[发明专利]一种封接用无铅低熔点玻璃及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种封接玻璃材料，特别是涉及一种封接用无铅低熔点玻璃及其制备方法。

背景技术：

低温封接玻璃由于良好的耐热性和化学稳定性，高的机械强度，广泛应用于电子浆料、电真空和微电子技术、激光和红外技术、高能物理、能源、宇航、汽车等众多领域，实现了玻璃、陶瓷、金属、半导体间的相互封接。目前使用的低熔点封接玻璃中常含有铅、镉等重金属，尤其是金属铅，例如在当前彩色显像管屏与锥封接用玻璃粉中氧化铅的含量高达70(wt)％，这类产品中含有的重金属会对环境和人体造成严重危害。

因此，近年来人们对无铅封接玻璃进行了大量的研究。朱志梁，秦国斌在专利CN104118990A中提出一种封接玻璃粉，其封接温度在430～550℃，膨胀系数为68～76*10^-7/℃，适合中温封接，但由于其使用大量的氧化钒，而钒蒸汽有毒，因此生产过程中对人身体有害，不利于推广使用。美国专利US20020019303公开了一种玻璃粉，其封接温度较低，但其原料中使用氧化锡，而锡易被氧化，且生产过程难以控制，另外该玻璃粉耐水性较差，因此不利于生产应用。

发明内容：

本发明的目的是为了提供一种环保且综合性能优越的封接用无铅低熔点玻璃材料。该玻璃不含铅、镉等重金属元素，对环境有利，封接温度低，润湿性好，热膨胀系数适宜以及优越的耐水性使得其能够在封接领域中得到广泛应用。

本发明采用的技术方案如下：本发明以磷酸盐玻璃为基础，通过选用特定氧化物来进行研制，从而制备出综合性能优越的封接用无铅低熔点玻璃。其特征在于，各种组分的质量百分比为：P₂O₅45～54％，ZnO 10～21％，Bi₂O₃8～15％，SiO₂3～12％，K₂O 1～6％，Na₂O0.5～5％，B₂O₃1～4％，Al₂O₃1～4％，Fe₂O₃1～6％，CaO 0～1％，SrO 0～2％，Sb₂O₃0～3％，TeO₂0～5％。

本发明还提供了上述封接用无铅低熔点玻璃粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配料

按照重量份配料：分别称取磷酸二氢铵55～63份、氧化锌7～15份、氧化铋6～12份、二氧化硅3～8份、碳酸钾1～6份、碳酸钠1～5份、硼酸1～5份、三氧化二铝1～3份、三氧化二铁1～5份，碳酸钙0～2份，碳酸锶0～2份，三氧化二锑0～3份，二氧化碲0～4份；

(2)混合

将称取的原料充分混合；

(3)熔制

将充分混合后的混合料装入坩埚中，放入电炉中加热熔融制备熔融玻璃液。首先将电炉升温至300～450℃并在此温度下保温1～3小时使磷酸二氢铵完全分解，随后将电炉升温至1000～1250℃，并在该温度下熔融1～2小时；

(4)淬冷

将熔融的玻璃液迅速取出并淬冷，采用急风淬冷或水淬冷；

(5)粉碎

将经过淬冷、干燥得到的块状玻璃研磨成粉末，粉末细度要求300目全通过，即得到所需的综合性优越的封接用无铅低熔点玻璃粉体。

有益效果：本发明制备的封接用无铅低熔点玻璃的转变温度T_g范围为320～390℃，玻璃的软化温度T_f范围为380～440℃，封接温度范围为420～510℃，热膨胀系数在5.7～7.9*10^-6/℃，经80℃水浸泡120小时后，质量损失几乎为0，达到商用封接玻璃要求。本发明的封接用无铅低熔点玻璃不仅热稳定性、化学稳定性、润湿性等综合性能优越，而且环保，适合批量生产。

具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式详细说明。

实施例1：

(1)配料

按照重量份配料：分别称取磷酸二氢铵55份、氧化锌15份、氧化铋11份、氧化硅3份、碳酸钾5份、碳酸钠4份、硼酸2份、三氧化二铝1份、三氧化二铁1份、三氧化二锑1份、二氧化碲2份；

(2)混合

将称取的原料充分混合；

(3)熔制