[其他]耐高温耐钠腐蚀的玻璃焊料及其制造方法

说明书

本发明属于一种耐高温、耐钠和金属卤化物腐蚀的玻璃焊料配方及制造方法。

在一些高强度放电灯和真空器件中，真空封接部分所使用的玻璃焊料的好坏直接影响了器件的性能和寿命，对于一般性及高显色性高压钠灯和金属卤化物灯电弧管的封接（即透明或半透明Al₂O₃陶瓷本身的封接及其与金属铌、钨、钼等的真空封接）都往往因为玻璃焊料质量不好，在高温和钠及金属卤化物腐蚀状态下使用时，封口处受到损坏而使器件报废。

目前，国外作为高压钠灯封接电弧管的玻璃焊料，多数采用Al₂O₃-CaO-BaO-MgO系列玻璃焊料，或在其中加入少量的B₂O₃。国内1981年公开了Al₂O₃-CaO-BaO-SrO系的（代号为27＃）玻璃焊料配方，已被一些制灯厂家采用，1982年后，该配方又逐步被Al₂O₃-CaO-BaO-MgO-Y₂O₃系列的（代号为G11）配方所代替，G11的各种性能均比27＃配方好，但原料中需要用到有毒的BaCO₃原料，这对生产、使用人员以及环境都是有害的。

本发明的目的，是为了提高焊料性能，克服上述弊病，研制出一种耐高温耐钠腐蚀的无毒玻璃焊料，代号称为G20，其配方与制造工艺均与已有技术不同。

G20玻璃焊料，由于在配料中添加了ZrO₂，并除去了有毒的BaO，使性能有所变化。ZrO₂的加入，改善了玻璃的热澎涨系数，使其与半透明Al₂O₃瓷更加匹配，并使焊料流动性增强，耐热性、耐钠腐蚀性及封接强度等方面都超过了G11焊料，对环境与人体无害。为了比较三种焊料的优劣，附图中给出三种焊料样品，经耐热性实验后的结果，三种样品原为φ10×60mm的园棒。其中，（1）代表27＃配方的样品（2）为G11配方的样品（3）为G20配方的样品，试验时沿轴线加30克/厘米²的载荷，缓慢升温到1300℃之后再自然冷却（样品在试验前都作过析晶处理）。由图

表：玻璃焊料的主要性能比较

^＊按钠向玻璃中浸入深度公式d＝At^1/2，t为腐蚀时间，A越小耐钠腐蚀性能越好。

可见G20样品不弯曲、不起皮，G11稍弯曲，表面起趋纹，27＃则严重变形成麻花状，由此可见G20的耐热及高强度性能使焊料可在高压钠灯及金属卤化物灯中常期稳定工作，也能适应开灯、关灯带来的热冲击。

本焊料的优点与积极效果，可从下列表中看出：表中可见G20的耐钠腐蚀性能远远超过了27＃配方，也优于G11和日本配方，它的封接强度很高，使用本焊料封接的高强度灯成品率比以往的均高。

本发明焊料的具体配方范围如下：45～55%Al₂O₃，40～50%CaO，5～10%MgO＜4%Y₂O₃，＜4%ZrO₂（均按重量计算）。

在上述范围中，经实验获得的最佳实例配方如下，按比例称量：Al₂O₃128.75g，CaCO₃196.0g，Mg（OH）₂4MgCO₃38。g，Y₂O₃3.75g，ZrO₂5.0g（所用原料均为分析纯）。

配制方法为：将上述原料均匀混合，倒入铂金坩锅中，再置于高温箱式电阻炉内，先升温到900℃保温60分钟，再继续升温到1500℃±20℃保温60分钟。焊料制造工艺中有两个特点，一是最后的保温温度较低及保温时间较短;它可以使所得焊料具有表中较为优良的性能。二是快速冷却的措施，当保温结束后，取出坩锅，将玻璃焊料倒在大面积的不锈钢板上进行快速冷却，为了加快其冷却速度，在倒出的玻璃液上再压一块平整的不锈钢板，这两块不锈钢板把焊料压成薄片状（厚约1mm），这一措施成为本制作方法中的特殊工艺，好处不仅是加快了冷却速度，而且可使所得焊料质量均匀。

全部熔制过程需7-8小时，冷却后，再将此玻璃焊料加热到800℃保温10～15分钟，快速取出后投到冷水中淬火，使玻璃炸裂破碎。再将碎块放在99%Al₂O₃球磨瓶中球磨粉碎，料与球之比约为1∶1。每1kg料约加无水乙醇500毫升，湿磨15-20小时，取出后烘干、过筛，密封保存待用。