专利名称：金属焊料焊接、条框封边的平面真空玻璃的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及玻璃的加工制造，尤其是制造一种真空玻璃。
背景技术：
真空玻璃是最好的节能玻璃产品，可广泛应用于建筑物门窗、玻璃幕墙、冷藏柜和电冰箱等工农业领域和居民日常生活用品中，是优良的隔热、隔音和装饰材料。在真空玻璃的制作过程中，边缘封接的结构和技术是保证真空玻璃周边不变形、不产生超标应力、不漏气和保持钢化玻璃特性的关键技术。现有真空玻璃的主要不足之处在于:一是结构和工艺复杂，不适合于机械化、自动化和批量化生产；二是封边过程中抽气困难、需要在玻璃上设置抽气口，不适合于从玻璃的边部直接抽气；三是低温焊料高温熔化后易流失，影响密封的可靠性；四是钢化玻璃不平整密封困难。
发明内容为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种真空玻璃，其包括上玻璃、下玻璃，所述上玻璃和所述下玻璃是平面玻璃，所述上玻璃和所述下玻璃是普通玻璃或镀膜玻璃，所述上玻璃和所述下玻璃的焊接面的周边有封边条框，所述上玻璃和所述下玻璃的周边通过低温焊料焊接在一起，所述低温焊料为低熔点金属或合金焊料，所述低温焊料与所述玻璃之间有过渡层或所述低温焊料含有焊接辅料，所述上玻璃和所述下玻璃之间形成一个封闭的真空层，所述真空层内有支撑物，所述支撑物有一层或两层。其中，所述真空玻璃还可以包括一块中间玻璃，所述中间玻璃夹在所述上玻璃和所述下玻璃之间，所述上玻璃和所述下玻璃分别和所述中间玻璃形成两个封闭的真空层。其中，所述支撑物由低温玻璃、金属、陶瓷、玻璃或塑料制成，优选采用印刷低温玻璃粉或低温玻璃焊料制备，所述低温玻璃粉的熔化温度为550 750°C，所述低温玻璃焊料的熔化温度为350 550°C。 其中，所述支撑物印制在一块玻璃上，或印制在两块玻璃上，普通真空玻璃优选印制在一块玻璃上，钢化真空玻璃优选印制在两块玻璃上。其中，所述支撑物为柱状，或为条状；当支撑物印制在一块玻璃上时，优选为圆柱状；当支撑物同时印制在两块玻璃上时，优选为长条状，并垂直叠放。其中，所述印刷方式包括模板印刷、丝网印刷和打印机打印等方式；所述印刷方式包括硬板(网)印刷和软板(网)印刷，所述硬板(网)主要是金属材料制成的板、网，所述软板(网)主要是有机材料制成的板、网。其中，所述支撑物在玻璃钢化前或封边条框固化前印制时，优选采用软板(网)印制；所述支撑物在玻璃钢化后或封边条框固化后印制时，优选采用硬板(网)印制，硬板(网)印刷可以使支撑物的顶部处于一个平面上，以消除玻璃钢化变形带来对玻璃平整度的影响；当所述支撑物在玻璃钢化前或封边条框固化前印制时，优选低温玻璃粉制成；当支撑物在玻璃钢化后或封边条框固化后印制时，优选低温玻璃焊料制成。[0010]其中，所述支撑物在玻璃钢化前或封边条框固化前印制时，在钢化后或封边条框固化后优选进行机械加工，如车削、研磨、抛光或激光雕刻等，使支撑物的顶部处于一个平面上或使其形状大小整齐划一，以消除玻璃钢化变形带来对玻璃平整度或形状的影响。其中，所述上玻璃焊接面的周边至少有一个封边条框，所述下玻璃焊接面的周边至少有两个封边条框。其中，所述封边条框通过印刷或喷涂等方式制成，优选采用丝网印刷低温玻璃粉制成，所述低温玻璃粉优选为市售的熔融温度为550 750°C的玻璃釉料，所述低温玻璃粉中可以含有金属粉末，以强化与焊料的焊接性能；所述封边条框制备时，可以是一次完成，也可以是多次完成。其中，所述印刷方式是采用丝网印刷或模板印刷或打印机等方法，将低温玻璃粉印在玻璃上形成凸起于玻璃表面的凸棱。其中，所述封边条框上可以留有数个抽气孔，即垂直于封边条框、并沿封边条框均勻分布的凹槽或狭缝，数量由上、下玻璃的周长决定，间距约50 500mm为宜,在所述低温焊料熔化后能够封闭所述抽气孔；也可以不留抽气孔，利用涂覆的低温焊料的凹凸不平的表面所形成的空隙或粉末状低温焊料的孔隙作为抽真空的通道，但留有抽气孔会缩短抽真空的时间。其中，所述下玻璃的封边条框比所述上玻璃的封边条框多一个，即所述上玻璃至少含有一个封边条框，所述下玻璃至少含有两个封边条框，所述上玻璃的封边条框插在所述下玻璃的封边条框中，所述上、下玻璃的封边条框相互嵌合在一起，对真空层实行迷宫式密封；所述封边条框在具有两个真空层的真空玻璃的中间玻璃的上表面时，与所述下玻璃的相同，在所述中间玻璃的下表面时，与所述上玻璃的相同。其中，所述低温焊料为低熔点金属或合金焊料，所述低温焊料与所述玻璃之间有过渡层或所述低温焊料含有焊接辅料，所述低熔点金属或合金焊料优选锡或锡合金、锌或锌合金、镁或镁合金，其形状或形态为膏状、粉末状、丝状或箔状。其中，所述低熔点金属或合金焊料的熔融温度范围为150 550°C，优选为280 380。。。其中，所述低温焊料含有焊接辅料，如低温玻璃焊料、低熔点无机或有机材料等。其中，所述低温焊料与玻璃或封边条框之间有过渡层，所述过渡层有一层、两层或多层，所述过渡层主要由玻璃粉、金属粉或其它添加剂如粘结剂等组成，如市售的银浆等，所述过渡层还可以通过多次印刷或喷涂的方式形成梯度材料，由玻璃相为主逐渐转变为金属相为主，保证金属与玻璃之间的粘接性能和密封性能。其中，所述过渡层通过印刷或喷涂等方式制成，可以印刷或喷涂一次、两次或多次，可以在玻璃钢化前或封边条框固化前进行、也可以在玻璃钢化后或封边条框固化后进行；所述过渡层含有高熔点的金属粉如铝粉时宜在玻璃钢化前或封边条框固化前制成，所述过渡层含有低熔点的金属粉如锡粉时宜在玻璃钢化后或封边条框固化后制成；所述过渡层在钢化前或封边条框固化前制备时，所含玻璃粉优选熔融温度为550 750°C的市售低熔点玻璃粉，所述过渡层在钢化后或封边条框固化后制备时，所含玻璃粉优选熔融温度为350 550°C的市售低温玻璃焊料。 其中，所述上玻璃、下玻璃和中间玻璃的材料是普通玻璃、或是钢化玻璃、或是半钢化玻璃、或是低辐射玻璃、或是强化玻璃(包括物理强化和化学强化)、或是热反射玻璃、或是夹丝玻璃、或是压延玻璃、或是热熔玻璃，或是以上任两种或三种玻璃的组合，进一步优选为钢化或半钢化玻璃、强化玻璃和低辐射玻璃，更进一步优选为钢化或半钢化玻璃与低辐射钢化或半钢化玻璃的组合、钢化或半钢化玻璃与低辐射强化玻璃的组合、钢化或半钢化玻璃与低辐射玻璃的组合。其中，所述真空封边炉是常规加热炉，通过电热体加热升温，包括间歇式加热炉和连续式加热炉。其中，所述真空封边炉可以每次只封接一块真空玻璃，也可以封接多块真空玻璃，即实现真空玻璃的批量化生产。当制备的是钢化玻璃时，为解决因焊接温度过高而退火的问题，真空封边炉可以具有基础加热系统和局部加热系统，基础加热系统可采用电阻加热的方式如电热丝、电热管、电热板等，或采用循环热风加热的方式，将真空封边炉内部及玻璃加热至一基础温度；再利用电阻加热、红外线加热、激光加热、电磁加热、微波加热等方式对玻璃的周边即封边位置进行局部加热，达到在短时间内将低温焊料加热至熔融的目的。本实用新型的有益效果是:本实用新型发明的真空玻璃其上、下玻璃的周边含有封边条框，使得真空玻璃的封边更简便，上下封边条框的相互嵌合保证了玻璃在变形情况下的密封效果，封边条框与上下玻璃之间具有比低温焊料更高的结合强度，增大了上下玻璃之间密封面积和气密层厚度，解决了现有真空玻璃边缘的密封参差不齐的问题，大大加强了封接的附着力和附着强度，增加了上、下玻璃之间真空层的密封度，提高了真空玻璃的寿命，并可省去制作和密封难度极大的抽气口，实现了一步法批量化制备真空玻璃和钢化真空玻璃。采用封边条框，可以很容易利用低熔点金属或合金实现真空玻璃的金属钎焊，由于钎焊温度可选择的范围很大，所以不但可以整体加热玻璃、降低加热炉的造价和简化生产工艺，而且可以大幅度降低封边温度、缩短加热时间，从而降低生产成本、提高生产效率，更重要的是保证钢化或半钢化玻璃在加热过程中不会发生退火现象，生产出钢化或半钢化真空玻璃。采用在真空封边炉内自动封边的方式，省去制作和密封难度很大的抽气口和抽气管，简化了工艺过程、减低了生产成本、缩短了生产周期、提高了生产效率，实现真空玻璃尤其是钢化或半钢化真空玻璃的一步法、批量化生产。
图1为本实用新型发明的真空玻璃结构示意图；图2为本实用新型发明的单片钢化真空玻璃结构示意图；图3为本实用新型发明的具有两层支撑物的钢化真空玻璃结构示意图；图中:1.上玻璃，2.下玻璃，3.低温焊料，4.封边条框，5.支撑物。
具体实施方式
实施例1:参见图1，真空玻璃由上下两块玻璃组成，其中一块是低辐射玻璃，其制作方法如下:首先根据所制作真空玻璃的形状和大小切割所需尺寸的一块平板玻璃和一块低辐射玻璃，进行磨边、倒角、除膜，清洗、干燥后，利用喷枪将低温玻璃粉膏喷涂在上玻璃上制成封边条框，在下玻璃上利用聚酯丝网将低温玻璃粉膏印制成封边条框和支撑物，其中上玻璃有两个封边条框、下玻璃有三个封边条框，上玻璃封边条框的大小介于下玻璃封边条框之间，上下玻璃合片后，上玻璃的封边条框能够嵌合于下玻璃的封边条框之间，每个封边条框的宽度为1.5mm，上玻璃封边条框的高度为0.2mm、下玻璃封边条框的高度为
0.3mm，支撑物为最小单元是等边三角形的点阵排列，三角形的边长为30mm，支撑物为圆柱状，其直径为0.5_、高度为0.3mm ;上下玻璃经干燥后，在封边条框的位置印制或喷涂市售的银浆作为过渡层；其次将两块玻璃分别送入高温炉中，在高温炉550 650°C的高温作用下封边条框与支撑物软化或熔融与玻璃粘结在一起，随即降至室温；若封边条框或支撑物在烧结过程中形状发生变化，可通过机械加工的方式如车削、研磨等使其整齐划一；再次将下玻璃的封边条框之间装满金属焊料锡粉或铺上锡箔或锡丝，将两块玻璃上下对齐叠放在一起，并留有抽气通道，送入真空封边炉中；最后进行抽真空和加热操作，抽真空至0.1Pa以下，加热升温至金属锡的熔点温度以上如240°C，金属锡熔化，上玻璃的封边条框在重力的作用下嵌入下玻璃的封边条框之间，熔融的金属锡将两块玻璃粘接在一起；停止加热、随炉降温，金属焊料锡将两块玻璃气密性地焊接在一起，打开炉门得到所需的真空玻璃。实施例2:参见图2，真空玻璃的两块玻璃中一块为低辐射玻璃，另一块为钢化玻璃或半钢化玻璃，其制作方法如下:首先根据所制作真空玻璃的形状和大小切割所需尺寸的一块平板玻璃和一块低辐射玻璃，进行磨边、倒角、除膜，清洗、干燥后，在两块玻璃上利用印刷技术将低温玻璃粉膏印制成封边条框，其中上玻璃有一个封边条框、下玻璃有两个封边条框，上玻璃封边条框的大小介于下玻璃两个封边条框之间，上下玻璃合片后，上玻璃的封边条框能够嵌合于下玻璃的两个封边条框之间，每个封边条框的宽度为1.8mm、高度为
0.25mm ;上下玻璃经干燥后，在封边条框的位置先印制或喷涂一层含有低温玻璃粉的浆料再印制或喷涂一层市售的银浆作为过渡层；其次将上玻璃送入高温炉中，在高温炉550 650°C的高温作用下封边条框与玻璃烧结在一起，随即降至室温或急冷至室温令其强化，得到具有封边条框的上玻璃；将下玻璃送入钢化炉中，在钢化炉650 750°C的高温作用下封边条框与玻璃烧结在一起，随即进行风冷钢化，得到钢化或半钢化玻璃；在下玻璃上采用低温玻璃焊料利用张紧的钢丝网或钢板网印制支撑物，使支撑物的顶部在一个平面上，以消除玻璃钢化变形对平整度的影响，支撑物为最小单元是等边三角形的点阵排列，三角形的边长为50mm,支撑物为圆柱状,其直径为0.5_、平均高度为0.3mm ;再次将下玻璃的两个封边条框之间装入熔点为380°C的锌合金，锌合金的形状为粉、膏、箔或丝，并将两块玻璃上下对齐叠放在一起，预留抽气通道，送入真空封边炉中，真空封边炉具有基础加热系统和局部加热系统；最后进行抽真空和加热操作，先利用基础加热系统如电热管将炉膛的基础温度升至300°C后，再抽真空至0.1Pa以下，再利用局部加热系统如远红外线加热器将封边条框处的温度局部加热至380°C以上，达到锌合金的熔融温度，锌合金熔化成液体，上玻璃的封边条框在重力的作用下嵌入下玻璃的两个封边条框之间，熔融的锌合金焊料将两块玻璃粘接在一起，同时支撑物软化或熔融与上下玻璃粘接在一起；停止加热、随炉降温，锌合金焊料将两块玻璃气密性地焊接在一起，支撑物也与上下玻璃烧结成一体，打开炉门得到所需的真空玻璃。实施例3:参见图3，两块玻璃为钢化玻璃或半钢化玻璃，其中一块还是低辐射玻璃，其制作方法如下:首先根据所制作真空玻璃的形状和大小切割所需尺寸的一块平板玻璃和一块低辐射玻璃，进行磨边、倒角、除膜，清洗、干燥后，在两块玻璃上利用印刷技术将低温玻璃粉膏印制成封边条框，其中上玻璃有一个封边条框、下玻璃有两个封边条框，上玻璃封边条框的大小介于下玻璃封边条框之间，上下玻璃合片后，上玻璃的封边条框能够嵌合于下玻璃的封边条框之间，每个封边条框的宽度为2.5mm、高度为1.2mm ;其次将两块玻璃分别送入钢化炉，在钢化炉的高温作用下封边条框与玻璃烧结在一起，随即进行风冷钢化，得到具有封边条框的钢化或半钢化玻璃；为消除因玻璃钢化变形而造成的封边条框的不平整，对封边条框进行机械加工，通过切削或研磨使其顶端处于同一平面内，其平均高度降至0.3mm ;在上、下玻璃上利用低温玻璃焊料和钢丝网同时印制支撑物，支撑物为最小单元是等边三角形的点阵排列，三角形的边长为80mm，支撑物为长条状，其长度为1.2mm、宽度为0.2mm、平均高度为0.2mm，支撑物的顶端在一个平面上，上下玻璃的支撑物互相垂直，上下玻璃合片后支撑物重叠为十字状形；再次将含有金属锡粉和低温玻璃焊料的混合物喷涂或印制在封边条框处作为过渡层，将下玻璃的封边条框之间装满合金焊料锡镁合金粉或铺上锡镁合金箔或锡镁合金丝，将两块玻璃上下对齐叠放在一起、预留一定的抽气通道，送入真空封边炉中，真空封边炉具有基础加热系统和局部加热系统；最后进行抽真空和加热操作，先利用基础加热系统如循环热风将炉膛的温度升至300°C以上，抽真空至0.1Pa以下，再利用局部加热系统如加热管加热至锡镁合金的熔点温度以上如350°C，锡镁合金熔化，上玻璃的封边条框在重力的作用下嵌入下玻璃的封边条框之间，熔融的锡镁合金将两块玻璃粘接在一起，上下玻璃的支撑物相互接触、重叠为十字状形；停止加热、随炉降温，锡镁合金将两块玻璃气密性地焊接在一起，上下支撑物和上下玻璃固化成一体，打开炉门得到所需的真空玻璃。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
权利要求1.一种真空玻璃，其特征在于包括上玻璃、下玻璃，所述上玻璃和所述下玻璃是平面玻璃，所述上玻璃和所述下玻璃是普通玻璃或镀膜玻璃，所述上玻璃和所述下玻璃的焊接面的周边有封边条框，所述上玻璃和所述下玻璃的周边通过低温焊料焊接在一起，所述低温焊料为低熔点金属或合金焊料，所述低温焊料与所述玻璃之间有过渡层，所述上玻璃和所述下玻璃之间形成一个封闭的真空层，所述真空层内有支撑物，所述支撑物有一层或两层。
2.根据权利要求1所述的真空玻璃，其特征在于所述真空玻璃还包括一块中间玻璃，所述中间玻璃夹在所述上玻璃和所述下玻璃之间，所述上玻璃和所述下玻璃分别和所述中间玻璃形成两个封闭的真空层。
3.根据权利要求1或2所述的真空玻璃，其特征在于所述上玻璃和所述下玻璃至少有一块是钢化或半钢化玻璃。
4.根据权利要求3所述的真空玻璃，其特征在于所述支撑物在玻璃钢化前或玻璃钢化后制作。
5.根据权利要求1所述的真空玻璃，其特征在于所述封边条框或支撑物在固化后进行机械加工。
6.根据权利要求1所述的真空玻璃，其特征在于所述上玻璃焊接面的周边至少有一个封边条框，所述下玻璃焊接面的周边至少有两个封边条框。
7.根据权利要求1所述的真空玻璃，其特征在于所述支撑物使用软网或硬网制作。
8.根据权利要求1所述的真空玻璃，其特征在于所述过渡层有一层、两层或多层。
专利摘要一种金属焊料焊接、条框封边的平面真空玻璃，其特征在于包括上玻璃、下玻璃，所述上玻璃和所述下玻璃是平面玻璃，所述上玻璃和所述下玻璃的焊接面的周边有封边条框，所述上玻璃和所述下玻璃的周边通过低温焊料焊接在一起，所述低温焊料为低熔点金属或合金焊料，所述低温焊料与所述玻璃之间有过渡层，所述上玻璃和所述下玻璃之间形成一个封闭的真空层，所述真空层内有支撑物；该真空玻璃利用上下封边条框的相互嵌合保证了密封效果，不但制作工艺简单、成本低、生产效率高，而且封接可靠、密封效果好。
文档编号C03B23/24GK203159440SQ20122056924
公开日2013年8月28日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者戴长虹 申请人:青岛理工大学