專利名稱：無鉛鋁介質材料及制備方法
技術領域：
本發明涉及一種無鉛鋁介質材料的生產工藝，特別是涉及一種在鋁或者鋁合金基板上用的無鉛鋁介質材料及制備方法。
背景技術：
目前，在電加熱領域中，已經有不銹鋼用于加熱基板，但是，不銹鋼作為基板質量 重，升溫速度慢，用單位質量的板材生產的產品少，并且燒成溫度高，導致成本較高。金屬鋁 或者鋁合金的質量較輕、熱傳導快、價格便宜，但是熔融溫度較低，大概在630°C左右，所以 鋁或者鋁合金涂層材料的燒結溫度不能高于600°C。現用于鋁或者鋁合金表面的涂層，為了 滿足600°C的低溫燒結的要求，在其中加入了大量的鉛，然而高含量的氧化鉛會在產品的生 產和以后的使用過程中對環境造成很大的污染，而且加熱器件大部分是與飲用水接觸，這 樣就會對人體造成危害。

發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的不足之處，所要解決的技術問題是提供一 種提高生產效率的同時也兼顧產品的適應性的無鉛鋁介質材料制備方法，達到無鉛環保 的、符合表面特征及耐電壓測試等要求的鋁介質材料。為達上述目的，本發明的無鉛鋁介質材料及制備方法，通過下述技術方案予以實 現首先配制無鉛鋁介質基礎材料，原料按質量百分比包括以下各組分二氧化硅 SiO2 25% 35%氧化硼B2O3 11 % 18 %二氧化鈦 TiO2:8% 14%三氧化二鋁Al2O3 1 % 5 %氧化鋅ZnO 5 % 10 %氧化鎂MgO:0.5% 3%氧化鉀K2O:5% 9%氧化鈉Na2O 15% 22%氧化鋰Li2O 0. 5 % 3 %三氧化二鉍Bi2O3: 9% 15% ；按上述質量百分比的各氧化物混合，然后將該混合物置于1000°C的加熱爐中熔化 一小時，再經過水淬，按照水淬后材料球水比為1 (1 1.2) (1 1.2)比例混合 之后置于剛玉球磨罐中球磨一小時，然后過200目篩，再經烘干即可；按照介質材料100份、 有機溶劑32份、高嶺土 2份混合后置于剛玉球磨罐中球磨2小時左右即得到印刷漿料；印 刷之前鋁基板的表面處理先經過熱酸清洗氧化層，再經過熱堿中和處理，然后經高溫去離 子水清洗干凈甩干即可；最后將印刷漿料使用正確的印刷方法用60目的篩網印刷在鋁基板上，經80°C左右烘干，600°C燒結3 5分鐘后即可得到滿足表面特征、耐電壓、耐酸堿腐 蝕、密著性等要求的成品無鉛鋁介質材料。本發明提供的介質材料屬于無鉛低溫燒制而成，因此，在產品生產和之后使用的 過程中不會對環境和人體產生污染和危害。本發明利用二氧化硅SiO2和氧化硼B2O3作為 基本的玻璃形成體，再利用二氧化鈦TiO2的乳著作用來提高介質材料的遮蓋作用，同時為 了促進乳著作用，還引入了氧化鋅ZnO，用來該善光澤度，提高如濁度，增加延伸率。本發明 引入一定量的氧化鋁Al2O3，用來調整介質材料的高溫粘度以控制表面粗細和質地，防止析 晶，提高介質材料的抗化學侵蝕能力，提高抗沖擊強度和硬度。同時還引入適量的氧化鎂 MgO(小于8%)，來擴大燒結溫度范圍、增大膨脹系數和調節燒成溫度。為了增大膨脹系數， 引入堿金屬，但是因為本發明使用的是絲網印刷的方法，綜合粘度和流平性能考慮，氧化鉀 的引入量一般不超過9%，過量的話就會影響玻璃漿料的粘度和韌性，氧化鈉的引入量不超 過20%，過量則容易發生龜裂。再加入其他的輔助原料來達到需要的功能。本發明的無鉛 鋁介質材料具有對環境無鉛污染、耐酸化學穩定性好、能與鋁基本良好的結合、高絕緣耐電 壓性能等特點，適用于純鋁或者鋁合金基板上各種顏色的表面裝飾和絕緣耐電壓保護。
具體實施例方式為能進一步了解本發明的特征、技術手段以及所達到的具體目的、功能，解析本發 明的優點與精神，藉由以下結合具體實施方式
對本發明的詳述得到進一步的了解。本發明的無鉛鋁介質材料，其配方主要包括二氧化硅Si02、氧化硼B203、二氧化 鈦Ti02、三氧化二鋁A1203、氧化鋅ZnO、氧化鎂MgO、氧化鉀K20、氧化鈉Na20、氧化鋰Li20、 三氧化二鉍Bi203，制備方法如下1)、各組分在無鉛鋁介質基礎材料組成系統中的質量百分比是
二氧化硅 SiO2 25 % 35 %氧化硼B2O3 11 % 18 %二氧化鈦 TiO2: 8% 14%三氧化二鋁Al2O3 1 % 5 %氧化鋅ZnO:5% 10%氧化鎂MgO 0. 5 % 3 %氧化鉀K2O 5 % 9 %氧化鈉Na2O 15 % 22 %氧化鋰Li2O 0. 5 % 3 %三氧化二鉍Bi2O3 15% ；2)、按上述質量百分比的各氧化物混合，然后將該混合物至于1000°C的加熱爐中 熔化一小時，再經過水淬，按照水淬后材料球水比為1 (1 1.2) (1 1.2)比例 混合之后置于剛玉球磨罐中球磨一小時，然后過200目篩，再經烘干即可得到介質材料；3)、按照介質材料100份、有機溶劑32份、高嶺土 2份混合后置于剛玉球磨罐中球 磨2小時左右即得到印刷漿料；4)、印刷之前鋁基板的表面處理先經過熱酸清洗氧化層，再經過熱堿處理，然后 經高溫去離子水清洗干凈甩干即可；
5)、上述有機溶劑中各組質量百分比是松油醇60 80%，乙基纖維素1 8%檸檬酸三丁脂10 30% 氫化蓖麻油0. 5 3%流平劑0· 5 1 %消泡劑0 0. 5%調節各種比例使粘度在100 200mPas ；6)、最后將印刷漿料使用正確的印刷方法用60目篩印刷在鋁基板上，經80°C左右 烘干，600°C燒結3 5分鐘后即可得到滿足表面特征、耐電壓、耐酸堿腐蝕、密著性等要求 的成品無鉛鋁介質材料。本發明較佳有下述實施方案實施例一無鉛介質基礎材料中各類原料按照質量比為25%的Si02、16%的 B2O3UO % 的 TiO2,4. 5 % 的 Al203、7 % 的 ZnOU. 5 % 的 MgO,8 % 的 K20、15 % 的 Na2OU % 的 Li2O和12%的Bi2O3混合，然后將該混合物置于1000°C左右的加熱爐中熔化一小時，將 熔化后的物料倒入冷水中水淬，將水淬后的物料按照水淬后材料球水比為1 (1 1.2) (1 1.2)比例混合之后置于剛玉球磨罐中球磨一小時，然后過200目篩，再經烘干 即可得到介質材料；將介質材料100份、有機溶劑32份、高嶺土 2份混合后置于剛玉球磨罐 中球磨2小時左右即得到印刷漿料；使用正確印刷方法用60目篩印刷在表面處理過的鋁基 板上，經80°C左右烘干，600°C燒結3 5分鐘后即可得到滿足表面特征、耐電壓、耐酸堿腐 蝕、密著性等要求的成品無鉛鋁介質材料。實施例二 無鉛鋁介質基礎材料中各類原料按照質量比為26%的Si02、15%的 B2O3> 12 % 的 Ti02、1. 5 % 的 Al203、8. 5 % 的 Ζη0、0. 5 % 的 Mg0、5 % 的 K20、17 % 的 Na20、0. 5 % 的Li2O和14%的Bi2O3混合，然后將該混合物置于1000°C左右的加熱爐中熔化一小時，將 熔化后的物料倒入冷水中水淬，將水淬后的物料按照水淬后材料球水比為1 (1 1.2) (1 1.2)比例混合之后置于剛玉球磨罐中球磨一小時，然后過200目篩，再經烘干 即可得到介質材料；將介質材料100份、有機溶劑32份、高嶺土 2份混合后置于剛玉球磨罐 中球磨2小時左右即得到印刷漿料；使用正確印刷方法用60目篩印刷在表面處理過的鋁基 板上，經80°C左右烘干，600°C燒結3 5分鐘后即可得到滿足表面特征、耐電壓、耐酸堿腐 蝕、密著性等要求的成品無鉛鋁介質材料。實施例三無鉛鋁介質基礎材料中各類原料按照質量比為29%的Si02、14%的 B2O3>8 % 的 TiO2,2% 的 Al203>6% 的 ZnO,3% 的 MgO,9 % 的 K20,16 % 的 Na20,3% 的 Li2O 禾口 10%的Bi2O3混合，然后將該混合物置于1000°C左右的加熱爐中熔化一小時，將熔化后的物 料倒入冷水中水淬，將水淬后的物料按照水淬后材料球水比為1 (1 1.2) (1 1.2)比例混合之后置于剛玉球磨罐中球磨一小時，然后過200目篩，再經烘干即可得到介 質材料；將介質材料100份、有機溶劑32份、高嶺土 2份混合后置于剛玉球磨罐中球磨2 小時左右即得到印刷漿料；使用正確印刷方法用60目篩印刷在表面處理過的鋁基板上，經 80°C左右烘干，600°C燒結3 5分鐘后即可得到滿足表面特征、耐電壓、耐酸堿腐蝕、密著 性等要求的成品無鉛鋁介質材料。實施例四無鉛鋁介質基礎材料中各類原料按照質量比為32%的Si02、12%的 B203、14% 的 Ti02、l% 的 Al203、5% 的 ZnO、1 % 的 Mg0、6 % 的 K20、18% 的 Na20、2% 的 Li2O 禾口 9%的Bi2O3混合，然后將該混合物置于1000°C左右的加熱爐中熔化一小時，將熔化后的物料倒入冷水中水淬，將水淬后的物料按照水淬后材料球水比為1 (1 1.2) (1 1.2)比例混合之后置于剛玉球磨罐中球磨一小時，然后過200目篩，再經烘干即可得到介 質材料；將介質材料100份、有機溶劑32份、高嶺土 2份混合后置于剛玉球磨罐中球磨2 小時左右即得到印刷漿料；使用正確印刷方法用60目篩印刷在表面處理過的鋁基板上，經 80°C左右烘干，600°C燒結3 5分鐘后即可得到滿足表面特征、耐電壓、耐酸堿腐蝕、密著 性等要求的成品無鉛鋁介質材料。 以上所舉實施例僅用為方便舉例說明本發明，僅為本發明之較佳實施例而已，并 非對本發明作實施任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離 本發明所提技術特征的范圍內，利用本發明所揭示技術內容做出局部更該均等變化、或修 飾的等效實施例，并且未脫離本發明的技術特征內容，均仍屬于本發明技術特征的涵蓋范 圍內。
權利要求
一種無鉛鋁介質材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟①、首先配制無鉛鋁介質基礎材料，原料按質量百分比包括以下各組分二氧化硅SiO2 25％～35％氧化硼B2O3 11％～18％二氧化鈦TiO2 8％～14％三氧化二鋁Al2O3 1％～5％氧化鋅ZnO5％～10％氧化鎂MgO0.5％～3％氧化鉀K2O5％～9％氧化鈉Na2O 15％～22％氧化鋰Li2O 0.5％～3％三氧化二鉍Bi2O3 9％～15％；②、將上述質量百分比的無鉛鋁介質基礎材料混合，然后將該混合物擲于1000℃的加熱爐中熔化一小時，再經過水淬，按照水淬后材料∶球∶水比為1∶1～1.2∶1～1.2比例混合之后置于剛玉球磨罐中球磨一小時，然后過200目篩，再經烘干即可得到介質材料；③、將上述步驟獲得的介質材料，按照介質材料100份、有機溶劑32份、高嶺土2份混合后置于剛玉球磨罐中球磨2小時左右即得到印刷漿料；④、在印刷漿料進行印刷之前，先對鋁基板的進行表面處理，經過熱酸清洗鋁基板的氧化層，再經過熱堿處理，然后經高溫去離子水清洗干凈鋁基板后甩干即可；⑤、最后將印刷漿料用60目篩印刷在鋁基板上，經80℃左右烘干，600℃燒結3～5分鐘后即可得到成品無鉛鋁介質材料。
2.根據權利要求1所述的無鉛鋁介質材料的制備方法，其特征在于 步驟③所述的有機溶劑的各組分質量百分比是松油醇60 80%，乙基纖維素1 8%檸檬酸三丁脂10 30 % 氫化蓖麻油0. 5 3 % 流平劑0. 5 1 %消泡劑0 0. 5%調節各種比例使粘度在100 200mPas。
3.根據權利要求1所述的無鉛鋁介質材料的制備方法，其特征在于所述無鉛鋁介質 基礎材料，各類原料及其質量百分比為32%的Si02、12%的B203、14%的Ti02、1 %的A1203、 5 %的ZnO、1 %的Mg0、6 %的K20、18 %的Na20、2 %的Li2O和9 %的Bi2O3混合，然后將該混合 物置于1000°C的加熱爐中熔化一小時，將熔化后的物料倒入冷水中水淬，將水淬后的物料 按照水淬后材料球水比為1 1 1. 2 1 1. 2比例混合之后置于剛玉球磨罐中球 磨一小時，然后過200目篩，再經烘干即可得到介質材料；將介質材料100份、有機溶劑32 份、高嶺土 2份混合后置于剛玉球磨罐中球磨2小時左右即得到印刷漿料；將印刷漿料用 60目篩印刷在表面處理過的鋁基板上，經80°C左右烘干，600°C燒結3 5分鐘后即可得到 成品無鉛鋁介質材料。
4.根據權利要求1所述的無鉛鋁介質材料的制備方法，其特征在于所述無鉛鋁介質 基礎材料，各類原料及其質量比為:25%m SiO2,16%的B2O3> 10%的TiO2,4. 5%的A1203、 7 % 的 ZnO、1. 5 % 的 MgO,8% 的 K20,15 % 的 Na20,1 % 的 Li2O 和 12 % 的 Bi2O3 混合，然后將該混合物置于1000°c左右的加熱爐中熔化一小時，將熔化后的物料倒入冷水中水淬，將水淬 后的物料按照水淬后材料球水比為1 1 1. 2 1 1. 2比例混合之后置于剛玉球 磨罐中球磨一小時，然后過200目篩，再經烘干即可得到介質材料；將介質材料100份、有機 溶劑32份、高嶺土 2份混合后置于剛玉球磨罐中球磨2小時左右即得到印刷漿料；將印刷 漿料用60目篩印刷在表面處理過的鋁基板上，經80°C左右烘干，600°C燒結3 5分鐘后即 可得到成品無鉛鋁介質材料。
5.根據權利要求1所述的無鉛鋁介質材料的制備方法，其特征在于所述無鉛鋁介質 基礎材料，各類原料及其質量比為29%的Si02、14%的B203、8%的Ti02、2%的Al203、6%的 ZnO, 3%的MgO、9 %的K20、16 %的Na20、3 %的Li2O和10 %的Bi2O3混合，然后將該混合物置 于1000°C左右的加熱爐中熔化一小時，將熔化后的物料倒入冷水中水淬，將水淬后的物料 按照水淬后材料球水比為1 1 1. 2 1 1. 2比例混合之后置于剛玉球磨罐中球 磨一小時，然后過200目篩，再經烘干即可得到介質材料；將介質材料100份、有機溶劑32 份、高嶺土 2份混合后置于剛玉球磨罐中球磨2小時左右即得到印刷漿料；將印刷漿料用 60目篩印刷在表面處理過的鋁基板上，經80°C左右烘干，600°C燒結3 5分鐘后即可得到 成品無鉛鋁介質材料。
6.根據權利要求1所述的無鉛鋁介質材料的制備方法，其特征在于所述無鉛鋁介質 基礎材料，各類原料及其質量比為26%的Si02、15%的B203、12%的Ti02、1. 5%的A1203、 8. 5%的 Ζη0、0. 5%的]\%0、5%的1(20、17%的 Na20、0. 5%的 Li2O 和 14%的 Bi2O3 混合，然后 將該混合物置于1000°C左右的加熱爐中熔化一小時，將熔化后的物料倒入冷水中水淬，將 水淬后的物料按照水淬后材料球水比為1 1 1. 2 1 1. 2比例混合之后置于剛 玉球磨罐中球磨一小時，然后過200目篩，再經烘干即可得到介質材料；將介質材料100份、 有機溶劑32份、高嶺土 2份混合后置于剛玉球磨罐中球磨2小時左右即得到印刷漿料；將 印刷漿料用60目篩印刷在表面處理過的鋁基板上，經80°C左右烘干，600°C燒結3 5分鐘 后即可得到成品無鉛鋁介質材料。
7.一種無鉛鋁介質材料，其成分按重量百分比包括以下各組分 二氧化硅SiO2 25 % 35 %氧化硼B2O3:11% 18%二氧化鈦TiO2: 8% 14% 三氧化二鋁Al2O3: 5% 氧化鋅ZnO:5% 10%氧化鎂MgO:0.5% 3%氧化鉀K2O:5% 9%氧化鈉Na2O:15% 22%氧化鋰Li2O:0.5% 3%三氧化二鉍Bi2O3: 9% 15%。
全文摘要
本發明提供一種純鋁或者鋁合金上使用的無鉛鋁介質材料及制備方法，首先將SiO2、B2O3、TiO2、Al2O3、ZnO、MgO、K2O、Na2O、Li2O、Bi2O3，按照一定比例混合后在加熱爐中1000℃熔化后水淬，再在剛玉球磨罐中濕磨一小時烘干后即得到這種介質材料；然后將介質材料和一定量的有機溶劑混合后置于剛玉球磨罐中球磨得到印刷材料；將印刷材料印刷到純鋁或是鋁合金上，再經烘干燒結即可。本發明的無鉛鋁介質材料具有對環境無鉛污染、耐酸堿腐蝕、硬度高、化學穩定性好、能與鋁基板良好的結合、高絕緣性能等特點，適用于鋁基板上各種顏色的表面裝飾和絕緣耐電壓保護。
文檔編號C03C3/066GK101817637SQ20101016073
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月23日 優先權日2010年4月23日
發明者吳勝紅, 孫淑云, 李京章, 鄧泰均 申請人:泰陽電子(東莞)有限公司