CN113001055B - 一种梯度成分封接材料和真空玻璃 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种梯度成分封接材料和真空玻璃：所述封接材料是种四元系封接材料A‑B‑C‑D；其中A元素为细化晶粒的元素，包括Ag、Ce、Er、W、Mo中的至少一种，质量分数为0.1％‑10％；C元素为低热导物质形成元素之一，包括Ge、Si、Cu、Au、Te、B中的至少一种，质量分数为0.2‑10％；D元素为提高封接材料与玻璃结合力的元素，包括V、Fe、Ti、Hf、Nb、Zr中的至少一种，含量为0.5％‑15％；B元素为提供低熔点基体的元素，也是低热导物质形成元素之一，包括Sn、Sb、Bi、In中的至少一种，含量为余量。本发明还提供了一种真空玻璃，相邻两块玻璃之间通过一层金属封接层连接在一起，所述金属封接层采用如上所述的封接材料。

Description

一种梯度成分封接材料和真空玻璃

技术领域

本发明涉及建筑、电器、汽车领域应用的真空玻璃。

背景技术

由多片玻璃板复合而成的真空玻璃以其优良的隔音、隔热、保温性能受到人们的重视，也成为人们竞相研究的课题。

现有真空玻璃的封接方法主要有：

(1)采用低熔点玻璃料熔化密封。封接温度一般在400℃-500℃左右，通过火焰或电热使低熔点玻璃料熔化而完成玻璃板与玻璃板之间的复合封接。该工艺温度超过了300℃，在生产过程中钢化玻璃强度会降低，容易产生各种不良。当超过480℃时，钢化玻璃的强度永久性降低，这样产生的产品安全性差。另外，该工艺采用的低熔点玻璃通常为铅锌系(PbO-ZnO)封接玻璃，由于铅对环境和人体的危害，这种材料就长远发展来讲不利于环保要求，同时加工设备和工艺复杂，复合封接后的玻璃板往往还会产生边缘热应力，因此还要进行适当的退火处理，结果大大降低了生产效果。虽然玻璃料导热系数低，但是其相对较高的透气率使得真空玻璃隔热性不高。

(2)采用烧结型金属浆料封接。金属浆料烧结温度在500℃以上，然后在烧结层中间放置焊料，最后通过金属钎焊工艺进行封接。在这种生产工艺中，烧结温度超过了480℃，会导致钢化玻璃强度永久降低，而必须在后道重再次钢化，而且还要加焊料焊接，这样工艺复杂，玻璃安全性差。而且由于金属浆料中大量的高热导率金属，使得真空玻璃隔热性差。

(3)采用各种塑料和树脂材料进行玻璃板之间的复合封接。有专利文献提到用有机玻璃，如：PC、ABS、LDPE、PVC等，还有的专利文献中采用PVB、EVA(EN)等制作夹层玻璃的材料，加工方法都是把上述材料置于两片玻璃板之间制成预制件，然后将预制件置于适当的条件下压合而成。这种工艺类似于制作夹层玻璃的工艺，该工艺虽然可以实现玻璃板之间的复合封接，但大多数塑料和树脂材料自身的气体渗透率和透湿度远远大于玻璃，而且，大多数有机材料与玻璃表面只是物理粘合，很难保证结合部不渗漏，而一旦出现气体(包括水汽)的渗入，将直接导致封接强度减弱、夹层内结露、玻璃霉变。另外，随着时间的推移，有机材料的老化问题也直接影响到复合玻璃板的封接效果和寿命。

(4)采用多层低熔点钎焊料来封接真空玻璃，虽然这样封接温度低而使玻璃钢化温度得到了保证，但是普通焊料与玻璃的结合强度低，导致真空玻璃在承受力的情况下封接材料容易产生缺陷而真空玻璃产品失效。而如果在焊料中增加大量的提高结合强度的元素，又会使得焊料本身的脆性大幅度提高，导致真空玻璃安全性下降。且因为是多层结构，在一定失效情况下会产生分层。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种真空玻璃的封接材料，解决封接材料结合力与材料力学性能相矛盾的问题。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种梯度成分封接材料和真空玻璃，所述封接材料是种四元系封接材料A-B-C-D；

其中A元素为细化晶粒的元素，包括Ag、Ce、Er、W、Mo中的至少一种，质量分数为0.1％-10％；C元素为低热导物质形成元素之一，包括Ge、Si、Cu、Au、Te、B中的至少一种，质量分数为0.2-10％；D元素为提高封接材料与玻璃结合力的元素，包括V、Fe、Ti、Hf、Nb、Zr中的至少一种，含量为0.5％-15％；B元素为提供低熔点基体的元素，也是低热导物质形成元素之一，包括Sn、Sb、Bi、In中的至少一种，含量为余量。

在一较佳实施例中：在封接材料中，所述A、B、C三种元素均匀分布。

在一较佳实施例中：在封接材料中，所述D元素沿着厚度方向梯度分布。

在一较佳实施例中：在封接材料中，所述D元素沿着厚度方向呈现中间含量低、两侧含量高的分布规律。

在一较佳实施例中：在封接材料中，在两侧10％-30％的厚度上，D元素的含量为总含量的70％-90％。

本发明还提供了一种真空玻璃，相邻两块玻璃之间通过一层金属封接层连接在一起，所述金属封接层采用如上所述的封接材料。

在一较佳实施例中：所述金属封接层靠近玻璃外周的一侧，沿着周向填充有一圈密封胶。

在一较佳实施例中：所述金属封接层远离玻璃外周的一侧，在两块玻璃之间形成了真空室；

所述真空室内均匀放置有用于支撑上、下块玻璃的支撑物。

在一较佳实施例中：所述相邻两块玻璃的相对面上对称设置有一圈玻璃釉料坎。

在一较佳实施例中：所述真空玻璃为多层真空玻璃或曲面真空玻璃。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

本发明通过使用一种梯度成分封接材料来对真空玻璃进行封接，既能保证封接材料与玻璃的高结合力，又能有好的加工成型性能的封接材料，脆性低(断后伸长率相对更高)，而且导热系数低。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种梯度成分封接材料和真空玻璃，所述封接材料是种四元系封接材料A-B-C-D；

其中A元素为细化晶粒的元素，包括Ag、Ce、Er、W、Mo中的至少一种，质量分数为0.1％-10％；C元素为低热导物质形成元素之一，包括Ge、Si、Cu、Au、Te、B中的至少一种，质量分数为0.2-10％；D元素为提高封接材料与玻璃结合力的元素，包括V、Fe、Ti、Hf、Nb、Zr中的至少一种，含量为0.5％-15％；B元素为提供低熔点基体的元素，也是低热导物质形成元素之一，包括Sn、Sb、Bi、In中的至少一种，含量为余量。

其中，在封接材料中，所述A、B、C三种元素均匀分布。在封接材料中，所述D元素沿着厚度方向梯度分布。

所述D元素沿着厚度方向梯度分布，具体是指：所述D元素沿着厚度方向呈现中间含量低、两侧含量高的分布规律。更具体来说，在两侧10％-30％的厚度上，D元素的含量为总含量的70％-90％。

本实施例中提供了三种四元系封接材料A-B-C-D的配比，并与普通的封接材料进行断后伸长率和结合力的对比：

1)玻璃封接材料为(5.5％Ag+1％Mo)-(70％Sn+15.5％In)-3％Ge-5％Zr，普通D元素均匀分布的材料封接后结合力低而且材料本身断后伸长率低(封接部位抗剪强度为28MPa、封接材料断后伸长率只有18.2％)，D元素梯度分布的材料封接后结合力高而且材料本身断后伸长率高(封接部位抗剪强度为48.2MPa、封接材料断后伸长率为26.5％)。

2)玻璃封接材料为(2％W+2.5％Ce)-(75％Sn+15.5％In)-(2％Si+2％Ge)-(2.5％Zr+1.5％Nb)，普通D元素均匀分布的材料封接后结合力低而且材料本身断后伸长率低(封接部位抗剪强度为30.2MPa、封接材料断后伸长率只有17.5％)，D元素梯度分布的材料封接后结合力高而且材料本身断后伸长率高(封接部位抗剪强度为46.1MPa、封接材料断后伸长率为28.3％)。

3)玻璃封接材料为(1.5％Mo+3％Er)-(75％Sn+4.5％Bi+5.5％In)-(3.5％Te+0.5％B)-(3.5％V+3％Ti)，普通D元素均匀分布的材料封接后结合力低而且材料本身断后伸长率低(封接部位抗剪强度为31.2MPa、封接材料断后伸长率只有15.3％)，D元素梯度分布的材料封接后结合力高而且材料本身断后伸长率高(封接部位抗剪强度为51.2MPa、封接材料断后伸长率为25.3％)。

可以看到这三种焊接材料的封接抗剪强度和断后伸长率都要远高于常规的低熔点金属封接焊料。

本实施例还提供了一种真空玻璃，相邻两块玻璃之间通过一层金属封接层连接在一起，所述金属封接层采用如上所述的封接材料。

所述金属封接层靠近玻璃外周的一侧，沿着周向填充有一圈密封胶。所述密封胶是硅酮或者环氧性的结构性胶。

该密封胶使得所述金属封接层远离玻璃外周的一侧，在两块玻璃之间形成了真空室；位于上层的玻璃具有完整的上表面，位于下层的玻璃具有完整的下表面。

为了增加真空玻璃的强度，所述真空室内均匀放置有用于支撑上、下块玻璃的支撑物。所述支撑物呈等间距方形或菱形排列。所述支撑物为透明陶瓷珠或者强化玻璃珠或者不锈钢珠。

最后，所述相邻两块玻璃的相对面上对称设置有一圈玻璃釉料坎。

通过这种真空玻璃，可以得到多层真空玻璃或曲面真空玻璃的真空玻璃产品。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (7)

1.一种梯度成分封接材料，其特征在于：所述封接材料是种四元系封接材料A-B-C-D；

其中A元素为细化晶粒的元素，包括 Ag、Ce、Er、W、Mo中的至少一种，质量分数为0.1%-10%； C元素为低热导物质形成元素之一，包括Ge、Si、Cu、Au、Te、B中的至少一种，质量分数为0.2-10%；D元素为提高封接材料与玻璃结合力的元素，包括V、Fe、Ti、Hf、Nb、Zr中的至少一种，含量为0.5%-15%；B元素为提供低熔点基体的元素，也是低热导物质形成元素之一，包括Sn、Sb、Bi、In中的至少一种，含量为余量；

所述A、B、C三种元素均匀分布；在封接材料中，所述D元素沿着厚度方向梯度分布；在封接材料中，所述D元素沿着厚度方向呈现中间含量低、两侧含量高的分布规律。

2.根据权利要求1所述的一种梯度成分封接材料，其特征在于：在封接材料中，在两侧10%-30%的厚度上，D元素的含量为总含量的70%-90%。

3.一种真空玻璃，其特征在于：相邻两块玻璃之间通过一层金属封接层连接在一起，所述金属封接层采用如权利要求1-2中任一项所述的封接材料。

4.根据权利要求3所述的一种真空玻璃，其特征在于：所述金属封接层靠近玻璃外周的一侧，沿着周向填充有一圈密封胶。

5.根据权利要求3所述的一种真空玻璃，其特征在于：所述金属封接层远离玻璃外周的一侧，在两块玻璃之间形成了真空室；

所述真空室内均匀放置有用于支撑上、下块玻璃的支撑物。

6.根据权利要求3所述的一种真空玻璃，其特征在于：所述相邻两块玻璃的相对面上对称设置有一圈玻璃釉料坎。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的一种真空玻璃，其特征在于：所述真空玻璃为多层真空玻璃或曲面真空玻璃。