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传统上,国内外电子与电器设备上的电热管常用的封接材料是含Pb微晶玻璃;但是,由于含Pb玻璃有毒,美日欧及我国等先后采取了相关措施,对封接材料的含Pb量作了严格法律的限制。因此,研制无Pb封接微晶玻璃具有十分重要的意义。本研究作为制备结构材料,对于Bi2O3原料的纯度要求不高,可提取自某些稀土尾矿,CeO2如能应用于封接用无Pb封接微晶玻璃,则对尾矿处理、稀土综合利用和轻稀土大量堆积等问题的解决有积极的作用,且加入少量CeO2可以有效提高封接玻璃与添加铈的合金的结合能力。 本研究在全面深入的调研的基础上,研制了添加CeO2的ZnO—Bi2O3—B2O3系玻璃,采用氧化铝坩埚熔制,冷水淬冷制得玻璃体,球磨后得到玻璃粉;手工造粒并压片后,通过热处理制备微晶玻璃;在此基础上,用X射线衍射仪、示差扫描量热分析仪、傅立叶转变红外分析测试仪、激光拉曼光谱分析、激光粒度仪、超高阻计、热膨胀系数仪以及测量收缩率等测试分析手段研究了玻璃粉体,微晶玻璃的性能。得到结论如下: 一、ZnO在本系统玻璃作为玻璃网络中间体中形成了[ZnO4]进入了玻璃网络结构;Bi2O3在本系统玻璃中作为网络生成体,在玻璃结构中形成了[BiO3]和[BiO6]。 二、CeO2的添加促进了[BO3]向[BO4]转变,同时促进Bi3+离子更多地进入玻璃结构,可以判断,在本系统玻璃中,本文的添加量下,CeO2在玻璃结构中提供[O],表现出玻璃网络外体的行为。 三、基础玻璃的Tg为439.61℃;在基础玻璃配方中加入CeO2,Tg呈现先降低后升高的趋势,最低点出现CeO2含量为0.5wt.%,其Tg为432.35℃;玻璃在440℃开始析晶,添加CeO2会抑制玻璃析晶;添加CeO2可以降低其热处理收缩的温度,提高收缩率,使样品更加致密,并能改善该微晶玻璃的流散性; 四、添加CeO2会降低封接玻璃的ρ,但幅度很小,在本文添加量范围内,其数值仍达到电子电器领域内的绝缘材料标准;添加CeO2能大幅度改善玻璃的耐碱性能;420℃热处理2h基础玻璃的α为9.87×10-6/℃,添加CeO2后玻璃的α降低了,在CeO2含量为0.5wt.%时最低,其α为9.25×10-6/℃,而随着CeO2含量增加,α又增大。