绿色无铅低熔点封接玻璃研究进展

传统的封接玻璃由于含有重金属元素铅,对环境和人类健康有着极大的损害,目前已经被世界各国限制使用或者禁止使用,因此,低熔点封接玻璃的无铅化将会是今后的主要发展方向。本文以低熔点封接玻璃的无铅化为出发点,归纳总结低熔点封接玻璃的主要性能。首先介绍了包括磷酸盐玻璃,钒酸盐、硼酸盐、铋酸盐玻璃在内的低熔点封接玻璃的组成、结构特点、性能以及研究现状。其次,提出了封接玻璃的封接低温化和无铅化的发展方向。最后,针对低熔点封接玻璃研究中存在的不足,对玻璃粉添加颗粒进行复合改性、加强玻璃理论研究、研发制备新工艺,是今后研究应该着力的突破点。     

低熔封接玻璃的研究进展

低熔封接玻璃是一种先进的焊接材料,由于其具有低的熔化温度和封接温度,优良的机械强度和化学稳定性,而在很多领域中得到广泛的应用,实现了玻璃、陶瓷、金属、半导体间的相互封接.综述了低熔封接玻璃的研究现状,展望了低熔封接玻璃向无铅化发展的趋势,指出了无铅低熔封接玻璃今后的研究方向.     

无铅低熔玻璃的研究及其进展

随着欧盟RoHS绿色指令的颁布和人类环保意识的增强，低熔点玻璃无铅化已越来越受到人们的重视。概述了无铅低熔玻璃的国内外研究现状，对无铅硼酸盐、磷酸盐、钒酸盐玻璃等体系的组成以及物化性能进行了较为全面的介绍，并分析了无铅低熔玻璃今后发展的难点和趋势。     

填料对铋锌硼低熔封接玻璃膨胀系数的影响及其微结构研究

在匹配封接中,为确保材料和结构在冷热反复循环的稳定性和耐久性,需考察封接材料与基体材料的膨胀系数在工作温度范围内的匹配性,以使封接应力尽可能小。一般来说,低熔点玻璃封接温度越低,膨胀系数越大。为满足低温封接,同时膨胀系数小的实际需求,常常在低温封接玻璃粉中添加低膨胀耐火填料,制成复合型低温焊料。本文对比研究了堇青石、锆英石、β-锂霞石及锂铝硅(LAS)微晶玻璃4种填料对Bi₂O₃-ZnO-B₂O₃低熔封接玻璃膨胀系数的影响,并估算了各自的有效模量。结果表明:在添加量相同的情况下,堇青石填料调节作用最为显著;β-锂霞石、锂铝硅微晶玻璃虽然本身的线膨胀系数为负,但调节效果不理想,与堇青石相比略差;锆英石的有效模量值最大,但因其自身密度大,膨胀系数也大,调节效果不及另外3种填料。     

低熔封接玻璃组成及其发展

综述了低熔封接玻璃的组成特点，给出了大量低熔玻璃组成实例，批出了低熔封接玻璃的封接低温化和无铅化发展方向，磷酸盐玻璃是首选组成之一。新的制备工艺和新的玻璃形成体系将对封接玻璃发展起着十分重要的作用。     

组成无公害低熔玻璃的发展现状

低熔玻璃广泛用作封接玻璃和电子浆料中的粘接相.现有低熔玻璃绝大部分为高铅含量玻璃.提出组成中不合PBb、Hg、Cd、As、Tl、Cr和放射性元素的玻璃称为组成无公害玻璃,综述了低熔玻璃的发展现状,指出电子产品目前所用含铅玻璃的取代物可能是磷酸盐、矾酸盐、铋酸盐玻璃.建立磷酸盐、矾酸盐、铋酸盐玻璃相关基础理论,发展玻璃形成新理论以及新的材料制备技术是组成无公害低熔玻璃研究与开发的重点.     

IT-SOFC硼酸盐玻璃体系封接材料的制备与性能研究

基于B2O3-CaO-BaO-Al2O3-SiO2-La2O3体系制备了BCAS微晶玻璃封接材料,利用X射线衍射定性分析、差热分析、热膨胀仪分析等手段对其进行了表征.热膨胀系数(TEC)为10.41×10-6K-1,与电解质YSZ的热膨胀系数(10.2～10.8)×10-6K-1相接近.玻璃转变温度T8值为638℃,在768～852℃之间有一个强的放热峰.700℃时其主晶相为BaAl2 Si2 O8,800℃时以钡长石为析出的主晶相,900℃时析出单一的BaAl2Si2O8相及少量的BaSiO3相.封接材料的电阻随温度升高而减小,在650～800℃之间,阻抗值均在104～105Ω·cm2范围内,离子跃迁活化能为101.38 kJ/mol.其高温浸润性研究表明BCAS1微品玻璃封接材料可用于IT-SOFC对电解质YSZ的封接.     

SnO—BaO—P2O5系统无铅封接玻璃的结构与性质

以SnO—BaO—P2O5三元系统玻璃为研究对象,利用差示量热扫描分析仪、热膨胀仪、拉曼光谱仪,分析了玻璃的结构以及玻璃转变温度和热膨胀系数与玻璃组成的关系．获得了该体系玻璃的形成区域,测得该系统的玻璃转变温度为260～360℃和热膨胀系数为12～14×10^-6℃．研究发现,当P2O5=45mol％不变时,玻璃转变温度随着SnO含量的增加而降低;当BaO=10mol％不变时,玻璃转变温度随着SnO含量的增加先降低后升高．研究表明,该体系玻璃可以作为低温环保封接玻璃潜在的基质材料．     

固体氧化物燃料电池封接玻璃的研究:成分与性能

固体氧化物燃料电池封接玻璃在初期必须具备一定的流动性以便有效形成封接,进而保持足够的机械强度。它的热膨胀系数必须与燃料电池的其它部件相匹配,还需要具有化学稳定性。通过对研制的80多个逆性硅酸盐玻璃成分的分析,获得了成分-性能的一些规律:B2O3能够降低玻璃的软化温度和玻璃转变温度;ZnO通过拓宽玻璃转变温度和结晶温度之间的温度范围而改善封接性能,如Zn/Si比为0.7的成分可以获得230℃的温度范围;逆性玻璃的热膨胀系数取决于网络配体的平均势场强度,如加入BaO因为其较小的势场强度而提高玻璃的热膨胀系数,而加入势场强度较大的ZnO则呈现相反趋势。     

PBZS低熔玻璃的Raman光谱及性能

选择P2O5-B2O3-ZnO-SnO(PBZS)低熔玻璃体系,利用Raman光谱、差热分析(DTA)和热膨胀仪等研究玻璃中SnO/ZnO比对玻璃结构和性能的影响,分析了该体系玻璃特征温度(Tg及Tf)、热膨胀系数(α)、体积电阻率(Rv)及其变化规律。结果表明:在该体系中,随着SnO/ZnO比的上升,玻璃Raman光谱特征峰1080cm-1和775cm-1都向低波数漂移,形成无定形的BPO4和ZnSn2(PO4)2聚合体;玻璃的特征温度先上升后下降,膨胀系数先下降后上升,在SnO/ZnO等于1.25附近出现极值;玻璃的电阻率随着温度的上升快速下降,但在250℃时,基本上只与温度有关,而与SnO/ZnO比无关。     

无铅玻璃研制的进展

阐述了无铅玻璃包括晶质玻璃、电子玻璃、电真空玻璃、焊料玻璃、微晶玻璃焊料的成分、性质、制造过程,指出目前存在的问题和今后发展的方向.     

添加Bi2O3对ZnO-B2O3-P2O5-SrO体系封接玻璃结构和性能的影响

采用熔融法制备了ZnO-B2O3-P2O5-SrO-Bi2O3系无铅磷酸盐封接玻璃,研究了Bi2O3对该体系玻璃的结构、特征温度、热膨胀系数和化学稳定性的影响。结果表明,随Bi2O3含量的增加,玻璃的密度增大,Tg、Tf先下降后趋于平缓,玻璃的热膨胀系数先上升后趋于平缓;化学稳定性先增强后降低,当Bi2O3为7mol时,达到极小值。     

强光致磷酸盐激光玻璃的色心及其ESR研究

研究了磷酸盐激光玻璃在120fs,800nm,1kHz脉冲激光照射下的光致暗化现象并测出了它们的光致暗化阈值。由ESR分析得出，磷酸盐玻璃的光致暗化来源于飞秒激光照射处玻璃因激光照射时的多光子吸收 生的色心。分析了Nd^3 对磷酸盐玻璃的光致暗化的影响并讨论了色心的类型。     

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备和掺杂改性研究进展

结合目前有关铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的研究,综述了近年来铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在粉体制备、陶瓷的成型、烧结以及陶瓷的织构化特别是反应模板晶粒取向等制备技术上研究的新进展,并比较分析了NNK、NNK-LN、NNK-LT-LS等不同的掺杂改性体系在压电性能上的差异和改进.结果显示,改进后的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷致密度高,在压电、介电等性能上均有大幅度的提高,并且出现较宽的准同型相界.最后从不同方面展望了今后铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在性能改进上的研究趋势及其制备技术上可能的进展.