一种封接玻璃材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种封接玻璃材料及其制备方法，以二氧化硅和三氧化二硼作为骨架结构，作为玻璃的网络形成体，通过添加三氧化二硼以提高玻璃与钛及其合金的浸润性及界面稳定性，经过退火等热处理步骤后不易产生分相、析晶的问题；使用碱金属元素以降低熔制温度、提高膨胀系数，添加阳离子Mg

A Sealing Glass Material and Its Preparation Method

The invention discloses a sealing glass material and a preparation method, which takes silicon dioxide and boron trioxide as the framework structure and the network formation of glass. Boron trioxide is added to improve the wettability and interfacial stability of glass, titanium and its alloys. After annealing and other heat treatment steps, it is not easy to produce phase separation and crystallization problems; alkali metal elements are used to reduce melting. Preparing temperature, increasing expansion coefficient and adding cationic Mg

【技术实现步骤摘要】
一种封接玻璃材料及其制备方法
本专利技术属于玻璃-金属封接
，涉及一种封接玻璃材料及其制备方法。
技术介绍
一次锂亚硫酰氯电池具有比能量高、开路电压高、自放电率低、使用温度范围宽广、工作电压平稳等诸多优点。在电池端子中封接玻璃将正极金属芯柱与负极金属壳体封接起来，起到密封、绝缘的作用，是电池的关键组件，其质量的好坏直接影响电池的综合性能。目前一次锂亚硫酰氯电池端子存在两个主要问题。一个问题是此类电池芯柱材料常选用金属钼，钼存在不易加工、氧化层容易脱落、与玻璃润湿性不好、不易焊接等缺点。科研人员选用与玻璃润湿性更好、更易于加工及焊接的合金作为一次锂亚硫酰氯电池的芯柱材料，目前常用的有4J28合金、446不锈钢、Alloy-52合金等。4J28合金是一种Fe-Cr合金，含有约27％-29％(wt％)含量铬，膨胀系数109×10-7/℃(25-400℃)。Alloy-52合金是一种Fe-Ni合金，含有约50％-52％(wt％)含量镍，密度为8.46g/cm3，线膨胀系数为98×10-7/℃(25-400℃)。446不锈钢含有约23-27％(wt％)铬，密度为7.75g/cm3，线膨胀系数为110×10-7/℃(25-400℃)。另一个主要问题是如果封接玻璃本身的膨胀系数不匹配、机械强度、化学稳定性不好，或是与金属的润湿性及界面的键合强度达不到要求，那么封接后的端子容易被电池组装生产时的机械应力及后续储存、使用时的温度冲击、电池中金属锂和电解液的强腐蚀性影响，造成玻璃腐蚀、开裂，从而导致电池漏液、短路，严重时还会腐蚀周围的设备，产生非常严重的安全隐患。因此，亟需研究开发出能够应用于一次锂亚硫酰氯电池端子用高膨胀系数耐蚀封接玻璃材料，使封接过程及热处理过程适合工业化生产，产品成品率高、稳定性好，具有良好的气密性、抗压机械强度、化学稳定性和耐锂和亚硫酰氯电解液的侵蚀。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种封接玻璃材料及其制备方法和应用，以克服现有技术的不足。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种封接玻璃材料，按重量百分比取以下原料制备而成：SiO2:30％-50％，B2O3:30％-50％，Al2O3:3％-15％，Na2O:3％-5％，K2O:3％-5％，MgO:0.01％-5％，CaO:3％-10％，SrO:0.01％-5％，BaO:0.01％-5％，ZnO:5％-10％，TiO2:0.01％-1％。进一步的，封接玻璃材料的转变温度Tg＝600-750℃；封接玻璃材料的封接参考制度为850-1000℃/15-30min；封接玻璃材料的密度ρ＝2.60-2.70g/cm3。一种封接玻璃材料制备方法，包括以下步骤：步骤1)、按以下重量百分比选取化学组成配料：SiO2:30％-50％，B2O3:30％-50％，Al2O3:3％-15％，Na2O:3％-5％，K2O:3％-5％，MgO:0.01％-5％，CaO:3％-10％，SrO:0.01％-5％，BaO:0.01％-5％，ZnO:5％-10％，TiO2:0.01％-1％；步骤2)、将上述化学组成配料球磨后混合均匀；步骤3)、然后将混合均匀的化学组成配料加热至完全融化澄清后得到玻璃液，将玻璃液倒入冷蒸馏水中，水淬得到玻璃碎渣；步骤4)、将所得玻璃碎渣置于烘箱中，在75-100℃下烘烤12-24小时，然后将烘烤后的玻璃碎渣进行研磨，过筛既得封接玻璃材料。进一步的，将选取的化学组成配料置于行星式球磨机内进行球磨，使化学组成配料混合均匀后置于坩埚内，将坩埚置于高温升降炉中，随炉加热至完全融化澄清后得到玻璃液。进一步的，研磨速度为300r/min，研磨时间为30-60min。进一步的，将坩埚置于高温升降炉中，在空气下以10℃/min升温速率从室温升至650-850℃，在650-850℃下保温20-40min后，再以10℃/min升温速率升至1000-1500℃，在1000-1500℃下保温1-2小时；期间搅拌数次，使熔料均匀，待完全融化澄清后得到玻璃液。进一步的，步骤4)中将烘烤后的玻璃碎渣放入氧化锆球磨罐内在200-400r/min转速下研磨8-12小时。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术一种封接玻璃材料及其制备方法，以二氧化硅和三氧化二硼作为骨架结构，作为玻璃的网络形成体，通过添加三氧化二硼以提高玻璃与钛及其合金的浸润性及界面稳定性，通过控制二氧化硅与三氧化二硼的比例达到玻璃体系稳定，经过退火等热处理步骤后不易产生分相、析晶的问题；使用极少量的碱金属元素以降低熔制温度、提高膨胀系数，并对玻璃的化学稳定性能造成较小的影响；添加MgO、CaO、SrO、BaO碱土金属氧化物，其阳离子Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+填充于网络空隙并产生混合碱效应及压制效应，阻碍了碱金属离子的活动而使玻璃的绝缘性能提升；加入Al2O3可使玻璃中形成AlPO4单元，由直链变为网络结构，从而使玻璃的结构趋于稳定、化学稳定性提高；添加ZnO、TiO2氧化物的以提高玻璃的化学稳定性和电绝缘性。从而确保了封接玻璃本身的膨胀系数相匹配，增强了封接玻璃的机械强度和化学稳定性。附图说明图1为本专利技术玻璃材料样品图。图2为本专利技术结构示意图。图3为本专利技术产品示意图。图4为一组制作的电池成品放置于80℃烘箱内保温1个月后解剖端子玻璃状态图。其中，1、金属外壳；2、玻璃体；3、金属导体芯柱。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：一种封接玻璃材料，按重量百分比由以下原料制备而成：SiO2:30％-50％，B2O3:30％-50％，Al2O3:3％-15％，Na2O:3％-5％，K2O:3％-5％，MgO:0.01％-5％，CaO:3％-10％，SrO:0.01％-5％，BaO:0.01％-5％，ZnO:5％-10％，TiO2:0.01％-1％。一种封接玻璃材料的制备方法，包括以下步骤：1)、按以下重量百分比选取化学组成配料：SiO2:30％-50％，B2O3:30％-50％，Al2O3:3％-15％，Na2O:3％-5％，K2O:3％-5％，MgO:0.01％-5％，CaO:3％-10％，SrO:0.01％-5％，BaO:0.01％-5％，ZnO:5％-10％，TiO2:0.01％-1％；2)、将上述配料置于行星式球磨机内进行球磨，使配料混合均匀；3)、然后将球磨、混合好的物料置于坩埚内，将坩埚置于高温升降炉中，随炉加热至完全融化澄清后得到玻璃液，将玻璃液倒入冷蒸馏水中，水淬得到玻璃碎渣；4)、将所得玻璃碎渣置于烘箱中，在75-100℃下烘烤12-24小时，然后将烘烤后的玻璃碎渣进行研磨，过80目筛既得封接玻璃材料。步骤2)中的研磨速度为300r/min，研磨时间为30-60min。步骤3)中的坩埚为刚玉坩埚或者铂金坩埚。步骤3)中将球磨、混合好的物料置于坩埚内，将坩埚置于高温升降炉中，在空气下以10℃/min升温速率从室温升至650-850℃，在650-850℃下保温20-40min后，再以10℃/min升温速率升至1000-1500℃，在1000-1500℃下保温1-2小时；期间搅拌数次，使熔料均匀，待完全融化澄清后得到玻璃液。步骤4)中将烘烤后的玻璃碎渣放入氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种封接玻璃材料，其特征在于，按重量百分比取以下原料制备而成：SiO2:30％‑50％，B2O3:30％‑50％，Al2O3:3％‑15％，Na2O:3％‑5％，K2O:3％‑5％，MgO:0.01％‑5％，CaO:3％‑10％，SrO:0.01％‑5％，BaO:0.01％‑5％，ZnO:5％‑10％，TiO2:0.01％‑1％。

【技术特征摘要】
1.一种封接玻璃材料，其特征在于，按重量百分比取以下原料制备而成：SiO2:30％-50％，B2O3:30％-50％，Al2O3:3％-15％，Na2O:3％-5％，K2O:3％-5％，MgO:0.01％-5％，CaO:3％-10％，SrO:0.01％-5％，BaO:0.01％-5％，ZnO:5％-10％，TiO2:0.01％-1％。2.根据权利要求1所述的一种封接玻璃材料，其特征在于，封接玻璃材料的转变温度Tg＝600-750℃；封接玻璃材料的封接参考制度为850-1000℃/15-30min；封接玻璃材料的密度ρ＝2.60-2.70g/cm3。3.一种封接玻璃材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)、按以下重量百分比选取化学组成配料：SiO2:30％-50％，B2O3:30％-50％，Al2O3:3％-15％，Na2O:3％-5％，K2O:3％-5％，MgO:0.01％-5％，CaO:3％-10％，SrO:0.01％-5％，BaO:0.01％-5％，ZnO:5％-10％，TiO2:0.01％-1％；步骤2)、将上述化学组成配料球磨后混合均匀；步骤3)、然后将混合均匀的化学组成配料加热至...

【专利技术属性】
技术研发人员：华斯嘉，郝小军，冯庆，贾波，焦明，张乐，王哲，
申请(专利权)人：西安赛尔电子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61