專利名稱：耐高溫低膨脹高硼含量封接玻璃的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種封接玻璃的制備工藝。
氪燈電極鎢桿膨脹系數(shù)為45×10-7/℃，石英玻璃的膨脹系數(shù)為7×10-7/℃，由于兩者膨脹系數(shù)相差較大，直接焊接制燈是不可能的，因此人們通常采用膨脹系數(shù)介于其間且其值不同的封接玻璃進(jìn)行多次封接，其缺點(diǎn)是制備麻煩，外觀質(zhì)量差，不能耐高溫。美國(guó)發(fā)明了一種封接方法，采用一次封接的辦法克服了上述缺點(diǎn)，但這種方法需要的封接玻璃軟化點(diǎn)應(yīng)大于900℃，其膨脹系數(shù)在12-16×10-7/℃范圍內(nèi)。本發(fā)明所述的封接玻璃國(guó)外皆采用石英粉和硼酸以及適量的Al(OH)3或其它鋁的化合物混合后高溫熔融制成，由于硼酸與石英粉的熔點(diǎn)相差太大，以及在形成的玻璃中二氧化硅與氧化鋁的含量接近90％，故在熔化時(shí)氧化硼大量揮發(fā)，且玻璃均勻性差，國(guó)外有文獻(xiàn)報(bào)道采用多次反復(fù)熔制且攪拌的方法制備合格的玻璃，但此法仍造成大量氧化硼的損失，且制備設(shè)備復(fù)雜，熔化時(shí)間長(zhǎng)，效率低。
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種制備耐高溫低膨脹封接玻璃的工藝，以減少氧化硼的損失，并較為容易地制備高硼含量的封接玻璃。
近十幾年來(lái)，溶膠-凝膠法制備玻璃的工藝得到了很大的發(fā)展，它的主要優(yōu)點(diǎn)是在低溫下反應(yīng)物成鍵，在經(jīng)過(guò)熱處理后可制出均勻的玻璃。因此可采用溶膠-凝膠法制備SiO2-B2O3玻璃，為提高其耐溫性，可加入適量的鋁鹽。本發(fā)明采用溶膠-凝膠法預(yù)先制成SiO2-B2O3-Al2O3系玻璃顆粒，然后高溫熔融凝膠玻璃，制成大塊玻璃再拉制成棒或在化料時(shí)直接拉制成棒，用于封接。
將正硅酸乙脂∶乙醇∶水按體積比1∶0.3-2∶0.3-2配成溶液，所述的水為0.1-2.0N的HCl水，在該溶液中加入硼酸和溶解于水的鋁鹽，其中硼酸加入量為每毫升正硅酸乙脂中加0-0.15克，鋁鹽加入量為每毫升正硅酸乙脂中加入0-0.15克，將加入混合液的溶液攪拌均勻后密封加熱保溫進(jìn)行反應(yīng)制成凝膠，其中加熱反應(yīng)溫度為20-70℃，反應(yīng)時(shí)間為4-100小時(shí)，在將凝膠進(jìn)行干燥，干燥溫度為30-60℃，直到?jīng)]有明顯水分，再升溫至100-200℃，繼續(xù)干燥，形成干膠體，將干膠體在200-350℃保溫l-5小時(shí)，然后在450-700℃保溫0.5-2小時(shí)，最后在800-900℃保溫0.3-1.5小時(shí)，從而制成凝膠玻璃顆粒，將凝膠玻璃顆粒粉碎，粒度控制在40-200目，然后在溫度為1650-1850℃之間熔化，進(jìn)而制成耐高溫低膨脹高硼含量封接玻璃塊。
利用本發(fā)明所述工藝制成的封接玻璃的膨脹系數(shù)α200-300℃＝7－20×10-7/℃，B2O3含量可達(dá)18％(重量)，氧化鋁含量可達(dá)7％(重量)，其軟化溫度達(dá)900℃以上，低于上述含量的SiO2-B2O3-Al2O3系玻璃均可用本發(fā)明制備。
實(shí)施本發(fā)明時(shí)，可在1800ml 0.5N的HCl水中溶解硼酸130克以及Al(NO3)3·9H2O 136.5克，并與1300ml正硅酸乙脂和1300ml乙醇混合，攪拌均勻，密封在40℃下反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為80小時(shí)，制成凝膠，將凝膠在50℃下干燥幾小時(shí)后，再在150℃下干燥，制成干膠體，將干膠體在300℃下保溫2小時(shí)，500℃下保溫1小時(shí)，850℃保溫?zé)Y(jié)1小時(shí)，制成凝膠玻璃顆粒，將凝膠顆粒粉碎至40-200目，經(jīng)1750℃熔化4小時(shí)，制成重300克，B2O3含量為12.48％(重量)，Al2O3含量為3.81％(重量)的封接玻璃，其膨脹系數(shù)約為15×10-7/℃，此玻璃與直徑2mm的鎢桿及石英玻璃封接不炸裂，外觀性能好，可滿足制備氪燈的要求。
利用本發(fā)明可避免熔化法氧化硼的大量揮發(fā)，可較為容易地制成高硼含量的玻璃，不存在生料點(diǎn)及結(jié)石，制備的玻璃均勻，成分容易調(diào)整，工藝簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求
1.一種制備耐高溫低膨脹高硼含量封接玻璃的工藝，其特征在于所述的制備工藝為將正硅酸乙脂∶乙醇∶水按體積比1∶0.3-2∶0.3-2配成溶液，所述的水為0.1-2.0N的HCl水，在該溶液中加入硼酸和溶解于水的鋁鹽，其中硼酸加入量為每毫升正硅酸乙脂中加0-0.15克，鋁鹽加入量為每毫升正硅酸乙脂中加入0-0.15克，將加入混合液的溶液攪拌均勻后密封加熱保溫進(jìn)行反應(yīng)制成凝膠，其中加熱反應(yīng)溫度為20-70℃，反應(yīng)時(shí)間為4-100小時(shí)，在將凝膠進(jìn)行干燥，干燥溫度為30-60℃，直到?jīng)]有明顯水分，再升溫至100-200℃，繼續(xù)干燥，形成干膠體，將干膠體在200-350℃保溫1-5小時(shí)，然后在450-700℃保溫0.5-2小時(shí)，最后在800-900℃保溫0.3-1.5小時(shí)，從而制成凝膠玻璃顆粒，將凝膠玻璃顆粒粉碎，粒度控制在40-200目，然后在溫度為1650-1850℃之間熔化，進(jìn)而制成耐高溫低膨脹高硼含量的封接玻璃塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述的溶解于水的鋁鹽為Al(NO3)3·9H2O。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種封接玻璃的制備工藝，利用熔膠-凝膠法制備耐高溫低膨脹高硼含量玻璃，用于封接氪燈電極鎢桿與石英玻璃，所述工藝制成的封接玻璃的膨脹系數(shù)α
文檔編號(hào)C03C3/091GK1148574SQ9610903
公開(kāi)日1997年4月30日 申請(qǐng)日期1996年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月31日
發(fā)明者高祀建, 王玉芬 申請(qǐng)人:中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院