專利名稱：一種無(wú)鉛易熔綠色環(huán)保玻璃及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種低熔點(diǎn)不含鉛的綠色環(huán)保玻璃材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
低溫玻璃是ー類廣泛用于電氣產(chǎn)品封接及保護(hù)、金屬部件及制品表面保護(hù)及裝飾低溫釉料的重要材料。目前，低溫玻璃焊料，低溫玻璃涂料及其制造、應(yīng)用技術(shù)已十分成熟。從配方類看，無(wú)論是有氧的、無(wú)氧的或兩者的混合型玻璃，其組分除了許多必加的共有化合物(如Si02、B203及硼酸等)外，大都含有較大組分比的鉛及ー些低熔點(diǎn)貴金屬及非金屬(如鉍、鉈、釩、碲、鍺、銻、神等)化合物。盡管大組分的鉛的引入及其它貴金屬及非金屬化合物的搭配制備了各種各樣的具有合適軟化溫度，線性膨脹系數(shù)及一定的化學(xué)穩(wěn)定性的易熔玻璃，但在玻璃熔制的過程，作為玻璃形成體的Pb-Si-O網(wǎng)絡(luò)仍然會(huì)使大量的鉛形成PbO氣氛揮發(fā)，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。重金屬鉛對(duì)人體實(shí)際上是ー種超毒物質(zhì)。2003年I月27日歐洲議會(huì)及參議會(huì)指令2002/95/EC《限制在電氣及電子設(shè)備中使用某種有害物質(zhì)》(RoHS)，要求確保2006年7月I日起投入市場(chǎng)的產(chǎn)品不含有某種有害物質(zhì)。鉛為RoHS指定歸屬重毒金屬，是ー種損害人體大腦、神經(jīng)系統(tǒng)、記憶、注意力及聽カ的致癌物質(zhì)，其在物質(zhì)的相關(guān)制品中的限量?jī)H為1000 ppm。自此，產(chǎn)品的無(wú)鉛化已成為多年來新材料及相關(guān)制備エ藝研究的一大熱門課題。另外，鉛的嚴(yán)重腐蝕性對(duì)玻璃熔制設(shè)備(如爐膛、爐體、剛玉和高鋁坩堝甚至白金坩堝)也有極高的腐蝕破壞性。這從另一角度大大地増加了產(chǎn)品的成本。本發(fā)明的無(wú)鉛易熔玻璃材料及其制備方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的許多缺點(diǎn)。是ー種廉價(jià)的無(wú)鉛易熔高技術(shù)性能的環(huán)保綠色玻璃材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服目前已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種無(wú)鉛易熔綠色環(huán)保玻璃及其制備方法。所制備的玻璃具有高化學(xué)穩(wěn)定性、低線膨脹系數(shù)、低的合適的軟化溫度，不含鉛及ー類低熔點(diǎn)貴金屬及非金屬化合物。本發(fā)明的玻璃組成不僅采用低成本的少數(shù)種類的原材料，制備エ藝也極其簡(jiǎn)單原材料簡(jiǎn)單混合、熔制溫度低、保溫時(shí)間短。制備的玻璃通透不重結(jié)晶。由于其高的化學(xué)穩(wěn)定性、低線膨脹系數(shù)、低的合適的軟化溫度，使其単獨(dú)或與其它化合物結(jié)合作為焊料、釉料的主要組分，具有對(duì)線膨脹系數(shù)，軟化溫度可調(diào)的高能動(dòng)性，是ー種高性能廉價(jià)的環(huán)保綠色材料。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。一種無(wú)鉛易熔綠色環(huán)保玻璃，其特征在于以重量份數(shù)計(jì)，由以下的成分組成
SiO250-70
Al2O30-12
TiO20-8
ZnO4-7K2SiF64-10
B2O310_15。上述的無(wú)鉛易熔綠色環(huán)保玻璃中，無(wú)鉛易熔綠色環(huán)保玻璃不含鉛及典型常用的低熔點(diǎn)貴金屬及非金屬。所述典型常用的價(jià)格較為昂貴的低熔點(diǎn)金屬為鉍、鉈、釩、鍺、銻中一種以上，所述典型常用的價(jià)格較為昂貴的低熔點(diǎn)非金屬為砷和碲中ー種以上。上述無(wú)鉛低熔點(diǎn)綠色環(huán)保玻璃的制備方法，包括下述步驟
1)依據(jù)熔具坩堝或玻璃熔制爐爐膛生料化合物的合適承裝或裝填量，按權(quán)利要求I將各原料置于攪拌機(jī)內(nèi)攪拌混合10-20秒鐘，并一次性倒入坩堝放入爐中或一次性倒入裝盛熔制玻璃爐膛；
2)使熔制爐爐溫升至1000-1100°C間的設(shè)定溫度點(diǎn)并保溫15-30分鐘，玻璃處于低粘度充分熔融的狀態(tài)，取出后經(jīng)冷卻或倒入水中淬火成玻璃顆粒。進(jìn)ー步優(yōu)化的，所述玻璃顆粒還經(jīng)破碎機(jī)粉碎制成玻璃粉。進(jìn)ー步優(yōu)化的，步驟2)以400°C /小時(shí)升溫至1000-1100°C。進(jìn)ー步優(yōu)化的，結(jié)合步驟2)中通過熔制爐分批進(jìn)料及出料實(shí)行連續(xù)性生產(chǎn)。上述的無(wú)鉛低熔點(diǎn)綠色環(huán)保玻璃的制備方法，包括下述步驟
1)依據(jù)熔具坩堝或玻璃熔制爐爐膛生料化合物的合適承裝或裝填量，按權(quán)利要求I將各原料置于攪拌機(jī)內(nèi)攪拌混合10-20秒鐘，并一次性倒入坩堝放入爐中或一次性倒入裝盛熔制玻璃爐膛；
2)使熔制爐爐溫升至1000-1100°C間的設(shè)定溫度點(diǎn)并保溫15-30分鐘，玻璃處于低粘度充分熔融的狀態(tài)，取出后經(jīng)冷卻或倒入水中淬火成玻璃顆粒。上述的無(wú)鉛低熔點(diǎn)綠色環(huán)保玻璃的制備方法中，所述玻璃顆粒還經(jīng)破碎機(jī)粉碎制成玻璃粉。上述的無(wú)鉛低熔點(diǎn)綠色環(huán)保玻璃的制備方法中，步驟2)以400°C /小時(shí)升溫至1000-1100。。。本發(fā)明制得的無(wú)鉛低熔點(diǎn)綠色環(huán)保玻璃廣泛用于必須進(jìn)行低溫密封焊接的電子器件或相關(guān)設(shè)備部件的玻璃封焊厚膜集成電路印刷的導(dǎo)帶、阻、容、感等厚膜電路元件的漿料的玻璃粘結(jié)劑、厚膜集成電路的導(dǎo)帶及厚膜元件表面覆蓋保護(hù)玻璃釉、金屬表面保護(hù)和裝飾的表面漆釉等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下述優(yōu)點(diǎn)
I、本發(fā)明制備的材料是ー種無(wú)鉛及不含有傳統(tǒng)采用鉛及 ー些具有低熔點(diǎn)的貴金屬或非金屬的化合物結(jié)合制備的易熔玻璃，是ー種環(huán)保的緑色材料。2、本發(fā)明制備的材料具有高的化學(xué)穩(wěn)定性、低線膨脹系數(shù)、玻璃透光性好、不析晶、抗刮蹭機(jī)械強(qiáng)度高等綜合優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)玻璃自身作為釉料的主成分引入其他應(yīng)用時(shí)，其性能更適應(yīng)組分的廣泛范圍調(diào)整。3、本發(fā)明的材料制備エ藝簡(jiǎn)單，其熔制溫度低、保溫時(shí)間短、對(duì)坩堝及爐體腐蝕少，可采用廉價(jià)エ業(yè)純級(jí)的原材料進(jìn)行速續(xù)生產(chǎn)等。本發(fā)明的材料是ー種低成本高性能的
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具體實(shí)施方式
下述結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)ー步說明，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù)不限于此。實(shí)施例I 組成如下表I所示。表I
權(quán)利要求
1.一種無(wú)鉛易熔綠色環(huán)保玻璃，其特征在于以重量份數(shù)計(jì)，由以下的成分組成 SiO250-70 Al2O30-12 TiO20-8 ZnO4-7 K2SiF64-10 B2O310_15。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)鉛易熔綠色環(huán)保玻璃，其特征在于不含鉛及典型常用的昂貴低熔點(diǎn)金屬、非金屬材料及其化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)鉛易熔綠色環(huán)保玻璃，其特征在于所述典型常用的昂貴低熔點(diǎn)金屬為鉍、鉈、釩、鍺、銻中ー種以上，所述典型常用的昂貴低熔點(diǎn)非金屬為砷和碲中ー種以上。
4.權(quán)利要求I所述的無(wú)鉛低熔點(diǎn)綠色環(huán)保玻璃的制備方法，其特征在于包括下述步驟 依據(jù)熔具坩堝或玻璃熔制爐爐膛生料化合物的合適承裝或裝填量，按權(quán)利要求I將各原料置于攪拌機(jī)內(nèi)攪拌混合10-20秒鐘，并一次性倒入坩堝放入爐中或一次性倒入裝盛熔制玻璃爐膛； 使熔制爐爐溫升至1000-1100°C間的設(shè)定溫度點(diǎn)并保溫15-30分鐘，玻璃處于低粘度充分熔融的狀態(tài)，取出后經(jīng)冷卻或倒入水中淬火成玻璃顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)鉛低熔點(diǎn)綠色環(huán)保玻璃的制備方法，其特征在于所述玻璃顆粒還經(jīng)破碎機(jī)粉碎制成玻璃粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)鉛低熔點(diǎn)綠色環(huán)保玻璃的制備方法，其特征在于步驟2)以4000C / 小時(shí)升溫至 1000-1100°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)鉛低熔點(diǎn)緑色玻璃的制備方法，其特征在于結(jié)合步驟2)中通過熔制爐分批進(jìn)料及出料實(shí)行連續(xù)性生產(chǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無(wú)鉛易熔綠色環(huán)保玻璃及其制備方法，制備方法是按配比把稱取的原材料混合，然后置于熔制坩堝或熔制玻璃熔體的爐膛中升溫至設(shè)定溫度并保溫一定時(shí)間，得到組成均勻的無(wú)鉛玻璃熔體，最后經(jīng)冷卻及粉碎制備而成。本發(fā)明克服了常規(guī)低軟化點(diǎn)玻璃組分中大量鉛及低熔點(diǎn)貴金屬化合物的引入，玻璃的軟化溫度為480℃～600℃，其物理化學(xué)性能穩(wěn)定、不析晶，玻璃具有低線性膨脹系數(shù)、高抗刮蹭機(jī)械強(qiáng)度等。本發(fā)明的玻璃可廣泛應(yīng)用于低溫密封焊接焊料，也可作為厚膜電路導(dǎo)帶及元件漿料的玻璃粘結(jié)劑及厚膜電路覆蓋保護(hù)釉料，還可作為金屬及一些材料部件的低溫表面處理、涂覆、裝飾、保護(hù)作用的粉體涂料釉料組分。
文檔編號(hào)C03C3/115GK102775061SQ20121022704
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者余其俊, 鄭軼勵(lì), 鄭錦清 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)