一种复合型低温封接玻璃钎料焊膏的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种钎料焊膏的制备方法。
【背景技术】
[0002]低温封接玻璃是指将玻璃、陶瓷、金属及复合材料等相互间封接起来的中间层玻璃。由于具有较低的熔制温度和封接温度，良好的化学稳定性和耐热性及较高的机械强度，常被用于玻璃、陶瓷、金属及复合材料之间的相互封接，在电真空和微电子技术、激光和红外技术、高能物理、能源、宇航、汽车、化工和工业测试等众多领域有广泛应用。
[0003]玻璃作为一种封接材料，具有一定的局限性:一是热膨胀系数难以调节且可调范围小，当前主要通过调节玻璃成分来实现热膨胀系数的调节，封接不同的母材需要制备相应成分的玻璃钎料，成本高且过程复杂;二是玻璃本身的脆性比较大，形成的钎焊接头强度和抗热震性能差，特别是母材热膨胀系数差别较大或母材与封接用玻璃热膨胀系数不一致时，产生的应力会使接头处产生裂纹，严重影响接头的强度和气密性。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了解决现有低温封接玻璃钎料热膨胀系数可调范围小，以及钎焊接头性能差的问题，而提供一种复合型低温封接玻璃钎料焊膏的制备方法。
[0005]复合型低温封接玻璃钎料焊膏的制备方法，按以下步骤进行:
[0006]—、基础玻璃粉分级:将基础玻璃粉体置于球磨罐中，按磨球与基础玻璃粉体质量比为(30?60): 1的比例加入磨球，以200?300r/min的转速干法球磨2?6h，取出粉体后分别过200目、400目和500目筛，获得筛选后的基础玻璃粉；
[0007]二、称取:分别称取筛选后的基础玻璃粉和A物质；其中A物质为i3_Si3N4晶须、硅粉中的一种或二种的混合，i5-Si3N4晶须和基础玻璃粉的质量比为(0.2?6):(94?99.8)，硅粉和基础玻璃粉的质量比为(0.1?0.2):(99.8?99.9)，i3-Si3N4晶须、硅粉和基础玻璃粉的质量比为 0.2:0.2:99.6;
[0008]三、f3-Si3N4晶须预处理:a、将称取的f3_Si3N4晶须置于无水乙醇中，在室温条件下磁力搅拌2?3h后过滤干燥;b、将经过步骤a处理的0-Si3N4晶须置于加热炉中，以10?15°C/min的加热速率加热到1000?1100°C，保温2?4h后随炉冷却，期间向加热炉以100Nm3/h?250Nm3/h的气流量通入氧气;c、将经过步骤b处理的f3-Si3N4晶须重复步骤a的操作1次；
[0009]四、硅粉预处理:a、将硅粉置于无水乙醇中，在室温条件下磁力搅拌2?3h后过滤干燥；b、将经过步骤a处理的硅粉加入到混酸溶液中，在50?70°C条件下磁力搅拌30?50min，在空气中冷却到室温后用蒸馏水洗涤至PH值为7;c、将经过步骤b处理的硅粉重复步骤a的操作1次；
[0010]五、混合球磨:将经过预处理的i3-Si3N4晶须或者硅粉、基础玻璃粉和无水乙醇一同放入球磨罐中，然后在氮气气氛的保护下，以200?300r/min的转速球磨1?4h，得到复合型低温封接玻璃粉；
[0011]六、混合搅拌:松油醇与无水乙醇按体积比10:(1?10)配置成粘结剂，在转速为100?150r/min下，将复合型低温封接玻璃粉与粘接剂置于焊膏搅拌机中搅拌0.5?2h，得到复合型低温封接玻璃钎料焊膏；
[0012]其中步骤一所述的基础玻璃粉体为铋酸盐无铅低温封接玻璃粉体、磷酸盐系无铅低温封接玻璃粉体或硼酸盐系无铅低温封接玻璃粉体；
[0013]所述的铋酸盐系无铅低温封接玻璃粉体，按质量分数由50?60份Bi203、20?30份B203、5?15份 Ba0、2?10份 Ζη0、0.1?1份 Α1203、0.1 ?1份 Si02 和0.1?1份 Li20 组成；
[0014]所述的磷酸盐系无铅低温封接玻璃粉体，按质量分数由40?60份P205、10?20份5110、10?20份2110、5?10份8203、0.1?3份厶1203、0.1份?3份5102和0.1?1份1^20组成；
[0015]所述的硼酸盐系无铅低温封接玻璃粉体，按质量分数由50?70份B203、10?20份?205、10?20份2110、0.1?1份厶1203、0.1?1份5102和0.1?1份1^20组成。
[0016]本发明的优点如下:通过调整复合型低温封接玻璃钎料焊膏中i3-Si3N4晶须和/或硅粉的添加量，即可调控低温封接玻璃的热膨胀系数，方法简单，成本低;获得的钎焊接头强度、抗热震性能和韧性都得到明显的提升，具有巨大的工程应用价值。采用上述方法制得的复合型低温封接玻璃钎料焊膏的热膨胀系数在80?135 X 10—7/°C之间连续可调，封接温度为400?610°C，获得的钎焊焊接件的室温剪切强度提高约30?55%。本发明制备的复合型低温封接玻璃钎料焊膏适用于陶瓷、金属、玻璃及复合材料之间的互连和自连，用途广泛。
【具体实施方式】
[0017]【具体实施方式】一:本实施方式复合型低温封接玻璃钎料焊膏的制备方法，按以下步骤进行:
[0018]—、基础玻璃粉分级:将基础玻璃粉体置于球磨罐中，按磨球与基础玻璃粉体质量比为(30?60): 1的比例加入磨球，以200?300r/min的转速干法球磨2?6h，取出粉体后分别过200目、400目和500目筛，获得筛选后的基础玻璃粉；
[0019]二、称取:分别称取筛选后的基础玻璃粉和A物质；其中A物质为i3_Si3N4晶须、硅粉中的一种或二种的混合，0-Si3N4晶须和基础玻璃粉的质量比为(0.2?6):(94?99.8)，硅粉和基础玻璃粉的质量比为(0.1?0.2):(99.8?99.9)，i3-Si3N4晶须、硅粉和基础玻璃粉的质量比为 0.2:0.2:99.6;
[0020]三、f3-Si3N4晶须预处理:a、将称取的f3_Si3N4晶须置于无水乙醇中，在室温条件下磁力搅拌2?3h后过滤干燥;b、将经过步骤a处理的0-Si3N4晶须置于加热炉中，以10?15°C/min的加热速率加热到1000?1100°C，保温2?4h后随炉冷却，期间向加热炉以100Nm3/h?250Nm3/h的气流量通入氧气;c、将经过步骤b处理的f3-Si3N4晶须重复步骤a的操作1次；
[0021]四、硅粉预处理:a、将硅粉置于无水乙醇中，在室温条件下磁力搅拌2?3h后过滤干燥；b、将经过步骤a处理的硅粉加入到混酸溶液中，在50?70°C条件下磁力搅拌30?50min，在空气中冷却到室温后用蒸馏水洗涤至PH值为7;c、将经过步骤b处理的硅粉重复步骤a的操作1次；
[0022]五、混合球磨:将经过预处理的i3-Si3N4晶须或者硅粉、基础玻璃粉和无水乙醇一同放入球磨罐中，然后在氮气气氛的保护下，以200?300r/min的转速球磨1?4h，得到复合型低温封接玻璃粉；
[0023]六、混合搅拌:松油醇与无水乙醇按体积比10:(1?10)配置成粘结剂，在转速为100?150r/min下，将复合型低温封接玻璃粉与粘接剂置于焊膏搅拌机中搅拌0.5?2h，得到复合型低温封接玻璃钎料焊膏；
[0024]其中步骤一所述的基础玻璃粉体为铋酸盐无铅低温封接玻璃粉体、磷酸盐系无铅低温封接玻璃粉体或硼酸盐系无铅低温封接玻璃粉体；
[0025]所述的铋酸盐系无铅低温封接玻璃粉体，按质量分数由50?60份Bi203、20?30份B203、5?15份 Ba0、2?10份 Ζη0、0.1?1份 Α1203、0.1 ?1份 Si02 和0.1?1份 Li20 组成；
[0026]所述的磷酸盐系无铅低温封接玻璃粉体，按质量分数由40?60份P205、10?20份5110、10?20份2110、5?10份8203、0.1?3份厶1203、0.1份?3份5102和0.1?1份1^20组成；
[0027]所述的硼酸盐系无铅低温封接玻璃粉体，按质量分数由50?70份B203、10?20份?205、10?20份2110、0.1?1份厶1203、0.1?1份5102和0.1?1份1^20组成。
[0028]本实施方式步骤一中筛选后的基础玻璃粉的粒径为20?70μπι。
[0029]本实施方式步骤三b中通入氧气的目的是在f3_Si3N4晶须表面形成一层Si02，以增加其与基础玻璃粉的相容性。
[°03°]本实施方式步骤六所述的粘结剂通过无水乙醇的量来控制焊膏粘度，无水乙醇量越多，粘度越小。
[0031 ]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，步骤一中按磨球与基础玻璃粉体质量比为45:1的比例加入磨球，以260r/min的转速干法球磨4h。其它与【具体实施方式】一相同。
[0032]【