Na<,2>O-Al<,2>O<,3>-B<,2>O<,3>系统低熔点玻璃的研究

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低熔点玻璃是一种用途很广的材料,它作为一种焊料应用于真空技术和电子技术中,还可以成为易熔釉(景泰蓝)和珐琅(铝搪瓷)的一种组分,作为热敏电阻、晶体三极管和微型电路的防护层而应用于微电子学中。 本文简要论述了低熔点玻璃的发展特点。根据已有的研究成果利用熔融法制备了Na2O-Al2O3-B2O3系统的无铅低熔点玻璃,利用DTA(DSC)、热膨胀仪、XRD、FT-IR光谱、EDS、粒度测定仪对其进行了玻璃转变温度、软化温度、热膨胀系数、化学稳定性、玻璃的结晶化程度以及玻璃的结构等性能测试。讨论了Na2O-Al2O3-B2O3系玻璃的结构,探讨了该玻璃的混合碱效应、硼氧反常及铝反常现象对玻璃的影响。 设计了Na2O-Al2O3-B2O3系统的玻璃组成,以确定该系统玻璃形成区。在不同的组成下,熔制了大量的玻璃样品,并对部分样品进行了多种性能测试,通过测试的结果分析了玻璃结构及玻璃性能。 考察了室温下添加Li2O、K2O、BaO、SrO、ZnO以及β-锂霞石(Li2O·Al2O3·2SiO2)的Na2O-Al2O3-B2O3系统玻璃在水溶液中的失重,来评价Na2O-Al2O3-B2O3系统玻璃的化学稳定性。结果表明Na2O-Al2O3-B2O3系统玻璃的化学稳定性较好,与传统含铅低熔点玻璃较为接近。考察了Na2O-Al2O3-B2O3系统玻璃的Tg点,研究了组成对Tg的影响。由DTA(DSC)测试结果可知这些玻璃的Tg范围均在300~430℃之间,利用混合碱效应可以明显降低玻璃的Tg点。测定了Na2O-Al2O3-B2O3系统玻璃的热膨胀系数,通过添加β-锂霞石的玻璃的膨胀系数降低的较为明显,发现该玻璃的热膨胀系数与传统含铅低熔点玻璃相近。研究了Na-K、Na-Li、Na-Ba的混合碱效应,实现其对Na2O-Al2O3-B2O3系统玻璃的化学稳定性以及热膨胀系数的调节。 由FT-IR光谱、EDS、XRD等测试测定了玻璃的结构,Na2O-Al2O3-B2O3系统玻璃的成玻璃性能良好,并且在所研究的范围内,玻璃中的硼主要以四面体的形式存在,铝以网络中间体形式存在,部分参与网络的形成,碱金属和碱土金属以网络外体存在。 通过实验得出Na2O-Al2O3-B2O3三元体系的玻璃形成范围,Na2O-Al2O3和Al2O3-B2O3都不能形成玻璃,只有在Na2O-B2O3区域才能形成玻璃,成玻范围是在Na2O含量0~70mol%,Al2O3含量0~37mol%,B2O3含量26~100mol%。 通过实验得到较好低熔点玻璃的组成(wt%):Na2O5.4,B2O372.4,Al2O314.2,BaO8.0和Na2O19.0,B2O345.4,Al2O327.6,Li2O8.0(添加β-锂霞石)。
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