CN108046605B - 铋锌硼玻璃制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种铋锌硼玻璃制造方法，涉及玻璃制造技术领域。主要采用的技术方案为：铋锌硼玻璃制造方法，其包括：通过使用溶剂配制具有预定固体含量的Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料；按照重量百分比Bi2O360‑94％、ZnO 3‑20％以及B2O33‑20％的比例，将Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料混合；将上述混合浆料加热预处理，进行干燥和排胶；将加热预处理后的混合物料在800‑1100℃进行熔化处理，并将熔化后的物料进行急冷处理得到成品。本发明提供的制造铋锌硼玻璃的方法，采用浆料进行混合，能够便于混合，能够获得高均匀的混合原料，进而熔化获得性能优良的铋锌硼玻璃。

Description

铋锌硼玻璃制造方法
技术领域
本发明涉及玻璃制造技术领域，特别是涉及一种铋锌硼玻璃制造方法。
背景技术
封接玻璃是指能够把玻璃、陶瓷、金属及复合材料相互封接起来的中间层玻璃，是一种先进的焊接材料，在电真空、微电子技术、介质材料、激光和红外技术等领域应用广泛。其中，在封接器件时，当不容许直接封接，而只能利用易熔的特种粉末玻璃焊料，即在较低温度下进行封接，通常认为封接温度小于600℃的封接玻璃为低温封接玻璃或低熔点封接玻璃。
但是，现有技术中低熔点封接玻璃以含铅玻璃w(Pb)>50％为主，随着科学技术的不断进步和环保意识的增强，铅对人类的毒害和对环境的污染日益引起人们的重视，无铅化产品的研究和推广迫在眉睫。
所以，为了解决上述技术问题，本领域技术人员提出了铋锌硼玻璃，由于Bi与Pb同属于第6周期的P区，有相似的性质，且铋锌硼玻璃无铅、无毒、无污染，属于环境友好型材料，因而可替代含铅玻璃，使铋锌硼玻璃具有封接温度低、封接强度高、热膨胀系数适当、化学稳定性与电绝缘性能良好等优异特性。但是，现有技术中在制造铋锌硼玻璃时，需要使用球磨机或者混料机对原料进行长时间的混合，浪费大量时间，且混合后的原料均匀度相对较低，导致最后熔化获得的铋锌硼玻璃质量不稳定。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种铋锌硼玻璃制造方法，所要解决的技术问题是提供一种适用于含有硼和铋的玻璃的制造方法。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种铋锌硼玻璃制造方法，其包括：
通过使用溶剂配制具有预定固体含量的Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料；
按照重量百分比Bi2O3 60-94％、ZnO 3-20％以及B2O3 3-20％的比例，将Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料混合；
将上述混合浆料加热预处理，进行干燥和排胶；
将加热预处理后的混合物料在800-1100℃进行熔化处理，并将熔化后的物料进行急冷处理得到成品。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的铋锌硼玻璃制造方法，其中所述溶剂为水、松油醇、二丁酯或三乙酯中的一种；
或，所述溶剂为水、松油醇、二丁酯或三乙酯中的至少两种的混合物。
优选的，前述的铋锌硼玻璃制造方法，其中所述Bi2O3浆料的固体含量为63-76wt％，所述ZnO浆料的固体含量为54-62wt％，所述B2O3浆料的固体含量为65-72wt％。
优选的，前述的铋锌硼玻璃制造方法，其中所述Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料的粘度均为100～230Pa·s。
优选的，前述的铋锌硼玻璃制造方法，其中所述Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料中的颗粒物粒度为5-50μm。
优选的，前述的铋锌硼玻璃制造方法，其中所述Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料采用机械振动配合超声均化的方式进行混合。
优选的，前述的铋锌硼玻璃制造方法，其中所述超声均化的超声频率为18-40KHz，所述超声均化的超声波发生器功率为50-3000W。
优选的，前述的铋锌硼玻璃制造方法，其中采用机械振动配合超声均化的方式混合所述Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料，混合的时间为30-500秒。
优选的，前述的铋锌硼玻璃制造方法，其中混合后的浆料中各组元的局部均匀度偏差小于等于10％。
优选的，前述的铋锌硼玻璃制造方法，其中所述加热预处理包括：先将所述混合浆料在100-150℃进行干燥处理，之后在200-450℃进行排胶处理。
借由上述技术方案，本发明铋锌硼玻璃制造方法至少具有下列优点：
本发明技术方案中，提供了一种用于制造含有铋和硼的玻璃的制造方法，该方法先将原料配制成浆料，然后再按照重量百分比Bi2O3 60-94％、ZnO3-20％以及B2O3 3-20％的比例进行浆料的混合，之后加热预处理进行干燥和排胶，最后进行熔化获得成品。在上述制铋锌硼玻璃的过程中，原料先配制成浆料，然后通过浆料混合获得各组分混合均匀的原料，相比于现有技术中采用干料进行混合，浆料的混合更容易分散和混匀，且在浆料的混合过程中可以采用机械振动配合超声均化的方式进行混料，进而能够使混合后的浆料中各组元充分的混合均化，达到较高的组元均匀度，使最后熔化获得铋锌硼玻璃组织成分均化，具有优异的使用性能；此外，本方法将各组元配制成浆料后进行混料，此种方式能够适合机器注射的方式进行各组元浆料的配比，能够有助于实现自动化生产，提高生产效率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的一种铋锌硼玻璃制造方法的流程示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的铋锌硼玻璃制造方法，其具体实施方式、方法、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
如图1所示，本发明的实施例提出的一种用于铋锌硼玻璃制造方法，其包括：
101、通过使用溶剂配制具有预定固体含量的Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料。
具体的，可以采用氧化物原料Bi2O3与溶剂配制Bi2O3浆料，采用氧化物原料ZnO与溶剂配制ZnO浆料，采用硼酸为原料与溶剂配制B2O3浆料，配制格组元所使用的溶剂可以根据使用成本进行，以及使用要求进行溶剂的选择，例如可以使用水、松油醇、二丁酯或三乙酯中的一种，或者其中的几种混合作为溶剂；最终配得的浆料中固体含量可以根据配制的过程中，混合浆料时的工艺参数进行设置，例如可以是Bi2O3浆料的固体含量为63-76wt％，所述ZnO浆料的固体含量为54-62wt％，所述B2O3浆料的固体含量为65-72wt％；使用上述的原料与溶剂配制浆料时，可以直接使用叶片式搅拌进行浆料配制，或者使用大型球磨或者混料设备进行浆料配制，其具体的配制方法可以根据产量的要求进行选定。
102、按照重量百分比Bi2O3 60-94％、ZnO 3-20％以及B2O3 3-20％的比例，将Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料混合。
具体的，上述配制比例为制造铋锌硼玻璃，以及保证铋锌硼玻璃具有封接玻璃所需要的封接温度低、封接强度高、热膨胀系数适当、化学稳定性与电绝缘性能良好等优异特性的配制比例，其中较佳的Bi2O3、ZnO与以及B2O3配比的比例为2.74:0.81:1.45，或者Bi2O3、ZnO与以及B2O3配比为4.06:0.39:0.55。上述的三种浆料需要通过机械振动或者机械振动配合超生均化的方式进行混合，以保证三个组元能够充分混合，达到最佳的均匀度，以及保证最后熔化获得的成品具有均匀的组织成分；另外，需要注意的是，步骤102中所述的按照重量百分比Bi2O3 60-94％、ZnO 3-20％以及B2O33-20％的比例进行配料，此处重量百分比所指的是各组元浆料中Bi2O3、ZnO与B2O3的质量比，在具体配料时需要将重量百分比换算成浆料的质量比，之后在进行配料、混料工作。
103、将上述混合浆料加热预处理，进行干燥和排胶。
具体的，上述三种浆料混合均匀之后需要加热预处理，排出混合浆料中的水分，以及排出有机物质，进而保证最后的熔化处理工序不会参入其他杂质，进而保证最后获得的铋锌硼玻璃的质量。其中，加热预处理的干燥过程的温度与时间的设置可以根据具体需要进行设定，只要保证混合的物料中所有水分以及易挥发物质全部排出即可；排出有机物的过程可以称之为排胶过程，该过程中的加热温度以及时间也可以根据具体情况进行设定，只要保证有机物质全部排出即可。
104、将加热预处理后的混合物料在800-1100℃进行熔化处理，并将熔化后的物料进行急冷处理得到成品。
具体的，经过上述处理得到的混合物料主要为Bi2O3、ZnO以及B2O3，对于这些物质的熔化温度的选择可以参考现有制造玻璃的技术进行设置，也可以根据上述三种主要物料的物理性能进行熔化温度的设置，本发明选用的熔化温度为800-1100℃，在该温度下熔化能够保证获得最佳性能的铋锌硼玻璃；对于加热熔化后制得的成品，最好选用急冷的方式进行处理，也可以选用炉冷或者空冷的方式进行处理。
本发明技术方案中，提供了一种用于制造含有铋和硼的玻璃的制造方法，该方法先将原料配制成浆料，然后再按照重量百分比Bi2O3 60-94％、ZnO3-20％以及B2O3 3-20％的比例进行浆料的混合，之后加热预处理进行干燥和排胶，最后进行熔化获得成品。在上述制铋锌硼玻璃的过程中，原料先配制成浆料，然后通过浆料混合获得各组分混合均匀的原料，相比于现有技术中采用干料进行混合，浆料的混合更容易分散和混匀，且在浆料的混合过程中可以采用机械振动配合超声均化的方式进行混料，进而能够使混合后的浆料中各组元充分的混合均化，达到较高的组元均匀度，使最后熔化获得铋锌硼玻璃组织成分均化，具有优异的使用性能；此外，本方法将各组元配制成浆料后进行混料，此种方式能够适合机器注射的方式进行各组元浆料的配比，能够有助于实现自动化生产，提高生产效率。
在具体实施中，所述溶剂为水、松油醇、二丁酯或三乙酯中的一种；或，所述溶剂为水、松油醇、二丁酯或三乙酯中的至少两种的混合物。
具体的，在配制Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料时，可以根据实际需要进行溶剂的选择，例如根据成本的需要，根据混料设备的需要等。
在具体实施中，所述Bi2O3浆料的固体含量为63-76wt％，所述ZnO浆料的固体含量为54-62wt％，所述B2O3浆料的固体含量为65-72wt％。
进一步的，浆料可以在上述固体含量的基础上，使Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料的粘度均为100～230Pa·s；同时使Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料中的颗粒物粒度为5-50μm。这样在上述的浆料的参数下，Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料，能够适用于机器注料的方式进行配料，进而减低工作人员的工作强度。
此外，在上述的浆料的参数下，能够配合机械振动加超声均化的方式进行物料的混合。其中，机械振动可以采用现有技术中常用的振动混合机械进行，并配合超声均化处理同步进行混料工作，在上述的浆料参数下通过机械振动能够使混合浆料中的各组元充分的混合，同时在超声均化的处理下进一步促进组元间的混合，使混合后的三个组元的混合均匀度满足熔化加工制造铋锌硼玻璃的要求，即混合后的浆料中各组元的局部均匀度偏差小于等于10％。
在具体实施中，在配合机械振动混合时，超生均化的超声频率最好为18-40KHz，超声均化的超声波发生器功率最好为50-3000W；同时，采用机械振动配合超生均化的混料放式，其最佳的混合时间为30-500秒。
具体的，上述的超生均化的超声频率以及超声波发生器功率可以分别选择为25KHz和1800W，配合此参数的混合时间为300秒。
在具体实施中，所述加热预处理包括：先将所述混合浆料在100-150℃进行干燥处理，之后在200-450℃进行排胶处理。
具体的，上述的干燥处理和排胶处理可以在高温炉中进行，可以将干燥处理与排胶处理连续进行，也可以在干燥处理一定时间之后，再进行排胶处理，即可以根据具体实施方式进行安排，本发明不做具体限定。干燥处理的时间以保证所有水分以及挥发性物质全部排出为准，排胶处理的时间以保证所有有机物全部排出为准。
进而，通过上述的方法，能够制造出具有封接温度低、封接强度高、热膨胀系数适当、化学稳定性与电绝缘性能良好的铋锌硼玻璃。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
本此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种铋锌硼玻璃制造方法，其特征在于，其包括：
通过使用溶剂配制具有预定固体含量的Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料；
按照重量百分比Bi2O3 60-94％、ZnO 3-20％以及B2O3 3-20％的比例，将Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料混合；
将上述混合浆料加热预处理，进行干燥和排胶；
将加热预处理后的混合物料在800-1100℃进行熔化处理，并将熔化后的物料进行急冷处理得到成品；
其中，所述Bi2O3浆料的固体含量为63-76wt％，所述ZnO浆料的固体含量为54-62wt％，所述B2O3浆料的固体含量为65-72wt％。
2.根据权利要求1中所述铋锌硼玻璃制造方法，其特征在于，
所述溶剂为水、松油醇、二丁酯或三乙酯中的一种；
或，所述溶剂为水、松油醇、二丁酯或三乙酯中的至少两种的混合物。
3.根据权利要求1中所述铋锌硼玻璃制造方法，其特征在于，
所述Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料的粘度均为100～230Pa·s。
4.根据权利要求1中所述铋锌硼玻璃制造方法，其特征在于，
所述Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料中的颗粒物粒度为5-50μm。
5.根据权利要求1中所述铋锌硼玻璃制造方法，其特征在于，
所述Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料采用机械振动配合超声均化的方式进行混合。
6.根据权利要求5中所述铋锌硼玻璃制造方法，其特征在于，
所述超声均化的超声频率为18-40KHz，所述超声均化的超声波发生器功率为50-3000W。
7.根据权利要求5中所述铋锌硼玻璃制造方法，其特征在于，
采用机械振动配合超声均化的方式混合所述Bi2O3浆料、ZnO浆料以及B2O3浆料，混合的时间为30-500秒。
8.根据权利要求5中所述铋锌硼玻璃制造方法，其特征在于，
混合后的浆料中各组元的局部均匀度偏差小于等于10％。
9.根据权利要求1中所述铋锌硼玻璃制造方法，其特征在于，所述加热预处理包括：
先将所述混合浆料在100-150℃进行干燥处理，之后在200-450℃进行排胶处理。
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