專利名稱：一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉及其制備方法
一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電熱管封接玻璃中含有大量的金屬鉛，如現(xiàn)有的電子封接玻璃牌號DH-704 鉛含量為77%，DB-435鉛含量為34%。我們知道，重金屬鉛對人體是有害的，鉛的中毒劑量 僅為lmg，致死劑量為lg。因此，用無鉛封接玻璃取代含鉛封接玻璃受到發(fā)達國家的重視， 在一定程度上已成為發(fā)達國家的綠色貿(mào)易壁壘，對無鉛低熔封接玻璃的研究具有一定的現(xiàn) 實和經(jīng)濟利益。決定玻璃低熔性的組分可以是某些重金屬離子，含有18個或者更多電子的最外 電子層的離子，還有易變形的大離子以及帶小電荷的陽離子。所以常是用A&03、Bi203、V205、 Sn0、P205等氧化物來代替玻璃中的I^bO，此外還用一價的陰離子F來代替二價的陰離子02_。 現(xiàn)在人類的環(huán)保意識越來越強，無鉛等無公害封接玻璃及其產(chǎn)品，將會得到越來越多消費 者的青睞。根據(jù)歐盟各國頒布的電器與電子設(shè)備廢棄物處理法，2008年將禁止使用含Hk Cd、Hg等重金屬的材料。美國國家電子制造業(yè)協(xié)會已完成無鉛制備電子器件的開發(fā)，日本 也制訂了電子產(chǎn)品無鉛化的強制實施日期。各國政府鼓勵環(huán)保課題的研究和發(fā)展，包括廢 棄物的回收，環(huán)保設(shè)備免稅，增加無重金屬環(huán)保電子材料開發(fā)的資金投入等。美國專利US20020019303提出了一種磷錫鋅系統(tǒng)的封接玻璃，封接溫度430°C 500°C，但由于含有大量的SnO，需要在還原氣氛下生產(chǎn)和封接，不利于產(chǎn)業(yè)化應用，而且， SnO成本較貴，因而，這種封接玻璃的應用有很大的局限性。美國專利P5153151公布了一種磷酸鹽封接玻璃，轉(zhuǎn)變溫度300 340°C，熱膨脹系 數(shù)135 180X10_7°C，該玻璃的熱膨脹系數(shù)較大，不能用于中、低膨脹系數(shù)的封接。日立制作所特開平2467137公布了一種氧化釩(V2O5)系封接玻璃，封接溫度小于 4000C，熱膨脹系數(shù)90 X IO-V0C以下，但這種玻璃中，氧化鉛是必要組分，不能滿足無鉛化的 要求，同時，還含有劇毒鉈的氧化物。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有電熱管用玻璃粉的不足，提供了一種可廣泛應用 于電熱管的封接玻璃粉，具有低熔點、無毒、無污染的優(yōu)點，以滿足市場對電熱管用無鉛玻 璃粉的需求。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉，原料按重量百分比組成為Bi2O360 70%B2O315 30%Na2O3 10%
ZnO0.1 10%MgO0.1 8%Al2O30.1 5%所述的Bi2O3優(yōu)選為61 65%，最佳為63% ；所述的化03優(yōu)選為22 觀％，最佳為23% ；所述的Nei2O優(yōu)選為5 10 %，最佳為8 % ；所述的ZnO優(yōu)選為1 5%，最佳為3% ；所述的MgO優(yōu)選為1 5%，最佳為2% ；所述的Al2O3優(yōu)選為0. 1 3%，最佳為；所述的&ι0、MgO和Al2O3的總的重量百分比為4 10% ；所述的電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉的膨脹系數(shù)為92 97X10_7°C，封接溫度為 450 500 °C ；所述的玻璃粉中可外加適量的色素組分。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于生產(chǎn)上述一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉 的制備方法。一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉的制備方法，具體步驟為(1)按照各組分的重量百分比稱取各原料；(2)將所稱取的原料充分混合；(3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為1100°C 1300°C的電爐中， 保溫50 150min ；(4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機壓成薄片或者倒入冷水中或澆鑄成一定的形 狀；(5)將片狀或者顆粒狀玻璃和顏料一起放入球磨機球磨；(6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測、包裝。本發(fā)明的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉適用范圍廣，除了應用于電熱管封接之 外，同時還可以和在此溫度和膨脹系數(shù)相符的玻璃、陶瓷、金屬封接，封接性能良好。本發(fā)明一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉及其制備方法的積極效果是(1)不易老化，封接玻璃從材料性質(zhì)上說，它是一種具有少量微晶的玻璃，是一種 介于玻璃和陶瓷之間的材料，它具有玻璃的流動性，也具陶瓷的強度和化學穩(wěn)定性，所以它 具有永不老化的特質(zhì)；(2)高密封性，本產(chǎn)品雖是玻璃，卻具有特殊的高膨脹性能，在受熱和冷卻的過程 中，它與電熱管(不銹鋼管)一起膨脹一起收縮，這樣，就做到了優(yōu)異的密封性能，在正常使 用情況下，絕不漏氣；(3)耐高溫，本產(chǎn)品可在300度的高溫環(huán)境下長期正常使用；(4)高絕緣，本產(chǎn)品絕緣值可達到85ΜΩ。封口后電熱管的絕緣值可遠超國家標準 (50ΜΩ)；( 環(huán)保性，本產(chǎn)品完全符合我國及歐盟RoHS環(huán)保指令，并通過了 SGS國際認證的 RoHS環(huán)保檢測，產(chǎn)品鉛含量大大低于歐盟RoHS指令要求(幾乎為零)；(6)易用性，采用本產(chǎn)品封口，工藝簡單，成本低廉；
(7)性價比高，本發(fā)明各項指標全面達到或超過進口產(chǎn)品，但價格只是進口產(chǎn)品的 幾分之一。本發(fā)明的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉可以根據(jù)所用產(chǎn)品的特點以及要求制 備成條狀、柱狀、平板裝、粉狀以及壓制成所需要的形狀。
具體實施方式

以下通過具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細的說明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解， 在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些 等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明提供了一種可廣泛應用于電熱管的封接玻璃粉，具有低熔點、無毒、無污染 的優(yōu)點，以滿足市場對電熱管用無鉛玻璃粉的需求。其中，所述的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉，原料按重量百分比組成為Bi2O360 70%B2O315 30%Na2O3 10%ZnO0.1 10%MgO0.1 8%Al2O30.1 5%所述的Bi2O3優(yōu)選為61 65%，最佳為63% ；所述的B2O3優(yōu)選為22 28%，最佳為23% ；所述的Na2O優(yōu)選為5 10 %，最佳為8 % ；所述的ZnO優(yōu)選為1 5%，最佳為3% ；所述的MgO優(yōu)選為1 5%，最佳為2% ；所述的Al2O3優(yōu)選為0. 1 3%，最佳為10Z0 ；所述的ZnO、MgO和Al2O3的總的重量百分比為4 10% ；所述的電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉的膨脹系數(shù)為92 97X10_7°C，封接溫度為 450 500 °C ；所述的玻璃粉中可外加適量的色素組分。本發(fā)明的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉，根據(jù)加入色素的不同，可實現(xiàn)燒結(jié)后 的顏色多樣化，滿足不同客戶的個性化需求。本發(fā)明的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉，可以根據(jù)所用產(chǎn)品的特點以及要求制 備成條狀、柱狀、平板裝、粉狀以及壓制成所需要的形狀。在使用本發(fā)明的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉進行封接時，須先將玻璃粉(或 玻璃環(huán))填充金屬管口，然后對管口加熱使玻璃粉(環(huán))充分融化，使玻璃液能很好地潤濕 金屬，然后停止加熱，自然冷卻，玻璃凝固即可。本發(fā)明的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉進行封接時可采用如下三種方式加熱
管口 (1)高頻電阻熔焊封接
將玻璃粉(或玻璃環(huán))填充金屬管口后，先對10厘米處加熱數(shù)秒，以充分排除濕 氣，然后對管口加熱數(shù)秒，待玻璃充分融化后即移開電熱管，讓管口自然冷卻即可；高頻加熱機參數(shù)如下(參考數(shù)據(jù))加熱電流 加熱時間 保溫電流 保溫時間(秒)23A1023A20加熱電流和時間視金屬管規(guī)格可作相應調(diào)整(視玻璃環(huán)充分融化而定)；(2)烤箱封接玻璃粉(或玻璃環(huán))填充金屬管口后，放入烤箱，控制溫度450 500°C左右，熔封20 30分鐘，烤箱的溫度及熔封時間視金屬管規(guī)格可作相應調(diào)整，觀察玻 璃已全面均勻分布金屬管口即可；(3)火焰封接玻璃粉(或玻璃環(huán))填充金屬管口后，用火焰直接加熱金屬管口， 觀察玻璃已全面熔化為液體后，自然冷卻即可。本發(fā)明的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉進行封接時的注意事項(1)本發(fā)明推薦封接溫度為450 500°C左右，當溫度太高，易產(chǎn)生氣泡，影響封接 效果，使用時可調(diào)整封接溫度到玻璃充分融化但不產(chǎn)生氣泡為最佳；(2)電熱管充填的氧化鎂粉易吸潮，封接前請將金屬管放進烘箱O80 350°C ) 保溫3 4小時，保證水分排除干凈；(3)玻璃封接時，要注意清潔衛(wèi)生，金屬管口粉塵和臟污應清理干凈，否則會導致 封接后氣密性不佳，而影響絕緣性能；(4)如是用玻璃粉，為了控制您的成本，建議在滿足封接效果的前提下調(diào)整粉的用 量到最小，本發(fā)明推薦封接后玻璃層的厚度為2-3毫米。在以下的實施例中，失重是在90°C的去離子水中恒溫10個小時后測定的。實施例1一、原料組成按重量百分比為Bi2O363%B2O323%Na2O8%ZnO3%MgO2%Al2O31 %二、制備方法(1)按照各組分的重量百分比稱取各原料；(2)將所稱取的原料充分混合；(3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為1200°C的電爐中，保溫 70min ；(4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機壓成薄片或者倒入冷水中或澆鑄成一定的形 狀；(5)將片狀或者顆粒狀玻璃和顏料一起放入球磨機球磨；(6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測、包裝。三、測試結(jié)果
膨脹系數(shù)95X10_7°C (300°C )封接溫度480°C失重0·0026(wt% )。實施例2一、原料組成按重量百分比為Bi2O361%B2O321%Na2O9%ZnO4%MgO4%Al2O31%二、制備方法(1)按照各組分的重量百分比稱取各原料；(2)將所稱取的原料充分混合；(3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為1240°C的電爐中，保溫 IOOmin ；(4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機壓成薄片或者倒入冷水中或澆鑄成一定的形 狀；(5)將片狀或者顆粒狀玻璃和顏料一起放入球磨機球磨；(6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測、包裝。三、測試結(jié)果膨脹系數(shù)96X10_7°C(300°C )封接溫度490°C失重0.0058(wt% )。實施例3一、原料組成按重量百分比為Bi2O367%B2O316%Na2O8%ZnO5%MgO3%Al2O31%二、制備方法(1)按照各組分的重量百分比稱取各原料；(2)將所稱取的原料充分混合；(3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為1180°C的電爐中，保溫50min ；(4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機壓成薄片或者倒入冷水中或澆鑄成一定的形 狀；
(5)將片狀或者顆粒狀玻璃和顏料一起放入球磨機球磨；(6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測、包裝。三、測試結(jié)果膨脹系數(shù)95X10_7°C (300°C )封接溫度470°C失重0.00;35(wt% )。值得注意的是，本發(fā)明可根據(jù)具體封接材料的特性以及對溫度及膨脹系數(shù)的具體 要求提供與之匹配的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉，其方法在于選用不同的組分構(gòu)成玻 璃從而獲得多種具有不同膨脹系數(shù)的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉。最后所應說明的是以上實施例僅用于說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參 照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，依然可以對本 發(fā)明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均 應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉，其特征在于，原料按重量百分比組成的組分為， Bi2O3 為 60 70%，B203 為 15 30%，Na20 為 3 10%，Zn0 為 0. 1 10%，Mg0 為 0. 1 8%, Al2O3 為 0. 1 5%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉，其特征在于，所述的Bi2O3為 61 65% ；所述的B2O3為22 28%。
3.如權(quán)利要求2所述的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉，其特征在于，所述的Bi2O3為 63% ；所述的B2O3為23%。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉，其特征在于，所述的Na2O為 5 10% ；所述的ZnO為1 5%。
5.如權(quán)利要求4所述的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉，其特征在于，所述的Na2O為 8% ；所述的ZnO為3%。
6.如權(quán)利要求1所述的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉，其特征在于，所述的MgO為 1 5% ；所述的Al2O3為0. 1 3%。
7.如權(quán)利要求6所述的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉，其特征在于，所述的MgO為 2% ；所述的Al2O3為1%。
8.如權(quán)利要求1所述的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉，其特征在于，所述的Zn0、Mg0 和Al2O3的總的重量百分比為4 10%。
9.如權(quán)利要求1所述的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉，其特征在于，所述的電熱管 用無鉛鉍酸鹽玻璃粉的膨脹系數(shù)為92 97X 10_7°C，封接溫度為450 500°C。
10.如權(quán)利要求1所述的一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉的制備方法，其特征在于，包 括如下步驟(1)按照各組分的重量百分比稱取各原料；(2)將所稱取的原料充分混合；(3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為1100°C 1300°C的電爐中，保溫 50 150min ；(4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機壓成薄片或者倒入冷水中或澆鑄成一定的形狀；(5)將片狀或者顆粒狀玻璃和顏料一起放入球磨機球磨；(6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測、包裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電熱管用無鉛鉍酸鹽玻璃粉及其制備方法，原料按重量百分比組成的組分為，Bi2O3為60～70％，B2O3為15～30％，Na2O為3～10％，ZnO為0.1～10％，MgO為0.1～8％，Al2O3為0.1～5％；制備過程包括稱量、混料、熔制、壓片、球磨、過篩；玻璃粉中可外加適量的色素組分；本發(fā)明的優(yōu)點不易老化、高密封性、耐高溫、高絕緣、環(huán)保性、易用性以及性價比高的特點。
文檔編號C03B11/00GK102120692SQ20101002261
公開日2011年7月13日 申請日期2010年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月11日
發(fā)明者劉立起, 徐廣亮, 武榮麗 申請人:上海歌靈新材料科技有限公司