添加剂对铅硼低温封接玻璃性能影响的研究

摘要

封接玻璃是一种新兴封接材料，因其具有良好的封接性能、化学稳定性及高的机械强度，使其应用范围很广泛。低温封接玻璃较普通的封接玻璃具有更低的熔点，能够在较低的温度环境下产生液相，提高封接质量。含铅封接玻璃作为最成功的低温封接玻璃被应用于许多领域。本文选用了具有较低软化点的PbO-B2O3体系做为封接玻璃的基础体系，并探索了不同种添加剂对铅硼玻璃性能的影响。实验最终得到了熔点较低，综合性能良好的铅硼基封接玻璃。
　　对于铅硼玻璃基体，当PbO含量为77wt.％时，玻璃的初始熔化温度达到最低点，为465℃，热膨胀系数为11.41×10-6K-1，碱腐蚀质量损失为7.31%。实验又分别通过引入Sn,Bi2O3,ZnO,MgO以及CaF2等添加剂及其符合添加探索了添加剂对铅硼低熔玻璃性能的影响。
　　通过实验发现，单质Sn和CaF2降低玻璃初始熔化温度的作用十分明显，使玻璃的初始熔化温度分别降到了425℃和410℃，但玻璃的稳定性不够好，有SnO2和CaF2晶体析出。Bi2O3的加入没有明显的降低初始熔化温度的效果，玻璃的初始熔化温度为445℃。但是Bi2O3可以有效提高玻璃的流动性，在流动性测试中，熔化后玻璃“纽扣”的直径增长百分比达到107.9%，同时，玻璃的耐腐蚀性得到极大提高，质量损失为0.92%。ZnO和MgO的复合添加使得玻璃的初始熔化温度降低到400℃，流动性测试直径增长比为80.77%，耐腐蚀质量损失为2.4%，玻璃的综合性能良好。复合添加实验得到初始熔化温度最低的玻璃体系为PbO-B2O3-ZnO-MgO-CaF2体系，初始熔化温度为395℃，热膨胀系数为11.76×10-6K-1，耐腐蚀性为1.42%。玻璃的综合性能十分优异，是一种十分理想的低温封接玻璃材料。

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第一章 绪论

1.1 封接玻璃概述

1.2 低温封接玻璃

1.2.1 低温封接玻璃简介

1.2.2 低温封接玻璃的应用及发展

1.2.3 低温封接玻璃的分类

1.2.4 低温封接玻璃研究现状

1.2.5 低温封接玻璃的相关理论

1.3 低温封接玻璃的可行性讨论

第二章 实验与方案设计

2.1 实验仪器和原料

2.1.1 实验原料

2.1.2 实验仪器及设备

2.2 实验方案设计

2.3 实验过程

2.4 实验研究方法

第三章 实验结果与讨论

3.1 低温封接玻璃的基础体系的研究

3.2 单组分添加剂对玻璃性能影响的研究

3.2.1 单质Sn对铅硼玻璃性能影响的研究

3.2.2 Bi2O3对铅硼玻璃性能影响的研究

3.2.3 ZnO对铅硼玻璃性能影响的研究

3.2.4 MgO对铅硼玻璃性能影响的研究

3.2.5 CaF2对铅硼玻璃性能影响的研究

3.3 复合添加剂对铅硼玻璃性能影响的研究

3.3.1 单质Sn与CaF2掺杂对铅硼玻璃性能影响的研究

3.3.2 MgCO3与ZnO掺杂对铅硼玻璃性能影响的研究

3.3.3 CaF2对添加MgCO3和ZnO铅硼玻璃性能影响的研究

3.3.4 Bi2O3对添加MgCO3和ZnO铅硼玻璃性能影响的研究

第四章 结论

参考文献

致谢