高膨胀系数、低软化温度、高电阻率无铅微晶封接玻璃的研发

摘要

介绍了高膨胀系数(α)、低软化温度(Tf,俗称熔点)、高电阻率(ρ)无铅微晶封接玻璃的发展和研究现状。分析了元素周期表中Pb对角线及其邻近元素的氧化物在玻璃中替代PbO的可能性,探讨了富含常见玻璃生成体氧化物、有条件形成玻璃氧化物的无铅微晶封接玻璃。详细讨论了富含Bi2O3微晶封接玻璃的成分设计、制备工艺、主要性质和产品开发情况。得到如下结论:富含PbO的微晶封接玻璃能获得高α、低Tf和高ρ;但因其对环境有害已逐渐被法律所禁止。富含玻璃生成体SiO2、P2O5、B2O3、As2O3、GeO2或Sb2O3系统的无铅微晶封接玻璃,或因其不能同时兼顾高α、低Tf、高ρ(如SiO2、P2O5或B2O3),或因该氧化物的毒性(如As2O3)、成本高(如GeO2),或因其制备条件苛刻(如Sb2O3),而应用受限。有条件玻璃生成体Al、V、Te、Mo、Se和Ti的氧化物中,富含Al2O3的玻璃因α低和Tf高而未发现有作为无铅微晶封接玻璃主要成分的相关报道;其他或者因其毒性(如V2O5)、成本高(如Te、Mo或Se的氧化物)等,不适合作为家用电器电热管用的金属-金属间封接;含TiO2的玻璃因极易析晶及α低而未发现有作为无铅微晶封接玻璃主要成分的相关报道。富含元素周期表中Pb对角线及其邻近元素Sn、In、Tl或Bi氧化物的无铅微晶封接玻璃,或因制备工艺苛刻(如SnO),或因该氧化物的毒性(如Tl2O3)、成本高(如In2O3)而应用受限;富含Bi2O3的无铅微晶封接玻璃,无毒且同时兼具高α、低Tf、高ρ的特点,适用于家用电器中金属-金属间的封接。