高電阻率高膨脹系數(shù)鋁及鋁合金封接用玻璃粉及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁及鋁合金封接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋁制殼體封接使用的高電阻率高脹系數(shù)玻璃粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、檢測(cè)和測(cè)量設(shè)備、廣播電視通訊、航空航天等領(lǐng)域電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子設(shè)備日趨精密、復(fù)雜和多功能化，應(yīng)用場(chǎng)合和環(huán)境也日趨多樣化。在當(dāng)今需求下，對(duì)電子元器件信號(hào)傳輸能力和抗電磁干擾能力要求也越來(lái)越高。因此，現(xiàn)有技術(shù)以可伐合金和不銹鋼為材質(zhì)的電連接器性能已很難滿足當(dāng)今電子產(chǎn)業(yè)的需求。鋁及鋁合金質(zhì)地軟延展性好，密度低僅為2.5?3.0g / cm3，約是銅或不銹鋼的I / 3，常規(guī)鋁制品采用沖壓法一次成型加工簡(jiǎn)單成本低，高溫抗氧化性能強(qiáng)，電阻率也只有2.9Χ10_8Ω 〃 m,遠(yuǎn)小于鐵的電阻率(9.78Χ10_8Ω 〃 m)，因此在軍事及航空航天等特殊領(lǐng)域有廣泛的使用前景。
[0003]但其純鋁的熔點(diǎn)為660°C，熱膨脹系數(shù)為236X 10_7 / V (O?100°C )，鋁合金的熔點(diǎn)在600-650°C之間，膨脹系數(shù)為150-230 X 10_7 / °C (O?100°C )，使其封接難度加大，目前多采用有機(jī)封接材料。在高溫、高震動(dòng)的惡劣使用環(huán)境下，有機(jī)材料已無(wú)法滿足電連接器的使用需要。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)多采用玻璃材料，它具有抗氧化、耐蝕、耐高溫、高硬耐磨等特點(diǎn)，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛；但玻璃材料本身封接溫度高，膨脹系數(shù)小，普通玻璃電阻率低等缺點(diǎn)，難以和鋁及鋁合金殼體匹配封接。
[0005]妨礙了其在工程結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明以解決上述問(wèn)題為目的，提出了一種高電阻率高膨脹系數(shù)鋁及鋁合金封接用玻璃粉及其制備方法，采用磷酸鹽玻璃系統(tǒng)，增加鈉、鉀、鉛、鋇等元素，改進(jìn)玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在保證膨脹系數(shù)與鋁及鋁合金相適應(yīng)的前提下，提高玻璃絕緣子的氣密性和電絕緣性能，解決了現(xiàn)有鋁及鋁合金電連接器的成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，使用環(huán)境要求高等技術(shù)難題。本發(fā)明的高電阻率高膨脹系數(shù)鋁及鋁合金封接玻璃粉，采用磷酸鹽玻璃系統(tǒng)，其組分按摩爾百分比計(jì)，P20545 ?72%, B2036 ?15%, Al2034 ?12%, Na205 ?15%, K208 ?17% 及Pb0+Ba0+Ca0+Mg00 ?15%。
[0007]所述的高膨脹系數(shù)玻璃軟化點(diǎn)在330?420°C，轉(zhuǎn)變溫度在318?355°C，封接溫度為450?600°C，玻璃的比重為2?3.5，玻璃的熱膨脹系數(shù)可達(dá)到150?225X 10_7/°C(20?300°C)，與鋁及鋁合金膨脹系數(shù)相近，可與鋁及鋁合金殼體實(shí)現(xiàn)匹配封接。
[0008]本發(fā)明的制備方法是通過(guò)下述工藝步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0009]按照上述配比將各組分稱(chēng)重混合，用800ml氧化鋁干鍋于200-250°C保溫1h排除水分后于950?1150°C保溫2h，用冷水水淬，然后將水淬得到的玻璃置于150?170°C烘箱中干燥2?4h，完全干燥后加酒精在陶瓷罐中球磨20?40min，烘干過(guò)200目篩，得所需產(chǎn)品O
[0010]本發(fā)明的應(yīng)用包括下述步驟:
[0011](I)將上述制備所得的鋁及鋁合金封接玻璃粉與醫(yī)用石蠟薄片按質(zhì)量比25:1混合，加熱至60?70°C使石蠟于玻璃粉中熔化并攪拌均勻，過(guò)40目篩得到所需顆粒的玻璃粉。
[0012](2)在成型機(jī)上壓制成型(壓力在2-10MPa)，成型后將坯體放入馬弗爐內(nèi)，依次從室溫升至200?300°C保溫3h，升至400?490°C保溫30min，既得脫蠟后的玻璃坯體。
[0013](3)將鋁及鋁合金殼體在丙酮中清除去油污，后用水洗去丙酮，再用酒精脫水，烘干備用；再將封接鋁及鋁合金殼與玻璃坯體組裝安放在石墨模具，放入氮?dú)夥諣t或真空爐中，在450?600°C保溫30min，降至室溫既得耐高溫，高電阻率，高氣密性的電連接器。
[0014]本發(fā)明的特點(diǎn)是:
[0015](I)研制出鋁及鋁合金封接玻璃粉可應(yīng)用在鋁及鋁合金封接領(lǐng)域，具有較高的膨脹系數(shù)可達(dá)150-230X 10_7 / °C (O?100°C )，可與鋁及鋁合金匹配封接；
[0016](2)高于早期封接材料的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性，高電阻率(300°C時(shí)可達(dá)1.7?2.5 XlO10 Ω // cm)，抗擊穿強(qiáng)度高(最高正常工作電壓為15?24KV)，并且使用溫度范圍大(-20 ?300。。)；
[0017](3)本專(zhuān)利提出低溫排水工藝，在200°C時(shí)保溫排出原料中的結(jié)晶水，實(shí)驗(yàn)證明該方法可有效提高擊穿電壓，使最高工作電壓提升一個(gè)數(shù)量級(jí)；
[0018](4)采用氣氛或真空封接工藝，實(shí)現(xiàn)電連接器緊密封接，具有優(yōu)良的氣密性，可在高壓環(huán)境中使用，良好的電學(xué)性能可有效提高電子元器件的信號(hào)傳輸能力和抗干擾能力。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1:按摩爾百分比P20572%，B2036%, Al2034%, Na205%, K2013%,分別用五氧化二磷，硼酸，氧化鋁，碳酸鈉，碳酸鉀引入加料，配400?500g料混合均勻加入干燥的800ml氧化鋁干鍋中，于200°C保溫1h在于1100°C保溫2h后將玻璃液倒入冷水中水淬得所需玻璃，再放入150°C烘箱中干燥3h，取出后用氧化鋁球磨罐加酒精球磨35min，取出后放入60°C烘箱中干燥12h，過(guò)200目篩后加蠟造粒，過(guò)40目篩得所需鋁及鋁合金封接玻璃粉。
[0020]所得鋁及鋁合金封接玻璃粉電阻率1.9Χ1(ΓΩ " cm (300°C)，膨脹系數(shù)183 X 1^V0C (20?300°C)，轉(zhuǎn)變溫度338°C，封接溫度封580°C，封接接效果良好。
[0021]實(shí)施例2:按摩爾百分比將 P20560%，B2035%, Al20310%, Na207%, K208%, PbO 10% 分別用五氧化二磷，氧化鋁，硼酸，碳酸鈉，碳酸鉀，氧化鉛引入加料，配400?450g料混合均勻加入干燥的800ml氧化鋁干鍋中，于200°C保溫1h在于1000°C保溫2h后將玻璃液倒入冷水中水淬得所需玻璃，再放入150°C烘箱中干燥3h，取出后用氧化鋁球磨罐加酒精球磨30min，取出后放入60°C烘箱中干燥12h，過(guò)200目篩后加蠟造粒，過(guò)40目篩得所需鋁及鋁合金封接玻璃粉。
[0022]所得鋁及鋁合金封接玻璃粉電阻率2.2Χ10ιαΩ " cm (300°C )，膨脹系數(shù)205 X 1^V0C (20?300°C)，轉(zhuǎn)變溫度324°C，封接溫度封580°C，封接接效果良好。
[0023]實(shí)施例3:按摩爾百分比將 P20570%，B2036%, Al2035%, Na205%, K2Ol 1%, Ba03% 分別用五氧化二磷，氧化鋁，硼酸，碳酸鈉，碳酸鉀，碳酸鋇引入加料，配400?450g料混合均勻加入干燥的800ml氧化鋁干鍋中，于200°C保溫1h在于1150°C保溫2h后將玻璃液倒入冷水中水淬得所需玻璃，再放入150°C烘箱中干燥3h，取出后用氧化鋁球磨罐加酒精球磨30min，取出后放入60°C烘箱中干燥12h，過(guò)200目篩后加蠟造粒，過(guò)40目篩得所需鋁及鋁合金封接玻璃粉。
[0024]所得鋁及鋁合金封接玻璃粉電阻率ZjXlOuiQ " cm (300°C)，膨脹系數(shù)219 X 1^V0C (20?300°C)，轉(zhuǎn)變溫度322°C，封接溫度封520°C，封接接效果良好。
[0025]實(shí)施例4:按摩爾百分比將 P20565%，B2037%, Al2035%, Na206%, K2012%, Ca05% 分別用五氧化二磷，硼酸，氧化鋁，碳酸鈉，碳酸鉀，碳酸鈣引入加料，配400?500g料混合均勻加入干燥的800ml氧化招干鍋中，于200°C保溫1h在于1100°C保溫2h后將玻璃液倒入冷水中水淬得所需玻璃，再放入150°C烘箱中干燥3h，取出后用氧化鋁球磨罐加酒精球磨30min，取出后放入60°C烘箱中干燥12h，過(guò)200目篩后加蠟造粒，過(guò)40目篩得所需鋁及鋁合金封接玻璃粉。
[0026]所得鋁及鋁合金封接玻璃粉電阻率Ζ.ΟΧΚΓΩ " cm (300°C)，膨脹系數(shù)200 X 1^V0C (20?300°C)，轉(zhuǎn)變溫度355°C，封接溫度封600°C，封接接效果良好。
[0027]實(shí)施例5:按摩爾百分比將 P20560%，B2037.5%, Α12037.5%, Na2010%, K2012%, Mg03% 分別用五氧化二磷，氧化鋁，硼酸，碳酸鈉，碳酸鉀，氧化鎂引入加料，配400?450g料混合均勻加入干燥的800ml氧化鋁干鍋中，于200°C保溫1h在于1150°C保溫2h后將玻璃液倒入冷水中水淬得所需玻璃，再放入150°C烘箱中干燥3h，取出后用氧化鋁球磨罐加酒精球磨30min，取出后放入60°C烘箱中干燥12h，過(guò)200目篩后加蠟造粒，過(guò)40目篩得所需鋁及鋁合金封接玻璃粉。
[0028]所得鋁及鋁合金封接玻璃粉電阻率LSX1kiQ " cm (300°C )，膨脹系數(shù)190 X 1^V0C (20?30