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本文综述了低熔封接玻璃的组成特征,分类及性能要求,概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,系统地介绍了磷酸盐无铅低熔封接玻璃的研究进展。
选择以碱性金属磷酸盐玻璃为基础,加入WO3,MoO3,Cl,SnO2等物质制备了均匀的R2O-P2O5-ZnO系统无铅低熔封接玻璃。探讨了各种因素(包括玻璃的组成,热处理制度,混合碱效应等)对R2O-P2O5-ZnO系统无铅低熔封接玻璃结构和性能的影响;利用X射线衍射分析(XRD),差热分析(DTA),红外光谱分析(IR),以及扫描电镜(SEM)等现代测试手段,对R2O-P2O5-ZnO系统无铅低熔封接玻璃结构和性能进行了研究,测定了试样的线膨胀系数,密度,化学稳定性,转变温度等性能。
实验结果表明:在碱性金属磷酸盐玻璃中加入WO3,MoO3,Cl,SnO2等物质后,制备的R2O-P2O5-ZnO系统无铅低熔封接玻璃流动性,化学稳定性良好,室温至300℃时线膨胀系数为120~140×10-7℃-1;热处理后,有低膨胀系数的WO2和MoO2等颗粒状晶体析出,且线膨胀系数降低;用红外光谱确定出,所制备的R2O-P2O5-ZnO系统无铅低熔封接玻璃是以偏磷酸盐为主的结构,同时还存在一定的焦磷酸盐,其中,Zn以[ZnO6]八面体的形式存在(即ZnO为网络外体氧化物)。
制备了三种填料:β-锂霞石,Li-Al-Si系统微晶玻璃,石英玻璃。对R2O-P2O5-ZnO系统无铅低熔封接玻璃中加入三种不同类型,不同质量百分比填料的封接玻璃的性能进行了测试。测试结果表明:在R2O-P2O5-ZnO系统无铅低熔封接玻璃中,加入相同质量百分比含量,线膨胀系数为-65×10-7℃-1的β-锂霞石,线膨胀系数为-3.4×10-7℃-1的Li-Al-Si系统微晶玻璃,线膨胀系数为6.5×10-7℃-1的石英玻璃,对R2O-P2O5-ZnO系统无铅低熔封接玻璃的线膨胀系数,流动性,封接温度均有一定的影响;
实验结果表明:加入相同质量百分比的低膨胀物质,β-锂霞石对封接玻璃的线膨胀系数降低幅度最大,Li-Al-Si系统微晶玻璃次之,石英玻璃粉最低;加入相同质量百分比的低膨胀物质,石英玻璃粉对封接玻璃的流动性影响最小,Li-Al-Si系统微晶玻璃次之,β-锂霞石最大;加入相同质量百分比的低膨胀填料,石英玻璃粉对封接玻璃的封接温度影响最小,Li-Al-Si系统微晶玻璃次之,β-锂霞石最大。在C4基质磷酸盐封接玻璃中加入质量百分比为15%,粒径为400目的石英玻璃粉后,试样的线膨胀系数为101.7×10-7℃-1,475℃下的“纽扣实验”流动直径为17.0mm,可用于彩色电视机显像管屏玻璃与锥玻璃的封接。