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CN102079632A - 一种真空玻璃封接方法及真空玻璃产品 - Google Patents

一种真空玻璃封接方法及真空玻璃产品 Download PDF

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李彦兵
王章生
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Luoyang Landglass Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种真空玻璃封接方法以及利用该方法加工的真空玻璃产品，本发明方法具体为：在玻璃板边缘待封接表面按已知烧结工艺制备与玻璃板固结在一起的金属化层；通过在待封接的两片玻璃板的金属化层之间气密焊接连接金属封接片，实现对两片玻璃板边缘的气密封接。本发明通过在玻璃板表面烧结金属化层，并利用该金属化层和金属封接片对玻璃板边缘进行气密封接，为制作真空玻璃提供了一种全新的技术手段。本发明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，通过采用金属封接片能够很好地适应真空玻璃中内外层玻璃板因温差而产生的温度变形，保证真空玻璃的使用安全。

Description

一种真空玻璃封接方法及真空玻璃产品
技术领域
本发明涉及一种真空玻璃封接方法以及利用该方法加工的真空玻璃产品。
背景技术
由多片玻璃板复合而成的真空玻璃以其优良的隔音、隔热、保温性能受到人们的重视，也成为人们竞相研究的课题。
现有真空玻璃的封接方法主要有：
(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，同时其加工设备和工艺复杂，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。
(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。
另外，以前人们在利用多片玻璃板制作真空玻璃时，通常将多片玻璃板的边缘相互刚性连接来完成对玻璃板边缘的封接，其结构如图1所示。由于真空玻璃具有优良的隔热保温性能，使用过程中，内外层玻璃板很容易出现较大的温差，处于高温一侧的玻璃板膨胀，处于低温一侧的玻璃板收缩，因此，图1所示结构的真空玻璃不论是作为玻璃窗使用，还是作为隔热保温构件使用，都很容易产生如图2所示的温度变形，而一旦这种变形在玻璃板封接边处所形成的应力超过封接边的承受极限，必将造成真空玻璃的破坏，并由此给真空玻璃的使用场所带来危险。
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工艺简便、封接可靠、牢固的真空玻璃封接方法，利用该方法封接的真空玻璃可良好地适应内外层玻璃板因温差而产生的变形，避免封接边处形成过大的温度应力，保证真空玻璃的使用安全。本发明同时还提供一种按照本发明封接方法加工的真空玻璃产品。
为了达到上述目的，本发明真空玻璃封接方法具体为：
1)在玻璃板边缘待封接表面按已知烧结工艺制备与玻璃板固结在一起的金属化层；
2)通过在待封接的两片玻璃板的金属化层之间气密焊接连接金属封接片，实现对两片玻璃板边缘的气密封接。
进一步，所述烧结工艺具体包括：
1-1)在玻璃板边缘待封接表面制备金属浆料涂层；
1-2)加热玻璃板，将金属浆料涂层烧结成与玻璃板固结在一起的金属化层。
进一步，所述金属浆料涂层以浸涂、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，所述金属封接片由两片金属片构成，在对两片玻璃板边缘进行气密封接时，所述两片金属片首先通过金属钎焊工艺或超声波焊接工艺，择一地与待封接的两片玻璃板上的所述金属化层气密焊接连接，然后再通过将两片金属片之间气密焊接连接，来实现对两片玻璃板边缘的气密封接。
进一步，所述两片金属片被各自引出所连接的玻璃板后，通过金属钎焊工艺或超声波焊接工艺或熔化焊工艺相互气密焊接连接。
进一步，所述两片金属片从所封接的两片玻璃板之间引出，该两片金属片分别与所封接的两片玻璃板内表面上的所述金属化层气密焊接连接。
进一步，所述两片金属片其中之一从所封接的两片玻璃板之间引出，并与其中一片玻璃板内表面上的所述金属化层气密焊接连接，另一个金属片与另一片玻璃板外表面上的所述金属化层气密焊接连接。
进一步，所述两片金属片分别与所封接的两片玻璃板外表面上的所述金属化层气密焊接连接。
进一步，所述金属化层被制备在所述待封接玻璃板的边沿上；所述金属封接片由一片金属片构成，该金属片采用金属钎焊工艺或超声波焊接工艺分别与所述待封接的两片玻璃板上的所述金属化层气密焊接连接。
进一步，所述金属封接片由一个断面为U形的金属片构成，该U形金属片两侧边分别与待封接的两片玻璃板上的所述金属化层气密焊接连接。
进一步，所述U形金属片位于所封接的两片玻璃板之间，其侧边通过金属钎焊工艺与所述金属化层气密焊接连接。
进一步，所述U形金属片两侧边位于所封接的两片玻璃板之间，并通过金属钎焊工艺与所述金属化层气密焊接连接，金属片上U形断面底部部分伸出到两片玻璃板外。
进一步，所述U形金属片的其中一个侧边位于所封接的两片玻璃板之间，并通过金属钎焊工艺或超声波焊接工艺与其中一片玻璃板内表面上的所述金属化层气密焊接连接，金属片的另一个侧边绕过另一片玻璃板的边沿后，通过金属钎焊工艺或超声波焊接工艺与该玻璃板外表面上的所述金属化层气密焊接连接。
进一步，所述U形金属片包覆所封接的两片玻璃板的边沿，其两侧边通过金属钎焊工艺或超声波焊接工艺分别与两片玻璃板外表面上的所述金属化层气密焊接连接。
一种真空玻璃，包括相互复合的至少两片玻璃板，该真空玻璃周边按上述封接方法进行气密封接。
本发明通过在玻璃板表面烧结金属化层，并利用该金属化层和金属封接片对玻璃板边缘进行气密封接，为制作真空玻璃提供了一种全新的技术手段。本发明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，通过采用金属封接片能够很好地适应所封接的两片玻璃板因温差而产生的温度变形，避免在真空玻璃封接边处出现过大的应力，保证真空玻璃的使用安全。
附图说明
图1为现有真空玻璃结构示意图；
图2为图1中现有真空玻璃因内外温差而产生变形时的示意图；
图3为在玻璃板边缘待封接部位表面烧结金属化层后的示意图；
图4为本发明真空玻璃实施例1结构示意图；
图5为实施例1中金属片7的断面形状放大示意图；
图6为本发明实施例2结构示意图；
图7为本发明实施例3结构示意图；
图8为本发明实施例4结构示意图；
图9为本发明实施例5结构示意图；
图10为本发明实施例6结构示意图；
图11为本发明实施例7结构示意图；
图12为本发明实施例8结构示意图；
图13为本发明实施例9结构示意图；
图14为本发明实施例10结构示意图；
图15为本发明实施例11结构示意图。
图中1为上片玻璃板，2为下片玻璃板，3为中间支撑物，4为现有真空玻璃上的钢性封接边，5为两片玻璃板之间的真空空间，6为玻璃板表面烧结的金属化层，7为金属片，7a为断面为U形的金属片7的上侧边，7b为断面为U形的金属片7的下侧边，7-1为上片金属片，7-2为下片金属片，8为中间玻璃板，9为金属片7上的弧形连接段。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
以图4所示实施例1为例，按照本发明封接方法制作真空玻璃时，首先，在玻璃板边缘待封接表面制备金属浆料涂层；然后，加热玻璃板，将金属浆料涂层烧结成与玻璃板固结在一起的金属化层6，所烧结的金属化层6如图3中所示；然后，将待封接的两片玻璃板1、2按图4所示状态进行复合，在两片玻璃板1、2上相互对应的两个金属化层6之间设置如图5所示断面为U形的金属片7，使金属片7的两个侧边7a、7b分别与上下两片玻璃板上的金属化层6相对，并在金属片7侧边7a、7b与金属化层6之间设置金属钎焊焊料；最后，采用金属钎焊工艺，将金属片7上两侧边7a、7b与各自对应的金属化层6气密焊接连接，完成对两片玻璃板1、2边缘的气密封接。图2中3为设置在两片玻璃板1、2之间的中间支撑物，5为封接后两片玻璃板1、2之间形成的真空空间。
上述金属浆料涂层可以采用浸涂、喷涂、丝网印刷、手工涂覆或机械涂覆等方式将其制备在玻璃板表面上。
对金属浆料涂层进行烧结时，可以采用激光加热、火焰加热、电流加热、感应加热或微波加热等加热方式。
在金属片7的侧边7a、7b与玻璃板1、2上的金属化层6之间设置金属钎焊焊料时，可以将钎料加工成金属箔后，再将其放置在金属片7与金属化层6之间，也可以将钎料金属预镀在金属片7侧边7a、7b上，和/或预镀在金属化层6表面，然后，再按照金属钎焊工艺完成后续焊接。
所用的钎料可以是锡合金钎料。
上述钎焊焊接过程可以在惰性气体保护下进行，或在H2气或N2气环境中进行，还可以在真空环境下进行，这样有助于提高钎焊焊接质量。
因金属片7与金属化层6通过金属钎焊工艺相互焊接连接，因此，金属片7和金属化层6均应由适于钎焊焊接的金属材料制成。
为了避免焊接过程对玻璃板的性能造成影响，应控制金属钎焊工艺的温度≤350℃。
金属钎焊工艺可以采用感应加热、激光加热、微波加热等各种适当的加热方式。
图6所示为本发明实施例2，在该实施例中，断面为U形的金属片7的两侧边7a、7b位于所封接的上下两片玻璃板之间，并通过金属钎焊工艺分别与上下两片玻璃板上的金属化层6气密焊接连接，金属片7上U形断面底部部分伸出到两片玻璃板之外。与图4中的实施例1相比，该实施方式中的金属片7具有更大的变形裕度，可适应两片玻璃板相对出现的更大的温度变形。
在图7所示的实施例3中，断面为U形的金属片7包覆所封接的上下两片玻璃板1、2的边沿，金属片7的两个侧边7a、7b分别与两片玻璃板1、2外表面上的金属化层6气密焊接连接。
在图8所示的实施例4中，断面为U形的金属片7的其中一个侧边位于所封接的两片玻璃板之间，并与其中下片玻璃板内表面上的金属化层6气密焊接连接，金属片7的另一个侧边绕过上片玻璃板的边沿后与上片玻璃板外表面上的金属化层6气密焊接连接。
需要指出的是，在制作图7和图8所示的真空玻璃时，金属片7两侧边与金属化层6之间既可以通过金属钎焊工艺相互气密焊接连接，也可以通过超声波焊接工艺相互气密焊接连接。
上述图4-图8所示实施例中的真空玻璃均由两片玻璃板复合而成，利用断面为U形的金属片7作为金属封接片，也可制作包含3片和3片以上玻璃板的真空玻璃。
在图9所示的实施例5中，真空玻璃由3片玻璃板复合而成，与两片玻璃板复合的真空玻璃所不同的是，位于中间的玻璃板8的两侧表面上均要烧结金属化层6，以便通过断面为U形的金属片7分别与其上方和下方的两片玻璃板进行气密封接。
本发明封接方法中所用的金属封接片既可以由一片金属片构成，也可以由两片金属片构成。
当金属封接片由两片金属片构成时，其封接步骤如下：
以图10所示实施例6为例，首先，如前所述，在玻璃板边缘待封接表面烧结图3所示的与玻璃板固结在一起的金属化层6；然后，将上下两片金属片7-1、7-2分别与上下两片玻璃板1、2上的金属化层6气密焊接连接，并将金属片7-1、7-2引出到其所连接的玻璃板之外；最后，将两片玻璃板1、2按图10所示状态进行复合，并将两片金属片7-1、7-2上伸出到两片玻璃板之外的部分相互气密焊接连接，实现对两片玻璃板1、2边缘的气密封接。
金属片7-1、7-2与玻璃板1、2上的金属化层6之间可以通过金属钎焊工艺相互气密焊接连接，也可以采用超声波焊接工艺将其相互气密焊接连接。
对于两片金属片7-1、7-2上伸出到玻璃板之外的部分之间的连接，可采用金属钎焊工艺或超声波焊接工艺或熔化焊工艺将二者相互气密焊接连接。
图11所示为本发明实施例7，与实施例6相比，实施例7中的金属片7-2从两片玻璃板之间引出，并与下片玻璃板内表面上的金属化层6气密焊接连接，金属片7-1与上片玻璃板外表面上的金属化层6气密焊接连接。
图12所示为本发明实施例8，在该实施例中，两片金属片7-1、7-2分别与两片玻璃板外表面上的金属化层6气密焊接连接。
图13所示为本发明实施例9，该实施例中的真空玻璃由3片玻璃板复合而成，如前所述，位于中间的玻璃板8的上下表面均要烧结金属化层6，以便通过金属片7-1、7-2分别与其上方和下方的两片玻璃板进行气密封接。
图14所示为本发明实施例10，作为本发明的一种特殊实施方式，在该实施例中，金属化层6烧结在玻璃板1、2的边沿上，并且两片玻璃板1、2的边缘通过一片金属片7进行封接，金属片7分别与两片玻璃板边沿上的金属化层6气密焊接连接。
为了使金属片7能够适应内外层玻璃板边沿因温差而相对出现较大的伸缩变形，如图15中实施例11所示，可以在实施例10中的金属片7的中间部位设置弧形连接段9。
图14、图15所示实施例结构简单，操作方便，尤其适合玻璃板厚度较大时采用。
上述示例只是用于说明本发明，本发明的实施方式并不限于这些示例，本领域技术人员所做出的符合本发明思想的各种具体实施方式都在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种真空玻璃封接方法，其特征在于，该封接方法具体为：
1)在玻璃板边缘待封接表面按已知烧结工艺制备与玻璃板固结在一起的金属化层；
2)通过在待封接的两片玻璃板的金属化层之间气密焊接连接金属封接片，实现对两片玻璃板边缘的气密封接。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烧结工艺具体包括：
1-1)在玻璃板边缘待封接表面制备金属浆料涂层；
1-2)加热玻璃板，将金属浆料涂层烧结成与玻璃板固结在一起的金属化层。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属浆料涂层以浸涂、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。
4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述金属封接片由两片金属片构成，在对两片玻璃板边缘进行气密封接时，所述两片金属片首先通过金属钎焊工艺或超声波焊接工艺，择一地与待封接的两片玻璃板上的所述金属化层气密焊接连接，然后再通过将两片金属片之间气密焊接连接，来实现对两片玻璃板边缘的气密封接。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述两片金属片被各自引出所连接的玻璃板后，通过金属钎焊工艺或超声波焊接工艺或熔化焊工艺相互气密焊接连接。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述两片金属片从所封接的两片玻璃板之间引出，该两片金属片分别与所封接的两片玻璃板内表面上的所述金属化层气密焊接连接。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述两片金属片其中之一从所封接的两片玻璃板之间引出，并与其中一片玻璃板内表面上的所述金属化层气密焊接连接，另一个金属片与另一片玻璃板外表面上的所述金属化层气密焊接连接。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述两片金属片分别与所封接的两片玻璃板外表面上的所述金属化层气密焊接连接。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属化层被制备在所述待封接玻璃板的边沿上；所述金属封接片由一片金属片构成，该金属片采用金属钎焊工艺或超声波焊接工艺分别与所述待封接的两片玻璃板上的所述金属化层气密焊接连接。 
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述金属封接片上分别与所述待封接的两片玻璃板上的所述金属化层气密焊接连接的两部分之间还设置有弧形连接段。
11.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述金属封接片由一个断面为U形的金属片构成，该U形金属片两侧边分别与待封接的两片玻璃板上的所述金属化层气密焊接连接。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述U形金属片位于所封接的两片玻璃板之间，其侧边通过金属钎焊工艺与所述金属化层气密焊接连接。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述U形金属片两侧边位于所封
接的两片玻璃板之间，并通过金属钎焊工艺与所述金属化层气密焊接连接，金属片上U形断面底部部分伸出到两片玻璃板外。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述U形金属片的其中一个侧边位于所封接的两片玻璃板之间，并通过金属钎焊工艺或超声波焊接工艺与其中一片玻璃板内表面上的所述金属化层气密焊接连接，金属片的另一个侧边绕过另一片玻璃板的边沿后，通过金属钎焊工艺或超声波焊接工艺与该玻璃板外表面上的所述金属化层气密焊接连接。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述U形金属片包覆所封接的两片玻璃板的边沿，其两侧边通过金属钎焊工艺或超声波焊接工艺分别与两片玻璃板外表面上的所述金属化层气密焊接连接。
16.一种真空玻璃，包括相互复合的至少两片玻璃板，其特征在于，该真空玻璃周边按上述权利要求1-15任一所述方法进行气密封接。 
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