真空玻璃的陽極鍵合密封技術(shù)研究.pdf

1、中空玻璃逐漸取代隔熱很差的單片玻璃，但是由于氣體的對流傳熱和導熱很大，即使充有氪氣、氙氣等大分子氣體，中空玻璃的傳熱系數(shù)U值也無法降到1Wm-2K-1以下。將玻璃之間腔體抽成真空，是提高隔熱性能的一種有效辦法。真空玻璃的兩片玻璃被四周邊緣的密封劑連接，來保持其間的真空度好于10-1Pa。每片玻璃表面鍍有低輻射率的紅外反射膜（low-e膜）來減少熱輻射，腔體之間布置支撐物陣列來防止外界大氣壓把玻璃壓垮。
　　本文分析了真空玻璃的傳熱

2、機理，整個真空玻璃單元的傳熱由殘余氣體傳熱、支撐物傳熱、四周封邊傳熱和輻射傳熱組成。目前市場上的真空玻璃由于高溫封邊工藝的限制，無法采用輻射率很低的low-e膜，輻射傳熱比較大，可見的報道中最低的U值為0.9Wm-2K-1。本文采用陽極鍵合技術(shù)作為真空玻璃低溫密封的方法，這樣就可以選用輻射率很低的鍍膜（0.04），理論上真空玻璃的U值可降為0.5Wm-2K-1以下。
　　陽極鍵合是在電壓和加熱的作用下，將導電性材料（如金屬和半導體

3、）和非導電材料（如玻璃和陶瓷）之間連接。它的特點是被焊接材料之間無需中間介質(zhì)可在固態(tài)下結(jié)合，結(jié)合速度快，溫度低。本文先在大氣下進行了陽極鍵合作為真空玻璃密封的可行性實驗，然后在真空室中(5?10-2Pa)分別進行了鋁與玻璃的陽極鍵合實驗、Sn-Ag合金與玻璃的陽極鍵合實驗、Sn-0.5Al合金與玻璃的陽極鍵合實驗，對實驗樣品進行了泄漏率檢測、超聲波界面缺陷檢測、力學性能檢測、界面微觀結(jié)構(gòu)的掃描電鏡觀察和能譜分析。
　　實驗結(jié)果顯示

4、，陽極鍵合只有在電壓和溫度高于一定的數(shù)值時才能實現(xiàn)，鍵合回路的電流隨電壓和溫度的升高而增大。結(jié)合面發(fā)生了氧元素和金屬元素的擴散，玻璃中靠近陽極一側(cè)存在堿金屬的耗盡層。與真空玻璃間隔相當厚度的鋁片無法將兩片玻璃密封焊接；Sn-3.5Ag,Sn-3.0Ag-0.5Cu兩種合金與玻璃的結(jié)合強度較低，界面缺陷較多。Sn-0.5Al合金在真空下加熱到300°C時熔化。熔化后的合金與玻璃形成均勻而良好的直接結(jié)合。這樣的熔化“新區(qū)”與玻璃在陽極鍵合過