟4至少一次，在上述步驟制備的金屬化層表面再次制備金屬化層，使金屬化層整體的厚度達(dá)到5μm至25μm后，完成真空玻璃金屬封接金屬化層的制備。

在本實(shí)施例中，如果燒結(jié)溫度位于玻璃板的鋼化溫度區(qū)間內(nèi)，則玻璃板經(jīng)過多次燒結(jié)工藝處理后，直接通過快速冷卻，例如吹風(fēng)，完成玻璃板的鋼化處理，從而滿足制作鋼化真空玻璃的要求。其中，鋼化溫度是指：玻璃板鋼化處理時(shí)，根據(jù)工藝要求被加熱所達(dá)到的溫度。例如，可以為600℃至700℃。

當(dāng)然，為了滿足制作鋼化真空玻璃的要求，本實(shí)施例中，還可以在金屬化層制備完成之后，再對玻璃板進(jìn)行鋼化處理。

本實(shí)施例采用ag金屬漿料制備金屬化層，ag具有良好的釬焊焊接性能，并且延展性能好，保障釬焊焊接獲得牢固、可靠、耐交變應(yīng)力的封接邊。ag金屬漿料涂層采用絲網(wǎng)板以絲網(wǎng)印刷工藝制備在玻璃板表面上，絲網(wǎng)板的目數(shù)為230目。優(yōu)選地，本實(shí)施例中為了保障ag金屬漿料涂層良好的燒結(jié)效果，加熱玻璃板至680℃后，保溫200秒至300秒。

第一次燒結(jié)金屬化層時(shí)使用ag金屬漿料，第二次燒結(jié)金屬化層時(shí)使用與第一次相同的金屬漿料。ag金屬漿料涂層第一次燒結(jié)過程中，銀顆粒表面氧化形成氧化銀，而ag金屬漿料涂層中的玻璃粉熔化，浸潤銀顆粒表面。氧化銀部分溶解進(jìn)入玻璃相，玻璃相滲透進(jìn)入玻璃板表面，形成了玻璃相包裹銀顆粒的過渡層。銀顆粒長大，比表面迅速縮小，富余的玻璃相在毛細(xì)壓力作用下進(jìn)入銀顆粒之間的空隙，并帶著表層銀顆粒一起進(jìn)入空隙之中，使銀顆粒沿水平方向迅速長大，形成了連續(xù)的海綿骨架狀的第一金屬化層。第二次燒結(jié)金屬化層繼續(xù)使用和第一次相同的ag金屬漿料。燒結(jié)過程中，銀顆粒表面氧化形成氧化銀，而ag金屬漿料涂層中的玻璃粉熔化，浸潤銀顆粒表面。氧化銀部分溶解進(jìn)入玻璃相，玻璃相滲透進(jìn)入第一金屬化層的毛細(xì)孔中，堵塞了釬焊焊接時(shí)焊料進(jìn)入過渡層的通道。銀顆粒長大，比表面迅速縮小，富余的玻璃相在毛細(xì)壓力作用下進(jìn)入銀顆粒之間的空隙，并帶著表層銀顆粒一起進(jìn)入空隙之中，使銀顆粒沿水平方向迅速長大，玻璃相攜帶銀顆粒進(jìn)入第一金屬化層的毛細(xì)孔中，使銀顆粒在第一金屬化層上繼續(xù)生長，前后兩次燒結(jié)的金屬化層結(jié)合在一起形成了連續(xù)的海綿骨架狀的新的金屬化層。第二次燒結(jié)金屬化層后進(jìn)一步使玻璃相與基板燒結(jié)牢固，而形成的新的金屬化層具有良好的延展性，可耐受釬焊過程中的熱沖擊，阻斷了釬料對過渡層的浸蝕。采用上述制備工藝形成的金屬化層為三層，a.過渡層：與基板燒結(jié)在一起的玻璃相及玻璃相包裹的銀顆粒層；b.銀層：連續(xù)的海綿骨架狀的金屬化層；c.銀氧化層：釬焊焊接過程中，與焊料結(jié)合形成金屬間化合物層。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的真空玻璃金屬封接用金屬化層的制備方法包括以下步驟：

步驟1，在玻璃板邊周邊待封接區(qū)域的表面制備重量含量為70％-90％的ag金屬漿料涂層，金屬漿料涂層以浸涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷、手工涂覆或機(jī)械涂覆的方式制備在玻璃板周邊待封接區(qū)域的表面上，當(dāng)金屬漿料涂層采用絲網(wǎng)板以絲網(wǎng)印刷工藝制備在玻璃板表面上時(shí)，采用的絲網(wǎng)板的目數(shù)為180目至400目；

步驟2，對金屬漿料涂層進(jìn)行烘干處理；

步驟3，預(yù)加熱玻璃板至200℃至350℃的溫度，以230℃至300℃為佳，并保溫100秒至120秒，對玻璃板預(yù)熱同時(shí)使金屬漿料涂層進(jìn)一步固化；

步驟4，采用燒結(jié)工藝加熱金屬漿料涂層，具體方式為：將玻璃板整體加熱至500℃至720℃的燒結(jié)溫度，在燒結(jié)溫度內(nèi)保持90秒至300秒，使ag金屬漿料涂層燒結(jié)成與玻璃板固結(jié)在一起的金屬化層；

步驟5，以cu-ag合金金屬漿料作為新的金屬漿料，重復(fù)步驟1至步驟4的加工方法至少一次，在ag金屬化層上多次燒結(jié)cu-ag合金金屬化層，完成真空玻璃金屬封接金屬化層的制備。

在該實(shí)施例中，如果本發(fā)明的方法用于制作鋼化真空玻璃時(shí)，則玻璃板經(jīng)過多次燒結(jié)工藝處理后，直接通過快速冷卻完成玻璃板的鋼化處理。

第一次燒結(jié)金屬化層時(shí)使用ag金屬漿料，第二次燒結(jié)金屬化層時(shí)使用cu-ag合金金屬漿料。漿料中金屬顆粒仍為銀顆粒，其漿料實(shí)質(zhì)為cu-ag合金金屬漿料。本實(shí)施例中ag金屬漿料燒結(jié)形成第一金屬化層的工藝過程與實(shí)施例1完全相同，在此不作贅述。而在cu-ag合金金屬漿料燒結(jié)過程中，合金顆粒表面的銀氧化形成氧化銀，而cu-ag合金金屬漿料中的玻璃粉熔化，浸潤銀顆粒表面。氧化銀部分溶解進(jìn)入玻璃相，玻璃相滲透進(jìn)入第一金屬化層的毛細(xì)孔中，堵塞了釬焊焊接時(shí)焊料進(jìn)入過渡層的通道。合金顆粒表面的銀使合金顆粒長大，比表面迅速縮小，富余的玻璃相在毛細(xì)壓力作用下進(jìn)入合金銀顆粒之間的空隙，并帶著表層合金銀顆粒一起進(jìn)入空隙之中，使合金銀顆粒沿水平方向迅速長大，玻璃相攜帶合金顆粒進(jìn)入第一金屬化層的毛細(xì)孔中，使合金顆粒通過表面的銀在第一金屬化層上繼續(xù)生長，第一金屬化層與cu-ag合金金屬漿料燒結(jié)形成的金屬化層結(jié)合在一起形成了連續(xù)的海綿骨架狀的新的金屬化層。第二次燒結(jié)金屬化層采用cu-ag合金金屬漿料，避免了蝕銀現(xiàn)象，釬焊焊接時(shí)可延長峰值溫度持續(xù)時(shí)間，獲得的封接邊強(qiáng)度更高。采用上述制備工藝形成的金屬化層為三層，a.過渡層：與基板燒結(jié)在一起的玻璃相及玻璃相包裹的銀顆粒層；b.銀層：連續(xù)的海綿骨架狀的金屬化層(銀銅復(fù)合膜層)；c.銀氧化層：銀氧化層，釬焊焊接過程中，與焊料結(jié)合形成金屬間化合物層。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的真空玻璃金屬封接用金屬化層的制備方法包括以下步驟：

步驟1，在玻璃板邊周邊待封接區(qū)域的表面制備重量含量為70％至90％的ag金屬漿料涂層，金屬漿料涂層以浸涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷、手工涂覆或機(jī)械涂覆的方式制備在玻璃板周邊待封接區(qū)域的表面上，當(dāng)金屬漿料涂層采用絲網(wǎng)板以絲網(wǎng)印刷工藝制備在玻璃板表面上，絲網(wǎng)板的目數(shù)為180目至400目；

步驟2，對金屬漿料涂層進(jìn)行烘干處理；

步驟3，預(yù)加熱玻璃板至200℃至350℃的溫度，以230℃至300℃為佳，并保溫100秒至120秒；

步驟4，采用燒結(jié)工藝加熱金屬漿料涂層，具體方式為：利用感應(yīng)加熱的方式將金屬漿料涂層所在的部位加熱至500℃至720℃的燒結(jié)溫度，在燒結(jié)溫度內(nèi)保持90秒至300秒，使ag金屬漿料涂層燒結(jié)成與玻璃板固結(jié)在一起的金屬化層；

步驟5，以ni-ag合金金屬漿料作為新的金屬漿料，重復(fù)步驟1至步驟4至少一次，在上述步驟制備的ag金屬化層表面多次燒結(jié)ni-ag合金金屬化層，完成真空玻璃金屬封接金屬化層的制備。

由于本實(shí)施例采用局部加熱的方式燒結(jié)金屬化層，因此，當(dāng)制作鋼化真空玻璃時(shí)，可以直接在鋼化玻璃板上制備金屬化層，也可以在金屬化層制備完成之后，再對玻璃板進(jìn)行鋼化處理。

當(dāng)然，在步驟4中還可以采用激光加熱、火焰加熱、電流加熱或微波加熱的方式對金屬漿料涂層所在的部位加熱燒結(jié)。

金屬漿料還可以是：ni金屬漿料、au金屬漿料、au合金金屬漿料、zn金屬漿料、zn合金金屬漿料、pd金屬漿料或pd合金金屬漿料。等。

第一次燒結(jié)金屬化層時(shí)使用ag金屬漿料，第二次燒結(jié)金屬化層時(shí)使用ni-ag合金金屬漿料。漿料中金屬顆粒仍為銀顆粒，其漿料實(shí)質(zhì)為ni-ag合金金屬漿料。本實(shí)施例中ag金屬漿料燒結(jié)形成第一金屬化層的工藝過程與實(shí)施例1完全相同，在此不作贅述。而在ni-ag合金金屬漿料燒結(jié)過程中，合金顆粒表面的銀氧化形成氧化銀，而ni-ag合金金屬漿料中的玻璃粉熔化，浸潤銀顆粒表面。氧化銀部分溶解進(jìn)入玻璃相，玻璃相滲透進(jìn)入第一金屬化層的毛細(xì)孔中，堵塞了釬焊焊接時(shí)焊料進(jìn)入過渡層的通道。合金顆粒表面的銀使合金顆粒長大，比表面迅速縮小，富余的玻璃相在毛細(xì)壓力作用下進(jìn)入合金銀顆粒之間的空隙，并帶著表層合金銀顆粒一起進(jìn)入空隙之中，使合金銀顆粒沿水平方向迅速長大，玻璃相攜帶合金顆粒進(jìn)入第一金屬化層的毛細(xì)孔中，使合金顆粒通過表面的銀在第一金屬化層上繼續(xù)生長，第一金屬化層與ni-ag合金金屬漿料燒結(jié)過程中合金金屬漿料燒結(jié)形成的金屬化層結(jié)合在一起形成了連續(xù)的海綿骨架狀的新的金屬化層。第二次燒結(jié)金屬化層采用ni-ag合金金屬漿料，避免了蝕銀現(xiàn)象，釬焊焊接時(shí)可延長峰值溫度持續(xù)時(shí)間，但鎳與錫的浸潤性比銅與錫的浸潤性強(qiáng)，因此，獲得的封接邊強(qiáng)度更高。采用上述制備工藝形成的金屬化層為三層，a.過渡層：與基板燒結(jié)在一起的玻璃相及玻璃相包裹的銀顆粒層；b.銀層：連續(xù)的海綿骨架狀的銀鎳復(fù)合膜；c.銀氧化層：銀氧化層，釬焊焊接過程中，與焊料結(jié)合形成金屬間化合物層。

以上結(jié)合附圖僅描述了本申請的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，但本申請不限于此，凡是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不脫離本申請的精神下，做出的任何改進(jìn)和/或變形，均屬于本申請的保護(hù)范圍。