本發(fā)明涉及真空玻璃技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種真空玻璃金屬封接工藝中，在玻璃基板上制備金屬化層的方法。

背景技術(shù)：

低熔點玻璃粉封邊的真空玻璃，因低玻粉熔化所需的溫度在380℃-450℃之間，用鋼化玻璃做基板時，在封邊過程中持續(xù)的高溫使玻璃退鋼化，這種真空玻璃不屬于安全玻璃，使用受到嚴格限制。與安全玻璃復(fù)合的真空玻璃，因制造成本高，僅在一些高檔建筑上使用。為了降低制造成本，青島亨達用過鋼化的玻璃板制得真空玻璃，采用更低熔點的玻璃粉，在相對更低的溫度下封邊；北京新立基采用比青島亨達更低封邊溫度，結(jié)合外部施壓的方式解決低溫封邊玻璃焊料流動性不足問題制得鋼化真空玻璃。但是，更低熔點的玻璃粉意味著組成這種玻璃粉的物質(zhì)的離子半徑更大，其滲透能力差，繼而燒結(jié)強度低，氣密性差。封邊過程中持續(xù)高溫，基板的鋼化性能損失；完工的真空玻璃代表鋼化強度的表面應(yīng)力僅保持75％。

本申請人在申請?zhí)枮?01010508421.7的中國發(fā)明專利中提出了一種玻璃板復(fù)合封接方法，采用低熔點金屬實現(xiàn)真空玻璃的氣密封接，具體步驟為：(1)在待復(fù)合的各玻璃板上的預(yù)定封接區(qū)域表面，分別制備與玻璃板本體固結(jié)在一起的金屬化層；(2)采用金屬釬焊工藝，將復(fù)合后兩兩玻璃板上相互對應(yīng)的封接區(qū)域的金屬化層焊接在一起，實現(xiàn)兩玻璃板在封接區(qū)域的氣密連接。上述方法中如何制備與玻璃板本體固結(jié)在一起的金屬化層是封接的關(guān)鍵，為此在該專利中，申請人還描述了制備金屬化層的詳細步驟。后來，隨著研究、實驗的不斷深入，本申請人發(fā)現(xiàn)：金屬化處理的玻璃板，釬焊過程中會出現(xiàn)焊料浸蝕過渡層的現(xiàn)象，直接表現(xiàn)為封接邊強度降低，封邊完工后焊料沿銀膜過渡層開裂現(xiàn)象，俗稱銀膜撕裂，最終導(dǎo)致封接完成的真空玻璃直接開裂或慢性滲氣，對真空玻璃的成品質(zhì)量及后期使用壽命產(chǎn)生極為不利的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種真空玻璃金屬封接用金屬化層的制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種真空玻璃金屬封接用金屬化層的制備方法，該方法包括如下步驟：

步驟1，在玻璃板周邊待封接區(qū)域的表面制備金屬漿料涂層；

步驟2，對金屬漿料涂層進行烘干處理；

步驟3，預(yù)加熱玻璃板到200℃至350℃，在設(shè)定的時間段內(nèi)保持該溫度；

步驟4，采用燒結(jié)工藝加熱金屬漿料涂層，使其與玻璃板固結(jié)，形成金屬化層；

步驟5，重復(fù)步驟1至步驟4至少一次，完成真空玻璃封接用金屬化層的制備。

進一步，所述步驟1中，所述金屬漿料涂層以浸涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷、手工涂覆或機械涂覆的方式制備在玻璃板周邊待封接區(qū)域的表面上。

進一步，所述金屬漿料涂層采用絲網(wǎng)板以絲網(wǎng)印刷工藝制備在玻璃板表面上，所述絲網(wǎng)板的目數(shù)為180目至400目。

進一步，所述步驟3中預(yù)加熱玻璃板到230℃至300℃，并保持該溫度100秒至120秒。

進一步，所述步驟4的燒結(jié)工藝具體為：將制備有金屬漿料涂層的玻璃板整體加熱至燒結(jié)溫度，該燒結(jié)溫度位于玻璃板的鋼化溫度區(qū)間內(nèi)。

進一步，當所述制備有金屬漿料涂層的玻璃板經(jīng)過多次燒結(jié)工藝處理后，直接通過快速冷卻完成玻璃板的鋼化處理。

進一步，所述步驟4的燒結(jié)工藝具體為:將制備有金屬漿料涂層的玻璃板整體加熱至500℃至720℃，并保持該溫度90秒至300秒。

進一步，所述步驟4的燒結(jié)工藝具體為：對金屬漿料涂層所在的部位進行加熱，加熱溫度為500℃至720℃，并保持該溫度90秒至300秒。

進一步，所述金屬漿料為ag金屬漿料、cu-ag合金金屬漿料、ni金屬漿料、ni-ag合金金屬漿料、au金屬漿料、au合金金屬漿料、zn金屬漿料、zn合金金屬漿料、pd金屬漿料或pd合金金屬漿料。

進一步，所述金屬漿料為銀重量含量為70％至90％的ag金屬漿料。

進一步，所述步驟1中金屬漿料涂層的厚度為10μm至35μm。

進一步，所述步驟5中的金屬化層的厚度為5μm至25μm。

本發(fā)明中金屬化層的制備方法，金屬漿料涂層在燒結(jié)過程中，金屬顆粒表面氧化形成氧化膜，而金屬漿料中的玻璃粉熔化，浸潤金屬顆粒表面。氧化金屬部分溶解進入玻璃相，玻璃相滲透進入第一次制備的金屬化層表面的毛細孔中，堵塞了釬料進入過渡層的通道。金屬顆粒長大，比表面迅速縮小，富余的玻璃相在毛細壓力作用下進入金屬顆粒之間的空隙，并帶著表層金屬顆粒一起進入空隙之中，使金屬顆粒沿水平方向迅速長大，玻璃相攜帶金屬顆粒進入第一次燒結(jié)形成的金屬化層表面的毛細孔中，使金屬顆粒在第一次燒結(jié)形成的金屬化層上繼續(xù)生長，從而燒結(jié)在一起形成了連續(xù)的海綿骨架狀的金屬化層。再次制備金屬化層時，進一步使玻璃相與基板燒結(jié)牢固，一體化的金屬化層具備良好的延展性，可耐受釬焊焊接過程中的熱沖擊，阻斷了釬料對過渡層的浸蝕。解決了真空玻璃采用金屬釬焊工藝封接時，封接邊強度低，氣密性不好的問題，可以顯著提高真空玻璃封接邊的強度和氣密性，進而提高真空玻璃生產(chǎn)的成品率和使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實施方式

下面以結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實施例。

實施例1

如圖1所示，本實施例的真空玻璃金屬封接用金屬化層的制備方法包括以下步驟：

步驟1，在玻璃板周邊待封接區(qū)域的表面制備重量含量為70％-90％的ag金屬漿料涂層，金屬漿料涂層的厚度為10μm至35μm，金屬漿料涂層以浸涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷、手工涂覆或機械涂覆的方式制備在玻璃板周邊待封接區(qū)域的表面上，當金屬漿料涂層采用絲網(wǎng)板以絲網(wǎng)印刷工藝制備在玻璃板表面上時，采用的絲網(wǎng)板的目數(shù)為180目至400目；

步驟2，對金屬漿料涂層進行烘干處理；

步驟3，預(yù)加熱玻璃板至200℃至350℃，以230℃至300℃為佳，并保溫100秒至120秒；

步驟4，采用燒結(jié)工藝加熱金屬漿料涂層，具體方式為：將玻璃板整體加熱至500℃至720℃的燒結(jié)溫度，在燒結(jié)溫度內(nèi)保持90秒至300秒，使ag金屬漿料涂層燒結(jié)成與玻璃板固結(jié)在一起的金屬化層；

步驟5，重復(fù)步驟1至步驟4至少一次，在上述步驟制備的金屬化層表面再次制備金屬化層，使金屬化層整體的厚度達到5μm至25μm后，完成真空玻璃金屬封接金屬化層的制備。

在本實施例中，如果燒結(jié)溫度位于玻璃板的鋼化溫度區(qū)間內(nèi)，則玻璃板經(jīng)過多次燒結(jié)工藝處理后，直接通過快速冷卻，例如吹風(fēng)，完成玻璃板的鋼化處理，從而滿足制作鋼化真空玻璃的要求。其中，鋼化溫度是指：玻璃板鋼化處理時，根據(jù)工藝要求被加熱所達到的溫度。例如，可以為600℃至700℃。

當然，為了滿足制作鋼化真空玻璃的要求，本實施例中，還可以在金屬化層制備完成之后，再對玻璃板進行鋼化處理。

本實施例采用ag金屬漿料制備金屬化層，ag具有良好的釬焊焊接性能，并且延展性能好，保障釬焊焊接獲得牢固、可靠、耐交變應(yīng)力的封接邊。ag金屬漿料涂層采用絲網(wǎng)板以絲網(wǎng)印刷工藝制備在玻璃板表面上，絲網(wǎng)板的目數(shù)為230目。優(yōu)選地，本實施例中為了保障ag金屬漿料涂層良好的燒結(jié)效果，加熱玻璃板至680℃后，保溫200秒至300秒。

第一次燒結(jié)金屬化層時使用ag金屬漿料，第二次燒結(jié)金屬化層時使用與第一次相同的金屬漿料。ag金屬漿料涂層第一次燒結(jié)過程中，銀顆粒表面氧化形成氧化銀，而ag金屬漿料涂層中的玻璃粉熔化，浸潤銀顆粒表面。氧化銀部分溶解進入玻璃相，玻璃相滲透進入玻璃板表面，形成了玻璃相包裹銀顆粒的過渡層。銀顆粒長大，比表面迅速縮小，富余的玻璃相在毛細壓力作用下進入銀顆粒之間的空隙，并帶著表層銀顆粒一起進入空隙之中，使銀顆粒沿水平方向迅速長大，形成了連續(xù)的海綿骨架狀的第一金屬化層。第二次燒結(jié)金屬化層繼續(xù)使用和第一次相同的ag金屬漿料。燒結(jié)過程中，銀顆粒表面氧化形成氧化銀，而ag金屬漿料涂層中的玻璃粉熔化，浸潤銀顆粒表面。氧化銀部分溶解進入玻璃相，玻璃相滲透進入第一金屬化層的毛細孔中，堵塞了釬焊焊接時焊料進入過渡層的通道。銀顆粒長大，比表面迅速縮小，富余的玻璃相在毛細壓力作用下進入銀顆粒之間的空隙，并帶著表層銀顆粒一起進入空隙之中，使銀顆粒沿水平方向迅速長大，玻璃相攜帶銀顆粒進入第一金屬化層的毛細孔中，使銀顆粒在第一金屬化層上繼續(xù)生長，前后兩次燒結(jié)的金屬化層結(jié)合在一起形成了連續(xù)的海綿骨架狀的新的金屬化層。第二次燒結(jié)金屬化層后進一步使玻璃相與基板燒結(jié)牢固，而形成的新的金屬化層具有良好的延展性，可耐受釬焊過程中的熱沖擊，阻斷了釬料對過渡層的浸蝕。采用上述制備工藝形成的金屬化層為三層，a.過渡層：與基板燒結(jié)在一起的玻璃相及玻璃相包裹的銀顆粒層；b.銀層：連續(xù)的海綿骨架狀的金屬化層；c.銀氧化層：釬焊焊接過程中，與焊料結(jié)合形成金屬間化合物層。

實施例2

本實施例的真空玻璃金屬封接用金屬化層的制備方法包括以下步驟：

步驟1，在玻璃板邊周邊待封接區(qū)域的表面制備重量含量為70％-90％的ag金屬漿料涂層，金屬漿料涂層以浸涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷、手工涂覆或機械涂覆的方式制備在玻璃板周邊待封接區(qū)域的表面上，當金屬漿料涂層采用絲網(wǎng)板以絲網(wǎng)印刷工藝制備在玻璃板表面上時，采用的絲網(wǎng)板的目數(shù)為180目至400目；

步驟2，對金屬漿料涂層進行烘干處理；

步驟3，預(yù)加熱玻璃板至200℃至350℃的溫度，以230℃至300℃為佳，并保溫100秒至120秒，對玻璃板預(yù)熱同時使金屬漿料涂層進一步固化；

步驟4，采用燒結(jié)工藝加熱金屬漿料涂層，具體方式為：將玻璃板整體加熱至500℃至720℃的燒結(jié)溫度，在燒結(jié)溫度內(nèi)保持90秒至300秒，使ag金屬漿料涂層燒結(jié)成與玻璃板固結(jié)在一起的金屬化層；

步驟5，以cu-ag合金金屬漿料作為新的金屬漿料，重復(fù)步驟1至步驟4的加工方法至少一次，在ag金屬化層上多次燒結(jié)cu-ag合金金屬化層，完成真空玻璃金屬封接金屬化層的制備。

在該實施例中，如果本發(fā)明的方法用于制作鋼化真空玻璃時，則玻璃板經(jīng)過多次燒結(jié)工藝處理后，直接通過快速冷卻完成玻璃板的鋼化處理。

第一次燒結(jié)金屬化層時使用ag金屬漿料，第二次燒結(jié)金屬化層時使用cu-ag合金金屬漿料。漿料中金屬顆粒仍為銀顆粒，其漿料實質(zhì)為cu-ag合金金屬漿料。本實施例中ag金屬漿料燒結(jié)形成第一金屬化層的工藝過程與實施例1完全相同，在此不作贅述。而在cu-ag合金金屬漿料燒結(jié)過程中，合金顆粒表面的銀氧化形成氧化銀，而cu-ag合金金屬漿料中的玻璃粉熔化，浸潤銀顆粒表面。氧化銀部分溶解進入玻璃相，玻璃相滲透進入第一金屬化層的毛細孔中，堵塞了釬焊焊接時焊料進入過渡層的通道。合金顆粒表面的銀使合金顆粒長大，比表面迅速縮小，富余的玻璃相在毛細壓力作用下進入合金銀顆粒之間的空隙，并帶著表層合金銀顆粒一起進入空隙之中，使合金銀顆粒沿水平方向迅速長大，玻璃相攜帶合金顆粒進入第一金屬化層的毛細孔中，使合金顆粒通過表面的銀在第一金屬化層上繼續(xù)生長，第一金屬化層與cu-ag合金金屬漿料燒結(jié)形成的金屬化層結(jié)合在一起形成了連續(xù)的海綿骨架狀的新的金屬化層。第二次燒結(jié)金屬化層采用cu-ag合金金屬漿料，避免了蝕銀現(xiàn)象，釬焊焊接時可延長峰值溫度持續(xù)時間，獲得的封接邊強度更高。采用上述制備工藝形成的金屬化層為三層，a.過渡層：與基板燒結(jié)在一起的玻璃相及玻璃相包裹的銀顆粒層；b.銀層：連續(xù)的海綿骨架狀的金屬化層(銀銅復(fù)合膜層)；c.銀氧化層：銀氧化層，釬焊焊接過程中，與焊料結(jié)合形成金屬間化合物層。

實施例3

本實施例的真空玻璃金屬封接用金屬化層的制備方法包括以下步驟：

步驟1，在玻璃板邊周邊待封接區(qū)域的表面制備重量含量為70％至90％的ag金屬漿料涂層，金屬漿料涂層以浸涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷、手工涂覆或機械涂覆的方式制備在玻璃板周邊待封接區(qū)域的表面上，當金屬漿料涂層采用絲網(wǎng)板以絲網(wǎng)印刷工藝制備在玻璃板表面上，絲網(wǎng)板的目數(shù)為180目至400目；

步驟2，對金屬漿料涂層進行烘干處理；

步驟3，預(yù)加熱玻璃板至200℃至350℃的溫度，以230℃至300℃為佳，并保溫100秒至120秒；

步驟4，采用燒結(jié)工藝加熱金屬漿料涂層，具體方式為：利用感應(yīng)加熱的方式將金屬漿料涂層所在的部位加熱至500℃至720℃的燒結(jié)溫度，在燒結(jié)溫度內(nèi)保持90秒至300秒，使ag金屬漿料涂層燒結(jié)成與玻璃板固結(jié)在一起的金屬化層；

步驟5，以ni-ag合金金屬漿料作為新的金屬漿料，重復(fù)步驟1至步驟4至少一次，在上述步驟制備的ag金屬化層表面多次燒結(jié)ni-ag合金金屬化層，完成真空玻璃金屬封接金屬化層的制備。

由于本實施例采用局部加熱的方式燒結(jié)金屬化層，因此，當制作鋼化真空玻璃時，可以直接在鋼化玻璃板上制備金屬化層，也可以在金屬化層制備完成之后，再對玻璃板進行鋼化處理。

當然，在步驟4中還可以采用激光加熱、火焰加熱、電流加熱或微波加熱的方式對金屬漿料涂層所在的部位加熱燒結(jié)。

金屬漿料還可以是：ni金屬漿料、au金屬漿料、au合金金屬漿料、zn金屬漿料、zn合金金屬漿料、pd金屬漿料或pd合金金屬漿料。等。

第一次燒結(jié)金屬化層時使用ag金屬漿料，第二次燒結(jié)金屬化層時使用ni-ag合金金屬漿料。漿料中金屬顆粒仍為銀顆粒，其漿料實質(zhì)為ni-ag合金金屬漿料。本實施例中ag金屬漿料燒結(jié)形成第一金屬化層的工藝過程與實施例1完全相同，在此不作贅述。而在ni-ag合金金屬漿料燒結(jié)過程中，合金顆粒表面的銀氧化形成氧化銀，而ni-ag合金金屬漿料中的玻璃粉熔化，浸潤銀顆粒表面。氧化銀部分溶解進入玻璃相，玻璃相滲透進入第一金屬化層的毛細孔中，堵塞了釬焊焊接時焊料進入過渡層的通道。合金顆粒表面的銀使合金顆粒長大，比表面迅速縮小，富余的玻璃相在毛細壓力作用下進入合金銀顆粒之間的空隙，并帶著表層合金銀顆粒一起進入空隙之中，使合金銀顆粒沿水平方向迅速長大，玻璃相攜帶合金顆粒進入第一金屬化層的毛細孔中，使合金顆粒通過表面的銀在第一金屬化層上繼續(xù)生長，第一金屬化層與ni-ag合金金屬漿料燒結(jié)過程中合金金屬漿料燒結(jié)形成的金屬化層結(jié)合在一起形成了連續(xù)的海綿骨架狀的新的金屬化層。第二次燒結(jié)金屬化層采用ni-ag合金金屬漿料，避免了蝕銀現(xiàn)象，釬焊焊接時可延長峰值溫度持續(xù)時間，但鎳與錫的浸潤性比銅與錫的浸潤性強，因此，獲得的封接邊強度更高。采用上述制備工藝形成的金屬化層為三層，a.過渡層：與基板燒結(jié)在一起的玻璃相及玻璃相包裹的銀顆粒層；b.銀層：連續(xù)的海綿骨架狀的銀鎳復(fù)合膜；c.銀氧化層：銀氧化層，釬焊焊接過程中，與焊料結(jié)合形成金屬間化合物層。

以上結(jié)合附圖僅描述了本申請的幾個優(yōu)選實施例，但本申請不限于此，凡是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不脫離本申請的精神下，做出的任何改進和/或變形，均屬于本申請的保護范圍。