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。     

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.     

磷酸盐低熔封接玻璃的无铅化研究

从成本和低温化考虑,磷酸盐低熔封接玻璃最有可能取代商业铅基低熔玻璃。总结了近20年来研究较多的SnO-MO(M=Zn,Mg,Ca)-P2O5、ZnO-Sb2O3-P2O5、Na2O-CuO-P2O5、Na2O-Fe2O3-P2O5、硼磷酸盐和磷酸盐氧氮低熔玻璃系统的玻璃形成范围、制备方法、结构特征、性能参数和应用范围,总结的玻璃性能主要包括化学稳定性、转变温度、软化温度和热膨胀系数;指出硼磷酸盐、Na2O-CuO-P2O5、ZnO-SnO(Sb2O3)-P2O5、铁磷酸盐系统玻璃的化学稳定性基本达到或优于商业铅基低熔封接玻璃,磷酸和硼磷酸盐系统适用于中低温封接,而SnO-ZnO-P2O5和Na2O-CuO-P2O5应用于低温封接仍需解决转变温度大幅浮动、成本高及热膨胀系数等问题。     

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。     

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。     

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。     

不锈钢真空容器无尾封接生产用玻璃粉的研究

Pb-B-Si系低熔点玻璃是一种具有较好封接性能的玻璃粉,将其应用在不锈钢真空保温容器无尾封接中存在真空烧结时气泡消除缓慢、强度不够等问题。通过对Pb-B-Si系玻璃进行配方优化调节后,对玻璃粉进行性能检测,对焊点形貌等进行研究,采用扫描电镜分析了烧结层的微观结构。结果表明,优化后的配方体系为Pb-B-Si-ZnAl-CuO,其中Pb为83%,CuO为3.5%(质量分数)时,可以显著提高无尾封接时的强度,提高真空度。使用该玻璃粉生产的不锈钢真空容器的焊点饱满、光亮,接头强度好,无明显缺陷,显示其对不锈钢容器良好的封接强度。     

低熔可切削生物活性微晶玻璃的研究

选择一种出SiO₂-MgO-Al₂O₃-K₂O-CaO-P₂O₅-F基础玻璃体系,并添加不同量的ZnO,制备出性能良好的可切削生物微晶玻璃.结果表明,由于ZnO的添加,可使母玻璃的熔化温度由1450℃降至1300℃,可切削生物活性微晶玻璃的母玻璃能够在较低的温度熔化制备.母玻璃晶化后析出相主要为云母相和氟磷灰石相;各种晶相的组合形貌为花瓣形态,其断口呈现穿晶断裂的特征,并有晶体拔出,使材料具备了较高的强度;由于析出了较多的云母相,该微晶玻璃兼具良好的可切削性能.     

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.     

磁流体-螺旋组合密封对液体介质的密封性能研究

磁流体旋转密封液体时,磁流体与被密封液体间相对运动致使其界面发生稳定性问题,密封性能较差。而螺旋密封在主轴旋转时利用流体动压反输可阻止被密封液体泄漏。为了提高旋转密封性能,设计了磁流体密封与螺旋密封组合的密封结构,搭建了组合密封实验台,理论和实验研究结果表明,该组合密封结构既能解决磁流体密封在较高转速时的失效问题,又能解决螺旋密封在停车及低速时的泄漏问题,实现不同转速下较稳定的密封效果。     

烧结温度对硼硅基质荧光玻璃发光性能影响

采用共烧结法制备了硼硅基质Ce: YAG荧光玻璃,研究了烧结温度在600℃~900℃范围内, Ce: YAG荧光玻璃的发光强度变化和色坐标漂移规律。结果表明, 随着烧结温度的升高, Ce: YAG荧光玻璃发光强度先增强后减弱, 700℃烧结时, 荧光玻璃获得最大发光强度; 超过850℃烧结时, 荧光玻璃无发光性能; 同时, 色坐标(x, y)发生漂移, 且比相同烧结温度的荧光粉漂移幅度大。通过X射线粉末衍射仪、差示扫描量热分析仪和X射线光电子能谱分析仪测试分析表明: 随着烧结温度升高, 荧光粉中的Ce³⁺被玻璃基质氧化成Ce⁴⁺, 玻璃液体腐蚀破坏了荧光粉YAG晶体结构, 降低了荧光玻璃的发光强度, 从而导致色坐标劣化漂移。     

小型低温制冷机上的低温密封型式浅析

随着小型低温制冷机在工业、高科技等尖端产业得到越来越广泛的应用，用于其上的低温密封也愈来愈引起人们的重视，低温密封比起普通的密封具有自己独特的要求，该文主要针对小型低温制冷机中的低温密封型式进行简要的说明，并具体给出一些低温制冷机上采用的低温密封实例。