熔封材料，熔封和制造陰極射線管管殼的方法技術

一種用于兩個表面之間的熔封，以及形成該熔封的材料。該材料基本上含有６０－９０重量％的一種ＳｎＯ－ＺｎＯ－Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］低熔玻璃焊料和１０－４０重量％作為球磨添加劑的０－３０％鋁氧和０－４０％鋯石，對磨添加劑還可含有另一種能降低封接熱膨脹系數的添加劑。球磨添加劑的含量應足夠，使得該熔封材料具有至低至３００℃的凝固點。球磨添加劑在熔封中所起的作用，使得它在連接玻屏和玻錐構成陰極射線管管殼方面獲得了特別的應用。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及連接兩個表面用的一種熔封和封接材料，該封接材料是一種錫鋅磷酸鹽低熔玻璃焊料和球磨添加劑的混合物。從廣義上來說，本專利技術可應用于連接玻璃、金屬和陶瓷部件，但它特別適用于生產陰極射線管殼，本說明書就是針對此用途而寫的。在生產陰極射線管殼過程中，通常是先分別壓制出玻錐和玻屏，然后采用一種中溫低熔封接玻璃焊料將這兩上部件熔封在一起。鉛鋅硼酸鹽封接玻璃，無論是結晶型和非結晶型的，長期以來已在商業上用于這個目的，并且表明是很成功的。然而，人們一直還在研究尋找一種封接材料，它既能保持這類鉛玻璃的各種性質，又能在某些特性上有所改進。推動這一研究的一個原因，就是要想找出一種比鉛鋅硼酸鹽類型玻璃封接溫度更低的玻璃。有了更低的封接溫度，對于電子產品中的熱敏性部件和涂層，如陰極射線管，就更為合適。通過對這種材料的研究，就發展了美國專利NO.5，246，890(Aitken等)和No.5，281，560(Francis等)中所記述的錫鋅磷酸鹽玻璃。這些專利中所述的玻璃都是不含鉛的，其封接溫度稍低一些，為400-450℃。上述Aitken專利中介紹的玻璃，因其氧化錫含量較低，對于陰極射線管殼的封接來說，是特別有價值的。這種玻璃不含鉛，含有25-20摩爾%P2O5，并含有SnO和ZnO，其SnO∶ZnO摩爾比為1∶1至5∶1。這種玻璃還可進一步含有共達20摩爾%的改性氧化物，包括達5摩爾%SiO2，達20摩爾%B2O3，達5摩爾%堿土金屬氧化物，達5摩爾%Al2O3。它還可能含有選自1-5摩爾%鋯石和/或氧化鋯以及1-15摩爾%R2O的一種或多種結晶催化劑。此外，這種玻璃還可能含有一種選自達5摩爾%WO3，達5摩爾%MoO3，達0.10摩爾%的金屬Ag以及它們的混合物的封接粘附促進劑。在生產封接材料時，對封接玻璃焊料在球磨時還添加一些物料，其重量百分數雖可高達30%，但以不超過15%為宜。這些添加劑是為了降低封接材料的有效熱膨脹系數(CTE)。作為球磨添加劑的有焦磷酸鹽結晶物質、堇青石、β鋰輝石或β鋰霞石的固溶體、二氧化硅、石英玻璃以及因鋼等。陰極射線管的制造工藝對于用來封接管殼部件的低熔玻璃焊料帶來嚴格的限制條件。一個限制條件就是必需在低于450℃的溫度下進行封接操作。溫度太高會超過錐玻璃的應變點。由于這個要求，就需要低熔封接玻璃焊料在440-450℃溫度范圍內，相應的粘度是102-103帕·秒(103-104泊)。否則，低熔玻璃焊料沒有足夠的流動性，難以形成良好的氣密封接。封接后的操作是，把屏、錐封接件進行烘烤排氣處理，這是在真空條件下重新于300-400℃的范圍內的熱處理。該烘烤排氣過程目的是去除電子裝置中的揮發性成分。它能保證陰極射線管所需的真空度，延長管子的壽。該過程的第二步驟對于低熔玻璃焊料的要求則與良好封接所要求的基本上相反。為使管子經受排氣烘烤，低熔玻璃焊料在排氣溫度下必須具有剛性。這就需要粘度至少達108帕·秒(109泊)，以免封接過程中松動而導致破裂，即真空的喪失。對這兩個粘度/溫度要求，目前滿足的辦法是采用PbO-ZnO-B2O3系統中的高鉛玻璃焊料，它會形成結晶型封接。這種高鉛焊接起初是玻璃態的，但可加入少量鋯石或鋁氧作為一種球磨添加劑，以誘導結晶。在440-450℃封接溫度下保溫的初期，這種低熔玻璃焊料流動性良好，而在接近保溫結束時就快速結晶，乃至超過95%的結晶度，就能形成強度大、剛性好的封接，在整個烘烤排氣過程中仍能保持剛性。在SnO-ZnO-P2O5三組分系統的低熔玻璃焊料中，溫度低至360℃的有良好的流動性;其膨脹系數也與目前使用的屏玻璃和維玻璃的膨脹系數范圍95-100×10-7/℃相近。但是，這種低熔玻璃焊料比較難于結晶。雖然可以加入一些添加劑使它結晶，但結晶度仍相當低，因此，這種結晶型材料的性能仍基本上象玻璃態焊料一樣。結果，這種玻璃焊料雖能形成良好的封接，但是不能成功地經受排氣烘烤工藝。目前，關于排氣烘烤過程有兩個學派。從傳統觀點看，一直認為需要采取接近400℃的烘烤溫度。但現在有人認為，烘烤溫度在350℃以下可能是令人滿意的。可以采用球磨添加劑使它適應不同的烘烤條件，本專利技術就是根據這一點預測出來的。本專利技術處理這個問題，就是使用一種基本上含有60-90%SnO-ZnO-P2O5低熔玻璃焊料和10-40%球磨添加劑(包括鋁氧或鋯石或它們的混合物)所組成的封接材料。按照本專利技術的一個方面，球磨添加劑引起封接材料在形成封接之后產生一種實質性的變化。具體說來就是，當封接件再次加熱時，封接件的粘度不會降低。結果，封接件呈現非粘彈性行為，其粘度直至受熱到380-400℃的烘烤溫度時仍保持相對恒定，這樣，封接件仍然是剛性的。本專利技術的另外一個方面則采取一種頗為不同的途徑。這一方法采用一種球磨添加劑，其作用是提高材料的凝固點，而顯示非粘彈性行為。因此，當封接件重新加熱時，并不呈現一種較恒定的粘度-溫度關系，而是提高了有效的凝固點。這樣，封接件在不高于350℃的烘烤溫度下仍然能保持較好的剛性。本專利技術在于一種熔封材料，它基本上是由60-90重量%的SnO-ZnO-P2O5低熔玻璃焊料混和著10-40%的球磨添加劑所組成的，該球磨添加劑包括0-30%鋁氧和0-40%鋯石，這兩者的總量占10-40%，球磨添加劑中還含有0-15%的另一類添加劑(其含量是按封接材料總量計的)，此類添加劑的量應足夠，使得封接材料的凝固點最低有300℃。本專利技術的一部分還在于一種用于兩工件表面之間的熔封，該熔封基本上由含有60-90重量%的SnO-ZnO-P2O5低熔玻璃焊料和10-40%一種球磨添加劑所組成。該球磨添加劑包括0-30%鋁氧和0-40%鋯石，這兩者的總量占10-40%;另外，還含有0-15%的另外一類添加劑(其添加量是按封接材料總量計的)，此類添加物的量應足夠，使得封接材料的凝固點至少有300℃。本專利技術也在于介紹一種生產陰極射線管管殼的方法，這個方法的步驟包括將60-90重量%的SnO-ZnO-P2O5低熔封接玻璃焊料與10-40重量%的球磨添加劑(包括0-30%鋁氧和0-40%鋯石以及0-15%另一類能降低封接件有效熱膨脹系數的添加劑)進行混合，球磨添加劑的量應足夠，使得封接件的粘度特性有顯著的改變;將低熔玻璃焊料和球磨添加劑的混合物涂覆在玻錐和玻屏的邊緣表面上;將組件加熱到封接溫度以形成封接，冷卻后再將已封接的管殼在真空條件下重新加熱到烘烤排氣溫度。在附圖中，附圖說明圖1是一個典型的陰極射線管管殼的側向截面圖，表明了玻錐和玻屏之間的熔封。圖2和圖3是本專利技術有關性能的圖示。圖1表示一個典型的陰極射線管管殼10，它由熒光屏部分12、玻錐部分14和頸部16構成。熒光屏12和玻錐14是通過屏和錐的邊緣之間的熔封18連接的。本專利技術主要是涉及熔封18以及形成這種封接的一種改進型材料和方法。封接18的構成，采用的是Aitken等人專利中所披露的，在本專利技術申請的背景部分中已敘述的SnO-ZnO-P2O5封接玻璃。因此，該專利的內容全部結合在本專利技術中。本專利技術的特征是，如Aitken等人專利所披露的，在SnO-ZnO-P2O5低熔玻璃焊料的粉末中加入相當量的某些結晶材料作為球磨添加劑。當然，眾所周知，在封接玻璃本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種熔封材料，它基本是上由６０－９０重量％的ＳｎＯ－ＺｎＯ－Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］低熔玻璃焊料混和著１０－４０重量％的一種球磨添加劑組成的，該球磨添加劑包括０－３０％鋁氧和０－４０％鋯石，兩者的總量占１０－４０％；球磨添加劑還會含有０－１５％的另一類添加劑，其含量是按封接材料總重計的，此類添加劑的量應足夠，使得封接材料的凝固點最低為３００℃。

【技術特征摘要】
US 1994-3-31 08/221,400;US 1994-12-9 08/352,5101.一種熔封材料，它基本是上由60-90重量%的SnO-ZnO-P2O5低熔玻璃焊料混和著10-40重量%的一種球磨添加劑組成的，該球磨添加劑包括0-30%鋁氧和0-40%鋯石，兩者的總量占10-40%；球磨添加劑還會含有0-15%的另一類添加劑，其含量是按封接材料總重計的，此類添加劑的量應足夠，使得封接材料的凝固點最低為300℃。2.按權利要求1所述的熔封材料，其中的球磨添加劑包括5-40%鋯石和0-10%鋁氧，而鋯石與鋁氧的總含量為15-40%。3.按權利要求2所述的熔封材料，其中的球磨添加劑是鋯石-鋁氧混合物。4.按權利要求3所述的熔封材料，其中的鋯石-鋁氧混合物至少占熔封材料的25%，它含有15-30%鋯石和5-10%鋁氧。5.按權利要求1所述的熔封材料，其中的球磨添加劑還含有一種對由該材料形成的封接的有效熱膨脹系數起降低作用的添加劑，該添加劑占熔封材料的含量(重量)不超過15%，它們是選自堇青石、金屬焦磷酸鹽、二氧化硅玻璃、石英、因鋼、β鋰輝石和β鋰霞石的固溶體。6.按權利要求1所述的熔封材料，其中的低熔玻璃焊料基本上含有25-50%摩爾%P2O5，其中的SnO和ZnO的摩爾比為5∶1至2∶1，并有時還含有至少一種下述的改性氧化物達5摩爾%SiO2，達20摩爾%B2O3，達5摩爾%Al2O3，達5摩爾%WO3。7.按權利要求6所述的熔封材料，其中的低熔玻璃焊料，基于氧化物的摩...

【專利技術屬性】
技術研發人員：RM莫倫納，
申請(專利權)人：康寧股份有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]