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CN102079619A - 一种玻璃板复合封接方法 - Google Patents

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CN102079619A CN2010105084217A CN201010508421A CN102079619A CN 102079619 A CN102079619 A CN 102079619A CN 2010105084217 A CN2010105084217 A CN 2010105084217A CN 201010508421 A CN201010508421 A CN 201010508421A CN 102079619 A CN102079619 A CN 102079619A
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Abstract

一种玻璃板复合封接方法，该方法是指采用金属钎焊工艺，在预定位置处将相互复合的玻璃板与玻璃板之间进行气密连接。本发明为玻璃板之间的复合封接提供了一种全新的技术手段，该方法不仅具有封接部位连接牢固、气密性高、耐热冲击性好等优点，而且由于可以采用较低的钎焊温度，避免对钢化玻璃造成退火，从而为钢化真空玻璃、钢化中空玻璃以及其他钢化复合玻璃产品的加工创造了条件。

Description

一种玻璃板复合封接方法
技术领域
本发明涉及一种玻璃板复合封接方法，即：一种采用金属钎焊工艺，在预定位置处将相互复合的玻璃板与玻璃板之间进行气密连接的方法。
背景技术
现有玻璃板的复合封接方法通常有：
(1)采用低熔点玻璃料熔化密封，封接温度一般在400～500℃左右，通过火焰或电热使低熔点玻璃料熔化而完成玻璃板与玻璃板之间的复合封接。该工艺采用的低熔点玻璃通常为铅锌系(PbO-ZnO)封接玻璃，由于铅对环境和人体的危害，这种材料就长远发展来讲不利于环保要求，同时其制作装备、工艺复杂，复合封接后的玻璃板往往还会产生边缘热应力，因此还要进行适当的退火处理，结果大大降低了生产效率。另外，钢化玻璃如果采用该工艺进行封接，将会使玻璃退火，失去其安全特性。
(2)采用各种塑料或树脂材料进行玻璃板之间的复合封接。有专利文献提到用有机玻璃，如：PC、ABS、LDPE、PVC等，还有的专利文献中采用PVB、EVA(EN)等夹层玻璃的材料，加工方法都是把上述材料置于两片玻璃板之间作成预制件，然后将预制件置于适当的条件下压合而成。这种工艺类似于制作夹层玻璃的工艺，该工艺虽然可以实现玻璃板之间的复合封接，但大多数塑料和树脂材料自身的气体渗透率和透湿度都远远大于玻璃，而且，大多数有机材料与玻璃板表面只是物理粘合，很难保证结合部不渗漏，而一旦出现气体(包括水汽)的渗入，将直接导致封接强度减弱、夹层内结露、玻璃霉变。另外，随着时间的推移，有机材料的老化问题也直接影响到复合玻璃板的封接效果和寿命。
(3)为了消除钢化玻璃在封接时的退火问题，许多专利文献中提到采用分区加热的方法，即：在保持玻璃板主体温度不高的条件下，以微波、高频、红外射线、激光等手段对封接部位进行局部加热，把两片或多片玻璃板边缘直接烧熔在一起；有些文献还提到使用光敏固化的办法进行玻璃板与玻璃板之间的复合封接；但这些方法还都停留在设想或试验室阶段，未见成熟技术或产品面世，而且，使用光固化胶进行玻璃板复合封接仍然面临粘接材料老化的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够有效实现玻璃板之间复合封接的方法，本发明同时还提供利用该方法加工的玻璃产品。
为了达到上述目的，本发明玻璃板复合封接方法是指采用金属钎焊工艺，在预定位置处将相互复合的玻璃板与玻璃板之间进行气密连接，其步骤具体为：
a)在待复合的各玻璃板上的预定封接区域表面，分别制备与玻璃板本体固结在一起的金属化层；
b)采用金属钎焊工艺，将复合后两两玻璃板上相互对应的封接区域的金属化层焊接在一起，实现两玻璃板在封接区域的气密连接。
进一步，所述金属化层以已知烧结工艺进行制备，其步骤如下：
a1)在玻璃板上的预定封接区域表面制备金属浆料涂层；
a2)加热玻璃板，将金属浆料涂层烧结成与玻璃板本体固结在一起的金属化层。
进一步，所述涂层以浸涂、喷涂、丝网印刷、手工涂覆或机械涂覆的方式制备在玻璃板表面上。
进一步，所述金属浆料中所含的金属材料具有良好的钎焊焊接性能。
进一步，所述金属浆料涂层经烧结工艺处理后所形成的所述金属化层具有与玻璃板相近的线膨胀系数。
进一步，所述金属浆料中所含的金属材料为Ag或Cu-Ag合金或Ni或Ni-Ag合金。
进一步，在完成所述步骤a)后，首先按已知工艺对玻璃板进行钢化或半钢化或热增强处理，然后再进行所述步骤b)。
进一步，所述烧结工艺的烧结温度位于玻璃板的钢化温度区间内，玻璃板经过烧结工艺处理后，直接通过快速冷却完成玻璃板的钢化处理。
进一步，在进行所述步骤b)时，首先，在两片玻璃板上相配对封接区域的所述金属化层之间放置钎料金属箔，或在至少其中之一金属化层表面预镀钎料金属，然后，再按照金属钎焊工艺完成后续焊接。
进一步，所述钎料金属箔和所述钎料金属的材料为锡合金钎料。
进一步，所述金属钎焊工艺在惰性气体保护下进行，或在H2气或N2气环境中进行。
进一步，所述金属钎焊工艺在真空环境下进行。
进一步，所述金属钎焊工艺采用对封接区域进行局部加热的形式进行，加热方式为激光加热、火焰加热、电流加热、感应加热或微波加热，或者采用浸焊钎焊工艺。
进一步，所述金属钎焊的钎焊温度≤350℃。
一种钢化玻璃板复合封接方法，该方法采用金属钎焊工艺，在预定位置处将相互复合的玻璃板与玻璃板之间进行气密连接，其步骤具体为：
c)在待复合的各玻璃板上的预定封接区域表面，制备金属浆料涂层；
d)按已知烧结工艺将金属浆料涂层烧结成与玻璃板本体固结在一起的金属化层；
e)烧结工艺完成后，按已知钢化工艺对玻璃板进行钢化处理；
f)采用金属钎焊工艺，将复合后两两玻璃板上相互对应的封接区域的金属化层焊接在一起，实现两玻璃板在封接区域的气密连接，钎焊温度≤350℃。
进一步，在进行步骤e)时，当烧结工艺的烧结温度位于玻璃板的钢化温度区间内时，直接通过快速冷却完成玻璃板的钢化处理。
一种由两片或多片玻璃板复合而成的真空玻璃，其两两相邻玻璃板之间留有空间，该空间被位于玻璃板周边的封接结构所包围并被抽真空，该真空玻璃周边采用上述复合封接方法进行封接。
进一步，构成所述真空玻璃的玻璃板为钢化玻璃板或半钢化玻璃板或经过热增强处理的玻璃板。
一种中空玻璃，由两片或多片玻璃板复合而成，相邻两两玻璃板之间周边设置有金属支撑条，玻璃板上与金属支撑条相接合部位，以已知烧结工艺制备有与玻璃板本体固结在一起的金属化层，该金属化层与金属支撑条之间通过金属钎焊气密连接。
进一步，构成所述中空玻璃的玻璃板为钢化玻璃板或半钢化玻璃板或经过热增强处理的玻璃板。
本发明采用金属钎焊工艺进行玻璃板之间的气密连接，为玻璃板与玻璃板之间的复合封接提供了一种全新的技术手段，该方法不仅具有封接部位连接牢固、气密性高、耐热冲击性好等优点，而且由于可以采用较低的钎焊温度，避免对钢化玻璃造成退火，从而为钢化真空玻璃、钢化中空玻璃以及其他钢化复合玻璃产品的加工创造了条件。另外，本发明复合封接方法除了用于真空玻璃、中空玻璃等玻璃产品的加工之外，也可仅用于玻璃板与玻璃板之间的连接，而且，所用金属浆料的种类、钎焊型式可以根据需要、根据条件、根据所加工产品的种类灵活选择，因此，本发明方法还具有适用性强、适用领域更加广泛的特点。
附图说明
图1为按照本发明方法制作钢化复合玻璃时的流程图；
图2为两层复合玻璃结构剖视示意图；
图3为图2的俯视图和局部剖视图；
图4为多层复合玻璃结构剖视示意图；
图5为钢化中空玻璃结构剖视示意图。
具体实施方式
图2、图3所示为按照本发明复合封接方法制作的两层复合玻璃的结构剖视示意图，图4所示为三层复合玻璃的结构剖视示意图，图5为钢化中空玻璃结构剖视示意图，附图中序号1为上片玻璃板、4为玻璃板上经烧结处理后形成的金属化层、3为钎料层、5为下片玻璃板、2为中间玻璃板、6为中间支撑物、7为金属支撑条。
图1所示为利用本发明复合封接方法对钢化玻璃板进行复合封接的主要工艺过程，下面以图2所示双层复合玻璃为例，说明该工艺过程：
1)按照尺寸规格的要求裁切所需的两片玻璃板、磨边、清洗，去除油污、灰尘等杂质；
2)分别在两片玻璃板的其中一个表面周边预定一个环形的封接区域，选用烧结温度为580-820℃的高温烧结型导电银浆，并采用机械涂覆方式制备在玻璃板上的环形预定封接区域表面制备金属浆料涂层，两片玻璃板上的预定封接区域相互对应；
3)按已知烧结工艺对两片玻璃板进行烧结处理，即：对两片玻璃板进行加热，将两片玻璃板上制备的金属浆料涂层烧结成与各自玻璃板本体固结在一起的金属化层4，加热温度为580℃～820℃；
4)按已知钢化工艺对烧结完成后的上下两片玻璃板进行钢化处理，即：快速冷却两片玻璃板，使两片玻璃板被钢化；
5)在下片玻璃板5上表面上的周边金属化层4上放置形状、大小与金属化层4相同的锡合金焊料薄带，并在金属化层4里侧的玻璃板表面布置中间支撑物6；
6)将上下两片玻璃板合片，即：将上片玻璃板1金属化层4一侧表面向下复合在下片玻璃板5上，复合后，上片玻璃板1和下片玻璃板5上的金属化层4相互重叠，钎焊料带被夹持在上下两金属化层4之间；
7)利用已知感应加热装置对金属化层4及钎焊料带进行加热，将上下两片玻璃板上的金属化层4相互焊接在一起，完成对上下两片玻璃板周边的封接；
8)最后，对封接后的双层复合玻璃进行修边、包装。
现有金属浆料根据用途不同，其中所添加的金属材料的种类不同。由于本发明需要在玻璃板表面烧结出金属化层，并通过将两片玻璃板上的金属化层焊接在一起而实现对两片玻璃板的复合封接，因此，为了保证金属化层与玻璃板之间具有足够的结合强度，并保证两个金属化层能够可靠焊接在一起，所选用的金属浆料中的金属材料应具有良好的可焊接性能，烧结后所形成的金属化层应具有与玻璃板相近的线膨胀系数。满足这一要求的金属浆料除了上述示例中选用的高温烧结型导电银浆之外，还有Ag金属浆料、Cu-Ag合金金属浆料、Ni金属浆料、Ni-Ag合金金属浆料，等等。
由于不同的金属浆料具有不同的烧结处理温度，因此，为了简化整个工艺流程，可根据后续工序来选用金属浆料。例如，在制作钢化复合玻璃时，可选用烧结温度位于玻璃板钢化温度范围内的金属浆料，这样，在完成烧结工艺后，可直接通过快速冷却完成对玻璃板的钢化处理。
特别需要指出的是，在制作钢化复合玻璃时，也可在烧结工艺完成后，重新将玻璃板加热至钢化温度，然后再通过快速冷却，来完成对玻璃板的钢化处理。由于不再要求金属浆料具有所需的烧结温度，因而可选用更多的金属浆料。
同理，为了制作半钢化或热增强复合玻璃，既可以选择具有适当烧结温度的金属浆料，而在完成烧结工艺后直接通过冷却完成对玻璃板的半钢化或热增强处理，也可以在完成烧结工艺后，按已知工艺重新对玻璃板进行加热、冷却，来完成对玻璃板的半钢化或热增强处理。
对于在玻璃板上制备金属浆料涂层，除了上述步骤2)中的机械涂覆方式之外，还可以采用浸涂、喷涂、丝网印刷、手工涂覆等制备方式。而且，除了使用常规的金属浆料外，还可根据需要选用油墨型金属浆料和膏状金属浆料。
上述示例中的双层复合玻璃中的两片玻璃板之间设置有中间支撑物6，该中间支撑物6的作用就是为了使两片玻璃板之间保持预定的间隙，并且可以通过调节中间支撑物的大小来调节玻璃板之间的间隙。
采用锡合金焊料作为钎焊料，其优点是焊接时可以使用较低的焊接温度(一般不超过250℃)，这样可避免钎焊温度对玻璃板自身性能造成影响。特别是对于钢化复合玻璃的加工，由于钎焊前玻璃板已经处于钢化状态，因而将钎焊温度控制在≤350℃，可防止钢化玻璃板在钎焊过程中被退火。同理，针对钎焊前处于半钢化或已经过热增强处理的玻璃板，将钎焊温度控制在≤350℃，可防止玻璃板在钎焊过程中被退火。
为了进一步提高钎焊质量，钎焊过程可选择在H2气或N2气或惰性气体氛围中进行，也可在真空环境下进行。
钎焊用的锡合金焊料除了预制成和封接部位金属化层形状相同的箔或薄带之外，也可以预镀在金属化层上。
上述示例中在进行金属化层的钎焊时采用感应加热，因这种加热方式可只针对局部进行加热，因此，钎焊过程可从整个环形封接区域的某一点开始，沿金属化层逐步进行，直至完成整个环形封接区域金属化层的焊接。除了感应加热方式外，钎焊时还可以采用火焰加热、电流加热、激光加热或微波加热，还可以采用浸焊工艺进行钎焊。
因上述示例中玻璃板上的封接区域位于玻璃板的周边，并且为一个封闭的环形，因此，将封接区域里侧两片玻璃板之间抽真空即制成钢化真空玻璃。而为了使上下两片玻璃板之间形成真空，则既可以通过在上片或下片玻璃板上预置抽气孔，待完成金属化层的钎焊焊接后再抽真空来实现，也可以通过将上下片玻璃板的合片和对金属化层的钎焊焊接放在真空室内进行来实现。
前面对图2、图3所示的双层复合玻璃的封接过程做了说明，本发明复合封接方法也可以用于图4所示三层以及更多层复合玻璃的封接，与双层复合玻璃相比，只是位于中间层的玻璃板两侧表面周边都需要制备金属化层。
本发明复合封接方法还可用于图5所示中空玻璃的制作，与图2和图4所示的复合玻璃不同，中空玻璃中的相邻两片玻璃板周边设置有金属支撑条7，为了实现封接，两片玻璃板上需要制备分别与金属支撑条相配合的金属化层，并将金属化层与金属支撑条钎焊焊接在一起。
而且，为了使钎焊顺利进行，金属支撑条7需要由具有良好焊接性的材料来制作。
附图中所示仅为本发明的一些具体实施方式，根据本发明的设计思想所做出的任何其他实施方式均在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种玻璃板复合封接方法，其特征在于，该方法是指采用金属钎焊工艺，在玻璃板上的预定位置处将相互复合的玻璃板与玻璃板之间进行气密连接。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法具体步骤为：
a)在待复合的各玻璃板上的预定封接区域表面，分别制备与玻璃板本体固结在一起的金属化层；
b)采用金属钎焊工艺，将复合后两两玻璃板上相互对应的封接区域的金属化层焊接在一起，实现两玻璃板在封接区域的气密连接。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属化层以已知烧结工艺进行制备，其步骤如下：
a1)在玻璃板上的预定封接区域表面制备金属浆料涂层；
a2)加热玻璃板，将金属浆料涂层烧结成与玻璃板本体固结在一起的金属化层。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述涂层以浸涂、喷涂、丝网印刷、手工涂覆或机械涂覆的方式制备在玻璃板表面上。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述金属浆料中所含的金属材料具有良好的钎焊焊接性能。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述金属浆料涂层经烧结工艺处理后所形成的所述金属化层具有与玻璃板相近的线膨胀系数。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述金属浆料中所含的金属材料为Ag或Cu-Ag合金或Ni或Ni-Ag合金。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在完成所述步骤a)后，首先按已知工艺对玻璃板进行钢化或半钢化或热增强处理，然后再进行所述步骤b)。
9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述烧结工艺的烧结温度位于玻璃板的钢化温度区间内，玻璃板经过烧结工艺处理后，直接通过快速冷却完成玻璃板的钢化处理。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在进行所述步骤b)时，首先，在两片玻璃板上相配对封接区域的所述金属化层之间放置钎料金属箔，或在至少其中之一金属化层表面预镀钎料金属，然后，再按照金属钎焊工艺完成后续焊接。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述钎料金属箔和所述钎料金属的材料为锡合金钎料。
12.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属钎焊工艺在惰性气体保护下进行，或在H2气或N2气环境中进行。
13.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属钎焊工艺在真空环境下进行。
14.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属钎焊工艺采用对封接区域进行局部加热的形式进行，加热方式为激光加热、火焰加热、电流加热、感应加热或微波加热，或者采用浸焊钎焊工艺。
15.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属钎焊的钎焊温度≤350℃。
16.一种钢化玻璃板复合封接方法，其特征在于，该方法采用金属钎焊工艺，在预定位置处将相互复合的玻璃板与玻璃板之间进行气密连接，其步骤具体为：
c)在待复合的各玻璃板上的预定封接区域表面，制备金属浆料涂层；
d)按已知烧结工艺将金属浆料涂层烧结成与玻璃板本体固结在一起的金属化层；
e)烧结工艺完成后，按已知钢化工艺对玻璃板进行钢化处理；
f)采用金属钎焊工艺，将复合后两两玻璃板上相互对应的封接区域的金属化层焊接在一起，实现两玻璃板在封接区域的气密连接，钎焊温度≤350℃。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在进行所述步骤e)时，当烧结工艺的烧结温度位于玻璃板的钢化温度区间内时，直接通过快速冷却完成玻璃板的钢化处理。
18.一种由两片或多片玻璃板复合而成的真空玻璃，其两两相邻玻璃板之间留有空间，该空间被位于玻璃板周边的封接结构所包围并被抽真空，其特征在于，所述玻璃板周边采用权利要求1-15任一所述复合封接方法进行封接。
19.如权利要求18所述的真空玻璃，其特征在于，构成所述真空玻璃的玻璃板为钢化玻璃板或半钢化玻璃板或经过热增强处理的玻璃板。
20.一种中空玻璃，由两片或多片玻璃板复合而成，相邻两两玻璃板之间周边设置有金属支撑条，其特征在于，玻璃板上与金属支撑条相接合部位，以已知烧结工艺制备有与玻璃板本体固结在一起的金属化层，该金属化层与金属支撑条之间通过金属钎焊气密连接。
21.如权利要求20所述的中空玻璃，其特征在于，构成所述中空玻璃的玻璃板为钢化玻璃板或半钢化玻璃板或经过热增强处理的玻璃板。
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