CN102838284B - 一种中温烧结玻璃粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中温烧结玻璃粉及其制备方法，包括以下组分及重量百分比含量：SiO₂5-30％、Bi₂O₃0-20％、TiO₂3-25％、B₂O₃2-50％、BaO 10-50％、Al₂O₃2-20％、ZnO0-20％、碱金属氧化物2-20％，上述原料充分的混合均匀加热玻璃熔融体淬火后经过两次球磨并经过过滤、干燥，即得到中温烧结玻璃粉。与现有技术相比，本发明制备的玻璃粉无铅，符合环保要求，同时对人体无害，用本发明玻璃粉所制的电子浆料烧结后具有良好地欧姆接触、烧结性能和可焊性。

Description

一种中温烧结玻璃粉及其制备方法

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，尤其是涉及一种中温烧结玻璃粉及其制备方法。

背景技术

SrTiO₃压敏电阻器是国际上八十年代末九十年代初发展起来的一种新型多功能复合电子元件，是以SrTiO₃为主要成分，添加少量稀土元素和金属氧化物，经球磨，喷雾造粒，干压成型，在还原气氛下高温烧结使晶粒半导体化，在空气中低温热处理使晶界绝缘化，在印刷电极浆料，经烧渗电极，测量等工艺制成的。

SrTiO₃压敏电阻器同时具有电容和压敏的复合功能。敏感电压低；非线性系数优良；电容量大；同时具有焊接后变化率小，耐脉冲性能好，可靠性，稳定性好，上机合格率高等多种优良性能，被广泛用于小型马达的火花消除和噪声吸收以及各种电器中微型直流电机的保护。

国际上从八十年代起，首先由日本松下，TDK，太阳诱电公司和村田公司相继推出SrTiO₃压敏电阻器，并商业化。国内从八十年代后期开始研究，九十年代推出产品，但电极材料一般不能性能不稳定，表现在电压间差大，正反极性大，焊接和脉冲变化率大，有时甚至表现在生产过程中或者在库存中产品的电压下降导致产品失效。从而不能起到保护作用。因而需制备一种中温烧结玻璃粉用于压敏电阻器电子浆料，改善压敏电阻器的欧姆接触，可焊性和烧结性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种符合环保要求、具有良好地欧姆接触的中温烧结玻璃粉及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种中温烧结玻璃粉，包括以下组分及重量百分比含量：

SiO₂5-30％、Bi₂O₃0-20％、TiO₂3-25％、B₂O₃2-50％、BaO 10-50％、Al₂O₃2-20％、ZnO0-20％、碱金属氧化物2-20％。

所述的原料优选以下组分及重量百分比含量：SiO₂5-30％、Bi₂O₃5-20％、TiO₂5-6％、B₂O₃2-50％、BaO 10-50％、Al₂O₃2-7％、ZnO3-4％、碱金属氧化物2-20％。

所述的碱金属氧化物选自Na₂O、K₂O或Li₂O中的一种或几种。

中温烧结玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：

SiO₂5-30％、Bi₂O₃0-20％、TiO₂3-25％、B₂O₃2-50％、BaO 10-50％、Al₂O₃2-20％、ZnO0-20％、碱金属氧化物2-20％。

(2)将上述原料充分的混合均匀，放入坩埚，首先将坩埚置于250-350℃的马弗炉内预热半小时，然后转移到1100-1300℃的高温电阻炉内加热0.5-2小时，得到澄清均一的玻璃熔融体；

(3)将玻璃熔融体在去离子水中淬火，待冷却后，将淬火后的玻璃置于70～110℃鼓风烘箱中干燥；

(4)将干燥后的玻璃用φ20-30mm的大磨球进行球磨处理，控制转速为200-350转/分，干磨2-20小时，然后将大磨球换成φ2-6mm的小磨球，加入酒精，控制转速为300-350转/分，湿磨8-50小时；

(5)将球磨好后的玻璃粉，经200-400目的钢丝网过滤，然后置于60-85℃鼓风烘箱中干燥，即得到中温烧结玻璃粉。

烧渗银电极时因为SrTiO₃陶瓷表面态的影响，电极与瓷体见存在阻挡层，不能实现欧姆接触银电极与瓷体形成欧姆接触的关键在于消除陶瓷表面存在的吸附氧层。而银是稳定的贵金属，氧在银中的溶解度很低，氧分子和n型半导体陶瓷表面的导电载流子产生极化作用，电子被俘获，使载流子溶度减少而产生正空间电荷，在界面形成高阻层，如在银浆中引入还原性强的金属，其会夺取氧而是半导体表面的空间电荷得到中和因而降低接触电阻，从而达到良好地欧姆接触。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、制备的玻璃粉无铅，符合环保要求，同时对人体无害；

二、本发明玻璃粉具有玻璃软化点较低，膨胀系数小，结构稳定等优点，从而使用起所制的电子浆料烧结后具有良好附着力，较好的欧姆接触和较稳定的性能。

具体实施方式

为使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明实施例，对本发明实施例中的方案进行清楚，完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种中温烧结玻璃粉，其由包括(按质量份数计)SiO₂5-30％、Bi₂O₃0-20％、TiO₂3-25％、B₂O₃2-50％、BaO 10-50％、Al₂O₃2-20％、ZnO0-20％以及2-20％的Na₂O、K₂O或Li₂O中的一种或几种经过混合、熔化，淬火和研磨制备而成。由以上组分生产的中温玻璃粉中的质量比，具体加工和检测方法结合实施实例来进一步说明。

实施例1

按照表1的组成提供各原料并混合均匀，将混合料先放入300℃的马弗炉内预热半小时，然后转移到1100℃的高温电阻炉内加热1.5小时，得到澄清均一的玻璃熔融体。再将玻璃熔融体在去离子水中淬火，待冷却后，将淬火后的玻璃置于85℃鼓风烘箱中干燥。干燥后，用的大磨球，285转/分，干磨14小时。然后换成的小磨球，加入酒精，350转/分，湿磨38小时。磨好后，将玻璃粉经300目的钢丝网过滤干燥，即制备得到中温烧结玻璃粉。取玻璃粉制成浆料，得到了良好的欧姆接触性能，如用在SrTiO₃压敏电阻器的欧姆浆料时，烧结后的欧姆接触电阻值为0.22MΩ，符合市场要求。

实施例2

按照表1的组成提供各原料并混合均匀，将混合料先放入300℃的马弗炉内预热半小时，然后转移到1150℃的高温电阻炉内加热1小时，得到澄清均一的玻璃熔融体。再将玻璃熔融体在去离子水中淬火，待冷却后，将淬火后的玻璃置于85℃鼓风烘箱中干燥。干燥后，用的大磨球，285转/分，干磨12小时。然后换成的小磨球，加入酒精，350转/分，湿磨30小时。磨好后，将玻璃粉经300目的钢丝网过滤干燥，即制备得到中温烧结玻璃粉。取玻璃粉制成浆料，得到了良好的欧姆接触性能，如用在SrTiO₃压敏电阻器的欧姆浆料时，烧结后的欧姆接触电阻值为0.2MΩ，符合市场要求。

实施例3

按照表1的组成提供各原料并混合均匀，将混合料先放入300℃的马弗炉内预热半小时，然后转移到1200℃的高温电阻炉内加热1小时，得到澄清均一的玻璃熔融体。再将玻璃熔融体在去离子水中淬火，待冷却后，将淬火后的玻璃置于85℃鼓风烘箱中干燥。干燥后，用的大磨球，285转/分，干磨12小时。然后换成的小磨球，加入酒精，350转/分，湿磨30小时。磨好后，将玻璃粉经300目的钢丝网过滤干燥，即制备得到中温烧结玻璃粉。取玻璃粉制成浆料，得到了良好的欧姆接触性能，如用在SrTiO₃压敏电阻器的欧姆浆料时，烧结后的欧姆接触电阻为0.16MΩ，符合市场要求。

实施例4

按照表1的组成提供各原料并混合均匀，将混合料先放入300℃的马弗炉内预热半小时，然后转移到1200℃的高温电阻炉内加热1小时，得到澄清均一的玻璃熔融体。再将玻璃熔融体在去离子水中淬火，待冷却后，将淬火后的玻璃置于85℃鼓风烘箱中干燥。干燥后，用的大磨球，285转/分，干磨14小时。然后换成的小磨球，加入酒精，350转/分，湿磨38小时。磨好后，将玻璃粉经300目的钢丝网过滤干燥，即制备得到中温烧结玻璃粉。取玻璃粉制成浆料，得到了良好的欧姆接触性能，如用在SrTiO₃压敏电阻器的欧姆浆料时，烧结后的欧姆接触电阻值为0.18MΩ，符合市场要求。

表1：具体实例

实施例5

一种中温烧结玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：SiO₂30％、B₂O₃50％、BaO 10％、K₂O 5％、Na₂O5％；

(2)将上述原料充分的混合均匀，放入坩埚，首先将坩埚置于250℃的马弗炉内预热半小时，然后转移到1100℃的高温电阻炉内加热2小时，得到澄清均一的玻璃熔融体；

(3)将玻璃熔融体在去离子水中淬火，待冷却后，将淬火后的玻璃置于70℃鼓风烘箱中干燥；

(4)将干燥后的玻璃用φ20mm的大磨球进行球磨处理，控制转速为200转/分，干磨20小时，然后将大磨球换成φ2mm的小磨球，加入酒精，控制转速为300转/分，湿磨50小时；

(5)将球磨好后的玻璃粉，经200目的钢丝网过滤，然后置于60℃鼓风烘箱中干燥，即得到中温烧结玻璃粉。

实施例6

一种中温烧结玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：

SiO₂5％、Bi₂O₃30％、TiO₂20％、B₂O₃2％、BaO18％、Al₂O₃20％、ZnO3％、Li₂O 2％；

(2)将上述原料充分的混合均匀，放入坩埚，首先将坩埚置于300℃的马弗炉内预热半小时，然后转移到1200℃的高温电阻炉内加热1小时，得到澄清均一的玻璃熔融体；

(3)将玻璃熔融体在去离子水中淬火，待冷却后，将淬火后的玻璃置于80℃鼓风烘箱中干燥；

(4)将干燥后的玻璃用φ20mm的大磨球进行球磨处理，控制转速为300转/分，干磨8小时，然后将大磨球换成φ4mm的小磨球，加入酒精，控制转速为300转/分，湿磨24小时；

(5)将球磨好后的玻璃粉，经300目的钢丝网过滤，然后置于75℃鼓风烘箱中干燥，即得到中温烧结玻璃粉。

实施例7

一种中温烧结玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：

SiO₂5％、Bi₂O₃5％、TiO₂5％、B₂O₃3％、BaO50％、Al₂O₃5％、ZnO7％、K₂O20％；

(2)将上述原料充分的混合均匀，放入坩埚，首先将坩埚置于300℃的马弗炉内预热半小时，然后转移到1200℃的高温电阻炉内加热1小时，得到澄清均一的玻璃熔融体；

(3)将玻璃熔融体在去离子水中淬火，待冷却后，将淬火后的玻璃置于80℃鼓风烘箱中干燥；

(4)将干燥后的玻璃用φ20mm的大磨球进行球磨处理，控制转速为300转/分，干磨8小时，然后将大磨球换成φ4mm的小磨球，加入酒精，控制转速为300转/分，湿磨24小时；

(5)将球磨好后的玻璃粉，经300目的钢丝网过滤，然后置于75℃鼓风烘箱中干燥，即得到中温烧结玻璃粉。

实施例8

一种中温烧结玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：

SiO₂10％、Bi₂O₃10％、TiO₂10％、B₂O₃30％、BaO10％、Al₂O₃5％、ZnO20％、Na₂O 5％；

(2)将上述原料充分的混合均匀，放入坩埚，首先将坩埚置于350℃的马弗炉内预热半小时，然后转移到1300℃的高温电阻炉内加热0.5小时，得到澄清均一的玻璃熔融体；

(3)将玻璃熔融体在去离子水中淬火，待冷却后，将淬火后的玻璃置于110℃鼓风烘箱中干燥；

(4)将干燥后的玻璃用φ30mm的大磨球进行球磨处理，控制转速为350转/分，干磨2小时，然后将大磨球换成φ6mm的小磨球，加入酒精，控制转速为350转/分，湿磨8小时；

(5)将球磨好后的玻璃粉，经400目的钢丝网过滤，然后置于85℃鼓风烘箱中干燥，即得到中温烧结玻璃粉。

Claims (3)

1.一种中温烧结玻璃粉，其特征在于，原料采用以下组分及重量百分比含量：SiO₂5-30％、Bi₂O₃5-20％、TiO₂5-6％、B₂O₃2-50％、BaO 10-50％、Al₂O₃2-7％、ZnO3-4％、碱金属氧化物2-20％。

2.根据权利要求1所述的一种中温烧结玻璃粉，其特征在于，所述的碱金属氧化物选自Na₂O、K₂O或Li₂O中的一种或几种。

3.根据权利要求1-2中任一权利要求所述的中温烧结玻璃粉的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：

SiO₂5-30％、Bi₂O₃5-20％、TiO₂5-6％、B₂O₃2-50％、BaO 10-50％、Al₂O₃2-7％、ZnO3-4％、碱金属氧化物2-20％；

(2)将上述原料充分的混合均匀，放入坩埚，首先将坩埚置于250-350℃的马弗炉内预热半小时，然后转移到1100-1300℃的高温电阻炉内加热0.5-2小时，得到澄清均一的玻璃熔融体；

(3)将玻璃熔融体在去离子水中淬火，待冷却后，将淬火后的玻璃置于70～110℃鼓风烘箱中干燥；

(4)将干燥后的玻璃用φ20-30mm的大磨球进行球磨处理，控制转速为200-350转/分，干磨2-20小时，然后将大磨球换成φ2-6mm的小磨球，加入酒精，控制转速为300-350转/分，湿磨8-50小时；

(5)将球磨好后的玻璃粉，经200-400目的钢丝网过滤，然后置于60-85℃鼓风烘箱中干燥，即得到中温烧结玻璃粉。