專利名稱:耐高溫耐鈉腐蝕的玻璃焊料及其制造方法
本發(fā)明屬于一種耐高溫、耐鈉和金屬鹵化物腐蝕的玻璃焊料配方及制造方法。
在一些高強度放電燈和真空器件中，真空封接部分所使用的玻璃焊料的好壞直接影響了器件的性能和壽命，對于一般性及高顯色性高壓鈉燈和金屬鹵化物燈電弧管的封接(即透明或半透明Al2O3陶瓷本身的封接及其與金屬鈮、鎢、鉬等的真空封接)都往往因為玻璃焊料質(zhì)量不好，在高溫和鈉及金屬鹵化物腐蝕狀態(tài)下使用時，封口處受到損壞而使器件報廢。
目前，國外作為高壓鈉燈封接電弧管的玻璃焊料，多數(shù)采用Al2O3-CaO-BaO-MgO系列玻璃焊料，或在其中加入少量的B2O3。國內(nèi)1981年公開了Al2O3-CaO-BaO-SrO系的(代號為27＃)玻璃焊料配方，已被一些制燈廠家采用，1982年后，該配方又逐步被Al2O3-CaO-BaO-MgO-Y2O3系列的(代號為G11)配方所代替，G11的各種性能均比27＃配方好，但原料中需要用到有毒的BaCO3原料，這對生產(chǎn)、使用人員以及環(huán)境都是有害的。
本發(fā)明的目的，是為了提高焊料性能，克服上述弊病，研制出一種耐高溫耐鈉腐蝕的無毒玻璃焊料，代號稱為G20，其配方與制造工藝均與已有技術(shù)不同。
G20玻璃焊料，由于在配料中添加了ZrO2，并除去了有毒的BaO，使性能有所變化。ZrO2的加入，改善了玻璃的熱澎漲系數(shù)，使其與半透明Al2O3瓷更加匹配，并使焊料流動性增強，耐熱性、耐鈉腐蝕性及封接強度等方面都超過了G11焊料，對環(huán)境與人體無害。為了比較三種焊料的優(yōu)劣，附圖中給出三種焊料樣品，經(jīng)耐熱性實驗后的結(jié)果，三種樣品原為φ10×60mm的園棒。其中，(1)代表27＃配方的樣品(2)為G11配方的樣品(3)為G20配方的樣品，試驗時沿軸線加30克/厘米2的載荷，緩慢升溫到1300℃之后再自然冷卻(樣品在試驗前都作過析晶處理)。由圖表玻璃焊料的主要性能比較 ＊按鈉向玻璃中浸入深度公式d＝At1/2，t為腐蝕時間，A越小耐鈉腐蝕性能越好。
可見G20樣品不彎曲、不起皮，G11稍彎曲，表面起趨紋，27＃則嚴重變形成麻花狀，由此可見G20的耐熱及高強度性能使焊料可在高壓鈉燈及金屬鹵化物燈中常期穩(wěn)定工作，也能適應(yīng)開燈、關(guān)燈帶來的熱沖擊。
本焊料的優(yōu)點與積極效果，可從下列表中看出表中可見G20的耐鈉腐蝕性能遠遠超過了27＃配方，也優(yōu)于G11和日本配方，它的封接強度很高，使用本焊料封接的高強度燈成品率比以往的均高。
本發(fā)明焊料的具體配方范圍如下45～55%Al2O3，40～50%CaO，5～10%MgO＜4%Y2O3，＜4%ZrO2(均按重量計算)。
在上述范圍中，經(jīng)實驗獲得的最佳實例配方如下，按比例稱量Al2O3128.75g，CaCO3196.0g，Mg(OH)24MgCO338。g，Y2O33.75g，ZrO25.0g(所用原料均為分析純)。
配制方法為將上述原料均勻混合，倒入鉑金坩鍋中，再置于高溫箱式電阻爐內(nèi)，先升溫到900℃保溫60分鐘，再繼續(xù)升溫到1500℃±20℃保溫60分鐘。焊料制造工藝中有兩個特點，一是最后的保溫溫度較低及保溫時間較短;它可以使所得焊料具有表中較為優(yōu)良的性能。二是快速冷卻的措施，當(dāng)保溫結(jié)束后，取出坩鍋，將玻璃焊料倒在大面積的不銹鋼板上進行快速冷卻，為了加快其冷卻速度，在倒出的玻璃液上再壓一塊平整的不銹鋼板，這兩塊不銹鋼板把焊料壓成薄片狀(厚約1mm)，這一措施成為本制作方法中的特殊工藝，好處不僅是加快了冷卻速度，而且可使所得焊料質(zhì)量均勻。
全部熔制過程需7-8小時，冷卻后，再將此玻璃焊料加熱到800℃保溫10～15分鐘，快速取出后投到冷水中淬火，使玻璃炸裂破碎。再將碎塊放在99%Al2O3球磨瓶中球磨粉碎，料與球之比約為1∶1。每1kg料約加無水乙醇500毫升，濕磨15-20小時，取出后烘干、過篩，密封保存待用。
權(quán)利要求
1.一種高強度放電燈和真空器件封接用的玻璃焊料，其特征是在焊料配方中添加了ZrO2成份，改善了焊料的澎漲系數(shù)。避免了有毒的BaO成份，使人體與環(huán)境不受危害。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的玻璃焊料，其特征在于焊料的具體配方范圍為45-55%Al2O3，40-50%CaO，5-10%MgO，＜4%Y2O3，＜4%ZrO2，該配方范圍使焊料獲得流動性好，耐熱性高及無毒的優(yōu)點。
3.一種高強度放電燈和真空器件封接用玻璃焊料的制造方法，其特征在于焊料的熔制過程中，采用較低的熔煉溫度和較短的保溫時間，即在1500℃±20℃的熔煉溫度下保溫為1小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的玻璃焊料制造方法，其特征在于為使玻璃焊料快速冷卻，當(dāng)把已熔制的焊料倒在不銹鋼板上之后，再于上方壓一塊不銹鋼板，將玻璃焊料壓成約1mm厚的薄片，使其均勻透明。
專利摘要
本發(fā)明介紹了一種耐高溫、耐鈉及金屬鹵化物長期腐蝕的玻璃焊料的配方及其制造方法。它可用在高強度放電燈的真空封接中，無論是透明或半透明Al
文檔編號H01J9/24GK86101451SQ86101451
公開日1987年10月28日 申請日期1986年3月13日
發(fā)明者劉建華, 高隴橋, 李景勛, 楊鈺平 申請人:電子工業(yè)部第十二研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan